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UNIVERSIDADE DE MOGI DAS CRUZES
EDUARDO FRATARI PAES LEME
OPTOMETRIC-LAB: UMA FERRAMENTA
VIDEOGRAMETRICA PARA QUANTIFICAÇÃO DA
MOVIMENTAÇÃO OCULAR
MOGI DAS CRUZES, SP
2010
1
Universidade de Mogi das Cruzes
Eduardo Fratari Paes Leme
OPTOMETRIC-LAB: UMA FERRAMENTA
VIDEOGRAMETRICA PARA QUANTIFICAÇÃO DA
MOVIMENTAÇÃO OCULAR
Prof Orientador: Dr Daniel Gustavo Goroso
Mogi das Cruzes, SP
2010
Dissertação apresentada ao curso de
Mestrado em Engenharia Biomédica da
Universidade de Mogi das Cruzes como
parte dos requisitos para a conclusão do
curso de mestrado.
FICHA CATALOGRÁFICA Universidade de Mogi das Cruzes - Biblioteca Central
Leme, Eduardo Fratari Paes
Optometric-Lab : uma ferramenta videogrametrica para quantificação da movimentação ocular / Eduardo Fratari Paes Leme. – 2010.
115 f.
Dissertação (Mestrado em Engenharia Biomédica) - Universidade de Mogi das Cruzes, 2010
Área de concentração: Processamento de Sinais e Imagens Médicas
Orientador: Profº Drº Daniel Gustavo Goroso
1. Videogrametria 2. Estrabismo 3. Oftalmografia 4. Optometria 5. Oftalmologia I. Goroso, Daniel Gustavo
CDD 610.28
2
DEDICATÓRIA
Dedico este trabalho aos meus pais, aos meus
irmãos, à minha esposa...
3
AGRADECIMENTOS
Com grande gratidão tenho em todos da equipe de docentes, discentes e servidores da
Universidade de Mogi das Cruzes, por me possibilitarem a chegar ao fim desta etapa para a
construção do meu conhecimento, em primeiro lugar venho agradecer ao Professor Doutor
Daniel Gustavo Goroso pelos préstimos em me orientar na execução de minhas atividades
acadêmicas, me instruindo e me corrigindo segundo os preceitos da ética e do conhecimento.
4
EPÍGRAFE
"No final tudo dá certo, se não deu certo e porque não
chegou no final, faça da adversidade uma oportunidade ''
5
RESUMO
Neste trabalho foi desenvolvida uma ferramenta videogramétrica, que permite quantificar
variáveis biomecânicas dos olhos com acurácia, baixo custo e reprodutibilidade das medidas. As
variáveis quantificáveis pela ferramenta são: Distância pupilar para a confecção de óculos (DP),
movimentação ocular em graus (°) levantado durante os testes de oclusão, versão e ducções
oculares realizados na clínica oftalmológica. A ferramenta desenvolvida que visa principalmente a
precisão na obtenção desses resultados é denominada optometric-lab e é constituído por uma
cúpula de madeira de 110cm de largura por 40cm de profundidade e 60cm de altura. O interior da
cúpula foi iluminada no topo, cuja função é controlar a intensidade da luz. A ferramenta também é
composta por três câmeras de vídeo analógicas sony daylight, que estão ligadas à placa de captura
GEOVISION gv800. Durante o monitoramento a posição dos olhos foi definida através do centro
geométrico da íris. A posição dos supercílios foi delimitada pela fixação de marcadores não
invasivos na face do sujeito experimental. A validação da instrumentação foi realizada em virtude
do comportamento de um pêndulo com freqüência de oscilação variável. A ferramenta
videogramétrica possui sincronismo de captação de imagens em relação à velocidade. A
correlação entre os dados reais e aqueles medidos pelo optometric-lab é igual a 0.99. O erro de
sincronismo (α=0.05) foi de 3,5%, o erro quanto à medida de distância equivale a 1,2%. Os
procedimentos experimentais consumiram 64±20s. A aplicação do optometric-lab na avaliação da
motilidade dos olhos mostra-se mais precisa do que a avaliação tradicional ortóptica. A aplicação
do optometric-lab possibilitará a melhora na conduta profissional ante a avaliação diagnóstica e
tratamento de estrabismos por realizar um maior número de avaliações por segundo, apresentar a
velocidade e aceleração do olho durante o exame em função do tempo.
Palavras chaves: videogrametria, estrabismo, oftalmografia, movimentos oculares,
optometria
6
ABSTRACT
This work developed a estereophotogrammetry tool for quantification of biomechanical
variables of eye movements with more accuracy, lower cost and measure reproducibly. The
variables pupilar distance to make eye glasses, eye movimentation in degree (°) in cover test,
eye versions, and ductions in ophthalmic clinic to get more precision in data records. The
dispositive was named Optometric-Lab, it was corporate by a wood cupola of dimensions
height 110 cm width 40cm and depth 60cm. In the cupola was a illumination system with 6
(six) light bulbs in top, it function was control light intensity. The instrument was compound
by tree analogical video cameras Sony daylight triggered in A/D board GEOVISION GV80.
During the experiments eye positions was computed by iris geometrical center, eyebrow
position was quantified by non invasive markers on subjects faces. The instrumental
validation was made by metronome flywheel variable frequency. This tool has image
acquisition synchronism. The correlation of real data with optometric lab measure was 0,99.
Error of synchronism (α=0,05) was 3,5%, measures errors was 1,2%. The experimental time
was 64±20s. Applications of optometric lab in eye motility analysis cold improve professional
conduct in diagnosis and treatments of strabismus because more quantification per second,
show eye speed and acceleration per second in the examination.
Key word: Stereophotogrammetry, estrabismus, eye tracking, eye movements, optometry.
7
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1: Corte medial do globo ocular o qual possibilita a visualização do sistema óptico
ocular. ....................................................................................................................................... 21
Figura 2: Foto da retina em vivo a qual possibilita a visualização do disco óptico,
vascularização central da retina, região macular e fóvea. ........................................................ 22
Figura 3: Representação gráfica da inserção orbital (O), inserção escleral (IE), inserção
fisiológica (IF) e arco de contato (AC). .................................................................................... 23
Figura 4: Visão da musculatura extrínseca ocular no interior da orbita. .................................. 24
Figura 5. Representação dos pontos de interesse para a determinação da posição de montagem
das lentes. DNPOD: Distância naso-pupilar para olho direito; DNPOE: Distância naso-pupilar
para olho esquerdo. PMP: Ponto médio da ponte. .................................................................... 26
Figura 6. Teste de oclusão em modelo de olho estrábico, o qual na figura 6a possui um
estrabismo latente, na figura 6b o olho desviado realiza uma fixação pela oclusão do olho
contralateral, figura 6c por meio de um prisma a re-fixação é inibida, e isso pode-se
quantificado o desvio. ............................................................................................................... 27
Figura 7: Versão. Na figura a, os olhos normais estão olhando para a seta a cima
(supraversão), na figura b ocorre o mesmo caso, no entanto apenas o olho direito realiza o
movimento, isso ocorre por causa da paralisia do músculo reto superior do olho esquerdo
(MRSOE). ................................................................................................................................. 28
Figura 8 : Posições diagnósticas utilizadas nas versões. .......................................................... 29
Figura 9: Régua da RAF, na figura veja no porção superior esquerda um apoio onde o
examinador apoia o instrumento, na porção média da figura está o estímulo o qual o paciente
deve manter a fixação ocular, na porção inferior direita existe uma bifurcação com a
finalidade de apoiar a extremidade distal do aparelho sobre a face do paciente na porção
zigomática. ................................................................................................................................ 30
Figura 10: Vias de ligação do olho ao cérebro. ........................................................................ 31
Figura 11: Reresetação 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, simulação para o olho direito (figura composta por
uma simulação de alcon institute). ........................................................................................... 38
Figura 14: Representação gráfica de um scleral search coil (fonte busca internet). ................ 41
8
Figura 15: Pessoa realizando exame de video-oculografia, uma câmera visualiza a posiçãodos
olhos do sujeito experimental, esse sujeito está com a cabeça apoiada enquanto os olhos fixam
algum estímulo. ........................................................................................................................ 42
Figura 16: OPTOMETRIC-LAB desenvolvido nas dependências da UMC. (a) cameras ccd
infravermelhas SONY, (b) Apoio para cabeça, (c) Cúpula com iluminação, (d) Computador,
(e) mesa, (f) ajuste de altura. .................................................................................................... 50
Figura 17: Representação dos eixos ortogonais ....................................................................... 51
Figura 18: enquadramento do volume de calibração (a) (armação de calibração) pelas três
câmeras (c), que constituem o sistema de captação de vídeo, observe que cada câmera é capaz
de visualizar todas as hastes (a) do ponto mais baixo ao ponto mais alto conferindo o
monitoramento do volume pelo sistema de captação de imagens. ........................................... 52
Figura 19: Imagem digital a qual o quadro a define as coordenadas de tela a que tem função
de plano comparador para a aquisição da trajetória do movimento ......................................... 53
Figura 20: A figura mostra o sistema de controle de iluminação no interior da capine, este
sistema tem por função controlar e conferir a incidência de luz durante o procedimento
instrumental. ............................................................................................................................. 55
Figura 21. Metrônomo, este instrumento é usualmente aplicado no ensino e treino de músicos,
veja o transferidor 180 graus alinhado ao centro de rotação do pêndulo (c). ........................... 56
Figura 22. Tela de trabalho do software VIDEO LOG; no centro é visualizado o vídeo; na
porção inferior do lado direito existe um relógio com mostrador digital; na porção infero-
central a barra de tempo, e botões de controle da visualização do vídeo; na porção direita veja
a barra de ferramentas e edição do vídeo; na janela anexa veja os vídeos disponíveis por data.
.................................................................................................................................................. 57
Figura 23. Grade inclinada sobre plano, veja os pontos simetricos sobre o plano da grade. ... 58
Figura 24. Phantom, na porção superior do prolongador estão as esferas com dimensões
próximas ao do olho humano; estes olhos são movimentados por um eixo de motor de passo;
os motores estão sendo suspensos por uma placa plástica comum. ......................................... 59
Figura 25: Esquema de montagem do motor de passo (a) ligado à porta paralela (b) do CPU
(c) que possui uma esfera (d) na estremidade do eixo (e) que translada 7.5º segundo a rotina
steppermotorzz (f) a qual ativa as bobinas 1 e 2, à freqüência e período determinados. ......... 60
Figura 26. Apoio Para cabeça, veja o apoio de cabeça onde o sujeito experimental deve
posicionar-se durante o procedimento experimental. ............................................................... 61
Figura 27. Esquema de correção das distorções radiais em vídeo, por meio dos programas a
MOVIEMAKER, b FREE VIDEO TO JPG, c GML UNDISTORTER e d PHOTOLAPSE. . 62
Figura 28: esquema 2D de representação do movimento do pendulo em torno de um centro de
rotação, por meio dos dados no sistema cartesiano foi possível quantificar o ângulo de rotação
do pêndulo. ............................................................................................................................... 63
9
Figura 29: a Representação gráfica da reconstrução dos pontos medidos da grade inclinada b
em relação à referência 0, Psr é o ponto de referência na grade e Psn são os pontos que
constituem a grade. ................................................................................................................... 64
30: as linhas pontilhadas representam a norma dos pontos da grade em relação a Pcn, as linhas
contínuas representa o sistema de coordenadas adotado. ......................................................... 65
Figura 31: Modelo de determinação do ângulo de movimentação dos olhos de Zhu e Yang
(2002), O’ representa o centro de rotação do olho, theta é o ângulo de movimentação, r é o
vetor raio de rotação e l equivale ao vetor deslocamento, esta imagem representa um corte
sagital do olho para facilitar a visualização .............................................................................. 65
Figura 32: Representação gráfica da quantificação do ângulo de rotação θ do olho por meio da
obtenção da coordenada de dois pontos P1 e P2, sendo raio r dado......................................... 66
Figura 33: O retângulo e mostra a freqüência do ruído durante o procedimento experimental
com phantom. O eixo vertical representa a movimentação em graus e o eixo horizontal a o
espectro da frequência. ............................................................................................................. 67
Figura 34: Avatar da movimentação ocular construído no V-Realm builder version 2.0 para a
reprodução dos resultados do procedimento experimental....................................................... 69
Figura 35. Modelo de fixação de marcadores não invasivos sob a pele, Ilustração de ADAM.
.................................................................................................................................................. 71
Figura 36. Gráfico da trajetória angular do pêndulo não filtrado em função do tempo,
visualize o comportamento senoidal da função da trajetória do movimento da partícula de
interesse. ................................................................................................................................... 72
Figura 37: Gráfico da trajetória angular do pêndulo filtrado em função do tempo, em azul fina
a trajetória em relação ao valor dos ângulos não normalizados; em asteriscos vermelhos a
trajetória dos ângulos normalizados, a freqüência da onda foi calcula a em função do tempo
de cada período como visto na seta sobre os dois primeiros picos da onda filtrada e
normalizada. ............................................................................................................................. 73
Figura 38. Gráfico da barra de erro sobre o sincronismo entre câmeras. Veja a simetria de
resultados entre as medidas dadas pelo optometric-lab e o período do metrõnomo, de 20 à 80
ciclos por minuto com há grande correlação. ........................................................................... 75
Figura 39. Gráfico da análise e ajuste da calibração à 95% de confiança, alinha vermelha
mostra a regressão linear dos dados ajustados, os pontos em azul são os valores brutos do
optometric-lab, a linha vermelha fraturada mostra o intervalo de confiança. .......................... 76
Figura 40. Reconstrução tridimensional dos pontos da grade inclinada em milimetros, os
pontos foram reconstruídos sobre os três eixos ortogonais, é notório a simetria entre eles. .... 77
Figura 41. Gráfico boxplot das medidas realizadas em 5 tentativas distintas, em vermelho
mostra a médiana dos pontos, a lina azul inferior mostra o primeiro quartil, a linha azul
superior mostra o terceiro quartil, as linhas pretas mostram os valores mínimos e máximos.. 78
Figura 42. Gráfico boxplot dos erros nas medidas da grade inclinada. .................................... 78
10
Figura 43. Gráfico boxplot dos erros experimentais na medida do comprimento do pêndulo
em fase dinâmica, observe a simetria de erros entre os dois procedimentos experimentais. ... 79
Figura 44: gráficos da translação do motor filtrada, os picos representam as posições do eixo
do motor em graus, o vale da onda representa a posição inicial do eixo do motor e o ápice
representa a posição final. ........................................................................................................ 80
Figura 45: Gráfico boxplot da movimentação da face durante os experimentos com seres
humanos, a mediana corresponde a mediana 0,12mm e a maioria dos dados estão no intervalo
de -0,3mm à 0,67mm. .............................................................................................................. 81
Figura 46: Sinal não filtrado da posição do olho em milímetros no eixo horizontal em função
dos quadros adquiridos a uma freqüência de 27 por segundo. ................................................. 82
Figura 47: Sinal filtrado da posição do olho em graus no eixo horizontal em função do tempo
.................................................................................................................................................. 82
Figura 48: Velocidade (°/s) do olho durante o procedimento experimental. ........................... 83
Figura 49: A figura mostra a aceleração (°/s2) durante o procedimento experimental em
função do tempo. ...................................................................................................................... 84
Figura 50: A figura apresenta a variação do DP em função do tempo. .................................... 84
Figura 51: Medida dinâmica do DP em seis procedimentos experimentais distintos, a vertical
do gráfico representa o tempo em (s) e a horizontal a movimentação em mm. ....................... 85
Figura 52: Comparação dos resultados obtidos por meio de freqüências de aquisção diverentes
(25Hz e 75Hz). Em A foi medido a resposta acomodativa em função do tempo (s), A figura B
descreve a velocidade em °/s em função do tempo (s) e em C a aceleração em °/s2 em função
do tempo (s). ............................................................................................................................. 87
Figura 53. Fontes de erros. ....................................................................................................... 90
11
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 Tipos de células fotoreceptoras e suas características. .............................................. 21
Tabela 2: Vias visuais ............................................................................................................... 32
Tabela 3: Classificação funcional dos movimentos oculares humanos .................................... 35
Tabela 4: Dados do procedimento experimental de validação do sincronismo entre câmeras. 74
Tabela 5: Sistemas de quantificação em biomecânica, freqüência, erro e desvio padrão na
validação. .................................................................................................................................. 92
Tabela 6: Descrição breve de oftalmógrafos e seus dados técnicos. ........................................ 93
12
LISTA DE ABREVIATURAS
°/s Graus por Segundo
AC Arco de Contato
ACC Córtex Cingulado Anterior
AVI Audio Video Interleave
CCD Charge-coupled device
CEF Campo Visual Cingular
CGL Corpo geniculado lateral
cpm Ciclos por minuto
DLPFC Córtex Dorsolateral Pré-frontal
DLT Transformação Linear Direta
DNP Distância Naso-Pupilar
DNPOD Distância Naso-Pupilar olho Direito
DNPOE Distância Naso-Pupilar olho Esquerdo
DP Distância Pupilar
EOG Eletro-Oculograma
FEF Campo Ocular Frontal
IE Incerção Escleral
IF Incerção Fisiológica
IPL Firu Fupramarginal e Firo Angular
IPS Sulco Intra-Parietal
MRSOE Músculo Reto Superior do Olho Esquerdo
O Origem
OI Obliquo Inferior
OS Obliquo Superior
PCC Córtex Cingular Posterior
PEF Campo Ocular Parietal
PEM Movimento de Perseguição Ocular
PMP Ponto Médio da Ponte
PPC Ponto Próximo Convergente
RAF Força Aérea Real
13
REM Movimentos Rápidos dos Olhos
RI Reto Inferior
RL Reto Lateral
RM Reto Medial
RMF Ressonância Magnética Funcional
RS Reto Superior
SEF Campo Ocular Suplementar
SNC Sistema Nervoso Central
SPL Lobo Superior Parietal
V1 Cortex Visual Primário
V2 Cortex Visual Secundário
V3 Córtex Visual Terciário
VENG Vectoelectronistagmografia
Δ Dioptria Prismática ou Prima Dioptria
Φ Ângulo do desvio ocular
14
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................... 16
1.1 OBJETIVOS ..................................................................................................................... 19
1.1.1 Objetivo Geral ............................................................................................................................................ 19 1.1.2 Objetivos específicos ................................................................................................................................... 19 1.2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ................................................................................... 20
1.3 MÉTODO DE ESTUDO DO MOVIMENTO DOS OLHOS "EYE TRACKING" .... 40
2 ESTADO DA ARTE ............................................................................................................ 42
2.1 AVALIAÇÃO DA MOTILIDADE OCULAR EM CIÊNCIAS DA VISÃO .............. 43
2.2 AVALIAÇÃO DA MOTILIDADE POR MEIO DA OCULOGRAFIA ..................... 47
3 METODOLOGIA ................................................................................................................ 49
3.1 MATEIRAIS E MÉTODOS ............................................................................................ 49
3.1.1 Montagem do Optometric-lab ................................................................................................................... 49 3. 1.2 Definição do Volume de Calibração. ........................................................................................................ 50 3. 1. 3 Modo de calibração virtual ...................................................................................................................... 52 3.1.4 Método de calibração ................................................................................................................................. 52 3. 1.5 Obtenção das coordenadas ....................................................................................................................... 53 3. 1.6 Reconstrução das coordenadas ................................................................................................................. 54 3.1.7 Controle da iluminação .............................................................................................................................. 55 3.1.8 Construção de calibrador aferidor............................................................................................................ 56 3. 1.9 Construção da grade inclinada ................................................................................................................. 57 3.1.10 Construção de Phantom ........................................................................................................................... 58 3.1.11 Sistema de captação de imagens .............................................................................................................. 60 3.1.12 Apoio para cabeça. ................................................................................................................................... 61 3.1.13 Correção das distorçoes radiais ............................................................................................................... 62 3.2 PROCEDIMENTOS MATEMÁTICOS ............................................................................ 63
3.2.1 Algoritimo de quantificação de variáveis mecânicas do calibrador. ...................................................... 63 3.2.3 Algoritimo de quantificação da posição dos pontos sobre a grade inclinada ........................................ 64 3.2.4 Algoritimo de quantificação de variáveis biomecânicas oculares. ......................................................... 65 3.2.5 Filtragem dos dados ................................................................................................................................... 67 3.3. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS PARA VALIDAÇÃO. .............................. 68
3.5 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL EM SERES HUMANOS .............................. 69
4 RESULTADOS .................................................................................................................... 72
4.1 VALIDAÇÃO QUANTO O SINCRONISMO TEMPORAL DA AQUISIÇÃO DAS
IMAGENS ................................................................................................................................ 72
4.2 APLICAÇÃO DA METODOLOGIA EM SERES HUMANOS .................................. 80
5 DISCUSSÃO ........................................................................................................................ 86
5.1 QUANTIFICAÇÃO POR MEIO DE INSTRUMENTOS OS MOVIMENTOS DOS
OLHOS NA PRÁTICA CLÍNICA ........................................................................................ 86
15
5.2. FONTES DE ERROS ...................................................................................................... 88
5.3. COMPARAÇÃO COM INSTRUMENTAÇÃO CONSAGRADA ............................. 92
6 CONCLUSÃO ...................................................................................................................... 95
7 TRABALHOS FUTUROS .................................................................................................. 96
REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 97
ANEXOS ................................................................................................................................ 105
APENDICES .......................................................................................................................... 107
16
1 INTRODUÇÃO
A visão é um sentido muito importante para o ser humano. Segundo Aléxis Fedosseeff
(1998), “a palavra visão designa a capacidade mental consciente de transformar impulsos
luminosos incidentes sobre a retina em imagens tanto mais reais e evidentes quanto mais
sensível for o órgão da percepção”. É por isso que tal capacidade é muito importante ao
homem. A visualização de uma imagem requer um processamento neural, o qual deve possuir
o poder de captação e sensibilização na presença da luz, e o entendimento sobre forma dos
objetos.
