Zautomatyzowana metoda oceny ostrości wzroku u niemowląt i małych dzieci za pomocą systemu śledzenia ruchu gałek ocznych
17 marca 2023
W tym artykule prezentujemy nowatorską, zautomatyzowaną metodę oceny ostrości wzroku u niemowląt i małych dzieci za pomocą systemu śledzenia wzroku.
Ta nowatorska zautomatyzowana metoda, zwana procedurą automatycznej karty ostrości wzroku lub AACP, może ocenić ostrość wzroku u małych dzieci. Procedura jest przydatna dla niemowląt i młodszych dzieci, które nie nabyły jeszcze wystarczających umiejętności komunikacyjnych. Procedura AACP wykorzystuje kamerę internetową zamiast zdalnego śledzenia ruchu gałek ocznych.
Test dwuwyboru, który automatycznie rozpoznaje zachowania dziecka związane z oglądaniem, gdy dziecko ogląda bodźce wizualne na cyfrowym ekranie wyświetlacza. Obrazy z kreskówek są prezentowane na środku ekranu jako nagrody wizualne podczas procedury testowej. Zmniejsza to nieprawidłowość zabiegu spowodowaną przesuwaniem się oka niemowlęcia na bok.
W przyszłości, poprzez zmianę rodzajów stymulacji wzrokowej, AACP może być wykorzystywany do oceny innych funkcji przetwarzania informacji wizualnych we wczesnym okresie rozwoju dzieci. Zacznij od uzyskania świadomej zgody rodziców dziecka na badanie za pomocą systemu kalibracji śledzenia ruchu gałek ocznych i opisz im format badania. Umieść dziecko do badania w odległości 55 centymetrów od monitora na kolanach rodzica.
Dostosuj położenie podnośnika stołowego, aby umieścić go z monitorem tak, aby ekran był prostopadły do oczu dziecka. Dostosuj pozycję kamery internetowej, aby upewnić się, że twarz dziecka jest widoczna w systemie nagrywania i aby uniknąć przechwytywania twarzy innych niż twarz dziecka. Przed przystąpieniem do zabiegu należy poinformować dziecko, że będzie oglądać ekran.
Poinstruuj rodzica, aby poprosił dziecko, aby patrzyło na ekran, gdy dziecko nie zwraca uwagi. Następnie otwórz automatyczną procedurę karty ostrości wzroku lub oprogramowanie AACP i wpisz informacje o dziecku, w tym imię, płeć i wiek w oprogramowaniu. Kliknij przycisk Start, aby skalibrować procedurę.
Format wymiany grafiki lub obraz GIF pojawia się na białym tle na środku ekranu przez co najmniej trzy sekundy. System analizy jednocześnie określa, czy linia wzroku dziecka jest utrwalona na obrazie, pokazując zieloną kropkę na ekranie. Jeśli dane spojrzenia nie są dostępne w ciągu minuty, na ekranie pojawi się inny obraz GIF z kreskówki.
Po wykryciu współrzędnych wzroku w tym obszarze, procedura testowa rozpoczyna się bez działania testera i przebiega automatycznie. Aby rozpocząć ocenę ostrości wzroku, przedstaw wstępną ocenę na komputerze, w zależności od wieku dziecka i zgodnie z kartami ostrości kasjera II lub testem TAC II. Przedstaw wstępną ocenę w zakresie od 0,33 do 30,0 cykli na stopień w krokach co 1 na dwie oktawy przez 1 000 milisekund, co jest długością próby przed wyświetleniem pustego ekranu na 200 milisekund.
Ponownie przedstaw ten sam bodziec, a następnie pusty ekran. Przedstaw trzykrotną gradację tego samego zestawu częstotliwości przestrzennych. Podczas wykonywania zabiegu pozwól kamerze internetowej nagrać zdjęcia twarzy w celu analizy zachowania dziecka podczas oglądania.
Program badania wzroku sprawdza reakcje na ruchy gałek ocznych z kryteriami określającymi, czy bodziec został zaobserwowany. Niech program przetwarzania wyników testów przedstawi kolejny bodziec zgodnie z protokołem. Po każdych trzech próbach zaprezentuj obraz GIF z muzyką w tle jako wizualną nagrodę, aby utrzymać zainteresowanie dziecka.
Przerwij test, jeśli żadne dane dotyczące spojrzenia nie są użyteczne, ponieważ dziecko odwraca się lub zamyka oczy w ciągu jednej minuty od prezentacji obrazu GIF. Po zakończeniu testu przeanalizuj wyniki oceny ostrości dla dziecka wygenerowane przez programy. AACP zastosowano w grupie 155 normalnie rozwijających się niemowląt i małych dzieci w wieku od pięciu do 36 miesięcy.
Ostrość oceny mierzona przez AACP stopniowo wzrastała wraz z wiekiem niemowląt. U niemowląt w wieku od sześciu do 12 miesięcy ostrość oceny wzrosła o 0,5 oktawy. Ostrość oceny zwiększyła się o jedną oktawę w grupie wiekowej od 12 do 24 miesięcy.
