FSCA

1. PROPOSTA CIENTÍFICA

   1.1 Antecedents

   La funció de sensibilitat al contrast (CSF) és una mesura psicofísica que permet la detecció de gran varietat de patologies oculars i sistèmiques fins i tot en etapes primerenques d'evolució de la patologia.^1-4

   Els dispositius més habituals en clínica se centren exclusivament en l'avaluació de la CSF acromàtica (veure apartat 1.2). No obstant això, l'anàlisi de la sensibilitat dels mecanismes oponents cromàtics (roig-verd i blau-groc) és rellevant. perquè, encara que en molts casos no és possible assegurar que una determinada patologia afecta més a un mecanisme del sistema visual que un altre, sí s'ha posat de manifest que les pèrdues funcionals lligades a pèrdues anatòmiques es detecten abans en uns mecanismes que en uns altres.^2,4-6

   La CSF acromàtica actua com un filtre de freqüències passa-banda i les CSF dels mecanismes cromàtics són passa-baixa, sent més sensible el mecanisme roig-verd, sobretot en freqüències baixes (veure figura 1).⁷ L'elevada sensibilitat de la CSF acromàtica en el rang d'altes freqüències espacials dificulta la mesura de la sensibilitat al contrast cromàtic en entorns clínics, atés que ha d'assegurar-se que els estímuls utilitzats contenen un canvi pur de color, sense canvis de luminància (estímuls isoluminants). Un xicotet senyal acromàtic residual en els estímuls cromàtics, pot ser fàcilment detectable pel mecanisme acromàtic, amb el que la corba resultant no reflectiria l'estat d'un mecanisme cromàtic. La determinació d'una condició de equiluminància individual per a cada pacient (i, teòricament almenys, per a cada freqüència) pot ser difícil per a un pacient sense entrenament previ i allarga la mesura, condicions ambdues no desitjables en un àmbit clínic.

1.2 Estat actual i Justificació de la proposta

Les variacions de la CSF acromàtica amb l'edat estan bé documentades8, però no ocorre el mateix amb les CSFs cromàtiques, on trobem estudis que inclouen a pacients de diverses edats, però només hem trobat un estudi que avalua, amb pocs pacients, la influència de l'edat en la funció de la sensibilitat al contrast cromàtic per al mecanisme roig-verd.9 No obstant això, s'ha trobat que la sensibilitat de tots dos mecanismes cromàtics decreix amb l'edat.^10-12

A més, no hem trobat estudis on s'incloga la perspectiva de gènere en la seua metodologia, per la qual cosa no s'ha estudiat la influència del gènere en la percepció del contrast cromàtic.

Existixen, en la pràctica clínica, diversos dispositius per a mesurar la sensibilitat al contrast acromàtic, sent el FACT (Functional Acuity Contrast Test) el més utilitzat,¹³ però no trobem cap que ens permeta mesurar la funció de sensibilitat al contrast cromàtic. Per a valorar la resposta del sistema visual enfront de contrastos cromàtics roig-verd i blau-groc alguns membres de l'equip investigador van dissenyar un dispositiu experimental (ATD Multichannel Perimeter) capaç d'afavorir convenientment la resposta de cadascun dels dos mecanismes cromàtics visuals i que ja ha sigut utilitzat per a tal fi com a campímetre.^14-16 Però el dispositiu utilitzat és de grans dimensions (monitor CRT) i resulta poc ergonòmic el seu trasllat i funcionament. A més, té l'inconvenient que les mesures perimètriques són molt llargues i els estímuls no estan generats a partir de xarxes isoluminantes per a cada pacient, la qual cosa pot comportar la intrusió del mecanisme acromàtic en la resposta.

Per a poder realitzar mesures clíniques de les CFSc, seria desitjable un dispositiu 1) basat en estímuls i tasques que minimitzen la possibilitat d'intrusions del mecanisme acromàtic sense obligar a la determinació precisa de la condició de isoluminància, 2) amb dimensions reduïdes, que asseguren la seua portabilitat i reduïsquen el seu cost, com una tauleta, 3) amb un mètode psicofísic que reduïsca el temps de mesura¹⁷ i que incloga una tasca fàcil i realitzable per persones amb diversitat funcional, sense comprometre la fiabilitat i 4) que dispose d'una base de pacients normals per edats que incloga el possible efecte del gènere.

 2. Objectius

2.1. Objectiu general

Desenvolupar un dispositiu digital de mesura de la funció de sensibilitat al contrast cromàtic tant del mecanisme roig-verd com del blau-groc, de baix cost, utilitzable per a diagnòstic d'alteracions visuals en un rang d'edat ampli.