A incidência da luz sobre a retina desencadeia processos corticais, gerando o
entendimento sobre volume, cor, contraste e esteriopsia, que são as possíveis nuances de
detalhes sobre a identificação existentes sobre a cena.
Os estrabismos são alterações sensórias e/ou motoras da visão binocular. A origem dos
estrabismos está associada a erros nos processamento da imagem visual e ao controle da
musculatura extra ocular por meio do sistema nervoso periférico. Os exames motores oculares
são as ferramentas diagnósticas mais empregadas para detecção de estrabismos. Quando
ocorre a detecção do estrabismo seu tratamento pode ser iniciado. Com o resultado do exame
realizado a propedêutica e prevenção da ambliopia, por exemplo, pode ser definido.
A avaliação da motilidade ocular e visão binocular têm papel de suma importância no
atendimento da população (VON NORDEM, 2002) e na preservação de sintomas associados a
essa causa na clínica oftalmológica, optométrica e ortóptica.
A investigação em ciências da visão requer a aplicação de um sistema de medidas das
variáveis biomecânicas visuais, como parte de grande importância para uma avaliação do
sistema visual, aplicada ao exame ocular e sua terapêutica (ADLER et al., 2007;
GROSVERNOR, 2002; RHEIN & LEME, 2009 ).
Segundo Bicas (2004), "Binocularidade, em seu sentido mais amplo é o termo que se
aplica à capacitação de apreender estímulos visuais com os dois olhos"; para que seja possível
a visualização de alvos e mundo com a visão binocular, o sistema que realiza a motilidade
ocular deve ser saudável.
As avaliações sonsório-motoras são metodologias que quantificam o estado sensório
motor da visão binocular com grande carga de subjetividade na clinica prática. Existem
instrumentos que realizam a oculografia. Eles são bastante precisos, no entanto, não estão à
disposição na aplicação clínica em virtude do preço, dificuldade de manuseio por parte do
17
operador e incompatibilidade de aplicação em testes clínicos específicos como teste de
oclusão por exemplo.
Mesmo para a produção de um simples óculos ao exame médico, as medidas aplicadas
aos olhos influenciam a conduta profissional. Os exames das posições dos olhos são eventos
muito sutis, levando o profissional a um trabalho muitas vezes questionável na orientação do
desvio, na quantificação da medida do desvio dos olhos, e na observação da simetria dos
movimentos oculares.
Quando há a existência de estrabismos, existem problemas em relação ao
comportamento da motilidade ocular. O indivíduo pode perder esteriopsia e até visão
binocular, sentir cefaléia e vertigens, os olhos podem apresentar hiperemia e, muitas vezes, há
ainda a má aparência por causa da assimetria das posições dos olhos.
Desta forma, uma instrumentação baseada nas ciências exatas pode levar a condutas
mais precisas nas detecções de patologias neurológicas, fabricação de ortoses ópticas, exames
motores oculares aplicados ao diagnóstico diferencial de estrabismos, entre outras.
Atualmente, as medidas das variáveis biomecânicas referente ao movimento dos olhos
e dos supercílios são de caráter observacional. O examinador realiza uma avaliação com
grande carga de subjetividade quanto ao resultado final da avaliação, o que muitas vezes gera
problemas de repetitividade, reprodutibilidade, precisão e acurácia dos resultados.
Acresce-se a isso, o fato dos recursos atuais não disponibilizarem a documentação dos
testes realizados pelos examinadores, inviabilizando as análises da evolução do quadro clínico
de muitos pacientes, além de levarem os profissionais a realizarem avaliações subjetivas dos
testes, pois eles discernem a olho nu o padrão de movimentação sem critérios exatos para a
obtenção do resultado.
A melhoria dos serviços médicos, e aviamento de prescrições oftálmicas devem ser
precedidos por metodologias confiáveis e validadas segundo sua eficácia.
Muitas vezes condutas iatrogênicas frente à terapia, e tratamento ocorrem em virtude
de medidas equivocadas, como as que levam o profissional a erros de diagnósticos em
estrabismos. Por outro lado, a metodologia de fotogrametria aplicada à visão já é amplamente
explorada em estudos da cognição e neurociências, em virtude da ligação entre o foco de
atenção e a posição dos olhos.
A quantificação clínica das variáveis biomecânicas oculares está ligada à aspectos de
subjetividade do examinador e, nesse sentido, a aplicação de uma metodologia mais precisa
busca melhorar a qualidade dos serviços prestados na clinica oftalmológica.
18
No presente trabalho, foi desenvolvida uma ferramenta fotogramétrica com o objetivo
de quantificar variáveis biomecânicas visuais, as quais servem de insumos para a realização
de diagnósticos na clínica oftalmológica, no que tange a estrabismos e anomalias da
motilidade ocular. Os resultados alcançados são superiores quanto à precisão da metodologia
ortóptica tradicional, apresentando baixo custo de implantação em relação à metodologias de
vídeo-oculografia consagradas.
Assim, por meio de argumentos tais como precisão por e baixo custo de implantação,
a ferramenta videogramétrica optometric-lab visa introduzir maior confiabilidade aos exames
da motilidade ocular na definição, classificação e quantificação de estrabismos.
19
1.1 OBJETIVOS
1.1.1 Objetivo Geral
O objetivo do trabalho é desenvolver um conjunto de ferramentas
videogrametricas, que permitam quantificar variáveis biomecânicas oculares durante teste
de oclusão, versões e ducções.
1.1.2 Objetivos específicos
I. Validação da metodologia videogramétrica proposta a partir de um phantom com
deslocamentos e velocidades controlados por frequencímetro
II. Quantificar as seguintes variáveis:
Distancia naso-pupilar (DNP): Medida estática entre reflexos corneanos
compatível com as aplicações oftálmicas.
Ângulo do desvio ocular (φ): Medida cinética em estrabismos por meio do
monitoramento da oclusão ocular.
Definição do tipo de estrabismo por varável qualitativa de acordo com
comportamento dinâmico do movimento ocular.
Medida da posição em milímetros do supercílio em função do tempo.
20
1.2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
1.2.1 Visão e movimentação ocular
O ser humano é capaz de adotar uma série de movimentos oculares, para a varredura
de localização de objetos no espaço. A movimentação ocular controlada pelo corpo requer
uma complexa interação entre os componentes do sistema neural, cortical e muscular
(GROSVERNONOR, 2002; MEYER 2002; NONAKA et al., 2007).
O sentido visual implica na captação da energia luminosa pelos olhos, na formação de
uma imagem pelo sistema óptico ocular sobre a retina, por meio dela ocorre a transdução da
energia fotóptica em sinal bioeletroquímico e a decodificação do sinal bioeletroquímico será
realizado a nível cortical e retiniano afim de formar uma cena visual e associá-la a rastros
mnemônicos, emoções e associar a visão a outros sentidos.
A visão do homem está organizada em relação a dois olhos que trabalham em
sincronismo, em outras palavras, trata-se da binocularidade. Este sincronismo se dá pela
inervação recíproca exercida pelo nervo óptico, que liga os dois olhos ao córtex visual, e pela
simetria dos movimentos, que leva os olhos a produzirem imagens passivas de fusão
(sobreposição de imagens) a níveis corticais (GROSVERNONOR, 2002; MEYER 2002;
RHEIN & LEME, 2009).
1.2.2 Anatomia ocular básica
A imagem será projetada sobre a retina por meio do sistema óptico ocular. Observando
(figura 1) um corte do olho, pode-se identificar a córnea, o humor aquoso e o corpo vítreo,
que formam o aparelho óptico. (KAHLE e FROTSCHER, 2003 apud FIGUEIRA 2007).
21
Figura 1: Corte medial do globo ocular o qual possibilita a visualização do sistema óptico
ocular.
Na retina existem células que transformam imagens em energia química, essas células
são denominadas fotorreceptoras. Existem dois tipos de células fotorreceptoras as células
cones e bastonetes as quais trabalham com a visão de estímulos específicos, na tabela 1 estão
descritas as características dessas células (KANDEL, 2003).
TABELA 1: TIPOS DE CÉLULAS FOTORECEPTORAS E SUAS CARACTERÍSTICAS.
BASTONETES CONES
Alta sensibilidade à luz, células
expecializadas na visão noturna
Especializada na visão diurna
Baixa acuidade Alta acuidade
Visão monocromática Possibilitam a visão cromática
Na porção nasal à 15° (figura 2) se encontra o disco óptico, o qual possibilita a ligação
do olho com o SNC por meio de nervo óptico. Do centro do nervo óptico emergem vasos que
contribuem para a vascularização da retina conhecidos como veias e artérias centrais da
retina. Existe uma porção onde não existem esses vasos, nesta área se encontra a mácula e a
fóvea. A região da macula e fovea é mais sensíveis a estímulos visuais fotópticos. (DANTAS
2002)
22
Figura 2: Foto da retina do olho esquerdo em vivo a qual possibilita a visualização do disco
óptico, vascularização central da retina, região macular e fóvea em um olhos saudável.
(ilustração de Kandel)
Para o estudo da movimentação ocular é necessário considerar os aspectos anatômicos
e funcionais da musculatura extra-ocular e do olho.
A musculatura extrínseca ocular é formada pelos músculos que ligam o olho à órbita,
por meio desses músculos que o olho pode realizar movimentos de olhar para baixo, à cima, à
esquerda, à direita, obliquamente à cima e à direita, à cima e a esquerda, abaixo à direita e
abaixo à esquerda. Essa musculatura pode trabalhar em sincronia com os dois olhos, ou com
apenas um olho; a partir do momento que algum desses movimentos tem a trajetória
interrompida, ou anômala, constitui-se um estrabismo por componente motor ou restritivo
(DANTAS, 2002; RHEIN, 2006).
Inicialmente o entendimento da anatomia dos músculos extra-oculares requer a
compreensão dos seguintes conceitos: origem, inserção escleral, inserção fisiológica e o arco
de contato. A origem é a inserção orbital (O), onde o músculo se fixa na parede óssea da
órbita; a inserção escleral (IE) é a zona onde os músculos são inseridos na esclera; a inserção
fisiológica (IF) é a zona em que os músculos vão de encontro com a esclera, sendo que a
contração muscular atua neste ponto; o arco de contato (AC) é a zona muscular onde ocorre o
contato com o globo, antes da inserção com a esclera. Podem ser vistos na figura 3.
Os conjuntos de contrações musculares vão gerar forças que serão convertidas em
rotações oculares. Esse conceito dinâmico - das variações da contração - induz variações
também no comprimento do arco de contato de maior para menor.
Disco óptico Região
macular
Fóvea
Circulação
central da retina
23
Figura 3: Representação gráfica da inserção orbital (O), inserção escleral (IE), inserção
fisiológica (IF) e arco de contato (AC) (fonte: Alcom Institute).
Os movimentos oculares são realizados pelos músculos extras oculares, reto lateral,
reto medial, reto superior, reto inferior, obliquo inferior e obliquo superior (figura 4). Assim,
podem-se descrever os seguintes pontos;
Reto lateral (RL): posiciona na porção lateral do olho com origem no anel de
Zinn, sua inervação é realizada pelo VI par de nervos cranianos.
Reto medial (RM): posiciona na porção medial do olho com origem no anel de
Zinn, sua inervação é realizada pelo III par de nervos cranianos.
Reto superior (RS): posiciona na porção superior do olho com origem no anel
de Zinn, sua inervação é realizada pelo III par de nervos cranianos.
Reto inferior (RI): posiciona na porção medial do olho com origem no anel de
Zinn, sua inervação é realizada pelo III par de nervos cranianos.
Obliquo inferior (OI): posiciona na porção medial do olho com origem no
assoalho nasal da orbita, sua inervação é realizada pelo III par de nervos
cranianos.
Obliquo superior (OS): posiciona na porção medial do olho com origem no
anel de Zinn passando pela tróclea e inserido no globo a um ângulo de 51°, sua
inervação é realizada pelo VI par de nervos cranianos.
24
Figura 4: Visão da musculatura extrínseca ocular no interior da orbita. (fonte alcon institute)
Quanto à ação dos músculos extra-oculares – isto é, o reto lateral, reto medial, reto
superior e obliquo superior – sabe-se que eles realizam abdução, adução, elevação e
abaixamento como ação primária. Assim como os músculos obliquo superior e inferior
realizarão como ação primária a rotação interna e externa.
O sistema motor ocular é constituído por: musculatura extrínseca ocular, musculatura
da íris e musculatura ciliar.
Para uma boa visão o controle da intensidade luminosa das imagens formadas intra-
oculares é obrigatória. Esse controle é realizado pela íris que muda seu formato aumentando
ou diminuindo o diâmetro da pupila (a pupila refere-se ao orifício formado pela íris), seu
controle é ligado diretamente a processamentos corticais. Anormalidades destes movimentos
ditos, ditos como reflexos pupilares, estão ligados a doenças neurológicas sérias, portanto,
alterações dos reflexos pupilares são sinais de doenças neurais (GROSVERNONOR 2002).
Assim, tem-se que o reflexo pupilar e a acomodação ocular são ligados, pois possuem
controle neural associado, de forma que problemas de acomodação ocular podem indicar
estrabismos, e doenças neurológicas (VON NORDEN, 2002).
25
1.2.3 Exame da posição dos olhos
O sistema motor ocular trabalha como um sistema com muitas engrenagens, em que
cada uma possui sua particularidade para o trabalho com os outros constituintes. Desta forma,
para o estudo da visão é necessário um conjunto de métodos e protocolos, que têm a função
de avaliar a motricidade ocular e a função sensorial dos olhos (avaliação ortóptica). São
analisadas as características de fixação, tipo e qualidade de fusão, magnitude do desvio,
presença de incomitância e restrições mecânicas.
A semiologia motora na ortóptica pode ser entendida como uma série de exames que
têm por finalidade adquirir informações sobre o estado da motilidade ocular e as condições
sensoriais do olho (NONAKA et al., 2007; RHEIN & LEME, 2009; SCHEIMAN et al.
2003).
Nas ciências médicas, muitas vezes, a experiência e habilidade, do examinador são
suas principais ferramentas. Neste caso, no entanto, a validação destes predicados leva em
conta aspectos próprios e subjetivos do indivíduo. Por isso a evolução das ciências médicas
requer a aplicação de metodologias mais confiáveis de avaliação e quantificações de variáveis
ligadas a um sistema, por exemplo, o sistema visual.
A confecção de óculos, por exemplo, requer primordialmente a definição de medidas
das posições dos olhos de frente aos óculos. Desta forma, para a confecção de óculos são
feitas duas medidas, para cada olho respectivamente: Medida do DNP (distância naso-pupilar)
e a altura. DNP é a sigla que denomina a medida das distâncias naso-pupilares. Sendo assim é
descrito um par de valores chamado de DNPOD (Distância Naso-Pupilar para o Olho Direito)
e DNPOE (Distância Naso-Pupilar par o Olho esquerdo), a soma dos DNP’s de ambos os
olhos será a DP (Distancia Pupilar). No entanto a manutenção do termo, é justificado apenas
por força da tradição histórica, já que a confecção de ortoses oftálmicas (óculos) depende da
distância entre os centros ópticos oculares - que no passado acreditava ser o centro pupilar –
sendo compreendido, mais atualmente como referente à posição do reflexo de uma fonte
luminosa frontal sobre a córnea. A altura, por sua vez, é a medida vertical do reflexo
corneano, até a borda inferior da armação.
A medida da altura requer que a pessoa olhe ao horizonte e o examinador meça com
escala milimétrica a posição relativa aos reflexos à porção média da ponte dos óculos, (figura
5), bem como a distância de cada reflexo às bordas verticais da armação.
26
Figura 5. Representação dos pontos de interesse para a determinação da posição de
montagem das lentes. DNPOD: Distância naso-pupilar para olho direito; DNPOE: Distância
naso-pupilar para olho esquerdo. PMP: Ponto médio da ponte.
Para quantificações das posições dos olhos, a videogrametria pode oferecer grande
contribuição quanto à reprodutibilidade e à acurácia ligada à realização das medidas
(reportadas na figura 5, por exemplo) nas ópticas.
Outra metodologia de suma importância na avaliação da motilidade, para as carreiras
profissionais que estudam a visão é a oclusão unilateral ocular, que é utilizada na pesquisa da
presença de estrabismos (GURLU e ERDA, 2008; RHEIN e LEME 2009).
Quando os dois olhos fixam um determinado objeto (figura 6-a) e, de repente, um
deles é ocluído (6-b), o fluxo de informação do mesmo olho em direção ao cérebro é
interrompido. Quando ocorre a desoclusão, o fluxo de informações é restabelecido, porém
nem sempre a posição dos olhos é mantida, sendo assim é confirmada, nesse caso, a
existência de um estrabismo, pela posição de fixação dos olhos.
