相關申請

本申請要求2014年5月2日提交的美國專利申請?zhí)?1/987,700的權益，其內容通過參考結合于本文。

背景

本發(fā)明涉及鑒別觀察者的眼疾病的方法和裝置。更具體地，本發(fā)明涉及通過進行多個對比敏感度函數(shù)規(guī)程并將規(guī)程的結果比較來鑒別眼疾病，如弱視和近視。

早期檢測對于成功治療弱視(amblyopia)(″弱視(lazyeye)″)是關鍵的，弱視是在兒童和年輕人中的單眼視損傷的最常見原因，其影響2-5％的人群。疾病的較早檢測和對潛在原因(斜視，屈光不正，和/或形覺剝奪)的矯正可以提供更好的長期治療結果。

典型的弱視篩查/診斷規(guī)程包括對視敏度、實體敏度(stereoacuity)和弱視相關因素(例如斜視和屈光不正)的存在的評估。沒有單一的約定的標準，在排除了可能的器官缺陷、屈光不正和斜視之后，診斷弱視的一個常見度量是視敏度的眼間差異。近來的研究提出診斷弱視的其他可能度量，包括對比敏感度的眼間差異，并且特別是截取值(臨界值，cutoff)空間頻率(spatialfrequency)的差異。也已經開發(fā)了兒童視覺掃描儀(pediatricvisionscanner，pvs)，一種基于視網(wǎng)膜雙折射掃描的便攜裝置，來在2歲那么小的兒童中自動檢測斜視、弱視和其他嚴重的眼部病況。對于評估候選的針對弱視的篩查方法的研究得出了以下結論：盡管多種測試在篩查靈敏度和特異性方面可能是不同的，但評估的弱視發(fā)生率的概率在多種測試中是相當?shù)?，并且將不同測試組合可能改善診斷準確性。

盡管弱視篩查可以在學校由兒科醫(yī)生或眼部護理專家進行，但自動光篩查程序通常仍需要指定的儀器和特定的專業(yè)知識。例如，最常見的篩查規(guī)程在屈光矯正存在和不存在(裸眼)的情況之間在可能的弱視眼中評估視敏度差異。規(guī)程要求好的順應性、正確的眼準直和屈光不正測量，以及準確的眼鏡處方。篩查過程可能是昂貴的和無效率的，并且不常容易達到。對于有效的、容易進行的、負擔得起的和可信的篩查方法仍有重要需求。

概述

在一個實施方案中，本發(fā)明提供眼間抑制規(guī)程(iip)用于區(qū)分屈光參差性弱視和近視的用途，所述屈光參差性弱視和近視是在沒有正確的視力矯正的情況下在視覺檢查中?；煜膬煞N疾病。使用雙眼組合樣式，本發(fā)明人證明，弱視眼中的單眼信號衰減與來自對側眼的對弱視眼的更強抑制的組合造成了屈光參差性弱視中有缺陷的雙眼視覺。iip基于對于屈光參差性弱視中對側眼對弱視眼的更強抑制以及正常與近視視覺中的眼睛之間的大約平衡的抑制的觀察結果。對于患有弱視的患者，本發(fā)明人鑒別出，不透明和半透明地遮蓋對側(或非被測)眼將導致弱視眼中不同的對比敏感度，而對弱視眼的不同遮蓋將不會改變對側眼的對比敏感度。對于正常和近視受試者，用不透明和半透明的介質遮蓋一只眼睛將不會改變另一只的對比敏感度。具體而言，對于弱視者，與用半透明的介質遮蓋對側眼相比，用不透明的介質遮蓋對側眼將導致弱視眼的更好功能，因為用不透明的介質遮蓋可以更好將弱視眼從對側眼發(fā)揮的抑制釋放。

在至少一個實施方案中，本發(fā)明比較了當用不透明的或半透明的介質遮蓋非被測眼時被測眼的對比敏感度。在至少一個實施方案中，比較包括適應性評估全部對比敏感度函數(shù)(csf)，而不是在單個頻率評估對比敏感度。當用不透明的或半透明的遮蓋覆蓋非被測眼時，使用貝葉斯適應性規(guī)程有效測量被測眼中的csf。對于被測眼，對于半透明的和不透明的遮蓋條件，獲得csf下的面積(aucsf)，有時也計算為對數(shù)csf下的面積(aulcsf)，和截取值空間頻率，并且將抑制指數(shù)計算為兩種遮蓋條件之間的aucsf比。當在之前的被測眼和非被測眼之間切換遮蓋時，重復相同規(guī)程。對側眼遮蓋的改變大大改變弱視眼中的csf。相同操作對弱視受試者的對側眼的csf沒有顯著影響，對近視受試者的雙眼的csf也沒有影響。該效果提供將屈光參差性弱視與未矯正的近視相區(qū)分的簡單和有效方法。iip可以用于早期弱視篩查。

在一個實施方案中，本發(fā)明提供通過在被測眼前的針孔孔隙獲得的csf以將弱視與近視或遠視區(qū)分的用途。近視/遠視是視力問題，而弱視是皮質病癥，其不能通過視力矯正來矯正。該方法在將非被測眼用不透明的介質遮蓋的同時直接或通過針孔孔隙測量被測眼的csf。針孔孔隙用于繞過近視/遠視的視力極限，但其不能矯正弱視的皮質問題。對于近視/遠視眼，針孔孔隙可以用于降低缺陷視力的效果和改善對比敏感度，但針孔孔隙對弱視眼提供很少的相對改善。比較由針孔孔隙提供的對csf的效果允許人們區(qū)分弱視的視力和近視/遠視視力。

在一個實施方案中，比較在有和沒有針孔孔隙的情況下收集的csf。對于患有近視或遠視的受試者，在針孔條件下，雙眼的aucsf都得到改善。但對于弱視患者，在兩種條件下，弱視眼的aucsf不顯著改變或改變很少。

