Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.

Artykuł metodologiczny

Subiektywny test refrakcji przy użyciu smartfona do badań przesiewowych wzroku

2.6K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/67506

⸱

18 października 2024

 ,  ,  ,  ,  , 
1Schepens Eye Research Institute, Mass Eye & Ear, 2Department of Ophthalmology, Harvard Medical School, 3School of Medicine, Jiaxing University, 4Mass eye and ear infirmary

W tym artykule

Podsumowanie

Ten artykuł przedstawia protokoły i dane walidacji klinicznej dotyczące korzystania z aplikacji na smartfony do subiektywnego pomiaru wady refrakcji.

Streszczenie

Aby poprawić dostęp do opieki zdrowotnej i umożliwić masowe badania przesiewowe wzroku, stworzono aplikację na smartfony do pomiaru wad refrakcji. Bez konieczności stosowania zewnętrznego łącznika, aplikacja działająca na samodzielnym telefonie może być używana przez laika do pomiaru subiektywnej refrakcji. Jego skuteczność została przetestowana pilotażowo w warunkach klinicznych i społecznościach o niedostatecznym dostępie do usług. Aplikacja szacuje wadę refrakcji, mierząc odległości odległych punktów w celu rozróżniania bodźców wzrokowych. Sferyczne równoważne załamanie światła i astygmatyzm można zmierzyć odpowiednio za pomocą liter Tumble E i wzorów siatki. Celem tego artykułu jest opisanie protokołów pomiarowych do wykonywania subiektywnej refrakcji za pomocą aplikacji. Przedstawiono wyniki eksperymentów z udziałem 34 osób (30 oczu do oceny astygmatyzmu w ekwiwalencie sferycznym i 38 oczu do oceny astygmatyzmu). Pomiar za pomocą aplikacji porównano ze standardowymi metodami klinicznymi. Średni błąd bezwzględny równoważnego załamania sferycznego wynosił 0,63D, a średni błąd bezwzględny pomiaru astygmatyzmu wynosił 0,28D. Ponadto 22 osoby zostały włączone do oceny pomiaru odległości między źrenicami (IPD) za pomocą aplikacji. Średni błąd bezwzględny w pomiarze IPD za pomocą aplikacji wynosił 1,2 mm. Opisany jest również protokół pomiaru IPD za pomocą aplikacji.

Wprowadzenie

Nieskorygowana wada refrakcji (URE) jest główną przyczyną ślepoty i upośledzenia wzroku na świecie, dotykając 861 do 116 milionów osób2, chociaż można go leczyć za pomocą okularów. Badania wykazały, że rozpowszechnienie URE w odległych obszarach wynika przede wszystkim z małej liczby specjalistów w dziedzinie okulistyki i braku odpowiedniej infrastruktury zdrowotnej do wydawania okularów3. Na przykład częstość występowania upośledzenia wzroku z powodu URE wśród dorosłych w wieku powyżej 50 lat w Afryce Subsaharyjskiej jest 10 razy wyższa niż w krajach o wysokich dochodach1.

Przy obecnym postępie w branży, koszt okularów spadł do zaledwie kilku dolarów amerykańskich. Jednak szkolenie specjalistów od okulistyki jest kosztowne i czasochłonne - wymaga wielu lat szkolenia4. Niedawne badanie wykazało, że niskie wydatki na zdrowie na mieszkańca nadal ograniczają znaczącą integrację opieki okulistycznej z szerszymi systemami opieki zdrowotnej, szczególnie w odległych obszarach5. Te ponure realia wskazują na ogromną potrzebę ułatwienia diagnostyki URE.

Dzięki swojej przystępności cenowej, wszechobecności i trafności, narzędzia do badań przesiewowych wzroku oparte na smartfonach mogą odgrywać kluczową rolę w badaniach przesiewowych wzroku6,7,8,9,10,11,12,13. Te innowacyjne narzędzia mogą wpłynąć na opiekę okulistyczną, zapewniając opłacalne i wygodne rozwiązanie do badań przesiewowych, identyfikacji i rozwiązywania problemów ze wzrokiem, zwłaszcza w społecznościach o niedostatecznym dostępie do opieki zdrowotnej.