A quantificação do desvio pode ser realizada pela medida do ângulo do movimento
ocular, ou pela neutralização do desvio com o uso de um prisma de fases não paralelas, com
base em direção ao movimento (figura 6-c). O valor do ângulo corresponde ao valor do desvio
da luz provocado pelo prisma.
Para Bicas (2003), “por definição, dioptria-prismática (Δ) é o nome dado à relação de
duas dimensões métricas, significando um ângulo”. Uma dioptria-prismática é a dimensão do
ângulo formado pela separação de 1 cm entre dois pontos, a um metro de distância. O valor de
uma dioptria prismática em graus é 0,57º.
27
Quando existe um estrabismo pode ocorrer supressão da imagem de um dos olhos,
quando o olho fixador é ocluído, o olho desviado foca o objeto, a focalização dar-se pela
fixação foveal. Para que isto seja possível o olho outrora desviado move-se afim de alinhar a
fóvea com o objeto. Quando se usa o prisma com valor igual ao desvio, o olho não movimenta
(VON NORDEM, 2002).
Figura 6. Teste de oclusão em modelo de olho estrábico, o qual na figura 6a possui um estrabismo latente, na figura 6b o olho desviado realiza uma fixação pela oclusão do olho contralateral, figura 6c por meio de um prisma a re-fixação é inibida, por isso pode-se quantificado o desvio. (Alcon institute)
A ação da musculatura extrínseca ocular torna possível ao olho movimentar-se.
Segundo o modelo de movimentação dos olhos de Madox, é possível determinar qual
músculo está envolvido no movimento, ou se existe alguma restrição mecânica por causa
neuromuscular ou restritiva, alternando a localização de um objeto em várias posições. Para
isso o examinado deve visualizár o movimento dos olhos do paciente sem que o mesmo mova
a cabeça (figura 7a), quando não há nenhum tipo de restrição de ordem neuromuscular os dois
olhos vão movimentar-se a fim de visualizar o objeto (figura 7-a), quando há uma restrição do
movimento ocular apenas um dos olhos vai movimentar-se a fim de visualizar o objeto (
figura 7-b).
a b
c
28
.
Figura 7: Versão. Na figura a, os olhos normais estão olhando para a seta a cima
(supraversão), na figura b ocorre o mesmo caso, no entanto apenas o olho direito realiza o
movimento, isso ocorre por causa da paralisia do músculo reto superior do olho esquerdo
(MRSOE).
Essa metodologia é muito aplicada na pesquisa de estrabismos, por ela é possível aplicar
os testes versões e ducções, assim podem ser avaliados o comportamento do movimento dos
olhos na avaliação clínica, os resultados deste exame, são fundamentais para o diagnóstico
diferencial de alguns tipos de estrabismos, e suas classificações.
Para Rhein (2006), o método de versões também conhecido com rotações oculares
prima-se por avaliar a limitação ou aumento da excursão ocular devido a hiper ou hipofunção
muscular. Permite também, detectar incomitâncias, nistagmos de posição extrema, alterações
das fendas palpebrais e determinadas paresias ou restrições musculares.
Este teste é realizado com a movimentação de um alvo luminoso diante das posições
diagnósticas do olhar (figura 8).
a b
29
Figura 8: Posições diagnósticas utilizadas nas versões. (Alcon Institute)
As ducções são movimentos monoculares, os quais se utilizam das mesmas posições
diagnósticas das versões, a aplicação deste teste acontece quando um olho é ocluido e o outro
se movimenta.
A visualização de objetos a várias distâncias requer a acomodação do cristalino e a
convergência dos olhos. Quando não há convergência ocorre a diplopia (visão dupla) para
visão de perto, isso ocorre em virtude da incapacidade do sistema sensório motor manter a
fixação foveal para ambos os olhos. A quantificação da capacidade de convergência pode ser
realizada pela medida em centímetros do ponto mais próximo visível sem diplopia, ou quando
o paciente não é capaz de manter a convergência ocular, outro método é a sobreposição de
prismas em frente de um olho até que o mesmo veja a diplopia (VON NORDEM, 2002).
Entretanto, a fim de evitar erros associados a aspectos subjetivos do paciente, o teste
mais aplicado é a aproximação de um objeto até que o paciente não seja capaz de manter a
convergência. Esse teste chama-se teste do ponto próximo convergente (PPC).
A régua da RAF é um instrumento específico para a quantificação do PPC (figura 9), no
entanto muitos especialistas usam algum objeto como uma caneta ou o próprio dedo para
30
avaliar o PPC e com o auxílio de uma escala é quantificado a distância entre o objeto e os
olhos do paciente.
Figura 9: Régua da RAF, na figura veja no porção superior esquerda um apoio onde o
examinador apoia o instrumento. Na porção média da figura está o estímulo o qual o paciente
deve manter a fixação ocular. Na porção inferior direita existe uma bifurcação com a
finalidade de apoiar a extremidade distal do aparelho sobre a face do paciente na porção
zigomática. (Google images)
A posição das pálpebras e supercílios devem ser avaliadas em todo procedimento
oftalmológico (RODRIGUES 1996). Isso porque, inúmeras patologias de ordem
neuromuscular, infecciosas, metastáticas entre outras, atingem a pálpebra e supercílios
parcialmente, ou totalmente; sendo que muitos diagnósticos são realizados unicamente pela
posição palpebral, e sua movimentação. No entanto, não há grande disponibilidade de
ferramentas de análise para seus movimentos na prática clínica.
1.2.4 Neurofisiologia básica do sistema visual
Todos os processos orgânicos citados acima são controlados pelo sistema nervoso, caso
algum constituinte das áreas específicas de processamento ou controle venham ter algum tipo
de dano, a movimentação normal dos olhos será afetada.
A principal ligação do olho ao cérebro (figura 10) é realizada por meio do nervo óptico
(segundo par de nervos cranianos), as células ganglionares da retina na verdade são os corpos
células dos axônios que formaram o nervo óptico. Esses axônios estão dispostos segundo uma
organização das fibras nervosas, essas percorrem ate o quiasma óptico onde ocorre a semi-
decussação (cruzamento) parcial das fibras nasais de ambos os olhos. Após a passagem dessas
fibras pelo quiasma óptico existe a formação do trato-óptico o qual contem fibras nasais e
temporais da retina. A maior parte dos axônios do nervo óptico terminam no corpo geniculado
lateral (CGL), o qual serve de uma estação de recepção, filtragem, amplificação e condução
do sinal do nervo. Do CGL existem conexões que terminam no núcleo pré-tectal, outros
axônios terminam no núcleo supraquiasmático. Do CGL a maior comunicação será com o
31
córtex visual primário (V1) no lobo occipital do cérebro, por meio da radiação óptica
(GROSVERNONOR, 2002; KANDEL, 2002;RHEIN & LEME, 2009).
Outra ligação entre o olho e o cérebro ocorre por meio do trato retino-hipotalâmico, o
qual trabalha como via da informação para o núcleo supraquiasmático. Esse núcleo é
composto por um pequeno grupo de células que controlam o relógio biológico (ciclos
circadianos) o qual controla o ritmo como: comer, beber, dormir e o controle hormonal
(BARRAGAM 2003).
Colículos superiores recebem aferências neuronais da retina, eles são responsáveis por
direcionar respostas comportamentais para estímulos no espaço. Em suas camadas existem
coordenações com a retina. Nos primatas ele atua principalmente na movimentação dos olhos
como os controles dos movimentos sacádicos oculares.
O núcleo pré-tectal atua no controle dos reflexos pupilares e acomodação, sua ligação
com os olhos ocorre por meio de axônios da retina. Essa estrutura sob estimulação elétrica
pode agir na movimentação horizontal, em adição existe contribuição na fixação em
nistagmos optocinéticos.
Figura 10: Vias de ligação do olho ao cérebro. (Aulas do Professor Eduardo)
O sistema óptico acessório é um complexo formado pelos núcleos terminais dorsais.
Esses núcleos conduzem informações sensoriais sobre mudanças da imagem retiniana no
circuito neuronal mediador dos reflexos optocinéticos. Os núcleos ópticos acessórios dão
aporte sobre a direção sobre velocidade do movimento para o sistema nervoso central.
32
Outra área de recepção dos sinais da retina é o sistema pulvinar. Esses sistemas
enviam projeções entre o córtex estriado e extra-estriado.
Para a visão, como em outras operações mentais vários atributos como movimento,
profundidade, forma e cor são coordenados em uma percepção única. Essa entidade é formada
por um sistema neural hierárquico composto por múltiplas áreas que são alimentadas por
imformações provenientes da retina por meio das vias visuais (tabela )
TABELA 2: VIAS VISUAIS
Via visual Destino Função
Via retino-geniculada Corpo Geniculado Lateral Percepção visual
Via retino-pré-geniculada Núcleo pre-geniculado Percepção visual
Via retino-quadrigemial
superior
Tubérculo quadrigêmio
superior
Condução visuo-motriz para
visualização foveal
Via retino-pretectal Complexo nuclear pretectal Resposta pupilar
Via retino-surpraquiamática Núcleo supraquiasmático Ritmos circadianos
Via retino-paraventricular Núcleo paraventricular Regulação neuroendócrina
Via retino-supraóptica Núcleo supra óptico Regulação neuroendócrina
Via retino-pulvinar Pulvinar Integração da informação
Via óptica acessória Sistema óptico acessório Reflexos optocinéticos
A maior parte das informações visuais é processada no córtex estriado (v1) e córtex
extra-estriado (V2, V3, V4). No córtex estriado a maior parte de suas células responde apenas
a pontos de luz e linhas de orientação específicas. Na área extra-estriada há grande
comunicação com o córtex estriado para que a informação seja processada nessa porção
ocorre uma correção por meio de uma resposta seletiva à cor, contraste, resolução espacial,
sensibilidade ao movimento, direção e esteriopsia (Barragan 2003).
Os estudos em vivo do funcionamento do cérebro em vivos, por meio da ressonância
magnética funcional (RMF), auxiliou na compreensão do papel das áreas corticais dos
movimentos oculares (PIERROT-DESEILLIGN et al 2004).
No lobo frontal estão as principais áreas envolvidas no controle dos movimentos dos
olhos, como o campo ocular frontal (FEF), o campo ocular suplementar (SEF) e o complexo
pré-frontal dorsolateral.
33
O FEF está envolvido na preparação e ligação de todos os movimentos sacádicos
intencionais, o qual está internamente ligado aos alvos presentes. Os estudos RMF mostram
que o FEF se encontra entre o sulco pré-central e o sulco superior frontal o qual está ligado
com os movimentos de perseguição dos olhos associados à movimentos sacádicos.
O controle de movimentação da perseguição ocular está localizado no sulco pré-central,
mais posterior.
Para Perrot-Deseillign e colaboradores (2004), isso A representa muitas vias corticais e
mecanismos envolvendo a movimentação dos olhos, como se pode observar na figura 11. A
informação originária do lobo occipital é proeminente ao lobo parietal, graças a diversas áreas
de atenção na porção posterior do lobo superior parietal (SPL). A parte posterior do sulco
intra-parietal (IPS), incluindo o campo ocular parietal (PEF) e outras áreas intraparietais
podem ater IPL ( giro supramarginal e giro angular, podem interagir e conectar com o córtex
cingular posterior (PCC) e influenciar o fluxo superior via processo de motivação.
O PEF ou uma área próxima pode controlar integrações visuo-espaciais. Uma sacada
reflexiva está ligada pelo PEF se circunstâncias externas requerem resposta rápida. Essa
ligação é realizada via trato parieto-colicular passando pela parte posterior da cápsula interna.
Em eventos de resposta atrasada, a informação visual é transmitida do PEF ao FEF por uma
fixação ativa das áreas córtex dorsolateral pré-frontal (DLPFC) para a memorização espacial
(entre 300ms a 25s).
O DLPFC está envolvido na decisão para o processo de governo do comportamento
motor ocular pela inibição das sacadas inesperadas (inibição) controladas pelo PEF ou
facilitação da ligação das sacadas antecipadas pelo FEF. A inibição das sacadas reflexivas
originadas do DLPFC é provavelmente retirada diretamente com os colículos superiores.
Quando as respostas atrasadas são longas , o PHC trabalha com a memória espacial (entre 25s
e poucos minutos) guarda as informações memorizadas buscando as áreas temporais mediais
provavelmente ambas seriadas do DLPFC e em paralelo do PCC.
A execução das sacadas é formada pelo FEF, o qual é preparado para responder
influenciado pelo campo visual cingular (CEF) [localizado no córtex cingulado anterior
(ACC)] pelo processo de motivação intencional, em todas as áreas motoras frontais. Quando
programas motores, conjuntamente com as sequências de várias sacadas ou sacadas únicas
combinadas com os movimentos do corpo, são planejadas, isso envolve o campo
suplementário ocular (SEF) justamente antes da execução.
Após o provável aprendizado do pré-SEF. PEMs são controlados pelas áreas
hemisféricas posteriores, localizadas próximo do giro angular na junção temporo-parieto-
34
occipital (área temporal medial superior e área temporal média), mas apenas o FEF, o papel
específico no tempo de perseguição ocular (PEM) é claro.
Figura 11: Reresetação do sistema de controle dos movimentos oculares de Pierrot-Deseillign
et al 2004.
Alem das áreas descritas anteriormente para Figueira (2007), as aferências dos canais
semicirculares terminam nos núcleos vestibulares onde o sinal é processado. A informação
dos núcleos vestibulares chega aos núcleos óculo-motores, gerando o reflexo vestíbuloocular.
A finalidade deste reflexo é manter constante o campo visual durante a rotação da cabeça
mediante movimentos compensatórios dos olhos, denominados movimentos de perseguição
lenta. Se o movimento se estender até o limite orbital, é iniciado um movimento rápido no
sentido da rotação da cabeça denominado movimento sacádico (HOUSSAY e CINGOLANI,
2004 apud FIGUEIRA 2007).
O reflexo vestíbulo-ocular é de fundamental importância para este trabalho, pois este
relaciona os movimentos dos olhos com a detecção da rotação da cabeça pelo sistema
vestibular.
1.2.5 Movimentos oculares
35
Para Leingh e Zee (1999). O estudo dos movimentos oculares é uma fonte valiosa de
informação para clínicos e cientistas básicos. Para neurologistas e oftalmologistas,
anormalidades da motilidade ocular são pistas em processos patológicos. Para o neurologista
em especial, o estudo do controle dos movimentos oculares pode ser uma oportunidade única
para o entendimento do cérebro. Alem disso, as conseqüências perceptivas dos movimentos
oculares são importantes para ambos clínicos e cientistas básicos, a informação desses estudos
podem contribuir para o conhecimento controle motor em geral.
Basicamente os movimentos oculares são descritos em 3 graus de liberdade
denominados eixos de Fick (figura 12). Estes são considerados o centro de rotação dos olhos,
localizado aproximadamente a 13mm atrás do centro corneano. A rotação realizada no eixo
horizontal (X) resulta na elevação ou depressão. A rotação no eixo anteroposterior (Y) produz
movimentos toriconais. As abduções e aduções representarão a rotação horizonal, no eixo (Z).
Figura 12: Eixos de Fick os quais representam os graus de liberdade do movimento dos
olhos.
Os movimentos oculares são classificados quanto à classe de movimento e função
principal (ver tabela 1).
TABELA 3: CLASSIFICAÇÃO FUNCIONAL DOS MOVIMENTOS OCULARES HUMANOS
36
Classe do movimento
ocular
Função principal
Vestibular Manter a imagem do mundo visível sobre a retina durante
perturbações do equilíbrio ou pequenas inclinações da
cabeça.
Fixação visual optocinética Manter a imagem de um objeto parado sobre a fóvea.
Perseguição suave Manter a imagem do mundo visível durante a manutenção da
rotações de cabeça.
Nistagmos Manutenção da imagem de pequenos alvos em movimento
sobre a fóvea, ou manter a imagem de alvos próximos sobre
a retina durante a movimentação linear do indivíduo que
necessita de respostas optocinéticas, auxiliar na estabilidade
do olhar durante a manutenção da rotação da cabeça.
Sacadas Conduzir imagens de objetos de interesse sobre a fóvea.
Vergencias Mover os olhos em direções opostas de imagens de objetos
únicos projetados simultaneamente para ambas as fóveas.
Fonte: Leighe e Zee (1999)
1.2.6 Aspectos cognitivos da visão e movimentação ocular
Um dos fatos mais básicos sobre a visão, no que tange a maquinaria da visão do ser
humano é que as imagens são produzidas por projeções perspectivas.
Muitas pistas disponíveis para tornar o estímulo visual possível incluem o movimento,
esteriopsia binocular, textura, sombras e contorno. Cada uma dessas atua como base para
sobreposições sobre a sena física (Marr 1982 apud, Wilson e Keil ,1999).
As pista esteriopsia e movimento dependem da presença de múltiplas visões, cada uma
adquirida simultaneamente formando uma única imagem durante a relativa movimentação de
objetos. A projeção de pontos significantes do mundo é observada em imagens múltiplas,
sendo que isso é teoricamente possível na dedução de localizações 3D.
O sistema nervoso central (SNC), num processo contínuo e dinâmico, é responsável
por integrar as informações sensoriais, que serão as bases para a coordenação dos movimentos
dos olhos no espaço.
Para Wilson e Keil (1999), a análise da imagem visual produz um rico entendimento
sobre o mundo, tal como possibilita a localização de objetos e sua mudança em função do
tempo, auxiliando o sistema biológico e cortical no reconhecimento e manipulação de objetos,
e, no limiet, torna possível até a interação física com o ambiente. Nesse ínterim, a abordagem
computacional no estudo da visão explora o processamento do mecanismo da informação na
extração da informação de interesse.
37
O mecanismo da visão inicia uma grande matriz de medidas da luz refletida pelas
superfícies de objetos para os olhos. Analises ocorrem em múltiplos estágios, os quais cada
um produz representação aumentada da informação na cena.
Estudos computacionais sugerem principalmente teorias sobre a representação da
imagem. A Representação incipiente pode capturar informações como localização, contraste e
forma de mudanças significantes de intensidade e bordas da imagem. Essas mudanças
correspondem a aspectos físicos como limites dos objetos, textura dos contornos e marcas nas
superfícies dos objetos, limite das sombras e mechas. Nesse caso mudanças dinâmicas na cena
e representação incipiente podem descrever a direção e velocidade dos movimentos das trocas
da intensidade da imagem.
As Representações intermediárias descrevem a informação sobre a forma
tridimensional (3D) das superfícies dos objetos da perspectiva do sujeito, como a orientação
de pequenas regiões de superfície ou distâncias dos pontos da superfície aos olhos. Tal
representação pode descrever o movimento dos traços da superfície em terceira dimensão. O
processamento visual pode continuar em altos níveis de representação de objetos que
descrevem a superfície 3D, forma e orientação relativa ao quadro de coordenação beseados
nos objetos e a fixação da localização com o mundo. Tarefas como o reconhecimento de
objetos, manipulação de objetos e a navegação pode operar de níveis de representação
intermediária e altos dos traçados dos objetos no mundo.
