Тест на субъективную рефракцию с помощью смартфона для скрининга зрения

Резюме

В этой статье представлены протоколы и данные клинической валидации использования приложения для смартфона для субъективного измерения аномалии рефракции.

Аннотация

Чтобы улучшить доступ к офтальмологической помощи и обеспечить массовый скрининг зрения, было разработано приложение для смартфона для измерения аномалий рефракции. Не нуждаясь в каком-либо внешнем подключении, приложение, работающее на автономном телефоне, может быть использовано неспециалистами для измерения субъективной рефракции. Его валидность была опробована в клинических условиях и сообществах с недостаточным уровнем обслуживания. Приложение оценивает ошибку рефракции, измеряя расстояния до дальних точек для различения визуальных стимулов. Сферическое эквивалентное преломление и астигматизм можно измерить с помощью букв E и узоров решетки соответственно. Целью данной статьи является описание протоколов измерений для выполнения субъективной рефракции с помощью приложения. Представлены экспериментальные результаты с участием 34 испытуемых (30 глаз для оценки сферического эквивалента и 38 глаз для оценки астигматизма). Измерения с помощью приложения сравнивались со стандартными клиническими методами. Средняя абсолютная ошибка сферического эквивалента рефракции составила 0,63D, а средняя абсолютная ошибка измерения астигматизма – 0,28D. Кроме того, 22 субъекта были зачислены для оценки измерения межзрачкового расстояния (IPD) с помощью приложения. Средняя абсолютная погрешность измерения IPD с помощью приложения составила 1,2 мм. Также описан протокол измерения IPD с помощью приложения.

Введение

Нескорректированная аномалия рефракции (УРЕ) является основной причиной слепоты и нарушений зрения в мире, затрагивая^от 861 до 116 миллионов^{человек2}, хотя она поддается лечению с помощью очков. Исследования показали, что распространенность УР в отдаленных районах в первую очередь обусловлена низким числом офтальмологов и отсутствием адекватной инфраструктуры здравоохранения для выдачи очков³. Например, распространенность нарушений зрения, вызванных URE, среди взрослых старше 50 лет в странах Африки к югу от Сахары в 10 раз выше, чем в странах с высоким уровнем дохода¹.

С нынешними достижениями в отрасли стоимость очков снизилась до нескольких долларов США. Тем не менее, обучение офтальмологов является дорогостоящим и трудоемким процессом, требующим многолетнего обучения⁴. В недавнем исследовании был сделан вывод о том, что низкие расходы на здравоохранение в расчете на душу населения по-прежнему ограничивают значимую интеграцию офтальмологической помощи в более широкие системы здравоохранения, особенно в отдаленных районах⁵. Эти мрачные реалии указывают на острую необходимость сделать диагностику URE доступной.

Благодаря своей доступности, повсеместности и достоверности, инструменты для скрининга зрения на основе смартфонов могут играть ключевую роль в усилиях по скринингу зрения 6,7,8,9,10,11,12,13. Эти инновационные инструменты могут повлиять на охрану здоровья глаз, предоставляя экономически эффективное и удобное решение для скрининга, выявления и решения проблем со зрением, особенно в сообществах с недостаточным уровнем обслуживания.

Одним из примеров такой технологии является приложение Peek Acuity, которое добилось значительных успехов в области мобильного скрининга зрения. Это приложение было развернуто для скрининга десятков тысяч человек в некоторых исследованиях в Африке 14,15,16. Предлагая эффективный способ измерения остроты зрения, приложение Peek Acuity позволило медицинским работникам охватить больше людей, что сделало его полезным инструментом для решения проблем со зрением. В дополнение к остроте зрения, также были предложены и оценены технологии на основе смартфонов для измерения аномалии рефракции^17,18. Salmerón-Campillo et al. использовали экран смартфона для отображения синих визуальных стимулов в оптометре Badal для измерения остроты зрения и рефракции¹⁷. Тузиньян и др. испытали рефрактор смартфона Netra, который состоит из портативного бинокулярного зрителя со вставленным в него смартфоном¹⁸. По сравнению с обычными приложениями для смартфонов, специальные компоненты или вложения, отличные от смартфонов в этих системах, могут ограничивать доступность технологии, поскольку пользователям приходится приобретать специально изготовленные устройства.

Чтобы решить проблему доступности массового скрининга ПЭР, мы разработали приложение для измерения рефракции на смартфоне (рис. 1), которое использует компьютерное зрение и психофизические методы для измерения аномалии рефракции¹⁹. Приложение измеряет субъективную рефракцию, находя дальние точки для заданных стимулов (кувыркающаяся E для сферического эквивалента и решетка для астигматизма) у пациентов с близорукостью. Ключевой особенностью приложения является то, что не нужно специально изготавливать насадку. Вся обработка, необходимая для выполнения измерения, выполняется на устройстве в приложении, и облачные вычисления не используются. Таким образом, рефракцию можно измерить без необходимости подключения приложения к сети. При минимальном обучении непрофессионалы могут использовать приложение для измерения рефракции пациентов, если их смартфоны совместимы. Точность работы приложения ранее оценивалась в сравнении со стандартными методами клинических испытаний⁸. Хотя приложение может не использоваться непосредственно для назначения очков, оно может быть использовано для скрининга близорукости. Недавно он был успешно использован в скрининге зрения среди школьников в сельской местности⁹. В этой статье представлены протоколы использования приложения для измерения субъективной рефракции.