在另一實施方案中，本發(fā)明提供鑒別觀察者的眼疾病的方法。所述方法利用具有顯示器、用戶界面和處理器的裝置完成。該方法包括，顯示器在將觀察者的非被測眼用半透明的介質覆蓋的同時對觀察者產生第一刺激，和顯示器在將觀察者的非被測眼用至少基本上不透明的介質覆蓋的同時對觀察者產生第二刺激。第一刺激作為對于觀察者的被測眼的第一試驗的部分產生，并且第二刺激作為對于被測眼的第二試驗的部分產生。方法還包括，用戶界面在第一試驗期間接收第一輸入和在第二試驗期間接收第二輸入；處理器使用第一輸入確定第一對比敏感度函數(shù)(csf)和使用第二輸入確定第二對比敏感度函數(shù)(csf)，處理器計算對于第一csf計算第一對比敏感度函數(shù)下的面積(aucsf)且對于第二csf計算第二對比敏感度函數(shù)下的面積(aucsf)。該方法還包括，處理器對于第一和第二試驗將抑制指數(shù)定義為第一aucsf和第二aucsf中的一個相對于第一aucsf和第二aucsf中的另一個的比，和處理器使用抑制指數(shù)鑒別觀察者的被測眼的眼疾病(例如，弱視)。

在另一實施方案中，本發(fā)明提供鑒別觀察者的眼疾病的方法。該方法用具有顯示器、用戶界面和處理器的裝置完成。該方法包括，顯示器在將觀察者的非被測眼用至少基本上不透明的介質覆蓋并且觀察者的被測眼基本上不被覆蓋的同時對觀察者產生第一刺激，和顯示器在將觀察者的非被測眼用至少基本上不透明的介質覆蓋并且被測眼通過針孔孔隙看顯示器的同時對觀察者產生第二刺激。第一刺激作為對于被測眼的第一試驗的部分產生，并且第二刺激作為對于被測眼的第二試驗的部分產生。該方法還包括，用戶界面在第一試驗期間接收第一輸入和在第二試驗期間接收第二輸入；處理器使用第一輸入確定第一對比敏感度函數(shù)(csf)并且使用第二輸入確定第二對比敏感度函數(shù)(csf)，處理器對于第一csf計算第一對比敏感度函數(shù)下的面積(aucsf)且對于第二csf計算第二對比敏感度函數(shù)下的面積(aucsf)。該方法還包括，處理器對于第一和第二試驗將視力因子定義為第一aucsf和第二aucsf中的一個相對第一aucsf和第二aucsf中的另一個的比，和處理器使用視力因子鑒別觀察者的被測眼的眼疾病(例如，近視)。

在另一實施方案中，本發(fā)明提供用于確定具有被測眼和非被測眼的觀察者的眼疾病的裝置。裝置可以是電子裝置或計算機系統(tǒng)。所述裝置包括顯示器、用戶界面、處理器，和包含指令的非暫時性介質。所述處理器可以執(zhí)行指令以進行確定觀察者的眼疾病(例如，弱視)的方法。

通過考慮詳述和附圖，本發(fā)明的其他方面將變得顯而易見。

附圖簡述

圖1是利用不透明的(a)和半透明的(b)介質遮蓋非被測眼的眼間抑制規(guī)程(iip)的圖示。

圖2是提供弱視的觀察者的特征的表。

圖3是提供近視的觀察者的特征的表。

圖4是圖表csf參數(shù)化?？臻g對比敏感度函數(shù)(其描述作為空間頻率的函數(shù)的倒數(shù)(reciprocal)對比閾值)可以由四個參數(shù)描述：(1)峰獲取，csmax，(2)峰頻率，fc，(3)帶寬(半高全寬)，β，和(4)低頻率側的截短的(truncated)減少，δ。用于測量對比敏感度函數(shù)的貝葉斯適應性方法(其中快速csf方法是最明顯的實例)通過直接評價csf的參數(shù)快速評價csf。參數(shù)化在方法之間可能不同，但在不同空間頻率的對比敏感度的評價是相同的。

圖5是說明用于執(zhí)行快速csf規(guī)程和鑒別觀察者的眼疾病的系統(tǒng)的部件的框圖。

圖6是說明用于執(zhí)行快速csf規(guī)程和鑒別觀察者的眼疾病的裝置的框圖。

圖7是表示弱視和近視眼中抑制指數(shù)的圖表。前三個條(深灰色)表示在視力矯正的情況下來自弱視的受試者的弱視眼(水平線)和對側眼(左斜線)的數(shù)據(jù)，和近視的受試者(右斜的)左和右眼的平均值。后三個條(淺灰色)表示裸眼條件下的數(shù)據(jù)。叉號代表個體數(shù)據(jù)。

圖8是代表近視的(左)和弱視的(右)受試者的aucsf的圖表。x-軸：當將非被測眼用半透明的介質覆蓋時被測眼的aucsf；y-軸：當將非被測眼用不透明的介質覆蓋時被測眼的aucsf。對角線是標識線，斜率1.0。ae：弱視眼；fe：對側眼；re：右眼；矯正的ae/le：在眼鏡的情況下測試的弱視/左眼；矯正的fe/re：在眼鏡的情況下測試的對側/右眼；矯正的ae/le(實心菱形)：在眼鏡的情況下測試的弱視/左眼；矯正的fe/re(空心菱形)：在眼鏡的情況下測試的對側/右眼；裸ae/le(實心星形)：在沒有眼鏡的情況下測試的弱視/左眼；裸fe/re(空心星形)：在沒有眼鏡的情況下測試的對側/右眼。

圖9是提供在鑒定弱視過程中單個度量的能力和一種或多種最佳鑒別因素的表。

圖10是提供近視的觀察者的特征的表。

圖11是針孔孔隙的圖示。

圖12顯示三個測試條件中的平均csf。

菱形：用中性密度(neutraldensity，nd)濾光片矯正的眼；正方形：利用針孔的裸眼；空心環(huán)：利用nd濾光片的裸眼。

詳細描述

在詳細描述本發(fā)明的任意實施方案之前，要理解本發(fā)明不將其應用限制于以下說明書中陳述的或以下附圖中說明的部件的構造和排列的詳述。本發(fā)明能夠另外實施并且以各種方式實踐或進行。

