Utilisation d’une application de test Hirschberg automatisée pour évaluer l’alignement oculaire

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Summary

Nous présentons un protocole d’utilisation d’une application pour smartphone pour effectuer le test Hirschberg pour mesurer le mauvais alignement oculaire manifeste et intermittent (strabismus) dans des conditions de fixation proches et lointaines.

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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

Une application pour smartphone a été développée pour effectuer le test photographique automatisé Hirschberg pour la mesure objective du mauvais alignement oculaire. En calculant la différence de réflexion cornéenne générée par le flash de la caméra de téléphone par rapport au centre de l’iris basé sur des images haute résolution, l’application peut mesurer le mauvais alignement avec une précision beaucoup plus élevée que l’œil nu effectuant le test Hirschberg. Il a été validé dans une étude d’évaluation clinique précédente en comparant à l’étalon-prisme clinique d’or et à l’essai alternatif de couverture. Le but de cet article est de décrire les techniques de test concernant la façon d’utiliser l’application pour mesurer l’alignement oculaire pour différentes distances de fixation, sans ou avec la couverture pour briser la fusion, ainsi que kappa angle, de sorte que les utilisateurs peuvent utiliser l’application pour effectuer l’équivalent tests généralement effectués en clinique à l’aide de prismes.

Introduction

La mesure de l’alignement oculaire est fréquemment effectuée dans les cliniques de soins de la vue. Le test de couverture avec la neutralisation de prisme est la méthode clinique couramment utilisée pour quantifier le degré de mauvais alignement des yeux (strabismus). Cette méthode nécessite un haut degré de formation et d’expérience. Une mesure précise devient plus difficile lorsque les patients ne peuvent pas passer pleinement à l’examen comme les jeunes enfants1,les personnes ayant des lésions cérébrales ou un accident vasculaire cérébral2,ou des troubles du développement3. En outre, il est nécessaire de tester l’alignement oculaire dans le dépistage scolaire, parce que le strabismus se développe pendant l’enfance dans une estimation de 5 à 8% de la population américaine4, et est un facteur de risque important pour l’amblyopie avec environ 30-40% des cas d’amblyopia attribuées au strabismus5,6,7. Cependant, les infirmières scolaires ne sont normalement pas formées pour effectuer le test de couverture standard avec neutralisation prisme pour un tel dépistage. Pour les professionnels non-soins oculaires, un défi supplémentaire dans le dépistage strabismus est que le strabismus intermittent (le mauvais alignement n’est pas toujours manifesté) et de plus petites magnitudes de désalignement ne sont pas visuellement évidentes (-lt;15 diopters prism [)8.

Dans une tentative de relever les défis dans la détection et la mesure du strabismus, nous avons développé une application pour smartphone (EyeTurn) qui implémente et automatise la méthode photographique Hirschberg9 en comparant le déplacement des reflets cornéennes entre les yeux. Alors que la méthode photographique classique Hirschberg a été montré pour avoir une bonne reproductibilité dans les cliniques10,11, le coût pour les dispositifs dédiés, autonomes est un obstacle pour l’adoption large. En fournissant un outil facile à utiliser pour mesurer l’alignement des yeux avec les smartphones standard, nous émettons l’hypothèse qu’il sera largement adopté dans le dépistage de la vision scolaire et utilisé par les professionnels non-soins oculaires. Nos études d’évaluation précédentes ont montré que la mesure de l’application est compatible avec la norme clinique actuelle du prisme et l’essai de couverture alternative12, pour les magnitudes strabismus de l’esotropie et l’exotropie jusqu’à 60 . Dans une étude de dépistage de l’école pilote, nous avons également montré que l’application peut aider l’infirmière de l’école à détecter les enfants atteints d’exotropie intermittente qui ont été manqués par les protocoles standard de dépistage de la vision scolaire13.

