Escola de Ciências - Universidade do Minho...observadores jovens, com idade média de 20.17 anos e...

i

Escola de Ciências

Sara Manuela Ribeiro Marinho

A influência dos meios oculares na perceção do

teste de visão das cores de Ishihara

Dissertação de Mestrado

Mestrado em Optometria Avançada

Trabalho efetuado sob a orientação de:

Professor Doutor João Manuel Maciel Linhares

Outubro 2018

ii

DECLARAÇÃO

Nome: Sara Manuela Ribeiro Marinho

Cartão do Cidadão: 14850192 3XZ2

Endereço eletrónico: [email protected]

Título da Dissertação: A influência dos meios oculares na perceção do teste de visão das cores de

Ishihara

Orientador: Professor Doutor João Manuel Maciel Linhares

Ano de conclusão: 2018

Mestrado em Optometria Avançada

É AUTORIZADA A REPRODUÇÃO INTEGRAL DESTA DISSERTAÇÃO APENAS PARA EFEITOS DE

INVESTIGAÇÃO, MEDIANTE DECLARAÇÃO ESCRITA DO INTERESSADO, QUE A TAL SE

COMPROMETE.

Universidade do Minho, 31/10/2018

Assinatura: _______________________________________________

iii

AGRADECIMENTOS

Ao meu orientador, Professor João Linhares, pela ajuda, confiança e paciência. Sem o seu

conhecimento e disponibilidade não seria possível realizar este trabalho.

À Andreia Gomes pela grande e fundamental ajuda que deu na recolha dos dados.

Aos meus pais, ao Filipe, aos meus irmãos e restante família pelo apoio incondicional, por

tornarem possível esta minha caminhada e por estarem sempre presentes na minha vida.

Ao Bicho, Rena, Gi, Rita e Equipa 4-3-3 com reforços, pela compreensão, amizade e força

que sempre demonstraram. Sem eles seria impossível.

v

A influência dos meios oculares na perceção do teste de visão das cores de Ishihara

RESUMO

A transmissão do cristalino humano não é uniforme no espectro visível. Ocorre uma grande

absorção na região do ultravioleta e comprimentos de onda curtos e é quase transparente na região

dos comprimentos de onda longos. Com o passar dos anos ocorrem alterações no cristalino,

tornando-se cada vez mais amarelo, aumentando a absorção nos comprimentos de onda mais

curtos. Dado que a transmitância dos meios oculares (em particular o cristalino) diminui

naturalmente com o aumento da idade, tornou-se oportuno e necessário saber de que forma estes

meios podem afetar a perceção das cores inter-observador utilizando o teste de visão das cores de

Ishihara. O objetivo deste trabalho foi testar se ocorrem alterações na perceção das cores e na

leitura das patelas de Ishihara com o aumento da idade (simulado). Para tal foram utilizadas

imagens hiperespectrais das patelas. No caso de ocorrer alteração na leitura das patelas tornou-se

relevante saber qual a idade em que se torna evidente essa alteração. Foram utilizados 30

observadores jovens, com idade média de 20.17 anos e visão das cores normal. A experiência inicia-

se com a apresentação de uma patela com o filtro correspondente à idade do observador e este vai

avançando para a imagem seguinte surgindo uma imagem igual, mas simulando uma idade superior

em 2 anos. Ao avançar as imagens, avança também a idade simulada do observador e este deve

identificar, clicando no botão adequado, quando percebe que houve uma alteração na tonalidade

da patela. De seguida continua a avançar as imagens até identificar alterações na leitura das patelas

que, caso não aconteça, atinge a simulação de 80 anos e muda para a patela seguinte. Analisando

as respostas dadas pelos observadores verificou-se que, em média, os observadores percebiam

uma alteração na visualização cromática e/ou de intensidade de cada patela perto dos 50 anos.