Muitas fontes de informação são usadas na computação da superfície 3D dos objetos. A
esteriopsia usa a localização relativa ao traço em imagens vistas pelos olhos direito e esquerdo
para deduzir a distância à superfície dos objetos. Mudanças abruptas no movimento entre
regiões de imagens adjacentes indicam as fronteiras dos objetos, em conjunto com variações
sutis na direção, forma e movimento. A formação de sombras na imagem - que referem-se a
sutis variações de incidência de luz, que ocorre nas superfícies em direção ou longe de fontes
luminosas - perspectiva as quais podem gerar distorção nos contornos dos objetos que são
resultados das projeções perspectivas da cena 3D vinda de duas imagens 2D.
1.2.7 Alterações patológicas da posição dos olhos e sua movimentação.
38
Para Rhein (2006) cerca de 3 a 4% da população infantil possue estrabismos. A
palavra estrabismo derivas-se do grego que indica estar torto. O estrabismo é um quadro
patológico sensório-motor, no qual os olhos não fixam um mesmo ponto no espaço, devido ao
desalinhamento dos eixos visuais, portanto, cada eixo visual fixa um objeto e projeta em
diferentes pontos do espaço.
O estrabismo pode ser adquirido na infância ou na idade adulta podendo gerar
problemas nos relacionamentos interpessoais e ansiedade social (Hatt et al 2007).
Os estrabismos são classificados primariamente pelas, características e propriedades
dos desvios quanto à: Direção, origem, comportamento temporal e modificações impostas
pelo sistema sensorial.
Quanto à direção o estrabismo pode ser horizontal, vertical e cíclico (figura 13).
Figura 13: Desvios verticais e horizontais, simulação para o olho direito (figura composta por
uma simulação de alcon institute).
Um estrabismo pode estar associado a questões congênitas, refrativas (associadas a
erros de refração ocular), acomodativas, hipoacomodativas, por paralisia muscular, paresia
muscular, por insuficiência de convergência, por insuficiência de divergência entre outras
causas.
Os distúrbios da motilidade ocular podem ser classificados quanto ao aspecto
binocular em: heteroforia e heterotropia (RHEIN e LEME 2010).
39
O pseudoestrabismo está relacionado com a posição do reflexo da luz sobre a córnea e
a posição palpebral a qual simula uma alteração da posição ocular, porem não existe
comprometimento da visão binocular (falso positivo) (RHEIN e LEME 2010).
A ortoforia é a condição em que não existe desvio dos olhos no teste de oclusão,
portanto não há alteração da visão binocular (RHEIN e LEME 2010).
Heteroforia é a tendência dos olhos para o desvio ocular (forias), porém esse desvio
mantém-se latente pelas condições binoculares (fusão), neste caso pode haver sintomas
associados à condição como cefaléia e dor ocular (RHEIN e LEME 2010).
A heterotropia (tropias ou intermitências) é a condição a qual existe a manifestação
constante ou intermitente do desvio ocular sob condições binoculares. No estrabismo
adquirido em idades tenras pode haver a surpressão da imagem do olho desviado, quando
manifesta em idades mais tardias o paciente pode ter sintomas como a diplopia (Rhein e Leme
2010).
Para Von Norden (2002), os estabismos podem acorrer de duas formas: Comitante ou
incomitante. Na comitância os desvios são iguais para todos as posições do olhar. Na
incomitância os desvios são desiguais para mais de uma posição do olhar, tal fato é justificado
pela paralisia ou paresia de um ou mais músculos extra oculares. Quando a ação muscular de
um músculo ou grupo de músculos não existe um estrabismo paralítico.
O nistágmo dos movimentos oculares caracterizado por oscilações rítmicas
generalizadas e involuntárias, ele pode estar ligado a questões patológicas como no albinismo
óculo cutâneo ou comportamentais associado a visão de objetos em movimento contínuo.
Essa movimentação pode estar ligada a distúrbios da inervação tônica como retina, labirinto,
córtex e tronco cerebral. Os nistágmos podem ser classificados como do tipo pendular ou jerk
(RHEIN e LEME 2010).
O nistagmo pendular é caracterizado por oscilações da posição do olhar simétricas,
enquanto que, por outro lado, o nistagmo do tipo jerk carcteriza-se através das suas oscilações
assimétricas. O nistagmo pode ser provocado para exames do sistema vestibular, esses testes
podem ser a acuidade visual dinâmica DVA, teste da cadeira giratória ou
vectoelectronistagmografia (VENG). Outra forma de provocar o nistágmo e observar um
estímulo em movimentos repetitivos, refre-se à visualização de postes do interior de um
veículo em movimento.
Diante de estrabismos podem ocorrer adptações sensoriais como a supressão,
ambliopia e fixação excêntrica.
40
A diplopia é a condição em que um único objeto é visto duplamente pela não
correspondência das áreas retinianas. A supressão é uma típica alterção da visão binocular,
pois só aparece no funcionamento simultâneo dos dois olhos. Por outro lado, quando o
indivíduo desenvolve a supressão durante o período de maturação do sistema neuro-visual
(plasticidade neuronal) pode ocorre a baixa de acuidade visual sem causa orgânica aparente,
este fato está associado à falta de estimulação de áreas corticais imposta pela supressão ou
desuso da visão de um olho.
1.3 MÉTODO DE ESTUDO DO MOVIMENTO DOS OLHOS "EYE
TRACKING"
Por definição "videogrametria é a arte, ciência e tecnologia de obtenção de
informações confiáveis sobre os objetos físicos e o meio ambiente através de processos de
gravação, medição e interpretação de imagens gráficas e padrões da energia eletromagnética
radiante e outros fenômenos" (RIBEIRO, 2002 apud ASPRS, 1980).
A aplicação da videogrametria em saúde visual é largamente exercida em exames por
imagem, pois tais exames são objetivos, e passivos de documentação em arquivos.
A avaliação dos olhos por meio de imagens em vídeo é conhecida como eye traking.
Esta metodologia é amplamente aplicada em estudos da cognição, marketing, oftalmologia,
esportes, ensino entre outras aplicações. As variáveis geralmente estudadas são: ponto de
atenção visual e a freqüência de oscilação dos olhos. No entanto, vários instrumentos
similares realizam estas medidas em um plano apenas levando em conta um sistema de
coordenadas cartesianas latitudinal e longitudinal. (BARROS et al. 1999).
Oftalmografia (Eye tracking) é o processo de medida do movimento dos olhos, para o
ponto do olhar relativo na cabeça. O oftalmógrafo (Eye tracker) é um instrumento que mede a
posição dos olhos e os movimentos oculares. Os oftalmógrafos são usados em pesquisas do
sistema visual em psicologia, oftalmologia, optometria, ortóptica, estudos sobre linguagem
cognitiva e no desenvolvimento de produtos (pesquisa de marketing) (DUCHOWSK, 2007).
Existem vários métodos de medida dos movimentos oculares, sendo os mais populares
aqueles baseados em vídeo – no qual suas imagens são processadas computacionalmente e a
posição dos olhos é extraída. Outros métodos usam o Scleral search coils (marcadores
magnéticos) e eletrodos associados a amplificadores de bio-sinais. Assim uma lente de
contato ou eletrodos colocada nos olhos ou face do paciente possibilitam a captação do
potencial elétrico (figura 14).
41
Figura 14: Representação gráfica de um scleral search coil (Imagens google).
Os oftalmógrafos medem as rotações do olho por várias formas, porém os principais
tipos podem ser classificados em três categorias: por contato, não contato e elétricos.
Os oftalmógrafos de contato usam lentes de contado esféricas, com um espelho ou
sensor magnético. O movimento é medido assumindo que não há perdas significantes das
rotações oculares. Medidas usando lentes de contato coloridas promovem gravações
extremamente sensíveis, os marcadores magnéticos são o método de escolha por
pesquisadores da fisiologia dos movimentos oculares.
A segunda categoria usa métodos de não contato, isto é, métodos ópticos, para a medida
do movimento dos olhos. A luz usada tipicamente é o infravermelho, que é refletida do olho a
uma câmera de vídeo que grava a imagem (figura 15). Oftalmógrafos baseados em vídeo
comumente usam a reflexão corneana (primeira imagem de Purkinge) e o centro da pupila
como substrato do registro. O tipo de oftalmógrafo mais sensível registra uma dupla imagem
de Purkinje, usando os reflexos vindos do centro da córnea e da face posterior da lente
cristalina como substrato do registro.
42
Figura 15: Pessoa realizando exame de video-oculografia, uma câmera visualiza a posição
dos olhos do sujeito experimental, esse sujeito está com a cabeça apoiada enquanto os olhos
fixam algum estímulo.
A terceira categoria usa potenciais elétricos, medidos com eletrodos de contato
colocados próximos dos olhos. O tipo mais comum é o eletro-oculograma (EOG). Cujo
funcionamento baseia-se no fato que os olhos emanam potenciais elétricos, que tem origem na
retina. Esse potencial não é constante, no entanto ele é muito usado em movimentos rápidos,
movimentos sacádicos associados a trocas do olhar, sendo o método de escolha para a medida
do REM (Rapid Eye Moviment) durante o sono.
Eletrodos colocados nos cantos externos de ambos os olhos no plano horizontal são
usados na captação da variação do sinal elétrico da retina. Esse teste usa o princípio onde o
olho age como um dipolo em que a porção anterior do olho é negativo e posterior positiva,
quando ocorre a variação da posição do olho associada a um movimento existe uma alteração
da distância dos pólos aos eletrodos, assim varia o sinal elétrico.
As preparações para o registro variam significantemente, muitos desses aparatos são
apoiados na cabeça, outros necessitam que a cabeça esteja estável (por exemplo usando uma
queixeira). A freqüência de aquisição do sinal está por volta de 30Hz, no entanto muitos usam
freqüências de 240 à 1250Hz, a escolha depende do tipo de estudo ou tipo de movimento a ser
gravado. Por exemplo o estudo do nistagmo pode ser realizado por meio de instrumentos com
menor freqüência de aquisição pois a freqüência de oscilação dos olhos é inferior à 30Hz, por
outro lado o estudo dos movimentos sacádicos oculares, que são movimentos muito rápidos,
serão melhor registrados por instrumentos com freqüência de aquisição maior.
2 ESTADO DA ARTE
O estudo das posições dos olhos e suas movimentações são comuns aos profissionais
da saúde como optometristas, oftalmologistas, ortoptistas, neurologiastas, psicólogos e
profissionais da computação. Cada área utiliza metodologias próprias na abordagem do
problema. Este trabalho foi desenvolvido para o aprimoramento das metodologias de pesquisa
dos movimentos oculares, aplicadas na clínica da visão. Utilizando conceitos e adaptações de
métodos já consagrados em outras aplicações. A formulação dessa pesquisa foi realizada em
dois blocos de áreas do conhecimento: avaliação da motilidade ocular por profissionais da
visão; avaliação da motilidade por meio da oculografia.
43
2.1 AVALIAÇÃO DA MOTILIDADE OCULAR EM CIÊNCIAS DA VISÃO
Nas ciências da visão Fogt et al. (2000), Siderov et al. (2001), Scheiman et al. (2003),
Johns et al. (2004), Adler et al. (2007), Gurlu e Erda (2008) e Holmes et al. (2008) realizaram
avaliações da motilidade ocular usando testes tradicionais (como citado no item 1.2)
aplicados na avaliação clínica.
Com base nos trabalhos citados sobre a aplicação de metodologias de medidas clínicas
da posição dos olhos e seus movimentos foi possível visualizar a subjetividade na obtenção de
dados sobre os aspectos sensórios motores nas avaliações clínicas. Quanto aos resultados dos
testes há questionamentos quanto à repetitividade e reprodutibilidade na aplicação clínica
dessas metodologias.
Fogt et al. (2000) realizaram um estudo para determinar a influência da experiência do
especialista na detecção de pequenas rotações oculares na ordem de 0.5pd à 5pd, em
condições ideais. Participaram do estudo três grupos de especialistas com nível variado de
experiência na detecção de movimentos do olho durante teste de oclusão, sendo oito
estudantes do primeiro ano de optometria, seis do quarto ano e seis optometristas experientes.
A direção e extensão de cada movimento foram selecionadas aleatoriamente.
A média horizontal necessária para a obtenção de um julgamento correto à 99% foi de
2,65pd para os alunos do primeiro ano de optometria, 2,47pd para o grupo do quarto ano e
2,4pd para os optometristas experientes. O resultado indica que em condições ideais, a
eficiência na detecção de movimentos oculares esta associada à experiência que contribui na
obtenção de resultados mais corretos.
Siderov et al. (2001) realizaram um teste com a finalidade de avaliar o efeito, em
medidas do PPC, da avaliação subjetiva por parte do examinador como no estudo de Fogt
(2000), variando a metodologia quanto ao tipo de estímulo visual. Classicamente o PPC é
aferido com uso dos estímulos da régua da RAF. Nesse trabalho, foi utilizado também o palito
acomodativo e a ponta do dedo do examinador como fonte de estimulação. Todas as medidas
foram executadas sob as mesmas condições experimentais, sendo assim dois grupos
continham pacientes com ausência de astenopia. O primeiro grupo foi formado por sujeitos
jovens e o segundo grupo continha pacientes presbitas. O controle da acomodação foi
realizado com o uso de correção óptica. Para o grupo formado por pacientes presbitas não
houve diferença quanto ao tipo de estímulo; entretanto, para o grupo de jovens ocorrem
diferenças na quebra da convergência. Os dados comparativos do grupo formado por jovens
mostraram que o ponto de quebra da acomodação foi mais afastado no uso da régua da RAF
44
do que no uso do palito acomodativo e a ponta do dedo. Em conformidade com os resultados
do grupo presbita os resultados eram independentes do tipo de estímulo.
Siderov (2001) e colegas concluíram que os resultados do PPC não são influenciados
por mudanças no tipos de estimulação alvo da régua da RAF, palito acomodativo e dedo do
examinador. Para pacientes com pequena acomodação (presbitas), as diferenças de resultados
neste procedimento experimental não possuem importância clínica.
O teste de PPC depende da velocidade de aproximação do alvo que serve de estímulo,
na metodologia de Siderov (2001). Porem, não há nenhum relato sobre o controle desta
variável. Assim, diante desta constatação, verifica-se que há uma fonte de erro implícita
associada à uniformidade dos testes. Em aplicações clínicas não existe grande controle sobre
o tempo de cada teste.
Scheiman et al. (2003), pesquisaram sobre a determinação do estímulo mais
apropriado a ser usado na avaliação do PPC. Trata-se de uma variação do trabalho de Siderov
e tal (2001) para a definição de dados normativos para a ruptura e recuperação da acomodação
em virtude do teste em adultos. O valor diagnóstico da modificação da técnica com associação
do uso de óculos com lente verde vermelha e o número de repetições do teste.
Os testes foram realizados em 175 (cento e setenta e cinco) pessoas com visão
binocular normal, e o PPC foi medido de três maneiras: com um alvo acomodativo, uma
lanterna de mão e com o paciente usando óculos com lentes verde e vermelha. O PPC foi
medido igualmente em cada sujeito em 10 repetições. Os resultados sugerem que o valor
clínico da interrupção é de 5cm para o PPC e 7cm para a recuperação da convergência para
qualquer tipo de método. O estudo estabeleceu valores normativos para o PPC em uma
população adulta mesmo com a modificação do estímulo.
Diante da variação do teste de PPC, verifica-se que não há um controle rigoroso
quanto a realização do teste como a velocidade de movimentação dos olhos e alvo. No que
tange aos tempos de estimulação como que ocorreu com Siderov e al (2001), os resultados
associam implicitamente o valor à condição de tolerância clinica.
Johns et al. (2004) mediram os valores de estrabismos por meio do teste de oclusão
alternado. O estudo investigou a repetibilidade entre as medidas do mesmo examinador e
entre dois examinadores no teste de oclusão alternado usando dois pontos de neutralização
com prismas. A metodologia aplicada neste trabalho para determinar a repetitividade diante
de dois pontos de neutralização do desvio ocular. Como no uso da metodologia do teste de
cobertura existe uma primeira neutralização do desvio, e ponto médio reverso que relaciona-
se com o valor de prisma máximo que neutraliza o desvio visual, dois examinadores,
45
experientes profissionais, mediram forias de 72 pacientes, sendo os testes repetidos sem a
influencia do bias observador.
Nesse estudo, o t-teste para dados pareados a fim de avaliar a repetibilidade
interexaminador e intraexaminador de acordo com os valores limites de neutralização dentro
de cada sessão. As diferenças de medidas foram calculadas. Para duas seções com o
examinador usando o mesmo ponto de neutralização não houve significância de resultados,
exceto o examinador 1 usando o primeiro ponto de neutralização (p=0.038). Diferenças
médias entre as duas seções para cada comparação foram <0.5±2.56pd. As diferenças
absolutas foram de 1,3 a 1,89pd. Quando dois examinadores usam o mesmo ponto de
neutralização na mesma seção não houve diferença significativa entre os examinadores.
Diferenças médias entre dois examinadores para cada comparação foi ≤0.53±2.03. A
diferença absoluta foi de 1.19pd a 1.67pd. A comparação para dois pontos de neutralização
aferidos pelo mesmo profissional na mesma seção foi significante (p<0.005), mas diferenças
<1 pd entre dois pontos de neutralização não foram clinicamente significantes. A diferença
absoluta foi <1pd±2.
Na pesquisa de Johns et al (2004) houve diferença quanto à repetibilidade na
pesquisa de Fogt (2009) na ordem de 1pd mostrando que não existe consenso quanto à
reprodutibilidade da avaliação clínica. Conclui-se ao final que a experiência do examinador
contribui na minimização das diferenças de resultados absolutos.
Adler et al (2007) investigaram a aplicação de alvos de estimulação diferentes para a
realização do teste de PPC, quanto à quebra e recuperação da convergência. A metodologia
aplicada utilizou três grupos totalizando 51 pessoas. O primeiro grupo possuía 20 (vinte)
crianças com idades de 6 a 9 anos; o segundo possuía adolescentes com idades de 11 à 13
anos; o terceiro possuía adultos com idades de 20 a 30 anos. Foram usados 5 (cinco) tipos de
estímulos visuais para a medida do PPC para a quebra e recuperação da convergência. Os
estímulos foram lápis, dedo do examinador, letra fonte 20 e a linha vertical da régua da RAF.
Não houve diferença significativa na medida do PPC entre os tipos de estímulos lapis, dedo
do examinador e letra fonte 20. O uso da lanterna de mão representou um resultado um pouco
mais afastado para a quebra e recuperação do PPC em comparação com o dedo do
examinador e o lápis (p<0.05). A maior diferença entre as medidas de PPC foi observada
quando se comparou a linha da régua da RAF e o dedo do examinador; os resultados
anteriores de PPC à 1.9 vez 1.6-2.2 vezes é maior que o obtido como o dedo do examinador.
Vira-se, assim o uso da lanterna de mão e a régua da RAF geram resultados de quebra
do PPC mais distante em comparação com outros tipos de estímulos. Em relação aos artigos
46
anteriores, neste caso, foi avaliada a variação do teste de PPC com vários tipos de estímulos e
um grupo experimental com idades variadas. No entanto, o método de avaliação de todo
processo ainda está baseado na subjetividade de avaliação por parte do examinador, seguindo
a mesma fonte de erro associada aos trabalhos descritos anteriormente.
