SpotTM 雙目視力篩查儀在檢查中國眼科就診的學齡前 及學齡兒童弱視危險因素的應用

 
穆亞君，丁剛，魏楠，華寧，錢學翰，天津醫(yī)科大學眼科醫(yī)院斜視與小兒眼科 李筱榮，天津醫(yī)科大學眼科醫(yī)院玻璃體視網膜與眼外傷科

Hua Bi，Edgar Ekure，美國諾瓦東南大學視光學院

 【摘要】

目的：本研究的目的是為了評估 Spot 雙目視力篩查儀在檢查符合 2013 年美國斜視與小兒眼科協會

（AAPOS）標準的中國學齡前和學齡兒童中的弱視危險因素的有效性。

方法：年齡在 4 至 7 歲之間（5.74±1.2 歲）的 155 名兒童（310 只眼），進行了完整的眼科檢查、 視力篩查和散瞳檢影驗光。利用線性回歸和 Bland-Altman 圖來評估視力篩查和散瞳檢影驗光所獲得 的檢查結果的一致性。根據 AAPOS 2013 準則來計算弱視危險因素檢查的敏感度和特異度。使用受試 者操作特征（ROC）曲線來分析檢查弱視危險因素的總體有效性。

結果：使用 Spot 檢查的平均屈光不正為：等效球鏡度（SE）= 0.70±1.99 D，J0 = 0.87±1.01 D， J45 = 0.09±0.60 D。散瞳檢影驗光檢查的平均結果為：SE = 1.19±2.22 D，J0 = 0.77±1.00

D，J45 = -0.02±0.45 D。這兩種方法獲得的結果之間存在強烈的線性一致性（R2 = 0.88，P

<0.01）。Bland-Altman 圖表顯示這兩種方法檢查柱鏡的結果之間存在中等的一致性。根據 AAPOS

2013 指南規(guī)定的標準，檢查遠視的敏感度和特異度（依次）分別為 98.31％和 97.14％；檢查近 視的敏感度和特異度分別為 78.50％和 88.64％；檢查散光的敏感度和特異度分別為 90.91％和

80.37％；檢查屈光參差的敏感度和特異度分別為 93.10％和 85.25％；而檢查斜視的敏感度和特異 度分別為 77.55％和 88.18％。

結論：Spot 雙目視力篩查儀測量的折射值與散瞳檢影驗光的結果顯示出中等的一致性，然而總體的 近視移位為 -0.49D。檢查個體弱視危險因素的表現令人滿意，但可以通過基于 ROC 曲線的優(yōu)化標準 進一步改進。

【介紹】

在工業(yè)化國家中，弱視是兒童可預防視力障礙的*常見原因，發(fā)病率為 1.6% ～ 3.6%1。如果不及時治療， 弱視通常會導致生活質量下降和視力功能的雙側障礙 2。弱視的危險因素包括斜視、屈光不正和光喪 失 3。通過非弱視眼的處方眼鏡和 / 或閉塞治療，可以在關鍵的發(fā)育期內成功的治療弱視 1。美國預 防服務工作組（USPSTF）聲明指出，3 至 5 歲兒童的弱視檢查和治療可以大大的改善視力 4。然而， 沒有足夠的證據來評估 3 歲以下兒童視力篩查的好處和 / 或危害 4。美國兒童眼病研究小組 (Pediatric Eye Disease Investigator Group) 認為，治療弱視的*佳時間是兒童年齡小于 7 歲時 5。由于弱視 在早期階段是可以預防和治療的，因此美國兒童眼科和斜視協會（AAPOS）、美國兒科學會（AAP）、 美國預防服務工作組（USPSTF）對于視力篩查廣泛推薦 4、6。有兩項歷史比較研究指出，應用視力篩 查可以減少弱視的患病率 7、8。