2.2. Objectius específics

- Caracteritzar colorimètricament dues tauletes de baix i mitjà cost que s'utilitzaran per a generar els estímuls per a la mesura.

- Estudiar la configuració òptima de les tauletes i les condicions de mesura, amb particular atenció a la distància òptima de mesura de les CSFc, considerant la resolució espacial de les tauletes i el rang de freqüències que seria desitjable generar.

-Implementar una aplicació per a dispositiu mòbil que permeta una mesura ràpida i fiable de les CSFc i realitzar l'anàlisi del resultat i el diagnòstic del pacient.

-Realitzar un estudi de repetibilitat de les mesures amb observadors reals.

-Obtindre l'observador patró de referència per a diagnòstic, a partir de les mesures de les funcions de sensibilitat al contrast amb pacients sans d'edats compreses entre els 20-70 anys.

3.  Metodologia i pla de treball

El projecte consta de 5 fases:

1a fase: posada a punt del dispositiu

2 *ª fase: generació dels estímuls

3a fase: validació del dispositiu

4a fase: mesura de les CSFs per a diferents rangs d'edat

5a fase: anàlisi de resultats difusió i publicació

La primera fase consistirà a optimitzar la configuració dels elements de l'experiment. S'ha de calibrar i caracteritzar correctament les tauletes que s'empraran per a un bon control dels estímuls que es generaran. Per a això es mesuraran amb un espectrorradiòmetre diferents estímuls generats en la tauleta. Amb estes dades, es calcularà el perfil ICC del dispositiu (relació de resposta entre els nivells digitals i la luminància de cada tipus de píxel RGB), amb el que es tindrà controlat colorimètricament la generació dels estímuls que es desitge generar per als tests. S'estimarà els errors de reproducció amb els models de caracterització derivats, i en cas de no ser acceptables, s'utilitzarà caracterització per taules d'interpolació (look-up table, LUT) . Es realitzarà també un calibrat espacial de l'estímul i es determinarà el rang de distàncies d'observació a utilitzar per a mostrar correctament els estímuls i totes les freqüències espacials necessàries.

La dificultat d'esta fase seria que amb una tauleta de baix cost no aconseguim una bona reproducció dels estímuls generables.

El pla de contingència és comprar dues tauletes una de baix i un altre de mig cost amb millors prestacions per a poder comparar els resultats.

En una segona fase, s'implementarà en l'entorn MATLAB® un test de mesura de sensibilitat al contrast cromàtic.

Primer s'implementarà un test per a avaluar la condició d'equiluminància de cada observador, de manera que evitem la intrusió del mecanisme acromàtic. El test constarà de dos estímuls alternants amb una freqüència de parpelleig alta. L'observador podrà variar la relació luminància del test de manera que quan desaparega el parpelleig tots dos estímuls tindran la mateixa lluminositat per a l'observador (Fotometria de Parpelleig Heterocromàtic). Es generaran els estímuls en les direccions cardinals de l'espai de color de modulacions oponents.14

S'utilitzaran xarxes sinusoidals que subtendiran 5é per a l'observador amb freqüències espacials de 0.5, 1, 2, 4, 8 i 16 cpg.

El fons utilitzat serà un color acromàtic de luminància mínima de 50cd/m². El valor ha d'optimitzar-se per a aconseguir desensibilitzar el mecanisme acromàtic, sense reduir la gamma de colors generables en les direccions dels mecanismes cromàtics.

El mètode psicofísic per a mesurar el llindar de contrast serà un mètode adaptatiu. Es compararà, el mètode tradicional d'escala amb els mètodes fast utilitzats en la mesura de CSF acromàtica.¹⁷ A partir d'eixe llindar, calculem la sensibilitat al contrast cromàtic en decibels, amb la Eq. 1.

  (1)

on ∆R_máx,j és l'amplitud màxima en la direcció cardinal j considerada i ∆R_llindar,j,l'amplitud llindar del pacient en la mateixa direcció.

Dificultats en esta fase: La duració de la fase de determinació de la condició de *isoluminancia pot no ser acceptable en clínica. La resolució de color de les tauletes sol ser de 8 bits per canal, i és possible que no siga possible generar estímuls amb contrastos prou xicotets per a avaluar la sensibilitat al contrast d'un pacient sa. Per contra, la dificultat amb pacients patològics o pacients d'avançada edat consistix en el fet que el contrast màxim generable no siga detectable, especialment si s'afavorix l'ús d'una luminància de fons elevada, per a desensibilitzar el mecanisme acromàtic.

