Uso de una aplicación de prueba de Hirschberg automatizada para evaluar la alineación ocular

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Summary

Presentamos un protocolo de uso de una aplicación para teléfonos inteligentes para realizar la prueba de Hirschberg para medir la desalineación ocular manifiesta e intermitente (estrabismo) en condiciones de fijación cercanas y lejanas.

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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

Se ha desarrollado una aplicación para smartphone para realizar la prueba fotográfica automatizada de Hirschberg para la medición objetiva de la desalineación ocular. Al calcular la diferencia en la reflexión corneal generada por el flash de la cámara del teléfono en relación con el centro del iris basado en imágenes de alta resolución, la aplicación puede medir la desalineación con una precisión mucho mayor que el ojo desnudo realizando la prueba de Hirschberg. Se ha validado en un estudio de evaluación clínica anterior comparando con la prueba de prisma estándar de oro clínico y prueba de cobertura alternativa. El objetivo de este artículo es describir las técnicas de prueba sobre cómo utilizar la aplicación para medir la alineación ocular para diferentes distancias de fijación, sin o con cobertura para romper la fusión, así como el ángulo kappa, para que los usuarios puedan utilizar la aplicación para realizar equivalente pruebas que normalmente se realizan en la clínica utilizando prismas.

Introduction

La medición de la alineación de los ojos se realiza con frecuencia en clínicas de cuidado de la vista. La prueba de cubierta con neutralización de prisma es el método clínico comúnmente utilizado para cuantificar el grado de desalineación ocular (estrabismo). Este método requiere un alto grado de formación y experiencia. La medición precisa se vuelve más difícil cuando los pacientes no pueden participar completamente en el examen, como niños pequeños1,personas con lesiones cerebrales o accidente cerebrovascular2,o discapacidades del desarrollo3. Además, es necesario realizar pruebas de alineación ocular en el cribado escolar, ya que durante la infancia se desarrolla durante la infancia en un estimado del 5-8% de la población estadounidense4, y es un factor de riesgo sustancial para la ambliopía con alrededor del 30-40% de los casos de ambliopía atribuidos al estrabismo5,6,7. Sin embargo, las enfermeras escolares normalmente no están capacitadas para llevar a cabo la prueba de cobertura estándar con neutralización de prismas para este tipo de cribado. Para los profesionales que no son de cuidado ocular, un desafío adicional en la detección del estrabismo es que el estrabismo intermitente (no siempre se manifiesta la desalineación) y las magnitudes más pequeñas de desalineación no son visualmente obvias (<15 diópteros de prisma [o])8.

En un intento de abordar los desafíos en la detección y medición del estrabismo, hemos desarrollado una aplicación para teléfonos inteligentes (EyeTurn) que implementa y automatiza el método fotográfico Hirschberg9 comparando el desplazamiento de los reflejos corneales entre los ojos. Mientras que el método hirschberg fotográfico convencional ha demostrado tener una buena reproducibilidad en las clínicas10,,11, el costo de los dispositivos dedicados e independientes es una barrera para una amplia adopción. Al proporcionar una herramienta fácil de usar para medir la alineación de los ojos con los teléfonos inteligentes estándar, hipotetizaremos que será ampliamente adoptado en el cribado de la visión escolar y utilizado por profesionales que no son de cuidado de la vista. Nuestros estudios de evaluación anteriores han demostrado que la medición de la aplicación es consistente con el estándar clínico actual de prisma y prueba de cobertura alternativa12,para magnitudes de estrabismo de esotropía y exotropía hasta 60o. En un estudio piloto de detección de la escuela, también mostramos que la aplicación puede ayudar a la enfermera de la escuela a detectar niños con exotropía intermitente que se perdieron por los protocolos estándar de detección de la visión escolar13.

