CN113362961B - 自闭症快速筛查系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自闭症快速筛查系统，包括眼动追踪装置和筛查服务器。眼动追踪装置包括注视目标单元、目标刺激单元以及眼动信息采集单元。注视目标单元用于在屏幕上呈现供注视的目标。目标刺激单元用于对注视目标单元提供刺激以使注视目标单元出现、消失或移动。眼动信息采集单元用于采集眼部跟随注视目标单元出现、消失或移动时的眼部位置变化。筛查服务器包括眼动轨迹计算单元和判定单元，眼动轨迹计算单元基于眼动信息采集单元反馈的眼部位置变化计算注视时间百分比，判定单元基于注视时间百分比得到筛查结果。本发明将眼动追踪装置用于自闭症快速筛查，符合婴幼儿的认知发展特征，可靠性良好、操作简单、实施容易。

Description

自闭症快速筛查系统

技术领域

本发明属于计算机技术、网络技术和通信技术在儿童认知障碍方面的应用，适用于在康复中心、医院、孤儿院、社区和家庭，用于自闭症的早期快速筛查和辅助诊断。

背景技术

孤独症谱系障碍(也叫自闭症，Autism Spectrum Disorder，ASD)是一组以社交困难为主要特征的神经发育障碍，涵盖孤独症、阿斯伯格综合症及分类不明确的广泛型精神发育障碍，已经成为全球公共卫生问题。ASD患儿大约在2～3岁确诊，在此之前，个体就已表现出异于常态的特征，把握这些异常有助于对ASD进行预测，从而尽早进行干预，以缓解和改善未来可能出现的症状。

ASD预测研究集中在神经生理学、遗传学及心理学领域。其中，早期心理学研究的主要方法有分析家庭录像、收集父母陈述及实验室情境观察。此类方法操作简单，便于采集数据，且生态效度较高，但多依赖记录者的报告，结果在一定程度上受到主观因素的影响。此外，这些方法多指向日常易观察到的行为，较少涉及细微行为的观测。近年来，眼动技术被逐渐应用于ASD预测。研究多采用前瞻性对比范式，从ASD患儿的兄弟姐妹中选择高风险婴幼儿，与健康发展儿童的兄弟姐妹对比，记录高风险婴幼儿被确诊前在特定情境下的眼动特征，以此对ASD罹患状况进行预测。

由于国内外ASD预测研究大多集中在神经生理学、遗传学及心理学领域，受限于生态效度，受到主观因素的影响大，且方法多指向日常易观察到的行为，较少涉及细微行为的观测。

因此，亟需提供一种可靠性良好、操作简单、快捷有效的自闭症快速筛查系统。

发明内容

为了至少部分地解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种自闭症快速筛查系统，包括眼动追踪装置和筛查服务器。眼动追踪装置包括注视目标单元、目标刺激单元以及眼动信息采集单元。注视目标单元用于在屏幕上呈现供注视的目标。目标刺激单元用于对注视目标单元提供刺激以使注视目标单元出现、消失或移动。眼动信息采集单元用于采集眼部跟随注视目标单元出现、消失或移动时的眼部位置变化。筛查服务器包括眼动轨迹计算单元和判定单元，眼动轨迹计算单元基于眼动信息采集单元反馈的眼部位置变化计算注视时间百分比，判定单元基于注视时间百分比得到筛查结果。

示例性地，所述眼动轨迹计算单元包括有注视时间计算单元和注视点数目计算单元，所述注视时间计算单元基于所述眼动信息采集单元反馈的眼部位置变化计算首视点注视时间以及在测试时间T内的注视时间t，所述注视点数目计算单元基于所述眼动信息采集单元反馈的眼部位置变化计算在测试时间T内对静态图片的注视点数目。

