Eye tracking como herramienta de diagnóstico de los trastornos del movimiento ocular: una mirada al nistagmo

Este estudio, realizado en el Departamento de Optometría y Ciencias de la Visión de la Universidad de Melbourne, se centró en los trastornos del movimiento ocular, en particular el nistagmo, y en la posibilidad de utilizar el eye tracking como herramienta de diagnóstico.

Fondo

El estudio fue realizado en el Departamento de Optometría y Ciencias de la Visión de la Universidad de Melbourne (Australia) por el Dr. Larry Abel y su equipo. Se centró en los trastornos del movimiento ocular, en particular el nistagmo, y en la posibilidad de utilizar el eye tracking como herramienta de diagnóstico.

El laboratorio de investigación, que lleva años realizando pruebas clínicas "por cuenta ajena", utilizó un Eye tracker de Tobii para probar y ensayar con este fin. Unos resultados satisfactorios significarían poder ofrecer una evaluación de alta calidad del nistagmo y otras pruebas motoras oculares, así como poder ponerlas a disposición de los médicos remitentes en una clínica de enseñanza. También significaría estar un paso más cerca de convertirlo en una parte nueva y habitual de las actividades clínicas del departamento, y de que los optometristas en formación vean el eye tracking como una herramienta clínica estándar y normal.

Objetivo

El objetivo de este estudio de prueba era averiguar si es posible desarrollar una instalación clínica para la evaluación del nistagmo y otros trastornos que, con el tiempo, pudiera ser gestionada por clínicos menos especializados. El objetivo principal es la identificación y caracterización del nistagmo, pero lo ideal sería que las futuras investigaciones también abarcaran la capacidad de evaluar de forma más cuantitativa los movimientos oculares sacádicos y de seguimiento suave .

El primer objetivo sería que los médicos pudieran realizar las pruebas y que los resultados fueran evaluados por especialistas, como los autores de este estudio. El objetivo a más largo plazo sería intentar desarrollar medios de cribado más automatizados, accesibles a una mayor diversidad de usuarios.

Dado que un buen registro de los movimientos oculares es esencial para la correcta evaluación del nistagmo y para la valoración cuantitativa de las sacadas, el eye tracking desempeña un papel fundamental en los métodos utilizados y en este estudio.

Método

Durante las pruebas en el laboratorio se compararon en gran medida el Eye tracker Tobi
y un antiguo eye tracker Microguide 1000. Se trata de la clásica tecnología analógica de los años sesenta que utiliza optoelectrónica para detectar el movimiento horizontal de los bordes del iris. También se realizaron algunas comparaciones con un Eye tracker Tobii y un Eyelink II de SR Research. El laboratorio también utiliza un sistema HED de alta velocidad de SMI, pero no para este tipo de evaluaciones, dada su naturaleza monocular. El examen clínico y la anamnesis siempre preceden al registro de los movimientos oculares, y sus resultados suelen guiar la sesión de registro. Eye tracking se utiliza entonces para confirmar, aumentar o refutar las impresiones clínicas iniciales.

Las pruebas de Eye tracking consisten en que los pacientes fijen una serie de posiciones objetivo a lo largo de su campo visual, tanto horizontal como verticalmente. Las formas de onda presentes se identifican y clasifican como nistagmo congénito (y, en caso afirmativo, qué forma de onda específica) o adquirido. La cuantificación de la duración de los periodos de foveación estable (si los hay) se lleva a cabo cuando está justificado. Estos periodos de foveación pueden ser un factor clave para determinar la agudeza visual potencial de un paciente y sólo pueden observarse con grabaciones de movimientos oculares con una buena resolución temporal y espacial.

La práctica actual de laboratorio para este tipo de pruebas consiste en exportar los datos del Eye tracker de Tobii utilizado actualmente o digitalizar los datos del eye tracker de Microguide e introducirlos en Matlab, donde se visualizan y cuantifican. La nueva interfaz Matlab del SDK para el Eye tracker Pro TX300 aún estaba en desarrollo y no estaba disponible en el momento del ensayo, por lo que no se desarrollaron rutinas Matlab específicas para este estudio. En su lugar, se utilizaron los datos brutos y se procesaron en las rutinas Matlab existentes para obtener las formas de onda pertinentes.