Desta forma podemos concluir que as alterações que ocorrem na transmitância do cristalino com o

aumento da idade tornam-se percetíveis, em média, perto dos 50 anos. Verificou-se também que

em cerca de metade das imagens utilizadas o padrão de resposta segue uma distribuição com dois

picos de seleção. Quanto à leitura/legibilidade das patelas não se verificou alterações, tal como

esperado desde o início da experiência, podendo concluir-se que as alterações que ocorrem na

transmitância do cristalino com o aumento da idade não influenciam a legibilidade das patelas do

teste de Ishihara.

vii

The influence of the ocular structures on the perception of Ishihara’s color vision test

ABSTRACT

The transmission of the human lens is not uniform on the visible spectrum. There is greater

absorption in the ultraviolet region and short wavelengths and it is almost transparent in the region

of the long wavelengths. Over the years, lens can be subject to modifications, which in turn become

more yellow, provoking greater absorptions at low wavelengths. Considering that the transmittance

of the ocular structures (particularly lens) naturally decreases with increasing age, it is necessary to

know how these structures can affect the interobserver color perception based on the Ishihara

perception color vision test. This project aims to test the changes in color perception and in the

reading of Ishihara plates with increasing age (by simulation). For that purpose, hyperspectral images

of the plate were used. In case of observing any change in plate readings it is relevant to know the

age which becomes evident. In this project were used 30 young observers, with an average age of

20.17 years and with normal color vision. The experiment begins with the exhibition of a plate with

the corresponding filter to the age of the observer and on each following image is simulated an age

of plus 2 years. While moving forward in the set of pictures, the simulated age of the observer is also

progressively increased, and the subject most identify the change in the plate tonality by clinking in

the appropriate button. If during moving forward in the set of pictures, the observer does not identify

any changes in the plates reading, the 80 years simulation is reached, and plate is changed to the

next one. Analyzing the responses given by the observers, it was found that, on average, the

observers detected a change in the color and/or intensity of each plate around the age of 50 years.

It can be concluded that the changes that occur in the transmittance of the human lens with the

increase age become more relevant at around the age of 50 years. It was also noticed than on half

of the images used, the response pattern follows a two peaks selection distribution. In relation to the

measurement and the clarity of reading one plate, there were no significant changes, as predicted

in the beginning of the experiment. Therefore, it can be concluded that the changes that occur on

the transmittance of the human lens with increasing age do not influence the clarity of reading of the

plate in Ishihara test.

ix

ÍNDICE GERAL

DECLARAÇÃO ....................................................................................................................... ii

AGRADECIMENTOS .............................................................................................................. iii

RESUMO .............................................................................................................................. v

ABSTRACT ......................................................................................................................... vii

ÍNDICE GERAL .................................................................................................................... ixx

ÍNDICE DE FIGURAS ............................................................................................................ xi

ÍNDICE DE TABELAS ........................................................................................................... xvi

ÍNDICE DE EQUAÇÕES....................................................................................................... xvii

ABREVIATURAS E ACRÓNIMOS .......................................................................................... xviii

INTRODUÇÃO: ........................................................................................................... 19

Anatomia do olhos e alterações com a idade: ....................................................... 19

Visão das cores ................................................................................................. 23

Luz e cor ........................................................................................................... 23

Sensibilidade do olho ......................................................................................... 25

Curvas de sensibilidade dos cones ..................................................................... 26

Tipo de deficiências na visão das cores .............................................................. 27

Colorimetria CIE ................................................................................................ 30

Observador colorimétrico Standard CIE .............................................................................. 30

Colour Matching Functions ou funções de correspondência de cores (CMFs) ...................... 31

Espaço CIE 1931 ............................................................................................................... 33

Espaço CIE 1964 ............................................................................................................... 36

Espaço cromático uniforme CIE 1976 (UCS) ...................................................................... 36

Espaço cromático CIELAB, CIE 1976 (L*a*b*) ...................................................................... 38

Testes de visão das cores ................................................................................... 39

Teste de Ishihara ............................................................................................... 40

Teste de Tonalidades Farnsworth-Munsell 100 e 15 ........................................... 42

Cambridge Colour test (CCT) ............................................................................. 44

