Prueba de refracción subjetiva con un teléfono inteligente para el control de la vista

Resumen

En este artículo se presentan los protocolos y los datos de validación clínica para el uso de una aplicación de teléfono inteligente para medir subjetivamente el error refractivo.

Resumen

Para mejorar el acceso a la atención oftalmológica y permitir el cribado masivo de la visión, se ha desarrollado una aplicación para teléfonos inteligentes que mide los errores de refracción. Sin necesidad de ningún accesorio externo, la aplicación que se ejecuta en un teléfono independiente puede ser utilizada por personal lego para medir la refracción subjetiva. Su validez ha sido probada en entornos clínicos y comunidades desatendidas. La aplicación estima el error de refracción midiendo las distancias de los puntos lejanos para discernir los estímulos visuales. La refracción y el astigmatismo equivalentes esféricos se pueden medir utilizando las letras E de volteo y los patrones de rejilla, respectivamente. El propósito de este trabajo es describir los protocolos de medición para realizar la refracción subjetiva utilizando la aplicación. Se presentan los resultados experimentales con 34 sujetos (30 ojos para la evaluación del equivalente esférico y 38 ojos para la evaluación del astigmatismo). La medición con la aplicación se comparó con los métodos clínicos estándar. El error absoluto promedio de la refracción esférica equivalente fue de 0,63D, y el error absoluto promedio de la medición del astigmatismo fue de 0,28D. Además, se inscribieron 22 sujetos para evaluar la medición de la distancia interpupilar (IPD) con la aplicación. El error absoluto medio en la medición de IPD con la aplicación fue de 1,2 mm. También se describe el protocolo para medir IPD con la aplicación.

Introducción

El error refractivo no corregido (URE) es una de las principales causas de ceguera y discapacidad visual en el mundo, afectando a entre 86^y 116 millones de personas², aunque se puede tratar con gafas. Los estudios han demostrado que la prevalencia de la URE en zonas remotas se debe principalmente al bajo número de profesionales de la salud visual y a la falta de una infraestructura sanitaria adecuada para dispensar gafas³. Por ejemplo, la prevalencia de la discapacidad visual debida a la urea entre los adultos mayores de 50 años en el África subsahariana es 10 veces mayor que en los países de ingresos altos¹.

Con los avances actuales en la industria, el costo de las gafas se ha reducido a solo unos pocos dólares estadounidenses. Sin embargo, la capacitación de los profesionales de la salud ocular es costosa y requiere mucho tiempo, ya que requiere años^{de capacitación.} Un estudio reciente concluyó que el bajo gasto per cápita en salud sigue limitando la integración significativa de la atención oftalmológica en los sistemas de salud más amplios, particularmente en áreas remotas⁵. Estas sombrías realidades señalan la gran necesidad de hacer accesible el diagnóstico de la URE.

Gracias a su asequibilidad, ubicuidad y validez, las herramientas de detección de la visión basadas en teléfonos inteligentes pueden desempeñar un papel fundamental en los esfuerzos de detección de la visión 6,7,8,9,10,11,12,13. Estas herramientas innovadoras pueden tener un impacto en el cuidado de la salud ocular al proporcionar una solución rentable y conveniente para la detección, identificación y tratamiento de problemas de visión, especialmente en comunidades desatendidas.

Un ejemplo de este tipo de tecnología es la aplicación Peek Acuity, que ha logrado avances significativos en el campo de la detección de la visión móvil. Esta aplicación se ha implementado para examinar a decenas de miles de personas en algunos estudios en África 14,15,16. Al ofrecer una forma eficiente de medir la agudeza visual, la aplicación Peek Acuity ha permitido a los proveedores de atención médica llegar a más personas, lo que la convierte en una herramienta útil para abordar la discapacidad visual. Además de la agudeza visual, también se han propuesto y evaluado tecnologías basadas en teléfonos inteligentes para medir el error refractivo^17,18. Salmerón-Campillo et al. utilizaron la pantalla de un teléfono inteligente para presentar estímulos visuales azules en un optómetro Badal para la medición de la agudeza visual y la refracción¹⁷. Tousignant et al. probaron el refractor de teléfono inteligente Netra, que consiste en un visor binocular de mano con un teléfono inteligente insertado en él¹⁸. En comparación con las aplicaciones generales para teléfonos inteligentes, los componentes dedicados o accesorios que no sean teléfonos inteligentes en estos sistemas pueden limitar la accesibilidad de la tecnología porque los usuarios tienen que comprar dispositivos especialmente diseñados.

