Test de réfraction subjective à l’aide d’un smartphone pour le dépistage de la vue

Résumé

Cet article présente les protocoles et les données de validation clinique pour l’utilisation d’une application pour smartphone afin de mesurer subjectivement l’erreur de réfraction.

Résumé

Afin d’améliorer l’accès aux soins de la vue et de permettre le dépistage de la vision de masse, une application pour smartphone a été développée pour mesurer les erreurs de réfraction. Sans avoir besoin d’un accessoire externe, l’application fonctionnant sur un téléphone autonome peut être utilisée par le personnel profane pour mesurer la réfraction subjective. Sa validité a été testée dans des contextes cliniques et des communautés mal desservies. L’application estime l’erreur de réfraction en mesurant les distances des points éloignés pour discerner les stimuli visuels. La réfraction équivalente sphérique et l’astigmatisme peuvent être mesurés à l’aide des lettres Tumbling E et des motifs de réseautage, respectivement. L’objectif de cet article est de décrire les protocoles de mesure permettant d’effectuer une réfraction subjective à l’aide de l’application. Les résultats expérimentaux avec 34 sujets (30 yeux pour l’équivalent sphérique et 38 yeux pour l’évaluation de l’astigmatisme) sont présentés. La mesure avec l’application a été comparée aux méthodes cliniques standard. L’erreur absolue moyenne de la réfraction équivalente sphérique était de 0,63D, et l’erreur absolue moyenne de mesure de l’astigmatisme était de 0,28D. En outre, 22 sujets ont été recrutés pour évaluer la mesure de la distance interpupillaire (IPD) avec l’application. L’erreur absolue moyenne dans la mesure de l’IPD avec l’application était de 1,2 mm. Le protocole de mesure de l’IPD avec l’application est également décrit.

Introduction

L’erreur de réfraction non corrigée (URE) est une cause majeure de cécité et de déficience visuelle dans le monde, affectant 86¹ à 116 millions d’individus², bien qu’elle puisse être traitée avec des lunettes. Des études ont montré que la prévalence de l’URE dans les zones reculées est principalement due au faible nombre de professionnels de la vue et au manque d’infrastructures de santé adéquates pour distribuer des lunettes³. Par exemple, la prévalence de la déficience visuelle due à l’URE chez les adultes de plus de 50 ans en Afrique subsaharienne est 10 fois plus élevée que dans les pays à revenu élevé¹.

Avec les progrès actuels de l’industrie, le coût des lunettes est tombé à seulement quelques dollars américains. Cependant, la formation des professionnels de la vue est coûteuse et prend du temps, nécessitant des années de formation⁴. Une étude récente a conclu que la faiblesse des dépenses de santé par habitant continue de limiter l’intégration significative des soins oculaires dans les systèmes de santé au sens large, en particulier dans les zones reculées⁵. Ces sombres réalités soulignent le grand besoin de rendre accessible le diagnostic de l’URE.

Grâce à leur prix abordable, à leur omniprésence et à leur validité, les outils de dépistage de la vue sur smartphone peuvent jouer un rôle central dans les efforts de dépistage de la vue 6,7,8,9,10,11,12,13. Ces outils innovants peuvent avoir un impact sur les soins de santé oculaire en fournissant une solution rentable et pratique pour le dépistage, l’identification et le traitement des problèmes de vision, en particulier dans les communautés mal desservies.

