自動ヒルシュベルクテストアプリを使用した眼のアライメントの評価

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Summary

スマートフォンアプリを使用して、近くおよび遠い固定条件下でマニフェストと断続的な眼のずれ(斜視)を測定するためのHirschbergテストを実行するプロトコルを提示します。

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Luo, G., Pundlik, S., Tomasi, M., Houston, K. Using an Automated Hirschberg Test App to Evaluate Ocular Alignment. J. Vis. Exp. (157), e60908, doi:10.3791/60908 (2020).

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Abstract

スマートフォンアプリは、眼のミスアライメントの客観的な測定のための自動写真ヒルシュベルクテストを実行するために開発されました。高解像度の画像に基づいて虹彩中心に対して携帯電話のカメラフラッシュによって生成された角膜反射の違いを計算することにより、アプリは、ヒルシュベルクテストを行う肉眼よりもはるかに高い精度でミスアライメントを測定することができます。これは、臨床金標準プリズムと代替カバーテストと比較することにより、以前の臨床評価研究で検証されています.この記事の目的は、ユーザーが同等の実行を実行するためにアプリを使用できるように、異なる固定距離の眼のアラインメントを測定する方法に関するテスト技術を説明することです。テストは、通常、プリズムを使用して診療所で行われます。

Introduction

眼のアライメントの測定は、しばしば、視力ケアクリニックで行われます。プリズム中和を伴うカバーテストは、眼のずれの程度(斜視)を定量化するための一般的に使用される臨床方法である。この方法には高度なトレーニングと経験が必要です。幼児1、脳損傷または脳卒中2の個人、または発達障害の患者が完全に試験に従事することができない場合、正確な測定はより困難になります。さらに、学校スクリーニングでは、斜視は米国人口4の推定5-8%で小児期に発症し、斜視55、6、76に起因する弱視の症例の約30〜40%を有する弱視の実質的な危険因子であるため7学校スクリーニングにおける眼配整列検査の必要性がある。しかし、通常、学校の看護師は、このようなスクリーニングのためのプリズム中和で標準的なカバーテストを行うための訓練を受けていません。非眼科医療専門家にとって、斜視スクリーニングにおける追加の課題は、断続的な斜視(ミスアライメントが常に現れるわけではない)であり、ミスアライメントの小さな大きさは視覚的に明白ではない(<15プリズムディオプター[Δ])8。

斜視の検出と測定の課題に対処するために、私たちは目の間の角膜反射の変位を比較することによって写真のヒルシュベルク法9を実装し、自動化するスマートフォンアプリ(EyeTurn)を開発しました。従来の写真のヒルシュベルク法は診療所10,11,11において良好な再現性を有することが示されているが、専用のスタンドアロンデバイスのコストは幅広い採用の障壁となっている。標準的なスマートフォンで目の位置合わせを測定するための使いやすいツールを提供することで、学校の視力スクリーニングで広く採用され、非アイケアの専門家によって使用されると仮定します。我々の以前の評価研究は、アプリの測定が60Δまでのesotropiaおよび外視の斜視の大きさに対するプリズムおよび代替カバーテスト12の現在の臨床標準と一致することを示している。パイロットスクールスクリーニング研究では、標準的な学校視力スクリーニングプロトコル13によって逃した断続的な外視を持つ子供を学校の看護師が検出するのを助けることができることを示しました。

アプリのiOSバージョンは、現在、研究目的のために要求に応じて研究者や臨床医が利用できます。依頼者には、これまで学校の看護師、小児眼科医、検眼医、神経眼科医、および斜視の専門家が含まれています。この記事の目的は、さまざまな表示条件、すなわち近くおよび遠い固定距離の下で、眼の配置を評価するためにアプリを使用するための詳細なアプリプロトコルを共有することです。双眼鏡の融合を破るために目のカバーの有無。

