ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΤΖΑΤΖΑΛΑ Επιβλέπων: Δρ. Σωτήρης Πλαΐνης Οκτώβριος 2006 ΔΙΑΤΜΗΜΑΤΙΚΟ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ ΟΠΤΙΚΗ & ΟΡΑΣΗ « Αξιολόγηση ενός τροποποιημένου ETDRS πίνακα με γράμματα που περιέχονται σε όλα τα Ευρωπαϊκά αλφάβητα » ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΤΖΑΤΖΑΛΑ Επιβλέπων: Δρ. Σωτήρης Πλαΐνης Οκτώβριος 2006

Οπτική Οξύτητα… Η οπτική οξύτητα είναι ίσως το καθοριστικότερο στοιχείο της αίσθησης της οπτικής αντίληψης και αποτελεί την πρότυπη δοκιμασία αξιολόγησης της διακριτικής ικανότητας : Στην καθημερινή κλινική πράξη, με τη διάγνωση του διαθλαστικού σφάλματος τόσο από οφθαλμίατρους όσο και από οπτομέτρες. Στη βασική έρευνα της παθο-φυσιολογίας του οφθαλμού (διάγνωση - εξέλιξη νόσου, αποτελεσματικότητα διαφόρων θεραπευτικών μεθόδων). Στον καθορισμό κριτηρίων επιλογής για κάποια συγκεκριμένα επαγγέλματα όπως τους πιλότους, τους οδηγούς κ.ά.

Ελάχιστη γωνία ευκρίνειας 1’ arc 1’ arc 5’ arc Ελάχιστη γωνία ευκρίνειας (MAR): Η μικρότερη γωνία όρασης για την οποία το αντικείμενο είναι αναγνώσιμο MAR = 1’ arc (1/60 deg)  Οπτική Οξύτητα = 10/10

Περιορισμοί οπτικής οξύτητας Διαθλαστικά σφάλματα (μυωπία, υπερμετρωπία, αστιγματισμό) Μέγεθος κόρης Φωτισμός Περιοχή του αμφιβληστροειδή που διεγείρεται

Εξέλιξη πινάκων Οπτικής Οξύτητας… Kuechler (1843)  ανάγκη για τυποποιημένες εξετάσεις, ανέπτυξε μια ομάδα τριών πινάκων  αποφυγή απομνημόνευσης Donders (1861)  δημιουργία όρου “οπτικής οξύτητας” ως ο λόγος ανάμεσα στην απόδοση εξεταζόμενου και προτύπου Snellen (1862)  χρήση όχι υπαρχουσών γραμματοσειρών. Σχεδιασμός ειδικών στόχων, οπτότυπων σε 11 γραμμές με μειούμενο μέγεθος. Πλάτος και ύψος οπτότυπου 5άσιο του πάχους της γραμμής. Χρήση των C, D, E, F, L, O, P, T και Z. Πειραματικοί πίνακες, 1861 Δημοσιευμένοι πίνακες, 1862

Εξέλιξη πινάκων Οπτικής Οξύτητας… Green J. (1866)  Γράμματα χωρίς πατούρα Γεωμετρική πρόοδος μεγέθους γράμματος Διάστημα γραμμή & γράμματος ανάλογα μεγέθους γράμματος Landolt E. (1874) Sloan L. (1959)  10 γράμματα ανά σειρά, λόγω μη ισοδύναμης αναγνωρισιμότητας Διατήρηση του 5x5 πλέγματος 3 στοιχεία πρότυπου πίνακα Μέρος πίνακα Green, 1868

Εξέλιξη πινάκων Οπτικής Οξύτητας… Bailey I.-Lovie J. (1976)  5 γράμματα ανά σειρά, διάστημα μεταξύ γραμμάτων & σειρών ίσο με μέγεθος γράμματος, γεωμετρική πρόοδος στο μέγεθος του γράμματος. Απόσταση εξέτασης: 6 μέτρα. Taylor H. (1976)  Κατασκευή πίνακα για αναλφάβητους και ιθαγενείς (Αβοριγίνες) με ίδιες αρχές σχεδίασης με αυτές των Bailey & Lovie. Ferris R. et al. (1982)  Κατασκευή πίνακα με βάση το σχεδιάγραμμα των Bailey & Lovie και με εφαρμογή Sloan γραμμάτων, για μέτρηση οξύτητας σε θεραπεία ETDRS.