Un exemple de cette technologie est l’application Peek Acuity, qui a fait des progrès significatifs dans le domaine du dépistage de la vision mobile. Cette application a été déployée pour dépister des dizaines de milliers d’individus dans certaines études en Afrique 14,15,16. En offrant un moyen efficace de mesurer l’acuité visuelle, l’application Peek Acuity a permis aux prestataires de soins de santé d’atteindre plus de personnes, ce qui en fait un outil utile pour traiter la déficience visuelle. En plus de l’acuité visuelle, des technologies basées sur les smartphones pour mesurer l’erreur de réfraction ont également été proposées et évaluées^17,18. Salmerón-Campillo et al. ont utilisé un écran de smartphone pour présenter des stimuli visuels bleus dans un optomètre Badal pour la mesure de l’acuité visuelle et de la réfraction¹⁷. Tousignant et coll. ont testé la lunette pour téléphone intelligent Netra, qui consiste en une visionneuse jumelle portative à laquelle est inséré un téléphone intelligent¹⁸. Par rapport aux applications pour smartphones générales, les composants ou pièces jointes dédiés autres que les smartphones dans ces systèmes peuvent limiter l’accessibilité de la technologie car les utilisateurs doivent acheter des appareils spécialement conçus.

Pour résoudre le problème d’accessibilité du dépistage URE de masse, nous avons développé une application de réfraction sur smartphone (Figure 1), qui utilise la vision par ordinateur et des méthodes psychophysiques pour mesurer l’erreur de réfraction¹⁹. L’application mesure la réfraction subjective en trouvant les points éloignés pour des stimuli donnés (culbute, E pour l’équivalent sphérique et grincement pour l’astigmatisme) chez les patients myopes. L’une des principales caractéristiques de l’application est qu’aucun accessoire spécialement conçu n’est nécessaire. Tout le traitement nécessaire pour effectuer une mesure est effectué sur l’appareil dans l’application, et aucun cloud computing n’est impliqué. Ainsi, la réfraction peut être mesurée sans qu’il soit nécessaire de connecter l’application au réseau. Avec une formation minimale, les profanes peuvent utiliser l’application pour mesurer la réfraction des patients si leurs smartphones sont compatibles. La précision de l’application a déjà été évaluée par rapport aux méthodes de test clinique standard⁸. Bien que l’application ne soit pas directement utilisée pour prescrire des lunettes, elle a le potentiel d’être utilisée dans le dépistage de la myopie. Récemment, il a été utilisé avec succès dans le cadre d’un dépistage de la vue chez des élèves d’une zone rurale⁹. Cet article présente les protocoles d’utilisation de l’application pour mesurer la réfraction subjective.

Protocole

L’étude a été menée conformément aux principes de la Déclaration d’Helsinki à la Mass Eye and Ear Infirmary (Boston, MA). Le consentement éclairé a été obtenu de tous les participants. L’étude a été approuvée par les comités d’examen institutionnels locaux de Mass Eye and Ear (Boston, MA). Selon un optométriste, les critères d’inclusion étaient le diagnostic de myopie et l’absence d’autres affections oculaires, telles que la cataracte et les maladies de la rétine.

1. Mesure de l’équivalent sphérique

1. Lancez l’application et appuyez sur le bouton Réfraction sur la page d’accueil (Figure 1). Placez le téléphone à au moins 2 m du patient.
2. Sélectionnez le bouton E pour faire culbuter les stimuli E (Figure 2). Sélectionnez l’œil à mesurer (gauche ou droit) et demandez au patient de couvrir l’autre œil.
3. Tenez le téléphone avec l’écran face au patient et appuyez sur le bouton Démarrer. Demandez au patient s’il peut dire l’orientation de toutes les lettres affichées sur l’écran du téléphone.
4. Si le patient ne peut pas dire l’orientation des lettres, déplacez progressivement le téléphone vers le patient.
5. Tout en vous approchant progressivement du patient, vérifiez s’il peut identifier les lettres. Arrêtez-vous dès que le patient peut indiquer l’orientation des lettres.
6. Appuyez sur le bouton Vérifier. Les vraies orientations des lettres seront affichées dans le texte à l’écran. Comparez-les avec le rapport du patient. Si les 3 réponses correspondent, appuyez sur le bouton Corriger pour terminer le test. Si l’orientation de l’une des lettres n’est pas correctement signalée, appuyez sur le bouton Incorrect pour refaire le test.

