運用VR裝置實現輕便的動態視野測量儀

視野測量(visual field test)的目的是檢測視網膜對於光的靈敏度的範圍，除此之外，也能檢查視網膜的功能是否因為一些病變而影響到視覺，例如：青光眼、腦下垂體腺瘤(壓迫視神經)等等。視野測量主要分為靜態測量(static)和動態測量(kinetic)，兩者的差異在於光點的運動狀態：靜態測量的光點位置固定，動態測量的光點會沿著放射狀向量由外緣向圓心移動。由於VR裝置在靜態視野測量的研究已經有些成果，加上目前專業的視野測量儀(perimeter)機台體積較大，以及受試者需要維持長時間站姿所帶來的不便，研究團隊嘗試將動態視野測量技術應用在VR裝置上，增加使用的方便性。

Fig.1為研究團隊設計的VR動態視野測量儀：(a) VR：Oculus Quest 2透過無線連線至電腦，以Python程式進行統計與數據分析 (b) VR裡的畫面，同時間只會在單目產生測驗光點 (c) 測驗畫面是使用Unity製作：紅色放射狀向量表示光點移動時會依循的路徑 (d) 受試者使用VR示意圖。

Fig. 1 VR視野測量儀之組成

為了評估VR視野測量儀的正確性與可行性，對照組選用Humphery Field Analyzer 3 perimeter (HFA 3)作為比較基準，並參考Goldmann kinetic perimeter convention，訂定三種刺激光點的大小及亮度：V/4e、IV/1e、III/1e (尺寸及亮度由大到小排列)；方位向量分為24個(V/4e)及12個(IV/1e、III/1e)。此次實驗有21位受試者參與。

Fig. 2為受試者們的平均視野半徑，同心圓代表相同的視野角度，上下的圖分別為HFA 3和VR所得到的結果。紅色的圈是V/4e的結果，是三組實驗項目中最大最亮最容易辨別的，因此紅圈幾乎都是範圍最大的。而HFA 3的三組視野範圍差異比VR的大，推測是因為測驗環境的外在光源干擾，HFA 3是在全黑暗環境，VR則仍有一些外在光線影響。

Fig. 2 視野範圍半徑 (上圖：HFA 3；下圖：Oculus VR)

Fig.3 將視野範圍分成上下鼻側及上下顳側四個區塊，分析HFA 3和VR相似度，藉此得知VR是否可以表現出與作為標準的HFA 3有相同效果。發現只有在V/4e組的左眼下鼻側與右眼下鼻側有顯著差異，表示VR的表現接近標準結果。至於顯著差異只有發生在雙眼的下鼻側，推測是因為在HFA 3儀器測試時，受試者的鼻子會影響到雙眼下鼻側的視野，但是在VR測試時受試者不會看到自己的鼻子，導致此生理上的差異在HFA 3影響比較大。

Fig. 3 四等分視野區塊在HFA 3以及Oculus VR 結果的差異 (ns：no significance；**p < 0.005)

Fig. 4 比較在相同實驗條件及相同眼睛之下，VR和HFA 3視野數據的涵蓋範圍是否相同，藉此得知VR和標準儀器測驗結果的相似度及相容性。V/4e和IV/1e的範圍大致相同，而III/1e的有比較明顯的差異，但是兩種方法的中位數值大約相同，由此可知VR視野檢測儀與標準值有一定的相似度，具有參考價值。

Fig. 4 Oculus VR和HFA 3的視野範圍相似度

綜合以上，VR視野測量儀的表現很接近專業儀器的結果，表示藉由VR裝置來實現輕便的視野測量儀是有發展潛力的。而研究團隊最後表示，未來會朝「鼻子對於視野測量的影響」的研究方向進行更多研究。

撰文：楊采綾

Reference: R. Terracciano et al., "Kinetic Perimetry on Virtual Reality Headset," in IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems, vol. 17, no. 3, pp. 413-419, June 2023, doi: 10.1109/TBCAS.2023.3249045.

https://ieeexplore.ieee.org/document/10052742