Använda en automatiserad Hirschberg Test App för att utvärdera Okulär Justering

Summary

Vi presenterar ett protokoll för att använda en smartphone app för att utföra Hirschberg test för att mäta manifest och intermittent okulär feljustering (skelning) under nära och långt fixering villkor.

Abstract

En smartphone app har utvecklats för att utföra den automatiserade fotografiska Hirschberg test för objektiv mätning av okulär feljustering. Genom att beräkna skillnaden i hornhinnans reflektion som genereras av telefonens kamerablixt i förhållande till iris centrum baserat på högupplösta bilder, kan appen mäta feljustering med en mycket högre precision än blotta ögat utför Hirschberg testet. Det har validerats i en tidigare klinisk utvärderingsstudie genom att jämföra med det kliniska guldstandardprisma och alternativa täcktestet. Målet med den här artikeln är att beskriva testtekniker om hur du använder appen för att mäta okulär justering för olika fixeringsavstånd, utan eller med täckning för att bryta fusion, samt vinkel kappa, så att användarna kan använda appen för att utföra motsvarande tester som vanligtvis görs på kliniken med prismor.

Introduction

Mätning av ögonjustering utförs ofta i synvårdskliniker. Täcktest med prisma neutralisering är den vanliga kliniska metoden för att kvantifiera graden av ögon feljustering (skelning). Denna metod kräver en hög grad av utbildning och erfarenhet. Noggrann mätning blir mer utmanande när patienter inte helt kan delta i examen som små barn¹, personer med hjärnskador eller stroke², eller utvecklingsstörning³. Dessutom finns det ett behov av okulär anpassning testning i skolan screening, eftersom skelning utvecklas under barndomen i uppskattningsvis 5−8% av den amerikanska befolkningen⁴, och är en betydande riskfaktor för amblyopi med cirka 30−40% av fall av amblyopi tillskrivs skelning^5,,6,7. Skolsköterskor är dock normalt inte utbildade för att genomföra standardkåpningstestet med prismaneutralisering för sådan screening. För icke-ögonvårdspersonal är en ytterligare utmaning vid skelningsscreening att intermittent skelning (felinriktning inte alltid manifesteras) och mindre magnituder av feljustering är inte visuellt uppenbara (<15 prisma dioptrier [Δ])⁸.

I ett försök att ta itu med utmaningarna i detektion och mätning av skelning har vi utvecklat en smartphone-app (EyeTurn) som implementerar och automatiserar den fotografiska Hirschbergmetoden⁹ genom att jämföra förskjutning av hornhinnans reflektioner mellan ögonen. Medan konventionella fotografiska Hirschberg metod har visat sig ha god reproducerbarhet i kliniker^10,11, kostnaden för dedikerade, fristående enheter är ett hinder för bred antagande. Genom att tillhandahålla ett lätt att använda verktyg för att mäta ögonjustering med vanliga smartphones, vi hypotesen att det kommer att vara allmänt antas i skolan vision screening och används av icke-ögonvård proffs. Våra tidigare utvärderingsstudier har visat att appmätningen överensstämmer med den aktuella kliniska standarden för prisma och alternativt täcktest¹², för skelningsstorlekar av esotropia och exotropia upp till 60Δ. I en pilotskola screening studie, Vi visade också att appen kan hjälpa skolsköterskan upptäcka barn med intermittent exotropia som missades av standard skolan vision screening protokoll¹³.

IOS-versionen av appen är för närvarande tillgänglig för forskare och kliniker på begäran för forskningsändamål. De som har begärt har hittills inkluderat skolsköterskor, barnläkare, optiker, neuro-ögonläkare och skelningsspecialister. Syftet med den här artikeln är att dela detaljerade appprotokoll för att använda appen för att utvärdera okulär justering under olika visningsförhållanden, nämligen nära och långt fixeringsavstånd. med och utan ögontäckning för att bryta binokulär fusion.

Protocol

Denna studie genomfördes i enlighet med grundsatserna i Helsingforsdeklarationen, vid Schepens Eye Research Institute (Boston, MA) och Spaulding Rehabilitation Hospital (Boston, MA). Informerat samtycke erhölls från alla deltagare. Studien godkändes av de lokala institutionella granskningsnämnderna för Mass Eye and Ear (Boston, MA).