基于儀器的視力篩查是一個幾乎不需要兒童合作的快速過程，被視為視力篩查的方案，特別是 對于發(fā)育遲緩的和前面提到的兒童 4、9。Spot 是一款新開發(fā)的便攜的手持式紅外視力篩查儀（Welch Allyn，Skaneateles Falls，NY）。在篩查過程中，檢查者會要求受試者雙目觀看儀器。利用成功 獲得的紅色反射成像，設備將會立即自動計算非散瞳屈光狀態(tài)、瞳孔大小、瞳孔間距和凝視偏視。 如果檢查到明顯的屈光不正、屈光參差、瞳孔不等大或者斜視，儀器將會標記為轉診到*的眼睛 檢查 10、11。Spot 雙目視力篩查儀顯示出大規(guī)模篩選的巨大前景，有以下幾個原因。首先、該檢查可 以距離孩子們大約一米。這個工作距離可以讓孩子們放松，并且可以方便那些殘疾人，比如脊髓灰 質炎患者和自閉癥患者。第二、由于兩只眼睛可以同時接受檢查，所以數據采集時間很短，大約在 2 秒內 11。考慮到中國人口眾多的情況，這項優(yōu)勢更加重要。第三、它是自動化的，可以由沒有經驗的 篩查員使用。這對專業(yè)眼科醫(yī)生缺乏的中國尤為重要。第四、該設備是電池供電和便攜式的，因此 可以用于各種篩選環(huán)境 10。

*近有一些文章，報道了 Spot 篩查弱視危險因素的敏感度和特異度 10-12。雖然這些研究報告了基于 AAPOS 指南 ] 或者制造商定義的標準來檢查弱視危險因素，具有相當高的敏感度和特異度（敏感度 范圍從 87％至 89％，特異度范圍為 71％至 75.9％），然而，尚不知道該標準是否可以優(yōu)化以達到 其*佳性能。此外，所有的這些研究都是在高加索人口中進行的。對于中國人群而言，弱視患病率 較高，主要是屈光不正和斜視引起的，Spot 檢查中國人群弱視危險因素的準確性尚不確定 14 。因此， 本研究的目的是評估 Spot 在中國學齡前和學齡兒童中使用 AAPOS 2013 準則檢查弱視危險因素的有 效性，并且通過按照 ROC 分析來優(yōu)化檢查弱視危險因素的指南來確定如何改進。

【方法】

天津醫(yī)科大學眼科醫(yī)院倫理委員會批準本研究，并且在研究開始以前獲得家長的知情同意書。所有 問題和疑慮都在簽署知情同意書之前得到解決。研究的進行遵循了赫爾辛基十二月的宗旨?？紤]到 先天性白內障或上瞼下垂等光喪失的發(fā)生率低，我們的研究中排除了這些疾病。來眼科醫(yī)院進行篩 查或者做檢查的年齡在 4 到 7 歲之間的兒童被納入到本項研究中。

所有的患者都按照以下順序進行檢查：（1）完整眼科檢查；（2）Spot 雙目視力篩查儀檢測；（3）散瞳；（4） 視網膜檢查。在視力篩查過程中，Spot在距離兒童一米的位置進行檢查。Spot的測量范圍為+/-7.50 D。 如果屈光度超出范圍，那么觸摸屏上將會顯示 >7.50 或 <-7.5015。測試由非專業(yè)的訓練有素的工作人 員進行，他們通過每個孩子 3 次或者更少的檢查獲得每個孩子的結果。每只眼睛每 5 分鐘滴加復方 托吡卡胺滴眼液一次，共計 20 分鐘，并在*終滴注后 20 至 25 分鐘進行視網膜檢查。視網膜檢查由 專業(yè)驗光師來完成。記錄每一只眼睛的*佳矯正視力（BCVA）。驗光師并不知道 Spot 雙目視力篩查 儀的結果，以避免潛在的偏倚。由眼科醫(yī)生使用遮蓋 - 去遮蓋 (cover-uncover test) 方法檢查斜視。 如果發(fā)現有明顯斜視，就要通過棱鏡法測定偏差量。

每只眼睛使用散瞳驗光方法測量 5 次屈光不正，包括：（球鏡 [S]，柱鏡 [C]，柱軸 [a]），并且計 算平均矢量值作為*終結果。根據以下公式計算球鏡屈光（SE）以及 J0 和 J45 的散光矢量表現：SE

= S+C/2；J0 =（-C/2）*cos（2*ϑ）；J45=（-C/2）*sin（2*ϑ  ）。計算異常屈光度為 SE 中的眼間

差異。

弱視的危險因素是根據 AAPOS 2013 指南中年齡超過 48 個月的：任何子午線中的遠視 > 3.5 D，任何 子午線中的近視 > -1.5 D，任何子午線中的散光 > 1.5 D；屈光參差 > 1.5D，原發(fā)部位的明顯斜視

