Een geautomatiseerde methode voor het beoordelen van de gezichtsscherpte bij baby's en peuters met behulp van een eye-tracking systeem
Summary
In dit artikel presenteren we een nieuwe geautomatiseerde methode voor het beoordelen van de gezichtsscherpte bij baby’s en peuters met behulp van een eye-trackingsysteem.
Abstract
Gezichtsscherptemeting is een belangrijke visuele functietest om uit te voeren in de kindertijd en de kindertijd. Nauwkeurige meting van de gezichtsscherpte bij zuigelingen is echter moeilijk vanwege tekortkomingen in hun communicatievermogen. Dit artikel presenteert een nieuwe geautomatiseerde methode om de gezichtsscherpte bij kinderen (5-36 maanden oud) te beoordelen. Deze methode, de automated acuity card procedure (AACP), maakt gebruik van een webcam voor eye tracking en herkent het kijkgedrag van kinderen automatisch. Een voorkeurstest met twee keuzes wordt uitgevoerd wanneer het geteste kind de visuele stimuli bekijkt die worden weergegeven op een digitaal beeldscherm met hoge resolutie. Wanneer het geteste kind de prikkels bekijkt, worden hun gezichtsfoto’s opgenomen door de webcam. Deze foto’s worden door het ingestelde computerprogramma gebruikt om hun kijkgedrag te analyseren. Met deze procedure worden de oogbewegingsreacties van het kind op verschillende stimuli gemeten en wordt hun gezichtsscherpte beoordeeld zonder communicatie. Door de resultaten te vergelijken met de roosterscherpte verkregen door Teller Acuity Cards (TAC’s), worden de prestaties van AACP geacht vergelijkbaar te zijn met die van TAC’s.
Introduction
De infantiele periode is een kritieke periode voor de visuele ontwikkeling. Visuele problemen die zich vroeg in het leven voordoen, kunnen een aanzienlijke invloed hebben op de ontwikkeling van een kind. Het is belangrijk om een kwantitatieve visuele beoordeling bij zuigelingen te kunnen uitvoeren, wat kan helpen bij het detecteren van vroege zichtproblemen. Omdat baby’s echter niet cognitief ontwikkeld of expressief genoeg zijn om gezichtsscherptekaartsymbolen, zoals letters of grafieken, te herkennen, is het meten van hun gezichtsscherpte moeilijk. De huidige gouden standaard voor de beoordeling van het gezichtsvermogen van baby’s is de scherptekaartprocedure1 op basis van de voorkeurstest2. Omdat deze methode echter vereist dat ervaren testers de gezichtsscherpte beoordelen door de oogbewegingen van het kind 3,4,5,6 te observeren, wordt deze beperkt door de ervaring van de testers 4,5. Daarom blijven scherptekaartprocedures, zoals Teller Acuity Cards (TAC’s)5,6, een subjectieve methode. Er is dus behoefte aan een methode die de gezichtsscherpte bij zuigelingen en jonge kinderen kwantitatief kan meten, die kan worden gebruikt zonder de noodzaak van verbale communicatie en die niet wordt beperkt door ervaren testers te vereisen.
De uitvinding en het gebruik van de remote eye tracker maakte het mogelijk om een geautomatiseerd scherptemeetsysteem te ontwikkelen. In eerdere studies zijn eye-trackingmethoden gebruikt als een hulpmiddel voor visuele functie-evaluatie bij kinderen 7,8,9,10. Een remote eye tracker kan worden gebruikt voor het volgen van blikken en is een vervanging voor de observatie door een tester van de oogbewegingen van een kind. De ACTIVE procedure7 en AVAT procedure10 zijn volledig geautomatiseerde gezichtsscherptetesten met een remote eye tracker; ze hebben vergelijkbare gezichtsscherpteresultaten opgeleverd als de Keeler Acuity Cards-test bij gezonde zuigelingen en jonge kinderen. In tegenstelling tot andere recente studies, gebruikten we een webcam in plaats van een externe eyetracker om de blik van het kind vast te leggen. We hebben een automatische acquisitiemethode voor oogbewegingsgegevens uitgevonden op basis van computervisie. De procedure combineerde de oogbewegingsacquisitiemethode met de voorkeurstechniek bij het beoordelen van de visuele functie bij kinderen.
Dit artikel is bedoeld om een nieuwe geautomatiseerde methode te presenteren, die de gezichtsscherpte bij jonge kinderen kan evalueren, de geautomatiseerde scherptekaartprocedure (AACP). Deze procedure is vooral nuttig voor zuigelingen en jongere kinderen die nog niet voldoende communicatieve vaardigheden hebben verworven. Het belangrijkste aspect is dat visuele reacties kunnen worden gekwantificeerd om raspenscherpte te verkrijgen bij zuigelingen en jonge kinderen. Raspscherptemeting maakt de detectie van visuele pathologieën mogelijk en speelt een belangrijke rol bij de daaropvolgende medische behandeling.
Protocol
Representative Results
Discussion
Verschillende studies 7,8,9,10 gebaseerd op de eye-tracking methode hebben de waarde van deze methode aangetoond bij het evalueren van zuigelingen en jonge kinderen die moeite hebben met verbale communicatie. Het aantal deelnemers aan eerdere studies is echter relatief klein. Slechts 30 baby’s jonger dan 12 maanden werden getest met de ACTIVE-procedure, die werd ontwikkeld door Jones et <sup cl…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Deze studie werd ondersteund door Capital’s Fund for Health Improvement and Research (nr. 2018-2Z-4076) en Peking University First Hospital SEED Research Funds (2019SF31).
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).
