Zautomatyzowana metoda oceny ostrości wzroku u niemowląt i małych dzieci za pomocą systemu śledzenia ruchu gałek ocznych
17 marca 2023
W tym artykule prezentujemy nowatorską, zautomatyzowaną metodę oceny ostrości wzroku u niemowląt i małych dzieci za pomocą systemu śledzenia wzroku.
Ta nowatorska zautomatyzowana metoda, zwana procedurą automatycznej karty ostrości wzroku lub AACP, może ocenić ostrość wzroku u małych dzieci. Procedura jest przydatna dla niemowląt i młodszych dzieci, które nie nabyły jeszcze wystarczających umiejętności komunikacyjnych. Procedura AACP wykorzystuje kamerę internetową zamiast zdalnego śledzenia ruchu gałek ocznych.
Test dwuwyboru, który automatycznie rozpoznaje zachowania dziecka związane z oglądaniem, gdy dziecko ogląda bodźce wizualne na cyfrowym ekranie wyświetlacza. Obrazy z kreskówek są prezentowane na środku ekranu jako nagrody wizualne podczas procedury testowej. Zmniejsza to nieprawidłowość zabiegu spowodowaną przesuwaniem się oka niemowlęcia na bok.
W przyszłości, poprzez zmianę rodzajów stymulacji wzrokowej, AACP może być wykorzystywany do oceny innych funkcji przetwarzania informacji wizualnych we wczesnym okresie rozwoju dzieci. Zacznij od uzyskania świadomej zgody rodziców dziecka na badanie za pomocą systemu kalibracji śledzenia ruchu gałek ocznych i opisz im format badania. Umieść dziecko do badania w odległości 55 centymetrów od monitora na kolanach rodzica.
Dostosuj położenie podnośnika stołowego, aby umieścić go z monitorem tak, aby ekran był prostopadły do oczu dziecka. Dostosuj pozycję kamery internetowej, aby upewnić się, że twarz dziecka jest widoczna w systemie nagrywania i aby uniknąć przechwytywania twarzy innych niż twarz dziecka. Przed przystąpieniem do zabiegu należy poinformować dziecko, że będzie oglądać ekran.
Poinstruuj rodzica, aby poprosił dziecko, aby patrzyło na ekran, gdy dziecko nie zwraca uwagi. Następnie otwórz automatyczną procedurę karty ostrości wzroku lub oprogramowanie AACP i wpisz informacje o dziecku, w tym imię, płeć i wiek w oprogramowaniu. Kliknij przycisk Start, aby skalibrować procedurę.
Format wymiany grafiki lub obraz GIF pojawia się na białym tle na środku ekranu przez co najmniej trzy sekundy. System analizy jednocześnie określa, czy linia wzroku dziecka jest utrwalona na obrazie, pokazując zieloną kropkę na ekranie. Jeśli dane spojrzenia nie są dostępne w ciągu minuty, na ekranie pojawi się inny obraz GIF z kreskówki.
Po wykryciu współrzędnych wzroku w tym obszarze, procedura testowa rozpoczyna się bez działania testera i przebiega automatycznie. Aby rozpocząć ocenę ostrości wzroku, przedstaw wstępną ocenę na komputerze, w zależności od wieku dziecka i zgodnie z kartami ostrości kasjera II lub testem TAC II. Przedstaw wstępną ocenę w zakresie od 0,33 do 30,0 cykli na stopień w krokach co 1 na dwie oktawy przez 1 000 milisekund, co jest długością próby przed wyświetleniem pustego ekranu na 200 milisekund.
Ponownie przedstaw ten sam bodziec, a następnie pusty ekran. Przedstaw trzykrotną gradację tego samego zestawu częstotliwości przestrzennych. Podczas wykonywania zabiegu pozwól kamerze internetowej nagrać zdjęcia twarzy w celu analizy zachowania dziecka podczas oglądania.