La versión para iOS de la aplicación está actualmente disponible para investigadores y médicos a petición de investigación. Hasta ahora, los solicitantes han incluido enfermeras escolares, oftalmólogos pediátricos, optometristas, neurooftalmólogos y especialistas en estrabismo. El propósito de este artículo es compartir los protocolos detallados de la aplicación para usar la aplicación para evaluar la alineación ocular en diferentes condiciones de visualización, a saber, distancia de fijación cercana y lejana; con y sin cubreojos para romper la fusión binocular.

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Protocol

Este estudio se llevó a cabo de acuerdo con los principios de la Declaración de Helsinki, en schepens Eye Research Institute (Boston, MA) y Spaulding Rehabilitation Hospital (Boston, MA). Se obtuvo el consentimiento informado de todos los participantes. El estudio fue aprobado por las juntas locales de revisión institucional de Mass Eye and Ear (Boston, MA).

NOTA: Los criterios de inclusión del paciente fueron el diagnóstico previo de estrabismo horizontal (exotropía o esotropía constante o intermitente) y ninguna otra discapacidad visual. Este estudio fue parte de uno más grande reportado anteriormente12. Los datos de 14 pacientes reclutados en los Estados Unidos en el estudio más grande12 se informan aquí con permiso. Un optometrista especializado en rehabilitación de la visión que evalúa rutinariamente el estrabismo en la clínica realizó la prueba de prisma y cobertura alternativa, siguiendo por medición con la aplicación para evitar el sesgo de los resultados de la prueba de cobertura mediante la medición objetiva de la aplicación.

1. Preparar la prueba

NOTA: Las pruebas se pueden realizar en cualquier entorno; sin embargo, es probable que los siguientes controles ayuden a realizar pruebas exitosas.

  1. Realice la prueba en un entorno bien iluminado. Deje que los pacientes se enfrenten en una dirección tal que los reflejos corneales de las ventanas y las luces del techo no se encuentran en el centro de los ojos. Trate de evitar una luz de fondo fuerte, como ventanas.
    NOTA: Por lo general, ayuda tener una luz de techo justo encima de la cabeza, o una ventana en un lado del paciente. A veces, pedirle al paciente que sostenga su mano por encima de su frente o usando una visera puede ayudar a proteger los ojos de fuentes de luz fuertes que crean reflejos adicionales en la córnea, según sea necesario. La desactivación de fuentes de luz puntuales, como las luces de contenedor o las lámparas de cuello de cisne, disminuirá la intensidad de los reflejos corneales adicionales, lo que facilitará que el software detecte la reflexión del flash de la cámara según lo previsto. Si se necesita una fuente de luz puntual, puede difundirse apuntándola a la pared o utilizando un difusor (es decir, una pantalla de lámpara).

2. Mida la tropia (estrabismo manifiesto) con una sola instantánea- fijación cercana

  1. Inicie la aplicación y establezca el modo en Sin cubierta (botón en la esquina superior derecha).
  2. Seleccione cerca de la fijación (botón en la esquina inferior derecha).
  3. Sostenga el teléfono en orientación horizontal a unos 40 cm del paciente a nivel de los ojos con la cámara trasera mirando hacia el paciente a medir.
    NOTA: La distancia no tiene que ser controlada con precisión. La aplicación puede compensar automáticamente las diferentes distancias.
  4. Indique al paciente que se fije en la luz del flash, que está apagada en este punto. Para las pruebas que requieren una adaptación precisa, como cuando se examinan la esotropía acomodaticia, pegue un objetivo de fijación (como una letra) en la parte posterior del teléfono, directamente debajo o por encima de la linterna.
  5. Mientras el paciente confirma que está fijando, presione el botón redondo para tomar una instantánea, que será analizada por la aplicación.
  6. Cuando se complete el análisis, la aplicación mostrará las características oculares detectadas: límite del limbo (iris externo) indicado por un círculo grande (verde), el centro del ojo indicado por una cruz (verde), y la ubicación del reflejo corneal indicado por un pequeño círculo (rojo). Compruebe que estas características se detectan sin errores obvios (como un ajuste incorrecto del limbo, o una ubicación incorrecta o una reflexión corneal faltante).
  7. En la misma pantalla, debajo de la imagen capturada, la aplicación mostrará las medidas relacionadas con la alineación de los ojos. Si está satisfecho con los resultados, pulse el botón Guardar para guardar la prueba actual en el teléfono. De lo contrario, pulse el botón de flecha hacia atrás para volver a realizar la prueba.