而且，要理解，本文中使用的措辭和術語是為了說明，并且不應理解為限制性的。“包括”、“包含”或“具有”和其變化形式的使用意為包括之后列出的項目和其對等物以及另外的項目。術語“安裝的”、“連接的”和“偶聯(lián)的”廣泛使用并且包括直接和間接安裝、連接和偶聯(lián)。此外，“連接的”和“偶聯(lián)的”不限于物理或機械連接或偶聯(lián)，并且可以包括電連接或偶聯(lián)，不論是直接或間接的。術語“組”廣泛使用以表示一種以上。此外，可以使用其他已知方法進行電通信和通知，包括直接連接、無線連接等。

還應該注意，多種基于硬件和軟件的裝置，以及多種不同結構部件可以用于執(zhí)行本發(fā)明。此外，并且如后續(xù)段落中描述的，附圖中說明的具體構造意在舉例說明本發(fā)明的實施方案。備選的構造是可能的。

童年期間的弱視篩查對于早期檢測和成功治療是至關重要的。在一個實施方案中，本發(fā)明人開發(fā)和評估了一種篩查方法，所述篩查方法利用弱視眼和對側眼之間的不平衡的眼間抑制。本發(fā)明人，在一輪測試中，測試了十九名患有屈光參差性弱視的受試者和二十二名年齡匹配的患有近視的受試者。該實施在被測眼(左，右)、非被測眼(半透明的，不透明的)的遮蓋條件限定的八個單眼條件下，測量對比敏感度函數(shù)下的面積(aucsf)(圖1)，并且確定屈光狀態(tài)(矯正的，未矯正的)。對于每只被測眼，該分析將抑制指數(shù)定義為在非被測眼的半透明的和不透明的遮蓋條件下獲得的aucsf值之間的比。為了評估抑制指數(shù)的篩查潛能，一個方案比較來自患有弱視和近視的患者的結果。在有和沒有視力矯正的情況下，弱視的受試者的弱視眼中指數(shù)顯著低于對側眼和近視的受試者的雙眼。在近視的受試者的雙眼和弱視的受試者的對側眼中未發(fā)現(xiàn)顯著差異。以抑制指數(shù)作為預測物，邏輯回歸模型將弱視眼與近視眼成功區(qū)分，在未矯正條件下至少接近100％準確度。在矯正的條件下，以抑制指數(shù)和眼間視敏度差異作為預測物，類似地將弱視眼與近視眼以至少接近100％準確度區(qū)分。這種樣式的對比敏感度函數(shù)(csf)變化(由非被測眼的不同遮蓋模式造成)，提供可能的用于將屈光參差性弱視與近視區(qū)分的csf識別標志。

因此，在至少一個實施方案中，操作對側眼中的亮度水平大大改變患者的弱視眼中的csf。如本文中使用的，不透明的遮蓋或不透明的阻斷包括基本上對眼不透光(理想的是無光)的不透明的介質。不透明的介質減弱90％至100％光，或95％至100％光，或99％至100％光。半透明的遮蓋或半透明的阻斷包括允許光到達眼但阻斷范型視覺的半透明介質。在一個構造中，通過半透明的介質的光應該具有與沒有遮蓋基本上相同的亮度(理想的是相同亮度)但基本上零(理想的是零)的對比。相同操作對弱視視力的對側眼的csf沒有顯著作用，對于近視眼的csf也是。aucsf在針孔條件下僅對近視受試者有改善，但對弱視受試者沒有。這兩種效應提供可以一起或不一起使用的互補方法以區(qū)分弱視和近視。本發(fā)明的實施方案的詳細研究在以下討論。

1.1受試者

十九名患有屈光參差性弱視的成人受試者(平均年齡：22.6±0.7歲)和二十二名近視成人(平均年齡：23.1±0.8歲)參與研究。受試者的詳細特征，包括年齡、性別、視力矯正和他們矯正和未矯正的敏度在表1和2(分別是圖2和3)中列出。近視的受試者從中國科學院心理學研究所以及周邊大學招募；弱視的受試者從當?shù)匮劭?驗光診所得到。所有近視的受試者和弱視的受試者的對側眼具有矯正到正常的視力。所有參與者未經歷過精神物理學實驗。在解釋了研究的性質之后從每個受試者和他們的監(jiān)護人/父母獲得知情同意書。由中國科學院心理學研究所的irb批準方案，并且根據(jù)赫爾辛基宣言進行。

1.2執(zhí)行

近來，開發(fā)了快速csf方法(quickcsf，也可以稱為qcsf)以用極大減少的測試時間準確評估對比敏感度函數(shù)。如圖4中所示，csf特征為四-參數(shù)截短對數(shù)拋物線，四個參數(shù)是：(1)峰獲取(csmax)；(2)峰空間頻率(fc)；(3)低頻率側截短的減少(δ)；和(4)帶寬(半高全寬)(β)。分配參數(shù)值的不同組合初始概率，產生四維概率密度函數(shù)(pdf)?；谑茉囌咴诳臻g頻率和對比水平的某些組合下對檢測柵格或其他視標的響應，使用bayes規(guī)則更新pdf。從空間頻率和對比條件的所有可能組合選擇下一試驗的刺激的空間頻率和對比，使得預期的結果將導致pdf的熵(即最大信息獲取)的最大降低。該方法近期已經在研究弱視、周邊視力和二階感知的應用中得到證實。

執(zhí)行的快速csf規(guī)程可以如2011年5月10日提交的美國專利號7,938,538中所述進行，其整體內容通過引用結合于本文。用于快速測量視覺敏感度的另一可能的規(guī)程在2013年11月14日公開的pct公開號wo2013/170091中描述，其整體內容通過引用結合于本文中。

