改进的训练人的视觉的方法和设备的制作方法

专利名称：改进的训练人的视觉的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种改进的训练人的视觉的方法和设备。具体地说，本发明涉及一种方法和设备，通过所述方法和设备利用光学刺激物刺激人们的视觉系统，以产生需要训练以提高或者恢复人的视觉功能的变化。
为了本发明的目的，在本发明的说明书和权利要求书中将视觉系统损伤定义为涉及视觉处理过程中任何一个结构(或者所有结构)的损伤。这些结构包括有关的神经系统组织，从视网膜水平到感光神经和脑部结构，但是并不限于此。这样的损伤导致视觉功能障碍甚至丧失，产生部分或者或多或少地不完全失明。
人类视觉系统障碍或者是由于婴儿期视觉系统不完全或者发育有损伤、或者由于人老化连续或者自然损害、或者由于疾病或者事故严重影响视觉系统而突然损害。例如，发现孩子的视觉通过有规律地训练他们的视觉系统能够实质性地提高孩子的视觉，例如在斜视情况下。另一方面，视觉由于任何原因被损害的人通过针对导致他们的视觉损害原因的特定训练能够停止损伤的发展甚至改善他们的视力。本发明的目的是提供一种用于所有想象到的损害情况下训练和提高人的视力的改进方法和设备，通过向需要提高视力的人的视觉系统提供光学刺激物可以成功消除视力损伤原因和/或者提高他/她的功能。
近年来计算机技术已经用于训练人脑的智力功能。例如，现有技术报道了使用计算机作为示范进行训练治疗暂时处理缺陷型语言学习障碍孩子的方法。但是还不清楚基于计算机的训练能否改善其他感官状态，诸如脑损伤之后的视功能。
脑外伤可能导致中风或者精神创伤，并且经常会损害视功能。人们通常在一半视场丧失视力而经常会保留另一边不受影响。很长一段时间这种部分失明被认为是不能治疗的，因为很长时间以来人们相信好的视力需要高度特殊的神经组织。然而尽管这种神经组织的特殊性，受损伤的视觉系统仍具有相当程度的可塑性。动物和人的视功能丧失能够在一定程度上自然恢复。至少部分这种成人视觉系统损伤后的自然神经可塑性是由于损伤后视网膜或者脑皮层的广泛接收场的重新组织。
在现有技术中，已经公开了可以用于改善脑损伤猴子(A.Cowey，Perimetric study of field defects in monkeys after cortical and retinalablations，Quart.J.Exp.Psychol.19，232-245(1967))和人(J.Zihl，Zur Behandlung von Personen mit homonymenGesichtsfeldstorungen，Z.Neuropsychol.2，95-101(1990)；E.Kasten，B.A.Sabel，Visual field enlargement after computer trainingin brain damaged persons with homonymous deficitsan open pilottrial，Restor.Neurol.Neurosci.8，113-127(1995))的视功能的训练方法，进行了一些观察发现视觉系统受损伤的人可以从视觉训练中受益。
第一个关于视觉训练可能对人有效的观察是由Zih(loc.cit)等完成的研究，他们发现反复向相同视网膜位置的盲视场边界提供视觉刺激并且测量阈值增长，可导致视觉有缺陷的人的视场边界有小量扩展。然而在这种条件下反复实验需要实验者与受训练者一起完成训练，即该方法不能由受训练者独立使用。因此对于受训练者和实验者来说均是很花费时间的。
在授予Schmielau的DE-U 9305147号专利文件中描述了一种训练人的视觉系统的设备，包括半个大尺寸半球形碗。其中，小灯泡发出的光束被定位在大半径半圆上。通过点亮彼此排列紧密的所述灯泡序列而提供光线刺激，以便它们可以从与视力所注视的中心不同的偏心方向刺激视场。虽然该设备在最大程度上能够评价和训练整个视场，但是它具有几个缺点限制了它的广泛使用。这些缺点是(1)大的尺寸；(2)可以提供视觉刺激物的位置不灵活；(3)不能根据剩余的视功能对调整训练提供指导。由于缺少训练策略，使用Schmielau的现有技术设备需要延长训练时间。此外，用于训练的半碗也不适合在家庭使用。