3. Mida la tropia (estrabismo manifiesto) con la fijación instantánea-far

NOTA: Para medir la tropoia para la fijación lejana, el ángulo kappa para cada ojo debe medirse al menos una vez. La aplicación elegirá automáticamente la última medición del ángulo kappa en el historial. Si no está disponible para cualquiera de los ojos, la aplicación dará un recordatorio para obtener primero esta medición (ver sección 6 para obtener detalles de la medición de kappa angular).

  1. Inicie la aplicación y establezca el modo en Sin cubierta (botón en la esquina superior derecha).
  2. Seleccione el modo de fijación lejana (botón en la esquina inferior derecha).
  3. Sostenga el teléfono en orientación horizontal a unos 40 cm del paciente a nivel de los ojos con la cara posterior del teléfono mirando hacia el paciente.
    NOTA: La distancia no tiene que ser controlada con precisión. La aplicación puede compensar automáticamente las diferentes distancias.
  4. Coloque el teléfono ligeramente por debajo de los dos ojos para que el paciente pueda mirar por encima del teléfono y fijar un objetivo en la distancia (normalmente a 5 m de distancia). Asegúrese de que la cámara esté aproximadamente entre los dos ojos, no demasiado lejos a un lado de cualquiera de los ojos.
  5. Mientras se asegura de que el paciente se está fijando correctamente, presione el botón redondo para tomar una instantánea.
  6. Cuando se complete el análisis, la aplicación mostrará las características oculares detectadas: límite del limbo indicado por un círculo grande (verde), el centro del ojo indicado por una cruz (verde), y la ubicación de la reflexión corneal indicada por un pequeño círculo (rojo). Compruebe que estas características se detectan sin errores obvios (como un ajuste incorrecto del limbo, o una ubicación incorrecta o una reflexión corneal faltante).
  7. Debajo de la imagen hay resultados de medición para la alineación de los ojos, incluyendo dioptrías de prisma. Si está satisfecho con los resultados, pulse el botón Guardar para guardar la prueba en el teléfono. De lo contrario, pulse el botón de flecha hacia atrás para volver a realizar la prueba.

4. Mida el estrabismo intermitente o la foria con la prueba de la cubierta cerca de la fijación

  1. Inicie la aplicación y active el modo de prueba de cobertura (botón en la esquina superior derecha) y seleccione cerca de la fijación (botón en la esquina inferior derecha).
  2. Sostenga el teléfono en orientación horizontal a unos 40 cm del paciente.
    NOTA: La distancia no tiene que ser controlada con precisión. La aplicación puede compensar automáticamente las diferentes distancias.
  3. Indique al paciente que fije la luz del flash, que se apaga en este punto. Para las pruebas que requieren una adaptación precisa, pegue un objetivo de fijación en la parte posterior del teléfono, directamente debajo o por encima de la linterna.
  4. Use un oclusor para cubrir uno de los ojos.
  5. Pulse el botón redondo. La aplicación comenzará a monitorear el estado de los dos ojos (si un ojo está cubierto).
  6. Mientras se asegura de que el paciente se está fijando correctamente, retire el oclusor rápidamente (es decir, prueba de cobertura-descubrimiento), o primero mueva el oclusor entre los dos ojos para realizar la cubierta alternativa unas cuantas veces y luego tomar el oclusor rápidamente. La aplicación tomará automáticamente una foto tan pronto como el oclusión se quita de los ojos.
  7. Cuando se complete el análisis, la aplicación mostrará las características oculares detectadas: iris indicado por un gran círculo verde, el centro del ojo indicado por una cruz verde, y el reflejo corneal del flash indicado por un pequeño círculo rojo. Verifique que estas características se detecten sin errores obvios.
  8. Debajo de la imagen hay resultados de medición para la alineación de los ojos en dioptrías de prisma. Si está satisfecho con los resultados, pulse el botón Guardar para guardar la prueba en el teléfono. De lo contrario, pulse el botón de flecha hacia atrás para volver a realizar la prueba.