利用本發(fā)明的一個示例性的系統(tǒng)(包括進行快速csf規(guī)程和鑒別觀察者的眼疾病)在圖5中示為系統(tǒng)100。系統(tǒng)100包括顯示器110，其偶聯(lián)于用戶界面120和計算系統(tǒng)130。觀察者(或受試者、用戶、或患者)140可以與用戶界面120和/或顯示器110交互。所述系統(tǒng)可以包括，例如，個人計算機或移動設備如智能手機或平板電腦，并且可以具有網(wǎng)絡連接用于與其他計算系統(tǒng)或服務器通訊。用戶界面120可以與顯示器110一體化，例如，以觸摸屏顯示器的形式。可以基于顯示器分辨率和尺寸，安置高品質視覺刺激(具有亮度/顏色、空間樣式和布局的準確控制)和顯示器計時。恒定的觀看距離可以通過使用腮托或其他裝置實現(xiàn)。觀察者120可以使用系統(tǒng)進行快速csf規(guī)程，例如通過觀看顯示器110上的標記(例如，柵格、字母、數(shù)字)，如美國專利號7,938,538或pct公開號wo2013/170091中討論的。在一個實施方案中，觀察者向界面120提供響應，而計算系統(tǒng)130建立快速csf。觀察者140可以使用用戶界面120表明或繪制響應。鑒別可以通過識別的字母的按鍵進行，和/或觀察者可以通過言語識別軟件語言上響應識別。還設想，觀察者可以通過監(jiān)督觀察者的臨床醫(yī)生的幫助提供響應。計算系統(tǒng)130可以確定刺激測試的結果，確定快速csf，以及觀察者120是否具有視覺損傷，如下文進一步討論的。實例系統(tǒng)100是具有鍵盤、用于刺激呈現(xiàn)的運行軟件(除了執(zhí)行快速csf算法的科學計算軟件之外)的ibmpc兼容計算機。刺激顯示在dell17-英寸顏色電子射線管(crt)監(jiān)視器上，其刷新率設為100hz。利用要用于呈現(xiàn)視覺刺激的psychtoolbox擴展編寫matlab程序；使用計算機鍵盤收集觀察者反應；并且使用快速csf算法選擇刺激條件和評估對比敏感度函數(shù)。

在另一構造中，快速csf執(zhí)行的硬件設置包括小形式因素pc(inteli5cpu，4gbram)和用于刺激顯示的大尺寸屏幕，如1920乘1080像素的分辨率的46″對角線。在400cm的觀看距離，屏幕允許以范圍從1.4至36.2循環(huán)/度的空間頻率顯示刺激，其包括食品與藥物管理局(foodanddrugadministration)(fda，1.5至18cpd)批準的全套頻率。而且根據(jù)fda標準，將平均屏幕亮度校準為85cd/m²。包括電源控制在內的所有設備功能性可以通過手持平板裝置處理。近場通訊(nfc)讀取器通過智能卡提供認證機制。用于數(shù)據(jù)導出的外部接口可以通過以太網(wǎng)和usb接口提供。小形式因素pc可以運行常規(guī)的linux操作系統(tǒng)。然而，操作系統(tǒng)對于用戶是透明的，因為所有用戶交互在平板遠程控制進行，并且視力測試軟件一直在全屏幕模式下運行。可以以c++編寫pc側軟件；圖像顯示器進一步使用opengl著色器和執(zhí)行時空抖動以增加屏幕的位深。為了方便起見，軟件可以自動計算csf的多個特征：在五個獨立的fda批準的空間頻率的閾值敏感度；csf敏度，csf與x-軸的交叉(即其中對比閾值是100％時的空間頻率)；和匯總統(tǒng)計，在1.5至18cpd的范圍內的csf下的面積。原始數(shù)據(jù)，如試驗歷史和csf參數(shù)的全后驗分布(fullposteriordistribution)，可以在數(shù)據(jù)庫中儲存并且通過基于網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)庫界面或usb接口輸出。平板遠程控制可以是安卓圖像，其總是在前臺運行遠程控制應用。在一個實施方案中，觀察者讀出屏幕上的字母。檢查者(對其呈現(xiàn)真實標注(groundtruth))將此響應編碼為正確或不正確的；還可以將“不知道”響應編碼。為了減少空間不確定性，每次刺激呈現(xiàn)在表明空間位置和即將出現(xiàn)的刺激規(guī)模的標記之后。檢查者可以使用“提示”按鈕重復該標記呈現(xiàn)。在響應記錄后，檢查者可以起始下一試驗；如果需要，也可以撤消之前的響應。在進行快速csf測試后，系統(tǒng)可以處理用于進一步分析的強調的數(shù)據(jù)，如下文更詳細討論的。

備選地，系統(tǒng)可以采用單個裝置的形式。圖6顯示設備200的一種構造的框圖。設備200包括印刷電路板(“pcb”)，其組裝有多種電氣和電子部件，它們提供電源、操作控制和對設備200的保護。參看圖6，設備200包括處理器210。處理器210是用于控制設備200的控制器。在一種構造中，處理器210是應用處理器。更具體地，應用處理器具有內部指令和數(shù)據(jù)緩存、多媒體能力、外部存儲器接口和接口的靈活性。當然，其他處理單元，如其他微處理器、微控制器、數(shù)字信號處理器等，可以用于替換處理器210。

設備200包括存儲器，其可以在處理器210內部(例如，存儲器220)，處理器200外部(例如，ram230)，或二者的組合。示例性的存儲器包括只讀存儲器(“rom”)、隨機存取存儲器(“ram”)，電可擦可編程只讀存儲器(“eeprom”)、閃存、硬盤、或其他適用的磁、光、物理或電子存儲設備。處理器210執(zhí)行能夠儲存在ram(例如，在執(zhí)行期間)、rom(例如，在通常永久的基礎上)、或另一種非暫時性計算機可讀介質如另一存儲器或盤中的軟件。設備200還包括輸入/輸出(“i/o”)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括在處理器210內的部件和設備200或設備200外部的其他部件之間傳輸信息的路徑。