Para abordar el problema de accesibilidad del cribado masivo de URE, hemos desarrollado una aplicación de refracción basada en teléfonos inteligentes (Figura 1), que emplea visión por computadora y métodos psicofísicos para medir el error refractivo¹⁹. La aplicación mide la refracción subjetiva encontrando los puntos lejanos para estímulos dados (E giratorio para el equivalente esférico y rejilla para el astigmatismo) en pacientes miopes. Una característica clave de la aplicación es que no se necesita ningún accesorio especial. Todo el procesamiento necesario para realizar una medición se lleva a cabo en el dispositivo dentro de la aplicación, y no se involucra la computación en la nube. Por lo tanto, la refracción se puede medir sin necesidad de conectar la aplicación a la red. Con un entrenamiento mínimo, los legos pueden usar la aplicación para medir la refracción de los pacientes si sus teléfonos inteligentes son compatibles. La precisión de la aplicación se ha evaluado previamente en comparación con los métodos de prueba clínica estándar⁸. Si bien es posible que la aplicación no se use directamente para recetar anteojos, tiene el potencial de usarse en la detección de miopía. Recientemente, se utilizó con éxito en un examen de la vista entre estudiantes de una escuela en un área rural⁹. En este artículo se presentan los protocolos de uso de la aplicación para medir la refracción subjetiva.

Protocolo

El estudio se llevó a cabo de acuerdo con los principios de la Declaración de Helsinki en el Mass Eye and Ear Infirmary (Boston, MA). Se obtuvo el consentimiento informado de todos los participantes. El estudio fue aprobado por las juntas de revisión institucional locales de Mass Eye and Ear (Boston, MA). Los criterios de inclusión de los sujetos fueron el diagnóstico de miopía y ninguna otra afección ocular, como cataratas y enfermedad de la retina, según un optometrista.

1. Medición del equivalente esférico

1. Inicie la aplicación y toque el botón Refracción en la página de inicio (Figura 1). Coloque el teléfono al menos a 2 m de distancia del paciente.
2. Seleccione el botón E para los estímulos Tumbling E (Figura 2). Seleccione el ojo que se va a medir (izquierdo o derecho) y pida al paciente que cubra el otro ojo.
3. Sostenga el teléfono con la pantalla frente al paciente y toque el botón Inicio. Pregúntele al paciente si puede determinar la orientación de todas las letras que se muestran en la pantalla del teléfono.
4. Si el paciente no puede distinguir la orientación de las letras, mueva gradualmente el teléfono hacia el paciente.
5. Mientras se acerca gradualmente al paciente, siga verificando si puede identificar las letras. Deténgase tan pronto como el paciente pueda decir las orientaciones de las letras.
6. Pulsa el botón Verificar. Las verdaderas orientaciones de las letras se mostrarán en texto en la pantalla. Compáralos con el informe del paciente. Si las 3 respuestas coinciden, toque el botón Corregir para concluir la prueba. Si la orientación de alguna de las letras no se informa correctamente, toque el botón Incorrecto para volver a realizar la prueba.

2. Medición del astigmatismo

1. Inicie la aplicación y toque el botón Refracción en la página de inicio (Figura 1). Comience desde al menos 2 m del paciente.
2. Seleccione el estímulo Astigm 1, que es un patrón de dial de reloj (recuadro superior derecho en la Figura 3). El estímulo consiste en una serie de grupos de líneas desde un punto que apuntan hacia diferentes direcciones, como un reloj. Cada grupo de líneas incluye 3 líneas finas paralelas.
3. Seleccione el ojo que se va a medir y pida al paciente que cubra el otro ojo. Sostenga el teléfono con la pantalla frente al paciente y toque el botón Inicio.
4. Pregúntele al paciente si el grupo de líneas en alguna de las direcciones aparece como 3 líneas separadas. Si el paciente no puede ver líneas separadas en ninguna de las direcciones, mueva gradualmente el teléfono hacia el paciente.
5. Siga consultando con el paciente durante el movimiento que se aproxima. Deténgase tan pronto como el paciente pueda ver líneas separadas en al menos una dirección.
6. Selecciona los estímulos Astigm 2, que son dos parches de rejilla en colores rojo y verde. Estos parches son más anchos en un extremo que en el otro (recuadro inferior derecho en la Figura 3).
7. Gire el teléfono alrededor del eje perpendicular a la pantalla del teléfono a una posición en la que la rejilla esté aproximadamente en la dirección del grupo de líneas más claro de Astigm 1.
8. Ajuste la rotación del teléfono para encontrar el mejor lugar donde el paciente pueda ver los parches rojos y verdes con la misma claridad. Una vez que se encuentre el mejor lugar, toque el botón Punto 1 para grabar el primer punto lejano.
9. Después de registrar el punto 1, el estímulo Astigm 2 girará 90° automáticamente. Desde el primer punto lejano (posición del Punto 1), mantenga la orientación del teléfono y acérquelo hasta que el paciente pueda ver los parches de rejilla rojos y verdes con la misma claridad y distinguir el extremo más ancho.
10. Toque el botón Punto 2 para grabar el segundo punto lejano. Con los dos puntos lejanos registrados, la aplicación puede calcular el error de refracción esférico y el astigmatismo y mostrar los resultados en la pantalla.
11. En el cuadro de mensaje de resultado, toque el botón Guardar para guardar el resultado o, si es necesario, el botón Repetir para rehacer la medición.

