Improved computerized perimetric threshold strategies

Abstract

Perimetric threshold examination is the most important method for diagnosing and monitoring patients with glaucoma. Such examination, however, is time-consuming and often difficult for the elderly patients in whom glaucoma is prevalent. Shorter test strategies have been proposed, but unfortunately also with lower test quality. By using new computer-intense techniques for acquisition and processing of test data it was possible to reduce test time of perimetric threshold tests without decreasing quality in test results. The new SITA strategies were developed using such techniques to yield the same accuracy in test results as today’s traditional test strategies, the Humphrey Full Threshold and Fastpac strategies, while considerably reducing test time. Most development was performed using computer simulations. The SITA strategies were evaluated in comparison with traditional strategies in real-time measurements in both normal subjects and glaucoma patients. Test time was reduced by nearly 50% and reproducibility was at least as good as with the conventional strategies. Age normal sensitivity values were higher, and normal limits were narrower, i.e., in SITA fields shallower defects are needed to be recognized as significant loss. Both SITA strategies showed at least as good sensitivity and specificity as the Humphrey Full Threshold strategy when interpreting test results relative to age normal values and normal limits.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Föreliggande arbete syftade till att utveckla en ny effektivare metod för undersökning av ögats synfält. Synfältet kan definieras som allt ett fixerande öga kan uppfatta. Det perifera seendet mäts vid synfältsundersökning (perimetri). Hos patienter som drabbats av den vanliga ögonsjukdomen grön starr (glaukom) reduceras synen i olika områden av synfältet. Skadorna är oftast mycket omfattande innan personen märker av synförsämringen. Perimetri är den viktigaste metoden för tidig diagnostik av glaukom och även för att följa sjukdomens förlopp. Det har länge funnits metoder för synfältsundersökning, dokumentation av olika manuellt styrda metoder finns sen 1800-talets mitt. Undersökningsteknikerna har kontinuerligt utvecklats. Sedan mitten av 70-talet finns datoriserad synfältsteknik. Med sådana moderna metoder kartläggs synfältet genom att mäta tröskelvärden, d.v.s. gränsen för vad man nätt och jämnt kan urskilja, i ett flertal punkter lokaliserade i olika delar av synfältet. På detta sätt kan även små och obetydliga defekter med enbart lätt reducerad synfunktion upptäckas. Vid datorstyrd perimetri tar de synfältsprogram som ger störst noggrannhet i mätvärden samtidigt mycket tid i anspråk, medan kortare program ger mindre tillförlitliga resultat. Relativt tidskrävande och noggranna program har blivit standard i vanligt kliniskt arbete och i de stora behandlingsstudier av glaukom som pågår i olika delar av världen. Med dessa program överstiger ofta undersökningstiden 30 minuter när båda ögonen undersöks. Det är således en krävande undersökning, särskilt för de äldre patienter hos vilka glaukom är vanligast förekommande, och även en orsak till begränsning av det antal patienter som kan undersökas på ett vanligt kliniskt mottagningspass. Därför är det önskvärt med snabbare undersöknings-procedurer. Utvecklingen av snabba och kraftfulla datorer har gjort det möjligt att använda räkneintensiva matematiska metoder för att skatta tröskelvärden vid perimetri. Med hjälp av sådan teknik har vi kunnat utveckla nya snabba metoder för synfältsundersökning. Omfattande studier av såväl normala som glaukomskadade synfält har genomförts. Vi använde kunskap från sådana undersökningar för att konstruera en generell matematisk synfältsmodell. Modellen finns tillgänglig vid starten av synfälts-undersökningen. Undersökningen går till på samma sätt som traditionell datorstyrd perimetri; stimuli (ljusprickar) av olika ljusintensitet, en