Jednym z przykładów takiej technologii jest aplikacja Peek Acuity, która poczyniła znaczące postępy w dziedzinie mobilnych badań przesiewowych. Ta aplikacja została wdrożona do przesiewania dziesiątek tysięcy osób w niektórych badaniach w Afryce14,15,16. Oferując skuteczny sposób pomiaru ostrości wzroku, aplikacja Peek Acuity umożliwiła pracownikom służby zdrowia dotarcie do większej liczby osób, dzięki czemu jest użytecznym narzędziem do rozwiązywania problemów z upośledzeniem wzroku. Oprócz ostrości wzroku zaproponowano i oceniono również technologie oparte na smartfonach do pomiaru wady refrakcji17,18. Salmerón-Campillo i wsp. wykorzystali ekran smartfona do prezentacji niebieskich bodźców wzrokowych w optometrze Badal do pomiaru ostrości wzroku i refrakcji17. Tousignant i in. przetestowali refraktor Netra do smartfonów, który składa się z ręcznego lornetki z włożonym do niej smartfonem18. W porównaniu z ogólnymi aplikacjami na smartfony, dedykowane komponenty lub przystawki inne niż smartfony w tych systemach mogą ograniczać dostępność technologii, ponieważ użytkownicy muszą kupować specjalnie wykonane urządzenia.

Aby rozwiązać problem dostępności masowych badań przesiewowych URE, opracowaliśmy aplikację do badania refrakcji na smartfony (Rysunek 1), która wykorzystuje widzenie komputerowe i metody psychofizyczne do pomiaru wady refrakcji19. Aplikacja mierzy subiektywną refrakcję, znajdując odległe punkty dla danych bodźców (przewracanie E dla odpowiednika sferycznego i zgrzyt dla astygmatyzmu) u pacjentów z krótkowzrocznością. Kluczową cechą aplikacji jest to, że nie jest potrzebna żadna specjalnie wykonana załącznik. Całe przetwarzanie potrzebne do wykonania pomiaru odbywa się na urządzeniu w aplikacji i nie jest zaangażowane w przetwarzanie w chmurze. Dzięki temu refrakcja może być mierzona bez konieczności łączenia aplikacji z siecią. Przy minimalnym przeszkoleniu laicy mogą używać aplikacji do pomiaru refrakcji u pacjentów, jeśli ich smartfony są kompatybilne. Dokładność aplikacji została wcześniej oceniona pod kątem standardowych metod testowania klinicznego8. Chociaż aplikacja może nie być bezpośrednio używana do przepisywania okularów, może być stosowana w badaniach przesiewowych w kierunku krótkowzroczności. Ostatnio został z powodzeniem wykorzystany w badaniach przesiewowych wzroku wśród uczniów szkół na obszarach wiejskich9. W artykule przedstawiono protokoły korzystania z aplikacji do pomiaru subiektywnej refrakcji.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

Badanie zostało przeprowadzone zgodnie z założeniami Deklaracji Helsińskiej w Mass Eye and Ear Infirmary (Boston, MA). Uzyskano świadomą zgodę od wszystkich uczestników. Badanie zostało zatwierdzone przez lokalne instytucjonalne komisje rewizyjne Mass Eye and Ear (Boston, MA). Kryteriami włączenia badanych były rozpoznanie krótkowzroczności i brak innych chorób oczu, takich jak zaćma i choroby siatkówki, według optometrysty.