示例性地，所述判定单元包括有测试有效性判断单元，所述测试有效性判断单元基于所述首视点注视时间和/或所述对静态图片的注视点数目判断测试有效性。

示例性地，所述自闭症快速筛查系统还包括有头部固定仪，所述头部固定仪设置在所述眼动追踪装置的正前方以固定受试筛查者的头部。

示例性地，所述注视目标单元包括至少一套眼动测试范式定义的视觉图像组。

示例性地，所述目标刺激单元包括线性移动刺激单元，所述线性移动刺激单元用于刺激所述视觉图像组中的其中一个视觉图像以V1的线性速度在屏幕上左右/右左/上下/下上移动。

示例性地，所述目标刺激单元包括间隔呈现刺激单元，所述间隔呈现刺激单元用于刺激所述视觉图像组中的其中一个视觉图像于屏幕上呈现t1时间后消失，并于t2时间后，刺激所述视觉图像组中的另一个视觉图像出现在屏幕上t1时间。

示例性地，所述筛查服务器还包括有基本信息录入单元，所述基本信息录入单元用于获取受试筛查者的基本个人信息。

示例性地，所述基本信息录入单元包括身份读卡器，所述身份读卡器用于读取受试筛查者的身份证信息或社保卡信息。

示例性地，所述筛查服务器还包括有结果显示单元，所述结果显示单元用于显示判定单元得到的筛查结果。

本发明将眼动追踪装置用于自闭症快速筛查，基于眼动行为对自闭症进行筛查，筛查时仅需为婴幼儿呈现经过标准化处理的视频或图片刺激，婴幼儿仅需对刺激进行观看，行为反应简单，无需复杂的言语和动作回复，符合婴幼儿的认知发展特征，可靠性良好、操作简单、实施容易。

以下结合附图，详细说明本发明的优点和特征。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施方式及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，

图1为根据本发明的一个示例性实施例的自闭症快速筛查系统的结构图；

图2为根据本发明的一个示例性实施例的自闭症快速筛查系统的基本构成框图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、眼动追踪装置；11、注视目标单元；12、目标刺激单元；13、眼动信息采集单元；20、筛查服务器；21、眼动轨迹计算单元；211、注视时间计算单元；212、注视点数目计算单元；22、判定单元；221、测试有效性判定单元；23、基本信息录入单元；24、结果显示单元；30、头部固定仪。

具体实施方式

在下文的描述中，提供了大量的细节以便能够彻底地理解本发明。然而，本领域技术人员可以了解，如下描述仅示例性地示出了本发明的优选实施例，本发明可以无需一个或多个这样的细节而得以实施。此外，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行详细描述。

结合参阅图1至图2，本发明的自闭症快速筛查系统，包括眼动追踪装置10以及筛查服务器20。

眼动追踪装置10包括注视目标单元11、目标刺激单元12、以及眼动信息采集单元13。注视目标单元11用于在屏幕上呈现供注视的目标，该供注视的目标可以采用社会性图片/图像、运动图形/图片，也可以采用视频。目标刺激单元12用于对注视目标单元11提供刺激以使注视目标单元11出现、消失或移动。眼动信息采集单元13用于采集眼部跟随注视目标单元11出现、消失或移动时的眼部位置变化。

筛查服务器20包括眼动轨迹计算单元21以及判定单元22。眼动轨迹计算单元21基于眼动信息采集单元13反馈的眼部位置变化计算注视时间百分比，判定单元22基于注视时间百分比得到筛查结果。

进一步地，眼动轨迹计算单元21包括有注视时间计算单元211和注视点数目计算单元212，注视时间计算单元211基于眼动信息采集单元13反馈的眼部位置变化计算首视点注视时间以及在测试时间T内的注视时间t，注视点数目计算单元212基于眼动信息采集单元13反馈的眼部位置变化计算在测试时间T内对静态图片的注视点数目。