設備200的執(zhí)行中所包括的軟件儲存在處理器210的存儲器220、ram230、rom中，或設備200外部。軟件包括，例如，固件、一種以上應用、程序數(shù)據(jù)、一種以上程序模塊和其他可執(zhí)行指令。將處理器210配置為從存儲器取回并執(zhí)行與以下對于設備200所描述的控制過程和方法相關的指令等。例如，將處理器210配置為執(zhí)行從存儲器220、ram230、和/或rom取回的指令，用于提供適應性pr規(guī)程。

圖6中所示的一種存儲器是ram230，其可以是雙倍速(ddr2)同步動態(tài)隨機存取存儲器(sdram)，用于儲存與設備200的操作相關和在設備200的操作期間捕獲的數(shù)據(jù)。此外，安全數(shù)位卡(sd)或多媒體卡(mmc)可以偶聯(lián)到設備200，用于經插槽240將數(shù)據(jù)從設備200傳輸至存儲卡。當然，可以使用其他類型的數(shù)據(jù)存儲裝置來替代圖6中所示的數(shù)據(jù)存儲裝置。

設備200還可以包括多個雙向無線電通信能力。設備200可以包括的具體無線部分是wifi雙向無線電通信部分250和藍牙雙向無線電通信部分260。wifi部分250和藍牙部分260包括wifi通信界面、藍牙通信界面、天線開關和相關天線，其全部按照wifi聯(lián)盟標準和藍牙技術聯(lián)盟標準允許無線通信。當然，其他有線、無線局域網(wǎng)(wlan)標準，和無線個人區(qū)域網(wǎng)絡(wpan)標準可以用于設備200。

設備200可以包括用于有線通信的多個通信部分。示例性的電路和用于接收有線連接器的接口包括用于支持通用串行總線(usb)連接的部分和相關端口265，包括a型端口和micro-b端口；用于支持聯(lián)合測試工作組(jtag)連接的部分和相關端口270，以及用于支持通用異步接收器/發(fā)送器(uart)連接的部分和相關端口280。當然，其他有線通信標準和連通性可以與圖6種所示類型一起使用或替代它們。

另一可以與設備200連接并且因此由設備200支持的設備是外部顯示器。與外部顯示器的連接可以通過微型高清晰度多媒體接口(hdmi)290進行，其提供緊湊的音頻/視頻界面，用于將未壓縮的數(shù)字數(shù)據(jù)傳至外部顯示器。hdmi連接290的使用允許設備200將視頻(和音頻)通信傳輸至外部顯示器。當然其他連接方案，如dvi，可以與設備200一起使用。

設備200包括觸摸屏i/o設備300，用于向觀察者提供用戶界面。觸摸屏顯示器300可以是具有電阻式、電容式、或類似觸摸屏技術的液晶顯示器(lcd)。設想多點觸控功能可以與觸摸屏顯示器300一起使用，這取決于使用的技術的類型。設想向設備200提供輸入的備選手段，包括有線和無線輸入裝置。

設備200包括照相機310，其允許設備拍攝照片或視頻。得到的圖像文件可以用于記錄規(guī)程或規(guī)程的一方面，如觀看距離。類似地，設備200包括音頻部分370，其具有音頻解碼電路、音頻信號功率放大器和相關揚聲器，用于將音頻通信提供給觀察者，如醫(yī)生或患者。

設備200還包括電源產生和管理模塊330。電源模塊330具有電源(例如，鋰離子電池)和電供應，用于向處理器、lcd觸摸屏和外圍設備提供多個電壓。

設備200可以是具有觸摸屏能力的手持計算平板。平板是具有觸摸屏的便攜個人電腦，其通常是主要輸入設備。然而，可以將外部鍵盤或鼠標連接于設備200。平板允許與甚至典型的筆記本個人電腦(其可以在本發(fā)明的一些實施方案中使用)不相關的移動功能。還設想設備200可以與執(zhí)行本文中討論的發(fā)明的方面的遠程服務器連接。例如，本文中討論的各種方法可以在設備200和遠程服務器之間交互進行，和/或某些過程，如計算csf下的面積，確定抑制指數(shù)或視力因子，和鑒別眼疾病，可以在遠程服務器處在規(guī)程后晚些時間進行。

簡言之，關于快速csf規(guī)程，刺激空間由具有在1.5dbs的步驟中范圍從0.1％至99％的對比和在3dbs的步驟中范圍從0.5至16循環(huán)/度(cpd)的空間頻率的柵格組成?？焖賑sf的參數(shù)空間是四維網(wǎng)格；可能的csf參數(shù)的范圍是：峰獲取為1.2至200，峰頻率是.25至24cpd，帶寬是.25至8倍頻(octave)，并且截斷水平(truncationlevel)是.01至4。擴散先驗用于啟動規(guī)程。

在50次qcsf試驗后獲得csf曲線。通過對0.5至16cpd的空間頻率積分計算對比敏感度函數(shù)下的面積(aucsf)。截取值空間頻率(cosf)(定義為對應于2.5的對比敏感度的空間頻率)從csf曲線計算。

1.3刺激

刺激是2.5°x2.5°垂直正弦波柵格。為了將邊緣效應最小化，將半高斯?jié)u變(ramp)(σ＝0.25°)加至柵格的邊緣以將它們融合于背景。使用基于psychtoolbox擴展運行matlab的計算機產生刺激并呈現(xiàn)在γ-矯正的監(jiān)視器上，空間分辨率1600x1200像素，刷新率85hz。使用電路以產生14-位灰度級分辨率。顯示器的平均亮度是28.3cd/m²。腮托用于在實驗期間約束頭移動。受試者在昏暗光室中以1.14m的距離，在中央窩(fovea)中觀看顯示器。

1.4規(guī)程

二項迫選(two-intervalforcedchoice，2ifc)范式用于qcsf規(guī)程。每次試驗由在顯示器中間的初始294-ms固定和兩個153-ms刺激間隔(由588-ms的刺激間間隔(isi)分開)組成。簡單的音調發(fā)出每次間隔開始的信號。柵格僅在兩個間隔中的一個中呈現(xiàn)。使用計算機鍵盤要求受試者指出含有柵格的間隔。關于快速csf規(guī)程的進一步討論(包括如何完成多個試驗)，可以在美國專利號7,938,538和pct公開號wo2013/170091中找到。