Colour Assessment and Diagnosis (CAD) ............................................................ 45

x

Anomaloscópio HMC OCULUS ........................................................................... 46

OBJETIVO: ................................................................................................................ 49

MÉTODOS: ................................................................................................................ 50

Tipo de estudo ................................................................................................... 50

Observadores .................................................................................................... 50

Configuração experimental do teste ..................................................................... 51

Transmissão do cristalino em função da idade ................................................... 51

Desenho das patelas de Ishihara ........................................................................ 53

Aquisição da imagem......................................................................................................... 53

Processamento da imagem ................................................................................ 55

Apresentação da imagem................................................................................... 56

Procedimento experimental ................................................................................ 61

Métodos de análise dos resultados ...................................................................... 61

RESULTADOS: ........................................................................................................... 65

DISCUSSÃO DE RESULTADOS: ................................................................................... 69

CONCLUSÃO ............................................................................................................. 71

TRABALHO FUTURO .................................................................................................. 72

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................. 73

ANEXOS ............................................................................................................................ 78

ANEXO 1 ........................................................................................................................... 79

ANEXO 2 ........................................................................................................................... 81

ANEXO 3 ........................................................................................................................... 85

ANEXO 4 ........................................................................................................................... 90

A influência dos meios oculares na perceção do teste de visão das cores de Ishihara xi

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1 - Anatomia do olho humano. (Adaptado de Delplace, Payne e Shoichet, 2015) [4] ..... 19

Figura 2 – Representação do mecanismo não-acomodativo e acomodativo. 1 - Íris, 2 e 4 – fibras

zonulares anteriores, 3 - corpo ciliar, 5 – pars plana, 6 – esclera, 7 – superfície posterior do cristalino,

8 – corpo vítreo, 9 – ora serrata, 10 – fibras zonulares posteriores, 11 – núcleo do cristalino, 12 –

câmara posterior, 13 – superfície anterior do cristalino, 14 – câmara anterior. (Adaptado C. Mendes,

2012; Goldberg, 2011) [8], [10]. ............................................................................................ 21

Figura 3 – Alterações que ocorrem na transmitância do cristalino com o envelhecimento. Espectro de

transmitância do cristalino nos jovens (linha azul) e idosos (linha vermelha). Para o grupo de maior

faixa etária a filtragem é particularmente pronunciada em comprimentos de onda curtos a médios

(530 nm), em comparação com o grupo dos jovens. Ocorre uma diferença média da transmissão de

42,3%, para 480 nm, entre os dois grupos etários (Adaptado de Najjar et al., 2014) [13]. ....... 22

Figura 4 – Pinturas representantes da Lagoa do lírio de Monet e a ponte japonesa em Giverny. A -

fotografia da ponte tirada em 2006 pela fotógrafa Elizabeth Murray, B - pintura de Monet do lago e da

ponte antes de qualquer sintoma visual (1899), C - fotografia da ponte desfocada simulando uma

catarata nuclear moderada, D - fotografia da ponte simulando uma catarata madura com uma

acuidade visual de 20/200 (Adaptado de Marmor, 2006) [15]. ............................................... 23

Figura 5 - Espetro eletromagnético realçando o intervalo da luz visível (Espectro Eletromagnético.

Todamateria.com.br. 01/02/2018) [18]. ................................................................................ 25

Figura 6 - Curvas de sensibilidade dos três tipos de cones S (curva azul), M (curva verde) e L (curva

vermelha). (Adaptado de Bahill, 2016) [22]. ............................................................................ 26

Figura 7 – Diagrama cromático CIE 1931 que representa as cores visíveis pelo olho humano (Nave,

O. Luz y Visión. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu. 11/10/2018) [26] ............................... 27

Figura 8 - Simulação da visão das cores de um observador normal e com os três tipos de dicromacia:

deuteranopia, protanopia e tritanopia. (Types of Colour Blindness.

http://www.colourblindawareness.org. 19/09/2018) [54] ...................................................... 29