2. Mesurer l’astigmatisme

1. Lancez l’application et appuyez sur le bouton Réfraction sur la page d’accueil (Figure 1). Commencez à au moins 2 m du patient.
2. Sélectionnez le stimulus Astigm 1, qui est un modèle de cadran d’horloge (encadré en haut à droite sur la figure 3). Le stimulus consiste en une série de groupes de lignes partant d’un point pointant dans différentes directions, comme une horloge. Chaque groupe de lignes comprend 3 lignes fines parallèles.
3. Sélectionnez l’œil à mesurer et demandez au patient de couvrir l’autre œil. Tenez le téléphone avec l’écran face au patient et appuyez sur le bouton Démarrer.
4. Demandez au patient si le groupe de lignes dans l’une des directions apparaît sous la forme de 3 lignes distinctes. Si le patient ne peut pas voir de lignes séparées dans l’une des directions, déplacez progressivement le téléphone vers le patient.
5. Continuez à vérifier auprès du patient pendant le mouvement d’approche. Arrêtez-vous dès que le patient peut voir des lignes séparées dans au moins une direction.
6. Sélectionnez Astigm 2 stimuli, qui sont deux patchs de râpage de couleurs rouge et verte. Ces taches sont plus larges à une extrémité qu’à l’autre (encart en bas à droite sur la figure 3).
7. Faites pivoter le téléphone autour de l’axe perpendiculaire à l’écran du téléphone jusqu’à ce que le réseau soit à peu près dans la direction du groupe de lignes le plus clair d’Astigm 1.
8. Ajustez la rotation du téléphone pour trouver le meilleur endroit où le patient peut voir les taches de réseau rouges et vertes tout aussi clairement. Une fois le meilleur endroit trouvé, appuyez sur le bouton Point 1 pour enregistrer le premier point éloigné.
9. Une fois le point 1 enregistré, le stimulus Astigm 2 pivotera automatiquement de 90°. À partir du premier point éloigné (position du point 1), gardez l’orientation du téléphone et rapprochez-le jusqu’à ce que le patient puisse voir les taches de réseau rouges et vertes tout aussi clairement et indiquer l’extrémité la plus large.
10. Appuyez sur le bouton Point 2 pour enregistrer le deuxième point éloigné. Avec les deux points éloignés enregistrés, l’application peut calculer l’erreur de réfraction sphérique et l’astigmatisme et afficher les résultats à l’écran.
11. Dans la boîte de message de résultat, appuyez sur le bouton Enregistrer pour enregistrer le résultat ou, si nécessaire, sur le bouton Reprendre pour refaire la mesure.

3. Mesure de la distance interpupillaire (DPI)

1. Lancez l’application et appuyez sur le bouton IPD sur la page d’accueil (Figure 1). Placez le téléphone à environ 40 cm du patient au niveau des yeux et demandez-lui de regarder la lampe de poche.
2. Appuyez sur le bouton rond à droite pour prendre une photo du visage du patient. L’application commencera alors à traiter l’image.
3. Lorsque deux réticules verts sont tracés à l’écran (figure 4), vérifiez si leur emplacement est aligné avec le centre des yeux. Si oui, appuyez sur le bouton Enregistrer.
4. Si l’un des réticules n’est apparemment pas au centre de l’œil, refusez la mesure en appuyant sur le bouton Reprendre pour revenir à l’étape 3.2 et refaire la mesure.

Résultats

Pour cette étude, l’interface du test de réfraction est illustrée à la figure 2. En fonction des stimuli sélectionnés, l’application effectue un test d’équivalent sphérique ou de réfraction complète. Lorsque l’option Tumbling E est sélectionnée, l’application mesure l’équivalent sphérique (Figure 2). Lorsque les stimuli réseau Astigma 1 ou 2 sont sélectionnés, l’application mesure l’erreur de réfraction, y compris l’astigmatisme (Figure 3).

Pour démontrer l’efficacité de l’application, 66 sujets (25 femmes) ont été divisés en 3 groupes et ont participé à des tests d’équivalent sphérique, d’astigmatisme et de PI, respectivement. La tranche d’âge des sujets allait de 8 à 74 ans (écart-type moyen ± : 33,7 ans ± 13,9 ans).