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Protocol

この研究は、シェルシンキ宣言の教義に従って行われました, シェペンスアイ研究所で (ボストン, マサチューセッツ州) スポールディングリハビリテーション病院 (ボストン, マサチューセッツ州).インフォームド・コンセントは参加者全員から得られました。この研究は、マスアイと耳(マサチューセッツ州ボストン)の地元の機関審査委員会によって承認されました。

注:患者の包含基準は、水平斜視(一定または断続的な外視またはesotropia)の以前の診断であり、他の視覚障害はなかった。この研究は、以前に報告されたより大きな研究の一部でした12.より大きな研究12で米国で募集された14人の患者のデータは、許可を得てここに報告される。診療所で日常的に斜視を評価する視力リハビリテーションに特化した検眼医は、客観的なアプリ測定によるカバーテスト結果の偏りを防ぐためにアプリで測定して、プリズムと代替カバーテストを行いました。

1. テストの準備

メモ:テストは、任意の環境で実行できます。ただし、次のコントロールは、テストの成功に役立つ可能性があります。

  1. 明るい環境でテストを実施します。窓や天井ライトからの角膜反射が目の中央に配置されないように、患者は方向に向かわせましょう。窓などの強い背景ライトを避けるようにしてください。
    注意:通常、それは頭のすぐ上に天井のライト、または患者の片側の窓を持っているのに役立ちます。時には、患者に眉の上に手を握るように頼んだり、バイザーを使用したりすることは、必要に応じて角膜に追加の反射を作成する強い光源から目を保護するのに役立ちます。キャニスターライトやグースネックランプなどの点光源をオフにすると、余分な角膜反射の強度が低下し、ソフトウェアが意図したとおりにカメラのフラッシュからの反射を検出しやすくなります。点光源が必要な場合は、壁を向けるか、ディフューザー(ランプシェード)を使用して拡散してもよい。

2. 単一のスナップショットニア固定で栄養計(マニフェスト斜視)を測定する

  1. アプリを起動し、モードを [カバーなし] (右上隅のボタン) に設定します。
  2. 近く固定(右下のボタン)を選択します。
  3. 測定する患者に向かって後部カメラで目の高さで患者から約40cmの横向きに電話を保持する。
    注: 距離を正確に制御する必要はありません。アプリは、自動的に異なる距離を補正することができます。
  4. この時点でオフになっているフラッシュライトに固定するように患者に指示します。緩和性同調性刺激のスクリーニング時など、正確な調節を必要とするテストでは、懐中電灯の真下または上の電話機の背面に固定ターゲット(文字など)を貼り付けます。
  5. 患者が固定していることを確認している間、丸いボタンを押してスナップショットを撮り、アプリで分析します。
  6. 分析が完了すると、アプリは検出された目の特徴を示します:大きな円(緑)で示された四肢(虹彩外)境界、十字(緑)で示される目の中心、および小さな円(赤)で示される角膜反射の位置。これらの特徴が明らかなエラー(例えば、誤った四肢のフィッティング、誤った位置、角膜反射の欠落など)なしで検出されたことを確認します。
  7. 同じ画面で、キャプチャされた画像の下に、アプリは目の位置合わせに関連する測定値を表示します。結果が満足のいく場合は、保存ボタンを押して、現在のテストを電話機に保存します。それ以外の場合は、戻る矢印ボタンを押して再テストします。

3. スナップショット遠く固定でトロピア(マニフェスト斜視)を測定

注: 遠い固定のためにトロピアを測定するには、各目の角度カッパを少なくとも 1 回測定する必要があります。アプリは自動的に歴史の中で角度カッパの最新の測定値を選択します。どちらの目にも利用できない場合、アプリは最初にこの測定値を得るためのリマインダーを与えます(角度κ測定の詳細についてはセクション6を参照)。

