虛擬現(xiàn)實-圖像視覺誘發(fā)電位用于客觀評定單眼屈光不正視覺損傷的價值

郝虹霞，陳捷敏，王榮榮，俞曉英，王萌，周智露，4，盛延良，夏文濤

1.佳木斯大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院 微生態(tài)-免疫調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)與相關(guān)疾病重點實驗室，黑龍江 佳木斯 154007；2.司法鑒定科學(xué)研究院 上海市法醫(yī)學(xué)重點實驗室 司法部司法鑒定重點實驗室 上海市司法鑒定專業(yè)技術(shù)服務(wù)平臺，上海 200063；3.上海諾誠電氣股份有限公司，上海 200245；4.貴州醫(yī)科大學(xué)法醫(yī)學(xué)院，貴州 貴陽 550009

法醫(yī)臨床鑒定中對于眼損傷[1-3]案件，如何高效、準確地對眼損傷患者的視力水平作出準確評估是關(guān)鍵所在，但也是法醫(yī)臨床鑒定領(lǐng)域的難點和重點問題。目前，通常使用全面的眼科檢查以及視覺電生理等技術(shù)手段，從視覺功能損傷基礎(chǔ)以及主、客觀方法綜合應(yīng)用的角度，對傷眼的視力進行評估。采用刺激屏分別給予左右眼圖像刺激并記錄各眼的圖像視覺誘發(fā)電位（pattern visual evoked potential，PVEP）是眼外傷鑒定中最常用的電生理方法，可以通過閾刺激視角、最佳刺激視角等對受檢眼進行視力評估[4]。有研究[5]表明，受檢眼視網(wǎng)膜中心視野的偏離會導(dǎo)致P100 波形的異常，這對客觀評定視力和鑒別夸大視覺損傷的眼外傷鑒定提出了挑戰(zhàn)。目前，法醫(yī)臨床采用的視覺電生理檢查都是采用單眼分別注視刺激屏的方式，在鑒定過程中傷眼的注視程度會對檢查結(jié)果產(chǎn)生一定的影響，從而干擾鑒定人對波形的分析和判斷，實踐中需要鑒定人針對傷者的受傷程度、診療過程、眼部結(jié)構(gòu)檢查等多方面對傷眼視覺功能障礙程度進行綜合分析，這就增加了結(jié)果判斷的主觀性，使之成為長期困擾法醫(yī)臨床視覺功能評定的熱點和難點問題。

本研究擬通過虛擬現(xiàn)實（virtual reality，VR）技術(shù)與傳統(tǒng)PVEP相結(jié)合的方式，探索針對嚴重視覺功能障礙患者更精確的視力評估方法，利用虛擬現(xiàn)實-圖像視覺誘發(fā)電位（visual reality-pattern visual evoked potential，VR-PVEP）技術(shù)[6]進行準確、快速的視力評估。

1 對象與方法

1.1 研究對象

選取青年志愿者55名，其中男性22名，女性33名，年齡范圍為20～33 歲，平均年齡24 歲。納入標準：雙眼散光度數(shù)均≤1.5 DC，最佳矯正遠視力均≥0.8、近視力均≥0.5（本研究均采用小數(shù)記錄法）；無眼外傷病史，無青光眼、白內(nèi)障、黃斑病變等眼科疾病或遺傳病史，無影響視覺功能的全身性疾病，無顱腦器質(zhì)性損傷，除屈光不正外無影響視力的其他疾病。使用投影式視力表、標準近視力表對遠、近視力分別進行檢測。

所有志愿者均能了解并配合本研究的所有操作，并在了解本研究內(nèi)容和流程后簽署知情同意書。本研究遵循《赫爾辛基宣言》，已通過司法鑒定科學(xué)研究院倫理委員會審查。

1.2 儀器介紹

使用基于實用新型專利“視力客觀評定和/或視覺誘發(fā)電位的檢測系統(tǒng)”[7]研發(fā)的VR-PVEP 儀（上海諾誠電氣股份有限公司和司法鑒定科學(xué)研究院聯(lián)合研發(fā)），將傳統(tǒng)視覺誘發(fā)電位與VR 技術(shù)相結(jié)合。VRPVEP 儀由VR 眼鏡、誘發(fā)電位儀、主控計算機、刺激計算機、數(shù)據(jù)分析軟件等部分組成，通過佩戴VR 眼鏡可以最大程度地減少外界環(huán)境對受檢者的影響，有效降低受檢者注視不良情況的發(fā)生，進一步減少實驗損耗時間[6]。