Schmielau发明的局限性从该文件的附图4可以明显看出。如同在传统教科书中所述，人的整个视觉系统用未受损的或者有缺陷的区域示出。没有提到受损伤区域，剩余视力功能区域，根据这些区域能够进行视场训练的区域。
人们可能认为计算机可以用于代替这样大尺寸的、不适于实际使用的设备，但是Schmielau(loc.cit)认为这是不可能的。因此，因为明确说明计算机控制的训练对于视场训练没有用，现有技术中本领域技术人员总是拒绝使用计算机。
通过上面引用的现有技术已经发现计算机控制的对人视功能的训练过程可以对训练效果提高很大。因此其他文献(E.Kasten，B.A.Sabel，Visual field enlargement after computer training in braindamaged persons with homonymous deficitsan open pilot trial.Restor.Neurol.Neurosci.8，113-127(1995))中已开发出计算机程序。使用计算机控制设备的主要优点是它小很多，而且允许连续记录人的功能。然而，Kasten等(loc.cit.)描述的程序在计算机屏幕上按照随机顺序提供刺激，而不考虑在视觉任务中人的实际功能。因此训练花费时间且效率低，虽然该方法在早期试验研究中证明是有效的。
在Kasten等(loc.cit.)的论文中公开了一种程序。例如，“Sehatra”在视场中的所有部分提供可变化亮度的小的光线刺激，但是其不适用于人们的不同视场部分的实际功能。已注意到刺激是随机地由监视器的预定部分提供到人的视场的，而没有考虑到缺陷的实际特性和部分视觉系统损伤区域或者剩余视力功能区域(所谓的“过渡区域”)。
为了克服这种限制，在专利文件WO 00/12042中公开了一种训练人的视力的方法和装置，其可避免已知的缺点。在所述文件中的训练人的视力的方法和装置考虑到了人的视力系统中区域的训练，在上述人的视力系统中剩余视力功能被保持或者自然视力仅被部分地损坏或者自然视力要被保持在一个高质量的水平(所谓的“过渡区域”)。已经发现在该过渡区域的人的视力系统进行的训练，在一个人的视力被严重地损坏的情况下，使人的视场从未损伤区域到所述过渡区域延伸并且从所述过渡区域到基本上完全的视觉系统损害区域延伸。根据所述文件中建议的方法和装置提供了一种训练人的视力的方法和装置，其不仅通常可以在有经验的实验者监督下在训练中心进行训练，而且受实验者自身也可以在个人家里进行训练。
现有技术发展的结果是教导技术人员使用训练方法扩展视场的方法，因此帮助患者恢复一定程度的视觉功能。这是通过如下方式实现的，通过使用视觉刺激进行诊断测试以建立未损伤和损伤视场之间的边界，并利用基于计算机的高分辨率视场测试定义出剩余视场区域。然后通过训练步骤刺激剩余视场区域或者过渡区，从而改善视力。
在进一步研究中惊奇地发现训练步骤有时导致受训练者主观认为视力改善了，虽然边界位置并没有变化。这意味着在视场的损伤部分发生了视力改善，即这些区域似乎是没有视觉障碍的未损伤区域，这些区域在一定程度上其功能提高了。
因此在寻求治疗视觉缺陷的方法过程中，只治疗明显的障碍区域，即盲视场和过渡区不是在视觉系统损伤之后帮助恢复视觉功能的唯一方法。而且，现在建议并已发现，伴随着或者不伴随过渡区的训练，视场假设没有损伤区域的训练可以改善视觉系统受损伤的患者的视觉能力。
因此本发明的目的是使受训练者在视觉系统受损害之后(例如脑损伤)能更充分地利用剩余的视觉能力。本发明的另一个目的是提供一种设备，以利用光学刺激来刺激未受损伤的脑区域并且可选择地也刺激损伤的脑区域。
令人惊奇的是通过本发明实现了上述目的。本发明人提出了一种新方法，通过该方法把视觉刺激提供在简单设备上，以便以如下方式向人的视觉系统发射光刺激，即目标刺激(受训练者通过该目标刺激能够实现功能训练)被提供给视场的非损伤部分，可选择地也向部分受损伤的部分提供光刺激。