1.5設計

在視力矯正的和未矯正的條件下，使用中國翻滾e字圖，在用不透明的遮蓋覆蓋非被測眼的情況下測量雙眼的視敏度(va)。為了將光適應的影響最小化，裸眼條件下的視敏度在受試者摘下他們的眼鏡后至少30分鐘測量。

在八個測試條件下測量csf：2只被測眼(近視的受試者的左/右眼或弱視的受試者的弱視/對側眼)x2水平的視力矯正(有/沒有眼鏡)x2遮蓋條件(用不透明的或半透明的介質遮蓋非被測眼)。不透明的遮蓋完全阻斷光，而半透明的遮蓋剝奪了形狀感知并且以約20％降低刺激的亮度，即，非被測眼的平均亮度是被測眼的約80％或22.6cd/m²。

因為研究對眼間抑制指數(shù)感興趣，將在兩個遮蓋條件下未完成測試的受試者(主要由于時間安排困難)從統(tǒng)計分析中排除。我們以在有眼鏡的條件下對弱視眼的19例有效測量，沒有眼鏡的條件下對弱視眼的7例有效測量，有眼鏡的條件下對對側眼的19例有效測量，沒有眼鏡的條件下對對側眼的6例有效測量，有眼鏡的條件下對近視眼的40例有效測量(20例左眼和20例右眼)，和在沒有眼鏡的條件下對近視眼的21例有效測量(11例左眼和10例右眼)結束。為了保證csf在相同光適應水平測量，在測試之間我們要求受試者走出測試屋子進入常規(guī)室內光屋子達約五分鐘。在分開的阻斷下測試并且在受試者中平衡有眼鏡的四個條件和沒有眼鏡的其他四個條件。

1.6分析

對于每只被測眼，我們將對于該眼的抑制指數(shù)定義為在半透明的和不透明的遮蓋條件之間的aucsf比例(分別是圖7和8)。抑制指數(shù)顯著低于1.0表示，與受不透明遮蓋的非被測眼相比，被測眼更多受半透明遮蓋的非被測眼抑制。接近1.0的指數(shù)表示，被測眼受不透明或半透明遮蓋的非被測眼的抑制相當。

抑制指數(shù)越低，雙眼之間的不平衡越大。弱視的程度(例如弱視眼和對側眼之間的視敏度和aucsf差異)和抑制指數(shù)之間的pearson相關系數(shù)使用用于windows的spss(版本19.0；spss，inc.，chicago，il，usa)計算。

為了確定區(qū)分屈光參差性弱視與近視的有效預測物，實施方案應用了弱視的邏輯回歸模型作為二分的結果，并且應用視敏度、aucsf和高截取值空間頻率的抑制指數(shù)和眼間差異作為獨立的預測物(版本19.0；spss，inc.，chicago，il，usa)：

其中p(amb)是為弱視眼的概率，比率表示抑制指數(shù)，面積表示眼間aucsf差異，va表示眼間視敏度差異，cosf表示眼間截取值空間頻率差異，即，雙眼的截取值空間頻率之間的差異，并且各個β是系數(shù)。

逐步選擇方法用于選擇有效預測物，其中對特定預測物的包括基于得分統(tǒng)計的顯著性，并且對特定預測物的排除基于似然比統(tǒng)計的概率(spss19.0中的正向選擇-有條件的(forwardselection-conditional))。矯正的和未矯正的條件下的邏輯回歸模型分開評價。

2.結果

討論的實施方案對于視力矯正的和未矯正的條件二者，在弱視和近視的受試者的雙眼中比較視敏度。在矯正下，在弱視的受試者的弱視眼(0.44±0.08，平均logmar±標準差)和對側眼(-0.04±0.02)中的敏度之間，和在弱視眼和近視的受試者的矯正為正常的眼(-0.04±0.02)的敏度之間存在顯著差異(p＜0.01)。在沒有視力矯正的情況下，在弱視眼、對側眼和近視眼之間沒有發(fā)現(xiàn)顯著視敏度差異(分別是0.41±0.10，0.29±0.10和0.52±0.10；p＞0.10)。在這些受試者中，在沒有視力矯正的情況下，視敏度不是良好的區(qū)分弱視與近視的度量。

從每個條件下獲得的csf，我們導出csf下的面積(aucsf)和截取值空間頻率。aucsf在寬范圍的空間頻率下表征空間視力。截取值空間頻率表征視覺系統(tǒng)的空間分辨率極限。視敏度和截取值空間頻率與所有所述測試條件高度相關(pearson相關系數(shù)，r＝-0.717，p＜0.01)。

在視力矯正的情況下，在不透明遮蓋條件下，弱視眼中的aucsf(8.92±2.27)與對側眼中的(10.00±2.07)和近視眼中的(兩眼的平均為6.35±0.92)相當(p＞0.10)。然而，在半透明遮蓋條件下，弱視眼中的aucsf(1.26±0.60)顯著低于對側眼中的(10.71±2.88)并且低于近視眼(5.40±0.92)(分別是p＜0.01和p＜0.05)。在視力矯正的情況下，在不透明遮蓋條件下，弱視眼中的aucsf(9.04±1.18)顯著低于對側眼中的(15.86±0.88)和近視眼中的(16.80±0.72)(p＜0.01)。此外在半透明遮蓋條件下，弱視眼中的aucsf(3.71±0.66)顯著低于對側眼中的(16.71±0.82)和近視眼中的(16.79±0.72)(p＜0.01)。