Mestrado em Optometria Avançada xii

Figura 9 - Curvas de sensibilidade dos três tipos de cones β (azul), γ (verde) e ρ (vermelha),

estímulos monocromáticos RGB e respetivos comprimentos de onda usados para definir o observador

padrão do sistema CIE 1931 da colorimetria: 700,0 nm, 546,1 nm e 435,8 nm respetivamente

(Adaptado de Hunt & Pointer, 2011) [20]. ............................................................................... 31

Figura 10 - R, G, e B CMFs para o observador colorimétrico padrão CIE 1931 (Adaptado de Hunt &

Pointer, 2011) [20]. ................................................................................................................ 33

Figura 11 - X, Y, e Z CMFs para o observador colorimétrico CIE 1931 a 2° (linhas a cheio) e para o

observador colorimétrico padrão CIE 1964 a 10° (linhas a tracejado) (Adaptado de Hunt & Pointer,

2011) [20]. ............................................................................................................................ 33

Figura 12 – As imagens representam o diagrama cromático X, Y do sistema CIE 1931. Quanto à

imagem esquerda, o triângulo representado refere-se aos primários R, G, B, usado para definir o

sistema tricromático CIE. O E é a localização das coordenadas do iluminante de equi-energia

(Adaptado de Hunt & Pointer, 2011; Wikipedia, CIE 1931 color space,

https://en.wikipedia.org/wiki/CIE_1931_color_space, 29/10/2018) [20], [28]. .................... 35

Figura 13 - Diagrama cromático CIE 1931 x, y (imagem esquerda) e diagrama cromático CIE 1976

uꞌ, vꞌ(imagem direita). Cada segmento de reta representa diferenças percetuais iguais (Adaptado de

Hunt & Pointer, 2011) [20]. .................................................................................................... 37

Figura 14 - Representação das três dimensões do espaço CIELAB mostrando um cilindro de saturação

constante (Cab* ) e tonalidade variável e um plano de ângulo de tonalidade constante (hab) mas

saturação variável. (Adaptado de Colorimetry - Understanding the CIE system, 2007) [19]. ..... 39

Figura 15 - Patela nº 9 do teste de Ishihara vista por um observador de visão das cores normal

(imagem da esquerda), por um observador deuteranope (imagem central) e observador protanope

(imagem da direita) (Adaptado de Gambino, Minafo, Pirrone & Ardizzone, 2016) [33]. ............. 41

Figura 16 - Representação do teste da visão das cores Farnsworth-Munsell 100 (Confidence,

Farnsworth Munsell 100 Hue Test, https://es.colorconfidence.com, 25/08/2018) [36]. ......... 42

Figura 17 - Resultado do teste de um observador com visão cromática normal. ....................... 43

A influência dos meios oculares na perceção do teste de visão das cores de Ishihara xiii

Figura 18 - Aspeto dos “C” de Landolt apresentados no CCT nas quatro orientações possíveis

(Adaptado de Regan, Reffin & Mollon, 1994) [38]. ................................................................... 44

Figura 19 – Estímulo colorido do teste CAD em forma de quadrado que se move nas diagonais

(Adaptado de Ahmed, 2013) [55]. ......................................................................................... 45

Figura 20 - Representação do teste da visão das cores Anomaloscópio HMC. Na imagem A está

representado o círculo, bipartido, onde a parte superior (1) corresponde à zona de teste onde ocorre

a mistura, neste caso, das luzes verde (549 nm) e vermelho (666 nm) e a zona inferior (2)

corresponde à zona de referência onde se encontra a luz amarela monocromática (589 nm). Na

imagem B temos a representação simplificada do que foi descrito anteriormente (Adaptado de

Instruction Manual OCULUS HMC ANOMALOSKOP) [42]......................................................... 47

Figura 21 - Representação dos resultados obtidos pelo anomaloscópio HMC, diagrama de Pitt

(Rayleigh). Identificado pelo nº 1 está a zona limite para uma visão de cores normal, o nº2 representa

o eixo das abcissas – mistura das duas luzes (semicírculo superior) e o nº 3 representa o eixo das

ordenadas – intensidade da luz de referência (amarelo) (Adaptado de Instruction Manual OCULUS

HMC ANOMALOSKOP) [42]. ................................................................................................... 48

Figura 22 - Representação do sistema híperespectral utilizado na aquisição das patelas de Ishihara.