5. Mida el estrabismo intermitente o la foria con la fijación de la prueba de la cubierta a distancia

NOTA: Para medir la desalineación ocular intermitente para una fijación lejana, el ángulo kappa para cada ojo debe medirse al menos una vez. La aplicación elegirá automáticamente la última medida de kappa ángulo. Si no está disponible para cualquiera de los ojos, la aplicación dará un recordatorio para obtener primero esta medición (ver sección 6 para obtener detalles de la medición de kappa angular).

  1. Inicie la aplicación y establezca el modo para cubrir la prueba (botón en la esquina superior derecha).
  2. Seleccione la fijación lejana (botón en la esquina inferior derecha).
  3. Sostenga el teléfono en orientación horizontal a unos 40 cm del paciente a nivel de los ojos.
    NOTA: La distancia no tiene que ser controlada con precisión. La aplicación puede compensar automáticamente las diferentes distancias. Es mejor si la luz del flash /cámara está entre los ojos. Dado que la cámara y el flash están apagados a una esquina en la mayoría de los modelos de teléfono, esto significa que la pantalla del teléfono en sí será un poco descentrada.
  4. Indique al paciente que mire justo encima del teléfono y que fije el objetivo en la distancia (normalmente a 6 m de distancia).
  5. Use un oclusor para cubrir un ojo.
  6. Pulse el botón redondo. La aplicación comenzará a detectar el descubrimiento del ojo.
  7. Mientras se asegura de que el paciente se está fijando correctamente, retire el oclusor rápidamente (es decir, prueba de cobertura-descubrimiento), o primero mueva el oclusor entre los dos ojos para realizar la cubierta alternativa unas cuantas veces y luego tomar el oclusor rápidamente. La aplicación tomará automáticamente una foto tan pronto como el oclusor sea tomado de los ojos.
  8. Cuando se complete el análisis, la aplicación mostrará las características oculares detectadas: límite del limbo indicado por un círculo grande (verde), el centro del ojo indicado por una cruz (verde), y la ubicación de la reflexión corneal indicada por un pequeño círculo (rojo). Compruebe que estas características se detectan sin errores obvios (como un ajuste incorrecto del limbo, o una ubicación incorrecta o una reflexión corneal faltante).
  9. Debajo de la imagen hay resultados de medición para la alineación de los ojos en dioptrías de prisma. Si está satisfecho con los resultados, pulse el botón Guardar para guardar la prueba en el teléfono. De lo contrario, pulse el botón de flecha hacia atrás para volver a realizar la prueba.

6. Mida el ángulo kappa

  1. Inicie la aplicación.
  2. Seleccione Medir ángulo kappa.
  3. Sostenga el teléfono en orientación horizontal a unos 40 cm del paciente a nivel de los ojos.
    NOTA: La distancia no tiene que ser controlada con precisión. La aplicación puede compensar automáticamente las diferentes distancias.
  4. Indique al paciente que utilice el ojo para que se pruebe (cualquiera de los ojos) para fijarla en la luz del flash, que está apagada en este punto. Tener el otro cubierto a mano o un oclusor.
  5. Mientras se asegura de que el paciente se está fijando correctamente, toque el botón redondo para tomar una instantánea, que será analizada por la aplicación.
  6. Cuando se complete el análisis, la aplicación mostrará las características oculares detectadas: límite del limbo indicado por un círculo grande (verde), el centro del ojo indicado por una cruz (verde), y la ubicación de la reflexión corneal indicada por un pequeño círculo (rojo). Compruebe que estas características se detectan sin errores obvios (como un ajuste incorrecto del limbo, o una ubicación incorrecta o una reflexión corneal faltante). Debajo de la imagen hay resultados de medición para el ángulo kappa (en grados).