протокол

Исследование проводилось в соответствии с постулатами Хельсинкской декларации в Массачусетской глазной и ушной больнице (Бостон, штат Массачусетс). Информированное согласие было получено от всех участников. Исследование было одобрено местными институциональными наблюдательными советами Mass Eye and Ear (Бостон, штат Массачусетс). По словам оптометриста, критериями включения в исследование были диагноз близорукости и отсутствие других глазных заболеваний, таких как катаракта и заболевания сетчатки.

1. Измерение сферического эквивалента

1. Запустите приложение и нажмите кнопку «Преломление » на главной странице (Рисунок 1). Расположите телефон на расстоянии не менее 2 м от пациента.
2. Выберите кнопку E для кувыркания стимулов E (рисунок 2). Выберите измеряемый глаз (левый или правый) и попросите пациента закрыть другой глаз.
3. Держите телефон экраном лицом к пациенту и коснитесь кнопки «Пуск». Спросите пациента, может ли он определить ориентацию всех букв, отображаемых на экране телефона.
4. Если пациент не может определить ориентацию букв, постепенно перемещайте телефон в сторону пациента.
5. Постепенно приближаясь к пациенту, продолжайте проверять, сможет ли он идентифицировать буквы. Остановитесь, как только пациент сможет определить ориентацию букв.
6. Нажмите кнопку «Подтвердить». Истинная ориентация букв будет отображаться в виде текста на экране. Сравните их с отчетом пациента. Если все 3 ответа совпадают, нажмите кнопку «Правильно », чтобы завершить тестирование. Если ориентация какой-либо из букв неверна, нажмите кнопку «Неверно », чтобы повторить тестирование.

2. Измерение астигматизма

1. Запустите приложение и нажмите кнопку «Преломление » на главной странице (Рисунок 1). Начинайте с расстояния не менее 2 м от пациента.
2. Выберите стимул Astigm 1, который представляет собой узор циферблата часов (верхняя правая вставка на рисунке 3). Стимул состоит из ряда групп линий из одной точки, указывающих в разных направлениях, подобно часам. Каждая группа линий включает в себя 3 параллельные тонкие линии.
3. Выберите глаз для измерения и попросите пациента закрыть другой глаз. Держите телефон экраном лицом к пациенту и коснитесь кнопки «Пуск».
4. Спросите пациента, отображается ли группа линий в каком-либо из направлений в виде 3 отдельных линий. Если пациент не видит отдельных линий ни в одном из направлений, постепенно перемещайте телефон в сторону пациента.
5. Продолжайте уточнять у пациента во время приближающегося движения. Остановитесь, как только пациент сможет увидеть отдельные линии хотя бы в одном направлении.
6. Выберите раздражители Астигм 2, которые представляют собой два тертых пятна красного и зеленого цветов. Эти участки с одного конца шире, чем с другого (нижняя правая вставка на рисунке 3).
7. Поверните телефон вокруг оси, перпендикулярной экрану телефона, в положение, где решетка находится примерно в направлении самой четкой группы линий Astigm 1.
8. Точно отрегулируйте вращение телефона, чтобы найти наилучшее место, где пациент может одинаково четко видеть красные и зеленые участки решетки. Как только лучшее место будет найдено, нажмите кнопку «Точка 1 », чтобы записать первую дальнюю точку.
9. После записи точки 1 стимул Astigm 2 автоматически повернется на 90°. Из первой дальней точки (позиция точки 1) сохраняйте ориентацию телефона и перемещайте телефон ближе, пока пациент не сможет одинаково четко видеть красные и зеленые пятна решетки и различать более широкий конец.
10. Нажмите кнопку «Точка 2 », чтобы записать вторую дальнюю точку. С помощью записи двух дальних точек приложение может рассчитать сферическую аномалию рефракции и астигматизм и отобразить результаты на экране.
11. В окне сообщения о результате нажмите кнопку Сохранить , чтобы сохранить результат, или, при необходимости, кнопку Повторить , чтобы повторить измерение.

3. Измерение межзрачкового расстояния (IPD)

1. Запустите приложение и нажмите кнопку IPD на главной странице (рис. 1). Поместите телефон на расстоянии примерно 40 см от пациента на уровне глаз и попросите пациента посмотреть в фонарик.
2. Нажмите круглую кнопку справа, чтобы сфотографировать лицо пациента. После этого приложение начнет обработку изображения.
3. Когда на экране будут нанесены два зеленых перекрестия (рисунок 4), проверьте, совпадают ли их положения с центром глаз. Если да, нажмите кнопку «Сохранить».
4. Если какое-либо из перекрестий не находится в центре глаза, отклоните измерение, нажав кнопку «Повторить», чтобы вернуться к шагу 3.2 и повторить измерение.

Результаты

Для данного исследования граница раздела теста на рефракцию показана на рисунке 2. В зависимости от выбранных стимулов приложение проводит тест на сферический эквивалент или полную рефракцию. Если выбран параметр «Переворачивающаяся E», приложение и?...

Обсуждение

Используя приложение, человек, не имеющий профессионального обучения оптометрии, может выполнять тесты на субъективные аномалии рефракции. Его применение в скрининге зрения было продемонстрировано в недавнем исследовании по скринингу зрения среди учащихся школьно...

Материалы

Name	Company	Catalog Number	Comments
Smartphone	Samsung	Galaxy	commercially available smartphone