Gürlü e Erda (2008) procuraram o período de tempo ideal no teste diagnóstico de
oclusão em pacientes com exotropia intermitente. No teste foram avaliados 82 (oitenta e dois)
pacientes com exotropia intermitente. Após a avaliação, o teste de oclusão foi repetido com
um período de 1, 3 e 24 horas de intervalo. A distância média dos desvios à visão de perto foi
obtida pela comparação das medidas. Os períodos de estabilização foram determinados, o
teste Pos Hoc de Tukey foi usado para a análise estatística.
Após a oclusão, a exotropia média foi de 28±14.5pd e a exotropia média para a visão
de perto foi de 30±14.8 (p=0.023) e 31.2 ± 14 (p=0.000), respectivamente. Entre os testes
após 3 e 24 horas, não foram encontradas diferenças clínicas ou estatísticas de grande
significância. Embora o desvio se estabilize após uma hora e o desvio para a visão de perto se
estabilize após três horas na exotropia intermitente, as mudanças da média entre os dois
períodos são desprezíveis na avaliação clínica. No que tange à repetição do teste, caso ele seja
realizado em um intervalo de repetição inferior à uma hora, os dados de oclusão podem ser
instáveis.
Holmes et al (2008) propuseram a descrição da variabilidade das medidas de desvios
oculares entre observadores pelo teste de oclusão com prisma e teste de oclusão alternada com
prisma em desvios horizontais. Os testes foram realizado com vinte e três pacientes com
paralisia do nervo abducente e três pacientes, que formam o grupo controle, foram
examinados independentemente por dois médicos oftalmologistas. O teste e a repetitividade
do teste foram avaliadas usando o gráfico de Bland-Altam e o limite de conformidade usado
foi de 95%.
Para os testes de oclusão com prisma a um limite de 95% a variação foi de 6.3pd para
a visão de longe e 6.9pd para a visão de perto. Os dados para o teste de oclusão alternado foi
de 10.2pd para visão de longe e 9.2 para a visão de perto. Baseado nos dados estatísticos, o
limite à 95% de confiança entre os dois examinadores foi próximo à 10pd.
Diante do exposto acima, verifica-se que em relação aos testes de avaliação da
motilidade ocular e quantificação do desvio ocular em estrabismos existe descenso quanto à
margem de erro nos testes visuais. Por outro lado, a variação da estimulação ante testes
motores oculares não é bem definida na literatura, sendo comum nos artigos a associação de
diferenças estatísticas com a tolerância clinica na obtenção dos resultados.
47
Nas ciências da saúde, portanto, não há um consenso sobre a margem de erro
associados aos testes sensórios motores da visão. Tal fato pode estar intimamente ligado a
fatores subjetivos de cada examinador, por exemplo, à sua experiência - muitas vezes diante
do resultado do teste, o examinador pode definir um diagnóstico incorreto. Outra questão, é a
associação das margens de erros à prática clínica, não é claro na literatura o que é um erro
aceitável em condições práticas.
2.2 AVALIAÇÃO DA MOTILIDADE POR MEIO DA OCULOGRAFIA
Existem metodologias validadas que quantificam o movimento ocular com grande
margem de confiança e alta taxa de amostragem. Esses testes são amplamente aplicados na
neurologia e avaliação da cognição, sendo que o grande alvo desses instrumentos é interpretar
o movimento sacádico ocular.
Mislish et al (1998) examinaram o sistema de controle neural dos movimentos
sacádicos oculares. A metodologia aplicada por esses autores utilizou-se de Skalar annulus,
uma lente de conato com eletrodos, por meio da eletro-oculografia é possível medir o
movimento ocular com frequências na ordem de 62 a 125kHz e erro menor que 1pd (Geest e
Frens 2002). Diante dos resultados da pesquisa foi possível avaliar o comportamento do
reflexo oculo-vestibular, em detrimento à alteração dos movimentos sacádicos oculares em
conjunto com os movimentos da cabeça. Na metodologia descrita existe uma grande precisão.
No entanto é um método invasivo que inviabiliza a aplicação por longos períodos de tempo
em virtude do desconforto do sujeito experimental ou paciente.
A metodologia aplicada por Mislish e colegas (1998) gera resultados muito precisos
todavia não é muito prática na aplicação clínica, em virtude do tempo de avaliação e
desconfortos. Em uma triagem por exemplo esta metodologia nunca seria utilizada, alem
disso, a visualização dos dados e processamento pode durar grandes períodos de tempo
inviabilizando o tempo de resposta do diagnóstico ao paciente.
Geest e Frens (2002) compararam os resultados da metodologia de eletro-oculografia
com Skalar annulus e video-oculografia em 2D. Posição de fixação e propriedades dos
movimentos sacádicos dos olhos como amplitude, velocidade e duração foram calculados
independentemente, a aquisição dos dados foi simultânea. A posição de fixação possuiu boa
correlação entre as duas técnicas com discrepância menor que 1°(um grau). A respeito das
48
análises do movimento sacádico, os valores foram ajustados em uma função linear, os
parâmetros obtidos mostraram grande correlação.
A desvantagem do uso do método de video está ligada à baixa amplitude de aquisição
em relação ao método invasivo. Entretanto, no trabalho anterior foi observado uma evolução
em comparação com a metodologia de eletro-oculografia mostrando que a video-oculografia
pode ser uma alternativa para a avaliação do movimento ocular.
Hertle et al (2002) estudaram o nistagmo infantil que usualmente é benigno na
infância, mas pode estar associado a anomalias do sistema sensório visual. Neste estudo foram
utilizados 27 crianças voluntárias que possuíam nistágmo infantil. A análise do movimento foi
realizada clinicamente e por gravação em vídeo à frequência de 30Hz. A frequência de
movimentos binoculares foi de 3.3Hz, e a frequência monocular foi de 6.6Hz. A característica
clínica comum dos movimentos oculares pode auxiliar no diagnóstico do estado visual do
bebê.
A aplicação da video-oculografia vem sendo amplamente difundida para a avaliação
da movimentação ocular humana, auxiliando no estudo de várias questões ligadas à estudos
da cognição, neurologia, alterações de função vestibular, dentre outras. Contudo, avaliação do
movimento dos olhos carece ainda da interpretação do problema na obtenção de resultados
objetivos com baixo custo e flexibilidade na aplicação.
49
3 METODOLOGIA
3.1 MATEIRAIS E MÉTODOS
3.1.1 Montagem do Optometric-lab
Para a aquisição das imagens serão utilizados os seguintes instrumentos: 3 câmeras de
vídeo para aplicações noturnas (câmeras de segurança) Micro Câmera CCD 1/3 470L
(fabricação Sony) e placa de captura de vídeo Geovision modelo gv800 v.8.12 (fabricação
Geovision), um apoio para cabeça oftalmológico com mesa de altura ajustável fabricado pela
DF Vasconcelos, uma cabine de madeira e um oclusor confeccionados nas dependências da
Universidade de Mogi das Cruzes (UMC) com sistema de iluminação no topo, um
computador Intel Pentium Dual CPU E2180, 2.00 GHz, 1,00 GB de Ram, com os seguintes
programas instalados: Matlab 7.6 (R2008a), DVIDEO 2004, um oftalmoscópio WelchAllyn
referencia 11720 (uso como lanterna).
A montagem destes componentes em um único instrumento foi denominada:
Ferramenta Videogramétrica para análises biomecânicas oculares, Optometric-Lab (Figura
16).
50
.
Figura 16: OPTOMETRIC-LAB desenvolvido nas dependências da UMC. (a) cameras ccd
infravermelhas SONY, (b) Apoio para cabeça, (c) Cúpula com iluminação, (d) Computador,
(e) mesa, (f) ajuste de altura.
3. 1.2 Definição do Volume de Calibração.
É fundamental a concepção de um ambiente controlado para a aquisição de dados a
fim de evitar fontes de erros aleatórias ao experimento. Trata-se de ambientes em que se
conheçam as referências reais quanto a seus limites e, nesse sentido, a utilização de
marcadores que definem um volume pode contribuir com esta questão. Assim, torna-se
possível obter as coordenadas de um objeto no espaço, a partir de um referencial real, gerando
dados cartesianos.
Foi montada uma plataforma, passível de ser nivelada por pés de altura ajustável,
possuidora de níveis, pelos quais foi conferido o estado de ortogonalidade.
Na superfície da plataforma foi colocada uma folha de papel milimetrada, a fim de,
definir o posicionamento das marcações verticais. As marcas verticais foram concebidas pela
definição de pontos sob um nível de vertical, que define um plano perpendicular ao plano
base, neste plano foi afixada uma folha milimetrada, em que as intersecções das retas
a
a
b
a
c
a
e
a
d
a
f
a
51
horizontais e verticais definem os pontos de calibração com distância de 2cm em 2cm, este
aparato tem a finalidade de garantir a ortogonalidade entre a base e a posição dos marcadores
verticais posicionados por uma haste, o conjunto de marcadores vão configurar um volume,
neste caso o volume de calibração.
Para este sistema foi escolhida uma origem, a partir daí, foi definido um sistema de
coordenadas com três eixos ortogonais entre si (sistema cartesiano), em que por definição, a
vertical foi definida como sendo o sentido Z a direção lateral foi definida com X e a direção
da profundidade foi definida como Y (figura 17).
Figura 17: Representação dos eixos ortogonais
A medição foi garantida pela medida das marcas do plano fornecidas pela folha
milimetrada e a definição dos pontos sobre o calibrador vertical, Esta definição foi realizada
por metodologia metrológica, por meio de traçador de alturas, assim foi possível definir a
posição das marcações com máxima precisão garantida pelo traçador de altura Mitutoyo.
Com os valores obtidos pela definição da posição dos marcadores foi possível gerar
um arquivo de calibração com as coordenadas tridimensionais dos pontos conhecidos.
52
3. 1. 3 Modo de calibração virtual
A princípio é necessário definir o foco do sistema de câmeras e sua fixação.
Antes do registro da tarefa é feita uma imagem de cada haste. O conjunto de pontos de
cada calibrador forma um volume, em outras palavras, uma armação de calibração. Todos os
pontos são filmados por todas as câmeras ao mesmo tempo, cada uma em uma posição
diferente (figura 18), sendo que as obtenções das coordenadas de todos os pontos vão gerar
um volume. As coordenadas espaciais dos marcadores obtidas por medição direta (arquivo de
calibração) são introduzidas para serem equacionadas com as respectivas coordenadas dos
marcadores reconhecidos na tela. Desta forma, a calibração para cada câmera se mostra clara.
Figura 18: enquadramento do volume de calibração (a) (armação de calibração) pelas três
câmeras (c), que constituem o sistema de captação de vídeo, observe que cada câmera é capaz
de visualizar todas as hastes (a) do ponto mais baixo ao ponto mais alto conferindo o
monitoramento do volume pelo sistema de captação de imagens.
3.1.4 Método de calibração
Os procedimentos de calibração das câmeras aplicados neste trabalho foram propostos
por ABDEL-AZIZ & KARARA (1971, apud Barros et al. 1999) os quais são conhecidos
como DLT (Direct Linear Transformation). A equação abaixo define o parâmetro de
transformação por Mercadante (2000).
0)()()( 10976431 k
i
k
i
k
i
kk
i
k
i
kk
i
k
i
kk xnZxnnYxnnXxnn (1)
a
c
b
53
0)()()( 11986532 k
i
k
i
k
i
kk
i
k
i
kk
i
k
i
kk ynZynnYynnXynn (2)
Temos que iX e
iY são as coordenadas de tela do i-ésimo ponto de um sistema de
referência conhecido, para cada câmera k; iX ;
iY e iZ são as coordenadas espaciais do i-ésimo
ponto de referência e k
hn (h=1,11) são os parâmetros da transformação para a k-ésima câmera,
a serem determinados.
3. 1.5 Obtenção das coordenadas
A descrição do movimento, a partir do registro em vídeo em 2D está fundamentada na
obtenção de coordenadas de tela em um plano comparador (figura 19), por exemplo, uma
seqüência de imagens as quais possuem tamanho fixo e freqüência de aquisição homogênea.
Figura 19: Imagem digital a qual o quadro a define as coordenadas de tela a que tem função
de plano comparador para a aquisição da trajetória do movimento
a
54
Por meio desta comparação é possível realizar medições, para cada imagem, é definida
uma matriz de pontos (pixels). De posse desses pontos torna-se possível extrair as
coordenadas x e y da imagem em função do tempo e, neste trabalho foi utilizado o processo
manual de medição e o reconhecimento de imagem pelo software Dvideow.
Cada ponto de interesse deve ser visto simultaneamente por pelo menos duas câmeras,
portanto, o posicionamento das câmeras deve levar em conta a visualização de cada ponto por
mais de uma câmera. Todavia, a obtenção das coordenadas como exposto anteriormente pode
ser obtida de modo manual ou automático.
A obtenção manual da posição de tela de cada ponto deve ser realizada quando o
padrão da imagem for inadequado para os processos de rastreamento automático e
reconhecimento de imagens. O rastreamento automático da posição dos marcadores é
realizado por métodos de processamento de imagens, em conjunto à estruturação de
algoritmos, que realizam a detecção das marcas. Muitas vezes a obtenção destes pontos de
modo automático foi irregular, em virtude de alterações no padrão das imagens causado por
mudanças da iluminação e perda de foco.
Durante o procedimento experimental, a interrupção na obtenção dos dados pode
ocorrer, por exemplo, quando o olho está fechado, quando pisca ou quando o sujeito
colaborador realiza algum tipo de movimento para o qual o sistema de captação das imagens
seja incapaz de visualizar o objeto de interesse, neste caso devemos registrar a posição
anterior que é uma estimativa da localização da partícula em especial.
3. 1.6 Reconstrução das coordenadas
Para Mercadante (2000) baseada na metodologia de calibração (DLT), o processo de
reconstrução utiliza as mesmas equações aplicadas na calibração com a substituição dos
parâmetros .
0)()()( 10976431 k
i
k
i
k
i
kk
i
k
i
kk
i
k
i
kk xnZxnnYxnnXxnn (1)
0)()()( 11986532 k
i
k
i
k
i
kk
i
k
i
kk
i
k
i
kk ynZynnYynnXynn (2)
55
Para a reconstrução tridimensional, e são as coordenadas de tela do marcador
na i-ésima imagem, da k-ésima câmera. São os 11 parâmetros de calibração para a k-
ésima câmera e iX ;
iY e iZ são as coordenadas espaciais do marcador n i-ésima imagem a ser
determinada. O número mínimo de imagens a serem utilizadas são duas.
Do mesmo jeito que acontece com a fórmula na calibração de cada câmera, o sistema
de equações apresentado é sempre superdimensionado, havendo mais de uma solução para o
problema, por isso é feita uma otimização pela técnica dos quadrados mínimos das soluções
possíveis.
3.1.7 Controle da iluminação
O controle da iluminação depende da textura de fundo e incidência da luz, tal como
foi concebido com a construção de uma cabine (figura 20), a qual possui em sua porção
superior 6 lâmpadas com filamento de tungstênio e bulbo do tipo leitoso, emparelhadas com
distâncias homogêneas. O controle da intensidade se fez por meio de placa de polipropileno
leitoso, com espessura de 3mm, com função de difusor da luz. O sistema de iluminação está
acerca de 0,6m do plano da mesa de apoio, foi usado um luxímetro portátil digital modelo ML
510 para o controle da iluminação em 100 cd/m2.
Figura 20: As figuras mostram o sistema de controle de iluminação no interior da capine A,
este sistema composto de seis lapadas B tem por função controlar e conferir a incidência de
luz durante o procedimento instrumental por meio de um luxímetro C.
Placa de
polipropileno
leitoso.
A B
C
56
3.1.8 Construção de calibrador aferidor
Para a melhor definição da acurácia das medidas realizadas pelo sistema, faz-se
necessária a quantificação de um fenômeno real, que possa ser controlado
O calibrador é um metrônomo de pêndulo simples (figura 21) que é um instrumento
com período constante, sua freqüência varia de 19 oscilações por minuto a 110 oscilações por
minuto.
.
Figura 21. Metrônomo, este instrumento é usualmente aplicado no ensino e treino de músicos, veja o transferidor 180 graus alinhado ao centro de rotação do pêndulo (c).
O metrônomo foi construído pela DABO MUSIC fabricado na Korea, e possui um
transferidor acoplado ao seu corpo, com centro colinear ao eixo de rotação e nível para definir
ortogonalidade do transferidor. A definição do eixo de rotação foi realizada no laboratório de
Metrologia da Universidade de Mogi das Cruzes com o auxílio de traçador de altura e
paquímetro mitutoyo. O monitoramento do período de oscilação do pêndulo foi calculado por
c
57
meio do vídeo, visualizado no software VIDEO LOG (figura 22) que possibilita quantificar o
tempo de amostragem das imagens com precisão milesimal de segundo com taxa de
amostragem de 0.0370 ms.
Figura 22. Tela de trabalho do software VIDEO LOG; no centro é visualizado o vídeo; na
porção inferior do lado direito existe um relógio com mostrador digital; na porção infero-
central a barra de tempo, e botões de controle da visualização do vídeo; na porção direita veja
a barra de ferramentas e edição do vídeo; na janela anexa veja os vídeos disponíveis por data.
3. 1.9 Construção da grade inclinada
Uma grade inclinada foi composta por pontos, que foram desenhados sobre um plano,
de tal modo que cada ponto estivesse à distância de 40mm de outro. A definição da
localização de cada um deles foi possível em virtude de uma folha milimetrada, que servira de
marcador. Cada ponto possuía diâmetro de 3mm, a inclinação não foi calculada, para que
conferisse ao experimento caráter aleatório, quanto à inclinação e posição do conjunto de
pontos. A figura 23 mostra a aplicação deste aparato em um procedimento experimental.
58
Figura 23. Grade inclinada sobre plano, veja os pontos simetricos sobre o plano da grade.
3.1.10 Construção de Phantom
Para a melhor definição da acurácia das medidas realizadas pelo sistema, faz-se
necessário a quantificação de um fenômeno real, que possa ser controlado, ou conhecido
profundamente. Para isso, a implementação de um Phantom ocular (modelo de olho), que
descreve um movimento tendo em comum certas virtudes em relação às seguintes
características oculares (ver figura 24):
Tamanho próximo de um olho real.
Eixo de rotação fixa.
Velocidade de movimentação constante e controlável
Passivo de variação da posição do eixo de rotação.
De posse desse instrumento, é possível quantificar a acurácia da ferramenta
videogramétrica para quantificações biomecânicas dos olhos, pelo registro do vídeo e
processamento das imagens do phantom.
59
Figura 24. Phantom, na porção superior do prolongador estão as esferas com dimensões
próximas ao do olho humano; estes olhos são movimentados por um eixo de motor de passo;
os motores estão sendo suspensos por uma placa plástica comum.
Este instrumento foi concebido com a fixação de dois motores de passo com
alimentação com tenção de 5,0V e passo de 7,5°, em que um ciclo possui exatamente 48
passos. Este aparato foi montado sobre um braço móvel, que permite a mudança da posição
do eixo do motor. Sobre o eixo do motor foi acoplado um prolongador e neste foi colocado
uma esfera de 20mm de diâmetro de cor preta e um alvo branco em seu equador.