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Representative Results

En este trabajo, describimos los protocolos para evaluar la alineación ocular utilizando una aplicación para teléfonos inteligentes que realiza la prueba fotográfica de Hirschberg. La interfaz de la aplicación se muestra en la Figura 1. Los usuarios pueden optar por realizar una prueba de cobertura o medir a un paciente con ambos ojos fijados en un objetivo simultáneamente, ya sea a distancias de fijación cercanas o lejanas. Una vez que se determinan las condiciones de visualización en función de los fines de la prueba, los usuarios pueden seguir los protocolos y tomar una foto del paciente. Después del procesamiento de imágenes, la aplicación mostrará los resultados del análisis a los usuarios. Como ejemplo se muestra en la Figura 2, los límites del limbo (círculos verdes) de los dos ojos, así como el reflejo corneal de la luz del flash (puntos rojos) se detectaron correctamente. Esto sugiere que la medida de alineación ocular (18,5o) que se muestra debajo de la imagen no está sujeta a un error de análisis de imagen. En este caso particular, el paciente había dejado la exotropía, lo que es obvio a partir de la imagen, ya que el desplazamiento de reflexión corneal era mucho mayor en el ojo izquierdo. Sin embargo, la aplicación no informa qué ojo se desvía, porque en casos de pequeño ángulo de estrabismo y ángulo desconocido kappa, sería poco fiable para la aplicación para determinar el ojo desviado. Para la comparación, un ejemplo sin estrabismo se muestra en la Figura 3. La Figura 4 muestra un ejemplo de detección errónea del limbo. Mientras que la detección de reflexión corneal (pequeño círculo rojo) es correcta, el círculo verde aparentemente no coincide con el límite del limbo. La prueba debe ser reamiada.

Según la prueba de cobertura en esos pacientes, el rango de ángulo de estrabismo fue de entre 25o de esotropía y 50o de exotropía, siendo la menor magnitud del ángulo del estrabismo 6o. Hubo 10 pacientes con exotropía y 4 pacientes con esotropía. Como mostró el análisis de regresión lineal (pendiente 1,02, R2 a 0,94, p < 0,001), las mediciones de la aplicación de los ángulos del estrabismo fueron consistentes con las mediciones de la prueba de cobertura clínica(Figura 5).

Figure 1
Figura 1: Interfaz de usuario de la aplicación de prueba de estrabismo. Los usuarios pueden activar la prueba de cobertura y la distancia de fijación. En diferentes condiciones, las instrucciones dadas al paciente pueden ser diferentes, como se describe en el protocolo. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 2
Figura 2: Un caso de exptropia izquierda. Estos son los resultados mostrados a los usuarios, que deben verificar la detección de límite del limbo y la reflexión corneal antes de leer el ángulo del estrabismo. Si esas características de imagen no se detectan correctamente, los usuarios deben rehacer la prueba. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 3
Figura 3: Un ejemplo bajo fijación casi sin prueba de cobertura. El reflejo corneal y el centro de los ojos estaban alineados bien en ambos ojos. Por lo tanto, la desalineación ocular horizontal (HOR) era casi cero, como informó la aplicación. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 4
Figura 4: Un ejemplo de detección errónea del limbo. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 5
Figura 5: Comparación de la medición del ángulo de estrabismo utilizando la aplicación con mediciones clínicas realizadas con pruebas encubiertas (n.o 14). Los valores negativos indican desviaciones exotrópicas, los valores positivos indican desviaciones esotrópicas. En general, las mediciones con la aplicación fueron consistentes con las mediciones clínicas del estrabismo. Esta cifra ha sido modificada de nuestra publicación anterior12. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

