Erprobung eines computergestützten exzentrischen - DOZ

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OPTOM E TR I E
Dipl.-Ing. (FH) Peggy Kahl
Prof. Dr.-Ing. Michael Gebhardt, Fachhochschule Jena
Dipl.-Ing. (FH) Ulrike Meinhold, SFZ Förderzentrum gGmbH Chemnitz
Erprobung eines computergestützten
exzentrischen Sehtrainings bei
Sehbehinderten mit Zentralskotom
■ Einleitung
Den für das scharfe Sehen wichtigsten Bereich der Netzhaut
stellt die Makula dar, welche funktionell am höchsten entwikkelt ist. Wenn dieser Bereich geschädigt ist, kommt es zu zentralen Gesichtsfeldausfällen und damit verbunden, zu einer reduzierten Lesefähigkeit.
Das exzentrische Sehtraining (EST) ist eine Methode, die Lesefähigkeit bei Sehbehinderungen mit Zentralskotom wiederzuerlangen beziehungsweise zu verbessern. Es gibt verschiedene Methoden des EST, wobei mit Hilfe von optischer Vergrößerung und unter Anwendung bestimmter Lesestrategien eine
intakte Netzhautstelle außerhalb der Makula monokular trainiert wird. [12]
Mit dem Ziel, die Lesefähigkeit bei Zentralskotom zu verbessern, wurde in dieser Diplomarbeit ein computergestütztes
EST bei Patienten mit Zentralskotom erprobt. Dabei wurde die
Steigerung der Lesegeschwindigkeit sowie die Effektivität hinsichtlich des Zeitaufwands ausgewertet und mit den Ergebnissen der Studie von Schreckenbach, welche den Erfolg der
adaptiven Variante des exzentrischen Sehtrainings nach Nilsson untersuchte, verglichen.
■ Wissenschaftlicher Hintergrund
Zentralskotome sind zentrale Gesichtsfeldausfälle, die aufzentrale Netzhautbereiche mit einer reduzierten Lichtunterschiedsempfindlichkeit, welche die Fovea mit einschließen,
zurückzuführen sind.
Schädigungen der zentralen Netzhaut resultieren am häufigsten aus der Makuladegeneration, speziell der altersbedingten
Makuladegeneration (AMD), deren Prävalenz steigend ist. [4]
Oft bemerken Betroffene den zentralen Gesichtsfeldausfall zunächst nicht und nur sehr wenige nehmen ein schwarzes Loch
in der Mitte ihres Gesichtsfeldes wahr. Den Patienten erscheinen vielmehr gewisse Bereiche, die sich direkt vor ihnen befinden, verschwommen (Abb.1) und einige Objekte verschwinden oder tauchen plötzlich auf. [13]
Durch zentrale Gesichtsfeldausfälle kommt es zu Störungen
des Lesevorganges, wodurch die Lesegeschwindigkeit reduziert wird.
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Abb. 1: Aufgehobene Wahrnehmung im Gesichtsfeldzentrum bei
Patienten mit Zentralskotom, Quelle [6]
Verschiedene Studien haben mit Hilfe des Scanning Laser
Ophthalmoskops (SLO) bewiesen, dass die meisten Patienten, die ein bilaterales absolutes Zentralskotom besitzen, eine
neue Fixationsstelle entwickeln. [1, 2, 3, 5, 7, 9, 11] Mit Schädigung des zentralen Gesichtsfeldes entwickelt sich aus der fovealen Fixation ein immer diffuseres Fixationsareal, bis sich
schließlich ein neues exzentrisches Fixationszentrum ausbildet. Diese neue Fixationsstelle (preferred retinal locus (PRL)
oder Pseudo-Fovea genannt) übernimmt die Aufgaben von
der nicht mehr funktionstüchtigen Fovea und bestimmt die
verbleibende Sehfunktion. Die Betroffenen sind sich dieses
Vorganges jedoch meistens nicht bewusst [5] bzw. entspricht
die entwickelte PRL nicht unbedingt der besten exzentrischen
Einstellung für Lesetätigkeiten.
