用于测试和分析视敏度及其变化的系统和方法技术方案

技术编号:24042461 阅读:10 留言:0更新日期:2020-05-07 03:52
本文公开了用于使用敏度模型进行测试和分析视敏度以及变化的系统和方法,所述敏度模型基于一个或多个敏度图表设计参数以及使用受试者的敏度测试数据计算出的候选敏度参数而生成,所述视敏度模型包括使用多视标心理测量函数族确定的图表特定心理测量函数,并且其中所述敏度模型被配置为估计获得所述受试者的所述敏度测试数据的概率。

System and method for testing and analyzing visual acuity and its changes

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于测试和分析视敏度及其变化的系统和方法交叉引用本申请要求于2017年6月23日提交的美国临时申请号62/524,414的权益,该美国临时申请通过引用整体并入本文。
技术介绍
视敏度图表由于其标准化且易于使用,并且可以广泛分布,因此通常用于测量视敏度。视敏度测试通常涉及要求患者鉴别在测试幻灯片(或一系列幻灯片)上呈现的视标——字母或物体的视觉模式。每张幻灯片均包含一次布置成一行或多行的一个或多个视标。对患者根据视标大小鉴别该视标的能力进行记录并评分以产生对视敏度的估计。所获得的视敏度的估计(例如,患者可以可靠看到的最小视标大小)可以从根本上取决于测试和评分的设计,该设计基于每个图表特定的预先确定的规则和启发式。
技术实现思路
视敏度测试的两种方法:其中患者鉴别同时呈现的多行视标或计算机化测试的图表测试或一次呈现一个视标的计算机化测试已成为当前技术的主导。计算机化测试已获得近期的青睐,因为它经由在数字显示器上灵活准确地对视标大小进行采样提供了提高测试分辨率的潜在优势以及将测试重点放在患者的特定视力上的自适应测试和个性化测试策略的应用。现有敏度测试的一个重要缺点是用于临床试验和临床实践的图表之间的图表设计的差异。因此,在临床实践中收集的敏度测试结果仅与在临床试验中使用的“黄金标准”图表上收集的敏度测试结果不精确相关。由于临床试验需要较长的测试时间,因此该图表设计和测试标准仍无法由眼保健专家或全科医生进行临床测试。甚至需要在临床研究中允许更长的时间,在与从为成人设计的图表中获得的敏度测试结果相比时,使用儿科图表(例如HOTV、Lea设计)获得的敏度测试结果仍显示出系统性偏差。精确地测试视敏度呈现出一个挑战。对于当前在临床环境中使用的许多图表,敏度测试仅提供定性结果而非定量结果(例如,20/20或20/40)。此外,跨临床测试站点流通的各种图表设计可能使对通过不同图表获得的敏度测试进行比较和整合变得困难。在用于临床视力测试的图表之间没有精度和一致性的情况下,跟踪视力如何随疾病或治疗而变化仍然很难。本文公开的用于测试和分析视敏度的系统和方法解决了视敏度测试中存在的问题。本文公开的系统和方法的优点包括基于与他/她的视敏度有关的受试者特定(可互换为视标不变)信息来开发个性化敏度图表。在一些实施方式中,本文公开的系统和方法的另一优点包括分析用广泛的敏度图表(包括但不限于遗留图表)收集的视敏度数据的能力。在一些实施方式中,本文公开的系统和方法的另一优点包括生成独立于用于收集数据的敏度图表设计的精确敏度参数。在一些实施方式中,本文公开了能够分析在不同的敏度图表设计上可选地收集的视敏度数据的评分算法(本文可互换为算法S)。在一些情况下,本文公开了通过生成或选择精确地集中于测试受试者的敏度的个性化图表设计来提高可视敏度数据的质量的自适应算法(可互换为算法A)。在一些情况下,本文公开了组合算法,该组合算法以迭代方式组合算法A和S:先前收集的敏度数据(来自受试者或来自群体)的评价用于个性化图表设计以使用算法A收集敏度图表数据。反过来,可以使用算法S对该数据进行评分,算法S提供了患者视敏度的最新估计值。该重复过程可以提供具有高精度的视敏度的估计并减少测试时间。在一些实施方式中,本文公开了用于分析视敏度的敏度模型,其在使用不同的敏度图表设计的测试期间预测视觉表现。在一些情况下,这样的敏度模型为算法S和算法A提供了基础。在一些实施方式中,本文公开的敏度模型提供了敏度图表表现的强大描述,其概括为使用特定于受试者的模型参数和/或特定于每个图表设计的模型参数来预测跨不同敏度图表的视觉表现。这些特定于受试者的模型参数(本文可互换为图表不变参数)可提供可用于随时间跟踪视觉健康状况的有价值的敏度参数。例如,在本文公开的敏度模型中,图表特定指标和图表不变指标(可互换为参数)的区别为视敏度的估计提供了灵活性和通用性。敏度指标的这样的两个集可以是重要的并且是互补的。图表特定指标的集可以在测试期间使用的特定敏度图表的范围内描述视敏度。图表不变指标的替代集可以独立于敏度图表的设计特征来描述视敏度。因此,这些综合参数可以具有灵活性以递送特定于或独立于用于测试的敏度图表的敏度指标。图表特定指标对于随时间使用相同图表的研发应用程序很重要。