該儀器目前已研發(fā)3 種刺激模式，分別為單眼獨立刺激模式、雙眼同時刺激模式和雙眼同時不同步刺激模式。與傳統(tǒng)PVEP 相比，新增的雙眼同時不同步刺激模式是在同一次檢查過程中使左、右眼分別隨機接受黑白棋盤格刺激，并分別記錄左、右眼的視覺誘發(fā)電位圖像[6]。本研究主要采用單眼獨立刺激模式和雙眼同時刺激模式，記錄雙眼同時視和單眼視時VRPVEP 的P100 波形，研究不同視覺損傷程度下單眼視與雙眼同時視的P100 波形變化。

1.3 實驗分組

使用屈光誘導(dǎo)法，在受檢者的一眼前放置不同的透鏡，模擬單眼不同程度屈光不正視覺損傷的情形。根據(jù)2019 年WHO 提出的盲及視覺損傷分級標準[8]，設(shè)置3個誘導(dǎo)性屈光不正遠視力，分別為矯正視力0.05、矯正視力0.1 和矯正視力0.3，通過上述遠視力誘導(dǎo)，相當于收集模擬單眼視覺損傷者共165 例。同時記錄受檢者健眼和模擬視覺損傷眼各自的近視力，把遠視力與近視力相加，將模擬單眼視覺損傷者分為3組：A 組（即重度視覺損傷），近視力與遠視力之和≤0.2，共31 例；B 組（即中度視覺損傷），0.2＜近視力與遠視力之和＜0.8，共74 例；C 組（即輕度視覺損傷），近視力與遠視力之和≥0.8，共60 例。將雙眼視力均正常者設(shè)置為對照組，共55 例。

1.4 VR-PVEP 檢查方法

檢查前準備：將作用電極置于枕骨粗隆上2 cm處（Oz），參考電極置于中央點（Cz），地電極置于額前（Fz）。Oz 和Cz 處均使用金盤電極，F(xiàn)z 采用皮膚電極。先用磨砂膏清理電極放置位置，然后用乙醇棉片清潔，待乙醇揮發(fā)后再將盤狀電極和皮膚電極置于相應(yīng)部位。

檢查過程：囑受檢者端坐于椅子上，頭部和肩膀保持放松。佩戴VR 眼鏡進行電阻測試，電極間阻抗均需小于5 kΩ。選取空間頻率為16×16、24×24、32×32、64×64 的黑白棋盤格，刺激模式分別按照雙眼、視覺損傷眼、健眼的順序交替進行，不同空間頻率實驗間隔為3 min。為了防止視覺疲勞，將每例受檢者的4 次實驗分成兩個部分進行，即先對矯正視力0.05、0.1 的情形進行測試，再對矯正視力0.3 和正常視力的情形進行測試，兩部分實驗需要間隔6 h 以上，各視力情形下實驗間隔為10 min，期間囑受檢者閉目休息，防止眼疲勞影響實驗結(jié)果。所有實驗過程均由同一名熟練操作者按流程規(guī)范實施。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采集各視覺損傷情形時受檢者在不同刺激模式下16×16、24×24、32×32、64×64空間頻率誘發(fā)出的VRPVEP 波形數(shù)據(jù)，對P100 峰時進行分析。采用SPSS 26.0 軟件（美國IBM 公司）分析數(shù)據(jù)，進行正態(tài)分布和方差齊性檢驗：若符合正態(tài)分布和方差齊性，使用單因素方差分析；若不符合，使用非參數(shù)檢驗法（Kruskal-WallisH檢驗）。用中位數(shù)（median，M）及四分位數(shù)（P25，P75）顯示偏態(tài)分布資料的統(tǒng)計結(jié)果。檢驗水準α=0.05，采用Bonferroni 校正調(diào)整多重檢驗的顯著性值。

2 結(jié)果

2.1 單眼視覺損傷的VR-PVEP P100 峰時特征

A 組視覺損傷眼和健眼的VR-PVEP P100 峰時不符合正態(tài)分布，Kruskal-WallisH檢驗結(jié)果（表1）顯示：視覺損傷眼與雙眼同時視測得的P100 峰時在24×24、32×32 和64×64 空間頻率下的差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），視覺損傷眼與健眼測得的P100峰時在64×64 空間頻率下的差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），健眼與雙眼同時視測得的P100 峰時在全空間頻率下的差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）；健眼在64×64 空間頻率下測得的P100 峰時與16×16、24×24空間頻率下測得的P100 峰時差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。

表1 A 組受檢眼在不同空間頻率下的VR-PVEP P100 峰時Tab.1 The peak times of VR-PVEP P100 waves of subjects in Group A at different spatial frequencies［n=31，M（P25，P75），ms］

B組視覺損傷眼和健眼的VR-PVEP P100峰時不符合正態(tài)分布，Kruskal-WallisH檢驗結(jié)果（表2）顯示：視覺損傷眼與雙眼同時視測得的P100 峰時在16×16、24×24 和64×64 空間頻率下的差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），視覺損傷眼與健眼測得的P100 峰時在64×64 空間頻率下的差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），健眼與雙眼同時視測得的P100 峰時在16×16 空間頻率下的差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；雙眼同時視在64×64 空間頻率下測得的P100 峰時與16×16、24×24、32×32 空間頻率下測得的P100 峰時差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。

