Comparació del test CSF-UPC en format paper i en tauleta

GRAU EN ÒPTICA I OPTOMETRIA TREBALL FINAL DE GRAU COMPARACIÓ DEL TEST CSF-UPC EN FORMAT PAPER I EN TAULETA JUDIT CUTILLAS GUERRERO MONTSERRAT TÀPIAS ANTON JAUME ESCOFET SOTERAS DEPARTAMENT D’ÒPTICA I OPTOMETRIA 28 DE JUNY DE 2023 Facultat d’Òptica i Optometria de Terrassa GRAU EN ÒPTICA I OPTOMETRIA COMPARACIÓ DEL TEST CSF-UPC EN FORMAT PAPER I EN TAULETA RESUM Objectiu: En aquest treball es realitza una comparació del test CSF-UPC en format paper i en format digital. Mètode: Es duu a terme la prova de sensibilitat al contrast a 30 pacients visualment sans amb el test CSF-UPC. Aquest està format per làmines de 5 freqüències espacials diferents i cadascuna amb 21 estímuls compostos per xarxes sinusoidals. Es presenta en format paper i format digital gràcies a una tauleta. Resultats: Es representa la funció de sensibilitat al contrast per cada observador per les mesures preses amb la tauleta i amb el paper. A més, es realitza la funció de sensibilitat al contrast amb les mitjanes globals. Per comparar els dos mètodes de presentació del test CSF-UPC es realitza la prova de contrast de mitjanes de la t-aparellada i els diagrames de Bland-Altmann on s’observen clares diferències a freqüències intermèdies. Conclusions: Un cop analitzats els resultats obtinguts es pot concloure que hi ha diferències en les mesures obtingudes amb la tauleta i el paper. A causa d’aquestes discrepàncies caldria revisar el disseny dels tests utilitzats. Facultat d’òptica i optometria de Terrassa 1 GRAU EN ÒPTICA I OPTOMETRIA COMPARACIÓN DEL TEST CSF-UPC EN FORMATO PAPEL Y EN TABLET RESUMEN Objetivo: En este trabajo se realiza una comparación del test CSF-UPC en formato papel y en formato digital. Método: Realizaremos la prueba de sensibilidad al contraste a 30 pacientes visualmente sanos con el test CSF-UPC. Éste está formado por láminas de 5 frecuencias espaciales diferentes y cada una con 21 estímulos compuestos por redes sinusoidales. Se presenta en formato papel y en formato digital gracias a una tablet. Resultados: Se representa la función de sensibilidad al contraste para cada observador para las medidas tomadas con la tablet y el papel. Además, se realiza la función de sensibilidad al contraste con las medias globales. Para comparar los dos métodos de presentación del test CSF-UPC se realiza la prueba de contraste de medianas de la t-pareada y los diagramas de Bland-Altmann donde se observan claras diferencias a frecuencias intermedias. Conclusiones: Analizados los resultados obtenidos se puede concluir que hay diferencias en las medidas obtenidas con la tablet y el papel. Debido a estas discrepancias sería conveniente revisar el diseño de los tests utilizados. Facultat d’òptica i optometria de Terrassa 2 GRAU EN ÒPTICA I OPTOMETRIA COMPARISON ON CSF-UPC TEST ON PAPER AND ON TABLET ABSTRACT Purpose: In this work a comparison of the CSF-UPC test on paper and on a tablet is made. Method: We conduct the contrast sensitivity test to 30 visually healthy patients with the CSF-UPC test. This test is formed by 5 prints of different spatial frequency with 21 stimuli each formed by sinusoidal nets. It’s presented on paper and on digital thanks to a tablet. Results: The contrast sensitivity function is represented for each observer for the measures taken with the tablet and paper. Moreover, the contrast sensitivity function is made for the global mean. In order to compare the two methods in which the CSF-UPC test is presented the mean contrast of t-paired test and the Bland-Altmann diagrams are carried out where clear differences are noticeable for middle frequencies. Conclusions: Once the results have been analyzed, we can conclude that there are differences between the digital test and the paper one. Due to these discrepancies the design of the used tests should be revised. Facultat d’òptica i optometria de Terrassa 3 ÍNDEX 1. INTRODUCCIÓ 5 2. OBJECTIUS 5 3. MARC TEÒRIC 5 3. 1. Sensibilitat al contrast 5 3. 2. Funció de sensibilitat al contrast (CSF) 6 3. 3. Tipus de tests de sensibilitat al contrast 6 3.4. Test CSF-UPC 9 4. MÈTODE EXPERIMENTAL 10 4. 1. Material 10 4. 1. 1. Test CSF-UPC en tauleta 10 4. 1. 2. Test CSF-UPC en paper 13 4. 2. Muntatge experimental 13 4. 3. Observadors 15 4. 4. Fitxa d’examen 16 5. RESULTATS I DISCUSSIÓ 18 5. 