O controle da rotação do motor é controlado por meio da porta paralela do
computador, sob rotina matlab denominada stepmotorzz, a qual realiza a movimentação do
motor em meio passo (passos de 7,5 graus). A rotina stepmotorzz possibilita o controle do
tempo de ativação das bobinas, e fornece uma matriz que calcula o tempo de processamento e
ativação de cada passo (figura 25).
60
Figura 25: Esquema de montagem do motor de passo (a) ligado à porta paralela (b) do CPU
(c) que possui uma esfera (d) na estremidade do eixo (e) que translada 7.5º segundo a rotina
steppermotorzz (f) a qual ativa as bobinas 1 e 2, à freqüência e período determinados.
3.1.11 Sistema de captação de imagens
O sistema de captação de imagens aplicado neste trabalho foi concebido pela
aplicação de 3 câmeras de vídeo analógicas que, ligadas a uma placa de captura de vídeo
analógico para formato digital, que convertem os sinais vídeo analógico em formato vídeo
digital, por um sistema baseado nos programas GV800. Este aparato tem características como:
Gravar vídeo digital sincronizado com até 8 câmeras
Robustez
Converter as imagens para formato AVI
Ajustes digitais da imagem
Por outro lado, o posicionamento da imagem frente ao fenômeno é crucial para a
aquisição dos dados. Tendo ISS em mente, foi utilizado um cavalete que possibilita às
câmeras monitorarem o evento, garantindo o enquadramento na visualização do volume de
calibração, que vai viabilizar acurácia na reconstrução da posição pelo método DLT.
A reconstrução tridimensional da posição de um objeto requer o sincronismo na
captação das imagens entre as câmeras, tal sincronismo foi definido por meio do sistema de
aquisição de imagens, que se utilizou de uma placa de captura GV 800 produzido pela
a
b
c
d
e
f
61
GEOVISION, a aferição do sincronismo entre as imagens foi obtida por meio de um relógio
que quantifica o tempo de amostragem das câmeras com precisão milesimal de segundo com
taxa de amostragem de 0.0370s.
3.1.12 Apoio para cabeça.
O monitoramento dos movimentos oculares requer que os olhos estejam enquadrados
em todas as câmeras. Para que isto seja possível, adotamos um apoio de cabeça, que permite a
fixação de um volume de calibração e, ao mesmo tempo, que o sujeito colaborador da
pesquisa não venha a mudar a posição de sua cabeça, ou venha posicionar seus olhos fora do
volume de calibração.
O posicionamento das hastes, que vão definir o volume de calibração, é possível
devido a uma plataforma situada abaixo da queixeira, na qual existem niveladores que
definem a posição em relação ao centro de gravidade terrestre (figura 26). E sobre esta
plataforma existem marcações que definem as medidas do plano.
Figura 26. Apoio Para cabeça, veja o apoio de cabeça onde o sujeito experimental deve
posicionar-se durante o procedimento experimental.
62
3.1.13 Correção das distorçoes radiais
A formação da imagem pela câmera, em virtude da focalização, gera o efeito de
distorção radial. Tal efeito induz erros de quantificação, pois a posição de tela em questão está
comprometida. O ponto em questão está muitas vezes deslocado de sua posição real, o
processo de calibração adotado neste trabalho é altamente afetado neste caso, em virtude da
adoção de pontos de calibração irreais. Por isso, é necessária a aplicação de uma metodologia
de correção da posição dos marcadores do volume de calibração.
No presente trabalho, portanto, adotamos o método de correção das distorções radiais,
que utiliza um conjunto de softwares que realizarão a conversão do vídeo, em uma seqüência
de fotos, além da correção das distorções nas fotos e, por fim, a conversão da sequência de
fotos corrigidas em um vídeo.
Os softwares utilizados foram: MOVIEMAKER, FREE VIDEO TO JPG, GML
UNDISTORTER, PHOTOLAPSE e MOVIEMAKER, esse último é um programa que
compõe o Windows, sua utilização foi para converter o vídeo em um formato reconhecível
pelo software FREE VIDEO TO JPG que, por sua vez, é um programa de acesso livre e
possibilita a conversão de um vídeo em seqüência de imagens, transformando cada quadro em
uma foto no formato JPG. Com base na foto, a imagem foi corrigida pelo programa GML
UNIDISTORTER, que converte todas as imagens contidas em uma pasta. Por fim, utilizou-se
o programa PHOTOLAPSE reuniu todas as imagens corrigidas em um vídeo final, este vídeo
foi compactado segundo o CODEC LIGOS IDEO 5.11 (figura 27).
Figura 27. Esquema de correção das distorções radiais em vídeo, por meio dos programas a
MOVIEMAKER, b FREE VIDEO TO JPG, c GML UNDISTORTER e d PHOTOLAPSE.
a c
b d
63
3.2 PROCEDIMENTOS MATEMÁTICOS
3.2.1 Algoritimo de quantificação de variáveis mecânicas do calibrador.
A figura mostra o esquema experimental para a quantificação do ângulo de translação
do pendulo do calibrador (figura 28) com movimento alinhado ao plano ZX do sistema de
coordenadas no optometric-lab, a quantificação dos ângulos foram realizadas segundo a
mudança do centro do sistema para o eixo de translação do pêndulo.
Figura 28: esquema 2D de representação do movimento do pendulo em torno de um centro
de rotação, por meio dos dados no sistema cartesiano foi possível quantificar o ângulo de
rotação do pêndulo.
A equação 5 foi obtida com a aplicação do conceito de transformações de coordenadas
cartesianas em coordenadas esféricas, na qual φ refere-se à alteração do ângulo com centro em
c. A equação 2 refere-se à obtenção da norma entre os vetores centro de rotação e extremidade
do pêndulo.
De posse dos dados brutos a quantificação do ângulo de translação do pêndulo (φ) e
comprimento (C) do pêndulo na direção vertical versus horizontal, durante o procedimento
experimental foi obtida pela equação:
xzx
z
22arctan2 (5)
2
21
2
21 )()( zzxxc (6)
pêndulo
centro de rotação
x
z
64
3.2.3 Algoritimo de quantificação da posição dos pontos sobre a grade inclinada
A posição tridimensional dos pontos gerou uma matriz, que representa a localização
em função da referência do optometric-lab (figura 29), a fim de definir a mudança referencial
para algum ponto da grade foi utilizada a equação abaixo:
PsrPsPc nn (7)
Onde Pcn refere à posição do ponto no sistema da grade, Psn o ponto bruto
reconstruído pelo optometric-lab e Psr o ponto de referência contido na grade .
Figura 29: a Representação gráfica da reconstrução dos pontos medidos da grade inclinada b
em relação à referência 0, Psr é o ponto de referência na grade e Psn são os pontos que
constituem a grade.
A partir da matriz convertida foi calculada a norma do vetor dos pontos pela equação:
nn PcNp (8)
A norma Npn foi obtida em função do vetor Pcn (figura 30)
y
0
z
x
Psr
Psn
a b
65
30: as linhas pontilhadas representam a norma dos pontos da grade em relação a Pcn, as linhas
contínuas representa o sistema de coordenadas adotado.
3.2.4 Algoritimo de quantificação de variáveis biomecânicas oculares.
O movimento dos olhos pode ser quantificado em ângulos (figura 31), estes podem ser
calculados por uma equação trigonométrica que relaciona o raio de rotação dos olhos e o
deslocamento do mesmo. O raio de rotação dos olhos é igual à aproximadamente 13mm, e o
seu deslocamento é calculável por métodos de eye traking.
Figura 31: Modelo de determinação do ângulo de movimentação dos olhos de Zhu e Yang
(2002), O’ representa o centro de rotação do olho, theta é o ângulo de movimentação, r é o
vetor raio de rotação e l equivale ao vetor deslocamento, esta imagem representa um corte
sagital do olho para facilitar a visualização
z
x
y
nPc
rotação do olho
66
Zhu e Yang (2002) consideram o método de cálculo do ângulo ( ), que representa o
movimento dos olhos em função do deslocamento e posição do centro da íris ( l ) e o raio de
rotação do olho ( r ) pela equação:
r
larcsen (9)
O deslocamento do centro da íris será calculado pela equação (ver figura 32)
2
21
2
21
2
21 )()()( zzyyxxl (10)
O valor da movimentação dos olhos será descrito em função de um par de
informações, θx ângulo na horizontal, θy ângulo na vertical.
Figura 32: Representação gráfica da quantificação do ângulo de rotação θ do olho por meio
da obtenção da coordenada de dois pontos P1 e P2, sendo raio r dado.
A quantificação da velocidade de translação dos olhos será dada em função da
equação:
t
ou
t
r
zzyyxx
2
21
2
21
2
21 )()()(
(11)
Onde é a derivada do ângulo do movimento dos olhos, e t é a derivada do
tempo. Esse tempo será calculado pelo valor do quadro captado pelo sistema de aquisição de
imagens multiplicado por 1/frequencia de aquisição do sinal. Como expresso acima, teremos
um par de vetores que representam ωx e ωy.
Sendo assim, de posse dos dados do deslocamento do centro da íris é possível obter o
deslocamento angular e a velocidade dos olhos.
θ
67
3.2.5 Filtragem dos dados
Durante o procedimento experimental o rastreamento do objeto falhou algumas vezes,
a veracidade das e processamento das medidas poderiam ser comprometidos em virtude da
perda de alguns pontos, para isso as linhas dos pontos perdidos foram removidos por uma
função lógica.
A partir dados reais, os mesmos foram filtrados segundo um filtro Butterworth de 4°
ordem e frequência de corte de 0.8Hz (2fc ≈ 2Hz) passa baixa, com freqüência de amostragem
de 27Hz para os dados transformados para coordenadas polares, em que os ângulos em função
do tempo foram filtrados.
A definição da freqüência de corte foi realizada pela análise espectral pela
transformada rápida de Fourier do sinal ângulo em função do tempo (figura 33).
Figura 33: O retângulo e mostra a freqüência do ruído durante o procedimento experimental
com phantom. O eixo vertical representa a movimentação em graus e o eixo horizontal a o
espectro da frequência.
Com a obtenção da freqüência de corte foi aplicada a função butter em matlab
segundo o algoritmo descrito na equação (12) , a fim de desenhar o filtro.
n
n
znaza
znbzbb
zA
zBzH
)1(...)2(1
)1(...)2()1(
)(
)()(
1
1
(12)
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
X: 10.76
Y: 0.801
Frequência em Hz
|Theta
(t)|
Espectro da amplitude Theta(t)
68
Com a obtenção dos dados filtrados foi aplicado uma função spline interpolate para
definição mais aproximada dos pontos perdidos durante os testes.
3.3. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS PARA VALIDAÇÃO.
A obtenção dos resultados experimentais, que serviram de objeto para a validação da
ferramenta, foi realizada com base na reconstrução das coordenadas tridimensionais, de
vídeos corrigidos contra distorções radiais, que registraram o movimento do metronomo
descrito na secção 3.1.8, à freqüência de 19.6, 24.4, 36.2, 47.0, 60.9, 71.4, 78.6, 92.9, 101.0,
19.3, 22.4, 26.6, 38.7, 53.3, 71.0, 91.3, 109.6 e 106.7 ciclos por minuto (cpm)
respectivamente, tomados em 2 tomadas distintas.
O movimento do Phantom foi monitorado com o objetivo de que o mesmo realizasse
movimentos à 7.5, 8.3, 9.3, 10.7, 12.5, 15, 18.5, 25, 37.5, e 75 graus por segundo (°/s). Estes
dados foram quantificados em imagens de vídeo corrigidas contra distorções radiais e
reconstruídos segundo a metodologia descrita anteriormente.
O plano delimitado pela grade foi monitorado em 5 tentativas, em que cada ponto
estava em uma posição aleatória dentro do volume calibrado e, em cada instante foram
monitorados 15 pontos totalizando 75 medidas.
3.4 AVATAR DA MOVIMENTAÇÃO OCULAR
A visualização dos resultados pode ser feita por meio de uma animação gráfica
denominada “Avatar da Movimentação Ocular” (figura 34). Esse recurso foi construído no
software V-Realm Builder version 2.0, que possibilita a construção de modelos para animação
3d compatíveis com o Matlab simulink 2008a. O modelo consiste em dois olhos que se
movimentam segundo os eixos de Fick, os dados dos ângulos de que foram adquiridos nos
procedimentos experimentais foram estocados em um arquivo de extenção txt, a rotina em
matlab lê estas coordenadas e gera a animação.
A criação dessa interface de animação foi feita com o desenho de duas esferas sem
suas calotas, nesse espaço foi colocado um plano circular com uma textura de íris azul. Cada
esfera foi denominada uma variável a qual a rotina matlab usa para controlar os movimentos
do modelo nos graus de liberdade x e y de Fick.
69
Figura 34: Avatar da movimentação ocular construído no V-Realm builder version 2.0 para a
reprodução dos resultados do procedimento experimental.
A visualização dos movimentos oculares, por meio da animação tem a função de se
tornar uma interface agradável entre homem e máquina, possibilitando a visualização dos
resultados. Desta forma, através desses recursos, os examinadores terão um método
alternativo de visualização dos resultados alem dos gráficos.
3.5 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL EM SERES HUMANOS
Para a realização dos testes foram selecionados 17 participantes, que realizaram
tarefas motoras visuais monitoradas pelos sistemas de captação de imagens. Dentre os
colaboradores do protocolo de pesquisa participaram 12 homens e 15 mulheres, todos sem a
presença de estrabismos e alterações sensórias motoras oculares mediante a avaliação
realizada pelo questionário e avaliação do histórico.
Os dados de 12 testes não foram quantificados pois a aplicação da metodologia em
seres humanos estava em fase de aprimoramento.
70
Um questionário (ver ANEXO A) foi preenchido por cada participante, contendo
informações sobre o estado de saúde atual e o resultado de um conjunto de testes tradicionais
de avaliação biomecânica ocular. Foi descrito na seção fundamentação teórica, com a
realização do teste de oclusão, avaliação de reflexos pupilares, versões e ducções, sendo
utilizado para formação de banco de dados para a pesquisa.
Tais teste podem ser realizados por profissionais pertencentes a família ocupacional
3223, da Classificação Brasileira de Ocupações (CBO) instituída por portaria ministerial nº.
397, de 9 de outubro de 2002. Sobre as premissas destes profissionais, pode-se destacar: i)
identificar deficiências e anomalias relacionadas às alterações da função visual, ii) analisar
estruturas internas e externas do olho. Com base na CBO, o mestrando no Programa de Pós-
graduação em Eng. Biomédica da UMC, Eduardo Fratari Paes Leme, Tecnólogo em Óptica e
Optometria está habilitado para realizar estes procedimentos.
Os voluntários foram homens e mulheres com faixa etária entre 20 a 50 anos.
A participação dos voluntários na pesquisa foi avaliada Comitê de Ética da
Universidade de Mogi das Cruzes, atendendo à resolução CNS 196/96, do Conselho Nacional
de Saúde, de 10/10/96 (Anexo A).
Todos os voluntários deste estudo foram incluídos no trabalho após concordância da
participação na pesquisa, mediante a assinatura pelos voluntários do TERMO DE
CONSENTIMENTO LIVRE E ESCLARECIDO (Apêndice A) para participação da pesquisa
“DESENVOLVIMENTO DE FERRAMENTAS FOTOGRAMÉTRICAS PARA ANÁLISE
BIOMECÂNICA OCULAR”, tornando-os cientes dos procedimentos vinculados à coleta.
O trabalho foi realizado nas instalações do Laboratório de Controle Motor (LACOM).
Os métodos experimentais são não-invasivos e não oferecem nenhum risco a população em
questão.
O monitoramento da movimentação dos super cílios em milímetros foi realizado com
a fixação de quinze (15) marcadores retro reflexivos (figura 35), não invasivos, e não tóxico,
que delimitaram a borda das sobrancelhas, fixados por fita adesiva 3m dupla face antialérgica.
Outro marcador foi posicionado na pele sobre a posição da cartilagem alar, sua função é atuar
como ponto de referência estático sobre a face.
71
Figura 35. Modelo de fixação de marcadores não invasivos sob a pele, Ilustração de ADAM.
Durante as atividades de monitoramento da posição dos olhos e sobrancelhas não foi
utilizado nenhum tipo de substância e não foi prescrito nenhum tipo de tratamento médico/
terapêutico.
As atividades de monitoramento foram realizadas através de instâncias dinâmicas:
teste de oclusão com oclusor para a definição do ângulo φ e perseguição de ponto luminoso
com os olhos no monitoramento da posição ocular. O teste estático foi utilizado para a
definição do DNP.
Os participantes do teste forma fotografados pela câmera digital Sony daylight, na
posição primária do olhar (PPO), para a medida fotogramétrica das distâncias entre reflexos
corneanos.
Para a avaliação sensório-motora, os participantes foram monitorados por sistema de
captação de imagens em vídeo, observando dois pontos: o primeiro situado à distância de 6
metros, e o segundo a distância de 20 centímetros – com a oclusão alternada dos olhos por
oclusor inicialmente com tempo de 1 segundo para o primeiro ciclo de oclusões, 2 segundo e
3 segundos, uma seqüência rápida de 10 ciclos de oclusão rápida e por fim a oclusão com
período de 3 segundos para cada olho.
A movimentação dos olhos foi monitorada por um sistema de câmeras de vídeo
sincronizadas pela placa de captura de vídeo. O participante observou um ponto luminoso que
desloca sobre seu campo de visão.
Uma vez adquiridos os dados, eles foram analisados por softwares específicos tipo:
DVIDEOW e MatLab, visando facilitar a interpretação dos resultados.
Marcadores Marcadores
72
4 RESULTADOS
Na seqüência apresentamos os resultados obtidos no procedimento experimental
efetuado com o calibrador aferidor.
4.1 VALIDAÇÃO QUANTO O SINCRONISMO TEMPORAL DA AQUISIÇÃO DAS
IMAGENS
O Gráfico abaixo mostra a trajetória angular do pêndulo em função do tempo. Observe
que a figura tem semelhança a uma função senoidal, em que é possível visualizar a freqüência
medindo a distância entre picos (figura 36).
Figura 36. Gráfico da trajetória angular do pêndulo não filtrado em função do tempo,
visualize o comportamento senoidal da função da trajetória do movimento da partícula de
interesse.
Com base na figura 36 acima é possível visualizar a existência de simetria entre as
curvas, de tal modo que é possível concluir que o movimento de oscilação do pêndulo entre os
eixos horizontal e vertical, foi reproduzido pela reconstrução tridimensional.
Apropriando-se do conceito de freqüência, a validação do sincronismo entre câmeras
pode utilizar deste pré-suposto teórico. A freqüência de oscilação do pêndulo deve ser igual à
0 5 10 15 20 25 30 35 40 450.5
1
1.5
2
2.5
3
tempo (s)
angulo
s (
rad)
Gráfico da trajetória angular do pêndulo não filtrado em função do tempo
73
freqüência de reconstrução da trajetória do mesmo pelo instrumento. Portanto, a quantificação
do espaço temporal dos picos da trajetória serve de prova para a defesa da reprodutibilidade
do sincronismo entre as câmeras realizado pela placa de captura de vídeo.
A figura 37 mostra a normalização e reconstrução do gráfico da trajetória angular do
pêndulo filtrada em função do tempo por um filtro digital Butterworth de primeira ordem
descrito na metodologia. A linha azul mostra a trajetória angular normalizasda em função do
tempo, o gráfico em vermelho mostra a mesma trajetória em uma posição normalizada entre
o eixo temporal, a seta mostra os pontos que definem o pico de cada onda, sendo que a
definição do período entre cada ponto é igual ao período da onda.