La version iOS de l’application est actuellement disponible pour les chercheurs et les cliniciens sur demande à des fins de recherche. Les demandeurs ont jusqu’à présent inclus des infirmières scolaires, des ophtalmologistes pédiatriques, des optométristes, des neuro-ophtalmologistes et des spécialistes du strabismus. Le but de cet article est de partager les protocoles d’application détaillés pour l’utilisation de l’application pour évaluer l’alignement oculaire dans différentes conditions de visualisation, à savoir, à distance de fixation proche et lointaine; avec et sans couvre-oeil pour briser la fusion binoculaire.

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Protocol

Cette étude a été menée conformément aux principes de la Déclaration d’Helsinki, au Schepens Eye Research Institute (Boston, MA) et au Spaulding Rehabilitation Hospital (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).

REMARQUE : Les critères d’inclusion du patient étaient le diagnostic antérieur du strabismus horizontal (exotropie ou esotropia constant ou intermittent) et aucune autre déficience visuelle. Cette étude faisait partie d’une plus grande étude rapportée précédemment12. Les données pour 14 patients recrutés aux États-Unis dans la plus grande étude12 sont rapportées ici avec la permission. Un optométriste spécialisé dans la réadaptation visuelle qui évalue régulièrement le strabismus en clinique a effectué un prisme et un test de couverture alternatif, suivant par mesure avec l’application pour prévenir le biais des résultats des tests de couverture par la mesure objective de l’application.

1. Préparer le test

REMARQUE : Les tests peuvent être effectués dans n’importe quel environnement; toutefois, les contrôles suivants sont susceptibles d’aider à réussir les tests.

  1. Effectuez le test dans un environnement bien éclairé. Laissez les patients faire face dans une direction telle que les reflets cornéennes des fenêtres et des lumières de plafond ne sont pas situés au centre des yeux. Essayez d’éviter la lumière de fond forte, telle que les fenêtres.
    REMARQUE : Habituellement, il aide à avoir une lumière de plafond juste au-dessus de la tête, ou une fenêtre d’un côté du patient. Parfois, demander au patient de tenir sa main au-dessus de son front ou d’utiliser une visière peut aider à protéger les yeux des sources lumineuses fortes qui créent des réflexions supplémentaires sur la cornée, au besoin. L’arrêt des sources de lumière ponctuelles telles que les lampes à cartouche ou les lampes à oie diminuera l’intensité des réflexions cornéennes supplémentaires, ce qui facilitera pour le logiciel de détecter la réflexion du flash de la caméra comme prévu. Si la source de lumière ponctuelle est nécessaire, elle peut être diffusée en la pointant vers le mur ou en utilisant un diffuseur (c.-à-d. l’ombre de la lampe).

2. Mesurer le tropia (strabismus manifeste) avec un instantané unique près de la fixation

  1. Lancez l’application et définissez le mode sans couverture (bouton en haut à droite).
  2. Sélectionnez près de la fixation (bouton en bas du coin droit).
  3. Maintenez le téléphone dans l’orientation du paysage à environ 40 cm du patient au niveau des yeux avec la caméra arrière face au patient à mesurer.
    REMARQUE : La distance n’a pas besoin d’être contrôlée avec précision. L’application peut compenser automatiquement les différentes distances.
  4. Instruire le patient de fixer sur la lumière flash, qui est éteint à ce stade. Pour les tests nécessitant des mesures d’adaptation précises telles que lors du dépistage de l’esotropie accommodante, coller une cible de fixation (comme une lettre) à l’arrière du téléphone, directement en dessous ou au-dessus de la lampe de poche.
  5. Pendant que le patient confirme qu’il est fixant, appuyez sur le bouton rond pour prendre un instantané, qui sera analysé par l’application.
  6. Lorsque l’analyse sera terminée, l’application affichera les caractéristiques oculaires détectées : limite limbus (iris externe) indiquée par un grand cercle (vert), le centre de l’œil indiqué par une croix (verte) et l’emplacement de la réflexion cornéenne indiquée par un petit cercle (rouge). Vérifier ces caractéristiques sont détectées sans erreurs évidentes (comme l’ajustement incorrect des limbes, ou l’emplacement incorrect ou la réflexion cornéenne manquante).
  7. Sur le même écran, sous l’image capturée, l’application affichera les mesures liées à l’alignement des yeux. Si vous êtes satisfait des résultats, appuyez sur le bouton enregistrer pour enregistrer le test actuel dans le téléphone. Sinon, appuyez sur le bouton back-arrow pour retester.

