Unterstützende Amblyopiebehandlung durch Computerspiele mit Hintergrundstimulation: Eine 10-tägige plazebokontrollierte Pilot-Studie

Uwe Kämpf; Felix Muchamedjarow; Theo Seiler

doi:10.1055/s-2001-14921

Klinische Monatsblätter für Augenheilkunde, Table of Contents

Klin Monbl Augenheilkd 2001; 218(4): 243-250
DOI: 10.1055/s-2001-14921

KLINISCHE STUDIE

Georg Thieme Verlag Stuttgart ·New York

Unterstützende Amblyopiebehandlung durch Computerspiele mit Hintergrundstimulation: Eine 10-tägige plazebokontrollierte Pilot-Studie[1] [2] [3]

Amblyopia treatment by means of computer-games with background stimulation: a placebo controlled pilot study of 10 daysUwe Kämpf^{1, 3} , Felix Muchamedjarow¹ , Theo Seiler^{1, 2}

¹ Aus den Augenkliniken des Universitätsklinikum Carl Gustav Carus der Technischen Universität Dresden, Fetscherstraße 74, 01307 Dresden (Kommissar. Dir.: Prof. Dr. A. Frühauf)
² Universitäts Spital Zürich, Frauenklinikstraße 24, CH-8091 Zürich (Dir.: Prof. Dr. Dr. Th. Seiler)
³ Institut für Klinische, Diagnostische und Differentielle Psychologie der Technischen Universität Dresden, Am Falkenbrunnen, 01062 Dresden (Dir.: Prof. Dr. B. Brocke)

Abstract

Zusammenfassung

Hintergrund Computerprogramme zur Visusstimulation könnten der unterstützenden Amblyopiebehandlung neue Impulse verleihen, bieten sie doch die Option einer Verlagerung apparativen Sehtrainings in den Heimbereich. In diesem Kontext berichten wir über eine plazebokontrollierte Studie zur Evaluation eines neuentwickelten softwarebasierten Sehtrainings, welches eine Hintergrundstimulation durch driftende Sinusgitter mit einem Vordergrundspiel zur Aufmerksamkeitsbindung verbindet.

Material und Methoden An der Studie nahmen 14 Amblyopiepatienten im Alter von 6 bis 13 Jahren teil. Sie wurden zu gleichen Teilen auf die Plazebogruppe und die Verumgruppe aufgeteilt. Beide Gruppen trainierten am Computer über einen Zeitraum von 10 Werktagen bei täglich 2 Sitzungen von etwa 20 Minuten Dauer, wobei die Plazebogruppe vor neutralem Hintergrund, die Verumgruppe vor einem driftenden Sinusgitter spielte.

Ergebnisse Das Sehtraining unter Verumbedingungen führte zu deutlich größerem Visuszuwachs als unter Plazebobedingungen. Der Nahvisus verbesserte sich in der Verumgruppe von 0,20 (SD ± 4,51 Stufen) auf 0,39 (SD ± 3,06 Stufen), d. h. um 3,0 Visusstufen (SD ± 1,8 Stufen), in der Plazebogruppe jedoch nur von 0,14 (SD ± 6,02 Stufen) auf 0,17 (SD ± 5,85 Stufen), d. h. nur um 0,8 Visusstufen (SD ± 1,6 Stufen). Der Fernvisus verbesserte sich in der Verumgruppe von 0,29 (SD ± 2,57 Stufen) auf 0,44 (SD ± 3,16 Stufen), d. h. um 1,9 Visusstufen (SD ± 1,3 Stufen), in der Plazebogruppe jedoch nur von 0,24 (SD ± 5,20 Stufen) auf 0,28 (SD ± 5,51 Stufen), d. h. um 0,7 Visusstufen (SD ± 1,1 Stufen).