OBS: Patienten integration kriterier var tidigare diagnos av horisontella skelning (konstant eller intermittent exotropia eller esotropia) och inga andra synnedsättningar. Denna studie var en del av en större rapporterade tidigare¹². Data för 14 patienter som rekryterats i USA i den större studien¹² rapporteras här med tillstånd. En optiker specialiserad på vision rehabilitering som rutinmässigt utvärdera skelning i kliniken utförs prisma och alternativa täcka test, efter genom mätning med app för att förhindra bias av täcka testresultat av objektiva app mätning.

1. Förbered testet

OBS: Testning kan utföras i alla miljöer; Följande kontroller kommer dock sannolikt att bidra till framgångsrika tester.

1. Utför testet i en väl upplyst miljö. Låt patienterna möta i en riktning så att hornhinnans reflektioner från fönster och taklampor inte ligger i mitten av ögonen. Försök att undvika starkt bakgrundsljus, till exempel fönster.
   OBS: Vanligtvis hjälper det att ha ett tak ljus precis ovanför huvudet, eller ett fönster på ena sidan av patienten. Ibland ber patienten att hålla handen över pannan eller använda ett visir kan hjälpa till att skydda ögonen från starka ljuskällor som skapar ytterligare reflektioner på hornhinnan, efter behov. Stänga av punkt ljuskällor såsom behållare lampor eller gooseneck lampor kommer att minska intensiteten i extra hornhinnans reflektioner, vilket gör det lättare för programvaran att upptäcka reflektion från kamerablixten som avsett. Om punktljuskälla behövs kan den spridas genom att rikta den mot väggen eller med hjälp av en diffusor (dvs. lampskärm).

2. Åtgärd tropia (manifest skelning) med enstaka ögonblicksbild−nära fixering

1. Starta appen och ställ in läget på No Cover (knapp i övre högra hörnet).
2. Välj nära fixering (knapp i nedre högra hörnet).
3. Håll telefonen i liggande orientering ca 40 cm från patienten i ögonhöjd med den bakre kameran vänd mot patienten som ska mätas.
   OBS: Avståndet behöver inte kontrolleras korrekt. Appen kan automatiskt kompensera för olika avstånd.
4. Instruera patienten att fixera på blixtlampan, som är avstängd vid denna punkt. För tester som kräver exakt boende, till exempel vid screening för ackommoderande esotropia, klistra in ett fixeringsmål (t.ex. ett brev) på baksidan av telefonen, direkt under eller ovanför ficklampan.
5. Medan patienten bekräftar att han/hon fixar trycker du på den runda knappen för att ta en ögonblicksbild, som kommer att analyseras av appen.
6. När analysen är klar visar appen upptäckta ögondrag: limbus (iris yttre) gräns indikeras av en stor cirkel (grön), mitten av ögat indikeras av ett kors (grön) och placeringen av hornhinnans reflektion indikeras av en liten cirkel (röd). Kontrollera att dessa funktioner upptäcks utan uppenbara fel (t.ex. felaktig limbuspassning eller felaktig plats eller saknad hornhinnans reflektion).
7. På samma skärm, under den tagna bilden, visar appen mätningarna relaterade till ögonjusteringen. Om du är nöjd med resultatet trycker du på spara-knappen för att spara det aktuella testet i telefonen. Annars trycker du på bakåtpilsknappen för att testa igen.

3. Mät tropia (manifestskelmus) med snapshot−far fixering

OBS: För att mäta tropia för vidstring måste vinkelstepen för varje öga mätas minst en gång. Appen väljer automatiskt den senaste mätningen av vinkel kappa i historien. Om den inte är tillgänglig för något av ögonen, kommer appen att ge en påminnelse om att först få denna mätning (se avsnitt 6 för detaljer om vinkel kappa mätning).