1. Mierzenie sferycznego odpowiednika

  1. Uruchom aplikację i dotknij przycisku Refrakcja na stronie głównej (Rysunek 1). Umieść telefon w odległości co najmniej 2 m od pacjenta.
  2. Wybierz przycisk E dla bodźców Tumbling E (Rysunek 2). Wybierz oko, które ma być mierzone (lewe lub prawe) i poproś pacjenta o zakrycie drugiego oka.
  3. Trzymaj telefon tak, aby ekran był skierowany w stronę pacjenta i naciśnij przycisk Start. Zapytaj pacjenta, czy potrafi określić orientację wszystkich liter wyświetlanych na ekranie telefonu.
  4. Jeśli pacjent nie jest w stanie określić orientacji liter, stopniowo przesuwaj telefon w jego kierunku.
  5. Stopniowo zbliżając się do pacjenta, sprawdzaj, czy potrafi zidentyfikować litery. Zatrzymaj się, gdy tylko pacjent będzie w stanie określić orientację liter.
  6. Stuknij przycisk Zweryfikuj. Prawdziwe orientacje liter zostaną pokazane w tekście na ekranie. Porównaj je z raportem pacjenta. Jeśli wszystkie 3 odpowiedzi są zgodne, dotknij przycisku Popraw, aby zakończyć testowanie. Jeśli orientacja którejkolwiek z liter nie jest poprawnie zgłoszona, dotknij przycisku Niewłaściwy, aby ponowić testowanie.

2. Pomiar astygmatyzmu

  1. Uruchom aplikację i dotknij przycisku Refrakcja na stronie głównej (Rysunek 1). Zacznij od co najmniej 2 m od pacjenta.
  2. Wybierz bodziec Astigm 1, który jest wzorem tarczy zegara (prawy górny wstawka w Rysunek 3). Bodziec składa się z serii grup linii z jednego miejsca skierowanych w różnych kierunkach, jak zegar. Każda grupa linii zawiera 3 równoległe cienkie linie.
  3. Wybierz oko, które ma być mierzone i poproś pacjenta o zakrycie drugiego oka. Trzymaj telefon tak, aby ekran był skierowany w stronę pacjenta i naciśnij przycisk Start.
  4. Zapytaj pacjenta, czy grupa linii w którymkolwiek z kierunków pojawia się jako 3 oddzielne linie. Jeśli pacjent nie widzi oddzielnych linii w żadnym z kierunków, stopniowo przesuwaj telefon w kierunku pacjenta.
  5. Utrzymuj kontakt z pacjentem podczas zbliżającego się ruchu. Zatrzymaj się, gdy tylko pacjent zobaczy oddzielone linie w co najmniej jednym kierunku.
  6. Wybierz bodźce Astigm 2, czyli dwie kratki w kolorach czerwonym i zielonym. Plamy te są szersze na jednym końcu niż na drugim (prawy dolny wstawek w Rysunek 3).
  7. Obróć telefon wokół osi prostopadłej do ekranu telefonu do pozycji, w której siatka znajduje się mniej więcej w kierunku najwyraźniejszej grupy linii Astigm 1.
  8. Dostosuj obrót telefonu, aby znaleźć najlepsze miejsce, w którym pacjent może równie wyraźnie zobaczyć czerwone i zielone plamy siatki. Po znalezieniu najlepszego miejsca dotknij przycisku Punkt 1, aby nagrać pierwszy odległy punkt.
  9. Po zarejestrowaniu punktu 1 bodziec Astigm 2 obróci się automatycznie o 90°. Od pierwszego odległego punktu (pozycja punktu 1) utrzymuj orientację telefonu i zbliżaj go do momentu, aż pacjent będzie mógł równie wyraźnie zobaczyć czerwoną i zieloną kratę i określić szerszy koniec.
  10. Stuknij w przycisk Punkt 2, aby nagrać drugi odległy punkt. Po zarejestrowaniu dwóch odległych punktów aplikacja może obliczyć sferyczną wadę refrakcji i astygmatyzm oraz wyświetlić wyniki na ekranie.
  11. W oknie komunikatu o wyniku naciśnij przycisk Zapisz, aby zapisać wynik lub, w razie potrzeby, przycisk Powtórz, aby ponowić pomiar.

