Automated Measurement of Strabismus Angle Using a Commercial Virtual Reality Headset

Abstract

Current clinical measurements of strabismus angles (SAs) are manual and require a skilled examiner and active cooperation by patients. This results in high interexaminer variability, and clinical use is limited by the availability of trained examiners. An objective and automated procedure, independent of the examiner, would be useful. This single-center, prospective, diagnostic feasibility study compared the vertical and horizontal SA of patients, as measured with a commercially available virtual reality headset (VRH) and custom software with the gold standard measurements performed manually with the Harms tangent screen (HW) and the alternate prism cover test (ACT). We implemented the ACT by showing the patient a fixation target on each eye alternatively with the VRH while recording the eye position of the patient. We then processed the data with custom written software to calculate the SA of the patients. These measurements were then compared to the SA measured with HW and the clinical ACT. Thirty-three patients took part in our study. We found good correlation between the VRH method and the HW as well as the clinical ACT. Best correlation was found for horizontal SA in the primary position, with the vertical SA in the primary position also correlating well. Peripheral gaze resulted in a slightly lower correlation due to the overestimation of horizontal SA and underestimation of vertical SA; cyclorotation was not measured with the VRH. Overall, VRH, HW, and clinical ACT correlated similarly well as the published interexaminer correlation for ACT. The automated measurement of strabismus with a VRH is feasible, easily applicable, fast, accurate, and can be run on consumer hardware that is affordable and increasingly available.

Zusammenfassung

Die aktuell angewendeten klinischen Messungen von Schielwinkeln (SA) erfolgen händisch, erfordern das Können des Untersuchers und die aktive Mitarbeit der Patienten. Dies führt zu einer hohen Variabilität zwischen den Untersuchern und der klinische Untersuch ist von der Verfügbarkeit geschulten Personals abhängig. Ein objektives und automatisiertes Verfahren, unabhängig vom Untersucher, wäre hilfreich. Diese prospektive diagnostische Studie verglich die vertikalen und horizontalen SA von Patienten, die mit einem handelsüblichen Virtual-Reality-Headset (VRH) und einer benutzerdefinierten Software gemessen wurden mit den Goldstandardmessungen, die händisch an der Harms-Tangententafel (HW) durchgeführt wurden. Wir führten den alternierenden Abdecktest (ACT) durch, indem wir dem Patienten abwechselnd ein Fixationsziel auf jedem Auge mit dem VRH zeigten und die Augenposition des Patienten aufzeichneten. Anschließend verarbeiteten wir die Daten mit einer dafür entwickelten Software, um die SA der Patienten zu berechnen. Diese wurden dann mit den SA verglichen, die mit HW und dem klinischen alternierenden Abdecktest gemessen wurden. 33 Patienten nahmen an unserer Studie teil, und wir fanden eine gute Korrelation zwischen der VRH-Methode und HW sowie dem klinischen ACT. Die beste Korrelation wurde für die horizontalen SA in der primären Position festgestellt, während die vertikalen SA ebenfalls gut korrelierten. Periphere Blickpositionen führten zu einer leicht geringeren Korrelation aufgrund der Überschätzung der horizontalen SA und der Unterschätzung der vertikalen SA. Insgesamt korrelieren VRH, HW und klinischer ACT ähnlich stark, wie in veröffentlichten Korrelationen zwischen klinischen Untersuchern beschrieben. Die automatisierte Messung von Schielwinkeln mit einem Virtual-Reality-Headset ist machbar, leicht anwendbar, schnell, genau und kann auf frei käuflicher, erschwinglicher und zunehmend verfügbarer Unterhaltungselektronik durchgeführt werden.

Keywords

strabismus - phoria - tropia - virtual reality - automated - examination

Schlüsselwörter

Schielen - Virtual Reality - Tropie - Phorie - automatisiert - Untersuchung

Publication History

Received: 14 October 2024

Accepted: 11 November 2024

Article published online:
18 December 2024

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