在一般意义上，本发明涉及通过向所述的受训练者提供光刺激而训练人的视觉系统的训练方法，所述刺激被提供到所述人的视场非损伤区域，并且可选择地提供给所述人的非损伤视场之外的区域，所述这些区域中的一个包括受训练的区域，从而使视力总体上得到改善，所述方法包括如下步骤定位并确定在人的视觉系统内的非损伤区域，并且可选择性地定位并确定损伤视力区域或者剩余视力功能区域或者部分视觉系统损伤区域(过渡区)；确定位于包括非损伤区域的所述区域中的一个内的训练区域；通过向人的视觉系统提供视觉刺激训练人的视觉系统，至少部分所述视觉刺激被提供给所述未损伤区域内或者附近；记录人的视觉系统特性变化；根据所述变化调整提供给所述包括非损伤视力区域的至少一个区域的刺激的定位和限定；以及连续重复上述步骤，以便改善人的整个视觉系统。在另一实施例中，本发明涉及能够实施上述训练方法训练视觉系统或者人的视力的设备。该设备主要包括中央数据处理装置，用于记录、存储、处理和发送来自该设备其他装置的数据；至少一个光刺激提供装置；一个注视点装置，以使人的视力注视；用于记录人在接收光刺激之后的反应的装置；用于根据接收光刺激做出反应的人的功能控制所述至少一个光刺激提供装置的装置。
在本发明的最佳实施例中，所述设备能够完成如下步骤，即定位并确定在人的视觉系统内的非损伤区域，并且可选择性地定位并确定在人的视觉系统内的损伤视力区域或者剩余视力功能区域或者部分视觉系统损伤区域(过渡区)；确定位于包括非损伤区域的所述区域中的至少一个内的训练区域；通过向人的视觉系统提供视觉刺激训练人的视觉系统，至少部分所述视觉刺激被提供给所述未损伤区域内或者附近；记录人的视觉系统特性变化；
根据所述变化调整提供给所述包括非损伤视力区域的至少一个区域的刺激的定位和限定；以及连续重复上述步骤，以便改善人的整个视觉系统。
因此，本发明的固有特征是训练通过提供优先出现在视力非损伤区域内或者附近的刺激进行，但是可选择地，也可出现在损伤视力区域或者剩余视力功能区域或者部分视觉系统损伤区域，即在过渡区。因此，与现有技术的教导相反，通过提供优先只在非损伤视力区域的视觉刺激进行训练，虽然除了向非损伤视力区域提供刺激之外，同时或者连续地把光刺激提供给至少一个其他区域，例如可以出现在所称的“过渡区”。换句话说，即根据本发明，如果只训练一个区域，则训练人的非损伤视力区域。因此，能够比现有技术更有效地改善人的视力。
结合本发明说明书和权利要求书定义的术语“非损伤视力区域”是指实质上没有受导致视觉系统损伤的事件伤害或者影响的视场区域(或者脑区域)，即当接收光刺激时表现出或多或少通常的视觉功能。相反，结合本发明说明书和权利要求书定义的术语“视力损伤区域”(该术语用作与术语“剩余视力功能区域”或者术语“部分视觉系统损伤区域”相类似的含义)是指这样的区域，象由于事故、中风、或者退化性疾病等原因导致脑部区域或者视网膜损伤影响人的视觉能力，以致于视力至少部分损伤或者部分甚至完全丧失。
一方面是未损伤区域，另一方面是损伤或者甚至失明区域，可以连续成形，即作为某种形状(例如圆形)区域，其中在所述形状的区域内具有或多或少相同的视觉能力，例如作为未损伤视觉能力。这样的连续区域可以与另一个具有不同视觉能力的作为例如视力损伤区域的(可选择地是相同形状的)区域相邻，而该视力损伤区域后面可以是视力完全丧失的区域。然而，也可以是如下情形，且该情形被认为被本发明所覆盖，即几个未损伤区域被损伤或者失明区域以不连续方式包围。当例如中风之后视场丧失时，出现典型的区域性视场丧失(诸如偏盲)。通常，经历了这样事件的人仍然能够注视，而未损伤区域在视场的一边，构成固有的视场。在导致视网膜正中凹丧失注视的斑点退化性疾病或者其他疾病情况下，可能是环形的圆视场，在视场的中心是损伤区域(凹损伤)，未损伤区域包围着损伤区域(见图3)。
因此，根据本发明，我们开发出了另一种方法，通过把视觉刺激集中提供给视场的那些可望获得更有效的恢复过程的区域，即未损伤区域。