Schlussfolgerungen Eine Reizung mit driftenden Sinusgittern bessert die Sehschärfe amblyoper Augen in spezifischer Weise. Die Wirkung könnte auf einer Synergie von Orts- und Zeitfrequenz in Form- und Bewegungskanälen beruhen. Eine entsprechende Arbeitshypothese wird diskutiert und soll in weiteren Studien untersucht werden. Das vorgestellte Verfahren ist zur Behandlung von „verschleppter” Amblyopie des älteren Kindes gedacht. Es soll die Okklusionsbehandlung unterstützen und ergänzen. Die hier berichteten Ergebnisse einer nur 10-tägigen Behandlung sind jedoch allein im Kontext der Evaluation zu werten und sollten daher keinesfalls missverstanden werden als erneutes Plädoyer für eine Kurzzeitbehandlung der Amblyopie.

Background Computer programmes for visual stimulation may give new impulses to the field of amblyopia treatment by offering an option to shift the apparative visual training into the domestic sphere. Regarding this aspect we report on a placebo controlled study on a newly developed vision training consisting of a background stimulation by a drifting sinusoidal grating combined with a foreground game aimed to maintain the attention.

Materials and Methods Fourteen amblyopia patients aged from 6 to 13 years participated in the study. Seven were allocated to a placebo and seven to a treatment group. Both groups had to train at the computer for a period of 10 working days by two sessions of about 20 minutes daily. Whilst the placebo group played in front of a neutral background, the treatment group did this with a drifting sinusoidal grating in the background.

Results The treatment condition resulted in a greater increase of visual acuity than the placebo condition. Near vision improved in the treatment group from 0.20 (SD ± 4.51 steps) to 0.39 (SD ± 3.06 steps), i.e. by 3.0 steps of visual acuity (SD ± 1.8 steps), in the placebo group from 0.14 (SD ± 6.02 steps) to 0.17 (SD ± 5.85 steps), i.e. by 0.8 steps of visual acuity (SD ± 1.6 steps). Far vision improved in the treatment group from 0.29 (SD ± 2.57 steps) to 0.44 (SD ± 3.16 steps), i.e. by 1.9 steps of visual acuity (SD ± 1.3 steps), in the placebo group from 0.24 (SD ± 5.20 steps) to 0.28 (SD ± 5.51 steps), i.e. by 0.7 steps of visual acuity (SD ± 1.1 steps).

Conclusions Stimulation with drifting sinusoidal gratings improves the visual acuity of amblyopic eyes in a specific way. The effect might be accounted for by a synergy of spatial and temporal frequency in form vs. motion channels. A preliminary hypothesis is discussed and will be the subject of ongoing research. The presented method has been developed for the treatment of “delayed” amblyopia in the elder child. It is aimed to support and complement occlusion therapy. However, the reported results obtained over 10 days should be estimated only within the context of evaluation. By no means should the results be interpreted as a renewed pledge for a short-term treatment of amblyopia.

Schlüsselwörter

Amblyopie - Visusstimulation - Pleoptik - Computerspiele - Hintergrundstimulation

Key words

Amblyopia - visual stimulation - pleoptics - computer games - background stimulation

Full Text

References

Literatur

01 ¹ Manuskript erstmalig eingereicht am 2. 2. 00 und in der vorliegenden Form angenommen am 10. 1. 01.

02 ² Herrn Prof. Dr. Balder Gloor gewidmet.

03 ³ Die Autoren danken der Roland Ernst Stiftung für Gesundheitswesen für die großzügige Förderung des Projekts.