Program badania wzroku sprawdza reakcje na ruchy gałek ocznych z kryteriami określającymi, czy bodziec został zaobserwowany. Niech program przetwarzania wyników testów przedstawi kolejny bodziec zgodnie z protokołem. Po każdych trzech próbach zaprezentuj obraz GIF z muzyką w tle jako wizualną nagrodę, aby utrzymać zainteresowanie dziecka.
Przerwij test, jeśli żadne dane dotyczące spojrzenia nie są użyteczne, ponieważ dziecko odwraca się lub zamyka oczy w ciągu jednej minuty od prezentacji obrazu GIF. Po zakończeniu testu przeanalizuj wyniki oceny ostrości dla dziecka wygenerowane przez programy. AACP zastosowano w grupie 155 normalnie rozwijających się niemowląt i małych dzieci w wieku od pięciu do 36 miesięcy.
Ostrość oceny mierzona przez AACP stopniowo wzrastała wraz z wiekiem niemowląt. U niemowląt w wieku od sześciu do 12 miesięcy ostrość oceny wzrosła o 0,5 oktawy. Ostrość oceny zwiększyła się o jedną oktawę w grupie wiekowej od 12 do 24 miesięcy.
Wzrost o 1,5 oktawy zaobserwowano u małych dzieci w wieku od 24 do 36 miesięcy. Tendencja rozwoju ostrości w tym badaniu była zgodna z rozwojem ostrości mierzonym za pomocą TAC II w tej samej grupie niemowląt.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejszy artykuł przedstawia nową, zautomatyzowaną metodę oceny ostrości wzroku u niemowląt i małych dzieci z wykorzystaniem systemu eye-trackingowego. Metoda ta jest szczególnie przydatna w przypadku małych dzieci, które nie rozwinęły jeszcze wystarczających umiejętności komunikacyjnych.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Ocena ostrości wzroku
- Rozwój dziecka
- Technologia okulografii (eye-tracking)
Wstęp
- Ostrość widzenia ma kluczowe znaczenie dla rozwoju wczesnodziecięcego.
- Tradycyjne metody mogą być nieodpowiednie dla bardzo małych dzieci.
- Zautomatyzowane procedury mogą zwiększyć dokładność oceny.
- Technologia eye-tracking oferuje nieinwazyjne rozwiązanie.
Cel badania
- Ocena ostrości wzroku u niemowląt i małych dzieci.
- Opracowanie metody dostosowanej do dzieci niewerbalnych.
- Poprawa wiarygodności ocen wzrokowych.
Zastosowane metody
- Zastosowano zautomatyzowaną procedurę karty ostrości wzroku (AACP).
- Zamiast zdalnego eyetrackera wykorzystano kamerkę internetową.
- Wdrożono test patrzenia z dwoma wyborami.
- Jako nagrody wizualne podczas testowania posłużyły rysunkowe obrazy.
Główne wyniki
- AACP skutecznie rozpoznawało zachowania związane z obserwowaniem u dzieci.
- Metoda ta ograniczyła błędne odczyty spowodowane ruchami gałek ocznych.
- Bodźce wizualne były angażujące dla dzieci.
- Procedura wykazała wiarygodność w ocenie ostrości wzroku.
Wnioski
- AACP jest obiecującym narzędziem do oceny ostrości wzroku u małych dzieci.
- Rozwiązuje ono problemy związane z tradycyjnymi metodami oceny.
- Przyszłe badania mogłyby rozszerzyć jego zastosowanie w warunkach klinicznych.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Zautomatyzowany, obiektywny pomiar ostrości wzroku u niemowląt i małych dzieci wypełnia istotną lukę w badaniach translacyjnych na wczesnym etapie oraz w opracowywaniu pediatrycznych biomarkerów. System AACP umożliwia ilościową i powtarzalną ocenę funkcji wzrokowych u populacji niewerbalnych, co wspiera wczesne odkrywanie i walidację punktów końcowych rozwoju neurologicznego. Możliwość ta zwiększa pewność prognostyczną w przypadku portfolio leków i urządzeń pediatrycznych ukierunkowanych na rozwój wzrokowy i neurologiczny.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne etapy odkrywania i walidacja celu
- Umożliwia obiektywną kwantyfikację funkcji wzrokowych u dzieci w wieku przedmównym.