La figure 5 montre les résultats d’une mesure équivalente sphérique d’une étude (30 yeux) dans laquelle la mesure de l’application a été comparée à la mesure clinique standard à l’aide d’un auto-réfracteur. L’erreur de réfraction la plus élevée était jusqu’à -8D. L’analyse de régression suggère que les deux méthodes étaient très cohérentes, car la pente de régression linéaire est presque de 1 et le R-carré de la régression est de 0,965. La différence absolue moyenne entre les deux méthodes était de 0,63D, et la différence était de < 1D dans 80 % des cas. Le graphique de Bland-Altman de la figure 5B montre que les limites de concordance à 95 % étaient de [-1,81D, 1,58D].

La figure 6 montre les résultats de l’étude de mesure de l’astigmatisme (38 yeux), dans laquelle les mesures de l’application ont été comparées à la mesure standard de la réfraction subjective. L’astigmatisme le plus élevé était de -2,25D, et la puissance moyenne du cylindre de ces patients était de -0,63D ± 0,59D. La différence (moyenne ± écart-type) entre les mesures de l’application et de l’autoréfracteur était de 0,08 ± 0,41 D, et la moyenne de l’erreur absolue était de 0,28 D. Le graphique de Bland-Altman de la figure 6B montre que les limites de concordance à 95 % étaient de [-0,89D, 0,73D]. De plus, la puissance du cylindre des deux mesures a été décomposée en deux vecteurs, J0 et J45, sur la base de l’axe du cylindre²⁰, les erreurs de l’application ont été analysées. L’erreur J0 (moyenne de l’erreur et écart-type de l’écart d’erreur) était de -0,15D ± 0,56D, et l’erreur J45 était de 0,07D ± 0,21D.

La figure 4 montre deux cas de mesure de l’IPD. L’image de gauche est un essai réussi, et celle de droite montre un essai raté, car le réticule de l’œil gauche est décentré. La figure 7 montre l’erreur des mesures IPD avec l’application (n = 22) par rapport aux mesures cliniques d’un optométriste à l’aide d’une règle IPD. La plage d’IPD selon la mesure de la règle était de 58 à 69 mm (moyenne ± ET : 63,6 mm ± 3,2 mm). L’erreur de l’application était de (-0,55 mm ± 1,4 mm), et la moyenne de l’erreur absolue était de 1,2 mm.

Figure 1 : Page d’accueil de l’application de dépistage de la vue. Les utilisateurs peuvent créer des dossiers de patient et sélectionner le test à effectuer, y compris la réfraction, la distance interpupillaire et l’acuité visuelle (non présenté ici). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 2 : Interface de la mesure de la réfraction. Cette capture d’écran montre une session de test équivalente sphérique. Le patient utilise deux doigts pour couvrir son œil gauche. L’occlusion est minimale, car le sourcil, le nez et la bouche sont tous visibles. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 3 : Mesure de l’astigmatisme. Dans ce cas, le patient a rapporté que la direction d’une heure de Astigm 1 (en haut à droite) était la plus nette. Par conséquent, lors du passage au stimulus Astigm 2 (encart en bas à droite), le téléphone devait être incliné pour rechercher le meilleur endroit dans le sens d’une heure. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 4 : Deux cas de mesure de l’IPD. À gauche : les deux réticules s’alignent bien avec les centres des yeux. La mesure peut être acceptée. À droite : le réticule sur l’œil gauche n’est apparemment pas au centre de l’œil. Cette mesure doit être écartée. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 5 : Évaluation des résultats de la mesure de l’équivalent sphérique. Dans cette étude, 30 yeux ont été mesurés avec l’application et également avec un autoréfracteur. (A) La régression linéaire montre que les deux mesures sont très cohérentes (pente = 1,02, R² = 0,965). (B) Intrigue Bland-Altman. Les limites de 95 % de concordance étaient de [1.81,1.58]. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 6 : Évaluation des résultats de la mesure de l’astigmatisme. (A) Boîte à moustaches de l’erreur de mesure de l’astigmatisme par l’application pour 38 yeux. La puissance moyenne du cylindre de ces patients était de -0,63 D ± 0,59 D. La case représente l’intervalle interquartile et les moustaches indiquent l’intervalle de l’erreur. La croix indique la moyenne de l’erreur. Il y avait deux valeurs aberrantes, comme l’indiquent les cercles. (B) Intrigue Bland-Altman. Les limites de 95 % de concordance étaient de [-0,89, 0,73]. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 7 : Boîte à moustaches de l’erreur de mesure de l’IPD par l’application pour 22 sujets. En comparant les mesures cliniques avec une règle IPD, l’erreur était de (-0,55 mm ± 1,4 mm). La case représente l’intervalle interquartile et les moustaches indiquent l’intervalle de l’erreur. La croix indique la moyenne de l’erreur. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Discussion