.............................................................................................................................................. 54

Figura 23 - Representação da aquisição da imagem híperespectral da primeira patela de Ishihara. O

retângulo azul indica a posição da referência cinza de reflectância conhecida, presente durante todo

o período de aquisição da patela de Ishihara. .......................................................................... 55

Figura 24 - Representação do estímulo usado na versão teste do programa (patela nº 1) para uma

idade de 20 anos. ................................................................................................................... 56

Figura 25 - Simulação de uma patela de Ishihara simulada para os 20, 40, 60 e 80 anos, assumindo

a iluminação pelo iluminante CIE D65..................................................................................... 57

Figura 26 - Representação da radiância estimada, após passagem pela córnea, pela câmara anterior

e pelo cristalino, para o ponto indicado na figura da esquerda, para as diferentes idades simuladas:

20 anos – linha azul, 40 anos – linha verde, 60 anos – linha castanha e 80 anos – linha amarela.

.............................................................................................................................................. 58

Mestrado em Optometria Avançada xiv

Figura 27 - Representação das coordenadas cromáticas para a patela indicada na Figura 26 para as

idades simuladas de 20, 40, 60 e 80 anos representadas pelas cores vermelha, verde, azul e preta,

respetivamente. A linha azul representa o limite do diagrama cromático CIE 1931 e as linhas retas

representam as linhas de confusão para os observadores protanopes, deuteranopes e tritanopes a

vermelho, verde e azul, respetivamente. A imagem da direita é apenas uma representação em escala

ajustada da imagem da esquerda. .......................................................................................... 58

Figura 28 - Representação de imagens de patelas do teste de Ishihara utilizadas neste procedimento

experimental. .......................................................................................................................... 59

Figura 29 – Representação da interface gráfica do programa onde verificamos que é possível alterar

algumas condições como o iluminante, luminosidade, salto de idade (em anos) de imagem para

imagem, entre outros. ............................................................................................................ 60

Figura 30 – Representação da curva Gaussiana e explicação de alguns parâmetros essenciais

(OriginLab, Gaussian, https://www.originlab.com/doc/Origin-Help/Gaussian-Function-

FitFunc#Function, 21/10/2018) [50]. .................................................................................... 63

Figura 31 – Idade média simulada selecionada, para cada imagem, em que os observadores

percebem uma alteração na tonalidade em média de, aproximadamente, 50 anos representada pela

linha vermelha. ....................................................................................................................... 65

Figura 32 - Idade média simulada selecionada, para cada cluster de patelas de Ishihara, em que os

observadores percebem uma alteração na tonalidade em média de, aproximadamente, 50 anos

representada pela linha vermelha. .......................................................................................... 66

Figura 33 – Representação gráfica de frequências de todas as imagens. A azul encontra-se

representado o ajuste a uma função Gaussiana, e a vermelho o ajuste Bi-Gaussiano, correspondente

à sobreposição do ajuste de duas funções Gaussianas. ........................................................... 67

Figura 34 - Exemplos dos resultados obtidos após aplicação do teste F-Munsell 100 tonalidades a dois

observadores normais. ........................................................................................................... 82

Figura 35 - Exemplo do resultado obtido após aplicação do teste do anomaloscópio a um observador

normal. .................................................................................................................................. 84

A influência dos meios oculares na perceção do teste de visão das cores de Ishihara xv

Mestrado em Optometria Avançada xvi

ÍNDICE DE TABELAS

Tabela 1 - Valores da densidade óptica da função de transmissão total da lente em função do

comprimento de onda (nm), 𝑇𝐿, para um observador com uma idade média de 32 anos e a separação

de 𝑇𝐿 em duas componentes: 𝑇𝐿1representa a porção afetada pelo envelhecimento do cristalino

após os 20 anos e : 𝑇𝐿2 representa a porção estável após os 20 anos (Adaptado de J. Pokorny, V.