ETDRS πίνακας… Κατασκευάζονται με γνώμονα 3 χαρακτηριστικά: 5 γράμματα ανά γραμμή Επιλογή γραμμάτων ώστε να έχουν ίση πιθανότητα λάθους Αλλαγή μεγέθους γράμματος με γεωμετρική πρόοδο ETDRS SNELLEN Απόσταση εξέτασης 4 μέτρα 6 μέτρα Αριθμός γραμμάτων ανά γραμμή 5 Μη σταθερός Γράμματα 10 9 Μέγεθος οπτότυπου Γεωμετρική πρόοδος Μη γεωμετρική πρόοδος Δυσκολία γράμματος «ίδια» «διαφορετική» Τοποθέτηση Lighthouse κουτί Clement Clark κουτί

Γράμματα διαμορφωμένων ETDRS πινάκων Σκοπός… Οι μέχρι τώρα ETDRS πίνακες χρησιμοποιούν λατινικούς χαρακτήρες που δεν μπορούν να αναγνωριστούν από όλους τους Ευρωπαίους πολίτες. Γράμματα πρότυπων ETDRS πινάκων Γράμματα διαμορφωμένων ETDRS πινάκων C E D P R B V Y S T Z A N X

Διαμορφωμένοι ETDRS πίνακες Πίνακας 1: Χρήση για Δ.Ο Πίνακας 2: Χρήση για Α.Ο

Μεθοδολογία… Η αναγνωρισιμότητα των γραμμάτων αξιολογήθηκε μέσω δυο διαδικασιών: Με χρήση μιας ομάδας πρότυπων ETDRS πινάκων και μιας άλλης ομάδας από ειδικά διαμορφωμένους πίνακες. Με χρήση ψυχομετρικών συναρτήσεων μέσω υπολογιστικού προγράμματος, για την αναγνώριση όλων των γραμμάτων που χρησιμοποιούνται στους πίνακες (προβαλλόμενα σε οθόνη) συναρτήσει του μεγέθους LogMAR.

Χρήση πινάκων… Οπτική οξύτητα 225 (450 οφθαλμών) μαθητών σχολείου εκ των οποίων 109 ♂ και 116 ♀ (ηλικίας: 13-16, μέσος όρος: 14.1) και 25 φοιτητών με μέσο όρο ηλικίας 28.4 χρόνια, με φυσιολογική όραση (πίνακας 1 για ΔΟ και πίνακας 2 για ΑΟ). Οι πίνακες τοποθετήθηκαν στο πρότυπο φωτεινό κουτί σε απόσταση 4 μέτρων. Η οπτική οξύτητα υπολογίστηκε από τα γράμματα που χάθηκαν έως την τελευταία γραμμή που διαβάστηκε. Οι πίνακες εμφανίζονταν σε τυχαία σειρά και οι συμμετέχοντες εξετάστηκαν με τη συνήθη διόρθωση τους.

Αποτελέσματα ομάδας #1 Ηλικία Ο.Ο (Δ.Ο) Ο.Ο (Α.Ο) Ο.Ο (R.E) Ο.Ο (L.E) Mean 14.13 0.00 -0.01 0.02 S.D 0.87 0.16 0.15 Median 14 -0.06 -0.04 Η διαφορά στη μέση οπτική οξύτητα είναι 0.02 logMAR μονάδες (1 γράμμα) για το Δ.Ο και 0.03 logMAR μονάδες (1.5 γράμμα) για τον Α.Ο, με καλύτερη μέση οπτική οξύτητα να λαμβάνεται με τους ειδικά διαμορφωμένους πίνακες. Η διαφορά στη διάμεσο εμφανίζεται να είναι 1 γράμμα για το Δ.Ο και 2 γράμματα για τον Α.Ο.

Αποτελέσματα ομάδας #2 Ηλικία Ο.Ο (Δ.Ο) Ο.Ο (Α.Ο) Ο.Ο (R.E) Ο.Ο (L.E) Mean 28.40 -0.13 -0.11 -0.12 S.D 4.72 0.08 0.11 0.09 Median 26 -0.16 -0.14 Η διαφορά στη μέση οπτική οξύτητα είναι 0.02 logMAR μονάδες (1 γράμμα) για το Δ.Ο και 0.01 logMAR μονάδες (0.5 γράμμα) για τον Α.Ο, με καλύτερη μέση οπτική οξύτητα να λαμβάνεται με τους ειδικά διαμορφωμένους πίνακες. Η διαφορά στη διάμεσο εμφανίζεται να είναι 1 γράμμα για το Δ.Ο και δεν παρατηρείται καμία διαφορά μεταξύ των δυο πινάκων για τον Α.Ο.

Αποτελέσματα οπτικής οξύτητας… Ηλικία Ο.Ο (Δ.Ο) Ο.Ο (Α.Ο) Ο.Ο (R.E) Ο.Ο (L.E) Mean 15.55 -0.01 -0.02 0.01 S.D 4.60 0.16 0.15 Median 14 -0.06 -0.04 Η διαφορά στη μέση οπτική οξύτητα είναι 0.02 logMAR μονάδες (1 γράμμα) για το Δ.Ο και 0.03 logMAR μονάδες (1.5 γράμμα) για τον Α.Ο, με καλύτερη μέση οπτική οξύτητα να λαμβάνεται με τους ειδικά διαμορφωμένους πίνακες. Η διαφορά στη διάμεσο εμφανίζεται να είναι 1 γράμμα τόσο για το Δ.Ο όσο και για τον Α.Ο.