图表不变指标方法对于评价和比较不同临床实践和人群的数据很重要。如图3A所示,生成图表不变敏度模型的示例性实施方式的流程图可以包括使用图表不变敏度参数的操作230,然后可根据所述敏度图表的所述设计因素将操作230转换为图表特定敏度参数330。本文公开的敏度模型还可以为视敏度数据的新颖表示提供基础。可视化工具可以帮助患者和临床医生理解所测量的敏度变化。由于相同图表通常可用于测量不同眼睛、不同距离或需要重复测量视敏度(例如,跟踪眼病的进展或治疗效果)的情况下的视力,因此很难防止条件之间的污染。美国国家科学院-国家研究委员会(NAS-NRC)委员会和ANSI(美国国家标准学会)标准的建议规定,敏度图表应包含多行大小呈对数递减的视标。除了其他设计建议(每行5-10个视标,随机采样无需更换),标准不建议针对计算机化自适应敏度方法使用的单字母表示。与仅针对一个大小的一个字母优化视标选择的传统自适应敏度测试方法不同,本文公开的系统和方法可以有利地实现对敏度图表的复合优化,所述敏度图表同时估计图表特定敏度指标和图表不变敏度指标。与本文公开的方法和系统相关的附加优点包括但不限于:遵循图表设计标准同时针对每个个体受试者进行精确的个性化关注、快速的测试时间、与耗时的单字母敏度测试相当的精度以及可独立于视标大小、测试图表或测试程序来描述的受试者的视敏度指标。考虑到敏度图表设计的知识,两个敏度参数集(无论是图表特定的还是图表不变的)均是可互换和可互译的。在一些实施方式中,本文公开的系统和方法包括基于图表的自适应敏度测试,其提供了由基于图表的测试提供的标准化的优点,以及由单字母测试提供的灵活性和精度的优点。本文公开的系统和方法可以应用贝叶斯自适应算法来个性化和精确地集中敏度图表,以最佳地测试每个受试者的视力,同时遵守来自裁决委员会的设计约束或建议,或更普遍地,同时完全保持任何所需的设计约束。在一些实施方式中,可选地使用贝叶斯自适应算法和信号检测框架开发用于视敏度测试的设计约束的优化方法提供了以下中的一个或多个:遵守图表设计标准;通过针对个体的自适应测试进行精确的个性化;图表的较短测试时间;较长的单字母敏度测试的精度;校正不同视标集的猜测行为;以及在敏度测试的实际问题,例如视力测试的设计或所使用的视标方面不变的视敏度估计。在一方面,本文公开了用于生成对受试者的视敏度进行评分的视敏度模型的计算机实现的方法,所述方法包括:a)获得一个或多个敏度图表设计参数;b)收集所述受试者的敏度测试数据;c)从候选敏度参数的一个或多个集中选择图表特定敏度参数的第一集;d)生成敏度模型,包括:i)生成单视标心理测量函数,所述单视标心理测量函数包括所述图表特定敏度参数的第一集;ii)使用所述单视标心理测量函数计算多视标心理测量函数族;以及iii本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于生成对受试者的视敏度进行评分的敏度模型的计算机实现的系统,所述系统包括:/n数字处理设备,所述数字处理设备包括被配置为执行可执行指令的操作系统和存储器;以及/n计算机程序,所述计算机程序包括通过所述数字处理设备可执行以创建包括软件模块的评分应用的指令,所述软件模块:/na)获得一个或多个敏度图表设计参数;/nb)收集所述受试者的敏度测试数据;/nc)从候选敏度参数的一个或多个集中选择图表特定敏度参数的第一集;/nd)生成敏度模型,包括:/ni.生成单视标心理测量函数,所述单视标心理测量函数包括所述图表特定敏度参数的第一集;/nii.使用所述单视标心理测量函数计算多视标心理测量函数族;以及/niii.使用所述多视标心理测量函数族生成图表特定心理测量函数,所述图表特定心理测量函数包括图表特定敏度参数的第二集,/n其中,所述敏度模型被配置为基于所述一个或多个敏度图表设计参数来估计获得所述受试者的所述敏度测试数据的概率。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170623 US 62/524,4141.一种用于生成对受试者的视敏度进行评分的敏度模型的计算机实现的系统,所述系统包括:
数字处理设备,所述数字处理设备包括被配置为执行可执行指令的操作系统和存储器;以及
计算机程序,所述计算机程序包括通过所述数字处理设备可执行以创建包括软件模块的评分应用的指令,所述软件模块:
a)获得一个或多个敏度图表设计参数;
b)收集所述受试者的敏度测试数据;
c)从候选敏度参数的一个或多个集中选择图表特定敏度参数的第一集;
d)生成敏度模型,包括:
i.生成单视标心理测量函数,所述单视标心理测量函数包括所述图表特定敏度参数的第一集;
ii.使用所述单视标心理测量函数计算多视标心理测量函数族;以及
iii.使用所述多视标心理测量函数族生成图表特定心理测量函数,所述图表特定心理测量函数包括图表特定敏度参数的第二集,
其中,所述敏度模型被配置为基于所述一个或多个敏度图表设计参数来估计获得所述受试者的所述敏度测试数据的概率。