3. Mesurer le tropia (strabismus manifeste) avec la fixation snapshot-far

REMARQUE : Pour mesurer le tropia pour la fixation lointaine, le kappa d’angle pour chaque oeil doit être mesuré au moins une fois. L’application choisira automatiquement la dernière mesure de l’angle kappa dans l’histoire. S’il n’est pas disponible pour l’un ou l’autre œil, l’application donnera un rappel pour obtenir d’abord cette mesure (voir la section 6 pour les détails de la mesure de kappa d’angle).

  1. Lancez l’application et définissez le mode sans couverture (bouton en haut à droite).
  2. Sélectionnez le mode de fixation à distance (bouton en bas à droite).
  3. Maintenez le téléphone dans l’orientation du paysage à environ 40 cm du patient au niveau des yeux avec la face arrière du téléphone face au patient.
    REMARQUE : La distance n’a pas besoin d’être contrôlée avec précision. L’application peut compenser automatiquement les différentes distances.
  4. Placez le téléphone légèrement en dessous de deux yeux afin que le patient puisse regarder au-dessus du téléphone et fixer une cible au loin (généralement à 5 m). Assurez-vous que la caméra est à peu près entre les deux yeux, pas trop loin du côté de l’un ou l’autre œil.
  5. Tout en s’assurant que le patient se fixe correctement, appuyez sur le bouton rond pour prendre un instantané.
  6. Lorsque l’analyse sera terminée, l’application affichera les caractéristiques oculaires détectées : limite limbus indiquée par un grand cercle (vert), le centre de l’œil indiqué par une croix (verte), et l’emplacement de la réflexion cornéenne indiquée par un petit cercle (rouge). Vérifier ces caractéristiques sont détectées sans erreurs évidentes (comme l’ajustement incorrect des limbes, ou l’emplacement incorrect ou la réflexion cornéenne manquante).
  7. Sous l’image il y a des résultats de mesure pour l’alignement d’oeil comprenant des diopters prisme. Si vous êtes satisfait des résultats, appuyez sur le bouton enregistrer pour enregistrer le test dans le téléphone. Sinon, appuyez sur le bouton back-arrow pour retester.

4. Mesurer le strabismus ou la phorie intermittente avec le test de couverture-près de fixation

  1. Lancez l’application et basculez sur le mode de test de couverture (bouton en haut à droite), et sélectionnez la fixation proche (bouton en bas à droite).
  2. Tenez le téléphone dans l’orientation du paysage à environ 40 cm du patient.
    REMARQUE : La distance n’a pas besoin d’être contrôlée avec précision. L’application peut compenser automatiquement les différentes distances.
  3. Instruire le patient de fixer la lumière flash, qui est éteinte à ce stade. Pour les tests nécessitant un hébergement précis, coller une cible de fixation à l’arrière du téléphone, directement en dessous ou au-dessus de la lampe de poche.
  4. Utilisez un occlus pour couvrir l’un des yeux.
  5. Appuyez sur le bouton rond. L’application va commencer à surveiller l’état des deux yeux (si un œil est couvert).
  6. Tout en s’assurant que le patient se fixe correctement, retirez l’occluder rapidement (c.-à-d., test de découverte de couverture), ou déplacez d’abord l’occluder entre les deux yeux pour effectuer la couverture alternative à quelques reprises, puis prendre l’occluder loin rapidement. L’application prendra automatiquement une photo dès que l’occlude est retiré des yeux.
  7. Lorsque l’analyse est terminée, l’application affichera les caractéristiques oculaires détectées : iris indiqué par un grand cercle vert, le centre de l’œil indiqué par une croix verte, et la réflexion cornéenne du flash indiqué par un petit cercle rouge. Vérifiez que ces fonctionnalités sont détectées sans erreurs évidentes.
  8. Sous l’image il y a des résultats de mesure pour l’alignement d’oeil dans les diopters prisme. Si vous êtes satisfait des résultats, appuyez sur le bouton enregistrer pour enregistrer le test dans le téléphone. Sinon, appuyez sur le bouton back-arrow pour retester.