Der Verlust der Lesefähigkeit wird oft als wesentliche Beeinträchtigung erlebt. Er kann zu Unselbstständigkeit bis hin zur
Berufsunfähigkeit der Betroffenen führen. Der Erhalt und die
Wiedererlangung der Lesefähigkeit sind deshalb Schwerpunkt
der Rehabilitation von Personen mit Zentralskotom. [10] Es gibt
verschiedene Methoden des EST, wobei mit Hilfe von Vergrößerung und unter Anwendung bestimmter Lesestrategien eine
intakte Netzhautstelle außerhalb der Makula, monokular trainiert wird. [12]
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Die Entscheidung für das Auge, welches trainiert werden
soll, sowie die Lokalisation des zu trainierenden Areals der exzentrischen Einstellung auf der Netzhaut ist deshalb Grundlage
für das Training. Durch das Training der bewussten und konstanten Nutzung der neuen exzentrischen Netzhautstelle soll
die exzentrische Einstellung für Lesetätigkeiten stabilisiert werden, was Voraussetzung für eine gute Lesefähigkeit ist.
Das Sehzentrum der SFZ Förderzentrum gGmbH in Chemnitz hat sich seit vier Jahren dem Thema des exzentrischen
Sehtrainings angenommen. Im Rahmen der Diplomarbeit von
Schreckenbach wurden 2005 die Erfolge der adaptiven Variante des exzentrischen Sehtrainings nach Nilsson untersucht.
[12] Diese Methode wurde von einer Mitarbeiterin des SFZ ursprünglich für die Anwendung in Afrika entwickelt und bedient
sich ganz einfachen Mitteln, wie Zettel, Stift und Buchstabenfähnchen. Die Ergebnisse der Arbeit waren eine signifikante
Steigerung der Lesegeschwindigkeit nach Trainingsabschluss,
jedoch bei geringer Effektivität hinsichtlich Trainingsaufwand
und –erfolg. Zur Optimierung der Methode entschloss man
sich im Sehzentrum Chemnitz auf Basis der gemachten Erfahrungen mit der adaptiven Variante des EST nach Nilsson zur
Entwickung einer Computersoftware. Dabei wurden die Ideen
der Mitarbeiter des Sehzentrums mit großem Engagement von
Prof. Erich Kasten, LernReha Software Travemünde, umgesetzt.
Letztes Jahr wurde im Rahmen der in diesem Artikel beschriebenen Folgediplomarbeit eine vorläufige Version des Computerprogramms zum exzentrischen Sehtraining auf seine Trainingserfolge hin untersucht.
zentral, welche für ihn in diesem Moment verschwinden bzw.
unscharf werden kann. Um dem Patienten die dauerhafte Fixation des Mittelpunktes zu vereinfachen, wird durch den eigentlichen zentralen Fixationspunkt ein Fadenkreuz gelegt, welches
von ihm in der Peripherie gesehen werden kann. Der Low Vision-Trainer bewegt einzelne Buchstaben von außen nach innen über den Bildschirm. Die verschiedenen Gesichtsfeldareale, in denen der Patient Buchstaben lesen kann, werden auf
dem Computer abgespeichert und nachfolgend miteinander
verglichen (Abb.2). Dabei wird das Areal mit der größten Ausdehnung und höchsten Empfindlichkeit gesucht und im Anschluss trainiert.
■ Probanden und Methode
Abb. 2: Suche der geeignetsten Stelle zum Lesen
Das Training wurde mit insgesamt 14 Probanden im Alter
zwischen 22 und 86 Jahren durchgeführt. Sie wiesen einen
beidseits zentralen Gesichtsfeldausfall und einen vor dem Training durchschnittlichen Visus für die Nähe von 0,06 ± 3,2 Zeilen auf dem trainierten Auge auf. Bei einer ausführlichen Sehfunktionsuntersuchung vor dem Training, bei der auch der Gesichtsfeldbefund erhoben wurde, wurden zudem die Visuswerte für Ferne und Nähe sowie der Vergrößerungsbedarf ermittelt und mit den Werten nach dem Training verglichen.
Außerdem wurden mittels der von Ulrich [14] modifizierten Lesetafeln nach Radner [8] die Lesegeschwindigkeit und der Lesevisus vor und nach dem Training bestimmt.