  1. アプリを起動し、モードを [カバーなし] (右上隅のボタン) に設定します。
  2. 遠い固定モード(右下のボタン)を選択します。
  3. 患者に向かって電話の後面と目の高さで患者から約40cmの横向きに電話を保持します。
    注: 距離を正確に制御する必要はありません。アプリは、自動的に異なる距離を補正することができます。
  4. 患者が電話の上を見て、遠く(通常は5m離れた場所)にターゲットを固定できるように、電話を2つの目の下に少し置きます。カメラが両目の間に近い、どちらの目の側面にも遠すぎないようにしてください。
  5. 患者が正しく固定されていることを確認しながら、丸いボタンを押してスナップショットを撮ります。
  6. 分析が完了すると、アプリは検出された目の特徴を示します:大きな円(緑)で示された四肢の境界、十字(緑)で示される目の中心、および小さな円(赤)で示される角膜反射の位置。これらの特徴が明らかなエラー(例えば、誤った四肢のフィッティング、誤った位置、角膜反射の欠落など)なしで検出されたことを確認します。
  7. 写真の下には、プリズム・ディオプターを含むアイアライメントの測定結果があります。結果に満足したら、保存ボタンを押して、電話でテストを保存します。それ以外の場合は、戻る矢印ボタンを押して再テストします。

4. カバーテストニア固定で間欠的な斜視またはフォリアを測定する

  1. アプリを起動し、カバーテストモード(右上隅のボタン)を切り替え、近く固定(右下隅のボタン)を選択します。
  2. 患者から約40cmの横向きに電話を持ちます。
    注: 距離を正確に制御する必要はありません。アプリは、自動的に異なる距離を補正することができます。
  3. この時点でオフになっているフラッシュライトを固定するように患者に指示します。正確な調節を必要とするテストのために、懐中電灯の真下または上の電話の背面に固定ターゲットを貼り付ける。
  4. 眼の1つを覆うために、オクルーダーを使用してください。
  5. 丸いボタンを押します。アプリは、(片目が覆われているかどうか)2つの目の状態を監視し始めます。
  6. 患者が適切に固定されていることを確認しながら、すぐに閉塞器を取り外すか(すなわち、カバーカバーテスト)、または最初に2つの目の間に閉塞器を動かして、交互のカバーを数回行い、次にオクルーダーを素早く取り除きます。アプリは、閉塞が目から取り除かれるとすぐに自動的に写真を撮ります。
  7. 分析が完了すると、アプリは検出された目の特徴を示します:大きな緑色の円で示された虹彩、緑色の十字で示される目の中心、小さな赤い円で示されるフラッシュからの角膜反射。これらの機能が明らかなエラーなしに検出されたことを確認します。
  8. 写真の下には、プリズム・ディオプターのアイアライメントの測定結果があります。結果に満足したら、保存ボタンを押して、電話でテストを保存します。それ以外の場合は、戻る矢印ボタンを押して再テストします。

5. カバーテスト遠い固定で間欠的な斜視またはフォリアを測定する

注: 遠く固定のために断続的な眼のずれを測定するには、各目の角度 κを少なくとも 1 回測定する必要があります。アプリは自動的に最新の角度のカッパメジャーを選択します。どちらの目にも利用できない場合、アプリは最初にこの測定値を得るためのリマインダーを与えます(角度κ測定の詳細についてはセクション6を参照)。

  1. アプリを起動し、テストをカバーするモードを設定します(右上隅のボタン)。
  2. 遠い固定(右下のボタン)を選択します。
  3. 患者から約40cmの横方向に携帯電話を持ち、目の高さで。
    注: 距離を正確に制御する必要はありません。アプリは、自動的に異なる距離を補正することができます。フラッシュライト/カメラが目の間にある場合に最適です。ほとんどの電話モデルではカメラとフラッシュが1つのコーナーにオフになっているため、携帯電話のディスプレイ自体がわずかに中心から外れる可能性があります。
  4. 患者に電話のすぐ上を見て、ターゲットを距離(通常は6m離れたところ)固定するように指示します。
  5. 眼を覆うためにオクルーダーを使用してください。
  6. 丸いボタンを押します。アプリは、目の発見を検出し始めます。
  7. 患者が適切に固定されていることを確認しながら、すぐに閉塞器を取り外すか(すなわち、カバーカバーテスト)、または最初に2つの目の間に閉塞器を動かして、交互のカバーを数回行い、次にオクルーダーを素早く取り除きます。アプリは、オクルーダーが目から取り除かれるとすぐに自動的に写真を撮ります。
  8. 分析が完了すると、アプリは検出された目の特徴を示します:大きな円(緑)で示された四肢の境界、十字(緑)で示される目の中心、および小さな円(赤)で示される角膜反射の位置。これらの特徴が明らかなエラー(例えば、誤った四肢のフィッティング、誤った位置、角膜反射の欠落など)なしで検出されたことを確認します。
  9. 写真の下には、プリズム・ディオプターのアイアライメントの測定結果があります。結果に満足したら、保存ボタンを押して、電話でテストを保存します。それ以外の場合は、戻る矢印ボタンを押して再テストします。