3. Pomiar odległości między źrenicami (IPD)

  1. Uruchom aplikację i dotknij przycisku IPD na stronie głównej (Rysunek 1). Umieść telefon w odległości około 40 cm od pacjenta na wysokości oczu i poproś go, aby spojrzał na latarkę.
  2. Stuknij okrągły przycisk po prawej stronie, aby zrobić zdjęcie twarzy pacjenta. Następnie aplikacja rozpocznie przetwarzanie obrazu.
  3. Kiedy na ekranie zostaną naniesione dwa zielone krzyżyki (Rysunek 4), sprawdź, czy ich położenie jest wyrównane ze środkiem oczu. Jeśli tak, dotknij przycisku Zapisz.
  4. Jeśli którykolwiek z krzyżyków najwyraźniej nie znajduje się w środku oka, odrzuć pomiar, dotykając przycisku Powtórz, aby wrócić do kroku 3.2 i ponowić pomiar.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

W niniejszym badaniu interfejs testu refrakcji przedstawiono na Rysunku 2. W zależności od wybranych bodźców aplikacja przeprowadza badanie ekwiwalentu sferycznego lub pełną refrakcję. Po wybraniu testu Tumbling E aplikacja mierzy ekwiwalent sferyczny (Rysunek 2). Po wybraniu bodźców kratkowych Astigma 1 lub 2 aplikacja mierzy wada refrakcji, w tym astygmatyzm (Rysunek 3).

Aby wykazać skuteczność aplikacj...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

Korzystając z aplikacji, osoba bez profesjonalnego przeszkolenia z optometrii może wykonać subiektywne testy wad refrakcji. Jego zastosowanie w badaniach przesiewowych wzroku wykazano w niedawnym badaniu przesiewowym wzroku wśród uczniów w wieku szkolnym na obszarach wiejskich9. W porównaniu z innymi metodami masowych badań przesiewowych wzroku, które opierają się wyłącznie na badaniu ostrości wzroku21, ta aplikacja może zapewnić pomiar refrakcji pod względem wartości błędu...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

Gang Luo posiada patent związany z pomiarem refrakcji. Gang Luo i Shrinivas Pundlik to dwaj współzałożyciele EyeNexo LLC, która jest start-upem opracowującym aplikacje na smartfony do testów wzroku. Brak finansowego konfliktu interesów dla pozostałych autorów.

Podziękowania

Aplikacja do badania refrakcji została opracowana częściowo dzięki wsparciu EY034345 grantu NIH oraz nagrody Harvard Catalyst (National Center for Advancing Translational Sciences, NIH Award UL1 TR002541). Wyłączną odpowiedzialność za treść ponoszą autorzy i niekoniecznie reprezentują one oficjalne poglądy Harvard Catalyst, Uniwersytetu Harvarda i powiązanych z nim akademickich ośrodków opieki zdrowotnej lub NIH.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
SmartfonSamsungGalaxydostępny na rynku