为了克服现有技术设备的局限性，根据本发明我们建议首先定位、限定未损伤视力区域并使之特性化，而不是(或者可选择地以及)损伤区域，即损伤的视力或者剩余视力功能或者部分视力系统伤害区域。损伤的视力或者减弱视力或者部分视力系统伤害在后面简称为“过渡区”(见图2)，而未损伤区域简称为“未损伤视力区域”。这样的过渡区可以例如在老年人中发现，他们的视力例如边缘视力越来越受到限制。过渡区也可以在由于脑外伤、中风或者类似事件使视觉系统受到影响的人中发现。另一个例子是过渡区在完全保持和完全丧失颜色、形状或者移动的视觉分辨能力的区域之间。然而，优先训练区域或者本发明的下一步骤中限定的训练区域定位在未损伤视力区域。
在本发明的最佳实施例中，位于所述未损伤视力区域内所述或者多个训练区域的区域尺寸根据部分视觉系统损伤、剩余视力功能或者该人的视力损伤的区域尺寸、位置和类型进行选择。换句话说，必须小心检查，该人的视觉系统中哪部分通过提供光刺激进行后面的训练而提供的改善整体视力的机会最大。根据本发明，不仅(甚至不是特别优选)过渡区与未损伤视力区域一起训练，但是最好是只有未损伤视力区域通过光刺激接受训练。
然后，根据在所述训练过程中连续确定或者间断确定的每个人的视觉功能，我们提出在这些未损伤视力区域提供训练刺激。训练刺激的类型、形状、强度、持续时间和时间顺序不受限制，可以使用一种类型的训练刺激或者几种训练刺激。在后种情况下，可以同时或者按照时间顺序使用几种类型。在本发明的最佳实施例中，光学和更为优选的光线刺激被提供给人的视觉系统。更为优选地是不同颜色、亮度、强度和/或形状的光线刺激被提供给受训练者的神经系统。这样的光线刺激可以作为静态光刺激提供或者按照产生运动物体印象的顺序提供一系列光线刺激。在本发明的另一个实施例中，简单形式或者日常生活物体的明显差异图片的刺激被提供给受训练者的未损伤视力区域。这样的图片根据需要可以是静止的或者运动的(动态的)。本发明的另一个最佳实施例包括向受训练者的未损伤视力区域提供光学刺激，所述光学刺激为字母、数字或者甚至是单词或句子的形式。然而本发明并不限于提供上述最佳实施例的刺激。
不想受理论约束，假设所述“基于未损伤视力区域的刺激提供”是基于如下考虑，即人存在实质上未损伤的视力区域，该区域的视力几乎没有受损伤或者完全未损伤。在这些区域内，大部分神经组织幸免于外伤。推断因为这些幸免的神经数量超过某一最小值(“最小剩余结构假设”)，由于训练这些神经调节视力完全恢复，因此通过训练而对它们进行的刺激将是所进行的训练非常重要的步骤。结果，为了克服以前认识到的视场刺激不足的问题，我们设计了一种新的提供刺激的方法，利用计算机控制的刺激设备选择刺激这些未损伤视力区域。
在第一步中，测量人的视场缺陷。这包括建立未损伤视场区域的步骤。所述测量通过例如现有技术已知的方法完成。在本发明的一个实施例中，可以使用标准视野检查设备，即在眼科实践中普遍使用的那些设备。在本发明的最佳实施例中，进行基于计算机的平面视野检查，例如如同发明人所描述的方法。利用这样的设备，能够确定视场失明、部分受损伤或者未损伤区域。
确定构成未损伤区域和部分损伤区域之间或者未损伤区域与盲域之间的边界可能是不同的。它的位置与使用何种类型的刺激确定视力功能有关，即大或小刺激、亮或者不亮刺激等，背景的性质，即杂散或者简单背景，和/或刺激时间，即短或者长的提供时间。
在第二步，根据第一步的测量确定未损伤区域。未损伤视场的确定与所述确定选择的视觉刺激的性质有关。受训练者容易看到的刺激将产生较大的明亮视场，而不容易产生反应的刺激将产生较小的明亮视场。无论选择哪种方法确定视场或者未损伤视场区域，该步骤的结果是将确定为未损伤的清晰视力区域。未损伤视场区域的形状是不受限制的。可以是大区域，通常是圆形，但是也可以由几个彼此不连接的未损伤区域构成。
在第三步决定性的训练步骤中，把一序列视觉刺激提供给受训练者的未损伤视场区域。受训练者要完成的任务是如同现有技术中一样对提供的刺激发出反应，可以是按键或者其他输入装置的步骤以便证实看到和认出了刺激或者刺激序列。
本发明的新特征包括向受训练者的未损伤视力区域提供目标刺激，从上面举例的视觉目标组中选择刺激。此外可以接着训练或者同时训练靠近盲区边界的过渡区；然而，本发明的目的是在于主要训练未损伤视力区域。