C 組視覺損傷眼和健眼的VR-PVEP P100 峰時不符合正態(tài)分布，Kruskal-WallisH檢驗結(jié)果（表3）顯示：視覺損傷眼與健眼測得的P100 峰時在32×32 和64×64 空間頻率下的差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），視覺損傷眼與雙眼同時視測得的P100 峰時在全空間頻率下的差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），健眼與雙眼同時視測得的P100 峰時在全空間頻率下的差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）；視覺損傷眼在64×64 空間頻率下測得的P100 峰時與24×24、32×32 空間頻率下測得的P100 峰時差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），健眼在64×64 空間頻率下測得的P100 峰時與16×16、24×24、32×32 空間頻率下測得的P100 峰時差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。

表3 C 組受檢眼在不同空間頻率下的VR-PVEP P100 峰時Tab.3 The peak times of VR-PVEP P100 waves of subjects in Group C at different spatial frequencies［n=60，M（P25，P75），ms］

2.2 視力正常的VR-PVEP P100 峰時特征

對照組（即視力正常者，雙眼遠視力均≥0.8且近視力≥0.5）中單眼視和雙眼同時視的VR-PVEP P100 峰時不符合正態(tài)分布，Kruskal-WallisH檢驗結(jié)果（表4）顯示：單眼視與雙眼同時視測得的P100 峰時在全空間頻率下的差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）；單眼視在64×64 空間頻率下測得的P100 峰時與16×16、24×24、32×32 空間頻率下測得的P100 峰時差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），雙眼同時視在64×64 空間頻率下測得的P100 峰時與16×16、24×24、32×32 空間頻率下測得的P100 峰時差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。

表4 對照組受檢眼在不同空間頻率下的VR-PVEP P100 峰時Tab.4 The peak times of VR-PVEP P100 waves of subjects in the control group at different spatial frequencies［M（P25，P75），ms］

3 討論

3.1 研究基礎(chǔ)

雙眼視是視覺的正常功能狀態(tài)，研究雙眼視與像差之間的關(guān)系有助于對視覺系統(tǒng)功能中像差作用大小進行評估[9]。在對屈光手術(shù)后的患者進行傳統(tǒng)PVEP檢查時發(fā)現(xiàn)，術(shù)后雙眼總和指數(shù)平均在1.0 以上，這說明雙眼同時視在屈光手術(shù)后仍優(yōu)于單眼視[10]。雙眼視覺對弱對比度視覺信號更容易感知，同時當兩眼視網(wǎng)膜呈現(xiàn)不相容的圖像時，會出現(xiàn)雙眼競爭，即兩眼圖像會爭奪知覺優(yōu)勢[11-12]。因此，雙眼同時視PVEP波形參數(shù)與視力之間關(guān)系的研究也有助于對患者日常生活視力的評價。VR-PVEP 技術(shù)在傳統(tǒng)PVEP 單眼檢查的基礎(chǔ)上，增加了雙眼同時視刺激模式，可以有效避免視覺損傷眼固視不良對波形帶來的影響。

3.2 模擬屈光不正所致視力減退的VR-PVEP 特征

本研究根據(jù)VR-PVEP 的成像原理采用近視力與遠視力相結(jié)合的方式進行分組。研究結(jié)果表明，在模擬單眼重度視覺損傷即近視力和遠視力均顯著下降的情況下，雙眼同時視在24×24、32×32、64×64 空間頻率下測得的P100 峰時較視覺損傷眼提前；對于單眼中度視覺損傷者，其雙眼同時視在16×16、24×24、64×64 空間頻率下測得的P100 峰時較視覺損傷眼提前；而在單眼輕度視覺損傷者中，雙眼同時視測得的P100峰時與視覺損傷組相比，均未表現(xiàn)出此種趨勢，且正常者雙眼同時視峰時與單眼視峰時之間亦無明顯變化，提示使用VR-PVEP 區(qū)分視覺損傷的程度具有可行性。在遠視力和近視力均顯著下降的情況下，不同刺激頻率的黑白棋盤格對視覺損傷眼及雙眼同時視測得的P100 峰時具有一定的影響，有助于單眼視力損傷程度的評估。