> 8PD13。Spot 檢查和散瞳檢影驗光都是基于這些標準進行分析。弱視是根據實踐模式（PPP）定 義的 2：單側弱視 > = 2 線眼間差異；雙眼弱視：年齡 > = 4 歲：任何一眼的視力差于 20/40 的。

描述性統計包括平均數、標準差和頻數的測量。由于 Kolmogorov-Smirnov 檢驗表明，該數據并非正 態(tài)分布，因此應用 Wilcoxon 秩和檢驗來測試 Spot 和散瞳檢影驗光檢查的結果之間的差異是否顯著。 建立線性、二次方、三次方體模型來評估這兩種方法獲得的檢查結果之間的相關性。利用 Bland- Altman 圖來評估 Spot 和散瞳檢影驗光檢查之間的一致性。采用受試者手術特征（ROC）曲線來選擇 有關 Spot 檢查的適當敏感度和特異度性的*佳截止點，以檢查弱視危險因素。使用 SPSS 統計軟件 包 19（SPSS，IBM，Chicago，IL，USA）進行全部統計分析。統計學意義的顯著性定義為 p <0.05。

圖 1 柱狀圖顯示等效球鏡度的分布

散瞳檢影等效球鏡（屈光度）

【結果】

總共篩查了 168 名兒童。其中有 13 名（8.4％）的兒童不能進行測量。在這 13 名兒童中，有 5 人因 為恐懼而不合作，3 人有高度遠視伴有內斜視，2 人有先天性上瞼下垂，2 人有先天性眼球震顫，1 人有先天性白內障。有 155 名兒童（310 只眼）成功的完成了檢查，年齡范圍為 4-7 歲（平均 5.74±1.20 歲）。其中，女孩有 71 人（45.8％），男孩有 84 人（54.2％）。有 26 名兒童（16.8％）符合 PPP 的指南定義為弱視 2  。有 115 名（74.2％）兒童根據散瞳驗光的檢查結果，按照 2013 年 AAPOS 標準 確定為具有弱視危險因素。其中，65 名兒童患有遠視，28 名兒童患有近視，59 名兒童患有散光，32 名兒童患有屈光參差，37 名患有斜視。等效球鏡度的分布如圖 1 所示。

使用 Spot 視力篩查和散瞳驗光測量的屈光不正平均值總結在表 1 中。這兩種方法所獲得的結果之間， SE 和柱鏡度（J0 和 J45）的差異具有統計學意義（P <0.01，Wilcoxon 符號秩檢驗）。

使用 Spot 視力篩查和散瞳驗光測量的屈光不正平均差異總結在表 2 中。其差異（SSE-CRSE）對應的 平均值 [（CRSE + SSE）/2] 顯示在圖 2 中。在 76.3％的受試者中，差異（SSE-CRSE）在 ±1.0D 以內。 同時，在 92.7％的受試者中 J0 的差異，與在 93.4％的受試者中 J45 的差異都在 ±1.0D 以內（圖 2B 和 2C）。

表 1 Spot 和散瞳驗光所獲得的平均等效球鏡度（SE）與 Jackson 交叉柱鏡度

表 2 Spot 和散瞳驗光所獲得的平均等效球鏡度（SE）與 Jackson 交叉柱鏡度的差異

利用回歸分析來評估 Spot 和散瞳驗光的檢查結果之間的定量關系。對于等效球鏡度，線性回歸模型

（SEspot = -0.30 + 0.84×SEcr，R2 = 0.88，P <0.01，圖 3 中的黑線）采集到大多數的變化，并 且顯示出強烈的線性相關。二次方和三次方模型并沒有更好的增加變化的解釋，二次方和三次方模 型的擬合（圖 3 中的紅線和藍線）的 R2 = 0.80。