■ Computergestütztes exzentrisches
Sehtraining
Für das EST wird das Auge ausgewählt, welches in der Regel
einen kleineren Ausfall sowie eine bessere Sehschärfe aufweist und das bevorzugte Auge zum Lesen ist. Dabei kann es
allerdings auch zu Kompromissen kommen. Das nicht trainierte Auge wird während des gesamten Trainings abgedeckt gehalten.
Erste Stufe – Suchen einer zum Lesen geeigneten
Netzhautstelle:
Der Patient sitzt in einer bequemen Haltung vor dem Bildschirm und fixiert die dargebotene rote Fixiermarke möglichst
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Zweite Stufe – Erlernen des Lesens von Fließtext am
Bildschirm:
Während der Patient weiterhin auf das Fixierkreuz des Bildschirmes blickt, stellt der Low Vision-Trainer Laufschrift ein, welche zunächst in kurzen Wörtern von rechts nach links das vorher festgelegte Areal des Gesichtsfeldes durchläuft und vom
Patienten gelesen wird (Abb.3). Die Wörter werden am Anfang
in einer dem Visus entsprechenden relativ großen Schriftgröße
mit Leerzeichen zwischen den Buchstaben präsentiert und
nachfolgend verkleinert und ohne Leerzeichen dargeboten.
Dabei wird der Abstand verkürzt und, wenn vom Patienten angenommen, Addition vorgegeben.
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Abb. 3: Lesen von Fließtext am Bildschirm (Wort bewegt sich in
Pfeilrichtung)
Dritte Stufe – Übungsphase am Bildschirm:
Die Aufgabe mit der entsprechenden Einstellung, welche
der Patient nach jeder Trainingseinheit fließend meistert, wird
auf einem Datenträger gespeichert. Der Datenträger wird ihm
zur Erledigung der Hausaufgaben mitgegeben. Der Patient
wird angehalten das Lesen von Fließtext am Bildschirm in der
gespeicherten Einstellung selbstständig, ca. drei Mal täglich für
etwa 10 Minuten zu üben.
Ein Wiedervorstellungstermin beim Low Vision-Trainer wird
vereinbart, um die Lesetechnik und -geschwindigkeit zu überprüfen und eine Verringerung der Schriftgröße im Zusammenhang mit einer Verstärkung der Überaddition vorzunehmen.
Dies wird solange wiederholt, d.h. weitere Vorstellungstermine
werden geplant und Hausaufgaben mit dem Computerprogramm aufgegeben, bis die kleinstmögliche Schrift des Programms gelesen wird oder ein zu geringer Abstand zum Monitor das Training daran nicht mehr möglich macht.
Vierte Stufe – Erlernen des Lesens von gedrucktem Text:
Die neue Lesetechnik “move the text“ (Ulla Nilsson), bei der
die Probanden das Lesen von herkömmlichen, ausgedruckten
Texten erlernen, wird mit der bisher erreichten Buchstabengröße und Addition eingeführt. Hierfür werden Texte mit Fixierlinien, entsprechend der Lage des Fixierkreuzes am Bildschirm,
auf einem ClipBoard dargeboten. Der Patient erlernt nun das
Lesen unter Beibehaltung seiner eingeübten Blickrichtung (exzentrische Einstellung), indem er den Text von rechts nach
links bewegt und den Kopf und das Auge still und gerade hält
(Abb.4). Am Zeilenende bewegt der Patient den Text in umgekehrter Richtung bis zum Zeilenanfang und indem er den Text
nach oben bewegt, gelangt er zum nächsten Zeilenanfang.
Fünfte Stufe – Übungsphase mit gedrucktem Text:
Nachdem diese Lesestrategie beherrscht wird, wird ein weiterer Wiedervorstellungstermin im Sehzentrum vereinbart und
unter weiterer Verstärkung der Pluswirkung die Buchstabengröße verkleinert. Gleichzeitig werden die Zeilen- und Leseabstände immer weiter verringert und die Fixierlinie ganz
weggelassen. Dies wird so lange wiederholt, d.h. ein weiterer
Vorstellungstermin wird geplant und Hausaufgaben werden
aufgegeben bis Zeitungsdruck flüssig gelesen wird. Hierbei
wird der Patient auf gute Lichtbedingungen hingewiesen, die
er für seine Hausaufgaben realisieren sollte.
