Subjektiver Refraktionstest mit einem Smartphone für das Sehscreening

Zusammenfassung

In diesem Artikel werden die Protokolle und klinischen Validierungsdaten für die Verwendung einer Smartphone-App zur subjektiven Messung des Brechungsfehlers vorgestellt.

Zusammenfassung

Um den Zugang zur Sehversorgung zu verbessern und ein massenhaftes Sehscreening zu ermöglichen, wurde eine Smartphone-App zur Messung von Brechungsfehlern entwickelt. Ohne dass ein externer Anschluss erforderlich ist, kann die App, die auf einem eigenständigen Telefon läuft, von Laien verwendet werden, um die subjektive Brechung zu messen. Seine Gültigkeit wurde in klinischen Umgebungen und unterversorgten Gemeinden pilotiert. Die App schätzt den Brechungsfehler, indem sie die Entfernungen von entfernten Punkten misst, um visuelle Reize zu erkennen. Die sphärische äquivalente Brechung und der Astigmatismus können mit den Buchstaben Tumbling E bzw. Gittermustern gemessen werden. Der Zweck dieser Arbeit ist es, die Messprotokolle für die Durchführung der subjektiven Refraktion mit der App zu beschreiben. Es werden experimentelle Ergebnisse mit 34 Probanden (30 Augen für das sphärische Äquivalent und 38 Augen für die Beurteilung des Astigmatismus) vorgestellt. Die Messung mit der App wurde mit klinischen Standardmethoden verglichen. Der durchschnittliche absolute Fehler der sphärischen äquivalenten Refraktion betrug 0,63 Dt und der durchschnittliche absolute Fehler der Astigmatismusmessung 0,28 D. Darüber hinaus wurden 22 Probanden aufgenommen, um die Messung des pupillenweiten Abstands (IPD) mit der App zu bewerten. Der durchschnittliche absolute Fehler bei der IPD-Messung mit der App lag bei 1,2 mm. Auch das Protokoll zur Messung der IPD mit der App wird beschrieben.

Einleitung

Der unkorrigierte Brechungsfehler (URE) ist eine der Hauptursachen für Blindheit und Sehbehinderung in der Welt und betrifft 86¹ bis 116 Millionen Menschen², obwohl er mit einer Brille behandelt werden kann. Studien haben gezeigt, dass die Prävalenz von URE in abgelegenen Gebieten in erster Linie auf die geringe Anzahl von Augenärzten und das Fehlen einer angemessenen Gesundheitsinfrastruktur für die Abgabe von Brillen zurückzuführen^{ist 3}. So ist beispielsweise die Prävalenz von Sehbehinderungen aufgrund von URE bei Erwachsenen über 50 Jahren in Subsahara-Afrika 10-mal höher als in Ländern mit hohem Einkommen¹.

Mit den aktuellen Fortschritten in der Branche sind die Kosten für Brillen auf nur wenige US-Dollar gesunken. Die Schulung von Augenärzten ist jedoch kostspielig und zeitaufwändig und erfordert jahrelange Schulungen⁴. Eine kürzlich durchgeführte Studie kam zu dem Schluss, dass niedrige Pro-Kopf-Ausgaben für Gesundheit nach wie vor eine sinnvolle Integration der augenärztlichen Versorgung in die breiteren Gesundheitssysteme einschränken, insbesondere in abgelegenen Gebieten⁵. Diese düsteren Realitäten weisen auf die große Notwendigkeit hin, die Diagnose von URE zugänglich zu machen.

Dank ihrer Erschwinglichkeit, Allgegenwart und Gültigkeit können Smartphone-basierte Sehscreening-Tools eine entscheidende Rolle bei den Bemühungen um Sehtests spielen 6,7,8,9,10,11,12,13. Diese innovativen Instrumente können sich auf die Augengesundheitsversorgung auswirken, indem sie eine kostengünstige und bequeme Lösung für das Screening, die Identifizierung und die Behandlung von Sehproblemen bieten, insbesondere in unterversorgten Gemeinden.

Ein Beispiel für eine solche Technologie ist die Peek Acuity-App, die auf dem Gebiet des mobilen Sehscreenings erhebliche Fortschritte gemacht hat. Diese App wurde eingesetzt, um Zehntausende von Personen in einigen Studien in Afrika zu untersuchen 14,15,16. Durch die effiziente Messung der Sehschärfe hat die Peek Acuity-App Gesundheitsdienstleister in die Lage versetzt, mehr Menschen zu erreichen, was sie zu einem nützlichen Instrument zur Behandlung von Sehbehinderungen macht. Neben der Sehschärfe wurden auch Smartphone-basierte Technologien zur Messung des Brechungsfehlers vorgeschlagen und evaluiert^17,18. Salmerón-Campillo et al. verwendeten einen Smartphone-Bildschirm, um blaue visuelle Reize in einem Badal-Optometer zur Messung der Sehschärfe und Refraktion darzustellen¹⁷. Tousignant et al. testeten den Netra Smartphone-Refraktor, der aus einem tragbaren binokularen Viewer besteht, in den ein Smartphone eingesetzt ist¹⁸. Im Vergleich zu allgemeinen Smartphone-Apps können spezielle Komponenten oder Anbauteile in diesen Systemen die Zugänglichkeit der Technologie einschränken, da die Benutzer speziell angefertigte Geräte kaufen müssen.