1. Starta appen och ställ in läget på No Cover (knapp i övre högra hörnet).
2. Välj långt fixeringsläge (knapp i nedre högra hörnet).
3. Håll telefonen i liggande orientering ca 40 cm från patienten i ögonhöjd med telefonens baksida vänd mot patienten.
   OBS: Avståndet behöver inte kontrolleras korrekt. Appen kan automatiskt kompensera för olika avstånd.
4. Placera telefonen något under två ögon så att patienten kan titta ovanför telefonen och fixera ett mål i fjärran (vanligtvis 5 m bort). Se till att kameran är i ungefär mellan de två ögonen, inte för långt åt sidan av båda ögat.
5. När du ser till att patienten fixar ordentligt trycker du på den runda knappen för att ta en ögonblicksbild.
6. När analysen är klar kommer appen att visa upptäckta ögondrag: limbus gräns indikeras av en stor cirkel (grön), mitten av ögat indikeras av ett kors (grön), och placeringen av hornhinnans reflektion indikeras av en liten cirkel (röd). Kontrollera att dessa funktioner upptäcks utan uppenbara fel (t.ex. felaktig limbuspassning eller felaktig plats eller saknad hornhinnans reflektion).
7. Under bilden finns mätresultat för ögonjustering inklusive prisma dioptrier. Om du är nöjd med resultatet trycker du på spara-knappen för att spara testet i telefonen. Annars trycker du på bakåtpilsknappen för att testa igen.

4. Mät intermittent skelning eller phoria med täcktest−nära fixering

1. Starta appen och växla på omslagstestläget (knapp i övre högra hörnet) och välj nära fixering (knapp i nedre högra hörnet).
2. Håll telefonen i liggande orientering ca 40 cm från patienten.
   OBS: Avståndet behöver inte kontrolleras korrekt. Appen kan automatiskt kompensera för olika avstånd.
3. Instruera patienten att fixera blixtljuset, som är släckt vid denna punkt. För tester som kräver exakt boende, klistra in ett fixeringsmål på baksidan av telefonen, direkt under eller ovanför ficklampan.
4. Använd en ockluder för att täcka ett av ögonen.
5. Tryck på den runda knappen. Appen börjar övervaka de två ögonens status (om ett öga är täckt).
6. Samtidigt som du ser till att patienten fixerar ordentligt, ta bort ockludern snabbt (dvs. täck-avslöja test), eller först flytta ockludern mellan de två ögonen för att utföra alternativa täcker några gånger och sedan ta ockluder bort snabbt. Appen tar automatiskt en bild så fort ockluden tas bort från ögonen.
7. När analysen är klar visar appen upptäckta ögondrag: iris indikeras av en stor grön cirkel, mitten av ögat indikeras av ett grönt kors och hornhinnans reflektion från blixt indikeras av en liten röd cirkel. Kontrollera att dessa funktioner identifieras utan uppenbara fel.
8. Under bilden finns mätresultat för ögonjustering i prisma dioptrier. Om du är nöjd med resultatet trycker du på spara-knappen för att spara testet i telefonen. Annars trycker du på bakåtpilsknappen för att testa igen.

5. Mät intermittent skelning eller phoria med täcktest−långt fixering

OBS: För att mäta intermittent okulär feljustering för vidstredning måste vinkelstelinen för varje öga mätas minst en gång. Appen väljer automatiskt det senaste vinkelet kappa-måttet. Om den inte är tillgänglig för något av ögonen, kommer appen att ge en påminnelse om att först få denna mätning (se avsnitt 6 för detaljer om vinkel kappa mätning).

1. Starta appen och ställ in läget så att det täcker testet (knapp i övre högra hörnet).
2. Välj långt fixering (knapp i nedre högra hörnet).
3. Håll telefonen i liggande orientering ca 40 cm från patienten i ögonhöjd.
   OBS: Avståndet behöver inte kontrolleras korrekt. Appen kan automatiskt kompensera för olika avstånd. Det är bäst om blixtljuset/kameran är mellan ögonen. Eftersom kameran och blixten är avstängd till ett hörn i de flesta telefonmodeller, innebär detta att telefonen displayen själv kommer att vara något off-center.
4. Instruera patienten att titta precis ovanför telefonen och att fixera målet i avstånd (vanligtvis 6 m bort).
5. Använd en ockluder för att täcka ett öga.
6. Tryck på den runda knappen. Appen kommer att börja upptäcka avslöjandet av ögat.
7. Samtidigt som du ser till att patienten fixerar ordentligt, ta bort ockludern snabbt (dvs. täck-avslöja test), eller först flytta ockludern mellan de två ögonen för att utföra alternativa täcker några gånger och sedan ta ockluder bort snabbt. Appen tar automatiskt en bild så fort ockludern tas bort från ögonen.
8. När analysen är klar kommer appen att visa upptäckta ögondrag: limbus gräns indikeras av en stor cirkel (grön), mitten av ögat indikeras av ett kors (grön), och placeringen av hornhinnans reflektion indikeras av en liten cirkel (röd). Kontrollera att dessa funktioner upptäcks utan uppenbara fel (t.ex. felaktig limbuspassning eller felaktig plats eller saknad hornhinnans reflektion).
9. Under bilden finns mätresultat för ögonjustering i prisma dioptrier. Om du är nöjd med resultatet trycker du på spara-knappen för att spara testet i telefonen. Annars trycker du på bakåtpilsknappen för att testa igen.