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Discussion

Una persona sin formación profesional puede utilizar la aplicación EyeTurn para capturar imágenes de los ojos y obtener mediciones de alineación ocular, que podrían ser interpretadas por un especialista en el cuidado de los ojos in situ o de forma remota. La aplicación sólo proporciona la magnitud de la desalineación, en lugar de cualquier interpretación o diagnóstico. Los profesionales del cuidado de la vista, como los optometristas u oftalmólogos, deben determinar si la desalineación es significativa o no, y hacer un diagnóstico después de considerar otros factores, incluidas las condiciones en las que se tomó la medición.

Tomar imágenes de buena calidad es esencial para la medición. La cámara debe colocarse en una posición entre dos ojos. Estar demasiado lejos de la línea media puede causar una diferencia en el tamaño de la imagen entre dos ojos y, por lo tanto, dar lugar a una inexactitud de medición.

El límite del limbo es una de las características clave que la aplicación utiliza para localizar la posición de los ojos. Verificar el ajuste del contorno del limbo (el círculo verde en los resultados) es un paso crucial. Si el accesorio parece ser inexacto, la medición estará sujeta a errores y el profesional del cuidado de los ojos no podrá interpretar correctamente la prueba. Por lo general, para los pacientes con fisuras oculares más grandes, es decir, el área del iris se revela más, el ajuste será robusto y preciso. Por otro lado, para los pacientes con fisuras oculares más pequeñas, que tienen sólo una pequeña porción de los límites izquierdo y derecho revelados, el ajuste puede ser propenso a imprecisiones. En esta situación, los operadores pueden pedir a los pacientes que abran los ojos ampliamente, o levantar suavemente el párpado de par en par. La versión actual no proporciona la medición de la desalineación vertical, que se implementará en versiones futuras.

Además de la promesa de uso en clínicas de estrabismo, otra posible aplicación de la aplicación es en la detección de la visión. Para la prevención de la ambliopía, la Academia Estadounidense de Pediatría respaldó firmemente el desarrollo de un cribado basado en imágenes rentable como un medio para extender la detección a todos los niños14. El método de reflejo rojo, que compara el brillo del artefacto flash "ojo rojo" con el ojo de estrabismo que es un color rojo más claro o más brillante, puede detectar tanto el error de refracción como el estrabismo, pero no puede cuantificar la magnitud del estrabismo. Los dispositivos que implementan el método de flex rojo incluyen Photoscreener y Vision Screener15,16. Estos fotoscreeners no han sido ampliamente adoptados por los distritos escolares, probablemente debido al costo. En comparación con los sistemas independientes, las cámaras modernas para teléfonos inteligentes proporcionan un mejor valor, una mejor accesibilidad y cámaras de alta resolución y una rápida mejora. Recientemente, hay una aplicación que implementa el método reflejo rojo, GCK app17. La aplicación GCK tiene algunas limitaciones en el que no da una medición cuantitativa del estrabismo y requiere más control de la iluminación ambiental que los métodos Hirschberg. La aplicación presentada en este artículo puede ser potencialmente una solución alternativa o complementaria para la detección de la visión, debido a su facilidad de uso y precisión equivalente con la medición clínica estándar utilizando prismas.

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Disclosures

Todos los autores tienen una solicitud de patente pendiente sobre un método de medición del estrabismo utilizando una cámara de teléfono inteligente. La tecnología está siendo comercializada por EyeNexo LLC, que fue fundada por los autores GL, PS, MT y KH, bajo una licencia de Mass Eye y Ear.

Acknowledgments

Este trabajo fue apoyado en parte por la concesión NIH R44EY025902 y por la Beca Mass Eye & Ear Curing Kids.

Materials

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

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References

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