網膜色素変性症患者に新しい希望が!
VR視線トレーニングは、RPの人のナビゲーション改善に期待が持てるね。
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網膜色素変性症(RP)は、目の網膜に影響を与える遺伝性の病気で、光を処理して脳に視覚情報を送る部分だよ。RPの人は徐々に視力を失っていき、視野の周辺から中心に向かって進むんだ。最終的には完全に失明することもあるよ。視力の一部を失うだけじゃなく、ぼやけ、明るい光に対する敏感さ、夜間の視覚障害も経験することがあるんだ。RPは約4000人に1人に影響を及ぼすと言われてる。
トンネル視とその影響
RPが進むにつれて、多くの人が「トンネル視」と呼ばれる状態になるんだ。これは視野の中心だけをしっかり見えるって意味で、この限られた視力は、日常の活動、例えば安全に移動したり物を見つけたりするのに大きな影響を与えるよ。現在、RPに対して承認された遺伝子治療は1つだけだけど、効果が一定じゃないから、RPの人が視力や生活の質を向上させる方法を探すことが大切なんだ。
視線トレーニング
注目されているアプローチの一つが視線トレーニングだよ。この方法では、限られた視力を最大限に活用するために目の動かし方を教えてくれるんだ。視野が狭い人は、探索的なサッカード(瞬間的な目の動き)を使うことで恩恵を受けることができるよ。これらの動きは環境をスキャンして、時間をかけてより多くの視覚情報を集めるのに役立つんだ。視線トレーニングは根本的な目の状態を治すわけじゃないけど、限られた視力に適応するのを手助けして、障害物を見つけて周囲を安全に移動するのを簡単にしてくれるよ。
バーチャルリアリティの役割
最近の技術の進歩、特にバーチャルリアリティ(VR)ヘッドセットの発展により、視線トレーニングにVRを利用することへの関心が高まってるよ。VRシステムは通常の画面よりも広い視野を提供して、より没入感のある体験を与えてくれる。ユーザーの頭の動きを追跡して、リアルタイムで見えるものを調整できるから、まるで本物の環境にいるかのように周りを見渡すことができるんだ。これは、特に仮想空間を移動することで安全な環境でスキルを練習できる貴重な機会になるよ。
現在の研究
私たちの研究は、家庭での無監視の視線トレーニングにVRを使用することを探ることを目指してるんだ。このトレーニングがリアルなタスクでのナビゲーション能力を改善するのに役立つかを見たいんだ。
視線トレーニングツールの開発
プロジェクトの最初の段階は、使いやすくて魅力的なVR視線トレーニングツールを作ることに焦点を当てたよ。ソフトウェアは座った状態で簡単に使えるように設計されていて、ユーザーが物理的に動き回らずに安全にトレーニングできるようにしてるんだ。ユーザーはVRコントローラーを使って動きをコントロールできるけど、体は安定させることができるよ。
ソフトウェアとハードウェアのセットアップ
トレーニングソフトウェアはUnity3Dゲームエンジンを使って作られて、Pico Neo 2 Eye VRヘッドセットが選ばれたよ。これはスタンドアロン機能があるから、追加のデバイスはいらないんだ。このヘッドセットは滑らかな視覚表示に適したリフレッシュレートを持っていて、眼鏡やコンタクトレンズを使う人でも使えるよ。
トレーニングタスク
VR視線トレーニングには、探索的サッカードと頻繁な目の動きを促すことを目指した3つの主要なタスクが含まれてるよ:
ターゲット追跡: このタスクでは、ユーザーは画面上の動くターゲットを追うんだ。最初はアニメのマウスとして表現された5つのターゲットから始まるよ。しばらくするとターゲットは止まって、ユーザーはどれを追ったかを特定しなきゃならないんだ。
サーチタスク: ユーザーは20秒の間に、定義されたエリア内の十字でマークされた静止ターゲットを見つけて選ぶんだ。ターゲットは常に移動するから、ユーザーは常にエリアをスキャンし続けなきゃいけないんだ。
ナビゲーションタスク: 参加者は仮想の障害物コースを移動して、さまざまな種類の障害物を避けるんだ。このコースは、ユーザーが潜在的な危険を見つけるために目の動きを適応させるように動機づけるように設計されてるよ。
すべてのタスクは、ユーザーのパフォーマンスに基づいて徐々に難易度が上がるように設計されているから、参加者は興味を持ち続けて、圧倒されることなく進歩できるんだ。
研究デザインと方法論
視線トレーニングの効果を評価するために、RPの参加者を対象にした研究を行ったよ。この研究は、参加者が自宅でVR視線トレーニングソフトウェアを使用するトレーニング段階と、視線トレーニングを使わずに日常生活を続けるコントロール段階の2つのフェーズで構成されてたんだ。
参加者の選定
確定したRPの患者10人が研究に参加したよ。これらの人たちは18歳から60歳の範囲で、視野が5°から30°の間で、自立して移動できる人たちだったんだ。サンプルサイズは信頼できる結果を得るための計算に基づいているよ。
実験のセットアップ
参加者が移動するための現実世界の障害物コースが作られたよ。このコースは、参加者のナビゲーションスキルに挑戦するさまざまな障害物で構成されているんだ。各参加者は、制御された環境でパフォーマンスを評価するために複数のトライアルを行ったよ。
パフォーマンスの測定
トライアル中に、参加者がコースを移動するのにかかる時間や衝突した障害物の数など、いくつかの重要な側面を測定したよ。参加者の視線の方向やタスク中の目の動きも追跡したんだ。
結果と発見
ナビゲーションパフォーマンス
トレーニングフェーズの後、参加者のナビゲーションタスクでのパフォーマンスは大幅に改善されたよ。彼らは障害物コースをより早くクリアできて、衝突も少なくなったんだ。興味深いことに、コントロールフェーズの後にも改善が見られたけど、その改善はトレーニングフェーズの後ほどではなかったよ。
ダイナミック視野
もう一つの重要な測定はダイナミック視野(DFoV)で、参加者がナビゲーション中にカバーした視覚エリアを見てるんだ。トレーニングフェーズの後、参加者はDFoVが増加し、視線トレーニングが周囲を見る能力に影響を与えたことが示されたよ。このトレーニングは参加者が視覚的な認識を広げるのを助けて、より効果的なナビゲーターになったんだ。
VRトレーニングにおけるタスクパフォーマンス
視線トレーニングを通じて、参加者はすべてのタスクで改善を示したよ。サーチタスクは最も大きなパフォーマンスの向上が見られ、その後にナビゲーションとターゲット追跡が続いたんだ。このVRタスク中のDFoVの増加は、トレーニングが限られた視力の人が目の動作をポジティブに適応させるのに効果的だったことを示唆してるよ。
アンケートフィードバック
参加者はトレーニングセッションの間にアンケートを通じてフィードバックも提供したよ。彼らの反応は、全体的にトレーニングソフトウェアに対してポジティブな体験を示していたんだ。ほとんどがトレーニングの楽しさと向上の動機を高く評価してたけど、特定のタスクではストレスや目の疲れを感じた人もいたよ。改善の提案としては、タスクのバリエーションを増やしたり、特定の課題の難易度を下げたりすることがあげられたんだ。