Οπτική οξύτητα… RE LE

Γράμματα που διαβάστηκαν λάθος… ETDRS ΛΑΘΗ MODIFIED ΔΙΑΦΟΡΑ C 257 E 176 -81 S 220 T 53 -167 D 197 P 80 -117 R 160 B 162 2 V 153 Y 242 89 H 131 173 42 K 114 135 21 O 87 63 -24 N 74 X 115 41 Z 65 A 155 90 Πρότυποι: 146 λάθη , UoC: 135 λάθη Τα γράμματα του ειδικά διαμορφωμένου πίνακα ήταν ελαφρώς ευκολότερα να αναγνωριστούν.

Διαφορά Οπτικής οξύτητας... Αριθμός οφθαλμών Αριθμός Γραμμάτων Διάγραμμα διαφοράς οπτικής οξύτητας (γράμματα που χάθηκαν) μεταξύ των δυο πινάκων. Η μέση διαφορά είναι 1.1 για το Δ.Ο και 1.5 για τον ΑΟ που αντιστοιχεί σε διαφορά 0.022 και 0.03 σε logMAR κλίμακα. Λιγότερα λάθη πραγματοποιήθηκαν με τους ειδικά τροποποιημένους πίνακες.

Μέση οπτική οξύτητα (logMAR) Bland-Altman Ανάλυση Δ.Ο Α.Ο Διαφορά Ο.Ο (logMAR) Μέση οπτική οξύτητα (logMAR) Δ.Ο: Το 96.4% περιέχεται στο ± 2*SD Α.Ο: Το 95.2% περιέχεται ± 2*SD

Psychometric Functions Ψυχοφυσική: Καθορισμός σχέσης μεταξύ φυσικού ερεθίσματος (γράμματα σε καθορισμένη απόσταση) και αντιλαμβανόμενης απόκρισης. Ουδός (threshold): Μικρότερη τιμή ενός ερεθίσματος που απαιτείται για τη λήψη μιας αντιλαμβανόμενης απόκρισης. Μέθοδος μέτρησης ουδούς  method of constant stimuli % Σωστές αποκρίσεις Τιμές μεταβλητής ερεθίσματος

Psychometric Functions Η αναγνώριση των γραμμάτων για ένα προκαθορισμένο εύρος logMAR μεγεθών μετρήθηκε στη μέγιστη φωτεινή αντίθεση του γράμματος (90%). Τα γράμματα προβάλλονταν σε μια οθόνη Sony GDM F-520 CRT (φωτισμός οθόνης 100cd/m2, ρυθμός ανανέωσης πλαισίων 120Hz) με τη βοήθεια μιας κάρτας δημιουργίας ερεθισμάτων VSG2/5 (CRS, UK) και κατάλληλου λογισμικού. Τα δεδομένα ελήφθησαν από τον κυρίαρχο οφθαλμό 5 εξεταζόμενων ηλικίας 25-36 ετών, με φυσιολογική όραση και εμπειρία σε ψυχοφυσικά πειράματα. 18 Sloan γράμματα παρουσιάστηκαν 20 φορές σε κάθε ένα από τα 7 logMAR μεγέθη  ένα σύνολο 3380 παρουσιάσεων.

Weibull Συνάρτηση P = 1 - (1 - g) exp[- 10b(x - t)] Οι τιμές του κατωφλίου για κάθε γράμμα καθορίστηκαν από την καλύτερη προσαρμογή της Weibull συνάρτησης. P : ποσοστό σωστών αποκρίσεων Ν : αριθμός Sloan γραμμάτων (18) b : παράμετρος κλίσης συνάρτησης t : τιμή log contrast P = 1 - (1 - g) exp[- 10b(x - t)] g= 1/N

Psychometric Functions.. Συμμετέχοντες Φύλο Ηλικία Κυρίαρχος Οφθαλμός Οπτική οξύτητα (logMAR) SP M 36 LE -0.24 TG F 26 RE -0.18 GS 25 TP 27 -0.22 VT -0.16 Λόγος αποκρίσεων (σωστών / ολικών) Οπτική Οξύτητα (LogMAR)

Κατώφλι PF.. Κατώφλι (log MAR) Γράμματα Κατώφλι (log MAR) Γράμματα SP TP Γράμματα Κατώφλι (log MAR) Γράμματα

Κατώφλι γράμματος μέσω Weibull.. SP TG GS TP VT Mean -0.28 -0.23 -0.15 -0.21 S.D 0.10 0.08 0.06 0.05 Κανονικοποιώντας ως προς τη μέση τιμή των κατωφλίων: η μέση τιμή λαμβάνεται ως 0. Κάθε τιμή κατά 0.1 > 0  Δυσκολία γράμματος κατά μια γραμμή.

