Summary

Méthode automatisée d’évaluation de l’acuité visuelle chez les nourrissons et les tout-petits à l’aide d’un système de suivi oculaire

Published: March 17, 2023
doi:

Summary

Dans cet article, nous présentons une nouvelle méthode automatisée pour évaluer l’acuité visuelle chez les nourrissons et les tout-petits à l’aide d’un système de suivi oculaire.

Abstract

La mesure de l’acuité visuelle est un test de fonction visuelle important à effectuer dans la petite enfance et l’enfance. Cependant, la mesure précise de l’acuité visuelle chez les nourrissons est difficile en raison de déficiences dans leur capacité de communication. Cet article présente une nouvelle méthode automatisée pour évaluer l’acuité visuelle chez les enfants (5-36 mois). Cette méthode, la procédure de carte d’acuité automatisée (AACP), utilise une webcam pour le suivi oculaire et reconnaît automatiquement les comportements d’observation des enfants. Un test préférentiel à deux choix est effectué lorsque l’enfant testé regarde les stimuli visuels affichés sur un écran d’affichage numérique haute résolution. Lorsque l’enfant testé regarde les stimuli, ses images faciales sont enregistrées par la webcam. Ces images sont utilisées par le programme informatique défini pour analyser leur comportement de visionnage. Avec cette procédure, les réponses des mouvements oculaires de l’enfant à différents stimuli sont mesurées et leur acuité visuelle est évaluée sans communication. En comparant les résultats avec l’acuité de réseau obtenue par les cartes d’acuité Teller (TAC), la performance de l’AACP est jugée comparable à celle des TAC.

Introduction

La période infantile est une période critique pour le développement visuel. Les problèmes visuels qui surviennent tôt dans la vie peuvent avoir un impact significatif sur le développement d’un enfant. Il est important de pouvoir effectuer une évaluation visuelle quantitative chez les nourrissons, ce qui peut aider à détecter les problèmes de vision précoce. Cependant, comme les nourrissons ne sont pas suffisamment développés ou expressifs sur le plan cognitif pour reconnaître les symboles du tableau d’acuité visuelle, tels que les lettres ou les graphiques, il est difficile de mesurer leur acuité visuelle. L’étalon-or actuel pour l’évaluation de la vision du nourrisson est la procédure de carte d’acuité1 basée sur le test d’apparence préférentielle2. Cependant, comme cette méthode nécessite des testeurs expérimentés pour juger de l’acuité visuelle en observant les mouvements oculairesde l’enfant 3,4,5,6, elle est limitée par l’expérience des testeurs 4,5. Par conséquent, les procédures de carte d’acuité, telles que les cartes d’acuité de guichet (TAC)5,6, restent une méthode subjective. Ainsi, il existe un besoin pour une méthode qui peut mesurer quantitativement l’acuité visuelle chez les nourrissons et les jeunes enfants, qui peut être utilisée sans avoir besoin de communication verbale et qui n’est pas limitée par la nécessité de testeurs expérimentés.

L’invention et l’utilisation de l’eye tracker à distance ont permis de développer un système automatisé de mesure de l’acuité. Dans des études antérieures, les méthodes de suivi oculaire ont été utilisées comme outil d’évaluation de la fonction visuelle chez les enfants 7,8,9,10. Un eye tracker à distance peut être utilisé pour le suivi du regard et remplace l’observation par un testeur des mouvements oculaires d’un enfant. La procédure ACTIVE7 et la procédureAVAT 10 sont des tests d’acuité visuelle entièrement automatisés avec un eye tracker à distance; ils ont donné des résultats d’acuité visuelle comparables au test Keeler Acuity Cards chez des nourrissons et des jeunes enfants en bonne santé. Contrairement à d’autres études récentes, nous avons utilisé une webcam au lieu d’un eye tracker à distance pour capturer le regard de l’enfant. Nous avons inventé une méthode d’acquisition automatique des données de mouvement oculaire basée sur la vision par ordinateur. La procédure combinait la méthode d’acquisition des mouvements oculaires avec la technique de recherche préférentielle dans l’évaluation de la fonction visuelle chez les enfants.

Cet article vise à présenter une nouvelle méthode automatisée, qui peut évaluer l’acuité visuelle chez les jeunes enfants, appelée procédure de carte d’acuité automatisée (AACP). Cette procédure est particulièrement utile pour les nourrissons et les jeunes enfants qui n’ont pas encore acquis des compétences de communication suffisantes. L’aspect clé est que les réponses visuelles peuvent être quantifiées pour donner une acuité de réseau chez les nourrissons et les jeunes enfants. La mesure de l’acuité des réseaux permet la détection de pathologies visuelles et joue un rôle important dans la prise en charge médicale ultérieure.