在視力矯正的情況下，在弱視的受試者的弱視眼中的抑制指數(shù)(0.43±0.07)顯著低于(全部都p＜0.01)對側眼中的(1.08±0.05)和近視的受試者的雙眼中的(對于左眼和右眼分別為1.10±0.08和1.03±0.04)。去除視力矯正導致相同的定量結果：對于弱視的受試者的弱視眼的抑制指數(shù)是0.17±0.09，并且對于對側眼以及近視的受試者的左眼和右眼分別是1.15±0.05，1.17±0.09和1.28±0.10。在視力矯正條件下，在近視的受試者的左眼和右眼以及弱視的受試者的對側眼中未發(fā)現(xiàn)顯著差異(全部都p＞0.10)。在視力矯正的條件(r＝0.639，p＜0.01)中，抑制指數(shù)與眼間視敏度差異高度相關，但在未矯正的條件下(r＝0.003，p＞0.1)不相關。

邏輯回歸分析表明，最佳區(qū)分因素是未矯正的條件中的抑制指數(shù)，以及矯正的條件中抑制指數(shù)和眼間視敏度差異的組合。以抑制指數(shù)作為預測物，在裸眼條件下以100％準確度區(qū)分弱視眼和近視眼(β0＝171.27，β1＝-272.36；x(1)＝20.73，p＜0.01)。在視力矯正的條件，使用抑制指數(shù)作為單個預測物以82.9％準確度區(qū)分弱視眼和近視眼；加入眼間視敏度差異作為第二預測物將準確度增加至100％(β0＝306.82，β1＝-260.48；β4＝-12.30；x(2)＝56.62，p＜0.01)。

區(qū)分弱視和近視的變量(包括眼間視敏度差異、眼間截取值空間頻率差異、眼間aucsf差異和抑制指數(shù))的預測能力列在表3(圖9)中。在未矯正的條件下，僅抑制指數(shù)以100％準確度成功鑒別弱視；在視力矯正的條件下，眼間視敏度差異以95.1％準確度預測弱視；并且加入抑制指數(shù)將準確度增加至100％。

3.討論

通過在非被測眼中操縱遮蓋條件(半透明的對不透明的)和利用弱視的雙眼之間的不對稱眼間抑制，本發(fā)明人證明，qcsf規(guī)程聯(lián)合遮蓋可以在沒有視力矯正的情況下用于有效篩查屈光參差性弱視。結果與眼間抑制和/或對非被測眼對存在的刺激的亮度雙眼分視(dichoptic)的遮蔽相關。

大多數(shù)弱視者是屈光參差的和斜視的類型。在本研究中，本發(fā)明人測試了眼間抑制規(guī)程區(qū)分屈光參差性弱視和近視的功效。盡管此前有作者基于眼間掩蔽實驗的結果得出眼間抑制和雙眼組合在斜視性弱視中基本上不受影響的結論，但來自對側注視眼的對弱視眼的更強抑制作為對于斜視性弱視中的視覺缺陷的機制已經長期建立。已經發(fā)現(xiàn)，荷包牡丹堿(γ-氨基丁酸或gaba受體阻斷劑)的應用在逆轉斜視動物中皮層細胞的雙眼響應方面有效，表明在斜視性弱視中，來自斜視眼的輸入可以在功能上被抑制。使用整體運動鑒別范式，多項研究表明，眼間抑制可能在屈光參差性和斜視性弱視中發(fā)揮主要作用。其他研究已經發(fā)現(xiàn)，對比干擾閾值(該閾值越低，來自對側眼的對弱視眼的抑制越強)在斜視性弱視中比在屈光參差弱視中小，表明眼間抑制可能在斜視性弱視中甚至更強。所有這些結果表明，眼間抑制規(guī)程可以用于篩查斜視性弱視。

早期和準確的檢測是弱視治療的兩個關鍵組成部分。美國兒科學會(aap)強烈推薦早期視力篩查來檢測弱視以使得成功治療。另一方面，之前的研究結果推薦使用聯(lián)合測試來以更好的診斷準確度篩查。本研究中開發(fā)和評價的測試可以在沒有眼準直、屈光不正測量和眼鏡處方的情況下應用。該測試有效，容易進行，并且十分能夠負擔得起。

近來，已經在ipad上執(zhí)行qcsf規(guī)程，使得能夠在便攜設備上并且同時對很多受試者進行篩查。

4.針孔規(guī)程

針孔孔隙僅允許中央光束進入眼。理想的針孔孔隙的直徑由下式確定：

其中d是針孔直徑，f0是人眼的焦距，f1是從針孔孔隙至角膜的距離，并且λ0是光波長。在典型設置中，f0＝22-24mm，f1＝5至10mm，λ0＝740nm。因此理想的針孔孔隙的直徑范圍從0.2至0.22mm。光線較不可能被屈光不正如近視、遠視和散光破壞。

對于神經疾病引起的視覺損傷，如視神經炎或弱視，利用針孔孔隙不會改善視力。對于某些視力損傷，如介質中渾濁(例如，白內障)，利用針孔孔隙視力可能甚至變得更差。利用針孔孔隙的視力檢查已經用作直接快速的、簡單、仍然準確的確定患者的損傷的視力是否由于屈光不正或臨床實踐中的其他病理的方法。

針孔孔隙測試的之前的應用關注于其對視覺字母敏度的潛力。因為視敏度僅是在高亮度和高對比條件下視力質量的測定，我們旨在評價針孔孔隙對對比敏感度函數(shù)(csf)的作用，所述對比敏感度函數(shù)(csf)是空間視力的更廣泛的測量。

4.1.方法

4.1.1受試者

三名近視的成人(平均年齡：28.7±3.7歲)參與研究。受試者的詳細特征，包括年齡、性別、視力矯正和其矯正未矯正度，在表4中顯示(圖10)。從中國科學院心理學研究所招募近視的受試者。所有近視的受試者具有矯正為正常的視力，并且未曾經歷過精神物理實驗。在解釋了研究的性質之后從每個受試者獲得知情同意書。實驗過程由中國科學院心理學研究所的機構審查委員會(institutionalreviewboard)批準，并且根據(jù)赫爾辛基宣言進行。