1. Resultats de sensibilitat al contrast individuals 18 5. 2. Comparació del test CSF-UPC en tauleta i en paper. Anàlisi conjunt 18 6. CONCLUSIONS 23 7. BIBLIOGRAFIA 24 8. ANNEX 26 4 1. INTRODUCCIÓ La sensibilitat al contrast avalua l’habilitat de percebre objectes que poden estar o no ben definits del seu fons. És especialment important en situacions on hi ha una disminució de la il·luminació, com per exemple, en dies plujosos o amb boira. Existeixen diferents tipus de tests: alguns d’ells ens permeten avaluar el sistema visual per una única freqüència i d’altres on obtenim la SC per diferents freqüències espacials, amb els que tindrem una idea més acurada del funcionament visual. En aquest treball avaluem la sensibilitat al contrast d’un cohort d’observadors i presentem un test de sensibilitat al contrast en format digital. Comparem els resultats obtinguts amb aquest test i amb un test en paper. 2. OBJECTIUS L’objectiu principal d’aquest treball és comparar els resultats obtinguts amb el test de sensibilitat al contrast CSF-UPC en format paper i en format tauleta. Altres objectius d’aquest treball són: 1. Obtenir la funció de sensibilitat al contrast monocular en una població de 30 observadors amb un test en paper i el mateix test en una tauleta. 2. Fer un anàlisi estadístic, separat per freqüències espacials, de les diferències obtingudes entre els dos mètodes. 3. MARC TEÒRIC 3. 1. Sensibilitat al contrast La sensibilitat al contrast es defineix com la capacitat de diferenciar entre un objecte i el seu fons. Es fa servir per poder tenir una idea més realista del funcionament del sistema visual. En un examen visual la prova més emprada és la de l’agudesa visual. L’agudesa visual està relacionada amb la visió espacial d’objectes molt petits i d’alt contrast, però no és realista amb els objectes del dia a dia que, generalment, són de menor contrast i de mides més grans. 5 Encara que tant la sensibilitat al contrast com l’agudesa visual mesuren la capacitat de percebre detalls, la sensibilitat al contrast té en compte la mida i el contrast dels objectes mentre que l’agudesa visual només avalua la mida. El test de sensibilitat al contrast és molt ràpid de realitzar i ens pot orientar sobre moltes disfuncions del sistema visual com per exemple la neuropatia òptica, el glaucoma, les cataractes i la retinopatia diabètica, entre altres. 3. 2. Funció de sensibilitat al contrast (CSF) La funció de sensibilitat al contrast relaciona el contrast a la sortida del sistema visual respecte al contrast d’entrada, per cada freqüència espacial. La freqüència espacial ve definida per la inversa de l’angle subtendit a l’ull de l’observador per un cicle d’una xarxa sinusoidal i es mesura en cicles per grau. No es pot mesurar el contrast de sortida, per tant, per poder quantificar el seu valor, es varia el contrast d’entrada fins que deixem de veure l’estímul. El contrast de sortida serà un valor fix igual a 1 i el contrast d’entrada un valor variable. La CSF ve definida per la següent fórmula (figura 1): Figura 1: Relació entre el contrast i la funció de sensibilitat al contrast El primer cop que es va determinar la funció de sensibilitat al contrast va ser l’any 1956 per Schade. Va determinar la funció de sensibilitat al contrast tenint en compte les diferents freqüències espacials uniformement separades en una escala logarítmica abastant freqüències que van des de l’1 fins als 16 cicles/grau. 3. 3. Tipus de tests de sensibilitat al contrast Es poden diferenciar dos tipus de tests per determinar la sensibilitat al contrast: els tests de diferents freqüències i diferent contrast i els tests amb diferent contrast i mateixa freqüència espacial. En primer lloc, tenim els tests de diferents freqüències i diferent contrast. Aquests, estan compostos per xarxes sinusoidals on varia la seva freqüència espacial però també el seu contrast. Avaluen tot el rang de visió espacial del sistema visual. Com s’observa a la figura 2, el contrast el podem definir com la diferència entre la luminància màxima i la luminància mínima dividida entre el sumatori de la luminància màxima i mínima (Michelson A. A., 1927). El contrast sempre estarà comprès entre el 0 i l’1. 