À l’aide de l’application, il est possible pour une personne sans formation professionnelle en optométrie d’effectuer des tests subjectifs d’erreur de réfraction. Son application au dépistage de la vue a été démontrée dans une étude récente sur le dépistage oculaire chez des élèves d’âge scolaire dans une zone rurale⁹. Par rapport aux autres méthodes de dépistage de la vision de masse qui sont uniquement basées sur des tests d’acuité visuelle²¹, cette application peut fournir une mesure de la réfraction en termes de valeurs d’erreur sphériques et cylindriques généralement utilisées dans les cliniques. Étant donné que l’application est prête à l’emploi une fois installée sur les smartphones, cette solution est très accessible pour les communautés mal desservies. Les smartphones avec une résolution d’écran supérieure à 400 pixels par pouce et une résolution de caméra selfie supérieure à 1920 x 1080 pixels conviennent à l’exécution de l’application de réfraction. De nombreux smartphones sur le marché de nos jours peuvent répondre aux spécifications.

On peut s’attendre à ce que les solutions de mesure de la réfraction sur smartphone puissent compléter les programmes de services fournis par les cliniciens ophtalmologues et les appareils de dépistage dédiés (par exemple, iScreen, Spot Vision Screener)²² et soient particulièrement adaptées aux pays et aux situations à faibles ressources. Une limitation de l’application, cependant, est qu’elle ne mesure pas l’hypermétropie à l’aide du protocole présenté ici. La façon de mesurer ou d’identifier l’hypermétropie à l’aide de l’application est à l’étude. En ce qui concerne l’évaluation du strabisme requise dans certains programmes de dépistage oculaire, nous avons développé et validé une autre application, qui peut également être utilisée dans le dépistage de la vue dans les communautés mal desservies 10,11,12.

Bien que la prescription oculaire ne doive pas être basée sur la mesure de l’application lorsque l’accès à des professionnels de la vue est disponible, elle peut toujours être précieuse dans le dépistage de masse de la vue où le personnel non professionnel peut rejoindre le personnel. Les patients signalés avec une erreur de réfraction significative peuvent être orientés vers des ophtalmologistes pour un examen plus approfondi.

La précision des mesures est cruciale pour minimiser le taux de faux positifs de référence. Voici quelques conseils pour des mesures réussies. La mesure avec l’application doit généralement être effectuée dans des environnements bien éclairés (de préférence au moins 300 lux). L’application pour smartphone utilise des technologies de vision par ordinateur pour extraire les caractéristiques du visage, sur la base desquelles la distance de visualisation est estimée. Il est nécessaire de s’assurer que seul le visage du patient apparaît dans le champ de vision de l’appareil photo du téléphone. Aucun autre visage, y compris le visage de l’administrateur du test, ne doit apparaître dans l’aperçu de la caméra selfie affiché sur l’écran du téléphone pendant le test, car l’application ne peut pas dire qui est le patient. Étant donné que l’application s’appuie sur les caractéristiques faciales pour estimer la distance de visualisation, il sera utile pour l’estimation de la distance de visualisation si autant de caractéristiques faciales que possible sont visibles pendant le test. Il est recommandé d’utiliser un petit occluseur ou seulement deux doigts pour couvrir l’œil non testé afin que le sourcil, le nez et le coin de la bouche soient tous visibles par l’appareil photo (Figure 2). À de courtes distances de visualisation, le visage du patient peut occuper presque toute la vue de la caméra. Les testeurs doivent surveiller l’image en direct à l’écran et s’assurer d’aligner correctement la caméra afin que le visage entier soit toujours visible dans la vue de la caméra.