2.如权利要求1所述的系统,还包括:在(c)之后并且在(i)之前,生成包括图表不变灵敏度参数的第一集的基于灵敏度的心理测量函数,并且其中所述图表不变灵敏度参数的第一集包括灵敏度阈值和灵敏度范围,并且其中所述图表不变灵敏度参数的第一集基于所述图表特定敏度参数的第一集而生成。


3.如权利要求2所述的系统,其中所述基于灵敏度的心理测量函数独立于所述一个或多个敏度图表设计参数。


4.如权利要求2所述的系统,其中所述基于灵敏度的心理测量函数基于所述一个或多个敏度图表设计参数和所述受试者的一个或多个附加参数而生成,所述一个或多个附加参数是图表不变的。


5.如权利要求2所述的系统,其中所述基于灵敏度的心理测量函数基于信号检测理论而生成。


6.如权利要求2所述的系统,其中所述基于灵敏度的心理测量函数被配置为将所述受试者的视敏度表现描述为一个或多个视标大小的d’函数,并且独立于所述一个或多个图表设计参数。


7.如权利要求2所述的系统,还包括在(i)之前,将所述基于灵敏度的心理测量函数转换为所述单视标心理测量函数。


8.如权利要求1-7中任一项所述的系统,其中所述图表特定敏度参数的第一集包括敏度阈值和敏度范围。


9.如权利要求1-8中任一项所述的系统,其中所述单视标心理测量函数是图表特定的。


10.如权利要求1-9中任一项所述的系统,其中所述图表特定敏度参数的第二集包括敏度阈值和敏度范围。


11.如权利要求1-10中任一项所述的系统,其中所述图表特定敏度参数的第一集或第二集包括敏度阈值、敏度范围、敏度斜率、两个测试条件之间的敏度阈值变化、两个测试条件之间的敏度范围变化、两个测试条件之间的敏度斜率变化或其组合。