Protocol

Le protocole décrit ici a été approuvé par le comité d’éthique du premier hôpital universitaire de Pékin (PKUFH 2018-223). Les procédures étaient conformes aux principes de la Déclaration d’Helsinki pour la recherche impliquant des sujets humains. Le format de l’étude a été décrit et le consentement éclairé a été obtenu des parents des participants. 1. Préparation de l’appareil REMARQUE: Les composants AACP ont été instal…

Representative Results

L’AACP a été appliqué à un groupe d’enfantsde 11 à 155 nourrissons et tout-petits en développement normal (âgés de 5 à 36 mois, selon l’âge gestationnel). Dans une étude publiée précédemment, les résultats de l’acuité de réseau obtenus par l’AACP ont été comparés à ceux obtenus par TACII. Les résultats obtenus par ces deux procédures sont significativement corrélés (r153 = 0,83, p < 0,001). Seulement 10,32 % (16 sur 155) des résultats des enf…

Discussion

Plusieurs études 7,8,9,10 basées sur la méthode de suivi oculaire ont montré l’intérêt de cette méthode dans l’évaluation des nourrissons et des jeunes enfants qui ont des difficultés à communiquer verbalement. Cependant, le nombre de participants aux études précédentes est relativement faible. Seulement 30 nourrissons de moins de 12 mois ont été testés par la procédure ACT…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Cette étude a été financée par le Fonds de Capital pour l’amélioration de la santé et la recherche (n ° 2018-2Z-4076) et les fonds de recherche SEED du premier hôpital de l’Université de Pékin (2019SF31).

Materials

AACP procedure software In-house In-house The AACP procedure software (China National Invention Patents, No. 201910865074.4 and No. 201510919621.4) comprises a stimulus displaying module, a vision testing module, and a testing result processing module.
Computer processor Intel Corporation, Santa Clara, CA, USA  Intel CORE i7-6500U processor Analysis system
Display monitor InnoLux Co., Ltd., China InnoLux M280DGJ-L30  Display system
Webcam Logitech International S.A., Lausanne, Switzerland  Logitech C920 high-definition pro webcam Recording system

References

  1. Teller, D. Y., McDonald, M. A., Preston, K., Sebris, S. L., Dobson, V. Assessment of visual acuity in infants and children: the acuity card procedure. Developmental Medicine and Child Neurology. 28 (6), 779-789 (1986).
  2. Teller, D. Y. The forced-choice preferential looking procedure: a psychophysical technique for use with human infants. Infant Behavior and Development. 2, 135-153 (1979).
  3. Preston, K. L., McDonald, M., Sebris, S. L., Dobson, V., Teller, D. Y. Validation of the acuity card procedure for assessment of infants with ocular disorders. Ophthalmology. 94 (6), 644-653 (1987).
  4. Mohn, G., vanHof-van Duin, J., Fetter, W. P., de Groot, L., Hage, M. Acuity assessment of non-verbal infants and children: clinical experience with the acuity card procedure. Developmental Medicine and Child Neurology. 30 (2), 232-244 (1988).
  5. Cavallini, A., et al. Visual acuity in the first two years of life in healthy term newborns: an experience with the teller acuity cards. Functional Neurology. 17 (2), 87-92 (2002).
  6. Clifford, C. E., Haynes, B. M., Dobson, V. Are norms based on the original teller acuity cards appropriate for use with the new teller acuity cards II. Journal of American Association for Pediatric Ophthalmology and Strabismus. 9 (5), 475-479 (2005).
  7. Jones, P. R., Kalwarowsky, S., Atkinson, J., Braddick, O. J., Nardini, M. Automated measurement of resolution acuity in infants using remote eye-tracking. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 55 (12), 8102-8110 (2014).
  8. Hathibelagal, A. R., Leat, S. J., Irving, E. L., Nandakumar, K., Eizenman, M. Measuring infant visual acuity with gaze tracker monitored visual fixation. Optometry and Vision Science. 92 (7), 823-833 (2015).
  9. Barsingerhorn, A. D., Boonstra, F. N., Goossens, J. Saccade latencies during a preferential looking task and objective scoring of grating acuity in children with and without visual impairments. Acta Ophthalmologica. 97 (6), 616-625 (2019).
  10. Vrabič, N., Juroš, B., Tekavčič Pompe, M. Automated visual acuity evaluation based on preferential looking technique and controlled with remote eye tracking. Ophthalmic Research. 64 (3), 389-397 (2021).
  11. Wen, J., Yang, B., Li, X., Cui, J., Wang, L. Automated assessment of grating acuity in infants and toddlers using an eye-tracking system. Journal of Vision. 22 (12), 8 (2022).
  12. Leone, J. F., Mitchell, P., Kifley, A., Rose, K. A. Normative visual acuity in infants and preschool-aged children in Sydney. Acta Ophthalmologica. 92 (7), e521-e529 (2014).
  13. Clifford-Donaldson, C. E., Haynes, B. M., Dobson, V. Teller Acuity Card norms with and without use of a testing stage. Journal of AAPOS. 10 (6), 547-551 (2006).
  14. Robinson, J., Moseley, M., Fielder, A. Grating acuity cards-spurious resolution and the edge artifact. Clinical Vision Sciences. 3 (4), 285-288 (1988).

Play Video

Cite This Article
Wen, J., Yang, B., Cui, J., Wang, L., Li, X. An Automated Method for Assessing Visual Acuity in Infants and Toddlers Using an Eye-Tracking System. J. Vis. Exp. (193), e65274, doi:10.3791/65274 (2023).

View Video