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Abb. 4: Erlernen des Lesens von gedrucktem Text
Sechste Stufe – Anpassung einer Hyperokularbrille:
Das Hyperokular mit dem Leseflüssigkeit bei kleinstmöglichem Text erreicht wird, wird auf dem trainierten Auge angepasst. Das andere Auge wird entweder abgedeckt oder ein
Mattglas eingesetzt. Der Patient wird angewiesen, das Training
mit für ihn interessantem Lesematerial jeden Tag fortzuführen
und bei eventuell auftretenden Problemen seinen Low VisionTrainer aufzusuchen.
■ Einfluss des EST auf den Visus und
die Lesefähigkeit
Visus für die Ferne
Der Visus für die Ferne war bei den Probanden sehr unterschiedlich, auf dem trainierten Auge betrug der höchste Wert
vor dem Training 0,5 und der geringste Wert 0,02. Die Ausnutzung des Sehvermögens und somit auch die Sehschärfe kann
bei den einzelnen Probanden von verschiedenen Faktoren abhängig sein. Zum einen spielt das Bewusstsein des Patienten
hinsichtlich seines Skotoms und das Vorhandensein einer PRL
eine Rolle. Zum anderen ist die Entfernung der PRL zur Makula
und das damit verbundene Auflösungsvermögen von Bedeutung. Eine signifikante Steigerung des Visus für die Ferne war
weder unter monokularen noch unter binokularen Bedingungen feststellbar. Eine mögliche Ursache ist die Tatsache, dass
zum Lesen eine Stelle trainiert wurde, welche eine bestimmte
Ausdehnung (mindestens vier Buchstaben) aufweisen musste. Für Sehaufgaben in der Ferne (z.B. Erkennen von Anzeigetafeln im Bahnhof oder Fernsehschauen) kann jedoch auch eine Netzhautstelle genutzt werden, die eine kleinere Ausdehnung besitzt, näher an der Makula liegt und damit ein höheres
Auflösungsvermögen hat. Daraus könnte geschlussfolgert werden, dass die trainierte Netzhautstelle zum Lesen nicht gleichzeitig für Sehaufgaben in der Ferne übertragen wird.
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Visus für die Nähe
Obwohl jeweils nur ein Auge trainiert wurde, sind die Visuswerte für die Nähe nach dem Training monokular (p=0,018;
Vorzeichenrangtest von Wilcoxon) sowie binokular (p=0,011;
Vorzeichenrangtest von Wilcoxon) signifikant gestiegen. Die
Sehschärfe des trainierten Auges stieg dabei von durchschnittlich 0,06 auf 0,08, was einer Visustufe entspricht.
Ein möglicher Grund für die verbesserte Sehschärfe auf dem
nicht trainierten Auge könnte sein, dass sich die Probanden
durch das Sehtraining bewusst geworden sind, dass sie um ein
Detail erkennen zu können, daran vorbeischauen müssen.
Diese Erkenntnis könnte dann auf das andere Auge übertragen
worden sein, womit der Anstieg der Sehschärfe auf dem nicht
trainierten Auge begründet werden könnte.
Bei einem Visusunterschied zwischen beiden Augen hat das
bessere Auge einen größeren Einfluss auf binokulare Sehaufgaben bzw. es kommt nicht selten zu einer Suppression des
schlechteren Auges. Bei 11 Probanden war der Visuswert für
die Nähe auf dem trainierten Auge höher, als auf dem nicht
trainierten Auge. Unter der vorangegangenen Aussage ist
es vorstellbar, dass die Probanden bei der Ermittlung des binokularen Visus für die Nähe hauptsächlich ihr besseres Auge
verwendeten und bei einer Änderung des Visuswertes für die
Nähe des trainierten Auges sich der binokulare Visuswert für
die Nähe genauso verhält. Bei 93% der Probanden verhielt
sich der binokulare Visuswert für die Nähe nach dem EST genauso wie der Visus für die Nähe auf dem trainierten Auge
nach dem EST, womit dieser Zusammenhang die Ursache für
die signifikante Steigerung des binokularen Visuswertes für die
Nähe nach dem Sehtraining darstellen könnte.