- Wspiera walidację funkcjonalnych punktów końcowych dla celów neurorozwojowych i okulistycznych.
- Ułatwia ograniczanie ryzyka mechanistycznego poprzez izolację zmiennych przetwarzania sensorycznego.
- Dostarcza powtarzalnych danych do selekcji projektów w portfolio na wczesnym etapie.
Przesiewanie i opracowanie testu
- Zapewnia zstandaryzowane, zautomatyzowane testy ostrości wzroku odpowiednie do wysokoprzepustowych badań przesiewowych u dzieci.
- Gwarantuje powtarzalność i ilościowe wyniki dzięki zautomatyzowanemu śledzeniu ruchu gałek ocznych oraz analizie behawioralnej.
- Przygotowuje zwalidowane systemy do późniejszej oceny związków lub urządzeń w modelach pediatrycznych.
- Umożliwia wiarygodne porównanie efektów interwencji w odniesieniu do punktów końcowych dotyczących wzroku.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Jest zgodne ze strategiami w zakresie biomarkerów translacyjnych dla pediatrycznego rozwoju neurologicznego i wzrokowego.
- Wspiera ciągłość procesu od wczesnego etapu odkrywania po walidację przedkliniczną w systemach istotnych dla danej jednostki chorobowej.
- Zmniejsza ryzyko przy wdrażaniu kandydatów ukierunkowanych na funkcje wzrokowe we wczesnym dzieciństwie.
- Zapewnia wgląd w mechanizmy trajektorii rozwojowych istotnych dla interwencji terapeutycznych.
Integracja potoków i przepływów pracy
Metoda AACP integruje się z continuum od etapu odkrywania do badań przedklinicznych w badaniach nad pediatrycznym rozwojem wzrokowym i neurorozwojowym, umożliwiając wczesny, obiektywny pomiar punktów końcowych oraz wspierając identyfikację i walidację związków wiodących.
- Biologia odkrywcza: Obiektywnie testuje hipotezy dotyczące funkcji wzrokowej w niewerbalnych modelach pediatrycznych.
- Przesiew: Dostarcza powtarzalnych, ilościowych wyników ostrości wzroku w celu standaryzacji testów.
- Analityka: Generuje mierzalne punkty końcowe do porównań statystycznych pomiędzy grupami wiekowymi i interwencjami.
- Badania translacyjne: Łączy wczesne odkrycia z przedkliniczną walidacją biomarkerów wzrokowych.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Tworzy skalowalną, zautomatyzowaną platformę do wielokrotnego zastosowania w badaniach pediatrycznych.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną i zmniejsza niejednoznaczność w walidacji celów terapeutycznych w pediatrii.
- Wartość operacyjna: Automatyzuje i standaryzuje ocenę ostrości wzroku w celu zapewnienia skalowalności i powtarzalności.
- Wartość strategiczna: Umożliwia wcześniejsze, oparte na danych podejmowanie decyzji go/no-go dla programów pediatrycznych.
- Wpływ na portfolio: Wspiera priorytetyzację kandydatów ukierunkowanych na wczesnodziecięce punkty końcowe w zakresie wzroku i neurologii z uwzględnieniem ryzyka.
Wskazówki dotyczące wdrożenia
- Wymaga doświadczenia w przeprowadzaniu testów behawioralnych u dzieci oraz w analizie danych z okulografii.
- Wymaga cyfrowego wyświetlacza o wysokiej rozdzielczości, skalibrowanej kamery internetowej oraz kompatybilnego oprogramowania analitycznego.
- Wymaga standaryzacji międzyzespołowej w celu zapewnienia spójności pozyskiwania i interpretacji danych.
- Możliwość dostosowania do różnych grup wiekowych i etapów rozwoju dzieci poprzez modyfikacje protokołu.
- Zależność od współpracy badanych i ich zdolności koncentracji, co wiąże się z praktycznymi ograniczeniami w niektórych populacjach.