6. Mät vinkel kappa

1. Starta appen.
2. Välj Mätvinkel kappa.
3. Håll telefonen i liggande orientering ca 40 cm från patienten i ögonhöjd.
   OBS: Avståndet behöver inte kontrolleras korrekt. Appen kan automatiskt kompensera för olika avstånd.
4. Instruera patienten att använda ögat som ska testas (antingen öga) för att fixera på blixtljuset, som är avstängd vid denna punkt. Har den andra täckt för hand eller en ockluder.
5. Samtidigt som du ser till att patienten fixar ordentligt trycker du på den runda knappen för att ta en ögonblicksbild, som kommer att analyseras av appen.
6. När analysen är klar visar appen de upptäckta ögonfunktionerna: limbus-gränsen indikeras av en stor cirkel (grön), mitten av ögat indikeras av ett kors (grönt) och placeringen av hornhinnans reflektion indikeras av en liten cirkel (röd). Kontrollera att dessa funktioner upptäcks utan uppenbara fel (t.ex. felaktig limbuspassning eller felaktig plats eller saknad hornhinnans reflektion). Under bilden finns mätresultat för vinkel kappa (i grader).

Representative Results

I detta arbete beskriver vi protokollen för att utvärdera okulär justering med hjälp av en smartphone app som utför fotografiska Hirschberg testet. Gränssnittet för appen visas i figur 1. Användarna kan välja att utföra täcktest eller mäta en patient med båda ögonen fixerar vid ett mål samtidigt, antingen på nära eller långt fixering avstånd. När visningsförhållandena har fastställts beroende på teständamål, kan användarna följa protokollen och ta ett foto av patienten. Efter bildbehandling visar appen analysresultaten för användarna. Som ett exempel som visas i figur 2upptäcktes de två ögonens limbusgränser (gröna cirklar) samt hornhinnans reflektion av blixtljuset (röda prickar) korrekt. Detta tyder på att det okulärjusteringsmått (18.5Δ) som visas under bilden inte är föremål för bildanalysfel. I detta fall hade patienten lämnat exotropia, vilket är uppenbart från bilden som hornhinnans reflektion offset var mycket större i det vänstra ögat. Appen rapporterar dock inte vilket öga som avviker, eftersom det i fall av liten skelningsvinkel och okänd vinkel kappa skulle vara opålitligt för appen att bestämma det avvikna ögat. Som jämförelse visas ett exempel utan skelning i figur 3. Figur 4 visar ett exempel på felaktig limbus detektion. Medan detektion av hornhinnans reflektion (liten röd cirkel) är korrekt, den gröna cirkeln tydligen inte matchar limbus gränsen. Testet bör göras om.

Enligt täcka test på dessa patienter, var intervallet skelning vinkel mellan 25Δ esotropia till 50Δ exotropia, med den minsta omfattningen av skelning vinkel är 6Δ. Det fanns 10 patienter med exotropia och 4 patienter med esotropia. Som den linjära regressionsanalysen visade (lutning = 1,02, R² = 0,94, p < 0,001) överensstämde appmätningarna av skelningsvinklar med mätningar av kliniska täcktest (figur 5).