Figura 37: Gráfico da trajetória angular do pêndulo filtrado em função do tempo, em azul
fina a trajetória em relação ao valor dos ângulos não normalizados; em asteriscos vermelhos a
trajetória dos ângulos normalizados, a freqüência da onda foi calcula a em função do tempo
de cada período como visto na seta sobre os dois primeiros picos da onda filtrada e
normalizada.
A filtragem dos dados tem o objetivo de limpar o ruído na obtenção do sinal, a onda
filtrada possibilita a definição automática dos picos da onda, com maior precisão.
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
tempo (s)
ângulo
s (
rad)
74
O procedimento experimental realizado obteve 18 valores de freqüência de oscilação
do calibrador. A tabela mostra a média da freqüência real, a média da freqüência do calibrador
e o desvio padrão da análise desta variável.
TABELA 4: DADOS DO PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL DE VALIDAÇÃO DO SINCRONISMO
ENTRE CÂMERAS.
Frequência do calibrador em ciclos por minuto
Freqüência dos dados quantificados pelo optométric-lab em ciclos por minuto
Desvio padrão dos dados visualizados pelo optométric-lab em ciclos por minuto
Número de medidas realizadas pelo optometric-lab
17.8 17.8 1.3 9
21.4 21.4 1.1 9
25.8 25.7 1.9 9
37.5 37.7 2.2 9
49.7 49.6 1.1 9
64 63.4 1.2 9
Com base nos dados propostos, é possível visualizar que existe um desvio padrão
mínimo de 1,52x10-14
cpm, e desvio padrão máximo de 4,46 cpm. Os menores desvios
ocorreram em frequências menores, mostrando que há maior uniformidade entre as medidas
temporais em oscilações onde o pêndulo movimenta-se mais lentamente. A figura 38 mostra
esta relação pelo gráfico de barras de erro.
75
Figura 38. Gráfico da barra de erro sobre o sincronismo entre câmeras. Veja a simetria de
resultados entre as medidas dadas pelo optometric-lab e o período do metrõnomo, de 20 à 80
ciclos por minuto(cpm).
A linha inclinada em azul mostra o período médio das oscilações do instrumento
padrão, versos a quantificação pelo optometric-lab. As cinco (5) barras verticais representam
o desvio padrão entre as medidas. Como nas aferições de freqüência mais baixa esta barra de
erro é bem pequena, existe maior robustez do sincronismo nesta faixa de aquisição dos dados.
A relação entre a variável real e a medida pelo instrumento possui grande grau de
associação, a correlação entre estas variáveis foi de 0.99, portanto as medidas realizadas pelo
optometric-lab possuem um relacionamento linear estreito.
10 20 30 40 50 60 7010
20
30
40
50
60
70
Período do metrônomo
Medid
a p
ela
opto
metr
ic-lab
Resultados
Correlação = 0,9
Período do metrônomo (cpm)
Per
íod
o d
o m
etrô
no
mo
med
ido
pel
o o
pto
met
ric-l
ab (
cpm
)
Correlação=0,99
76
O gráfico da figura 39 mostra o intervalo de confiança para a resposta média, em um
diagrama de dispersão, conjuntamente com a linha de regressão ajustada, e suas bandas de
confiança a 95%.
Figura 39. Gráfico da análise e ajuste da calibração à 95% de confiança, a linha vermelha
mostra a regressão linear dos dados ajustados, os pontos em azul são os valores brutos do
optometric-lab, a linha vermelha fraturada mostra o intervalo de confiança.
O modelo de regressão linear simples descrito no gráfico afirma que a relação entre as
situações real e aferida pelo sistema de medida possui simetria quanto o sincronismo entre os
registros. Assim, o dado calculado possui 3,5% de erro calculado a partir da regressão linear.
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.50.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
Dados a
justa
dos à
95%
de c
onfiânça
Calibrador
Analysis of fit "fit 1" for dataset "b vs. a"
Dado filtrado
Intervalo de confiânça à 95%
Optometric-lab versos. calibrador
f(x)= 0.99*x
Período do metrônomo (cpm)
Per
íod
o d
o m
etrô
no
mo
med
ido
pel
o o
pto
met
ric-l
ab (
cpm
)
77
4.1.2. Validação na reconstrução tridimensional dos pontos da grade
A reconstrução de objetos estáticos foi utilizada como parâmetro de avaliação, quanto
à precisão do sistema de correção das distorções radiais provocadas pelas câmeras.
A figura 40 mostra a reconstrução das coordenadas de 15 pontos dispostos sobre um
plano inclinado.
Figura 40. Reconstrução tridimensional dos pontos da grade inclinada em milimetros, os
pontos foram reconstruídos sobre os três eixos ortogonais, é notório a simetria entre eles.
A norma entre cada ponto foi quantificada em 5 tentativas, a análise da variância das
matrizes formadas para cada tentativa foi igual a 1 (f=0.5). Na figura 41 é possível visualizar
a reprodutibilidade dos resultados mesmo mudando a posição do objeto.
40
60
80
100
120
140
160
180
120130
40
50
60
70
80
90
100
Reprodução gráfica da reconstrução tridimensional da grade inclinada
x
y
z
78
Figura 41. Gráfico boxplot das medidas realizadas em 5 tentativas distintas, em vermelho
mostra a médiana dos pontos, a lina azul inferior mostra o primeiro quartil, a linha azul
superior mostra o terceiro quartil, as linhas pretas mostram os valores mínimos e máximos.
A visualização dos erros em relação a medida real mostrou a acurácia e a faixa dos
erros experimentais na reconstrução das coordenadas. A figura 42 mostra essa relação pelo
gráfico boxplot.
Figura 42. Gráfico boxplot dos erros nas medidas da grade inclinada.
1 2 3 4 5
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
Valo
res
número de tentativas
Gráfico boxplot das normas da grade de pontos
1 2 3 4 5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
valo
res
número de tentativas
Boxplot dos erros
Med
idas
em
mil
ímet
ros
Med
idas
d
a g
rad
e in
clin
ada
(m
m)
Err
os
inst
rum
enta
is d
as m
edid
as d
a
gra
de
incl
inad
a (m
m)
79
A média do erro da medidas dos pontos sobre a tela em 5 posições diferentes foi de
0.46mm ± 0.43mm..
Diante de uma tarefa cinética a medida do comprimento do pêndulo do calibrador
aferidor, em duas tentativas, cada uma com 99 medidas dentro de um período de 3,66s, a
figura 43 mostra o gráfico boxplot dos erros experimentais.
Figura 43. Gráfico boxplot dos erros experimentais na medida do comprimento do pêndulo
em fase dinâmica, observe a simetria de erros entre os dois procedimentos experimentais.
A média dos erros experimentais foi de 1.6mm± 1.8.
A acurácia da quantificação do ângulo de rotação de um motor de passo que trasladava
em passos de 7.5°±0.5°em zigzag que simulava um nistagmo optocinético. A medida
realizada pelo optometric-lab foi de 7.2°±0.22° para 23 tentativas, a margem de erro da
ferramenta está por volta de 0.3°, veja a figura 44 do gráfico que representa o procedimento
experimental.
1 2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Valo
res
Tentativas
Med
idas
(m
m)
80
Figura 44: gráficos da rotação do motor filtrada, os picos representam as posições do eixo do
motor em graus, o vale da onda representa a posição inicial do eixo do motor e o ápice
representa a posição final.
4.2 APLICAÇÃO DA METODOLOGIA EM SERES HUMANOS
Dentre a população estudada o tempo médio em segundos (s) do procedimento
experimental foi de 64±20s.
O DP médio medido na amostra pelo optometric-lab foi 62.1±4.54mm.
Tempo de oclusão durante os procedimentos experimentais foi 1.7±0.7s
Durante o procedimento experimental não houve movimentação significativa das
marcas posicionadas nas faces dos sujeitos experimentais, tal fato justifica-se pela ausência de
uma amostra com portadores de estrabismos e alterações sensório-motoras que geram
alteração do padrão dos movimentos dos olhos e anexos oculares.
Não houve deslocamento da face significante durante o procedimento experimental.
Isso ocorreu em virtude do apoio de cabeça o qual evitava a alteração da posição da face. A
figura 45 por meio do gráfico boxplot mostra a movimentação do rosto de três sujeitos
experimentais distintos nas coordenadas x, y e z totalizando 11142 medidas.
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 500
1
2
3
4
5
6
7
8
9Grafico do nistágmo induzido pelo motor
tempo
Gra
us e
m °
81
Figura 45: Gráfico boxplot do deslocamento da face durante os experimentos com seres
humanos, a mediana corresponde a mediana 0,12mm e a maioria dos dados estão no intervalo
de -0,3mm à 0,67mm.
As posições dos olhos quantificadas a partir das coordenadas, as quais pertenciam ao
plano cartesiano tridimencional foram convertidas para rotação em graus, por meio da
equação 9.
A figura 46 mostra os dados não filtrados de um procedimento experimental completo.
1
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
Valu
es
Column NumberMovimentação da face
Med
idas
em
m
ilím
etro
s (m
m)
Deslocamento da face
82
Figura 46: Sinal não filtrado da posição do olho em milímetros no eixo horizontal em função
dos quadros adquiridos a uma freqüência de 27 por segundo.
Os pontos que foram perdidos são respectivos à oclusão ocular ou quando o sujeito
experimental fechou os olhos.
Mediante a aplicação do procedimento de filtragem e quantificação dos ângulos de
rotação foi possível suavizar a o sinal e visualizar melhor o resultado (figura 47).
Figura 47: Sinal filtrado da posição do olho em graus no eixo horizontal em função do tempo
0 200 400 600 800 1000 1200 140094
96
98
100
102
104
106
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50-40
-30
-20
-10
0
10
20
Quadros
Sinal não filtrado
Po
siçã
o (
°)
Sinal filtrado em graus por segundo
Tempo (s)
Po
siçã
o d
o o
lho
(m
m)
83
A derivada da posição (figura 48) em graus do olho possibilita calcular a velocidade
de rotação do olho.
Figura 48: Velocidade (°/s) do olho durante o procedimento experimental.
A derivada da velocidade (figura 49) em graus do olho possibilita calcular a
aceleração de rotação do olho.
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
25
30
Velocidade do olho durante o procedimento
experimental
Tempo (s)
Vel
oci
dad
e an
gu
lar
(°/
s)
84
Figura 49: A figura mostra a aceleração angular (°/s2) de todo o procedimento experimental
em função do tempo.
O DP (distância pupilar) pode ser monitorada pelo optometric-lab durante a tarefa
experimental e visualização dos dados (figura 50), sendo que o valor médio das medidas foi
de 66.1±0.45mm para o teste no primeiro colaborador.
Figura 50: A figura apresenta a variação do DP em função do tempo.
Dentre os sujeitos experimentais as medidas dos dp’s foi de 60,57± 2,96mm com valor
mínimo de 56,75mm e máximo de 67,47mm. A figura 51 representa a variação do dp em seis
sujeitos distintos.
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45-60
-40
-20
0
20
40
60
Aceleração do olho durante o procedimento experimental
Tempo (s)
Ace
lera
ção
do
olh
o (
°/s2
)
Tempo (s)
Dp
du
ran
te
exp
erim
ento
(mm
)
85
Figura 51: Medida dinâmica do DP em seis procedimentos experimentais distintos, a vertical
do gráfico representa o tempo em (s) e a horizontal a movimentação em mm.
05
10
15
20
25
30
64
66
68
05
10
15
20
25
30
56
58
60
05
10
15
20
25
30
60
62
64
05
10
15
20
25
30
56
57
58
05
10
15
20
25
30
56
58
60
05
10
15
20
25
30
60
62
64
Posição (mm)
Tem
po
em
seg
un
do
s (s
)
86
5 DISCUSSÃO
5.1 QUANTIFICAÇÃO POR MEIO DE INSTRUMENTOS OS MOVIMENTOS DOS
OLHOS NA PRÁTICA CLÍNICA
A avaliação do movimento dos olhos é uma tarefa subjetiva, os resultados estão
associados a prática profissional. Tal fato é comprovado por inúmeros trabalhos que avaliam a
repetibilidade entre examinadores na aplicação do teste de oclusão (FOGT et al, 2000),
(HRYNCHAK et al 2010) e (JOHNS 2004).
No presente momento, existem poucos trabalhos que aplicam os oftalmografos em
avaliações de estrabismos. No entanto a precisão do teste é associada à validação de
ferramentas, é um forte indício da precisão.
Para Irving et al (1997), existe boa correlação entra a quantidade de movimentos
medidos em prismas comparado com a movimentação quantificada por oftalmógrafos. Este
fato foi observado em relação ao optometric-lab na comparação dos dados, tal fato pode estar
associado à medida de movimentos sacádicos oculares logo após a desoclusão onde ocorre
uma refixação. Isso se deu em virtude da maior acurácia e frequência de amostragem, pois, a
existência de ruídos ou problemas associados à interpretação dos resultados, coloca em
descrédito a aplicação de oftalmógrafos por informar detalhadamente o procedimento.
Outros fatores ligados a dissonâncias dos resultados entre oftalmógrafos e a
metodologia tradicional pode estar associado com a dipererção da luz que é refratada pelo
prisma, também tempos de oclusão durante o procedimento experimental e o tempo entre os
testes.
A via de controle do movimento dos olhos é intimamente ligada ao processamento de
imagens corticais, de forma que o feedback entre informação da cena pode ser um
mecanismo negligenciado nas avaliações clínicas. Os usos de prismas induzem à disperçao da
luz refratada, assim a imagem formada, a partir do uso dos prismas possui diferenças, que
podem estar ligadas às alterações da medida.
Durante a avaliação da presença de estrabismos não, é claro o tempo ótimo de oclusão
de cada olho durante testes de oclusão, a velocidade e posição de alvos durante os exames. No
exato momento não existe dados normativos para a realização dos testes motores oculares,
portanto divergências quanto as medidas podem estar ligadas a esse fator.
87
Hrynchak et al (2010) afirmam que diferenças no tempo de oclusão podem alterar o
resultado dos testes. Os valores medidos por examinadores inexperientes são maiores que o de
examinadores experientes. Tal fato foi associado ao tempo médio de oclusão ser diferente,
examinadores inexperientes usaram tempos maiores dos que os experientes.
A medida dos desvios oculares e a reprodutibilidade das medidas é uma questão
crítica, a priore não é possível definir se há uma estabilidade entre o tamanho do desvio e a
repetição das medidas. Assim sendo, diferenças entre as medidas realizadas entre
examinadores são associadas à questões clinicamente insignificantes. Sconsequentemente, o
entendimento do tempo ótimo entre medidas - e também os fatores associados às alterções de
forias como a variação da magnitude do esvio, intermitências e tropias - são importantes, para
formação de um conhecimento mais aprofundado do sistema sensório motor ocular e suas
adaptações sensoriais.
Diante do procedimento experimental, o optometric-lab mostrou-se eficiente na
obtenção de resultados e visualização dos mesmos. Por outro lado, o uso de uma freqüência
de aquisição dos resultados mostra a perda de movimentos com uma freqüência maior.
Suryakumar et al (2007) mostraram que freqüências de aquisição diferentes implicam
resultados diferentes, pois uma avaliação com baixa freqüência requer a interpolação de
pontos na visualização da curva do movimento. A figura 52 mostra esta relação entre sinais
obtidos em freqüências diferentes.
Figura 52: Comparação dos resultados obtidos por meio de freqüências de aquisção
diverentes (25Hz e 75Hz). Em A foi medido a resposta acomodativa em função do tempo (s),
A figura B descreve a velocidade em °/s em função do tempo (s) e em C a aceleração em °/s2
em função do tempo (s).
88
Suryakumar et al (2007) mediram simultaneamente a medida da acomodação e
vergência por meio de oftalmógrafos, Os autores mostram o avanço na obtenção de ambas
medidas simultaneamente, do mesmo modo como o estudo da biomecânica ocular pode ter
avanços consideráveis.
Na aplicação do optometric-lab em seres humanos, foi observado no monitoramento
das versões, alterações das distâncias entre olhos. Esse fato pode estar ligado à movimentação
saccádica e convergência, durante esse tipo de movimento não há uma movimentação
perfeitamente conjunta entre os dois olhos (Leigh e Zee, 1999). Para a melhora das medidas
ópticas, com o intuito da confecção de óculos, os ópticos devem se levar em consideração não
somente a definição da posição dos olhos estática, mas também durante uma tarefa motora.
Atualmente, existe uma sinalização tímida na avaliação por meio de ferramentas
objetivas, as variáveis associadas ao movimento dos olhos, por outro lado existe
implicitamente uma resistência quanto a aplicação dessas metodologias por falta de bases
teóricas que auxiliem os profissionais do cuidado primário ocular na interpretação. No
entanto, o estudo com estes recursos podem contribuir na obtenção de diagnósticos mais
precisos e completos.
5.2. FONTES DE ERROS
Dentre a avaliação do aparato para a quantificação dos movimentos oculares, em
aplicações clínicas, um dos pontos mais importantes foi a correção dos erros associados aos
dados adquiridos. Tais erros estavam associados a condições sistemáticas, ou aleatórias.
Para Chiari et al. (2005), os erros associados a sistemas esterofotograméticos
baseados eletronicamente em vídeo, podem afetar significantemente na análise do movimento
humano.
Por outro lado, muitos destes erros estão ligados ao tipo de aparato de registro do
vídeo. Neste sentido Zhu e Yang (2002) afirmam que a fixação do olhar é importante na
comunicação humana, no entanto, existem barreiras no desenvolvimento de sistemas de
quantificação das coordenadas da posição ocular que possuam acurácia.
A aplicação de novos instrumentos em serviços de saúde para Monteiro e Lessa (2005)
mostra que os grandes avanços da metrologia na área científica e industrial não têm paralelo
na área da saúde, em que, apesar da óbvia importância, sua aplicação ainda é incipiente. A
medição de parâmetros fisiológicos é fundamental para a definição de diagnósticos, no
89
entanto, mas a inspeção metrológica de equipamentos com finalidades médicas não ocorre em
virtude de falta de regulamentação ou custos associados à aferição de equipamentos.
No trabalho de validação, as metodologias desenvolvidas possuíam caráter de
quantificação metrológica, sua finalidade era definir as fontes de erros do sistema de
quantificação (figura 53). Esse trabalho inicialmente precedeu o desenvolvimento de um
modelo que representasse as possíveis fontes de erro associadas ao processo como um todo. O
processo de quantificação pelo optometric-lab inicia-se na definição do método de
reconstrução tridimensional da posição dos olhos por meio de imagens bidimensionais,
calibração do espaço onde ocorrerá o evento, sincronismo entre as câmeras que realizam a
captação das imagens, correção das distorções das imagens captadas pelas câmeras e, por fim,
o processamento de dados.
Fontes de
erros
Método de
reconstrução
tridimencional
Método de
calibração
Sincronismo
entre câmeras
Correção das
distorções das
imagens
90
Figura 53. Fontes de erros.