由于未损伤视力区域的尺寸、形状以及可选择地包括数目是可以变化的，因此以如下方式调整提供刺激，即根据上述测量使目标的位置和尺寸适合在未损伤视力区域内。目标刺激可以提供在例如计算机监视器上。可以是任何类型的单个刺激，或者一起或者连续地选择几个或者很多刺激，具有或者没有不同类型的背景。例如，有用的目标刺激可以是字母、单词、句子、有意义的物体(图形、脸面、照片等)或者没有意义的屏幕上移动或者不移动的目标。只要提供的刺激在未损伤视力区域出现，该未损伤视力区域确定为相对于注视点的视场位置，并且只要不刺激受训练者的视场盲区，可以使用任何刺激或者刺激组合。
通过以上述方式向受训练者的未损伤视力区域提供刺激，未损伤视力区域被训练，并且为了训练目的重复训练这些步骤。
开发出了具体算法实现上述提供策略，该算法能够高效地训练视觉系统功能区域(而且，选择地，同时或者顺序训练功能失调或者功能障碍)。关于利用光学刺激刺激人的视觉系统的特定区域的训练过程的详细步骤在下面进行描述。
在训练步骤中，记录受训练者的视觉系统的特性变化。换句话说，受训练者视觉识别所提供的光学刺激的功能和他/她在所述视觉识别步骤中做出的期望反应被本发明的系统/设备记录。仅举一个例子，测量受训练者对于提供给他/她的视觉系统的未损伤区域的光学刺激做出反应的时间，而发出光学刺激和做出反应(例如通过按上述设备的按键)之间的时间间隔，相对于以前为受训练者测量作为基线值的平均时间值，被作为受训练者受训练的未损伤区域的功能。然而，该例子不是用于限制本发明的；也可以采取其他适当步骤，以便连续或者间断地记录受训练者视觉系统的特性变化。
在本发明的最佳实施例中，测量受训练者对提供一个或者几个或者许多刺激的反应，并奖赏受训练者的表现。可以以如下方式进行，即当反应满足预定标准时把奖赏点加到“奖赏记录”。例如，引导当受训练者尽可能快地行动，只有在预定时间延迟(反应时间)内记录了反应的情况下奖赏点被加到奖赏记录。或者，当适当做出识别(例如正确形状、正确颜色、时间识别)时可以赋予奖赏记录奖赏点。
根据如上所述对特性变化的连续记录，使未损伤区域的定位和确定适合于所述变化。这也可以连续或者间断地进行。在本发明的最佳实施例中，奖赏点数目被用于自动增加下一个任务的难度。以这种方式，提供了一种增加训练难度的方法，根据受训练者做出的反应记录。换句话说，根据受训练者通过视觉系统处理所提供的光学刺激的表现，重新确定未损伤视觉区。不想受解释的限制，可以假设由于确定的未损伤视觉区的有效训练，受训练者的视力在所述未损伤区域提高了，特别是通常例如通过提高视觉系统的任何功能(例如边缘视力、视觉灵敏度、区别不同颜色、形状、运动的能力、斜视的减轻；视角的提高)或者总体提高视功能或者恢复局部视觉系统损伤。结果，未损伤区域扩大了，或者至少对于受训练者视力的作用提高了。如同实践中发现的一样，受训练者的整体视力实质上提高了，归因于在训练过程中的较好表现。
通过反复上述步骤，人的未损伤视觉区连续扩展到原来位于并确定为过渡区的区域内。
使用受训练者个人计算机就可在家中进行训练，在家中受训练者可进行规则的基础练习。本发明的最佳实施例在一段时间内例如如同在所述实验中一样，6个月时间，每天在暗室内训练1小时。然而，任何其他训练时间也是有效果的。
因为现有技术设备没有效果，故开发出了一种特征算法，该算法在监视器上发出光刺激，该光刺激对未损伤视觉区产生反复视觉刺激，该未损伤视觉区位于邻近受训练者的过渡区或者损伤视场部分的区域内未损伤视觉区。在第一步中，定位、确定“未损伤视觉区”并使之特性化，即在所述未损伤视觉区内确定关于位置、尺寸和类型的确切视力功能。
在所述第一步之后，确定位于所述未损伤视觉区内的训练区域。所述训练区域是在未损伤视觉区内的区域，在该区域中能够期望由于第一步中确定和特性化未损伤视觉区的结果而再生人的视觉系统的神经结构，例如由于存在一定数量的剩余神经结构。
在后面的步骤中，可以根据在第一步和第二步中确定的功能刺激未损伤视觉区。该方法是非常有效的，因为确实刺激了视场的未损伤区域。
而且，不象现有技术的设备一样程序，在现有设备中只存储数据用于后来分析，本发明在连续或者间歇基础上使训练算法适合于未损伤视觉区内或者附近的视觉系统功能。