3. Medición de la distancia interpupilar (IPD)

1. Inicie la aplicación y toque el botón IPD en la página de inicio (Figura 1). Coloque el teléfono a una distancia aproximada de 40 cm del paciente a la altura de los ojos y pídale al paciente que mire la linterna.
2. Toque el botón redondo a la derecha para tomar una foto de la cara del paciente. A continuación, la aplicación comenzará a procesar la imagen.
3. Cuando se trazan dos puntos de mira verdes en la pantalla (Figura 4), examine si sus ubicaciones están alineadas con el centro de los ojos. En caso afirmativo, toque el botón Guardar.
4. Si alguno de los puntos de mira aparentemente no está en el centro del ojo, rechace la medición tocando el botón Repetir para volver al paso 3.2 y rehacer la medición.

Resultados

Para este estudio, la interfaz de la prueba de refracción se muestra en la Figura 2. Dependiendo de los estímulos seleccionados, la aplicación realiza una prueba de equivalente esférico o de refracción completa. Cuando se selecciona Tumbling E, la app mide el equivalente esférico (Figura 2). Cuando se selecciona el estímulo de rejilla Astigma 1 o 2, la aplicación mide el error de refracción, incluido el astigmatismo (Figura 3).

Para demostrar la efectividad de la aplicación, 66 sujetos (25 mujeres) se dividieron en 3 grupos y participaron en pruebas de equivalente esférico, astigmatismo e IPD, respectivamente. El rango de edad de los sujetos fue de 8 a 74 años (media ± DE: 33,7 años ± 13,9 años).

En la Figura 5 se muestran los resultados de la medición esférica equivalente de un estudio (30 ojos) en el que se comparó la medición de la aplicación con la medición clínica estándar utilizando un autorrefractor. El error de refracción más alto fue de hasta -8D. El análisis de regresión sugiere que los dos métodos fueron muy consistentes, ya que la pendiente de la regresión lineal es casi 1 y el R-cuadrado de la regresión es 0,965. La diferencia absoluta media entre los dos métodos fue de 0,63D, y la diferencia fue de < 1D en el 80% de los casos. El gráfico de Bland-Altman en la Figura 5B muestra que los límites de acuerdo del 95% fueron [-1.81D, 1.58D].

En la Figura 6 se muestran los resultados del estudio de medición de astigmatismo (38 ojos), en el que se compararon las mediciones de la aplicación con la medición de refracción subjetiva estándar. El astigmatismo más alto fue de -2,25 D, y la potencia media del cilindro de esos pacientes fue de -0,63 D ± 0,59 D. La diferencia (media ± DE) entre las mediciones de la aplicación y del autorrefractor fue de 0,08D ± 0,41D, y la media del error absoluto fue de 0,28D. El gráfico de Bland-Altman en la Figura 6B muestra que los límites de acuerdo del 95% fueron [-0.89D, 0.73D]. Además, la potencia del cilindro de las dos mediciones se descompuso en dos vectores, J0 y J45, en base al eje del cilindro²⁰, se analizaron los errores de la aplicación. El error J0 (media de error y desviación estándar de la dispersión del error) fue de -0,15D ± 0,56D, y el error J45 fue de 0,07D ± 0,21D.

En la Figura 4, se muestran dos casos de medición de IPD. La imagen del lado izquierdo es una prueba exitosa, y la de la derecha muestra una prueba fallida, ya que la cruz del ojo izquierdo está descentrada. En la Figura 7 se muestra el error de las mediciones de IPD con la aplicación (n=22) en comparación con las mediciones clínicas de un optometrista utilizando una regla de IPD. El rango de IPD según la medición de la regla fue de 58-69 mm (media ± DE: 63,6 mm ± 3,2 mm). El error de la aplicación fue de (-0,55 mm ± 1,4 mm) y la media del error absoluto fue de 1,2 mm.