6. 角度カッパを測定する

  1. アプリを起動します。
  2. [角度カッパを測定]を選択します。
  3. 患者から約40cmの横方向に携帯電話を持ち、目の高さで。
    注: 距離を正確に制御する必要はありません。アプリは、自動的に異なる距離を補正することができます。
  4. この時点でオフになっているフラッシュライトに固定するために、検査される眼(どちらの目)を使用するように患者に指示する。もう一方を手で覆うか、または閉塞器で覆う。
  5. 患者が適切に固定されていることを確認しながら、アプリによって分析されるスナップショットを取るために丸いボタンをタップします。
  6. 分析が完了すると、アプリは検出された目の特徴を示します:大きな円(緑)で示された四肢の境界、十字(緑)で示される目の中心、および小さな円(赤)で示される角膜反射の位置。これらの特徴が明らかなエラー(例えば、誤った四肢のフィッティング、誤った位置、角膜反射の欠落など)なしで検出されたことを確認します。図の下には、角度 κの測定結果があります (度単位)。

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Representative Results

本研究では、写真のヒルシュベルク試験を行うスマートフォンアプリを用いて、眼のアライメントを評価するプロトコルについて説明する。アプリのインターフェイスを図 1に示します。ユーザーは、カバーテストを実行するか、近くまたは遠い固定距離のいずれかで、両方の目がターゲットに同時に固定された患者を測定することを選択できます。検査目的に応じて表示条件が決定されると、ユーザーはプロトコルに従い、患者の写真を撮ることができます。画像処理後、アプリは解析結果をユーザーに表示します。図2に示す例として、2つの目の四肢の境界(緑の円)とフラッシュライト(赤い点)の角膜反射が正しく検出されました。これは、画像の下に示す眼の位置合わせ測定(18.5Δ)が画像解析エラーの対象ではないことを示唆している。この特定のケースでは、患者は外視を残していたが、これは角膜反射オフセットが左目においてはるかに大きかったため、画像から明らかである。しかし、アプリは、小さな斜視角と未知の角度のカッパの場合、それは、アプリが逸脱した目を決定するために信頼性が低いので、どの目が逸脱しているかを報告しません。比較のために、斜視のない例を図 3に示します。図4は、誤った肢検出の例を示す。角膜反射(小さな赤い円)の検出は正しいが、緑色の円は明らかに四肢の境界と一致しない。テストはやりくりする必要があります。

これらの患者に対するカバーテストによると、斜視角の範囲は25Δのエソトロピアから50Δ外視の間であり、最も小さな大きさの斜視角は6Δであった。外栄養症の患者は10人、エソトロピア患者は4人であった。線形回帰分析が示したように(傾き= 1.02、R2= 0.94、p<0.001)、斜視角のアプリ測定値は臨床カバーのテスト測定と一致した(図5)。2

Figure 1
図1:ストラビスマス試験アプリのユーザーインターフェース。カバーテストと固定距離を切り替えることができます。異なる条件下では、プロトコルに記載されているように、患者に与えられる指示は異なってもよい。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

Figure 2
図2:左デストピアの1例。これは、ユーザーに示された結果です, 誰が斜視角度を読む前に、四肢の境界と角膜反射の検出を確認する必要があります.これらのイメージフィーチャが正しく検出されない場合は、ユーザーはテストをやり直す必要があります。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