對于 J0，散瞳驗光和 Spot 視力篩查之間的線性相關性并不強烈（SEspot = 0.26 + 0.80×SEcr，R2

= 0.63，P <0.01）。二次方和三次方的擬合并沒有提高 R2（二次方和三次方擬合的 R2 = 0.64）。 對于 J45，散瞳驗光和 Spot 視力篩查之間的相關性進一步減少（線性擬合的 R2 = 0.24，二次方和 三次方擬合 R2 = 0.64）。這可能是由于大多數的受試者具有低度散光的原因。

根據 AAPOS 標準，Spot 雙目視力篩查儀檢查弱視危險因素的敏感度和特異度見表 3。

使用 ROC 曲線來確定 Spot 視力篩查儀檢查弱視危險因素的有效性（圖 4）。敏感度和特異度的*佳 截止點如表 4 所示?？傮w而言，有 115 例（74.2％）受試者具有弱視危險因素，Spot 雙目視力篩查 儀檢查弱視危險因素的敏感度為 94.79％，特異度為 85％。

【討論】

在本研究中，我們將 Spot 雙目視力篩查儀檢查的屈光不正估計值與金標準——散瞳驗光檢查進行比

較，并且評估了其在檢查弱視危險因素中的敏感度和特異度。在我們的研究中招募了 155 名年齡在 4 至 7 歲之間的兒童眼科就診患者。Bland-Altman 分析顯示，Spot 視力篩查和散瞳驗光檢查之間有中 等一致性，尤其是 J0 和 J45。根據 AAPOS 2013 指南的標準，Spot 視力篩查顯示出檢查弱視危險因 素的高敏感度和特異度。通過優(yōu)化基于 ROC 分析的推薦標準，可以進一步提果。

圖 2 Bland-Altmand 點圖顯示 Spot 視力篩查與散瞳驗光（CR）之間的 SE、J0 和 J45 數值的一致性

兩次測量平均值（屈光度）兩次測量平均值（屈光度）兩次測量平均值（屈光度）

圖 3 散瞳驗光和 Spot 雙目視力篩查測量的 SE 之間的相關關系

散瞳等效球鏡（屈光度）

Spot 雙目視力篩查和散瞳驗光檢查之間的比較

在我們的研究中，通過線性回歸模型很好地總結了從 Spot 視力篩查和散瞳驗光檢查中獲得的 SE。R2

=0.88，意味著該模型可以解釋 88％的變化。使用二次方或者三次方模型擬合數據并沒有改善 R2。 根據以前的 Plusoptix 研究，視力篩查儀和散瞳驗光檢查之間的關系*適合使用非線性的二次方或 者三次方體模型 16 。對于 Plusoptix A09 而言，即使使用三次方擬合，R2 也僅能達到 0.73。

盡管 Spot 視力篩查和散瞳驗光檢查的測量結果之間存在有良好的線性關系，但截距并不為零。截距 為 -0.49 D，意味著 Spot 視力篩查傾向于低估遠視并且高估近視。這種趨勢在其他的視力篩查儀，

如 Plusoptix 中，也有發(fā)現。Moghaddam 和 Dahlmann-Noor 的研究報道了 Plusoptix 視力篩查儀和散 瞳驗光檢查之間的差異為 0.16 D 和 0.70 D17,18。我們將這種傾向歸因于位置調節(jié)的原因，在檢查沒 有散瞳驗光的兒童的時候，并沒有嚴格的控制一米遠的距離來進行。例如，如果兒童的近視度小于 -1.0

D，正視或者遠視調節(jié)恰好適合目標，而 Spot 會人為報告 SED 值為 -1.0 D。在學齡前和學齡兒童中， 據報道，驗光期間調節(jié)的變異是相當大的，有些可以高達 4.0 D19。有幾個因素，如兒童的注意力、 攝像機周圍的環(huán)境的調節(jié)刺激，以及遠視兒童的調節(jié)滯后等，都可能會造成這種巨大變化。這可能 部分的解釋了本研究中發(fā)現的 95％的一致性寬度限制。