此外，每天的治疗结果可以存储在适当的存储介质上，象磁带或者磁盘，能够进行合适的监视并能够使治疗方案适合于受训练者的进步。
下面结合附图详细说明本发明。虽然本发明的描述主要是关于视觉系统严重受损的人的训练，但是本发明的所有细节即方法和设备经本领域技术人员适当修正可以用于训练由于老化视觉系统轻微损伤的人，也适用于训练正常人的视力以便使视力水平保持较高水平。因此，结合视觉系统严重损伤但是具有未损伤视觉区的人的训练过程所作的描述不是对本发明的限制。


图1示出通常情况下视场训练情况，在通常情况下未损伤视觉区确定为具有圆形形状，至少覆盖其中提供了目标刺激的所述监视器框的视场，或者与之重叠。用于固定受训练者的眼睛的注视点提供在未损伤视觉区的中间，作为受训练者识别的刺激目标。
图2示出半球视觉系统不起作用的情况，注视点提供在未损伤视觉区，目标刺激“TS1”也提供在未损伤视觉区域，即训练未损伤视觉区的刺激，而另一个目标刺激“TS2”被独立地部分提供在未损伤视场，部分提供在损伤视场。
图3示出视觉系统的中央区域(例如小凹所在处)被损伤的情况(“环形视场”)。在这种情况下，注视点不能提供在中央区域(由于损伤，不能被识别)，但是所谓的“注视区(fixation anker)”被提供在盲区周边定位并确定未损伤视觉区的部分内。然后，视觉刺激被提供在未损伤视觉区，在这种情况下是单词形式。
图4示出顺序提供两个刺激的情况(提供T1之后提供T2)。以与图2相同方式，视场一部分未损伤(l＝未损伤视觉部分)另一部分是盲区(B＝盲区)。在目标刺激(TS1)之前提供启动刺激(primingstimulus)(P)以便提供检测和识别目标的可能性。
图5示出顺序提供两个刺激的另一种情况(提供T1之后提供T2)。与图2所示方法相同，视场一部分未损伤(l＝未损伤视觉部分)另一部分是盲区(B＝盲区)。两个启动刺激P1和P2之一被提供给受训练者，然后把目标刺激(TS1)提供到视场的损伤区域。受训练者必须区别是否是目标刺激被提供到启动刺激P区中的未损伤视觉区而做出反应。
参考附图1和最佳实施例1至5进一步详细说明本发明，但是本发明并不限于这些最佳实施例。
向人眼视觉系统提供视觉刺激的步骤的计算机算法是这样的，即监视器提供注视点，该注视点可以提供在监视器的任何部分。注视点的作用是把人的视力固定在某一点上，以便调整人的视角。然后，附加视觉刺激被提供在未损伤视觉区内或者与其非常靠近，未损伤视觉区的位置在前面的步骤中确定并根据人的表现改变。在Kasten等公开的现有技术设备中，不依赖人的实际进步提供视觉刺激，因此没有效果，是徒劳的。与此相反，本发明中视觉刺激被优先提供在未损伤视觉区内或者附近，即几乎没有或者只有轻微视觉系统损伤或者损害的区域。
例1用于训练脑视觉系统受损伤的人的最佳实施例。例如，当一个半球的视觉系统不起作用时，相对部分的视场丧失(“偏盲”)，见图2。在这种情况下，本发明的设备只在未损伤视觉区提供目标刺激，而不在不起作用的半个视场提供。根据对提供的刺激的反应，逐渐选择更难的目标刺激让受训练者做出反应，直到表现不再有进步。
例2在视觉系统的中央区域即小凹所在处受损伤时本发明的另一个实施例是有效的，见图3。这可能在视网膜损伤诸如由于老化产生斑点之后出现。受训练者中央看不到任何东西，但是具有环形视场，在中央没有视力，但是在视觉系统的边缘部分是未损伤视觉区。本发明的设备在靠近视场边界的未损伤视觉区产生目标刺激(在这种情况下是字母或者单词)，即在损伤区域的上面或者下面，并位于边界附近。字母或者单词可以是静止的或者移动的，根据例如要求反应的难度。
例3在本发明的另一个实施例中(在图4中说明)，在目标刺激之前提供启动刺激(priming stimulus)。这可以是具有情感内容的启动刺激(例如“smiley”或者“Happy Face”)，该启动刺激能够提高检测后面的目标刺激的可能性。两个启动刺激被提供到受训练者的未损伤视觉区。在一个实施例中，可以在非常短的时间内提供启动刺激以便能够被受训练者有意识地看到。受训练者将不被要求对启动刺激做出反应。如同所能够发现的，提供启动刺激影响人检测目标刺激的能力。