Wzrost o 1,5 oktawy zaobserwowano u małych dzieci w wieku od 24 do 36 miesięcy. Tendencja rozwoju ostrości w tym badaniu była zgodna z rozwojem ostrości mierzonym za pomocą TAC II w tej samej grupie niemowląt.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejszy artykuł przedstawia nową zautomatyzowaną metodę oceny ostrości wzroku u niemowląt i małych dzieci za pomocą systemu śledzenia ruchu oczu. Metoda ta jest szczególnie przydatna dla małych dzieci, które jeszcze nie rozwinęły wystarczających umiejętności komunikacyjnych.
Kluczowe elementy badania
Obszar nauki
- Ocena ostrości wzroku
- Rozwój dziecka
- Technologia śledzenia ruchu oczu
Tło
- Ostrość wzroku jest kluczowa dla wczesnego rozwoju dziecka.
- Tradycyjne metody mogą nie być odpowiednie dla bardzo małych dzieci.
- Zautomatyzowane procedury mogą poprawić dokładność oceny.
- Technologia śledzenia ruchu oczu oferuje nieinwazyjne rozwiązanie.
Cel badania
- Oceniać ostrość wzroku u niemowląt i małych dzieci.
- Opracować metodę, która przystosowuje się do dzieci niewerbalnych.
- Poprawić niezawodność oceny wzroku.
Zastosowane metody
- Wykorzystano zautomatyzowaną procedurę karty ostrości (AACP).
- Zamiast zdalnego śledzenia oczu zastosowano kamerę internetową.
- Zastosowano test dwukierunkowego patrzenia.
- Podczas testów jako nagrody wizualne służyły obrazki z kreskówek.
Główne wyniki
- AACP skutecznie rozpoznawało zachowania obserwujących dzieci.
- Metoda zmniejszała błędne oświadczenia spowodowane ruchami oczu.
- Bodźce wzrokowe były atrakcyjne dla dzieci.
- Procedura wykazała niezawodność w ocenie ostrości wzroku.
Wnioski
- AACP jest obiecującym narzędziem do oceny ostrości wzroku u małych dzieci.
- Rozwiązuje wyzwania związane z tradycyjnymi metodami oceny.
- Przyszłymi badaniami można rozszerzyć jej zastosowanie w środowiskach klinicznych.
Często zadawane pytania
Executive Industry Relevance
Automated, objective measurement of visual acuity in infants and toddlers addresses a critical gap in early-stage translational research and pediatric biomarker development. The AACP system enables quantitative, reproducible assessment of visual function in non-verbal populations, supporting early discovery and validation of neurodevelopmental endpoints. This capability enhances predictive confidence for pediatric drug and device portfolios targeting visual and neurological development.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables objective quantification of visual function in pre-verbal pediatric populations.
- Supports functional endpoint validation for neurodevelopmental and ophthalmic targets.
- Facilitates mechanistic de-risking by isolating sensory processing variables.
- Provides reproducible data for early-stage portfolio triage.
Screening & Assay Development
- Delivers standardized, automated visual acuity assays suitable for high-throughput pediatric screening.
- Ensures reproducibility and quantitative output through automated eye-tracking and behavioral analysis.
- Prepares validated systems for downstream compound or device evaluation in pediatric models.
- Enables reliable comparison of intervention effects on visual endpoints.
Translational & Preclinical Research
- Aligns with translational biomarker strategies for pediatric visual and neurological development.
- Supports continuity from early discovery through preclinical validation in disease-relevant systems.
- Reduces risk in advancing candidates targeting early childhood visual function.
- Provides mechanistic insight into developmental trajectories relevant to therapeutic intervention.
Pipeline & Workflow Integration
The AACP method integrates into the discovery-to-preclinical continuum for pediatric visual and neurodevelopmental research, enabling early, objective endpoint measurement and supporting lead identification and validation.
- Discovery Biology: Objectively tests visual function hypotheses in non-verbal pediatric models.
- Screening: Provides reproducible, quantitative acuity outputs for assay standardization.
- Analytics: Generates measurable endpoints for statistical comparison across age groups and interventions.
- Translational Research: Bridges early discovery with preclinical validation of visual biomarkers.
- Enterprise Reuse: Establishes a scalable, automated platform for repeated use across pediatric studies.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces ambiguity in pediatric target validation.
- Operational Value: Automates and standardizes visual acuity assessment for scalability and reproducibility.
- Strategic Value: Enables earlier, data-driven go/no-go decisions for pediatric programs.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of candidates targeting early childhood visual and neurological endpoints.
Implementation Considerations
- Requires expertise in pediatric behavioral testing and eye-tracking analytics.
- Needs high-resolution digital display, calibrated webcam, and compatible analysis software.
- Demands cross-team standardization for consistent data acquisition and interpretation.
- Adaptable to various pediatric age ranges and developmental stages with protocol adjustments.
- Dependent on subject cooperation and attention span, with practical limits in certain populations.
