Background. Homonymous hemianopia, which is the loss of visual function in both eyes in the contralateral hemifield to the affected cerebral hemisphere, represents the main visual morbidity associated with retrochiasmatic stroke, affecting up to 15% of brain-injured patients. Over the years, various rehabilitative approaches have been developed to enhance residual visual functions and improve quality of life. By analyzing the effectiveness of the different strategies currently in use, a combination of three rehabilitative techniques—an integration never previously explored in the literature—was tested. Aims. The aim of this study was to assess whether the integration of different rehabilitative techniques could yield superior results compared to the isolated application of the same methods. It was hypothesized that the complementarity of the combined techniques would lead to significantly greater benefits in terms of visual skill recovery, autonomy, and quality of life. The adopted protocol focuses on three combined techniques: 1) visual restitution, based on repetitive stimulation of the affected hemifield; 2) visual compensation, aimed at enhancing saccadic movements and visual search in the deficient region; and 3) visual substitution, designed to expand the residual visual field through the application of prisms, leveraging the deviation of light from the damaged hemifield towards the intact perimetric region. Methods. Four patients with homonymous hemianopia or homonymous quadrantopsia following post-chiasmatic stroke, brain neoplasm, or trauma were examined: two with homonymous hemianopia, one with incomplete right homonymous hemianopia, and one with left upper homonymous quadrantopsia. Visual restitution: stimuli, in the form of sinusoidal gratings enclosed in Gabor patches, were presented on a screen in the blind hemifield, in random order above and below the horizontal meridian. Subjects were required to respond according to a 2-Alternative Forced Choice (2-AFC) temporal paradigm, indicating in which interval the stimulus was presented. Visual compensation: Target and fixation stimuli, represented by letters, were presented randomly on a screen at the center, top, and bottom. Patients had to correctly identify the sequence using a saccadic movement, verbally reporting the pair of letters presented. Visual substitution: Two 40∆ Fresnel prism sectors were used, cut and adapted to the patient's temporal lens. The segments were positioned obliquely at a distance of 12 mm to avoid inducing diplopia while improving the expansion of the visual field. Additionally, a questionnaire (VFQ-25) was administered to assess quality of life before and after treatment. Results. Improved differential light sensitivity was observed in two out of four patients. One patient showed an increase in mean sensitivity in the affected hemifield. Peripheral perimetric examination revealed an expansion in two patients, while visual search analysis indicated performance improvements for three patients in both eccentric and central regions. The questionnaire analysis did not show significant improvements in vision-related quality of life. Conclusions. The application of the integrated protocol revealed variable results among participants, highlighting that treatment efficacy may significantly differ from individual to individual. Although the protocols demonstrate potential in enhancing certain visual abilities, the heterogeneous response underscores the need for increasingly personalized strategies and more advanced monitoring techniques. Moreover, the limited sample size and follow-up period may compromise the validity of the results, necessitating an expansion of the participant pool in future studies to effectively address the needs of each patient.