Bibliografia

  1. Steinmetz, J. D., et al. Causes of blindness and vision impairment in 2020 and trends over 30 years, and prevalence of avoidable blindness in relation to VISION 2020: the Right to Sight: an analysis for the Global Burden of Disease Study. Lancet Glob Health. 9 (2), e144-e160 (2021).
  2. Flaxman, S. R., et al. Global causes of blindness and distance vision impairment 1990-2020: a systematic review and meta-analysis. Lancet Glob Health. 5 (12), e1221-e1234 (2017).
  3. Holden, B. A., et al. Global vision impairment due to uncorrected presbyopia. Arch Ophthalmol. 126 (12), 1731-1739 (2008).
  4. Fricke, T. R., et al. Global cost of correcting vision impairment from uncorrected refractive error. Bull World Health Organ. 90 (10), 728-738 (2012).
  5. Bechange, S., et al. Strengths and weaknesses of eye care services in sub-Saharan Africa: a meta-synthesis of eye health system assessments. BMC Health Serv Res. 20 (1), 381(2020).
  6. Pundlik, S., Luo, G. Preliminary evaluation of a mobile device for dark adaptation measurement. Transl Vis Sci Technol. 8 (1), 1-11 (2019).
  7. Pundlik, S., Shivshanker, P., Nigalye, A., Luo, G., Husain, D. Evaluation of a mobile app for dark adaptation measurement in individuals with age-related macular degeneration. Sci Rep. 13 (1), 22191(2023).
  8. Luo, G., et al. Preliminary evaluation of a smartphone app for refractive error measurement. Transl Vis Sci Technol. 11 (2), 40(2022).
  9. Wang, Z., Kempen, J., Luo, G. Using smartphones to enhance vision screening in rural areas: Pilot study. JMIR Format Research. 8, e55270(2024).
  10. Pundlik, S., Tomasi, M., Liu, R., Houston, K., Luo, G. Development and preliminary evaluation of a smartphone app for measuring eye alignment. Transl Vis Sci Technol. 8 (1), 19(2019).
  11. Luo, G., Pundlik, S., Tomasi, M., Houston, K. Using an automated Hirschberg test App to evaluate ocular alignment. J Vis Exp. (157), e60908(2020).
  12. Cheng, W., et al. A smartphone ocular alignment measurement app in school screening for strabismus. BMC Ophthalmol. 21 (1), 150(2021).
  13. Marusic, S., Luo, G., Raghuram, A. Myopia screening smartphone App: Validity in assessing refractive error in a pediatric cohort. Invest Ophthalmol Vis Sci. 63 (7), 1447-F0405 (2022).
  14. Andersen, T., et al. Implementing a school vision screening program in Botswana using smartphone technology. Telemed e-Health. 26 (2), 255-258 (2020).
  15. Manus, M., van der Linde, J., Kuper, H., Olinger, R., Swanepoel De, W. Community-based hearing and vision screening in schools in low-income communities using mobile health technologies. Lang Speech Hear Serv Sch. 52 (2), 568-580 (2021).
  16. Eksteen, S., Eikelboom, R. H., Kuper, H., Launer, S., Swanepoel, D. W. Prevalence and characteristics of hearing and vision loss in preschool children from low income South African communities: results of a screening program of 10,390 children. BMC Pediat. 22 (1), 22(2022).
  17. Salmerón-Campillo, R. M., et al. Measuring visual acuity and spherical refraction with smartphone screens emitting blue light. J Optomet. 17 (1), 100494(2024).
  18. Tousignant, B., Garceau, M. C., Bouffard-Saint-Pierre, N., Bellemare, M. M., Hanssens, J. -M. Comparing the Netra smartphone refractor to subjective refraction. Clin Exp Optomet. 103 (4), 501-506 (2020).
  19. Measuring eye refraction. US patent. , 11903644 (2024).
  20. Thibos, L. N., Wheeler, W., Horner, D. Power vectors: An application of Fourier analysis to the description and statistical analysis of refractive error. Optomet Vis Sci. 74 (6), 367-375 (1997).
  21. Lundh, B. I., Derefeldt, G., Nyberg, S., Lennerstrand, G. Picture simulation of contrast sensitivity in organic and functional amblyopia. Acta Ophthalmol. 59 (5), 774-783 (1981).
  22. D'Souza, H., Kun, A., Martinson, S., Bejarano, L., McCole, S. The positive predictive value of photoscreening devices for amblyogenic conditions. J Am Assoc Pediat Ophthalmol Strabismus. 25 (6), 342.e341-342.e344 (2021).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Przeglądaj więcej artykułów

Aplikacja na smartfonpomiar błędów refrakcjiekwiwalent sferycznyocena astygmatyzmuodległość między źrenicamilitery E Tumblingwzory kratkowemobilna technologia zdrowotna
Subiektywny test refrakcji przy użyciu smartfona do badań przesiewowych wzroku
Skontaktuj się z nami
Poleć bibliotece

Prywatność

Warunki korzystania z usługi

Zasady

Prawa autorskie © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.