使用智能手机进行视力筛查的主观屈光测试

摘要

本文介绍了使用智能手机应用程序主观测量屈光不正的协议和临床验证数据。

摘要

为了改善获得视力保健的机会并实现大规模视力筛查，已经开发了一款智能手机应用程序来测量屈光不正。无需任何外部附件，非专业人员就可以使用在独立手机上运行的 App 来测量主观屈光。其有效性已在临床环境和服务不足的社区进行了试点测试。该应用程序通过测量远点的距离来估计屈光不正，以识别视觉刺激。球面等效折射和像散可以分别使用翻滚 E 字母和光栅图案来测量。本文的目的是描述使用该应用程序进行主观验光的测量协议。介绍了 34 名受试者（30 只眼等效眼和 38 只眼用于散光评估）的实验结果。将该应用程序的测量与标准临床方法进行比较。球面等效折射的平均绝对误差为 0.63D，像散测量的平均绝对误差为 0.28D。此外，还招募了 22 名受试者来评估使用该应用程序进行瞳孔间距 （IPD） 测量。使用 App 测量 IPD 的平均绝对误差为 1.2 毫米。还描述了使用该应用程序测量 IPD 的协议。

引言

未矫正屈光不正 （URE） 是世界上导致失明和视力障碍的主要原因，影响 86¹ 至 1.16 亿人²，尽管它可以用眼镜治疗。研究表明，URE 在偏远地区的流行主要是由于眼保健专业人员数量少和缺乏足够的卫生基础设施来分发眼镜³。例如，撒哈拉以南非洲 50 岁以上成年人因 URE 导致的视力障碍患病率是高收入国家的 10 倍¹。

随着当前行业的进步，眼镜的成本已降至几美元。然而，培训眼保健专业人员既昂贵又耗时 -- 需要多年的培训⁴.最近的一项研究得出结论，较低的人均健康支出继续限制了眼保健在更广泛的医疗保健系统中有意义地整合，尤其是在偏远地区⁵。这些严峻的现实表明，迫切需要使 URE 的诊断易于获得。

由于其经济性、普遍性和有效性，基于智能手机的视力筛查工具可以在视力筛查工作中发挥关键作用 6,7,8,9,10,11,12,13。这些创新工具可以通过为筛查、识别和解决视力问题提供经济高效且方便的解决方案来影响眼保健，尤其是在服务不足的社区。

此类技术的一个例子是 Peek Acuity 应用程序，它在移动视力筛查领域取得了重大进展。在非洲的一些研究中，该应用程序已被部署用于筛选数以万计的个体 14,15,16。通过提供一种有效的视力测量方法，Peek Acuity 应用程序使医疗保健提供者能够接触到更多人，使其成为解决视力障碍的有用工具。除了视力，还提出了基于智能手机的屈光不正测量技术并进行了评估^17,18。Salmerón-Campillo 等人使用智能手机屏幕在 Badal 验光仪中呈现蓝色视觉刺激，用于视力和屈光测量¹⁷。Tousignant 等人测试了 Netra 智能手机折射镜，它由一个手持式双目观察器组成，其中插入了一部智能手机¹⁸.与一般的智能手机应用程序相比，这些系统中除智能手机以外的专用组件或附件可能会限制该技术的可访问性，因为用户必须购买特制的设备。

为了解决大规模 URE 筛查的可及性问题，我们开发了一款基于智能手机的屈光应用程序（图 1），它采用计算机视觉和心理物理学方法来测量屈光不正¹⁹。该应用程序通过查找近视患者给定刺激的远点（翻转 E 表示球面等效值，格栅表示散光）来测量主观屈光。该应用程序的一个关键功能是不需要特别制作的附件。执行测量所需的所有处理都在应用程序内的设备上进行，不涉及云计算。因此，无需将 App 连接到网络即可测量屈光。如果他们的智能手机兼容，外行只需最少的培训，就可以使用该应用程序来测量患者的屈光度。该应用程序的准确性之前已根据标准临床测试方法进行了评估⁸。虽然该应用程序不能直接用于开眼镜处方，但它有可能用于近视筛查。最近，它被成功用于农村地区学生的视力筛查⁹。本文介绍了使用该应用程序测量主观屈光度的协议。

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研究方案

该研究是根据 Mass Eye and Ear Infirmary（马萨诸塞州波士顿）的赫尔辛基宣言的原则进行的。获得所有参与者的知情同意。该研究得到了 Mass Eye and Ear（马萨诸塞州波士顿）当地机构审查委员会的批准。根据验光师的说法，受试者纳入标准是诊断为近视，没有其他眼部疾病，如白内障和视网膜疾病。