表 3  使用 AAPOS 標準檢查弱視危險因素的敏感度和特異度

圖 4. 用于檢測弱視（遠視，近視，散光，屈光參差和斜視）危險因素的 ROC 曲

遠視近視散光

1- 特異度

1- 特異度

1- 特異度

屈光參差斜視

1- 特異度

1- 特異度

檢查弱視危險因素的敏感度、特異度和標準的選擇

鑒于 Spot 現有的局限性，本研究旨在通過優(yōu)化參考標準來提高篩查的有效性。篩查過程需要適當的 平衡敏感度和特異度。高度特異度會使篩查產生足夠的陽性預測值。由于人群中弱視的總體患病率 較低，因此更為重要的是要實現高度的特異度。過多假陽性的標準將導致患者家屬不必要的壓力和 焦慮，并且還會產生不必要的額外醫(yī)療費用。由于雙目視力篩查儀傾向于高估近視并且低估遠視， 因此不應該簡單地使用散瞳驗光檢查的弱視危險因素的標準來定義非散瞳驗光檢查的參考標準。為 了在檢查弱視危險因素方面達到的整體有效性，需要根據比較非散瞳驗光的篩查結果與散瞳驗

光的檢查數據來修改特定的視力篩查儀的標準。例如，Garry 等人根據原始制造商的標準（v1.0.3）， 報告了 Spot 雙目視力篩查儀的 89％的敏感度和 71％的特異度，在使用更新的參考標準以后，敏感 度達到 85％，特異度達到 88％（v1.1.51）10。Peterseim 也評估了更新的標準（v2.0.16），他們 報告的敏感度為 87.7％，特異度為 75.9％ 12。更為重要的是，由于人口信息的變化，應該針對特定 的人群來優(yōu)化標準。在我們的研究中，對于近視為 -2.0 D 的優(yōu)化標準，我們研究的敏感度和特異度 分別為 94.79％和 85％。通過優(yōu)化的遠視標準為 +2.375 D，而不是 AAPOS 推薦的 +3.5D，敏感度從

79.66％提高到 98.31％，同時極少的降低特異度。對于散光和屈光參差，優(yōu)化的標準分別為 1.25D 和 1.125D。我們的研究結果支持這樣的觀點：優(yōu)化的 Spot 參考標準對于成功地成為弱視危險因素的 篩選工具至關重要。

表 4使用 ROC 曲線獲得的 Spot 截止數值檢查 AAPOS 2013 定義的弱視危險因素的敏感度和特異度

Spot 雙目視力篩查儀檢查弱視危險因素的比較

Spot 雙目視力篩查儀主要用于檢查弱視危險因素。在我們的研究中，Spot 對弱視危險因素的檢查 具有 94.79％的敏感度和 85％的特異度。Armitage 研究了 Plusoptix S12 在檢查弱視危險因素方面 的性能，敏感度和特異度分別為 91％和 78％ 20。Matta 等人報告，對于 Plusoptix S04，敏感度為

99％，特異度為 82％ 21。近來，Yan 等研究了 Plusoptix A09 在眼科就診的中國兒童弱視危險因素檢 查中的性能，敏感度和特異度分別為 84.7％和 63.2％ 16。Spot 雙目視力篩查儀在檢查弱視危險因素 方面的性能，似乎優(yōu)于 Plusoptix S12 和 Plusoptix A09，并于 Plusopix S04 持平。

Spot 雙目力篩查儀檢查斜視

由于 APOS 2013 指南中不包括間歇性外斜視，因此在本研究中僅僅考慮了明顯的斜視 13。在優(yōu)化標 準以后，明顯斜視檢查的敏感度和特異度分別為 77.55％和 88.18％。在 Spot 測量期間，我們注意 到眼睛偏差的結果可能會受到頭部姿勢的影響。如果在拍攝照片時，拍攝對象碰巧頭部傾斜，那么 Spot 雙目視力篩查儀可能會錯誤地將正常受試者報告為斜視。因此，應該采取措施保持頭部姿勢， 尤其對于兒童。本研究的另外一個限制是使用弱視危險因素較高患病率的臨床患者，而不是基于社區(qū)、 人口或者學校的兒童樣本。

【結論】

Spot 雙目視力篩查儀測量的屈光值顯示出與散瞳驗光檢查結果的中等一致性。Spot 雙目視力篩查儀 在檢查個體弱視危險因素方面的表現令人滿意，并且可以通過基于 ROC 曲線的優(yōu)化標準進一步改進。 這些發(fā)現表明，Spot 雙目視力篩查儀可能是在中國人口中進行大規(guī)模人群篩查的非常有用的工具。

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