5. Mesurer le strabismus intermittent ou la phoria avec la fixation de l’essai de couverture

REMARQUE : Pour mesurer le mauvais alignement oculaire intermittent pour la fixation lointaine, le kappa d’angle pour chaque oeil doit être mesuré au moins une fois. L’application choisira automatiquement la dernière mesure de kappa angle. S’il n’est pas disponible pour l’un ou l’autre œil, l’application donnera un rappel pour obtenir d’abord cette mesure (voir la section 6 pour les détails de la mesure de kappa d’angle).

  1. Lancez l’application et définissez le mode pour couvrir le test (bouton en haut à droite).
  2. Sélectionnez fixation de loin (bouton en bas à droite).
  3. Maintenez le téléphone dans l’orientation du paysage à environ 40 cm du patient au niveau des yeux.
    REMARQUE : La distance n’a pas besoin d’être contrôlée avec précision. L’application peut compenser automatiquement les différentes distances. Il est préférable si la lumière flash / caméra est entre les yeux. Depuis la caméra et le flash sont hors d’un coin dans la plupart des modèles de téléphone, cela signifie que l’affichage du téléphone lui-même sera légèrement hors-centre.
  4. Demandez au patient de regarder juste au-dessus du téléphone et de fixer la cible à distance (généralement à 6 m).
  5. Utilisez un occlus pour couvrir un œil.
  6. Appuyez sur le bouton rond. L’application va commencer à détecter la découverte de l’œil.
  7. Tout en s’assurant que le patient se fixe correctement, retirez l’occluder rapidement (c.-à-d., test de découverte de couverture), ou déplacez d’abord l’occluder entre les deux yeux pour effectuer la couverture alternative à quelques reprises, puis prendre l’occluder loin rapidement. L’application prendra automatiquement une photo dès que l’occluder est retiré des yeux.
  8. Lorsque l’analyse sera terminée, l’application affichera les caractéristiques oculaires détectées : limite limbus indiquée par un grand cercle (vert), le centre de l’œil indiqué par une croix (verte), et l’emplacement de la réflexion cornéenne indiquée par un petit cercle (rouge). Vérifier ces caractéristiques sont détectées sans erreurs évidentes (comme l’ajustement incorrect des limbes, ou l’emplacement incorrect ou la réflexion cornéenne manquante).
  9. Sous l’image il y a des résultats de mesure pour l’alignement d’oeil dans les diopters prisme. Si vous êtes satisfait des résultats, appuyez sur le bouton enregistrer pour enregistrer le test dans le téléphone. Sinon, appuyez sur le bouton back-arrow pour retester.

6. Mesurer l’angle kappa

  1. Lancez l’application.
  2. Sélectionnez Mesure angle kappa.
  3. Maintenez le téléphone dans l’orientation du paysage à environ 40 cm du patient au niveau des yeux.
    REMARQUE : La distance n’a pas besoin d’être contrôlée avec précision. L’application peut compenser automatiquement les différentes distances.
  4. Demandez au patient d’utiliser l’œil pour être testé (soit l’un ou l’autre des yeux) pour fixer sur la lumière flash, qui est éteint à ce stade. Avoir l’autre couvert par la main ou un occluder.
  5. Tout en vous assurant que le patient se fixe correctement, appuyez sur le bouton rond pour prendre un instantané, qui sera analysé par l’application.
  6. Lorsque l’analyse est terminée, l’application affichera les caractéristiques oculaires détectées : limite limbus indiquée par un grand cercle (vert), le centre de l’œil indiqué par une croix (verte), et l’emplacement de la réflexion cornéenne indiquée par un petit cercle (rouge). Vérifier ces caractéristiques sont détectées sans erreurs évidentes (comme l’ajustement incorrect des limbes, ou l’emplacement incorrect ou la réflexion cornéenne manquante). Sous l’image il y a des résultats de mesure pour le kappa d’angle (en degrés).