Chiari et al. (2005), definem o método de reconstrução tridimencional DLT, que
possibilita boa acurácia em volumes de calibração inferiores a 1m3. Na aplicação atual, o
volume calibrado é igual a 9 x 10-3
m3, portanto, esse método de calibração é viável de acordo
com o tamanho do volume onde ocorre o evento.
A definição do volume de calibração deve levar em conta a precisão na definição das
coordenadas que o definem. Para assegurar esta premissa, foram utilizado, como marcação
hastes sobre uma folha milimetrada – a qual garante segurança quanto à definição da posição
dos pontos para a calibração sobre os eixos ortogonais x e y (latitudinal e longitudinal),
quanto ao eixo z (transversal) uma haste com alturas definidas por traçador de alturas foi
aplicada.
Chiari et al. (2005) ainda orientam que o número de pontos deve estar distribuído
sobre o volume e sua quantidade deve ser grande, afim de garantir acurácia às medidas do
método de reconstrução tridimencional, neste trabalho foram utilizados 64 pontos distribuídos
em 8 hastes.
O sincronismo entre instrumentos é um grande desafio no campo da videogrametria.
Quando a captação dos sinais não ocorrem em tempos iguais, a reconstrução falha e, por isso
Barros et al. 1999, aplicam a sincronização entre câmeras por meio de um sinal paralelo
comum aos sistemas de captação de imagens. O presente trabalho utilizou o sincronismo em
virtude da aquisição dos sinais por uma placa de captura de vídeo, dentre uma faixa de
freqüência entre 20 à 100 ciclos por minuto. Houve simetria entre a freqüência real e a medida
dada pelo optometric-lab e, em relação ao erro associado a esta variável, não há empecilhos
referentes à aplicação deste método de sincronismo na situação deste estudo.
Diante das imagens brutas captadas pelas câmeras, foi constatado a presença de
imagens com distorção radial. Distorções radiais desse tipo são descritas na literatura como
uma grande fonte de erro sistemático que contribui na inacurácia das medidas de vários
sistemas. A fim de corrigir este problema, existem três possibilidades: trocar o tipo de câmera,
corrigir a posição dos pontos por métodos matemáticos (Dias 2008) ou a correção das
distorções nas imagens gerando um vídeo corrigido.
O problema foi resolvido com a conversão do vídeo, sendo que a reconstrução de uma
tela coberta de pontos mostrou que a correção deste erro sistemático ocorreu com êxito, a
91
análise da variância entre as medidas reais, e cinco medidas aleatórias não apresentou
significância estatística, portanto a aplicação de câmeras com distorção radial significante
torna-se viável.
A definição da posição dos olhos em virtude da quantidade de pixels visualizáveis em
grupos de o 20X20 pixels possibilita uma margem de erro por volta de 3.3º. Para Zhu, e Yang
(2002), essa marca pode ser minimizada em virtude da resolução das câmeras aplicadas nesta
situação experimental. No entanto, outra possível alternativa é a aproximação da câmera
diante do objeto, desde que não ocorra a perda de campo. Neste trabalho, grande parte do
esforço foi na definição de um posicionamento ótimo que melhorase a resolução da imagem, e
que, também, possibilitasse um melhor aproveitamento do campo visual de cada câmera.
O optometric-lab mostrou possuir boa performance na aquisição de dados dos
movimentos oculares diante dos testes da posição dos olhos e movimentação ocular.
Erros aleatórios neste caso são em sua maioria oriundos da definição do alvo em cada
câmera. O erro mínimo na definição do ponto em cada câmera, pode gerar a quantificação
equivocada da posição dos alvos. Como quanto maior a quantidade de câmeras maior será
este erro, com o intuito de minimizar esta fonte, é bom que as câmeras estejam em pares. O
rastreamento automático também pode contribuir na acurácia do equipamento, sendo que os
erros associados às medidas automáticas podem estar relacionados ao controle da iluminação
e padrão de fundo da imagem. Em relação ao olhos a iluminação pode ser facilmente
corrigida, no entanto, o controle da iluminação do fundo não pode ser corrida em
experimentos não invasivos.
Monteiro e Leça (2005) enfatizam em seu trabalho a importância da metrologia na
saúde, em especial na aplicação de equipamentos eletromédicos. O procedimento de
calibração em muitos aparelhos não é obrigatório para sua aplicação, portanto, o usuário
depende exclusivamente da calibração original. Com o uso e envelhecimento natural do
aparelho, essa calibração fica prejudicada, o procedimento de calibração para a aplicação da
metodologia de quantificação dos movimentos oculares pelo optometric-lab deve ser realizada
constantemente, assim a acurácia será assegurada.
Em saúde a regulamentação metrológica está a cargo de entidades como ANVISA e
IMETRO. Toda via os processos regulamentários demandam muito tempo, passando por
várias etapas, como estudos prévios, elaboração de pareceres técnicos, elaboração de portarias
e por fim a aplicação das normas. Talvez pó isso não haja ainda a popularização da
acreditação de métodos e equipamentos. Essa disseminação normativa deveria ser realizada
com esforços dos órgãos de classe e nesse sentido, a regulamentação das profissões seria um
92
bom começo, pois os conselhos de classe têm força para orientar seus membros e exigir o
respeito à normas metrológicas por exemplo.
Dentre as ciências da saúde que trabalham diretamente com a visão, apenas a medicina
como profissão possui regulamentação. Os profissionais de óptica, ortóptica e optometria não
possuem entidades expressivas que lhes defendam ou regulamente normas metrológicas.
Mesmo a oftalmologia, uma especialidade médica não possui normas metrológicas
específicas.
Assim, a aplicação de qualquer metodologia de quantificação dos erros associados à
medidas dos movimentos oculares, ou a definição da posição de montagem das lentes em
óculos, fica a cargo da consciência do profissional. Daí, outro benefício em regulamentar as
normas metrológicas nas aplicações médicas, está ligado aos investimentos em pesquisa e
tecnologia. Sabe-se que, quando existe alguma demanda para serviços especializados ou
melhora dos equipamentos existentes, os investimentos por parte das iniciativas públicas ou
privadas serão maiores, contribuindo para o crescimento da nação e capacitação da sociedade.
5.3. COMPARAÇÃO COM INSTRUMENTAÇÃO CONSAGRADA
A performance da ferramenta proposta pelo trabalho não é inferior à outros
instrumentos. O que difere é a frequência de aquisição do sinal, este é muito inferior à outros
instrumentos. No entanto, sua aplicação não requer uma freqüência de aquisição do sinal
muito grande, assim, justifica-se a simplicidade quanto os atribuitos técnicos.
A tabela abaixo mostra a relação entre o modelo de sistema de quantificação
tridimensional, a freqüência de aquisição do sinal, erro médio, desvio padrão dos erros,
realizado por Chiari et al. (2005) em uma metanálise.
TABELA 5: SISTEMAS DE QUANTIFICAÇÃO EM BIOMECÂNICA, FREQÜÊNCIA, ERRO E DESVIO
PADRÃO NA VALIDAÇÃO.
Sistema Frequência de
aquisição do sinal
em Hz
Erro médio (mm) Desvio padrão
(mm)
Peak 5 60-2000 5.3 4.2
Ariel 60-400 5.0 6.0
Vicon 370 50-200 2.3 1.2
Elite 50-100 3.2 0.9
Optotrack 400 1 0.8
93
Kinemetrix 3-D 50-200 3 3.8
Ariel APAS 60 5.36 11.61
Motion Anallysis 60 4.4 3.04
Diante dos resultados experimentais do optometric-lab, a média dos erros
experimentais foi de 1.64mm± 1.8, modo que à 27 Hz. A comparação das médias e desvios
padrões dos erros mostra que o desempenho da ferramenta proposta pelo tralho não é inferior.
Porém, quanto maior a freqüência de aquisição, maior é a média de erros, sendo que tal fato
se justifica pela associação de erros aleatórios à amostra de dados.
Os instrumentos citados acima são utilizados em análise do movimento humano como
a marcha. As ferramentas que quantificam o movimento ocular possuem a finalidade
de: quantificar os movimentos sacádicos, auxiliar na inclusão do portador de necessidades
especiais, quantificar o nistagmo optocinético, registrar movimentos torcionais dos olhos,
definir estratégias de marketing entre outras.
TABELA 6: DESCRIÇÃO BREVE DE OFTALMÓGRAFOS E SEUS DADOS TÉCNICOS.
Marca Freqüência de aquisição
Acurácia em graus de arco
iView X™ Hi-Speed 1225Hz 0.25 a 0.5
iView X™ Hi-Speed PRIMATE 1250 a 50Hz 0.25 a 0.5
iView X™ MRI/MEG 50Hz 0.5
3D VOG Video-Oculography®
System 0.05
EyeLink 1000 2000 a 1000Hz 0.25 a 0.5
EyeLink II 500Hz 0.5
H6 Head Mounted Optics 60 Hz Não informado
H6-HS High Speed Option 120/240/360 Hz Não informado
H6-HS-BN High Speed Binocular
Option 120/240/360 Hz Não
informado H6-HS-CN High Speed Chinrest
Option 120/240/360 Hz Não
informado Tobii X60 & X120 Eye Trackers 60 a 120Hz 0.5
NVIS nVisor SX Não informado Não informado
Sensics piSight Não informado Não informado
eMagin Z800 3DVisor Não informado Não informado
Optometric-lab 27Hz 0.3
A tabela acima mostra a fixa técnica, informada pelos fabricantes, de sistemas de
oculografia por vídeo, mais tradicionais utilizados em pesquisas científicas. Em comparação
94
à freqüência de aquisição e acurácia, o optometric-lab é bastante inferior, no entanto, o custo
desse sistema também é bastante inferior. Para a aplicação em medida dos movimentos
oculares ante a avaliação sensória motora ocular, este instrumento possui boa resposta em
virtude do tipo de estimulação, e aplicação.
Fogt et al. (2000) definiram que à uma precisão de 95% os examinadores têm
capacidade de visualizar os movimentos oculares provenientes do teste de oclusão com um
erro médio de 0,97º, de tal modo que o optometric-lab é 39,13% mais preciso que a avaliação
humana a olho nu.
Para Von Nordem (2002) uma das limitações na medida os desvios oculares com o
uso do teste de oclusão em conjunto com a neutralização do desvio pelo uso de prismas, está
relacionada à acurácia. Alguns especialistas possuem a capacidade de visualizar desvios
menores que 0,57º, mas um limite de acurácia seguro entre as medidas está em torno de 1,71 º
a 2,29º. Outra limitação da metodologia tradicional, é a incapacidade de calcular o desvio em
pessoas que possuem cegueira em um dos olhos, ou fixação excêntrica grossa. O desvio
máximo quantificável está por volta de 48.6965º, pois em desvios maiores o erro associado à
medida é superior à 5.7 º, outra questão é a forma a qual o prisma é posicionado, caso seja
necessário a adição de dois prismas o valor quantificado pode ser muito diferente do valor
real. Finalmente, outra questão é quando existe a presença de nistagmos, em que a obtenção
dos resultados será dificultada ou impossibilitada pelos movimentos rítmicos dos olhos.
A avaliação da movimentação ocular por oftalmografia poderá ser amplamente
aplicada no estudo e diagnóstico clínico de estrabismos, alterações patológicas do movimento
humano e até no estudo dos nístágmos.
95
6 CONCLUSÃO
O presente trabalho mostrou que a aplicação do optometric lab é uma alternativa para
a quantificação do movimento e posição dos olhos diante dos testes de avaliação sensório
motora ocular. Sua aplicação na clínica no futuro possibilitará a obtenção de resultados mais
confiáveis alem de possibilitar a visualização dos dados via gráficos e animações.
Através da visualização dos resultados, averiguou-se que durante os exames da
movimentação ocular, enquanto alguns aspectos não são visualizados pelo examinador, a
quantificação computacional possibilita uma visão global. Desta forma, com o uso do
optometric-lab espera-se diminuir a subjetividade de examinadores durante experimentos e
ampliar as possibilidades de variáveis analisadas durante a examinação motora ocular.
96
7 TRABALHOS FUTUROS
Determinação do tempo ótimo de oclusão para o teste de oclusão
Aplicação da metodologia em populações portadoras de estrabismos
Aplicação da metodologia em pessoas que usam o computador ostensivamente
97
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105
ANEXOS
106
107
APENDICES
108
UNIVERSIDADE DE MOGIS DAS CRUZES Comitê de Ética e Pesquisa – CEP
Termo de consentimento livre e esclarecido
N° Registro CEP. (colocar o número de registro obtido no CEP UMC/SP, depois de aprovado). Título do Projeto: ANÁLISE BIOMECÂNICA VISUAL. Prezado Senhor (a). Este Termo de consentimento pode conter palavras que você não entenda. Peça ao pesquisador que explique as palavras ou informações não compreendidas completamente.
1) Introdução
Esta pesquisa propõe medir o movimento de seus olhos e das sobrancelhas, por meio de um aparelho composto de uma cabine, um computador e uma cadeira; na cabine estão instaladas três câmeras de vídeo, um sistema de iluminação e um suporte para sua cabeça; um computador que permite visualizar os resultados, e a cadeira para acomodar-se. Este aparelho será uma ferramenta de apoio diagnóstico em disfunções da movimentações dos olhos.
2) Procedimento de Estudo
Sobre sua face serão fixados 15 etiquetas adesivas prateadas. O pesquisador responsável lhe indicará a forma e o procedimento que você deve
se sentar frente à cabine, e repousar seu queixo e cabeça sobre um apoio. Inicialmente você deve olhar um ponto que o pesquisador irá lhe informar, em
seguida você vai observar uma seqüência de luzes, depois você deve perseguir um objeto com os seus olhos mostrado pelo pesquisador, e por fim ele vai tampar algumas vezes seus olhos com um tampão (oclusor), o procedimento gastará em torno de 15 minutos.
3) Métodos alternativos existentes.
O monitoramento do movimento dos olhos pode ser realizado por meio da
observação do especialista, ou por câmeras de vídeo, neste ultimo caso a visualização dos resultados ocorre por programas de computador.
4) Riscos e desconfortos
A pesquisa oferece baixos risco para você, porque os marcadores serão fixados
com fita adesiva não tóxica, a cadeira e a cabine estão bem apoiadas no chão. Pode-se apresentar um pequeno desconforto durante o procedimento experimental ao retirar os marcadores, ou no local que estiver em contato com o apoio de cabeça, para evitar a contaminação, todas as superfícies do aparelho que entram em contato com sua pele serão limpas com álcool.
109
5) Benefícios
A pesquisa não confere benefício para você, porque não se trata de tratamento,
ou procedimento diagnóstico. 6) Custos/ Reembolso
Os sujeitos não terão nenhum gasto com a sua participação na pesquisa, pelas
avaliações e intervenções, e também não receberá pagamento pela participação. Os sujeitos não receberão cobrança por nenhum tratamento, instrumento de avaliação, e exame adicional, ou qualquer outro procedimento feito durante a pesquisa.
7) Responsabilidade
Efeitos indesejáveis são possíveis de ocorrer em qualquer estudo de pesquisa,
apesar de todos os cuidados possíveis, podem acontecer sem que a culpa seja sua ou dos pesquisadores. Se os sujeitos sofrerem efeitos indesejáveis como resultado direto da sua participação neste estudo, a necessária assistência profissional será providenciada pelo pesquisador responsável.
8) Caráter Confidencial dos Registros
Algumas informações obtidas a partir da participação de todos os colaboradores
deste estudo não poderão ser mantidas estritamente confidenciais. Além dos profissionais de saúde que estarão cuidando deles o Comitê de Ética e Pesquisa (CEP) da instituição onde o estudo está sendo realizado pode precisar consultar os registros. Eles não serão identificados quando o material do registro for utilizado, seja para propósitos de publicação científica educativa. Ao assinar este consentimento informado, os sujeitos autorizam as inspeções nos seus registros. As imagens que serão obtidas não serão divulgadas para outros fins, a não ser para propósitos de publicação científica e mesmo assim, "tarjas pretas" serão utilizadas para assegurar a identidade dos sujeitos.
9) Participação
A participação dos sujeitos nesta pesquisa consistirá em comparecer ao local no
dia e horário pré-determinado para ser submetido à avaliação e monitoramento. É importante estar consciente que a participação neste estudo de pesquisa e
completamente voluntária e a recusa de participação ou desistência durante o procedimento pode ocorrer a qualquer momento sem penalidades ou perda dos benefícios aos quais tenha direito de outra forma. Em caso arrependimento, notifique o pesquisador.
Este estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa da Universidade de Mogi das Cruzes, coordenado pelo Dr. Carlos Marcelo Gurjão de Godoy, que poderá ser contatado em caso de questões éticas, pelo telefone (011) 4798-7085 ou e-mail: [email protected].
110
Pesquisador Responsável Daniel Gustavo Goroso End: Av. Doutor Cândido Chavier de Almeida Souza, 2000 – Centro Cívico. Mogi das Cruzes – SP, Cep 08780-911 telefone (11) 47987112 ou 47987107. E-mail [email protected] Pesquisador co-responsável End: R. Francisco Lamas, 55, ap 802 torre III, Vila Armência. Mogi das Cruzes – SP, Cep 08780-790 telefone (11) 26689095 ou 82172881 E-mail [email protected] OBSERVAÇÕES COMPLEMENTARES: Esta pesquisa foi elaborada e regulamentada de acordo com as normas e diretrizes
de pesquisa envolvendo seres humanos, atendendo a resolução n 196, de 10 de outubro de 1996, do Conselho Nacional de Saúde – Brasília – DF. CONSENTIMENTO PÓS-ESCLARECIDO Li ou alguém leu para mim as informações contidas neste documento antes de assinar este termo de consentimento. Declaro que toda a linguagem técnica utilizada na descrição deste estudo de pesquisa foi satisfatoriamente explicada e que recebe respostas para todas as minhas dúvidas. "Acredito ter sido suficientemente informado a respeito das informações que li ou que foram lidas para mim, descrevendo o estudo. Eu discuti com (nome do pesquisador responsável) sobre a minha decisão em participar. Ficaram claros para mim quais são os propósitos do estudo, os procedimentos a serem realizados, seus desconfortos e riscos, as garantias de confidencialidade e de esclarecimentos permanentes. Ficou claro também que a minha participação é isenta de despesas e que tenho garantia do acesso a tratamento Concordo voluntariamente em participar deste estudo e poderei retirar o meu consentimento a qualquer hora, antes ou durante o mesmo, sem penalidades ou prejuízo ou perda de qualquer benefício que eu possa ter adquirido. A minha assinatura neste Termo de Consentimento Livre e Esclarecido - TCLE dará autorização ao patrocinador do estudo, ao Comitê de Ética, e a organização governamental de saúde de utilizarem os dados obtidos quando se fizer necessário, incluindo a divulgação dos mesmos, sempre preservando minha privacidade. Assino o presente documento em duas vias de igual teor e forma, ficando uma em minha posse.” ________________, ______ de ________________ de ________. (Local) (dia) (mês) (ano) Nome e Assinatura do sujeito da pesquisa: ___________________________ Nome e Assinatura do pesquisador responsável: _______________________ Nome e Assinatura das Testemunhas: _______________________________
111
Endereço e Telefone do Comitê de Ética em Pesquisa (Tel./Fax: (011) 4798-7085 - e-mail: [email protected] - Av. Cândido Xavier de Almeida Souza, 200 – Prédio II – Sala 21-21 – Universidade de Mogi das Cruzes – UMC)
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