Автоматизированный метод оценки остроты зрения у младенцев и детей ясельного возраста с использованием системы слежения за движением глаз
Summary
В этой статье мы представляем новый автоматизированный метод оценки остроты зрения у младенцев и детей ясельного возраста с использованием системы слежения за глазами.
Abstract
Измерение остроты зрения является важным тестом зрительной функции, который необходимо проводить в младенчестве и детстве. Однако точное измерение остроты зрения у младенцев затруднено из-за недостатков их коммуникативных способностей. В данной работе представлен новый автоматизированный метод оценки остроты зрения у детей (5-36 месяцев). Этот метод, автоматизированная процедура карты остроты зрения (AACP), использует веб-камеру для отслеживания глаз и автоматически распознает поведение детей при просмотре. Тест с двумя вариантами ответов проводится, когда испытуемый ребенок наблюдает за визуальными стимулами, отображаемыми на экране цифрового дисплея с высоким разрешением. Когда испытуемый ребенок наблюдает за стимулами, его изображения лица записываются веб-камерой. Эти изображения используются установленной компьютерной программой для анализа их поведения при просмотре. С помощью этой процедуры измеряется реакция движения глаз ребенка на различные раздражители, а острота зрения оценивается без общения. Сравнивая результаты с остротой решетки, полученной с помощью карт остроты зрения Теллера (TAC), производительность AACP считается сопоставимой с эффективностью TAC.
Introduction
Младенческий период является критическим периодом для зрительного развития. Проблемы со зрением, возникающие в раннем возрасте, могут оказать значительное влияние на развитие ребенка. Важно иметь возможность проводить количественную визуальную оценку у младенцев, которая может помочь обнаружить проблемы со зрением на ранних стадиях. Однако, поскольку младенцы недостаточно когнитивно развиты или выразительны, чтобы распознавать символы таблицы остроты зрения, такие как буквы или графики, измерить их остроту зрения сложно. В настоящее время золотым стандартом оценки зрения младенцев является процедура карты остротызрения 1, основанная на тесте на предпочтительный внешний вид2. Однако, поскольку этот метод требует, чтобы опытные тестировщики оценивали остроту зрения, наблюдая за движениями глаз ребенка 3,4,5,6, он ограничен опытом тестировщиков 4,5. Таким образом, процедуры карт остроты зрения, такие как карты остроты зрения Теллера (TAC)5,6, остаются субъективным методом. Таким образом, существует потребность в методе, который может количественно измерять остроту зрения у младенцев и детей младшего возраста, который можно использовать без необходимости вербального общения и который не ограничивается требованием опытных тестировщиков.
Изобретение и использование дистанционного айтрекера позволило разработать автоматизированную систему измерения остроты зрения. В предыдущих исследованиях методы айтрекинга использовались в качестве инструмента для оценки зрительной функции у детей 7,8,9,10. Дистанционный айтрекер может использоваться для отслеживания взгляда и заменяет наблюдение тестера за движениями глаз ребенка. Процедура ACTIVE7 и процедураAVAT 10 представляют собой полностью автоматизированные тесты остроты зрения с дистанционным айтрекером; они дали результаты, сопоставимые с тестом Килера Acuity Cards у здоровых младенцев и детей младшего возраста. В отличие от других недавних исследований, мы использовали веб-камеру вместо удаленного айтрекера, чтобы захватить взгляд ребенка. Мы изобрели метод автоматического сбора данных о движении глаз на основе компьютерного зрения. Процедура сочетала метод регистрации движений глаз с методом предпочтительного взгляда при оценке зрительной функции у детей.
Эта статья направлена на то, чтобы представить новый автоматизированный метод, который может оценить остроту зрения у детей младшего возраста, называемый автоматической процедурой карты остроты зрения (AACP). Эта процедура особенно полезна для младенцев и детей младшего возраста, которые еще не приобрели достаточных коммуникативных навыков. Ключевым аспектом является то, что зрительные реакции могут быть количественно оценены для получения остроты решетки у младенцев и детей младшего возраста. Измерение остроты зрения решеткой позволяет выявлять зрительные патологии и играет важную роль в последующем медицинском лечении.
Protocol
Representative Results
Discussion
Несколько исследований 7,8,9,10, основанных на методе отслеживания взгляда, показали ценность этого метода при оценке младенцев и детей младшего возраста, испытывающих трудности в вербальном общении. Однако число учас…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Это исследование было поддержано Столичным фондом улучшения здоровья и исследований (No 2018-2Z-4076) и исследовательскими фондами SEED Первой больницы Пекинского университета (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
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Robinson, J., Moseley, M., Fielder, A. Grating acuity cards-spurious resolution and the edge artifact. Clinical Vision Sciences. 3 (4), 285-288 (1988).