Eye tracking: una herramienta de gran potencial para el diagnóstico clínico

El periodo de prueba arrojó algunos resultados interesantes:

Sólo los registros de Eye tracking permiten distinguir el nistagmo congénito del adquirido en los casos en los que la presentación clínica es ambigua. También permiten distinguir el nistagmo congénito del latente/manifiesto, que se tratan de forma diferente. La cuantificación de la forma de onda también puede utilizarse para predecir el mejor resultado visual posible. Además del nistagmo, la evaluación sacádica puede utilizarse para identificar la oftalmoplejia internuclear leve, un signo común de la esclerosis múltiple, y para ayudar a identificar la miastenia grave.

En algunos casos, el Eye tracker de Tobii proporcionó información diagnóstica de forma de onda que habría sido difícil obtener de otro modo. Además, una ventaja potencial real del Pro TX300 es la facilidad de uso de Tobii Pro Studio, por lo que el personal clínico podría recibir formación para realizar las evaluaciones, que posteriormente llevarían a cabo especialistas cuando fuera necesario.

En las figuras anteriores se observa un nistagmo evocado por la mirada en sentido horizontal (trazos azules), con un componente de fase lenta lineal o de velocidad decreciente. Obsérvese que cuando el paciente vuelve a mirar al centro desde la mirada lateral (flechas), el nistagmo en posición primaria late ahora en sentido contrario. Esto se denomina nistagmo de rebote y nunca se ha descrito como congénito. También son importantes en estas figuras (e inasequibles con un Eye tracker) los trazos verticales de la posición ocular. Aquí se puede observar que existe un nistagmo de latido inferior sostenido, independientemente de la dirección del componente horizontal de este paciente; esto significa que la mayor parte del tiempo los ojos se movían en diagonal. Este paciente fue remitido al laboratorio como paciente con nistagmo congénito, pero el registro anterior difiere en muchos aspectos de esta afección benigna, por lo que se recomendó una evaluación clínica adicional y un seguimiento estrecho.

Sin embargo, en su estado actual, varias evaluaciones clínicamente importantes para la prueba de nistagmo eran difíciles o imposibles. Entre ellas se incluyen:

• Calibración monocular con grabación binocular (es decir, poder bloquear la visión de un ojo pero seguir grabando su comportamiento). Una vez iniciada la grabación, la posibilidad de alternar la oclusión y observar el efecto. *

• Selección por parte del operador de la ubicación del objetivo y el momento

• Monitorización en tiempo real de la posición del ojo

• Un medio para añadir la localización del objetivo y la activación manual del marcador a los datos de posición ocular.

*Desde que se realizó este estudio, la herramienta Tobii Calibration and Verification está disponible. Tobii Calibration and Verification tool es una Aplicacion que mide e informa de los angulos de desviacion en los patrones de mirada del participante para el cribado de la alineacion ocular y el diagnostico de trastornos oftalmologicos, como el nistagmo, el estrabismo (ojos cruzados) o la ambliopia (ojo vago). Permite medir los movimientos oculares, por ejemplo, durante el progreso de la terapia de rehabilitación de un participante. La herramienta consta de un Software (que se ejecuta en Windows) y un oclusor que transmite luz infrarroja.

Conclusión

El objetivo inicial ahora es fabricar un sistema que puedan manejar la mayoría de los clínicos, pero que seguirá necesitando la aportación de un especialista para evaluar los resultados. El objetivo a largo plazo sería desarrollar un sistema experto basado en redes neuronales que pudiera realizar de forma autónoma la clasificación y, si fuera posible, la cuantificación de las formas de onda. Se trataría de un trabajo paralelo al de los electrodiagnósticos, que podría facilitar mucho más el acceso a este tipo de pruebas. Para ponerlo en práctica habría que contratar a un estudiante de doctorado con formación en ingeniería eléctrica e informática y experiencia en procesamiento de señales.

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• Acerca de University of Melbourne EyeCare