Lesefähigkeit
Die Lesegeschwindigkeit ist nach dem EST signifikant
(p=0,002; Vorzeichenrangtest von Wilcoxon) von 57 ± 33
W/min auf 77 ± 52 W/min gestiegen, was einer Steigerung
um 34% entspricht (Abb.5).
Abb. 5: Lesegeschwindigkeiten auf dem trainierten Auge der
Probanden vor und nach dem EST
Ein durchschnittlicher Anstieg der Lesegeschwindigkeit um
20 Wörter pro Minute könnte zum einen auf die Auswahl einer
zum Lesen geeigneten Netzhautstelle zurückzuführen sein,
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die nicht immer mit der bevorzugten Einstellung des Patienten
übereinstimmt. Zum anderen könnte das Training der konstanten Nutzung der ausgesuchten exzentrischen Einstellung eine
stabilere exzentrische Einstellung des trainierten Auges nach
dem Training begründen. Mit einer stabileren exzentrischen
Einstellung finden weniger Suchbewegungen der Augen statt,
wodurch der Text schneller gelesen werden kann [15]. Außerdem kann die neu erlernte Lesetechnik der Textbewegung ausschlaggebend sein, womit insgesamt die Augenbewegungen
reduziert werden.
■ Vergleich des computergestützten
exzentrischen Sehtrainings mit der
adaptierten Variante des EST nach Nilsson
Vergleich der Methoden
Der Unterschied der beiden Trainingsmethoden liegt im ersten Teil des Trainings. Bei beiden Varianten fixiert der Proband
monokular ein Fixierkreuz. Dabei werden zur Stimulation der
zu trainierenden Stelle bei der adaptierten Variante des EST
nach Nilsson auf einem Streifen Papier Buchstaben und später
Wörter von rechts nach links in die ausgesuchte Stelle des Gesichtsfeldes geschoben. Bei der computergestützten Variante
bewegen sich Wörter als Fließtext durch das vorher festgelegte
Areal über den Bildschirm. Während das Lesen von Fließtext
bei der adaptierten Variante nach Nilsson bedingt durch die
Papierstreifentechnik nur einen geringen Teil des Trainings ausmacht, so trainiert der Patient am Computer das Lesen von
Fließtext bis hin zu kleinen Schriftgrößen selbstständig und in
einem größeren Umfang zu Hause. Auf diese Weise kann
die zu trainierende Stelle effektiver stimuliert werden, da der
Patient bei dem Training am Computer erst später auf die manuelle Lesetechnik verbunden mit realem Textmaterial übergeht und sich daher zunächst nur auf das Training der exzentrischen Einstellung konzentrieren kann. Anschließend beginnt
der zweite Teil mit der Einführung der neuen Lesetechnik
(„move the text“) mit gedrucktem Text, wobei der Patient die
exzentrische Einstellung jetzt schon verinnerlicht hat und sich
besser auf die Lesetechnik, das heißt die Textbewegung und
das Einhalten des Leseabstands, konzentrieren kann.
Vergleich der Trainingserfolge
Mit dem computergestützten Sehtraining konnte eine höhere Steigerung der Lesegeschwindigkeit als mit der adaptierten
Variante des EST nach Nilsson erzielt werden. Bei Schreckenbach betrug die durchschnittliche Steigerung der Lesegeschwindigkeit 25% [12], wohingegen in der vorliegenden Studie eine durchschnittliche Zunahme um 34% nachgewiesen
werden konnte bei vergleichbarem Ausgangsniveau der Lesegeschwindigkeiten. Eine mögliche Ursache kann in der Trainingsmethode liegen: durch die überwiegenden Leseübungen anhand von Fließtext könnte bei dem computergestützten
Training die Stimulation der zu trainierenden Netzhautstelle
stärker sein und dadurch das Bewusstsein für diese Stelle größer werden.
Schreckenbach benötigte in ihrer Studie durchschnittlich
7,1 ± 2,5 Trainingseinheiten zu je 30 Minuten mit ihren Pro65
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banden. In der vorliegenden Arbeit beträgt der durchschnittliche Zeitaufwand für den Therapeuten 4,4 ± 1 Trainingseinheiten zu je 30 Minuten und ist damit um über die Hälfte geringer.