Pla de contingència: Substituir la determinació de la condició de isoluminancia per l'ús de soroll acromàtic. El problema que la sensibilitat dels subjectes normals siga superior a la resolució de color del dispositiu pot resoldre's parcialment elevant la dificultat de la tasca.

En una tercera fase, es validarà el dispositiu dissenyat mitjançant mesures en pacients.

S'avaluarà l'efecte d'aprenentatge i la repetibilitat a curt termini. Per a això es realitzarà la mesura d'una de les CSFc (bé la roig-verd o la blava-groc) dues vegades amb un descans entre mesures de 5 minuts. L'avaluació de la repetibilidad es realitzarà amb, almenys, 20 pacients sans 10 per mecanisme.

Dificultats: baixa repetibilitat entre mesures

Pla de contingència: canviar el mètode psicofísic a un altre mètode que millore la fiabilitat de la prova

La quarta fase consta de l'obtenció del patró de normalitat per edats, de 5 en 5 anys, amb un mínim de 5 ulls de cada sexe per grup.

Per a esta fase es necessitaran pacients que complisquen els següents criteris d'inclusió:

•  Persones de tots dos sexes, sanes, amb edats compreses entre 20 i 70 anys.
•  Col·laboració raonable que permeta la realització d'exploració oftalmològica.
•  Pacients que hagen donat el consentiment informat per escrit per a la realització d'este estudi.
•  Ametropies esfèriques entre 3 i -3 D
•  Astigmatismes <1D
•  Agudesa visual decimal >0,8 amb correcció.
• Visió del color tricromàtica normal, determinada amb el test FM100h.
•  Absència de patologies oculars o sistèmiques amb repercussió ocular que pogueren interferir en la interpretació dels resultats de l'estudi. Així doncs, s'exclouen pacients amb retinopaties, glaucoma, ambliopies, cataractes, ...
•  Sense ús de fàrmacs que puguen produir alteracions visuals en l'actualitat o en el passat, que haja desenvolupat l'alteració diagnosticada o que puguen produir alteracions en la percepció com a somnolència.
•  Sense història de drogoaddicció o alcoholisme.

L'individu serà informat de les proves a realitzar i la duració d'estes. Després d'explicar i signar el consentiment informat si està d'acord, se li sotmetrà al següent procediment:

1.  Història clínica. Es realitzarà una història clínica dirigida a la verificació dels criteris d'inclusió.

2. Mesura d'agudesa visual amb la compensació adequada.

3. Selecció de l'ull a examinar de manera aleatòria, en cas de poder incloure els dos ulls, en cas contrari es triarà l'ull que complisca els criteris d'inclusió.

4. Avaluació de la visió del color mitjançant el Test de Farnsworth-Munsell administrat en una cabina d'il·luminació sota el il·luminant D-65.

5. Mesura de la CSFc.

Amb el nou dispositiu es mesurarà la sensibilitat al contrast dels dos canals oponents cromàtics, aleatoritzant l'ordre en el qual s'avaluen. Les mesures es realitzen en una sala fosca, sense més il·luminació que la procedent de la tauleta. El subjecte visualitzarà el test monocularmente amb la seua correcció i s'utilitzarà una *mentonera per a estabilitzar la posició del cap. S'utilitzaran lents *acromatizadoras per a reduir l'aberració cromàtica.

Es planteja que la tasca a realitzar siga de detecció del patró. En la pantalla, es mostrarà al pacient els estímuls sinusoidals de diferent contrast i freqüència espacial, i el pacient haurà de respondre mitjançant un botó si aconseguix veure l'estímul o no.

En la cinquena fase s'analitzaran els resultats, avaluant si existixen diferències significatives i concordança entre en les dues mesures realitzades en els pacients. A més, es comprovarà si les CSFc mesurades són consistents amb les publicades en la literatura i finalment es comprovarà si existix correlacions entre les diferents freqüències de les dues CSFc, l'edat i el sexe dels participants. Els resultats es difondran en congressos relacionats amb la temàtica i es publicaran els resultats intentant que siguen publicats en revistes indexades en el JCR.