在重度和中度視覺損傷者中，視覺損傷眼在64×64 空間頻率下測得的P100 峰時較健眼有一定的延遲；單眼輕度視覺損傷者中，視覺損傷眼在32×32、64×64 空間頻率下測得的P100 峰時較健眼稍延長。此外，不同程度視覺損傷以及正常者在4 種空間頻率下測得的P100 峰時，均存在64×64 空間頻率下與其他3 種空間頻率下組內(nèi)比較部分差異存在統(tǒng)計學(xué)意義的情況，說明在VR 技術(shù)這一同時受到近視力與遠視力影響的視覺評估方式中，64×64 空間頻率對視力的評估具有重要作用。

此外，對于近視力和遠視力之和≤0.2 的重度視覺損傷者，VR-PVEP 可以普遍有效地誘發(fā)出P100 波形，相較于傳統(tǒng)PVEP 有時在最佳矯正視力＜0.1 時無法引出明顯波形相比，更有助于對視覺功能嚴重障礙者的視力評估。雙眼同時視的峰時較視覺損傷眼和健眼普遍有所提前，這可能與VR-PVEP 眼前虛擬成像原理和雙眼近視力的共同作用有關(guān)。由于PVEP信息采集的限制，個體表現(xiàn)差異較大，傳統(tǒng)PVEP 受到被鑒定人注視程度的制約，而VR-PVEP 有效地降低了這一因素的影響，可以顯著提升效率。

3.3 VR-PVEP 的優(yōu)缺點及后續(xù)研究方向

VR-PVEP 在既往研究[6]中開發(fā)出了雙眼隨機切換模式，使受檢者無法主觀判斷接受視覺刺激的眼別，有力地解決了單眼注視不良的難題。本研究是在原有實驗基礎(chǔ)上的進一步擴展，在實踐中具有以下優(yōu)勢：（1）通過開發(fā)雙眼同時注視模式，可以更有效地避免視覺損傷眼導(dǎo)致的注視不良問題，這對法醫(yī)臨床鑒定具有重要意義；（2）研究在單眼不同程度視覺功能障礙的情況下雙眼同時視時VR-PVEP 波形的變化規(guī)律，有助于對視力下降程度進行評估；（3）VR-PVEP有利于視覺功能嚴重障礙者的視覺電生理檢查，可以進一步探索在近視力和遠視力均顯著下降情況下的波形特點。與傳統(tǒng)PVEP 技術(shù)相比，視力重度下降者采用VR-PVEP 技術(shù)可以引出較為明顯的波形，這表明VR-PVEP 有助于視覺重度損傷者的視覺功能檢查以及對偽盲和夸大視力障礙者的鑒別。由于法醫(yī)臨床鑒定的特殊性，被鑒定人存在不配合或者偽裝真實情況的可能，這一直是鑒定過程中存在且亟待解決的難題之一，VR-PVEP 可以降低被鑒定人主觀因素的影響，有效避免注視不良問題。

本研究通過插片法模擬屈光不正導(dǎo)致的視覺損傷，但在實際臨床鑒定中眼外傷患者受傷原因及表現(xiàn)類型眾多，且伴有各種眼部結(jié)構(gòu)改變帶來的影響，在實際應(yīng)用中需要謹慎。本研究只模擬了一類人群，對于各種眼外傷類型患者缺乏相關(guān)實驗數(shù)據(jù)，在后續(xù)研究中需要增加各類眼外傷患者行進一步研究，同時可以增加對比敏感度來進行視覺損傷程度的評估[13]。

本實驗僅考慮到不同空間頻率對P100 波形的影響，未對透鏡色彩、深淺程度以及視標亮度等方面進行研究。已有研究[14]發(fā)現(xiàn)，患有大腦視覺功能障礙的兒童經(jīng)常畏光，亮度的增加會導(dǎo)致視力的降低，在低亮度觀察條件下會表現(xiàn)出更好的視力水平，而這在正常兒童中卻沒有表現(xiàn)出顯著性差異。當受檢者通過黃色透鏡檢查時，藍光的過濾操作會對視覺處理過程產(chǎn)生影響，特定皮層活躍程度有所加強，視網(wǎng)膜活動延遲，這將有助于彩色鏡片顏色和深度的選擇和對視覺功能客觀影響指標的研究[15]。在后續(xù)研究中，VRPVEP 可以增加色彩透鏡檢查，研究彩色鏡片不同色彩、深淺程度以及亮度對視覺功能的影響，這可能對紅綠色盲等患者的檢查具有一定的參考價值。

本研究通過對模擬屈光不正視覺損傷者進行單眼視和雙眼同時視在4 個空間頻率下的比較，發(fā)現(xiàn)VR-PVEP 有利于視覺功能嚴重障礙者的視覺電生理檢查，可以反映出不同視覺障礙程度下雙眼同時視與單眼視測得的P100 峰時之間的變化趨勢。此外，雙眼同時視模式的開發(fā)有利于提高眼外傷患者的注視程度，在視覺功能客觀評定及法醫(yī)臨床鑒定過程中具有重要的應(yīng)用價值。