1. 测量球面等效物

1. 启动应用程序并点击主页上的 Refraction 按钮 （图 1）。将手机放置在距离患者至少 2 m 的地方。
2. 选择 按钮 E 进行翻滚 E 刺激（图 2）。选择要测量的眼睛（左 眼 或右眼），并要求患者遮住另一只眼睛。
3. 握住手机，使屏幕面向患者，然后点击 Start 开始 按钮。询问患者他/她是否能分辨出电话屏幕上显示的所有字母的方向。
4. 如果患者无法分辨字母的方向，请逐渐将手机移向患者。
5. 在逐渐接近患者的同时，不断检查他们是否能识别这些字母。一旦患者能分辨出字母方向，就立即停止。
6. 点击 验证 按钮。真正的字母方向将在屏幕上以文本形式显示。将它们与患者的报告进行比较。如果所有 3 个答案都匹配，请点击 正确 按钮 结束测试。如果未正确报告任何字母的方向，请点击 错误 按钮 重新进行测试。

2. 测量散光

1. 启动应用程序并点击主页上的 Refraction 按钮 （图 1）。从距离患者至少 2 m 开始。
2. 选择 Astigm 1 刺激，这是一个时钟刻度盘模式（ 图 3 中的右上插图）。刺激由一系列线组组成，从一个点指向不同的方向，就像一个时钟。每个线组包括 3 条平行的细线。
3. 选择要测量的眼睛，并要求患者遮住另一只眼睛。握住手机，使屏幕面向患者，然后点击 Start 开始 按钮。
4. 询问患者任何方向的线组是否显示为 3 条单独的线。如果患者在任何方向上都看不到单独的线条，请逐渐将手机移向患者。
5. 在接近运动期间继续与患者检查。一旦患者能看到至少一个方向的分离线，就立即停止。
6. 选择 Astigm 2 刺激，这是两个红色和绿色的光栅斑块。这些贴片的一端比另一端宽（ 图 3 中的右下角插图）。
7. 将手机绕垂直于手机屏幕的轴旋转到光栅大致是像光 1 最清晰线组方向的位置。
8. 微调手机旋转，找到患者可以同样清晰地看到红色和绿色光栅贴片的最佳位置。找到最佳点后，点击 点 1 按钮 记录第一个远点。
9. 记录点 1 后，散光 2 刺激将自动旋转 90°。从第一个远点（点 1 位置）开始，保持手机方向并将手机移近，直到患者可以同样清楚地看到红色和绿色格栅贴片并分辨出更宽的一端。
10. 点击 点 2 按钮 记录第二个远点。记录两个远点后，该应用程序可以计算球面屈光不正和散光，并在屏幕上显示结果。
11. 在结果消息框中，点按 Save 按钮 以保存结果，或者根据需要，点按 Retake 按钮 以重做测量。

3. 测量瞳孔间距 （IPD）

1. 启动应用程序并点击主页上的 IPD 按钮 （图 1）。将手机放在距离患者约 40 厘米处，与眼睛齐平，并让患者看手电筒。
2. 点击右侧的 圆形按钮 ，为患者的面部拍照。然后，应用程序将开始处理图像。
3. 当在屏幕上绘制两个绿色十字准线时（图 4），检查它们的位置是否与眼睛的中心对齐。如果是，请点击 优惠 按钮。
4. 如果任一十字准线明显不在眼睛中心，请点击 Retake（重做）按钮 返回步骤 3.2 并重新进行测量，以拒绝测量。

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结果

在本研究中，折射测试的界面如图 2 所示。根据所选刺激，该应用程序会执行球面等效或全折射测试。当选择 Tumbling E 时，App 会测量等效球形（图 2）。当选择光栅刺激散光 1 或 2 时，该应用程序会测量屈光不正，包括散光（图 3）。

为了证明该应用程序的有效性，66 名受试者（25 ?...

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讨论

使用该应用程序，没有接受过专业验光培训的人可以进行主观屈光不正测试。最近一项针对农村地区学龄学生的眼科筛查研究已证明其在视力筛查中的应用⁹。与其他仅基于视力测试²¹ 的大规模视力筛查方法相比，此应用程序可以根据临床中通常使用的球面和圆柱形误差值提供屈光测量。由于该应用程序安装在智能手机上后即可使用，?...

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材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
Smartphone	Samsung	Galaxy	commercially available smartphone