5. Referèncias

1. Bennett CR, Bex PJ, Bauer CM, Merabet LB. The Assessment of Visual Function and Functional Vision. Semin Pediatr Neurol. 2019 Oct;31:30-40. doi: 10.1016/j.spen.2019.05.006.
2. Chen XD, Gardner TW. A critical review: Psychophysical assessments of diabetic retinopathy. Surv Ophthalmol. 2020 Aug 29:S0039-6257(20)30126-0. doi: 10.1016/j.survophthal.2020.08.003.
3. Elfadaly D, Abdelrazik ST, Thomas PBM, Dekker TM, Dahlmann-Noor A, Jones PR. Can Psychophysics Be Fun? Exploring the Feasibility of a Gamified Contrast Sensitivity Function Measure in Amblyopic Children Aged 4-9 Years. Front Med (Lausanne). 2020 Aug 26;7:469. doi: 10.3389/fmed.2020.00469.
4. Sartucci F., Murri L., Orsini C., Porciatti V. Equiluminant red-green and blue-yellow VEPs in multiple sclerosis. J Clin Neurophysiol. 2001;18:582–591
5. García-Domene MC, Díez-Ajenjo MA, de Fez MD, Luque MJ Visual fields in a chloroquine treatment 2014 Clinical optometry. 2014;6 :59—70
6. Ahmed OM, Waisbourd M, Spaeth GL, Katz LJ. Improvement in structure and visual function in patients with glaucoma: the possible key to better treatment? Surv Ophthalmol. 2020 Dec 11:S0039-6257(20)30176-4. doi: 10.1016/j.survophthal.2020.12.004.
7. Kim YJ, Reynaud A, Hess RF, Mullen KT. A Normative Data Set for the Clinical Assessment of Achromatic and Chromatic Contrast Sensitivity Using a qCSF Approach. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2017 Jul 1;58(9):3628-3636. doi: 10.1167/iovs.17-21645.
8. Lord SR1, Clark RD, Webster IW Visual acuity and contrast sensitivity in relation to falls in an elderly population. Age Ageing. 1991 May;20(3):175-81
9. Dees EW, Gilson SJ, Neitz M, Baraas RC. The influence of L-opsin gene polymorphisms and neural ageing on spatio-chromatic contrast sensitivity in 20-71 year olds. Vision Res. 2015 Nov;116(Pt A):13-24. doi: 10.1016/j.visres.2015.08.015.
10. Kinnear PR1, Sahraie A New Farnsworth-Munsell 100 hue test norms of normal observers for each year of age 5-22 and for age decades 30-70Br J Ophthalmol. 2002 Dec;86(12):1408-11.
11. Knoblauch, K., Vital-Durand, F. and Barbur, J. L. (2001) Variation of chromatic sensitivity across the life span. Vision Res. 41, 23–36.
12. Werner, J. S. (1996) Visual problems of the retina during ageing: compensation mechanisms and colour constancy across the life span. Prog. Retin. Eye Res. 15, 621–645A.
13. Ginsburg AP. Next generation contrast sensitivity testing. In: Rosenthal B, Cole R, eds.Functional Assessment of Low Vision. St Louis: Mosby Year Book Inc, 1996:77–88
14. María Amparo Díez-Ajenjo, Pascual Capilla. Spatio-temporal Contrast Sensitivity in the Cardinal Directions of the Colour Space. A Review. J Optom. 2010; 3(1): 2–19
15. Morilla A., Antón A., Jiménez B., Rodríguez C., Martínez V., Fallon M., Capilla P., Luque M.J., Felipe A., Artigas J.M. ATD perimetry in glaucoma and ocular hypertensive patiens. A preliminar study.EVER 2007, pp-64, PS3-448.
16. Díez-Ajenjo MA, Capilla P, Luque MJ. Red-green vs blue-yellow spatiotemporal contrast sensitivity across the visual field. Journal of Modern Optics. 2011;58:1736–1748.
17. Dorr M, Lesmes LA, Lu ZL, Bex PJ. Rapid and reliable assessment of the contrast sensitivity function on an iPad. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2013 Nov 5;54(12):7266-73. doi: 10.1167/iovs.13-11743.

sensibilitat al contrast

Conselleria de Educación, Universidades y Empleo.

Després d'estudiar els errors de reproducció de diferents monitors LED, els millors resultats amb un model matricial de caracterització cromàtica s'han obtingut amb una pantalla retina. Després de realitzar diferents proves sobre el tipus d'estímuls de banda estreta (textures i soroll aleatori), i de provar procediments per a silenciar el mecanisme acromàtic en les mesures en les direccions roig-verd i blau-groc, s'ha arribat a un disseny de test de mesura de sensibilitat al contrast, que, amb el rang dinàmic del monitor i targeta gràfica utilitzades, permet mesurar la sensibilitat al contrast de pacients joves. En una següent etapa, serà necessari determinar si els estímuls i la tasca són adequats per a mesures en altres rangs d'edat i en pacients patològics.

• GVA - GE - Grups d'investigació emergents