例4本发明的另一个实施例用于快速连续或者同时提供目标刺激的情况。从受训练者获得的反应是区别提供了一个还是几个目标刺激。该受训练者只有在正确响应了区别问题时才能够获得奖赏点。
例5在本发明的另一个实施例中，只有反映满足预定标准才把奖赏点进到受训练者的奖赏数目。例如，只有在计算机在预定反应时间记录了反应或者在按照正确反应完成识别任务才给奖赏点。最好，一个或多个目标刺激被提供到未损伤视觉区，虽然可以同时或者连续向未损伤视觉区或者过渡区提供一个或者多个刺激，也在本发明的范围之内。
例6在本发明的另一个最佳实施例中(见图5)，启动刺激(P1、P2)可以是注意提示，诸如窗口或者其他目标，与后面提供给未损伤视觉区的目标刺激(TS1)位于相同位置。在这种情况下(或者其他情况)，注视点(图5中的F)可以提供给未损伤视觉区或者过渡区，即在受训练者至少具有足以识别用于固定眼睛的注视点的区域。
通过本说明书应该清楚把训练区域限制在视场的如下部分是有益的，即几乎没有或者轻微部分损伤或者损害的部分。当然，实际提供的刺激在尺寸、亮度、形状或者颜色等方面可以变换，可以用不同方式提供，诸如投影屏、简单的计算机监视器或者其他视觉投影装置，诸如虚拟现实的。刺激类型以及提供刺激的方式不受限制，只要确保提供刺激的位置适合于受训练者个人的缺陷，主要提供刺激的主要部分被给予“未损伤区域”，即几乎没有或者只有轻微视觉功能损伤的区域。
权利要求
1.一种通过向人提供光学刺激训练其视觉系统的方法，所述刺激被提供在所述人的未损伤视场内的区域，以及可选择地提供给所述人的未损伤视场外的区域，所述这些区域中的一个包括受训练的区域，从而总体上提高视力，所述方法包括如下步骤定位并确定在人的视觉系统内的非损伤区域，以及可选择地定位并确定在人的视觉系统内的损伤视力区域或者剩余视力功能区域或者部分视觉系统损伤区域(过渡区)；确定位于包括非损伤区域的所述区域的至少一个内的训练区域；通过向人的视觉系统提供视觉刺激训练人的视觉系统，至少部分所述视觉刺激被提供给所述非损伤区域内或者附近；记录人的视觉系统特性变化；根据所述变化调整提供给所述包括非损伤视力区域的至少一个区域的刺激的定位和限定；以及连续重复上述步骤，以便改善人的整个视觉系统。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于只定位并确定和/或者训练未损伤区域。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述未损伤区域和至少损伤区域和/或剩余或者部分视觉功能区域中的至少一个被定位、确定和/或训练。
4.根据权利要求1-3中任何一项所述的方法，其特征在于根据未损伤区域、部分视觉系统损伤区域、剩余视力功能区域和/或者该人的视力损伤区域的尺寸、位置和类型选择所述训练区域尺寸、位置和类型。
5.根据权利要求1-4中任何一项所述的方法，其特征在于将光线刺激作为视觉刺激提供给受训练者的视觉系统，最好是不同颜色、亮度、强度和/或形状的光线刺激。
6.根据权利要求1-5中任何一项所述的方法，其特征在于在向受训练者的视觉系统提供光线刺激的步骤中包括向受训练者的视场提供至少一个注视点，以控制受训练者的视角。
7.根据权利要求1-6中任何一项所述的方法，其特征在于基本上所有光线刺激被提供给在未损伤区域内或者很靠近未损伤区域的所述人的视觉系统。
8.根据权利要求1-7中任何一项所述的方法，其特征在于向所述人的视觉系统提供光线刺激的步骤在计算机屏幕、在视屏上、在投影屏上、或者类似模拟现实(gargle)或者头盔的视觉投影装置上进行。
9.根据权利要求1-8中任何一项所述的方法，其特征在于人眼视觉系统的特性变化记录包括所述人的灵敏度、颜色识别、形状识别和/或者视觉刺激的定位记录。
10.根据权利要求1-9中任何一项所述的方法，其特征在于定位和确定所述至少一个区域、确定所述训练区域、提供视觉刺激、记录人眼功能变化、调整训练区域的定位和确定及重复前面的步骤通过中央数据处理系统控制。
11.根据权利要求1-10中任何一项所述的方法，其特征在于记录人眼功能变化的步骤是记录人对与时间有关的信号识别反映能力的变化的步骤，最好是这样的步骤，即记录人对刺激出现之后改变反应时间和/或在两个刺激出现的时间之间建立时间间隔和/或者识别与时间有关的刺激图案的能力变化。