Um das Problem der Zugänglichkeit von Massen-URE-Screenings zu lösen, haben wir eine Smartphone-basierte Refraktions-App entwickelt (Abbildung 1), die Computer Vision und psychophysische Methoden zur Messung des Brechungsfehlers einsetzt¹⁹. Die App misst die subjektive Refraktion, indem sie bei myopen Patienten die Fernpunkte für gegebene Reize (taumelndes E für sphärisches Äquivalent und Gitter für Astigmatismus) findet. Ein wesentliches Merkmal der App ist, dass kein speziell angefertigter Aufsatz benötigt wird. Die gesamte Verarbeitung, die für die Durchführung einer Messung erforderlich ist, erfolgt auf dem Gerät innerhalb der App, und es ist kein Cloud-Computing beteiligt. So kann die Refraktion gemessen werden, ohne dass die App mit dem Netzwerk verbunden werden muss. Mit minimalem Schulungsaufwand können Laien mit der App die Refraktion von Patienten messen, wenn ihre Smartphones kompatibel sind. Die Genauigkeit der App wurde zuvor anhand klinischer Standardtestmethoden^{bewertet 8}. Die App kann zwar nicht direkt für die Verschreibung von Brillen verwendet werden, hat aber das Potenzial, beim Myopie-Screening eingesetzt zu werden. Kürzlich wurde es erfolgreich bei einem Sehscreening bei Schülern in einer ländlichen Gegend eingesetzt⁹. In diesem Artikel werden die Protokolle für die Verwendung der App zur Messung der subjektiven Brechung vorgestellt.

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Protokoll

Die Studie wurde in Übereinstimmung mit den Grundsätzen der Deklaration von Helsinki an der Mass Eye and Ear Infirmary (Boston, MA) durchgeführt. Von allen Teilnehmern wurde eine Einverständniserklärung eingeholt. Die Studie wurde von den lokalen institutionellen Prüfungsausschüssen von Mass Eye and Ear (Boston, MA) genehmigt. Die Einschlusskriterien der Probanden waren die Diagnose von Kurzsichtigkeit und keine anderen Augenerkrankungen wie Katarakte und Netzhauterkrankungen, so ein Optometristen.

1. Messung des sphärischen Äquivalents

1. Starten Sie die App, und tippen Sie auf der Startseite auf die Schaltfläche Brechung (Abbildung 1). Platzieren Sie das Telefon mindestens 2 m vom Patienten entfernt.
2. Wählen Sie die Taste E für Tumbling E-Stimuli (Abbildung 2). Wählen Sie das zu messende Auge aus (links oder rechts) und bitten Sie den Patienten, das andere Auge zu bedecken.
3. Halten Sie das Telefon mit dem Bildschirm in Richtung des Patienten und tippen Sie auf die Schaltfläche Start. Fragen Sie den Patienten, ob er die Ausrichtung aller Buchstaben erkennen kann, die auf dem Bildschirm des Telefons angezeigt werden.
4. Wenn der Patient die Ausrichtung der Buchstaben nicht erkennen kann, bewegen Sie das Telefon allmählich in Richtung des Patienten.
5. Während Sie sich dem Patienten allmählich nähern, prüfen Sie immer wieder, ob er die Buchstaben identifizieren kann. Stoppen Sie, sobald der Patient die Buchstabenausrichtung erkennen kann.
6. Tippen Sie auf die Schaltfläche Bestätigen. Die wahren Buchstabenausrichtungen werden im Text auf dem Bildschirm angezeigt. Vergleichen Sie sie mit dem Bericht des Patienten. Wenn alle 3 Antworten übereinstimmen, tippen Sie auf die Schaltfläche Richtig , um den Test abzuschließen. Wenn die Ausrichtung eines der Buchstaben nicht korrekt gemeldet wird, tippen Sie auf die Schaltfläche Falsch , um den Test zu wiederholen.