01 Bach M, Kommerell G. Sehschärfebestimmung nach europäischer Norm: Wissenschaftliche Grundlagen und Möglichkeiten der automatischen Messung. Klin Monatsbl Augenheilkd. 1998;; 212 190-195.
02 Bangerter A. Amblyopiebehandlung. Karger, Basel; 1953: -.
03 Bernsmeier H, Friedburg D. Stimulation des amblyopen Systems mit Fernsehbildern. In:. Freigang M, Hrsg. Nürnberg: Arbeitskreis Schielen. 1980;; 12 58-60.
04 Blakemore C, Campbell F W. On the existence of neurons in the human visual system selectively sensitive to the orientation and size of retinal images. J Physiol. 1969;; 203 237-260.
05 Breitmeyer B G, Ganz L. Implications of sustained and transient channels for theories of visual pattern masking, saccadic suppression and information processing. Psychol Rev. 1976;; 83 1-36.
06 Campbell F W, Robson J G. Applications of Fourier analysis to the visibility of gratings. J Physiol. 1968;; 197 551-566.
07 Campbell F W, Hess R F, Watson P G, Banks R. Preliminary results of a physiologically based treatment of amblyopia. Br J Ophthalmol. 1978;; 62 748-755.
08 Cüppers C. Grenzen und Möglichkeiten der pleoptischen Therapie. Travemünde: Tagung der Nord-West-Deutschen Augenärzte. In:. Schielbehandlung: Einführungs- und Fortbildungsvorträge. Wiesbaden; 1960;: S. 39-97.
09 Fricker S J, Kuperwasser M, Stromberg A E, Goldman S G. Stripe therapy for amblyopia with a modified television game. Arch Ophthalmol. 1981;; 99 1596-1599.
10 Fricker S J, Kuperwasser M, Stromberg A E, Goldman S G. Use of a videogame/stripe presentation for amblyopia therapy. J Pediatr Ophthalmol Strabismus. 1981;; 18 11-16.
11 Friedburg D, Bernsmeier H. Amblyopienachsorge mit Fernseh-Occlusion. Bericht Dtsch Ophthalmol Ges. 1980;; 77 863-866.
12 Garzia R P. Effiacy of vision therapy in ambyopia: a literature review. Am J Optom Physiol Opt. 1987;; 64 393-404.
13 Fries P, Roelfsema P R, Engel A K, König P, Singer W. Synchronized gamma frequency oscillations correlate with perception during binocular rivalry in awake squinting cats. Soc Neurosci Abstr. 1996;; 22 282-282.
14 Haaf E, Boergen K P, Rentschler I. Erste Ergebnisse mit dem Amblyopiegerät nach Campbell. In:. Freigang M, Hrsg. Arbeitskreis Schielen, Nürnberg. 1980;; 12 63-66.
15 Haase W. Wert und Unwert der Occlusionstherapie im Rahmen der Schielbehandlung. Münch Med Wochenschr. 1978;; 120 99-102.
16 Haase W, Hohmann A. Ein neuer Test (C-Test) zur quantitativen Prüfung von Trennschwierigkeiten („crowding”) - Ergebnisse bei Amblyopie und Ametropie. Klin Monatsbl Augenheilkd. 1982;; 180 210-215.
17 Hautzinger S, Haase W. Fernvisusbestimmung nach DIN 58220 (Kriterium 6/10): Computertest mit hochauflösendem Monitor im Vergleich mit Sehtafeln. Klin Monatsbl Augenheilkd. 1997;; 211 380-386.
18 Hess R F, Howell E R. The threshold contrast sensitivity function in strabismic amblyopia: Evidence for a two type classification. Vis Res. 1977;; 17 1049-1055.
19 Hess R F, Bradley A. Contrast perception above threshold is only minimally impaired in human amblyopia. Nature. 1980;; 287 463-478.
20 Hess R F, Burr D C, Campbell F W. A preliminary investigation of neural function and dysfunction in amblyopia: Cooperative activity of the amblyopic channels. Vis Res. 1980;; 7 757-782.
