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Dissertação de mestrado apresentada como requisito para a obtenção do título de mestre em engenharia biomédica na Universidade de Mogi das Cruzes

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0 UNIVERSIDADE DE MOGI DAS CRUZES EDUARDO FRATARI PAES LEME OPTOMETRIC-LAB: UMA FERRAMENTA VIDEOGRAMETRICA PARA QUANTIFICAO DA MOVIMENTAO OCULAR MOGI DAS CRUZES, SP 2010 1 Universidade de Mogi das Cruzes Eduardo Fratari Paes Leme OPTOMETRIC-LAB: UMA FERRAMENTA VIDEOGRAMETRICA PARA QUANTIFICAO DA MOVIMENTAO OCULAR Prof Orientador: Dr Daniel Gustavo Goroso Mogi das Cruzes, SP 2010 Dissertaoapresentadaaocursode MestradoemEngenhariaBiomdicada UniversidadedeMogidasCruzescomo partedosrequisitosparaaconclusodo curso de mestrado. FICHA CATALOGRFICA Universidade de Mogi das Cruzes - Biblioteca Central Leme, Eduardo Fratari Paes Optometric-Lab : uma ferramenta videogrametrica para quantificao da movimentao ocular / Eduardo Fratari Paes Leme. 2010. 115 f. Dissertao (Mestrado em Engenharia Biomdica) - Universidade de Mogi das Cruzes, 2010 rea de concentrao: Processamento de Sinais e Imagens Mdicas Orientador: Prof Dr Daniel Gustavo Goroso 1. Videogrametria 2. Estrabismo 3. Oftalmografia 4. Optometria 5. Oftalmologia I. Goroso, Daniel Gustavo CDD 610.28 2 DEDICATRIA Dedico este trabalho aos meus pais, aos meus irmos, minha esposa... 3 AGRADECIMENTOS Comgrandegratidotenhoemtodosdaequipededocentes,discenteseservidoresda UniversidadedeMogidasCruzes,pormepossibilitaremachegaraofimdestaetapaparaa construodomeuconhecimento,emprimeirolugarvenhoagradeceraoProfessorDoutor DanielGustavoGorosopelosprstimosemmeorientarnaexecuodeminhasatividades acadmicas, me instruindo e me corrigindo segundo os preceitos da tica e do conhecimento. 4 EPGRAFE "No final tudo d certo, se no deu certo e porque no chegou no final, faa da adversidade uma oportunidade '' 5 RESUMO Nestetrabalhofoidesenvolvidaumaferramentavideogramtrica,quepermitequantificar variveis biomecnicas dos olhos com acurcia, baixo custo e reprodutibilidade das medidas. As variveisquantificveispelaferramentaso:Distnciapupilarparaaconfecodeculos(DP), movimentaoocularemgraus()levantadoduranteostestesdeocluso,versoeduces oculares realizados na clnica oftalmolgica. A ferramenta desenvolvida que visa principalmente a precisonaobtenodessesresultadosdenominadaoptometric-labeconstitudoporuma cpula de madeira de 110cm de largura por 40cm de profundidade e 60cm de altura. O interior da cpula foi iluminada no topo, cuja funo controlar a intensidade da luz. A ferramenta tambm composta por trs cmeras de vdeo analgicas sony daylight, que esto ligadas placa de captura GEOVISION gv800. Durante o monitoramento a posio dos olhos foi definida atravs do centro geomtricodaris.Aposiodossupercliosfoidelimitadapelafixaodemarcadoresno invasivos na face do sujeito experimental. A validao da instrumentao foi realizada em virtude docomportamentodeumpndulocomfreqnciadeoscilaovarivel.Aferramenta videogramtricapossuisincronismodecaptaodeimagensemrelaovelocidade.A correlaoentreosdadosreaiseaquelesmedidospelooptometric-labiguala0.99.Oerrode sincronismo(=0.05)foide3,5%,oerroquantomedidadedistnciaequivalea1,2%.Os procedimentos experimentais consumiram 6420s. A aplicao do optometric-lab na avaliao da motilidade dos olhos mostra-se mais precisa do que a avaliao tradicional ortptica. A aplicao dooptometric-labpossibilitaramelhoranacondutaprofissionalanteaavaliaodiagnsticae tratamento de estrabismos por realizar um maior nmero de avaliaes por segundo, apresentar a velocidade e acelerao do olho durante o exame em funo do tempo. Palavraschaves:videogrametria,estrabismo,oftalmografia,movimentosoculares, optometria 6 ABSTRACT Thisworkdevelopedaestereophotogrammetrytoolforquantificationofbiomechanical variablesofeyemovementswithmoreaccuracy,lowercostandmeasurereproducibly.The variables pupilar distance to make eye glasses, eye movimentation in degree () in cover test, eyeversions,andductionsinophthalmicclinictogetmoreprecisionindatarecords.The dispositivewasnamedOptometric-Lab,itwascorporatebyawoodcupolaofdimensions height110cmwidth40cmanddepth60cm.Inthecupolawasailluminationsystemwith6 (six) light bulbs in top, it function was control light intensity. The instrument was compound by tree analogical videocameras Sony daylight triggered in A/D boardGEOVISION GV80. Duringtheexperimentseyepositionswascomputedbyirisgeometricalcenter,eyebrow positionwasquantifiedbynoninvasivemarkersonsubjectsfaces.Theinstrumental validationwasmadebymetronomeflywheelvariablefrequency.Thistoolhasimage acquisitionsynchronism.Thecorrelationofrealdatawithoptometriclabmeasurewas0,99. Error of synchronism (=0,05) was 3,5%, measureserrorswas 1,2%. The experimental time was 6420s. Applications of optometric lab in eye motility analysis cold improve professional conductindiagnosisandtreatmentsofstrabismusbecausemorequantificationpersecond, show eye speed and acceleration per second in the examination. Key word: Stereophotogrammetry, estrabismus, eye tracking, eye movements, optometry. 