2. Messung des Astigmatismus

1. Starten Sie die App, und tippen Sie auf der Startseite auf die Schaltfläche Brechung (Abbildung 1). Beginnen Sie in einem Abstand von mindestens 2 m zum Patienten.
2. Wählen Sie den Stimulus Astigm 1 aus, bei dem es sich um ein Taktwählmuster handelt (Bild oben rechts in Abbildung 3). Der Stimulus besteht aus einer Reihe von Liniengruppen von einem Punkt aus, die in verschiedene Richtungen zeigen, wie eine Uhr. Jede Liniengruppe besteht aus 3 parallelen feinen Linien.
3. Wählen Sie das zu messende Auge aus und bitten Sie den Patienten, das andere Auge zu bedecken. Halten Sie das Telefon mit dem Bildschirm in Richtung des Patienten und tippen Sie auf die Schaltfläche Start.
4. Fragen Sie den Patienten, ob die Liniengruppe in einer der Richtungen als 3 separate Linien erscheint. Wenn der Patient keine separaten Leitungen in eine der Richtungen sehen kann, bewegen Sie das Telefon allmählich in Richtung des Patienten.
5. Halten Sie während der sich nähernden Bewegung immer wieder Rücksprache mit dem Patienten. Stoppen Sie, sobald der Patient getrennte Linien in mindestens eine Richtung sehen kann.
6. Wählen Sie Astigm 2-Stimuli aus, bei denen es sich um zwei Gitterflecken in den Farben Rot und Grün handelt. Diese Patches sind an einem Ende breiter als am anderen (unterer rechter Einschub in Abbildung 3).
7. Drehen Sie das Telefon um die Achse senkrecht zum Telefonbildschirm bis zu einer Position, in der das Gitter ungefähr der Richtung der klarsten Liniengruppe von Astigm 1 entspricht.
8. Passen Sie die Drehung des Telefons an, um die beste Stelle zu finden, an der der Patient die roten und grünen Gitterflecken gleich deutlich sehen kann. Sobald Sie den besten Punkt gefunden haben, tippen Sie auf die Taste "Punkt 1 ", um den ersten Fernpunkt aufzuzeichnen.
9. Nachdem Punkt 1 aufgenommen wurde, dreht sich der Astigm 2-Stimulus automatisch um 90°. Behalten Sie ab dem ersten entfernten Punkt (Position 1) die Ausrichtung des Telefons bei und bewegen Sie das Telefon näher, bis der Patient die roten und grünen Gitterflecken gleich deutlich sehen und das breitere Ende erkennen kann.
10. Tippen Sie auf die Taste "Punkt 2 ", um den zweiten Fernpunkt aufzuzeichnen. Mit den beiden aufgezeichneten Fernpunkten kann die App den sphärischen Brechungsfehler und den Astigmatismus berechnen und die Ergebnisse auf dem Bildschirm anzeigen.
11. Tippen Sie im Meldungsfeld des Ergebnisses auf die Schaltfläche Speichern , um das Ergebnis zu speichern, oder bei Bedarf auf die Schaltfläche Wiederholen , um die Messung zu wiederholen.

3. Messung des pupillenweiten Abstands (IPD)

1. Starten Sie die App, und tippen Sie auf der Startseite auf die Schaltfläche IPD (Abbildung 1). Platzieren Sie das Telefon ca. 40 cm vom Patienten entfernt auf Augenhöhe und bitten Sie den Patienten, in die Taschenlampe zu schauen.
2. Tippen Sie auf die runde Schaltfläche auf der rechten Seite, um ein Bild des Gesichts des Patienten aufzunehmen. Die App beginnt dann mit der Verarbeitung des Bildes.
3. Wenn zwei grüne Fadenkreuze auf dem Bildschirm dargestellt sind (Abbildung 4), prüfen Sie, ob ihre Positionen mit der Mitte der Augen ausgerichtet sind. Wenn ja, tippen Sie auf die Schaltfläche Speichern.
4. Wenn sich eines der Fadenkreuze anscheinend nicht in der Mitte des Auges befindet, lehnen Sie die Messung ab, indem Sie auf die Schaltfläche Wiederholen tippen, um zu Schritt 3.2 zurückzukehren und die Messung zu wiederholen.

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Ergebnisse

Für diese Studie ist die Schnittstelle des Refraktionstests in Abbildung 2 dargestellt. Abhängig von den ausgewählten Reizen führt die App einen sphärischen Äquivalent- oder Vollrefraktionstest durch. Wenn Tumbling E ausgewählt ist, misst die App das sphärische Äquivalent (Abbildung 2). Wenn die Gitterstimuli Astigma 1 oder 2 ausgewählt sind, misst die App den Brechungsfehler, einschließlich des Astigmatismus (

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Diskussion

Mit der App ist es für eine Person ohne professionelle Optometrie-Ausbildung möglich, subjektive Brechungsfehlertests durchzuführen. Seine Anwendung beim Sehscreening wurde in einer kürzlich durchgeführten Augenscreening-Studie bei Schülern im schulpflichtigen Alter in einer ländlichen Gegend nachgewiesen⁹. Im Vergleich zu den anderen Massen-Sehscreening-Methoden, die ausschließlich auf Sehschärfetests^{basieren 21}, kann diese App di...

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Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
Smartphone	Samsung	Galaxy	commercially available smartphone