Bild 1: Användargränssnittet i skelningstestappen. Användare kan växla på täcka test och fixering avstånd. Under olika förhållanden kan instruktionerna till patienten vara olika, enligt beskrivningen i protokollet. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 2: Ett fall av vänster exptropia. Detta är de resultat som visas för användarna, som bör kontrollera detektion av limbus gräns och hornhinnans reflektion innan du läser skelning vinkel. Om dessa bildfunktioner inte identifieras korrekt bör användarna göra om testet. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 3: Ett exempel under nära fixering utan täcktest. Hornhinnans reflektion och ögoncentrum var väl anpassade i båda ögonen. Därför var den horisontella (HOR) okulär feljustering nästan noll, som app rapporterade. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 4: Ett exempel på felaktig limbusdetektion. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 5: Jämförelse av skelningsvinkelmätning med hjälp av appen med kliniska mätningar gjorda med dold testning (n = 14). Negativa värden indikerar exotropiska avvikelser, positiva värden indikerar esotropiska avvikelser. Totalt sett var mätningar med appen förenliga med de kliniska mätningarna av skelning. Denna siffra har ändrats från vår tidigare publikation¹². Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Discussion

En person utan yrkesutbildning kan använda EyeTurn-appen för att ta bilder av ögonen och få okulär justeringsmätningar, vilket kan tolkas av en ögonvårdsspecialist på plats eller på distans. Appen ger endast omfattningen av feljusteringen, snarare än någon tolkning eller diagnos. Ögonvårdspersonal såsom optiker eller ögonläkare bör avgöra om feljusteringen är betydande eller inte, och ställa en diagnos efter att ha övervägt andra faktorer, inklusive de villkor under vilka mätningen gjordes.

Att ta bilder av god kvalitet är viktigt för mätningen. Kameran ska placeras i en position mellan två ögon. Att vara för långt bort från mittlinjen kan orsaka en skillnad i bildstorleken mellan två ögon, och därmed resultera i mätning felaktigheter.

Limbus gränsen är en av de viktigaste funktionerna som appen använder för att hitta ögat position. Att kontrollera limbus gränsen montering (den gröna cirkeln i resultat) är ett avgörande steg. Om armaturen verkar vara felaktig kommer mätningen att vara föremål för fel och ögonvårdspersonalen kommer inte att kunna tolka testet korrekt. Vanligtvis för patienter med större ögonsp sprickor, dvs iris område är mer avslöjas, kommer monteringen vara robust och korrekt. Å andra sidan, för patienter med mindre ögonspioner, som bara har en liten del av vänster och höger gränser visade, kan monteringen vara benägna att felaktigheter. I denna situation kan operatörerna be patienterna att öppna ögonen brett, eller försiktigt lyfta ögonlocket vidöppna. Den aktuella versionen ger inte mätning av vertikal feljustering, som kommer att implementeras i framtida versioner.

Förutom löftet för användning i skelning kliniker, en annan potentiell tillämpning av appen är i vision screening. För att förebygga amblyopi, American Academy of Pediatrics starkt godkänt utvecklingen av kostnadseffektiv bildbaserad screening som ett sätt att utvidga screening till alla barn¹⁴. Röd reflex metod, som jämför ljusstyrkan hos "röda ögon" blixt artefakt med skelning ögat är en ljusare eller ljusare röd färg, kan upptäcka både brytning fel och skelning, men kan inte kvantifiera omfattningen av skelning. Enheter som implementerar den röda flexmetoden inkluderar Photoscreener och Vision Screener^15,16. Dessa fotoskärmare har inte i stor utsträckning antagits av skoldistrikt, sannolikt på grund av kostnaden. Jämfört med fristående system ger moderna smartphone-kameror bättre värde, förbättrad tillgänglighet och snabbt förbättrade och högre upplösning kameror. Nyligen finns det en app som implementerar den röda reflexmetoden, GCK app¹⁷. GCK-appen har vissa begränsningar genom att den inte ger ett kvantitativt mått på skelning och kräver mer kontroll över omgivande belysning än Hirschbergs metoder. Appen som presenteras i den här artikeln kan vara potentiellt en alternativ eller kompletterande lösning för synscreening, på grund av dess användarvänlighet och motsvarande noggrannhet med standard klinisk mätning med prismor.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
EyeTurn	EyeNexo		Smartphone app for measureing eye misalignment