Dies bedeutet für den Low Vision-Trainer eine deutliche Zeitersparnis, welche sich aufgrund der weniger komplizierten Hausaufgaben aufgrund der oben beschriebenen Trainingsunterschiede erklären lässt. Die selbstständigen Übungen mit dem
Computerprogramm weisen weniger mögliche Fehlerquellen
auf, wodurch ein Trainingserfolg eher eintritt.
Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass die Effektivität
des EST mit der computergestützten Methode durch die größere Steigerung der Lesegeschwindigkeit bei einem geringeren Zeitaufwand erhöht werden konnte. Damit stellt das computergestützte EST eine Optimierung der adaptierten Variante
des EST nach Nilsson dar.
■ Zusammenfassung
Zentralskotome führen bei vielen Betroffenen zum Verlust
der Lesefähigkeit. Gerade für ältere Menschen ist dies eine
schwerwiegende Einschränkung, denn für sie stellt die Zeitung
oft die einzige Informationsquelle dar. Da die häufigste Ursache von zentralen Gesichtsfeldausfällen die altersabhängige
Makuladegeneration ist, an der zunehmend mehr Menschen
in den Industrieländern erkranken, sind entsprechende Rehabilitationsmaßnahmen von großer Bedeutung.
Das exzentrische Sehtraining stellt eine Rehabilitationsmaßnahme dar, bei der Patienten mit Zentralskotom ihre Lesefähigkeit wiedererlangen bzw. verbessern können. Unter der Anleitung eines Therapeutens lernen die Patienten, eine noch intakte Netzhautstelle außerhalb der defekten Makula zum Lesen zu nutzen.
Im Rahmen der Diplomarbeit wurden die Trainingserfolge eines computergestützten exzentrischen Sehtrainings untersucht, welches basierend auf den Erfahrungen mit der adaptiven Variante des exzentrischen Sehtrainings nach Nilsson entwickelt wurde.
Dabei konnte mit der computergestützten Variante eine signifikante Steigerung der Lesegeschwindigkeit zusammen mit
einem geringeren Zeitaufwand für den Low Vision-Trainer im
Vergleich zur bisherigen Methode erzielt werden.
Um das computergestützte exzentrische Sehtraining noch
optimaler zu gestalten, arbeiteten die Mitarbeiter der SFZ
Förderzentrum gGmbH in Zusammenarbeit mit Prof. Erich
Kasten, LernReha Software Travemünde, ein weiteres Jahr an
der Entwicklung der Software. Die Endversion wurde im
Oktober fertig gestellt und wird seitdem auch anderen Therapeuten angeboten. Bei diesbezüglichen Fragen wenden Sie
sich bitte an die Co-Autorin Ulrike Meinhold, SFZ Förderzentrum gGmbH, Flemmingstr. 8c, 09116 Chemnitz, Tel.: 03713344258, email: umeinhold@sfz-chemnitz.de.
Autoren:
Dipl.-Ing. (FH) Peggy Kahl
Prof. Dr.-Ing. Michael Gebhardt, Fachhochschule Jena
Dipl.-Ing. (FH) Ulrike Meinhold, SFZ Förderzentrum
gGmbH Chemnitz
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[3] Frennesson, C.; Jakobsson, P.; Nilsson, U.L.: A computer and video display based system for training eccentric viewing in macular degeneration with an absolute central scotoma. In: Documenta Ophthalmologica, Vol. 91 (1995), S. 9-16
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[5] Guez, J.E. et al.: Is there a systematic location for the Pseudo-Fovea in
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[11] Safran, A.B.; Duret, F.: Full text reading with a central scotoma: pseudo
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[12] Schreckenbach, U.: Untersuchungen zum Erfolg einer adaptierten Variante des exzentrischen Sehtrainings nach Nilsson bei Sehbehinderungen mit Zentralskotom. Diplomarbeit Fachhochschule Jena 2006
[13] Schuchard, R. A.: Preferred retinal loci and macular scotoma characteristics in patients with age-related macular degeneration. In: Canadian
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Ulrich, L.: Die Wirkung von Kantenfiltergläsern bei unterschiedlicher künstlicher Beleuchtung auf das Sehvermögen von Personen
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[15] Whittaker, S.G.; Cummings R.W.; Swieson L.R.: Saccade control without a fovea. In: Vision Research Nr. 12, Vol. 31 (1991), S. 2209-2218
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