6 La fórmula de contrast de Michelson no s’ha de confondre amb la fórmula de contrast de Weber. Si la luminància màxima i la mínima canvien s’utilitza la fórmula de Michelson mentre que si la luminància del fons és constant, s’utilitza la de Weber. Figura 2: Fórmules del contrast de Michelson i Weber Karetsos, G., & Chandrinos, A. (2021). Contrast Sensitivity Measurement Tests and Methods. Ophthalmology Research: An International Journal, 7-18. https://doi.org/10.9734/or/2021/v15i230208 A la figura 3 es mostra com es veu una xarxa sinusoidal on la luminància de les barres varia en l’espai. Figura 3: Il·lustració de la xarxa sinusoidal Un exemple de test de freqüències és el CSV-1000E. En la següent imatge (figura 4) es pot veure un exemple d’aquest test on s’observen 4 freqüències espacials diferents i com varia el contrast. La seva distància de treball és de 2,5 metres i avaluen les freqüències espacials de 3, 6, 12 i 18 cicles/grau. 7 Figura 4: Il·lustració del test CSV-1000E CSV-1000E Chart—Jutron Vision. (s.d.). Recuperat 5 juny 2023, de https://www.jutronvision.com/product/csv-1000e-chart/ Un altre exemple de test de diferents freqüències i contrast és el Vistech VCTS 6000. El test que es presenta en aquest treball ve inspirat per aquest. La seva distància de treball és de 40 cm (es tracta d’un test de visió propera), la freqüència espacial disminueix de dalt a baix i el contrast disminueix d’esquerra a dreta. Figura 5: Il·lustració del test Vistech VCTS 6000 Kumagai, J., Williams, S., & Kline, D. (2023). Vision Standards for Aircrew: Visual Acuity for Pilots Completed by. D’altra banda, tenim els tests de diferent contrast per una única freqüència. Un exemple és el test Pelli Robson el qual està compost per lletres que disminueixen de contrast gradualment a mesura que avancem pel test. La seva distància de treball és d’1 metre i el seu funcionament consisteix en què el pacient ha d’anar llegint cada lletra d’esquerra a dreta i el valor de contrast es defineix quan el pacient no pot distingir entre 2 o 3 lletres seguides. 8 Figura 14: Ajust de la brillantor de la tauleta mitjançant el cursor regulador Les bombetes que s’utilitzen per il·luminar el test en paper seran d’una temperatura de color el més semblant possible a la de la tauleta. La temperatura de color de les bombetes és de 6500K i la de la tauleta de 5503K. A la tauleta posem la temperatura de color més freda possible i amb les bombetes s’intenta aconseguir aquesta mateixa temperatura. A més a més, abans de començar l’examen s’ha de decidir amb quin ull es realitzarà la mesura, ja que només avaluarem la sensibilitat al contrast d’un dels ulls. En aquest cas el pacient podrà decidir si s’estima més fer la mesura amb l’ull esquerre o l’ull dret. L’ull que no sigui avaluat portarà posat un oclusor. Finalment, és important esmentar que per cada pacient es mostrarà de forma aleatòria primer el test en paper o el test en format digital per evitar un biaix a les respostes. 4. 3. Observadors Els subjectes que participen en aquest estudi compleixen els següents criteris d’inclusió: 1. La franja d’edat és de nois i noies entre 18 i 24 anys. La mitjana d’edat és de 20,7 amb desviació estàndard d’1,4. 2. Els pacients han de ser visualment sans, sense cap patologia ocular que pugui afectar la seva funció visual. 15 3. Tots els pacients han de tenir una AV decimal monocular igual a 1 a l’ull al qual li realitzarem la prova de sensibilitat al contrast. Per avaluar l’AV utilitzarem un test de C de Landot per a la distància de 40 cm. Serà necessari que arribin a l’AV 1 amb la millor correcció, ja sigui amb lentilles o amb ulleres. Tots els participants són estudiants del grau d’òptica i optometria a la facultat d’òptica i optometria de Terrassa. Participen un total de 30 pacients que compleixen els requisits esmentats anteriorment. 4. 4. Fitxa d’examen La següent imatge il·lustra la fitxa on s’apunten els resultats de les dades personals com el nom o l’edat, una casella per marcar l’ull que estem avaluant, l’agudesa visual a la qual arriba l’observador i la sensibilitat al contrast per les diferents freqüències depenent de si les mesures es prenen amb la tauleta o en format paper. Finalment, també s’ha d’apuntar quin és el joc emprat tant en format paper com en digital, ja que es presenta un dels 3 jocs en paper i un dels 4 jocs en format digital de manera aleatòria. 