L’IPD est un paramètre essentiel pour la réfraction mesurée par application. Il peut être saisi manuellement dans le profil du patient dans l’application s’il est connu à l’avance. Sinon, l’IPD peut être mesuré à l’aide de l’application. Sans un IPD individualisé, l’application utilisera une valeur par défaut et peut entraîner des erreurs de mesure dans une certaine mesure. Il convient de noter qu’une convergence imprécise peut affecter la mesure de l’IPD. Par exemple, un patient présentant une erreur de réfraction et une phorie peut ne pas se fixer correctement sur la lampe de poche aux jumelles, car un œil peut dévier. Dans de tels cas, le patient doit porter des lunettes lors du test IPD.

Les testeurs doivent comprendre que le test est une mesure subjective de la réfraction, ce qui signifie que le résultat est basé sur la perception des patients plutôt que sur l’analyse de l’optique oculaire comme le font les auto-réfracteurs. La réfraction subjective est l’étalon-or pour prescrire des lunettes. Cependant, le défi consiste à trouver le statut de la meilleure perception subjective. Pour la mesure d’équivalent sphérique, le critère est basé sur la lecture de 3 lettres. Il est possible que les patients devinent correctement certaines lettres alors qu’ils ne peuvent pas vraiment voir toutes les lettres clairement. Plusieurs tests peuvent aider à atténuer le problème.

De plus, les patients présentant un astigmatisme élevé (généralement supérieur à 2D) peuvent ne pas convenir à des tests d’équivalence sphérique avec l’application, car le protocole actuel avec les lettres Tumbling E ne prend pas en compte l’orientation des lettres. Pour les patients soupçonnés d’avoir un fort astigmatisme, une estimation approximative pourrait être trouvée en montrant le stimulus de l’horloge du cadran (Astigm 1) et en demandant au patient si une direction est beaucoup plus nette que les autres directions.

La mesure de l’astigmatisme est plus exigeante sur le plan procédural que la mesure équivalente sphérique, car la réfraction pour différents axes doit être déterminée. La clé d’une mesure précise est de localiser les vrais points éloignés pour différents axes, tandis que la direction précise de l’axe doit également être déterminée. Une bonne stratégie consiste à scanner l’orientation du réseau en tournant l’écran du téléphone relativement rapidement tout en déplaçant lentement le téléphone vers le patient. Se déplacer trop vite peut entraîner une surestimation car le téléphone peut passer au-dessus des points éloignés. Certains patients ont tendance à dire qu’ils peuvent voir clairement le réseau alors qu’en fait, ils peuvent voir mieux que des images très floues. De tels rapports prématurés entraînent une sous-estimation. Il est utile de montrer aux patients à quoi ressemblent les stimuli aigus avant le test afin qu’ils puissent rendre compte de manière cohérente pendant le test. Ne pas comprendre comment rapporter correctement la perception du stimulus peut entraîner des erreurs importantes, telles que les valeurs aberrantes illustrées à la figure 6A. Les deux valeurs aberrantes provenaient d’un sujet, qui a signalé le point 1 trop tôt (n’a pas vraiment vu clairement les lignes séparées du réseautage) lorsque son œil droit a été testé. Il a également signalé le point 2 trop tard (il avait déjà dépassé le point clair) lorsque son œil gauche a été testé. Ainsi, les rapports erronés ont conduit à de graves erreurs.

Matériaux

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