进一步地，判定单元22包括有测试有效性判断单元221，测试有效性判断单元221基于首视点注视时间和/或对静态图片的注视点数目判断测试有效性。

再一次参阅图1，自闭症快速筛查系统还可以包括有头部固定仪30，头部固定仪30设置在眼动追踪装置10的正前方以固定受试筛查者的头部。

由于ASD患儿最好能在2～3岁前确诊，以便早做干预。为了符合婴幼儿的认知发展特征，注视目标单元11包括至少一套眼动测试范式定义的视觉图像组。

举例来说，对于社会性图形/图片，尤其人物，选取如下兴趣区：1)背景；2)身体：脖子，肩膀及胸部；3)头发；4)脸部轮廓不包含嘴、鼻子、眼睛；5)眼睛；6)鼻子；7)嘴巴；8)面部：头发，上半身，脸；9)脸：轮廓部分，嘴，鼻，眼；10)面部除脸以外：头发、上半身。对于社会性图片/图像组，可以做如下选取：1图片是受试筛查者亲属，3图是受试筛查者认识的人，5图是受试筛查者近照，2、4、6、7、8图为陌生表情图片，具体地，2、8图可以为高兴，4图为生气，6图为哭泣，7图为无特殊定义。

对于运动图形/图片，可做如下范式：5s、10s、15s视频，目标物直线从左到右，目标物弧线从左到右，目标物直线从上到下，目标物弧线从下到上，缺省目标物为足球(可以是红十字，圆球等等)。

对于运动图形/图片，可做如下范式：选取受试筛查者熟悉或感觉亲切的形象动画或视频，要求该视频围绕形象展开。如对于低龄儿童选取小黄人动画节选片段，或者足球滚动动画等。

需要说明的是，上述眼动测试范式仅为举例说明，在实际应用中可以依据数据累计不断添加进行完善与扩充。

进一步地，目标刺激单元12包括线性移动刺激单元，该线性移动刺激单元用于刺激视觉图像组中的其中一个视觉图像以V1的线性速度在屏幕上左右/右左/上下/下上移动。

进一步地，目标刺激单元12还可以包括间隔呈现刺激单元，该间隔呈现刺激单元用于刺激视觉图像组中的其中一个视觉图像于屏幕上呈现t1时间后消失，并于t2时间后，刺激所述视觉图像组中的另一个视觉图像出现在屏幕上t1时间。

进一步地，筛查服务器20还包括有基本信息录入单元23，基本信息录入单元23用于获取受试筛查者的基本个人信息。较佳地，基本信息录入单元23包括身份读卡器，所述身份读卡器用于读取受试筛查者的身份证信息或社保卡信息。

进一步地，筛查服务器20还包括有结果显示单元24，结果显示单元24用于显示判定单元22得到的筛查结果。结果显示单元24可以由眼动追踪装置10用的屏幕充当，也可以采用打印机实现，以通过打印机将筛查结果打印显示。

以下结合具体操作对本发明的系统做举例性说明：

1、通过基本信息录入单元23(如、身份证读卡器)，读取身份证信息，确认受试筛查者身份；

2、受试筛查者保持位置固定，如受试筛查者无法保持位置固定，则需以头部固定仪30稳定受试筛查者头部，以便稳定姿势保证数据采集的正确性与客观性；

3、筛查测试过程中，受试筛查者保持双眼视线与注视目标单元位置水平，身体中线与显示器中心点对齐，每单个图像/图片缺省情况展示默认15s，图像/图片展示间隔为默认2s，进入屏幕区域的方式包括：1)速现，固定出现于屏幕中心位置，直接出现，直接消失；2)左右/右左，从屏幕左/右侧往屏幕右/左侧缓慢移动；3)上下/下上，从屏幕上/下侧往屏幕下/上侧缓慢移动。

4、测试结束生成本次快筛报告。

判定单元22进行数据分析时，基于眼动仪10提供的眼部位置信息得出眼动轨迹曲线，基于眼动信息采集单元13反馈的眼部位置变化计算注视时间百分比给出初步的判定，作为医生最终判定的参考。如计算分析结果对应眼动参数数值介于下述范围，则初步估计受试筛查者存在ASD的概率较高，从而可提供给医生一个判定参考。

1、同时满足如下要求：

对几何图形/图片，注视百分比≤69％或总注视时间t≤0.69×总测试时间T

对社会性图形/图片(人物)，注视百分比＞69％或总注视时间t＞0.69×总测试时间T

2、兴趣区注视时间百分比

全局≤40～60％

(眼部+鼻子+嘴部)/脸部≤50％

另外，判定单元22在做出判定前，测试有效性判断单元221提供判定前提：首视点注视时间≤500ms，对于静态图片/图形类测试，注视点数目＞50个(15s测试为例，超150ms为一次注视)，则考虑本次测试有效性为符合。