L’emianopsia omonima, ossia la perdita della funzione visiva di entrambi gli occhi nell’emicampo controlaterale all’emisfero cerebrale colpito, rappresenta la principale morbilità visiva associata a stroke retroschiasmatico. Negli anni, sono stati sviluppati diversi approcci riabilitativi al fine di incrementare le funzioni visive residue e migliorare la qualità della vita. Mediante l’analisi dell’efficacia delle differenti strategie attualmente adottate, si è sperimentata la combinazione di tre tecniche riabilitative, un’integrazione mai esplorata prima in letteratura. Lo scopo di questa tesi è stato quello di verificare se l’integrazione di diverse tecniche riabilitative potesse apportare risultati superiori rispetto all’applicazione isolata degli stessi metodi. Infatti, si è ipotizzato che la complementarietà delle tecniche adottate avrebbe portato a benefici significativamente maggiori in termini di recupero delle abilità visive, dell’autonomia e della qualità della vita. Il protocollo adottato si incentra su tre tecniche combinate: 1) visual restitution, basata sulla stimolazione ripetitiva dell’emicampo compromesso; 2) visual compensation, mirata al potenziamento dei movimenti saccadici e della ricerca visiva nella regione deficitaria; 3) visual substitution, volta all’ampliamento del campo visivo residuo attraverso l’applicazione di prismi sfruttando la deviazione della luce dall’emicampo danneggiato verso la regione perimetrica sana. Quattro pazienti con emianopsia o quadrantopsia omonima in seguito a ictus post-chiasmatico, neoplasia cerebrale o trauma sono stati esaminati. Visual restitution: gli stimoli, grate sinusoidali in un patch di Gabor, sono stati presentati su uno schermo nell’emicampo cieco, in ordine casuale al di sopra e al di sotto del meridiano orizzontale. I soggetti dovevano rispondere secondo un paradigma temporale 2-AFC, riportando in quale intervallo era stato presentato lo stimolo. Visual compensation: gli stimoli target e di fissazione, rappresentati da lettere, sono stati presentati su uno schermo in ordine casuale al centro, in alto e in basso. I pazienti dovevano identificare correttamente la sequenza mediante un movimento saccadico, riportando verbalmente la coppia di lettere presentata. Visual substitution: sono stati utilizzati due settori prismatici di Fresnel da 40∆, adattati alla lente a tempiale del paziente. I segmenti sono stati posizionati mediante un design obliquo ad una distanza di 12 mm, al fine di non evocare diplopia e migliorare l’espansione del campo visivo. Inoltre è stato consegnato un questionario per la valutazione della qualità della vita pre e post training. È stata osservata un migliorata sensibilità luminosa differenziale in due pazienti. Un paziente ha mostrato un aumento della sensibilità media nell’emicampo compromesso. All’esame perimetrico periferico si è osservato un ampliamento in due pazienti, mentre l’analisi della ricerca visiva ha evidenziato un incremento delle prestazioni per tre pazienti sia nelle regioni eccentriche che nella porzione centrale. L’analisi del questionario non ha evidenziato considerevoli miglioramenti nella qualità di vita. L’applicazione del protocollo integrato adottato ha rivelato risultati variabili tra i partecipanti, evidenziando che l’efficacia del trattamento può differire significativamente da individuo a individuo. Sebbene i protocolli mostrino un potenziale incremento di alcune abilità visive, la risposta eterogenea sottolinea la necessità di strategie sempre più personalizzate con tecniche di monitoraggio più avanzate. Inoltre la limitata dimensione del campione e periodo di follow-up possono compromettere la validità dei risultati, rendendo necessaria l’espansione del numero di partecipanti in studi futuri al fine di rispondere in maniera efficace alle esigenze di ogni paziente.