12.如权利要求1-11中任一项所述的系统,其中所述图表特定敏度参数的第一集或第二集包括一个或多个数值。


13.如权利要求1-12中任一项所述的系统,其中所述图表特定敏度参数的第一集或第二集包括针对其参数的至少一个后验概率密度函数。


14.如权利要求1-13中任一项所述的系统,其中所述受试者的所述敏度测试数据包括来自至少两个不同测试条件的数据。


15.如权利要求14所述的系统,其中所述图表特定敏度参数的第一集或第二集包括来自针对所述至少两个不同测试条件的敏度阈值的后验概率密度函数。


16.如权利要求1-15中任一项所述的系统,其中所述一个或多个敏度图表设计参数包括:视标总数、每行视标数目、视标采样方法、视标大小、行数和所述受试者的响应或其组合。


17.如权利要求1-16中任一项所述的系统,其中所述单视标心理测量函数基于至少一个视标大小。


18.如权利要求1-17中任一项所述的系统,其中所述多视标心理测量函数族的每个函数基于两个或更多个不同的视标大小,并且其中所述多视标心理测量函数族包括多视标心理测量函数中的两个、三个、四个、五个、六个或任何其他整数个。


19.如权利要求1-18中任一项所述的系统,其中所述单视标心理测量函数包括所述受试者的敏度阈值和敏度范围。


20.如权利要求1-19中任一项所述的系统,其中所述多视标心理测量函数族中的一个或多个函数基于敏度图表或子图表中的每行多个视标。


21.如权利要求1-20中任一项所述的系统,其中(iii)还包括使用所述多视标心理测量函数族的加权总和。


22.如权利要求21所述的系统,其中所述心理测量函数族的所述加权基于所述受试者的所述敏度图表数据。


23.如权利要求21所述的系统,其中所述加权由用户手动确定或由计算机程序自动确定。


24.如权利要求1-23中任一项所述的系统,其中(b)还包括显示基于所述一个或多个敏度图表设计参数而生成的一个或多个敏度图表,以供收集所述敏度测试数据。


25.如权利要求24所述的系统,其中所述一个或多个敏度图表中的每一个均包括至少一个视标,其中所述至少一个视标选自视标库。


26.如权利要求24-25中任一项所述的系统,其中所述一个或多个敏度图表的对比度是标准ETDRS图表或Sloane图表中的正常对比度的约25%、2.5%或1.5%。


27.如权利要求24-26中任一项所述的系统,其中所述至少一个视标是字母、数字或符号。


28.如权利要求1-27中任一项所述的系统,其中所述候选敏度参数的一个或多个集基于所述一个或多个敏度图表设计参数、所述受试者的所述敏度测试数据或两者而生成。


29.一种用于生成对受试者的视敏度进行评分的视敏度模型的计算机系统,所述系统包括:
数字处理设备,包括被配置为执行可执行指令的操作系统和存储器;以及
计算机程序,包括通过所述数字处理设备可执行以创建包括软件模块的评分应用的指令,所述软件模块:
a)获得一个或多个敏度图表设计参数;
b)收集所述受试者的敏度测试数据;
c)基于所述一个或多个敏度图表设计参数、所述受试者的所述敏度测试数据或两者生成候选敏度参数的一个或多个集;
d)生成敏度模型,包括生成一个或多个图表特定心理测量函数,每个图表特定心理测量函数均包括所述图表特定敏度参数的一个或多个集中的图表特定敏度参数集,
e)使用所述敏度模型和所述候选敏度参数的一个或多个集生成观察所述敏度测试数据的所述概率;
f)基于所述概率对所述受试者的所述候选敏度参数的一个或多个集进行排名;以及
g)基于所述排名,从所述受试者的候选敏度参数的一个或多个集中选择一个集。


