Investigadores de la Universidad de California en San Diego han desarrollado una aplicación para teléfonos inteligentes que podría permitir a las personas detectar la enfermedad de Alzheimer, el TDAH (siglas en inglés de déficit de atención e hiperactividad) y otras enfermedades y trastornos neurológicos mediante el registro de primeros planos de sus ojos.
La aplicación utiliza una cámara de infrarrojo cercano, que está integrada en los teléfonos inteligentes más nuevos para el reconocimiento facial, junto con una cámara selfie normal para rastrear cómo cambia el tamaño de la pupila de una persona. Estas medidas de la pupila podrían usarse para evaluar la condición cognitiva de una persona.
La tecnología se describe en un documento que se presentará en la Conferencia ACM Computer Human Interaction sobre factores humanos en sistemas informáticos (CHI 2022), del 30 de Abril al 5 de Mayo en New Orleans.
La nueva tecnología de cámaras
Ya se habían hecho intentos anteriores de usar los celulares para el diagnóstico de enfermedades neurológicas pero todas chocaban con la misma limitación técnica la capacidad de las cámaras RGB que montaban los celulares , estas cámaras eran incapaces de medir el tamaño absoluto de la pupila en milímetros (aspecto crucial para un correcto diagnostico). También está el hecho de que las cámaras RGB requieren el flash del teléfono inteligente también estar encendido y dirigido hacia el ojo del usuario para ayudar con iluminación del ojo. Esto introduce importantes limitaciones para los tipos de pruebas que se pueden realizar. Y finalmente se debe mencionar estas anteriores investigaciones reportan dificultades y diferencias en los resultados en función del color de los ojos debido a que el iris y la pupila aparecen muy cerca en color en las cámaras RGB, especialmente para el iris de colores más oscuro.
Fotografías comparativas de calidad de imagen de un mismo objetivo tomado tanto con una cámara RGB y una cámara NIR
Pero en esta nueva investigación los científicos emplearon modelos de Smartphone más modernos, los cuales vienen equipados con cámaras de tipo NIR, diseñadas para el reconocimiento facial y la seguridad biométrica. Esto llevo a pensar a los investigadores en su potencial uso para realizar mediciones de pupilometría.
Video comparación entre cámara RGB y NIR
"Aunque todavía queda mucho trabajo por hacer, estoy entusiasmado con el potencial de usar esta tecnología para llevar la detección neurológica fuera de los laboratorios clínicos a los hogares", dijo Colin Barry, un Ph.D. en ingeniería eléctrica e informática. estudiante de UC San Diego y el primer autor del artículo, que recibió una Mención de Honor al premio al Mejor Artículo. "Esperamos que esto abra la puerta a nuevas exploraciones sobre el uso de teléfonos inteligentes para detectar precozmente y monitorear posibles problemas de salud ".
Los ojos ventanas hacia nuestra salud
El tamaño de la pupila puede proporcionar información sobre las funciones neurológicas de una persona, estudios recientes han demostrado que los cambios retinianos tienen una clara correlación con varias enfermedades neurodegenerativas aun en fases muy tempranas de estas enfermedades permitiendo tanto un diagnóstico y un tratamiento precoz de cualquiera de estas dolencias 1. De hecho en el alzhéimer el primer síntoma que aparece en la retina es la disminución del grosor del área macular (área del encargada de la visión fina y de la percepción del color) tanto en la capa de fibras nerviosas como el volumen total macular.
La medición de los cambios en el diámetro de la pupila se realiza mediante lo que se llama una prueba de respuesta de la pupila. La prueba podría ofrecer una forma sencilla y fácil de diagnosticar y controlar diversas enfermedades y trastornos neurológicos. Sin embargo, actualmente requiere un equipo especializado y costoso, por lo que no es práctico realizarlo fuera del laboratorio o la clínica.
Los ingenieros del laboratorio de salud digital, dirigidos por el profesor de ingeniería eléctrica e informática de UC San Diego, Edward Wang, colaboraron con investigadores del Centro de Tecnología de Salud Mental de UC San Diego (Centro MHTech) para desarrollar una solución más asequible y accesible.
"Una herramienta escalable de evaluación de smartphone que se puede usar para evaluaciones comunitarias a gran escala podría facilitar el desarrollo de pruebas de respuesta de los alumnos como pruebas mínimamente invasivas y económicas para ayudar en la detección y comprensión de enfermedades como la enfermedad de Alzheimer. Esto podría tener un gran público impacto en la salud", dijo Eric Granholm, profesor de psiquiatría en la Facultad de Medicina de UC San Diego y director del Centro MHTech.
La aplicación desarrollada por el equipo de UC San Diego utiliza la cámara de infrarrojo cercano de un teléfono smartphone para detectar la pupila de una persona. En el espectro infrarrojo cercano, la pupila se puede diferenciar fácilmente del iris, incluso en ojos con colores de iris más oscuros. Esto permite que la aplicación calcule el tamaño de la pupila con precisión submilimétrica en varios colores de ojos. La aplicación también utiliza una imagen en color tomada por la cámara selfie del teléfono inteligente para capturar la distancia estereoscópica entre el teléfono inteligente y el usuario. Luego, la aplicación usa esta distancia para convertir el tamaño de la pupila de la imagen del infrarrojo cercano en unidades milimétricas.
Las medidas de la aplicación fueron comparables a las tomadas por un dispositivo llamado pupilómetro, que es el estándar de oro para medir el tamaño de la pupila.
Los investigadores también incluyeron varias funciones en su aplicación para que sea más fácil de usar para los adultos mayores.
"Para nosotros, uno de los factores más importantes en el desarrollo de tecnología es garantizar que estas soluciones sean finalmente utilizables por cualquier persona. Esto incluye a personas como adultos mayores que pueden no estar acostumbrados a usar teléfonos inteligentes", dijo Barry.
Los investigadores trabajaron con participantes adultos mayor (principal grupo etario que desarrolla Alzheimer así como otras enfermedades neurodegenerativas) para diseñar una interfaz de aplicación simple que permitiera a los usuarios realizarse auto testeos. Esta interfaz incluía comandos de voz, instrucciones basadas en imágenes y un visor de plástico económico para dirigir al usuario a colocar su ojo dentro de la vista de la cámara del teléfono inteligente.
"Al realizar pruebas directamente con adultos mayores, aprendimos formas de mejorar la facilidad de uso general de nuestro sistema e incluso nos ayudaron a innovar en soluciones específicas para adultos mayores que facilitan que las personas con diferentes límites físicos sigan usando nuestro sistema con éxito", dijo Wang, quien es también miembro de la facultad en el Laboratorio de Diseño de UC San Diego. "Al desarrollar tecnologías, debemos mirar más allá de la función como la única métrica del éxito, pero comprender cómo nuestros usuarios finales, que son muy diversos, utilizarán nuestras soluciones".
El Laboratorio de salud digital continúa con este trabajo en un proyecto para permitir una función de pupilometría similar en cualquier teléfono inteligente en lugar de solo en los teléfonos inteligentes más nuevos. Los estudios futuros también implicarán trabajar con adultos mayores para evaluar el uso doméstico de la tecnología. El equipo trabajará con personas mayores con deterioro cognitivo leve para probar la aplicación como una herramienta de detección de riesgo para la enfermedad de Alzheimer en etapa temprana.
1 https://www.niusdiario.es/sociedad/sanidad/detectar-alzheimer-precoz-mirando-ojos_18_2978595043.html