"The dark side of the moon" - Riabilitazione delle emianopsie

BORINATO, GIORGIA
2023/2024

Abstract

L’emianopsia omonima, ossia la perdita della funzione visiva di entrambi gli occhi nell’emicampo controlaterale all’emisfero cerebrale colpito, rappresenta la principale morbilità visiva associata a stroke retroschiasmatico. Negli anni, sono stati sviluppati diversi approcci riabilitativi al fine di incrementare le funzioni visive residue e migliorare la qualità della vita. Mediante l’analisi dell’efficacia delle differenti strategie attualmente adottate, si è sperimentata la combinazione di tre tecniche riabilitative, un’integrazione mai esplorata prima in letteratura. Lo scopo di questa tesi è stato quello di verificare se l’integrazione di diverse tecniche riabilitative potesse apportare risultati superiori rispetto all’applicazione isolata degli stessi metodi. Infatti, si è ipotizzato che la complementarietà delle tecniche adottate avrebbe portato a benefici significativamente maggiori in termini di recupero delle abilità visive, dell’autonomia e della qualità della vita. Il protocollo adottato si incentra su tre tecniche combinate: 1) visual restitution, basata sulla stimolazione ripetitiva dell’emicampo compromesso; 2) visual compensation, mirata al potenziamento dei movimenti saccadici e della ricerca visiva nella regione deficitaria; 3) visual substitution, volta all’ampliamento del campo visivo residuo attraverso l’applicazione di prismi sfruttando la deviazione della luce dall’emicampo danneggiato verso la regione perimetrica sana. Quattro pazienti con emianopsia o quadrantopsia omonima in seguito a ictus post-chiasmatico, neoplasia cerebrale o trauma sono stati esaminati. Visual restitution: gli stimoli, grate sinusoidali in un patch di Gabor, sono stati presentati su uno schermo nell’emicampo cieco, in ordine casuale al di sopra e al di sotto del meridiano orizzontale. I soggetti dovevano rispondere secondo un paradigma temporale 2-AFC, riportando in quale intervallo era stato presentato lo stimolo. Visual compensation: gli stimoli target e di fissazione, rappresentati da lettere, sono stati presentati su uno schermo in ordine casuale al centro, in alto e in basso. I pazienti dovevano identificare correttamente la sequenza mediante un movimento saccadico, riportando verbalmente la coppia di lettere presentata. Visual substitution: sono stati utilizzati due settori prismatici di Fresnel da 40∆, adattati alla lente a tempiale del paziente. I segmenti sono stati posizionati mediante un design obliquo ad una distanza di 12 mm, al fine di non evocare diplopia e migliorare l’espansione del campo visivo. Inoltre è stato consegnato un questionario per la valutazione della qualità della vita pre e post training. È stata osservata un migliorata sensibilità luminosa differenziale in due pazienti. Un paziente ha mostrato un aumento della sensibilità media nell’emicampo compromesso. All’esame perimetrico periferico si è osservato un ampliamento in due pazienti, mentre l’analisi della ricerca visiva ha evidenziato un incremento delle prestazioni per tre pazienti sia nelle regioni eccentriche che nella porzione centrale. L’analisi del questionario non ha evidenziato considerevoli miglioramenti nella qualità di vita. L’applicazione del protocollo integrato adottato ha rivelato risultati variabili tra i partecipanti, evidenziando che l’efficacia del trattamento può differire significativamente da individuo a individuo. Sebbene i protocolli mostrino un potenziale incremento di alcune abilità visive, la risposta eterogenea sottolinea la necessità di strategie sempre più personalizzate con tecniche di monitoraggio più avanzate. Inoltre la limitata dimensione del campione e periodo di follow-up possono compromettere la validità dei risultati, rendendo necessaria l’espansione del numero di partecipanti in studi futuri al fine di rispondere in maniera efficace alle esigenze di ogni paziente.
"The dark side of the moon" - Rehabilitation of hemianopias
Background. Homonymous hemianopia, which is the loss of visual function in both eyes in the contralateral hemifield to the affected cerebral hemisphere, represents the main visual morbidity associated with retrochiasmatic stroke, affecting up to 15% of brain-injured patients. Over the years, various rehabilitative approaches have been developed to enhance residual visual functions and improve quality of life. By analyzing the effectiveness of the different strategies currently in use, a combination of three rehabilitative techniques—an integration never previously explored in the literature—was tested. Aims. The aim of this study was to assess whether the integration of different rehabilitative techniques could yield superior results compared to the isolated application of the same methods. It was hypothesized that the complementarity of the combined techniques would lead to significantly greater benefits in terms of visual skill recovery, autonomy, and quality of life. The adopted protocol focuses on three combined techniques: 1) visual restitution, based on repetitive stimulation of the affected hemifield; 2) visual compensation, aimed at enhancing saccadic movements and visual search in the deficient region; and 3) visual substitution, designed to expand the residual visual field through the application of prisms, leveraging the deviation of light from the damaged hemifield towards the intact perimetric region. Methods. Four patients with homonymous hemianopia or homonymous quadrantopsia following post-chiasmatic stroke, brain neoplasm, or trauma were examined: two with homonymous hemianopia, one with incomplete right homonymous hemianopia, and one with left upper homonymous quadrantopsia. Visual restitution: stimuli, in the form of sinusoidal gratings enclosed in Gabor patches, were presented on a screen in the blind hemifield, in random order above and below the horizontal meridian. Subjects were required to respond according to a 2-Alternative Forced Choice (2-AFC) temporal paradigm, indicating in which interval the stimulus was presented. Visual compensation: Target and fixation stimuli, represented by letters, were presented randomly on a screen at the center, top, and bottom. Patients had to correctly identify the sequence using a saccadic movement, verbally reporting the pair of letters presented. Visual substitution: Two 40∆ Fresnel prism sectors were used, cut and adapted to the patient's temporal lens. The segments were positioned obliquely at a distance of 12 mm to avoid inducing diplopia while improving the expansion of the visual field. Additionally, a questionnaire (VFQ-25) was administered to assess quality of life before and after treatment. Results. Improved differential light sensitivity was observed in two out of four patients. One patient showed an increase in mean sensitivity in the affected hemifield. Peripheral perimetric examination revealed an expansion in two patients, while visual search analysis indicated performance improvements for three patients in both eccentric and central regions. The questionnaire analysis did not show significant improvements in vision-related quality of life. Conclusions. The application of the integrated protocol revealed variable results among participants, highlighting that treatment efficacy may significantly differ from individual to individual. Although the protocols demonstrate potential in enhancing certain visual abilities, the heterogeneous response underscores the need for increasingly personalized strategies and more advanced monitoring techniques. Moreover, the limited sample size and follow-up period may compromise the validity of the results, necessitating an expansion of the participant pool in future studies to effectively address the needs of each patient.
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