12.一种通过向人提供光学刺激训练其视觉系统的设备，所述刺激被提供在所述人的未损伤视场内的区域和人的未损伤视场外的区域，所述区域之一包括受训练的区域，从而总体上提高视力，所述设备包括中央数据处理装置，用于记录、存储、处理和发送来自该设备其他装置的数据；至少一个光刺激提供装置；一个注视点装置，用于使人的视力注视；用于记录人在接收光刺激之后的反应的装置；用于根据接收光刺激做出反应的人的功能控制所述至少一个光刺激提供装置的装置。
13.根据权利要求12所述的设备，所述设备能够完成如下步骤定位并确定在人的视觉系统内的非损伤区域，以及可选择地定位并确定在人的视觉系统内的损伤视力区域或者剩余视力功能区域或者部分视觉系统损伤区域(过渡区)；确定位于包括非损伤区域的所述区域中至少一个内的训练区域；通过向人的视觉系统提供视觉刺激训练人的视觉系统，至少部分所述视觉刺激被提供给所述非损伤区域内或者附近；记录人的视觉系统特性变化；根据所述变化调整提供给所述包括非损伤视力区域的至少一个区域的刺激的定位和限定；以及连续重复上述步骤，以便改善人的整个视觉系统。
14.根据权利要求12或者13所述的设备，还包括固定和/或支撑人的头的装置。
15.根据权利要求12至14中任何一项所述的设备，其特征在于所述视觉刺激发生装置是发光装置，最好是发出可变颜色、亮度、强度和/或形状的光的发光装置。
16.根据权利要求12至15中任何一项所述的设备，其特征在于所述发光装置是计算机屏幕、视屏、投影屏或者如虚拟显示(gargle)的头盔等视觉投影装置。
17.根据权利要求12至16中任何一项所述的设备，其特征在于所述使人的视力注视的注视点装置是彩色标记，最好是能够改变颜色以便控制人的视角。
18.根据权利要求12至17中任何一项所述的设备，其特征在于所述控制装置允许根据对所述光学刺激的反应质量对至少所述一个光学刺激提供装置进行控制。
19.根据权利要求12至18中任何一项所述的设备，其特征在于所述用于接收人在受到光学刺激之后的反应的装置是记录人对与时间相关的信号区别反应的能力变化的装置，最好是记录人对在刺激出现之后改变反应时间和/或在两个刺激出现的时间之间建立时间间隔和/或者识别与时间有关的刺激图案的装置的能力变化。
20.根据权利要求12至19中任何一项所述的设备的用途，用于训练操作机器、武器系统或者路上交通工具、水上交通工具或者空中交通工具的人的视力。
21.根据权利要求12至19中任何一项所述的设备的用途，用于训练年老者的视力。
22.根据权利要求12至19中任何一项所述的设备的用途，用于训练近视患者或者远视患者的视力。
23.根据权利要求12至19中任何一项所述的设备的用途，用于训练儿童较佳是斜视儿童的视力。
24.根据权利要求12至19中任何一项所述的设备的用途，用于训练经历局部视觉系统损伤的人的视力。
25.根据权利要求12至19中任何一项所述的设备的用途，用于训练视力正常的人的视力以便保持视力。
全文摘要
本发明涉及一种通过向人提供光学刺激训练其视觉系统的方法，所述刺激被提供在所述人的未损伤视场内的区域，可选择地提供给受训练者的未损伤视场外的区域，所述这些区域之一包括受训练的区域，从而使视力得到总体上的提高，所述方法包括如下步骤，(a)定位并确定在人的视觉系统内非损伤区域，以及可选择地定位并确定在人的视觉系统内的损伤视力或者剩余视力功能或者部分视觉系统损伤区域(过渡区)；(b)确定位于包括非损伤区域的所述这些区域中的一个内的训练区域；(c)通过向人的视觉系统提供视觉刺激训练人的视觉系统，至少部分所述视觉刺激被提供给所述非损伤区域内或者附近；(d)记录人的视觉系统特性变化；(e)根据所述变化调整提供给所述包括非损伤视力区域的至少一个区域的刺激的定位和限定；(f)连续重复上述步骤，以便改善人的整个视觉系统。
文档编号A61H5/00GK1617698SQ02827950
公开日2005年5月18日 申请日期2002年2月8日 优先权日2002年2月8日
发明者B·扎贝尔 申请人:诺瓦维森公司