結論
この研究は、網膜色素変性症の人々に対するVRベースの視線トレーニングの可能性を強調してるよ。ナビゲーションパフォーマンスと視覚認識の改善は、トレーニング方法が限られた視力の人に大きな利益をもたらすことができることを示唆してる。もちろん、ユーザーによっては動きの病気になるリスクなどの課題はあるけど、全体的なフィードバックはこのアプローチが希望を持たせるものだと言ってるよ。
これから、トレーニングツールをより使いやすく、アクセスしやすいものに改良することを目指してるんだ。この技術は、RPの人が周りの世界をナビゲートする能力を高めて、生活の質を向上させるのに役立つかもしれないよ。
トレーニングソリューションをさらに発展させながら、使いやすくて魅力的なものを維持して、網膜色素変性症による課題に適応しようとする人々に支援的な環境を作ることが目標なんだ。
タイトル: Influence of open-source virtual-reality based gaze training on navigation performance in Retinitis pigmentosa patients in a crossover randomized controlled trial
概要: MotivationPeople living with tunnel vision caused by Retinitis pigmentosa (RP) oftentimes face challenges navigating and avoiding obstacles due to a severely decreased Visual Field. Previous studies have shown that gaze training - guided tasks to encourage specific gaze behavior - help improve visual performance in patients with limited Visual Field. We propose a Virtual-Reality based, at-home gaze training - to the best of our knowledge the first of its kind - to increase effective eye movements and navigation performance of RP patients in a real-world obstacle course. MethodsA group of RP patients (n=8) participated in a study consisting of two 4-week-phases, both carried out by the same patient group in randomized order: In the training phase, participants carried out a Virtual-Reality gaze training for 30 minutes per day; In the control phase, no training occurred. Before and after each phase, participants were tasked to move through a randomized real-world obstacle course. Navigation performance in the obstacle course as well as eye-tracking data during the trials were evaluated. The study is registered at the German Clinical Trials Register (DRKS) with the ID DRKS00032628. ResultsOn average, the time required to move through the obstacle course decreased by 17.0% after the training phase (p < 0.001), the number of collisions decreased by 50.0% (p < 0.001) and the average visual area observed by participants increased by 4.41% (p < 0.001). In comparison, after the control phase, the time required to move through the obstacle course was found to have decreased by 5.9% (p = 0.003), collisions decreased by 10.4% (p = 0.609) and the observed visual area increased by 2.06% (p = 0.0835). ConclusionThe performance increase over the training phase significantly surpasses the natural learning effect found in the control phase, suggesting that Virtual-Reality based gaze training can improve real-world navigation performance and effective gaze movements of patients with RP. The training is available as work-in-progress open-source software.
著者: Alexander Neugebauer, A. Sipatchin, K. Stingl, I. Ivanov, S. Wahl
最終更新: 2023-09-12 00:00:00
言語: English
ソースURL: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2023.09.11.23295342
ソースPDF: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2023.09.11.23295342.full.pdf
ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。
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