7 LISTA DE ILUSTRAES Figura 1: Corte medial do globo ocular o qual possibilita a visualizao do sistema ptico ocular. ....................................................................................................................................... 21 Figura 2: Foto da retina em vivo a qual possibilita a visualizao do disco ptico, vascularizao central da retina, regio macular e fvea. ........................................................ 22 Figura 3: Representao grfica da insero orbital (O), insero escleral (IE), insero fisiolgica (IF) e arco de contato (AC). .................................................................................... 23 Figura 4: Viso da musculatura extrnseca ocular no interior da orbita. .................................. 24 Figura 5. Representao dos pontos de interesse para a determinao da posio de montagem das lentes. DNPOD: Distncia naso-pupilar para olho direito; DNPOE: Distncia naso-pupilar para olho esquerdo. PMP: Ponto mdio da ponte. .................................................................... 26 Figura 6. Teste de ocluso em modelo de olho estrbico, o qual na figura 6a possui um estrabismo latente, na figura 6b o olho desviado realiza uma fixao pela ocluso do olho contralateral, figura 6c por meio de um prisma a re-fixao inibida, e isso pode-se quantificado o desvio. ............................................................................................................... 27 Figura 7: Verso. Na figura a, os olhos normais esto olhando para a seta a cima (supraverso), na figura b ocorre o mesmo caso, no entanto apenas o olho direito realiza o movimento, isso ocorre por causa da paralisia do msculo reto superior do olho esquerdo (MRSOE). ................................................................................................................................. 28 Figura 8 : Posies diagnsticas utilizadas nas verses. .......................................................... 29 Figura 9: Rgua da RAF, na figura veja no poro superior esquerda um apoio onde o examinador apoia o instrumento, na poro mdia da figura est o estmulo o qual o paciente deve manter a fixao ocular, na poro inferior direita existe uma bifurcao com a finalidade de apoiar a extremidade distal do aparelho sobre a face do paciente na poro zigomtica. ................................................................................................................................ 30 Figura 10: Vias de ligao do olho ao crebro. ........................................................................ 31 Figura 11: Reresetao do sistema de controle dos movimentos oculares de Pierrot-Deseillign et al 2004. ................................................................................................................................. 34 Figura 12: Eixos de Fick os quais representam os graus de liberdade do movimento dos olhos. .................................................................................................................................................. 35 Figura 13: Desvios verticais e horizontais, simulao para o olho direito (figura composta por uma simulao de alcon institute). ........................................................................................... 38 Figura 14: Representao grfica de um scleral search coil (fonte busca internet). ................ 41 8 Figura 15: Pessoa realizando exame de video-oculografia, uma cmera visualiza a posiodos olhos do sujeito experimental, esse sujeito est com a cabea apoiada enquanto os olhos fixam algum estmulo. ........................................................................................................................ 42 Figura 16: OPTOMETRIC-LAB desenvolvido nas dependncias da UMC. (a) cameras ccd infravermelhas SONY, (b) Apoio para cabea, (c) Cpula com iluminao, (d) Computador, (e) mesa, (f) ajuste de altura. .................................................................................................... 50 Figura 17: Representao dos eixos ortogonais ....................................................................... 51 Figura 18: enquadramento do volume de calibrao (a) (armao de calibrao) pelas trs cmeras (c), que constituem o sistema de captao de vdeo, observe que cada cmera capaz de visualizar todas as hastes (a) do ponto mais baixo ao ponto mais alto conferindo o monitoramento do volume pelo sistema de captao de imagens. ........................................... 52 Figura 19: Imagem digital a qual o quadro a define as coordenadas de tela a que tem funo de plano comparador para a aquisio da trajetria do movimento ......................................... 53 Figura 20: A figura mostra o sistema de controle de iluminao no interior da capine, este sistema tem por funo controlar e conferir a incidncia de luz durante o procedimento instrumental. ............................................................................................................................. 55 Figura 21.