視線追跡システムを用いた乳幼児の視力自動評価法
Summary
本稿では,視線追跡システムを用いて乳幼児の視力を自動評価する新しい手法について紹介する.
Abstract
視力測定は、乳児期および小児期に実施する重要な視機能検査です。しかし、乳幼児の正確な視力測定は、コミュニケーション能力に不備があるため困難です。この論文は、子供(生後5〜36か月)の視力を評価するための新しい自動化された方法を提示します。この方法である自動視力カード手順(AACP)は、アイトラッキングにWebカメラを使用し、子供の監視行動を自動的に認識します。テストされた子供が高解像度のデジタル表示画面に表示される視覚刺激を見るときに、2つの選択の優先的外観テストが実行されます。テストされた子供が刺激を見ると、彼らの顔の写真がウェブカメラによって記録されます。これらの画像は、設定されたコンピュータプログラムによって、それらの監視行動を分析するために使用されます。この手順では、さまざまな刺激に対する子供の眼球運動反応が測定され、コミュニケーションなしで視力が評価されます。結果をテラー視力カード(TAC)によって得られたグレーティング視力と比較することにより、AACP性能はTACの性能に匹敵すると見なされます。
Introduction
幼児期は視覚発達にとって重要な時期です。人生の早い段階で発生する視覚上の問題は、子供の発達に大きな影響を与える可能性があります。乳児の定量的な視覚的評価を実行できることが重要であり、これは早期の視力の問題を検出するのに役立ちます。しかし、乳児は文字やグラフなどの視力チャートの記号を認識するのに十分な認知能力や表現力がないため、視力を測定することは困難です。乳児の視力評価の現在のゴールドスタンダードは、優先的ルッキングテスト1に基づく視力カード手順2です。しかし、この方法では、経験豊富なテスターが子供の眼球運動を観察して視力を判断する必要があるため3,4,5,6、テスターの経験によって制限されます4、5。したがって、テラー視力カード(TAC)5,6などの視力カードの手順は、主観的な方法のままです。したがって、乳幼児の視力を定量的に測定でき、口頭でのコミュニケーションを必要とせずに使用でき、経験豊富なテスターを必要とすることに限定されない方法が求められています。
リモートアイトラッカーの発明と使用により、自動視力測定システムの開発が可能になりました。以前の研究では、視線追跡法は子供の視覚機能評価のためのツールとして使用されてきました7,8,9,10。リモートアイトラッカーは視線追跡に使用でき、テスターが子供の目の動きを観察する代わりになります。ACTIVE手順7とAVAT手順10は、リモートアイトラッカーを使用した完全に自動化された視力テストです。彼らは、健康な乳幼児のキーラー視力カードテストに匹敵する視力結果をもたらしました。他の最近の研究とは対照的に、私たちは子供の視線を捉えるためにリモートアイトラッカーの代わりにウェブカメラを使用しました。コンピュータビジョンに基づく眼球運動データの自動取得手法を発明しました。この手順は、子供の視覚機能を評価する際に、眼球運動取得法と優先的ルッキング技術を組み合わせたものです。
本稿では,幼児の視力を評価できる自動視力カード手技(AACP)と呼ばれる新しい自動化手法を提示することを目的とした。この手順は、十分なコミュニケーションスキルをまだ習得していない乳幼児に特に役立ちます。重要な側面は、視覚反応を定量化して、乳幼児の格子視力をもたらすことができることです。グレーティングの視力測定は、視覚病理の検出を可能にし、その後の医療管理において重要な役割を果たします。
Protocol
Representative Results
Discussion
視線追跡法に基づくいくつかの研究7,8,9,10は、口頭でのコミュニケーションが困難な乳幼児を評価する上でこの方法の価値を示しています。ただし、以前の研究の参加者数は比較的少ないです。生後12か月未満の乳児はわずか30人で、Jonesらによって開発されたACTIVE手順によってテスト<sup class="xref"…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この研究は、キャピタルの健康改善研究基金(No.2018-2Z-4076)および北京大学第一病院SEED研究基金(2019SF31)の支援を受けました。
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).
