朱鵬志，周恒艷，周謨圣，朱達

（1.廣東省醫(yī)療器械質量監(jiān)督檢驗所，廣東廣州510663；2.廣州視景醫(yī)療軟件有限公司，廣東廣州510520）

虛擬現實技術在弱視治療中的應用

朱鵬志1，周恒艷1，周謨圣2，朱達2

（1.廣東省醫(yī)療器械質量監(jiān)督檢驗所，廣東廣州510663；2.廣州視景醫(yī)療軟件有限公司，廣東廣州510520）

我國弱視兒童有1 000多萬，用眼健康不容忽視，因此，弱視治療成為相關部門重點研究的問題。虛擬現實技術（VirtualReality，VR）是指，采用計算機技術為核心的現代高科技手段生成一種虛擬環(huán)境，用戶借助特殊的輸入/輸出設備，與虛擬世界中的物體進行自然交互，從而通過視覺、聽覺和觸覺等獲得與真實世界相同的感受[3]。簡要敘述了現有傳統(tǒng)治療弱視的技術及其研究進展，并分析了各種技術的優(yōu)缺點，然后結合虛擬現實技術的優(yōu)勢，指出其應用于弱視治療的可行性和優(yōu)越性。

弱視治療；虛擬現實技術；雙眼分視技術；矯正視力

1 背景闡述

弱視是在視覺發(fā)育期內由單眼斜視、未矯正的屈光參差、高度屈光不正和形覺剝奪等引起的單眼或雙眼最佳矯正視力低于相應年齡的視力標準；或雙眼視力相差2行以上，視力較差眼為弱視。臨床上將弱視分為斜視性弱視、屈光參差性弱視、屈光不正性弱視和形覺剝奪性弱視。按照流行病學統(tǒng)計，我國弱視兒童發(fā)病率在3%左右，約有1 000多萬弱視患兒，因此，弱視治療一直是眼科研究的熱點問題。常用的治療弱視的方法主要有屈光矯正、遮蓋療法、藥物治療、壓抑療法、手術治療和知覺學習等[2]。

由于虛擬現實設備需要對所看的內容進行左右眼的分離攝入，并具有很好的立體感效果和沉浸感，因此，該技術成為雙眼視功能訓練的很好選擇，為弱視治療提供了一種新的治療方式。本文介紹了弱視治療目前的最新研究進展，并對虛擬現實在弱視治療中可能起到的作用做了相應的總結。

2 弱視治療現狀

美國眼科學會提出的臨床診療指南（The Preferred Practice Pattern，PPP）中指出，弱視治療有2個基本原則，即：①使視軸上的屈光間質透明化，矯正屈光不正，使弱視眼視網膜上的物像清晰；②用遮蓋法和壓抑療法暫時限制來自健眼的信息向皮層輸入，擴大皮層對弱視眼輸入信息的處理。弱視治療的目的是，使兩眼視覺輸入等量化，促使大腦、視路的發(fā)育，使兩眼視力相等。因此，文中所述治療方法只要基于此原理均可能對弱視有一定的治療效果。然而，在治療過程中仍然存在一些問題，比如弱視兒童注意力不集中或者依從性低，導致治療效果不滿意；藥物等治療方法具有一定副作用；研究設計缺少對照，方法不夠科學、合理，使得試驗結果缺乏可信性等[2]。所以說，兒童的弱視治療存在普遍性和特殊性。針對治療過程中出現的各類問題，研究一種新型的弱視治療方法迫在眉睫。

3 雙眼分視訓練治療弱視

利用腦功能成像技術，從視皮層整體水平觀察到了雙眼視覺的特定信息模式的輸入對皮層網絡活動水平的影響，更好地認識到視覺感覺—視動性眼球運動相關的神經解剖和功能聯(lián)系，深入了解正常和異常雙眼視覺發(fā)育的神經機制，為尋求雙眼分視弱視治療和視功能重建提供了新依據。

雙眼分視技術發(fā)展至今，主要有以下幾種實現方式。

3.1 紅藍3D眼鏡

紅藍立體電影一般右眼為紅色鏡片，左眼為藍色鏡片，畫面則為紅藍錯位。在治療過程中，右眼鏡片濾掉畫面的紅色內容，左眼鏡片過濾掉藍色內容，左右眼看到不同畫面而產生立體感。紅藍眼鏡通過最簡單的色彩濾鏡進行色差轉換，讓治療者產生立體體驗。因為紅藍3D眼鏡對顯示屏幕無特殊要求，所以，其應用相對比較廣。但是，在此過程中，通過濾色實現的3D效果存在光亮度不夠的問題，而且濾色不完全容易產生重影，濾色失去了內容的原有色彩等。

3.2 開關式3D眼鏡（主動式3D）

通過提高畫面的快速刷新率（至少要達到120 Hz）來實現3D效果，屬于主動式3D技術。它依靠的是液晶眼鏡來實現立體成像，它的鏡片實質上是分別控制開/關的2片液晶屏，眼鏡中的液晶層有黑和白2種狀態(tài)，平常顯示為白色即透明狀態(tài)，通電之后就會變黑色。通過一種訊號發(fā)射裝置讓3D眼鏡與屏幕之間實現精確同步，實現左右眼觀看對應的圖像，并且保持與2D視像相同的幀數，2只眼睛看到快速切換的不同畫面，從而在大腦中產生錯覺，觀看到立體影像。然而，長時間戴主動式3D眼鏡，容易出現頭暈或者眼睛不適、疲勞等情況，而且快門式3D眼鏡比較厚重，做工精良，價格昂貴，目前的主流視覺訓練方案很少選擇主動式3D。