Figura 1: Página de inicio de la aplicación de detección de la vista. Los usuarios pueden crear registros de pacientes y seleccionar la prueba a realizar, incluida la refracción, la distancia interpupilar y la agudeza visual (no se presenta aquí). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 2: Interfaz de la medición de la refracción. Esta captura de pantalla muestra una sesión de prueba equivalente esférica. El paciente utiliza dos dedos para cubrir su ojo izquierdo. La oclusión es mínima, ya que la ceja, la nariz y la boca son visibles. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 3: Medición del astigmatismo. En este caso, el paciente informó que la dirección de la una en punto de Astigm 1 (recuadro superior derecho) fue la más pronunciada. Por lo tanto, al cambiar al estímulo Astigm 2 (recuadro inferior derecho), el teléfono debía inclinarse para buscar el mejor lugar en la dirección de la una en punto. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 4: Dos casos de medición de IPD. Izquierda: los dos puntos de mira se alinean bien con los centros de los ojos. La medida puede ser aceptada. Derecha: el punto de mira en el ojo izquierdo aparentemente no está en el centro del ojo. Esta medida debe descartarse. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 5: Evaluación de los resultados de la medición de equivalentes esféricos. En este estudio, se midieron 30 ojos con la aplicación y también un autorrefractor. (A) La regresión lineal muestra que las dos mediciones son altamente consistentes (pendiente = 1.02, R² = 0.965). (B) Trama de Bland-Altman. Los límites del 95% de acuerdo fueron [1.81,1.58]. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 6: Evaluación de los resultados de la medición del astigmatismo. (A) Diagrama de caja del error de la medición del astigmatismo por la aplicación para 38 ojos. La potencia media de los cilindros de esos pacientes fue de -0,63D ± de 0,59D. El cuadro representa el rango intercuartílico y los bigotes indican el rango del error. La cruz indica el promedio del error. Había dos valores atípicos, marcados por los círculos. (B) Trama de Bland-Altman. Los límites de acuerdo del 95% fueron [-0,89, 0,73]. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 7: Diagrama de caja del error de la medición de IPD por la aplicación para 22 sujetos. Al comparar las mediciones clínicas con una regla IPD, el error fue de (-0,55 mm ± 1,4 mm). El cuadro representa el rango intercuartílico y los bigotes indican el rango del error. La cruz indica el promedio del error. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Discusión

Con la aplicación, es factible que una persona sin formación profesional en optometría realice pruebas subjetivas de error de refracción. Su aplicación en el cribado visual ha sido demostrada en un reciente estudio de cribado ocular entre estudiantes en edad escolar de una zona rural⁹. En comparación con los otros métodos de cribado de la visión masiva que se basan únicamente en las pruebas de agudeza visual²¹, esta aplicación puede proporcionar la medición de la refracción en términos de valores de error esféricos y cilíndricos que se utilizan normalmente en las clínicas. Dado que la aplicación está lista para su uso una vez instalada en los teléfonos inteligentes, esta solución es muy accesible para las comunidades desatendidas. Los teléfonos inteligentes con una resolución de pantalla superior a 400 píxeles por pulgada y una resolución de cámara selfie superior a 1920 x 1080 píxeles son adecuados para ejecutar la aplicación de refracción. Muchos teléfonos inteligentes en el mercado hoy en día pueden cumplir con las especificaciones.

Se puede esperar que las soluciones de medición de refracción basadas en teléfonos inteligentes puedan complementar los programas de servicio proporcionados por los oftálmicos y los dispositivos de detección dedicados (por ejemplo, iScreen, Spot Vision Screener)²² y sean particularmente adecuados para países y situaciones de bajos recursos. Sin embargo, una limitación de la aplicación es que no mide la hipermetropía utilizando el protocolo que se presenta aquí. Se está investigando cómo medir o identificar la hipermetropía con la aplicación. En cuanto a la evaluación del estrabismo requerida en algunos programas de detección de la vista, hemos desarrollado y validado otra aplicación, que también se puede utilizar en la detección de la vista en comunidades desatendidas 10,11,12.

Aunque la prescripción ocular no debe basarse en la medición de la aplicación cuando el acceso a los profesionales de la salud visual está disponible, aún puede ser valiosa en el cribado masivo de la visión, donde el personal no profesional puede unirse a la fuerza laboral. Los pacientes marcados con un error de refracción significativo pueden ser remitidos a médicos de atención visual para un examen más detallado.