Figure 3
図3:カバーテストなしの近く固定下の例。角膜反射と眼の中心は両眼で良好に整列した。したがって、水平(HOR)の眼のずれは、アプリが報告したように、ほぼゼロでした。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

Figure 4
図4:誤った肢の検出例。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

Figure 5
図5:アプリを用いた斜視角測定と、秘密の検査で行われた臨床測定(n =14)の比較。負の値は外向性偏差を示し、正の値はエソトロピック偏差を示します。全体として、アプリによる測定は、斜視の臨床測定値と一致していた。この図は、前回の出版物12から変更されています。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

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Discussion

専門家の訓練を受けていない人は、EyeTurnアプリを使用して目の写真をキャプチャし、眼のアライメント測定値を取得することができます。アプリは、任意の解釈や診断ではなく、ミスアライメントの大きさを提供します。検眼医や眼科医などの眼科医は、ミスアライメントが有意であるかどうかを判断し、測定が行われた条件を含む他の要因を考慮した後、診断を行う必要があります。

良質の写真を撮ることは、測定に不可欠です。カメラは2つの目の間の位置に置かれるべきです。正中線から離れすぎると、2 つの目の間の画像サイズに差が生じ、結果的に測定の不正確さが生じる可能性があります。

四肢境界は、アプリが目の位置を特定するために使用する重要な機能の 1 つです。リムの境界フィッティング(結果の緑の円)を確認することは重要なステップです。フィッティングが不正確に見える場合、測定はエラーの対象となり、眼科の専門家はテストを正しく解釈できません。通常、より大きな眼の裂け目を有する患者、すなわち、虹彩領域がより明らかにされている場合、フィッティングは堅牢で正確である。一方、左右の境界のごく一部しか明らかにされていない小さな眼裂を有する患者の場合、フィッティングは不正確になりがちである。このような状況では、オペレータは患者に広く目を開くように頼むか、またはまぶたを大きく開くように頼むことができます。現在のバージョンでは、将来のバージョンで実装される垂直方向のずれの測定は提供されません。

ストラビスマスクリニックでの使用の約束に加えて、アプリのもう一つの潜在的なアプリケーションは、視力スクリーニングにあります。弱視の予防のために、米国小児科学会は、すべての子供14にスクリーニングを拡張する手段として、費用対効果の高い画像ベースのスクリーニングの開発を強く支持した。「赤目」フラッシュアーチファクトの明るさと、より明るい赤い色の斜眼とを比較する赤い反射法は、屈折誤差と斜体の両方を検出できますが、斜体の大きさを定量化することはできません。赤色のフレックス法を実装するデバイスには、フォトスクリーナーとビジョンスクリーナー15、16,16が含まれます。これらのフォトスクリーファーは、コストのために、学区で広く採用されていません。スタンドアロンシステムと比較すると、最新のスマートフォンカメラは、より良い価値、アクセシビリティの向上、急速に改善され、高解像度のカメラを提供します。最近、赤反射法、GCKアプリ17を実装するアプリがあります。GCKアプリは、ストラビスマスの定量的な測定を与えず、ヒルシュベルク法よりも周囲光をより制御する必要があるという点でいくつかの制限があります。この記事で提示されたアプリは、プリズムを使用した標準的な臨床測定で使いやすさと同等の精度のために、ビジョンスクリーニングのための代替または補完的なソリューションである可能性があります。

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Disclosures

すべての著者は、スマートフォンのカメラを使用して斜視を測定する方法に関する保留中の特許出願を持っています。この技術は、著者GL、PS、MT、KHによってマスアイとイヤーのライセンスの下で設立されたEyeNexo LLCによって製品化されています。

Acknowledgments

この作品は、NIHグラントR44EY025902とマスアイ&イヤーキュアキッズグラントによって部分的にサポートされました。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
EyeTurn EyeNexo Smartphone app for measureing eye misalignment

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References

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