Ein automatisiertes Verfahren zur Beurteilung der Sehschärfe bei Säuglingen und Kleinkindern mit Hilfe eines Eye-Tracking-Systems
Summary
In diesem Artikel stellen wir eine neuartige automatisierte Methode zur Beurteilung der Sehschärfe bei Säuglingen und Kleinkindern mit Hilfe eines Eye-Tracking-Systems vor.
Abstract
Die Messung der Sehschärfe ist ein wichtiger Sehfunktionstest, der im Säuglings- und Kindesalter durchgeführt werden muss. Eine genaue Messung der Sehschärfe bei Säuglingen ist jedoch aufgrund von Defiziten in ihrer Kommunikationsfähigkeit schwierig. In dieser Arbeit wird eine neuartige automatisierte Methode zur Beurteilung der Sehschärfe bei Kindern (5-36 Monate) vorgestellt. Diese Methode, das Automated Acuity Card Procedure (AACP), nutzt eine Webcam für das Eye-Tracking und erkennt das Sehverhalten von Kindern automatisch. Es wird ein Zwei-Auswahl-Test durchgeführt, bei dem das getestete Kind die visuellen Reize ansieht, die auf einem hochauflösenden digitalen Bildschirm angezeigt werden. Wenn das getestete Kind die Reize beobachtet, werden seine Gesichtsbilder von der Webcam aufgezeichnet. Diese Bilder werden von dem eingestellten Computerprogramm verwendet, um ihr Beobachtungsverhalten zu analysieren. Bei diesem Verfahren werden die Augenbewegungsreaktionen des Kindes auf verschiedene Reize gemessen und seine Sehschärfe ohne Kommunikation beurteilt. Durch den Vergleich der Ergebnisse mit der Gitterschärfe, die mit Teller Acuity Cards (TACs) ermittelt wird, wird die AACP-Leistung als vergleichbar mit der von TACs angesehen.
Introduction
Die Säuglingszeit ist eine kritische Phase für die visuelle Entwicklung. Sehprobleme, die früh im Leben auftreten, können einen erheblichen Einfluss auf die Entwicklung eines Kindes haben. Es ist wichtig, bei Säuglingen eine quantitative visuelle Beurteilung durchführen zu können, die dazu beitragen kann, Sehprobleme frühzeitig zu erkennen. Da Säuglinge jedoch kognitiv nicht entwickelt oder ausdrucksstark genug sind, um Symbole der Sehschärfetabelle wie Buchstaben oder Grafiken zu erkennen, ist es schwierig, ihre Sehschärfe zu messen. Der aktuelle Goldstandard für die Beurteilung des Sehvermögens von Säuglingen ist das Sehschärfekartenverfahren1, das auf dem Test des bevorzugten Aussehens2 basiert. Da diese Methode jedoch von erfahrenen Testern verlangt, die Sehschärfe anhand der Augenbewegungen des Kindes zu beurteilen 3,4,5,6, ist sie durch die Erfahrung der Tester begrenzt 4,5. Daher bleiben Sehschärfekartenverfahren, wie z. B. Teller Acuity Cards (TACs)5,6, eine subjektive Methode. Daher besteht ein Bedarf an einer Methode, die die Sehschärfe bei Säuglingen und Kleinkindern quantitativ messen kann, die ohne verbale Kommunikation eingesetzt werden kann und die nicht durch die Notwendigkeit erfahrener Tester eingeschränkt ist.
Durch die Erfindung und den Einsatz des Remote Eye Trackers konnte ein automatisiertes Sehschärfemesssystem entwickelt werden. In früheren Studien wurden Eye-Tracking-Methoden als Werkzeug zur Bewertung der visuellen Funktion bei Kindern eingesetzt 7,8,9,10. Ein Remote-Eyetracker kann für die Blickverfolgung verwendet werden und ist ein Ersatz für die Beobachtung der Augenbewegungen eines Kindes durch einen Tester. Das ACTIVE-Verfahren7 und das AVAT-Verfahren10 sind vollautomatische Sehschärfetests mit einem Remote-Eye-Tracker. Sie haben vergleichbare Sehschärfeergebnisse wie der Keeler Acuity Cards-Test bei gesunden Säuglingen und Kleinkindern geliefert. Im Gegensatz zu anderen neueren Studien verwendeten wir eine Webcam anstelle eines Remote-Eyetrackers, um den Blick des Kindes zu erfassen. Wir haben eine automatische Methode zur Erfassung von Augenbewegungsdaten entwickelt, die auf Computer Vision basiert. Das Verfahren kombinierte die Methode zur Erfassung von Augenbewegungen mit der Technik des bevorzugten Aussehens zur Beurteilung der Sehfunktion bei Kindern.
Ziel dieser Arbeit ist es, eine neuartige automatisierte Methode vorzustellen, mit der die Sehschärfe bei Kleinkindern bewertet werden kann, das sogenannte Automated Acuity Card Procedure (AACP). Dieses Verfahren ist besonders nützlich für Säuglinge und jüngere Kinder, die noch keine ausreichenden Kommunikationsfähigkeiten erworben haben. Der Schlüsselaspekt ist, dass visuelle Reaktionen quantifiziert werden können, um bei Säuglingen und Kleinkindern eine knirschende Sehschärfe zu erzielen. Die Messung der Gitterschärfe ermöglicht die Erkennung von Sehstörungen und spielt eine wichtige Rolle bei der anschließenden medizinischen Behandlung.
Protocol
Representative Results
Discussion
Mehrere Studien 7,8,9,10, die auf der Eye-Tracking-Methode basieren, haben den Wert dieser Methode bei der Beurteilung von Säuglingen und Kleinkindern gezeigt, die Schwierigkeiten bei der verbalen Kommunikation haben. Allerdings ist die Zahl der Teilnehmer in früheren Studien relativ gering. Nur 30 Säuglinge unter 12 Monaten wurden mit dem ACTIVE-Verfahren getestet, das von Jones et <sup cl…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Studie wurde vom Capital’s Fund for Health Improvement and Research (Nr. 2018-2Z-4076) und den SEED Research Funds des Peking University First Hospital (2019SF31) unterstützt.
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 |
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