PerEye：协同设计用于视力健康诊断与教育的扩展现实渲染属性

文献标题

PerEye: Co-Designing Extended Reality Rendering Attributes for Vision Health Diagnosis and Education

出版信息

• 主题领域: 扩展现实（XR）在视觉健康诊断、康复和教育中的应用。
• 关键词: 视觉健康, XR, 共创设计, 沉浸式模拟, 视野测试, 共情, 教育, 单眼渲染, 视线联动效果, 远程医疗。

背景与问题

• 问题/挑战: 当前的XR系统依赖对称的双眼渲染，无法解决临床实践中常见的非对称和动态视觉障碍问题。XR工具缺乏与临床工作流程和教育场景的整合，限制了其在视觉健康领域的实用性。
• 重要性: 全球超过22亿人受到视觉障碍的影响，诊断和教育的获取存在显著差异。XR提供了便携且可及的解决方案，有望弥补临床和教育场景中的空白。
• 动机与相关工作: 之前在视觉健康中的XR应用包括Olleyes VisuALL VR和RadiusXR等诊断工具，但这些系统存在渲染灵活性受限和缺乏临床医生参与设计的问题。共创设计在健康人机交互领域显示出潜力，但在视觉护理的XR应用中尚未得到充分探索。

解决方案

• 提出的方法: PerEye，一个共创设计的XR工具包，支持基于视线联动的单眼视觉属性控制，适用于诊断、教育和康复应用。
• 创新点:
  1. 持续的共创设计过程，邀请临床医生参与塑造视觉健康的XR渲染属性。
  2. 开发单眼渲染功能，用于非对称和动态视觉模拟，填补临床空白。
  3. 通过视觉测试和视光教育的应用研究进行实证验证。
• 流程与关键技术:
  • 与临床医生共创设计，定义渲染属性（如遮挡、模糊、对比度、比例、位置/旋转偏移）。
  • 开发基于VR的视野测试原型，并与Humphrey Field Analyzer进行比较。
  • 在视光训练中应用基于视线联动的模拟，增强对视觉丧失的共情和理解。

结果

• 具体发现:
  • 研究1：临床医生确定了模拟和矫正非对称视觉障碍的关键渲染属性。
  • 研究2：基于VR的视野测试再现了空间敏感性模式，但由于亮度限制，与黄金标准的视野计（Humphrey Field Analyzer）一致性有限。
  • 研究3：沉浸式暗点模拟显著提高了视光学生的共情评分（VSEQ：模拟前平均值=31.92，模拟后平均值=35.46，p < 0.001）。
• 相较基线的优势:
  • PerEye支持精细的单眼渲染，解决了传统XR系统忽视的非对称视觉问题。
  • 将诊断和教育应用结合在一个XR框架中。
• 实验/评估:
  • 研究1：与11位临床医生参与式设计，参数化渲染属性。
  • 研究2：基于VR的视野测试（N=32）与Humphrey Field Analyzer的比较。
  • 研究3：使用基于视线联动的暗点模拟对13名视光学生进行共情训练。
• 局限性与未来工作:
  • VR显示器的亮度范围有限，限制了视野测试的临床等效性。
  • 硬件差异导致渲染标准化面临挑战。
  • 未来工作包括更广泛的患者验证、远程医疗应用，以及改进显示亮度和校准。

总结

PerEye引入了一个共创设计的XR工具包，解决了视觉健康诊断和教育中的空白，实现了单眼的非对称和动态渲染。实证研究证明了其在视野测试中的可行性，以及在增强视光学生共情能力方面的教育影响。尽管亮度和硬件标准化的局限性限制了其临床等效性，这些发现突显了XR作为诊断、咨询和培训多功能平台的潜力。未来研究将聚焦于远程医疗部署、更广泛的验证，以及提升技术精度以实现临床应用。