21 Hohmann A, Haase W. Entwicklung der Sehschärfe beim Menschen - ein neuer Test mit standartisierten Einzel- und Reihenoptotypen. In:. Freigang M, Hrsg. Arbeitskreis Schielen, Nürnberg. 1981;; 13 131-136.
22 Kelly D H. Retinal inhomogenity I. Spatiotemporal contrast sensitivity. J Opt Soc Am. 1984;; A1 107-113.
23 Kelly D H. Retinal inhomogenity II. Spatial summation. J Opt Soc Am. 1984;; A1 114-119.
24 König P, Engel A K, Löwel S, Singer W. Squint affects the synchronization of oscillatory responses in cat visual cortex. Eur J Neurosci. 1993;; 5 501-508.
25 Koskela P U. Contrast sensitivity in amblyopia: 1. Changes during CAM-treatment. Acta Ophthalmol (Copenh). 1986;; 64 344-351.
26 Koskela P U. Contrast sensitivity in amblyopia: 2. Changes during pleoptic treatment. Acta Ophthalmol (Copenh). 1986;; 64 563-569.
27 Kulikowski J J, Tolhurst D J. Psychophysical evidence for sustained and transient channels in human vision. J Physiol. 1973; 232 149-163.
28 Linke B. Erfahrungen der Amblyopiebehandlung mit dem Campbell-Stimulator. In:. Freigang M, Hrsg. Arbeitskreis Schielen, Nürnberg. 1980;; 12 67-73.
29 Malsburg C von der, Schneider W. A neural coctail-party processor. Biol Cybernetics. 1986;; 54 29-40.
30 McCana F, Cuthbert A, Lovegrove W. Contrast and phase processing in amblyopia. Vis Res. 1986;; 26 781-789.
31 Mehdorn E, Mattheus S, Schuppe A, Klein U, Kommerell G. Amblyopiebehandlung mit dem Cambridge-Stimulator: Eine kontrollierte Studie. In:. Freigang M, Hrsg. Arbeitskreis Schielen, Nürnberg. 1980;; 12 61-62.
32 Noorden G K von, Maumenee A E. Clinical observations on stimulus-deprivation amblyopia (amblyopia ex anopsia). Am J Ophthalmol. 1968;; 65 220-224.
33 Noorden G K von. Histological studies of the visual system in monkeys with experimental amblyopia. Invest Ophthalmol Vis Sci. 1973;; 12 727-741.
34 Noorden G K von, Middletitch P R. Histology of the monkey laterale geniculate nucleus after unilateral lid closure and experimental strabismus. Further Observations. Invest Ophthalmol Vis Sci. 1975;; 15 674-692.
35 Osterloh J. Beeinflussung von Fixation und Fernvisus amblyoper Augen durch optomotorische Reize. Dissertation Fachbereich Medizin. Universität Hamburg; 1972: -.
36 Otto J, Rabethge G. Über die optomotorische Amblyopiebehandlung. In:. Freigang M, Hrsg. Arbeitskreis Schielen, Nürnberg. 1980;; 12 74-80.
37 Otto J, Stangler E. Wirkung optomotorischer Reize auf Fixationsort und Auflösungsvermögen amblyoper Augen mit exzentrischer Fixation. Ophthalmologica. 1969;; 157 135-141.
38 Rentschler I, Hilz R, Brettel H. Amblyopic abnormality involves neural mechanisms concerned with movement processing. Invest Ophthalmol Vis Sci. 1981;; 20 695-700.
39 Roelfsema P R, König P, Engel A K, Sireteanu R, Singer W. Reduced synchronization in the visual cortex of cats with strabismic amblyopia. Eur J Neurosci. 1994;; 6 1645-1655.
40 Shippman S. Video games and amblyopia treatment. Am Orthop J. 1985;; 35 2-5.
41 Stangler E. Ist das Visumeter für die Amblyopiebehandlung geeignet?. Klin Monatsbl Augenheilkd. 1974;; 164 563-566.
42 Wässle H. Das Auge als Fenster zum Gehirn. In: Jahrbuch der Max-Planck-Gesellschaft. Vandenhoeck & Ruprecht, München, Göttingen; 1993: -.