16 Figura 15: Exemple de fitxa on es prenen les mesures durant l’examen. 17 5. RESULTATS I DISCUSSIÓ 5. 1. Resultats de sensibilitat al contrast individuals Un cop preses les mesures i obtinguda la sensibilitat al contrast a la que arriba cada pacient segons la freqüència espacial, podem obtenir la funció de sensibilitat al contrast de cada individu. Aquesta funció es representa en un gràfic. A la figura 16 es mostra la funció de sensibilitat al contrast per les mesures amb la tauleta i una altra corba per les mesures preses amb paper. Figura 16: Gràfic de corbes de sensibilitat al contrast del pacient 12. Es pot observar al gràfic de la figura 16 com, per aquest observador, els valors obtinguts amb el test en format paper són més elevats que els de la tauleta a totes les freqüències espacials. A l’annex es poden trobar les corbes de sensibilitat al contrast dels 29 pacients restants. 5. 2. Comparació del test CSF-UPC en tauleta i en paper. Anàlisi conjunt Un cop realitzats els gràfics de manera individual realitzem un estudi conjunt dels 30 observadors per veure si hi ha diferències estadísticament significatives entre les mesures obtingudes amb els dos mètodes. 18 Per fer la comparació entre les dues modalitats de presentació del test CSF-UPC s’elabora l’anàlisi de normalitat de dades amb el test de la t-aparellada. Els valors de p obtinguts es mostren a la figura 17. Freqüència espacial (c/g) p 1,5 0,025 3 1,461E-06 6 2,757E-08 12 0,023 18 0,0005 Figura 17: Taula on s’indica el valor de p per cada freqüència espacial diferent. A la figura 17 s’observa com, en totes les diferents freqüències espacials, hi ha diferències estadísticament significatives entre els dos mètodes de presentació. El valor de p en tots els casos és inferior a 0,05. Aquestes diferències esmentades es posen de manifest en el següent gràfic (figura 18). En aquest, es mostra la mitjana global dels valors de sensibilitat al contrast per cada freqüència espacial, diferenciant-los entre els valors aconseguits amb la tauleta i els valors presos amb el test en paper. Figura 18: Gràfic de les mitjanes de sensibilitat al contrast per cada freqüència espacial i presentació del test. 19 Amb els resultats obtinguts en el gràfic de la figura 18 s’observa que per a freqüències intermèdies (freqüències de 3 i 6 cicles/grau) els valors de sensibilitat al contrast surten majors amb el test en paper que en la tauleta. Pel que fa a freqüències baixes (1,5 cicles/grau) i altes (18 cicles/grau) la majoria dels participants han arribat a una sensibilitat al contrast major amb la tauleta que amb el test en format paper. Pel que fa a la freqüència de 12 cicles/grau la majoria dels participants van arribar a una sensibilitat al contrast major amb paper, encara que no hi ha una gran diferència amb els resultats obtinguts amb la tauleta. Tot seguit, es mostren les gràfiques de Bland-Altman (figures 17, 18, 19, 20 i 21). Aquestes gràfiques permeten valorar la diferència entre el nou mètode de mesura i un establert prèviament i així, poder validar o no el nou en funció de si és reproduïble pel seu ús. Es representa la diferència de les mesures de sensibilitat al contrast entre el paper i la tauleta i la mitjana per cada abscissa. A més, també hem representat la mitjana de les diferències entre ambdós mètodes (representada per una línia continua vermella) i el límit de confiança del 95% (representada per les línies discontínues). 20 Figura 19: Gràfic de Bland-Altman per la freqüència 1,5 cicles/grau. Figura 20: Gràfic de Bland-Altman per la freqüència 3 cicles/grau. Figura 21: Gràfic de Bland-Altman per la freqüència 6 cicles/grau. Figura 22: Gràfic de Bland-Altman per la freqüència 12 cicles/grau. Figura 23: Gràfic de Bland-Altman per la freqüència 18 cicles/grau. 21 En el gràfic per la freqüència 1,5 cicles/grau (figura 19) podem veure que les mesures obtingudes estan molt properes al 0 el que significa que amb la tauleta i el paper obtenim valors de sensibilitat al contrast semblants. L’interval de confiança és petit. Pel que fa als gràfics corresponents a les freqüències espacials de 3 i 6 cicles/grau (figures 20 i 21) les mesures presenten un biaix clar i comú: la diferència de les mesures es va fent més negativa conforme la sensibilitat al contrast augmenta, d'una manera quasi lineal. La mitjana de les diferències en