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Representative Results

Dans ce travail, nous décrivons les protocoles pour évaluer l’alignement oculaire à l’aide d’une application pour smartphone qui effectue le test photographique Hirschberg. L’interface de l’application est affichée dans la figure 1. Les utilisateurs peuvent choisir d’effectuer un test de couverture ou de mesurer un patient avec les deux yeux fixant à une cible simultanément, soit à des distances de fixation proche ou lointaine. Une fois que les conditions de visualisation sont déterminées en fonction des fins de test, les utilisateurs peuvent suivre les protocoles et prendre une photo du patient. Après le traitement d’image, l’application affichera les résultats d’analyse aux utilisateurs. À titre d’exemple indiqué dans la figure 2, les limites des limbus (cercles verts) des deux yeux ainsi que le reflet cornéen de la lumière flash (points rouges) ont été détectés correctement. Cela suggère que la mesure d’alignement oculaire (18,5 euros) indiquée ci-dessous l’image n’est pas sujette à une erreur d’analyse d’image. Dans ce cas particulier, le patient avait laissé l’exotropie, qui est évidente de l’image pendant que le décalage de réflexion cornéenne était beaucoup plus grand dans l’oeil gauche. Cependant, l’application ne signale pas quel œil est dévié, parce que dans les cas de petit angle strabismus et d’angle inconnu kappa, il ne serait pas fiable pour l’application de déterminer l’œil dévié. À titre de comparaison, un exemple sans strabismus est montré dans la figure 3. La figure 4 montre un exemple de détection erronée des limbes. Bien que la détection de la réflexion cornéenne (petit cercle rouge) soit correcte, le cercle vert ne correspond apparemment pas à la limite des limbes. Le test doit être refait.

Selon l’essai de couverture sur ces patients, la gamme de l’angle de strabismus était entre 25 esotropia à 50 'exotropia, avec la plus petite magnitude de l’angle de strabismus étant 6 ' . Il y avait 10 patients présentant l’exotropia et 4 patients présentant l’esotropia. Comme l’a montré l’analyse linéaire de régression (pente de 1,02, R2 à 0,94, p-lt; 0,001), les mesures de l’application des angles de strabismus étaient compatibles avec les mesures cliniques des essais de couverture(figure 5).

Figure 1
Figure 1 : Interface utilisateur de l’application de test strabismus. Les utilisateurs peuvent basculer sur le test de couverture et la distance de fixation. Dans différentes conditions, les instructions données au patient peuvent être différentes, comme décrit dans le protocole. S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 2
Figure 2 : Un cas d’exptropie gauche. Ce sont les résultats montrés aux utilisateurs, qui doivent vérifier la détection de la limite limbus et la réflexion cornéenne avant de lire l’angle strabismus. Si ces fonctionnalités d’image ne sont pas détectées correctement, les utilisateurs doivent refaire le test. S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 3
Figure 3 : Un exemple sous fixation proche sans test de couverture. La réflexion cornéenne et le centre des yeux étaient bien alignés dans les deux yeux. Par conséquent, le mauvais alignement horizontal (HOR) oculaire était presque nul, comme l’application a rapporté. S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 4
Figure 4 : Un exemple de détection erronée des limbes. S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 5
Figure 5 : Comparaison de la mesure de l’angle strabismus à l’aide de l’application avec des mesures cliniques effectuées avec des tests clandestins (n - 14). Les valeurs négatives indiquent des déviations exotropiques, les valeurs positives indiquent des déviations esotropiques. Dans l’ensemble, les mesures avec l’application étaient compatibles avec les mesures cliniques du strabismus. Ce chiffre a été modifié par rapport à notre publication précédente12. S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