La precisión de la medición es crucial para minimizar la tasa de falsos positivos de derivación. Los siguientes son algunos consejos para mediciones exitosas. Por lo general, la medición con la aplicación debe realizarse en entornos bien iluminados (preferiblemente de al menos 300 lux). La aplicación para teléfonos inteligentes utiliza tecnologías de visión por computadora para extraer los rasgos faciales, en función de los cuales se estima la distancia de visualización. Es necesario asegurarse de que solo aparezca la cara del paciente en el campo de visión de la cámara del teléfono. Ninguna otra cara, incluida la cara del administrador de la prueba, debe aparecer en la vista previa de la cámara selfie que se muestra en la pantalla del teléfono durante la prueba, porque la aplicación no puede decir cuál es el paciente. Dado que la aplicación se basa en los rasgos faciales para estimar la distancia de visualización, será útil para estimar la distancia de visualización si se ven tantos rasgos faciales como sea posible durante la prueba. Se recomienda usar un pequeño oclusor o solo dos dedos para cubrir el ojo no examinado para que la ceja, la nariz y la comisura de la boca sean visibles para la cámara (Figura 2). A distancias de visión cortas, la cara del paciente puede ocupar casi toda la vista de la cámara. Los evaluadores deben monitorear la imagen en vivo en la pantalla y asegurarse de alinear la cámara correctamente para que la cara completa siempre sea visible en la vista de la cámara.

El IPD es un parámetro esencial para la refracción medida por la aplicación. Se puede introducir manualmente en el perfil del paciente en la aplicación si se conoce de antemano. De lo contrario, el IPD se puede medir usando la aplicación. Sin un IPD individualizado, la aplicación utilizará un valor predeterminado y puede causar errores de medición hasta cierto punto. Cabe señalar que la convergencia imprecisa puede afectar a la medición de la DPI. Por ejemplo, es posible que un paciente con error de refracción y foria no se fije correctamente en la linterna binocularmente, ya que un ojo puede desviarse. En tales casos, el paciente debe usar anteojos en la prueba IPD.

Los evaluadores deben comprender que la prueba es una medida subjetiva de la refracción, lo que significa que el resultado se basa en la percepción de los pacientes en lugar del análisis de la óptica ocular como lo hacen los autorrefractores. La refracción subjetiva es el estándar de oro para la prescripción de gafas. Sin embargo, el reto es encontrar el estatus de la mejor percepción subjetiva. Para la medición de equivalentes esféricos, el criterio se basa en la lectura de 3 letras. Existe la posibilidad de que los pacientes adivinen algunas de las letras correctamente, mientras que en realidad no pueden ver todas las letras con claridad. Varias pruebas pueden ayudar a mitigar el problema.

Además, es posible que los pacientes con astigmatismo alto (generalmente superior a 2D) no sean adecuados para las pruebas esféricas equivalentes con la aplicación porque el protocolo actual con las letras E Tumbling no tiene en cuenta la orientación de las letras. Para los pacientes que se sospecha que tienen un astigmatismo fuerte, se puede obtener una estimación aproximada mostrando el estímulo del reloj de la esfera (Astigm 1) y preguntando al paciente si una dirección es mucho más aguda que las otras.

La medición del astigmatismo es más exigente desde el punto de vista del procedimiento que la medición equivalente esférica porque es necesario determinar la refracción para diferentes ejes. La clave para una medición precisa es localizar los verdaderos puntos lejanos para diferentes ejes, mientras que también se debe determinar la dirección precisa del eje. Una buena estrategia es escanear la orientación de la rejilla girando la pantalla del teléfono relativamente rápido mientras se mueve el teléfono lentamente hacia el paciente. Moverse demasiado rápido puede causar una sobreestimación porque el teléfono puede pasar por encima de los puntos lejanos. Algunos pacientes tienden a informar que pueden ver la rejilla claramente cuando, de hecho, pueden ver mejor que las imágenes muy borrosas. Tales informes prematuros causan subestimación. Es útil mostrar a los pacientes cómo se ven los estímulos agudos antes de la prueba para que puedan informar de manera consistente durante la prueba. No entender cómo informar adecuadamente la percepción del estímulo puede causar errores significativos, como los valores atípicos que se muestran en la Figura 6A. Los dos valores atípicos pertenecían a un sujeto, que informó del Punto 1 demasiado pronto (no vio realmente las líneas separadas de la rejilla con claridad) cuando se examinó su ojo derecho. También informó del punto 2 demasiado tarde (ya había pasado el punto claro) cuando se le examinó el ojo izquierdo. Por lo tanto, los informes incorrectos de puntos lejanos condujeron a grandes errores.

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Smartphone	Samsung	Galaxy	smartphone disponible comercialmente