els dos casos es troben separades del 0 i són negatives. El fet que les mitjanes siguin negatives significa que els valors de sensibilitat al contrast obtinguts amb el paper són majors que els obtinguts amb la tauleta com ja es podia observar amb el gràfic de les mitjanes globals (figura 18). A més, l’interval de confiança és gran en els dos casos. En el cas del gràfic realitzat per la freqüència 12 cicles/grau (figura 22) la mitjana es troba molt propera al valor de 0 i l’interval de confiança contingut. Finalment, el gràfic fet per la freqüència de 18 cicles/grau (figura 23) és el que té la mitjana més propera al 0 i el rang d’interval de confiança més petit, el que significarà una millor repetibilitat del test en paper a format digital. 22 6. CONCLUSIONS En aquesta part es recuperen els objectius fixats al principi del treball i s’extreuen conclusions a partir dels resultats obtinguts. ● S’han dut a terme mesures de sensibilitat al contrast en dos suports diferents (en tauleta i en paper) a 30 observadors visualment sans, de manera monocular i intentant reproduir al màxim les condicions fotomètriques i de temperatura de color correlacionada per reduir possibles diferències entre els dos mètodes. ● Els resultats obtinguts amb els dos mètodes s’han analitzat, per les diferents freqüències espacials, mitjançant la prova de contrast de mitjanes de la t-aparellada i els diagrames de Bland-Altman. ● Avaluant els resultats amb el test de la t-aparellada s’observa que el contrast de mitjanes per freqüència espacial mostra diferències significatives entre les mitjanes aritmètiques obtingudes amb cadascun dels mètodes, essent més dramàtiques les diferències existents per a les freqüències de 3 i 6 cicles/grau (p < 10^–6). ● Els diagrames de Bland-Altman corroboren el comportament anterior: mentre que per a les freqüències d’1, 12 i 18 c/grau la mitjana de les diferències es troba pràcticament sobre el zero i els intervals de confiança del 95% estan prou continguts, per a les freqüències de 3 i 6 cicles/grau la mitjana de les diferències es troba entre –40 i –50 cicles/grau (implicant que, el test en paper, de mitjana, sobreestima la sensibilitat al contrast en comparació a la tauleta) i el grau de dispersió de les diferències és notablement més gran que en el grup de freqüències esmentat en primer lloc. A part que, en les freqüències de 3 i 6 cicles/ grau, s'aprecia un biaix de les dades comú i molt marcat. ● Atenent-nos a les conclusions anteriors, creiem que caldria revisar el disseny i construcció dels dos tests per a les freqüències de 3 i 6 cicles/grau amb la finalitat d’esbrinar l’origen d’aquesta diferència de comportaments tan marcada. 23 7. BIBLIOGRAFIA A. A. Michelson. (1928). Studies in Optics. The University of Chicago Press. Bailey, I. L., & Lovie-Kitchin, J. E. (2013). Visual acuity testing. From the laboratory to the clinic. Vision Research,90, 2-9. https://doi.org/10.1016/j.visres.2013.05.004 Bland, J. M., & Altman, D. G. (1986). Statistical methods for assessing agreement between two methods of clinical measurement. Lancet (London, England),1(8476), 307-310. Campbell, F. W., & Robson, J. G. (1968). Application of Fourier analysis to the visibility of gratings. The Journal of Physiology,197(3), 551-566. https://doi.org/10.1113/jphysiol.1968.sp008574 Comastri, S. A., Simon, J. M., Martin, G., Colombo, E., Issolio, L., Santillan, J., & Aguirre, R. (2007). Definición y uso de frecuencias espaciales en Óptica de Fourier y en Óptica Fisiológica. Contrast Sensitivity (Definition, Testing & Treatment). (2020, abril 22). https://www.visioncenter.org/refractive-errors/contrast-sensitivity/ Contrast Sensitivity: Meaning, Testing, and Treatment. (s.d.). MyVision.Org. Recuperat 28 maig 2023, de https://myvision.org/eyesight/contrast-sensitivity/ CSV-1000E Chart—Jutron Vision. (s.d.). Recuperat 5 juny 2023, de https://www.jutronvision.com/product/csv-1000e-chart/ Gavorník, P. (1998). [The Pelli-Robson contrast sensitivity test]. Ceska a Slovenska Oftalmologie: Casopis Ceske Oftalmologicke Spolecnosti a Slovenske Oftalmologicke Spolecnosti,54(2), 123-126. Karetsos, G., & Chandrinos, A. (2021). Contrast Sensitivity Measurement Tests and Methods. Ophthalmology Research: An International Journal, 7-18. https://doi.org/10.9734/or/2021/v15i230208 24 31