4.1.2刺激和裝置

刺激是2.5°x2.5°垂直正弦波柵格。為了最小化邊緣效應，將半高斯?jié)u變(σ＝0.25°)加至柵格的邊緣以將它們融合于背景。使用基于psychtoolbox擴展運行matlab的計算機產生刺激并呈現(xiàn)在γ-矯正的監(jiān)視器上，空間分辨率1600x1200像素，刷新率85hz。使用電路以產生14-位灰度級分辨率。顯示器的平均亮度是31.3cd/m²。通過10％密度中性密度(nd)濾光片和2mm直徑針孔孔隙的顯示的亮度分別是2.7cd/m²和3.1cd/m²。(圖11)。腮托用于在實驗期間約束頭移動。受試者在昏暗光室中以1.14m的距離，在中央窩中觀看顯示器。

4.1.3規(guī)程和分析

二項迫選(2ifc)范式用于qcsf規(guī)程。每次試驗由在顯示器中間的初始294-ms固定和兩個153-ms刺激間隔(由588-ms的刺激間間隔(isi)分開)組成。簡單的音調發(fā)出每次間隔開始的信號。柵格僅在兩個間隔中的一個中呈現(xiàn)。使用計算機鍵盤要求受試者指出含有柵格的間隔。不提供反饋。

4.1.4設計

對于給定眼，我們利用針孔孔隙和nd濾光片測量裸眼(在沒有眼鏡的情況習)中的csf，和任選地利用nd濾光片測量矯正的眼(在有眼鏡的情況下)的csf。在五只眼中測量三組csf。

4.1.5分析

對于每個csf，我們計算了對應于0.5的對比閾值的csf下的面積(aucsf)和截取值空間頻率，并且使用用于windows的spss(版本19.0；spss，inc.，chicago，il，usa)在三個測試條件之間進行比較。

4.2結果

以裸(未矯正的)眼通過針孔孔隙觀看，顯著改善aucsf(從2.65±2.18至8.88±2.06，p＜0.05)和截取值空間頻率(3.25±1.9至9.17±2.12cpd；p＜0.05)。因為我們在本實驗中使用的針孔孔隙的直徑是2mm并且在針孔孔隙和瞳孔之間存在一些殘留距離，在我們的實驗設置中光散射仍然可以發(fā)揮作用。因此，佩戴矯正眼鏡可以將aucsf改善至19.21(±1.96)并將截取值空間頻率改善至17.79(±2.12)cpd(二者都p＜0.01)?；诟玫尼樋卓紫逗?或視網(wǎng)膜光照方法(例如，maxwellianview)的設置會極大地通過針孔孔隙降低光散射并改善aucsf。

我們計算了視力因子，即，不被覆蓋裸眼條件下的aucsf相對針孔裸眼條件下的aucsf的比例。平均視力因子是3.35±1.34，提示針孔孔隙顯著改善近視眼中的csf。

4.3總結

本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，對于近視患者，在針孔條件下aucsf改善。對于弱視患者，在兩個條件下aucsf將沒有顯著改變。該效果提供區(qū)分弱視和近視/遠視的補充性方法。

對于測試的針孔版本，在至少一個規(guī)程中，在針對近視眼的針孔條件中aucsf改善(參見圖12中來自三個近視的受試者的數(shù)據(jù))。對于弱視患者，在兩個條件中aucsf將不會顯著改變。該作用提供區(qū)分弱視和近視的補充性方法。

對于近視眼，良好設計的針孔孔隙可以用于消除缺陷視覺的影響并產生正常csf，但針孔孔隙不能將弱視眼的csf改善為正常。通過針孔孔隙收集的csf與正常視力受試者的csf相比較可以用于區(qū)分弱視的視力和近視/遠視視力。

本發(fā)明提供至少四種不同csf測量：(1)當非被測眼用不透明的介質遮蓋時，(2)當非被測眼用半透明的介質遮蓋時，(3)在沒有視力矯正的情況下通過針孔孔隙；(4)在沒有視力矯正的情況下通過中性密度濾光片。在不同條件下比較csf可以用于鑒別弱視。

抑制指數(shù)計算為當將非被測眼用半透明的介質遮蓋時的aucsf相對于當將非被測眼用不透明的介質遮蓋時的aucsf的比例，或備選地為10^d，其中d是當將非被測眼用半透明的介質遮蓋時的aulcsf相對于當將非被測眼用不透明的介質遮蓋時的aucsf之間的差異。利用患有和未患有臨床上認為的弱視的群體的統(tǒng)計學性質定義的標準，具有顯著低于1.0的抑制指數(shù)的眼被認為是或高度可能是弱視。備選方案是，開發(fā)或應用統(tǒng)計學或機器學習程序(例如，判別分析、邏輯回歸、模式分類)來鑒別最佳預測物，以及開發(fā)或應用判據(jù)，來基于患有和未患有眼疾病的群體的csf的抑制指數(shù)和/或其他特征的分布鑒別眼疾病(例如，弱視)。

視力因子計算為當被測的裸眼不被覆蓋時的aucsf相對于當被測的裸眼通過針孔孔隙觀看測試刺激時的aucsf的比例，或備選地為10^d，其中d是當被測的裸眼不被覆蓋時的aulcsf相對于當被測的裸眼通過針孔孔隙觀看測試刺激時的aulcsf之間的差異。以患有和未患有臨床上認定的弱視的群體的統(tǒng)計性質定義的標準，具有顯著不同于1.0的視力因子的眼被認為是或高度可能是弱視。備選方案是，開發(fā)或應用統(tǒng)計學或機器學習程序(例如，判別分析、邏輯回歸、樣式歸類)來鑒別最佳預測物，以及開發(fā)或應用判據(jù)，來基于患有和未患有眼疾病的群體的csf的抑制指數(shù)和/或其他特征的分布鑒別眼疾病(例如，弱視)。

因此，本發(fā)明提供用于鑒別觀察者的眼疾病的新的和有用的方法和裝置等。本發(fā)明的各種特征和優(yōu)勢在以下權利要求中陳述。