Κανονικοποιημένες τιμές κατωφλίου Log MAR Γράμματα Κανονικοποιημένες τιμές

Κατώφλι Weibull Συνάρτησης Κατηγοριοποίηση των 18 γραμμάτων βάση των χαρακτηριστικών τους: Γωνιακά: A, E, H, K, M, N, T, V, X, Y, Z Καμπύλα: C, O, S Συνδυασμός: B, D, P, R Threshold ± S.D Γωνιακά -0.21 ± 0.05 Καμπύλα -0.18 ± 0.05 Συνδυασμός -0.20 ± 0.11

Συμπεράσματα κατωφλίου.. Η μέση τιμή των κανονικοποιημένων τιμών κατωφλίου κυμαίνεται από -0.10 έως 0.13 logMAR μονάδες. Το γράμμα B παρουσιάζει τη μεγαλύτερη τιμή κατωφλίου ενώ τα γράμματα A και P τις χαμηλότερες. Αυτό υποδεικνύει ότι το B, ακολουθούμενο από τα K και S, ήταν τα πιο δύσκολα αναγνωρίσιμα γράμματα και για τους 5 εξεταζόμενους, ενώ τα γράμματα P και A απετέλεσαν τα πιο εύκολα.

Κλίση Weibull Συνάρτησης Κατηγοριοποίηση των 18 γραμμάτων βάση των χαρακτηριστικών τους: Κλίση ± S.D Γωνιακά 5.88 ± 2.06 Καμπύλα 6.32 ± 1.78 Συνδυασμός 7.62 ± 2.39

Κλίση Weibull Συνάρτησης.. TG Κλίση GS Κλίση Γράμματα Γράμματα

Κλίση Weibull Συνάρτησης.. Mean Κλίση Γράμματα

Συμπεράσματα… Τα γράμματα με καμπύλα και γωνιακά χαρακτηριστικά τείνουν να έχουν τις ίδιες μέσες τιμές κλίσεως. Τα γράμματα που περιέχουν συνδυασμό γωνιακών και καμπύλων γνωρισμάτων παρουσιάζουν ελαφρώς μεγαλύτερη μέση τιμή κλίσεως. Είναι εμφανές ότι τα γράμματα που περιλαμβάνουν συνδυασμό γωνιακών και καμπύλων χαρακτηριστικών εμφανίζουν πιο απότομες καμπύλες από ότι τα υπόλοιπα γράμματα.

Ανασκόπηση !!! 250 άτομα με Μ.Ο ηλικίας 15.55 ± 4.60 yrs βρέθηκε ότι η μέση διαφορά στην Ο.Ο είναι: 1.1 γράμμα για το Δ.Ο και 1.5 γράμμα για τον Α.Ο, που ισοδυναμεί με διαφορά 0.022 και 0.03 logMAR κλίμακα, αντίστοιχα. Με τη στατιστική ανάλυση Bland-Altman, το 95.2% για τον Α.Ο και το 96.4% για το Δ.Ο περιέχεται μεταξύ των ± 2S.D. Το B, ακολουθούμενο από τα K και S, παρουσιάζουν τη μεγαλύτερη τιμή κατωφλίου αποτελώντας τα πιο δύσκολα αναγνωρίσιμα γράμματα και για τους 5 εξεταζόμενους ενώ τα γράμματα A και P τα πιο εύκολα.

Ανασκόπηση !!! Τα γράμματα με καμπύλα και γωνιακά χαρακτηριστικά τείνουν να έχουν τις ίδιες μέσες τιμές κατωφλίου, ενώ τα γράμματα με συνδυασμό χαρακτηριστικών, παρουσιάζουν μεγαλύτερες μέσες τιμές κατωφλίου (και επιπλέον πιο απότομες καμπύλες). Δεν υπάρχει κλινική ή στατιστική διαφορά μεταξύ του πρότυπου και του ειδικά διαμορφωμένου ETDRS πίνακα. Ο ειδικά διαμορφωμένος πίνακας έχει το πλεονέκτημα ότι χρησιμοποιεί χαρακτήρες που μπορούν να αναγνωστούν από όλους τους Ευρωπαίους πολίτες.

Μελλοντική εργασία… Crowding φαινόμενο. Αναγνωρισιμότητα ανάλογα με τη θέση του γράμματος. Πιθανή αντικατάσταση του B (τροποποιημένου πίνακα) από το M. Επίδραση διαθλαστικού σφάλματος στην αναγνωρισιμότητα των γραμμάτων.

CITY 2006 ARVO 2006

Ευχαριστώ για την προσοχή σας !!! Ευχαριστώ για την προσοχή σας !!!