30.如权利要求29所述的系统,其中所述候选敏度参数的每个集均包括:敏度阈值和敏度范围。


31.如权利要求29-30中任一项所述的系统,其中所述候选敏度参数的每个集均包括敏度阈值、敏度范围、敏度斜率、两个测试条件之间的敏度阈值变化、两个测试条件之间的敏度范围变化、两个测试条件之间的敏度斜率变化或其组合。


32.如权利要求29-31中任一项所述的系统,其中所述候选敏度参数的每个集均包括所述一个或多个敏度参数的后验概率密度函数。


33.如权利要求29-32中任一项所述的系统,其中所述候选敏度参数的每个集均包括所述一个或多个敏度参数中的每一个的后验概率密度函数。


34.如权利要求29-33中任一项所述的系统,其中(b)包括汇总来自所述受试者的敏度测试数据,并将所述敏度测试数据保存在所述存储器的数据表中。


35.如权利要求29-34中任一项所述的系统,还包括在(g)之后,使用数字显示器向所述受试者或所述用户显示敏度测试结果,所述结果包括候选敏度参数的选定集。


36.如权利要求29-35中任一项所述的系统,其中所述受试者的所述敏度测试数据包括仅来自第一测试条件的数据。


37.如权利要求29-36中任一项所述的系统,其中所述受试者的所述敏度测试数据包括来自第一测试条件和第二测试条件的数据。


38.如权利要求37所述的系统,其中所述候选敏度参数的选定集包括敏度阈值或敏度范围的第一后验概率密度函数。


39.如权利要求38所述的系统,其中b)包括选择具有所述第一测试条件的数据。


40.如权利要求39所述的系统,还包括在g)之后,从所述受试者的所述敏度测试数据中选择具有所述第二测试条件的数据;以及重复c)至g)。


41.如权利要求40所述的系统,其中所述候选敏度参数的选定集包括所述敏度阈值或所述敏度范围的第二后验概率密度函数。


42.如权利要求41所述的系统,还包括使用所述第一后验概率密度函数和第二后验概率密度函数获得差异分布。


43.如权利要求42所述的系统,还包括基于所述差异分布来计算所述第一测试条件与所述第二测试条件之间的敏度阈值或敏度范围的变化。


44.如权利要求35所述的系统,其中所述视敏度测试结果是图表不变或图表特定的。


45.如权利要求29-44中任一项所述的系统,其中(e)基于贝叶斯定理或最大似然估计。


46.如权利要求32和33中任一项所述的系统,其中所述后验概率密度函数是贝叶斯后验概率密度函数。


47.如权利要求38和41中任一项所述的系统,其中所述第一后验概率密度函数或所述第二后验概率密度函数是贝叶斯后验概率密度函数。


48.如权利要求29-47中任一项所述的系统,其中(d)包括:
生成单视标心理测量函数,所述单视标心理测量函数包括图表特定敏度参数的第一集;
使用所述单视标心理测量函数计算多视标心理测量函数族;以及
使用所述多视标心理测量函数族生成图表特定心理测量函数,所述图表特定心理测量函数包括图表特定敏度参数的第二集。


49.如权利要求48所述的系统,还包括在生成所述单视标心理测量函数之前,生成包括图表不变灵敏度参数的第一集的基于灵敏度的心理测量函数。


50.如权利要求49所述的系统,其中所述基于灵敏度的心理测量函数独立于所述一个或多个敏度图表设计参数。


51.如权利要求49-50中任一项所述的系统,其中所述图表不变敏度参数的第一集包括敏度阈值和敏度范围。


52.如权利要求49-51中任一项所述的系统,其中所述基于灵敏度的心理测量函数基于所述一个或多个敏度图表设计参数和基于所述受试者的一个或多...

【专利技术属性】
技术研发人员:路易斯·安德烈斯·莱斯梅斯
申请(专利权)人:自适应传感技术公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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