基于上述判定，结合大数据反馈，本发明的系统可根据医生的实际临床数据进行更新迭代，以达到更加符合ASD快筛目的金标准。

本发明将眼动追踪装置用于自闭症快速筛查，基于眼动行为对自闭症进行筛查，筛查时仅需为婴幼儿呈现经过标准化处理的视频或图片刺激，婴幼儿仅需对刺激进行观看，行为反应简单，无需复杂的言语和动作回复，符合婴幼儿的认知发展特征，可靠性良好、操作简单、实施容易。

本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内”、“外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述图中所示的一个或多个部件或特征与其他部件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语不但包含部件在图中所描述的方位，还包括使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的部件被整体倒置，则部件“在其他部件或特征上方”或“在其他部件或特征之上”的将包括部件“在其他部件或构造下方”或“在其他部件或构造之下”的情况。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。此外，这些部件或特征也可以其他不同角度来定位(例如旋转90度或其他角度)，本文意在包含所有这些情况。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组合。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (8)

1.一种自闭症快速筛查系统，其特征在于，包括眼动追踪装置和筛查服务器；

所述眼动追踪装置包括：

注视目标单元，用于在屏幕上呈现供注视的目标；

目标刺激单元，用于对所述注视目标单元提供刺激以使所述注视目标单元出现、消失或移动；以及

眼动信息采集单元，用于采集眼部跟随注视目标单元出现、消失或移动时的眼部位置变化；

所述筛查服务器包括：

眼动轨迹计算单元，所述眼动轨迹计算单元包括有注视时间计算单元和注视点数目计算单元，所述注视时间计算单元基于所述眼动信息采集单元反馈的眼部位置变化计算首视点注视时间以及在测试时间T内的注视时间t，所述注视点数目计算单元基于所述眼动信息采集单元反馈的眼部位置变化计算在测试时间T内对静态图片的注视点数目，从而计算注视时间百分比；以及

判定单元，所述判定单元包括有测试有效性判断单元，所述测试有效性判断单元基于所述首视点注视时间和/或所述对静态图片的注视点数目判断测试有效性，并在测试有效性为符合后基于所述注视时间百分比得到筛查结果。

2.根据权利要求1所述的自闭症快速筛查系统，其特征在于，所述自闭症快速筛查系统还包括有头部固定仪，所述头部固定仪设置在所述眼动追踪装置的正前方以固定受试筛查者的头部。

3.根据权利要求1所述的自闭症快速筛查系统，其特征在于，所述注视目标单元包括至少一套眼动测试范式定义的视觉图像组。

4.根据权利要求3所述的自闭症快速筛查系统，其特征在于，所述目标刺激单元包括线性移动刺激单元，所述线性移动刺激单元用于刺激所述视觉图像组中的其中一个视觉图像以V1的线性速度在屏幕上左右/右左/上下/下上移动。

5.根据权利要求3所述的自闭症快速筛查系统，其特征在于，所述目标刺激单元包括间隔呈现刺激单元，所述间隔呈现刺激单元用于刺激所述视觉图像组中的其中一个视觉图像于屏幕上呈现t1时间后消失，并于t2时间后，刺激所述视觉图像组中的另一个视觉图像出现在屏幕上t1时间。

6.根据权利要求1所述的自闭症快速筛查系统，其特征在于，所述筛查服务器还包括有基本信息录入单元，所述基本信息录入单元用于获取受试筛查者的基本个人信息。

7.根据权利要求6所述的自闭症快速筛查系统，其特征在于，所述基本信息录入单元包括身份读卡器，所述身份读卡器用于读取受试筛查者的身份证信息或社保卡信息。

8.根据权利要求1所述的自闭症快速筛查系统，其特征在于，所述筛查服务器还包括有结果显示单元，所述结果显示单元用于显示判定单元得到的筛查结果。