åt gången, projiceras på en jämnt belyst halvsfär i förutbestämda testpunkter. Patienten får trycka på en knapp när ett stimulus är synligt. Tröskelvärdet bestäms i varje testpunkt. Med traditionella metoder definieras tröskelvärdet som sista synliga stimulus i en lång sekvens av stimuli av olika intensitet. Den nya metoden däremot, registrerar och använder samtliga svar i hela sekvensen för att beräkna det mest sannolika tröskelvärdet. Detta sker genom att ständigt modifiera den redan före testet tillgängliga synfältsmodellen. Modellen ändrar på så vis form, och anpassas till det enskilda ögats synfält under pågående undersökning. Därmed kan tröskelvärden beräknas kontinuerligt i de olika testpunkterna. Metoden medger även möjlighet att samtidigt skatta mätfelen i tröskelvärden. Detta utnyttjas i den nya metoden för att avbryta stimulussekvenser i testpunkter där mätfelet är tillräckligt litet. Därför kan undersökningstiden reduceras utan att undersökningens kvalité försämras. För att optimera den nya metoden använde vi datorsimulerade synfältsundersökningar, men också verkliga synfältsmätningar av både normalpersoner och glaukompatienter. Den nya metoden innehåller även nya tidsbesparande och säkrare tekniker för att skatta tillförlitligheten av patientens medverkan, samt en förbättrad metod att anpassa takten av stimuluspresentationer till patientens svarsreaktion. Under arbetet utvecklades två nya program för synfältsmätning; SITA Standard och SITA Fast (SITA – Swedish Interactive Threshold Algorithms). Kliniska studier visade att båda SITA strategierna reducerade testtiden med nästan 50% jämfört med de traditionella program som de var avsedda att ersätta. Reproducerbarheten av testresultat var minst lika god med SITA som med de äldre programmen. Vid undersökningar med de nya korta SITA programmen var emellertid synfältsdefekterna ofta mindre uttalade än med de längre äldre programmen. Sannolikt förklaras detta av minskade uttröttningseffekter vid kortare undersökningar. Precis som i andra kliniska test, t.ex. de flesta blodprov, bör mätningarna relateras till normala värden. Därför genomfördes en multicenterstudie där normaldata för de båda SITA-programmen insamlades och normalgränser beräknades. Resultaten visade att normal-gränserna för båda SITA-programmen var trängre än för det äldre programmet. Alltså krävs mindre sänkning av ljuskänsligheten för att en defekt skall vara statistiskt signifikant i SITA-undersökningar än i resultat erhållna med äldre program. Vi jämförde synfält mätta med båda SITA-programmen och det vanligaste mest noggranna traditionella programmet i en grupp av glaukompatienter och en grupp normalpersoner. Resultaten visade att SITA-programmen upptäckte åtminstone lika mycket glaukomatösa synfältdefekter som det äldre programmet, och ungefär lika litet falska positiva defekter hos de normala. Synfältsundersökningar med de nya programmen reducerar alltså undersökningstiden kraftigt samtidigt som förmågan att upptäcka tidiga synfältsdefekter och förändringar av synfältsdefekter är minst lika god som med äldre program. De nya SITA-programmen är nu tillgängliga och kan användas i praktiskt klinisk arbete.

• author: Bengtsson, Boel
• supervisor: [unknown] [unknown]
• opponent: Dr Wild, John
• organization: Ophthalmology (Malmö) (research group)
• publishing date: 1999
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Ophthalmology
• keywords: probability maps, normal limits, test time, clinical testing, test strategies. glaucoma, test algorithms, false positive answers, Visual field testing, computerized perimetry, Ophtalmology, Oftalmologi
• pages: 96 pages
• defense location: Malmö University Hospital MFC
• defense date: 1999-03-05 10:15:00
• external identifiers: other:ISRN: LUMEDW/MEVM-1006-SE; scopus:0032854373
• language: English
• LU publication?: yes
• id: 84fb5dbb-fc9d-4f91-a588-1c6c4c7e1a8f (old id 39324)
• date added to LUP: 2016-04-04 12:01:40
• date last changed: 2022-01-29 22:47:15