3.3 偏光式3D眼鏡

技術原理上是利用了光的特性，顯示器加入了偏振光板，就能向用戶輸送2幅偏振方向的畫面。由于偏振眼鏡的每只鏡片只能接受1個偏振方向的畫面，這樣左右眼就能接收2組畫面，再經過大腦合成立體影像。偏光式3D眼鏡構造簡單、輕便、成本低。目前，偏光式3D技術已被廣泛應用于3D電影和主流的視覺訓練中。

3.4 VR（虛擬現實）眼鏡

VR眼鏡是利用頭戴式顯示設備將人對外界的視覺、聽覺封閉，引導用戶產生一種身在虛擬環(huán)境中的感覺。其顯示原理是左右眼屏幕分別顯示左右眼的圖像，人眼獲取這種帶有差異的信息后在腦海中產生立體感。VR眼鏡在立體沉浸感、色彩保真度、圖像刷新率等方面都有前3種3D眼鏡所不具備的優(yōu)勢，而其在弱視的立體視功能視覺訓練方面的應用非常值得期待的。

4 虛擬現實在弱視治療中的應用及展望

虛擬現實具有3個重要的特性，即交互性（Interactivity）、沉浸性（Immersion）和想象性（Imagination），簡稱“3I”特性[3]。交互性是指用戶通過技術可以與虛擬環(huán)境中的對象自然互動，這種互動的準確度和實時度影響沉浸效果；沉浸性是指用戶可以完全被虛擬環(huán)境所包圍，并通過各種反饋強化虛擬環(huán)境的真實感；想象性是指用戶在虛擬現實中可以再現真實環(huán)境，也可以隨意構想客觀不存在的環(huán)境，用戶并不只是被動接受信息，還可以產生新意和構想，主動去探索信息。由于VR技術具有沉浸性、交互性和想象性三大特性，弱視兒童在進行長時間的教育和訓練時，可以吸引他們的注意力，使他們的注意力更加集中，從而提高弱視訓練的依從性，獲得比較好的弱視治療效果。在最近的2016美國硅谷VR大會上，一位小伙James Blaha帶來了自己研發(fā)的VR軟件“Vivid-Vision”。在之后的小型試驗中，15名試驗者中，有9名的弱視得到了改善。加州大學舊金山分校也在進行相關的測試項目，目前進展了1/3.國內也曾有虛擬現實訓練軟件治療弱視的報道，但實質都是通過紅藍3D眼鏡實現的立體視訓練，暫時并未真正運用于VR頭盔上。

目前，臨床上沿用的傳統(tǒng)弱視治療方法較為單調、枯燥，孩子們不太樂意配合和接受，常常半途而廢，影響治療效果，失去最佳治療時機。而視覺虛擬現實訓練是在計算機提供的虛擬現實場景下，將電腦動畫游戲運用于弱視治療的視覺訓練，視覺虛擬現實訓練系統(tǒng)可以提供雙眼視覺訓練，為弱視治療提供新的治療方式。

5 結束語

國內比較成熟的視覺虛擬現實訓練系統(tǒng)主要是通過軟件游戲來提高兒童治療的依從性，同時，增強對他們弱視眼的刺激。但是，訓練需要以醫(yī)院治療為主展開，需要醫(yī)護人員的陪同，訓練內容和訓練難度不能自適應調節(jié)。在訓練過程中，如果缺少平臺記錄和分析知覺學習數據，不利于制訂合理的治療策略，也不利于弱視大數據的研究。醫(yī)院的醫(yī)療設備和醫(yī)護成本直接影響了弱視患者的治療時機和治療效果，而弱視治療有相應的敏感期，不同弱視類型的敏感期也不相同，弱視治療的原則是在敏感期內消除形覺刺激阻斷，調整并恢復雙眼視功能[4]。鑒于此，有必要設計居家便攜式訓練系統(tǒng)，以方便弱視患者的治療。這樣能夠在不影響雙眼分離式訓練效果的前提下，加強視覺虛擬現實訓練系統(tǒng)的便攜性，降低系統(tǒng)的成本，從而更好地為廣大弱視患者服務。

［1］李蕾，付晶.弱視及弱視相關雙眼視功能損害治療的新進展［J］.中華眼科醫(yī)學雜志，2016，6（1）：45-48.

［2］徐江姍，王宏偉.兒童弱視治療研究進展［J］.國際眼科雜志，2013，13（2）：302-305.

［3］趙沁平.虛擬現實綜述［J］.中國科學，2009，39（1）：2-46.

［4］劉捷.面向弱視的視覺虛擬現實訓練系統(tǒng)的發(fā)展綜述［J］.電腦知識與技術，2016，12（11）：218-219.

本文部分參考文獻因著錄項目不全被刪除。

〔編輯：白潔〕

R777.4+4

：A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.15.114

2095-6835（2017）15-0114-02