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Discussion

Une personne sans formation professionnelle peut utiliser l’application EyeTurn pour capturer des photos des yeux et obtenir des mesures d’alignement oculaire, qui peuvent être interprétées par un spécialiste des soins oculaires sur place ou à distance. L’application ne fournit que l’ampleur du mauvais alignement, plutôt que toute interprétation ou diagnostic. Les professionnels des soins oculaires tels que les optométristes ou les ophtalmologistes devraient déterminer si le mauvais alignement est important ou non, et poser un diagnostic après avoir examiné d’autres facteurs, y compris les conditions dans lesquelles la mesure a été prise.

Prendre des photos de bonne qualité est essentiel pour la mesure. La caméra doit être placée à une position entre deux yeux. Etre trop loin de la ligne médiane peut causer une différence dans la taille de l’image entre deux yeux, et par conséquent entraîner l’inexactitude de mesure.

La limite limbus est l’une des principales fonctionnalités que l’application utilise pour localiser la position des yeux. La vérification de l’ajustement des limites limbus (le cercle vert dans les résultats) est une étape cruciale. Si le raccord semble inexact, la mesure sera sujette à des erreurs et le professionnel des soins oculaires ne sera pas en mesure d’interpréter correctement le test. Habituellement pour les patients présentant de plus grandes fissures d’oeil, c.-à-d., la zone d’iris étant plus indiquée, le montage sera robuste et précis. D’autre part, pour les patients présentant de plus petites fissures oculaires, qui ont seulement une petite partie des limites gauche et droite indiquée, le montage peut être enclin aux inexactitudes. Dans cette situation, les opérateurs peuvent demander aux patients d’ouvrir les yeux largement, ou de soulever doucement la paupière grande ouverte. La version actuelle ne fournit pas de mesure du mauvais alignement vertical, qui sera implémenté dans les versions futures.

En plus de la promesse d’une utilisation dans les cliniques strabismus, une autre application potentielle de l’application est dans le dépistage de la vision. Pour la prévention de l’amblyopie, l’American Academy of Pediatrics a fortement approuvé le développement d’un dépistage à base d’image rentable comme moyen d’étendre le dépistage à tous les enfantsde 14 ans. La méthode réflexe rouge, qui compare la luminosité de l’artefact flash « œil rouge » avec l’œil strabismus étant une couleur rouge plus claire ou plus brillante, peut détecter à la fois l’erreur réfractive et le strabismus, mais ne peut pas quantifier l’ampleur du strabismus. Les appareils implémentant la méthode flex rouge incluent Photoscreener et Vision Screener15,16. Ces photo-écrans n’ont pas été largement adoptés par les districts scolaires, probablement en raison du coût. Par rapport aux systèmes autonomes, les caméras smartphone modernes offrent une meilleure valeur, une meilleure accessibilité et des caméras à résolution rapide améliorées et plus hautes. Récemment, il existe une application qui implémente la méthode réflexe rouge, GCK app17. L’application GCK a certaines limites en ce qu’elle ne donne pas une mesure quantitative du strabismus et nécessite plus de contrôle de l’éclairage ambiant que les méthodes Hirschberg. L’application présentée dans cet article peut être potentiellement une solution alternative ou complémentaire pour le dépistage de la vision, en raison de sa facilité d’utilisation et de sa précision équivalente avec une mesure clinique standard à l’aide de prismes.

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Disclosures

Tous les auteurs ont une demande de brevet en instance sur une méthode de mesure du strabismus à l’aide d’une caméra pour smartphone. La technologie est commercialisée par EyeNexo LLC, qui a été fondée par les auteurs GL, PS, MT et KH, sous une licence de Mass Eye and Ear.

Acknowledgments

Ce travail a été soutenu en partie par la subvention des NIH R44EY025902 et par la mass Eye and Ear Curing Kids Grant.

Materials

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

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