C. Smith & M. Lutze, 1987) [43]. ............................................................................................ 52

Tabela 2 – Descrição dos clusters pelos quais foram agrupadas as 22 patelas. ....................... 62

Tabela 3 - Exemplo do resultado obtido após aplicação do teste de Ishihara de um observador normal

com iluminante D-65. ............................................................................................................. 83

A influência dos meios oculares na perceção do teste de visão das cores de Ishihara xvii

ÍNDICE DE EQUAÇÕES

Equação 1 – Esta equação descreve como obter uma correspondência de cores a partir de uma

combinação de três estímulos [19]. ........................................................................................ 31

Equação 2 - Equação que descreve as quantidades dos estímulos correspondentes necessárias para

obter uma determinada cor não-monocromática [19]. ............................................................. 32

Equação 3 – O símbolo ϕλ é a radiância, k= 683 lm\w, e xλ, yλ e zλ são as CMFs do observador

padrão CIE 1931 [19]............................................................................................................. 34

Equação 4 - Estas equações indicam como se pode obter as coordenadas cromáticas para o diagrama

cromático CIE 1931 (x, y) [19]. .............................................................................................. 34

Equação 5 - Através destas equações é possível obter as coordenadas CIE 1976 UCS partindo dos

valores dos triestímulos (X, Y e Z) ou das coordenadas cromáticas CIE 1931 [19]. .................. 37

Equação 6 - Definição das coordenadas cromáticas do espaço de cor CIELAB [19].................. 38

Equação 7 – Equação de Rayleigh que permite avaliar deficiências de visão das cores vermelho/verde

(primeira equação) e equação Moreland que permitem avaliar deficiências de visão das cores

azul/amarelo (segunda equação). ........................................................................................... 46

Equação 8 – Estas equações descrevem a variação da densidade ótica dos 20 aos 60 anos e dos 60

aos 80 anos, respetivamente. ................................................................................................. 52

Equação 9 - Cálculo do intervalo assumido na estimativa de frequências de respostas em função das

idades disponíveis para seleção, k [50]. .................................................................................. 62

Mestrado em Optometria Avançada xviii

ABREVIATURAS E ACRÓNIMOS

cd: candelas

cm: centímetros

CMF: colour-matching-function (Inglês) – funções de correspondência cromática (Português)

CSL: Colour Science Lab (Universidade do Minho, Braga, Portugal)

CIE: Commission Internationale de l’Éclairage (Francês) – Comissão Internacional da Iluminação

(Português)

◦: graus

m: metros

mm: milímetros

nm: nanómetros

%: percentagem

RGB: Red-Green-Blue (Inglês) - Vermelho-Verde-Azul (Português)

LIO: lente intraocular

OD: densidade ótica

DOPM: densidade ótica de pigmento macular

RPE: epitélio pigmentar da retina

UV: ultravioleta

PCA: profundidade da câmara anterior

PCV: profundidade da câmara vítrea

CA: comprimento axial

A influência dos meios oculares na perceção do teste de visão das cores de Ishihara 19

INTRODUÇÃO:

Anatomia do olhos e alterações com a idade:

O olho humano torna possível a perceção visual graças ao processo de conversão de energia

luminosa em impulsos elétricos. Desta forma a radiação percorre o segmento anterior e posterior até

alcançar a retina atravessando várias estruturas do olho desde a córnea, humor aquoso, cristalino e

humor vítreo [1]. No entanto, depois da radiação passar através do humor aquoso e antes de chegar

ao cristalino, esta dirige-se para a íris que controla o tamanho da pupila e, assim, a quantidade de luz

que chega à retina [2], [3].

No entanto o sistema visual vai envelhecendo com o aumento da idade ocorrendo algumas

alterações a nível anatómico e fisiológico que originam perda de capacidade visual [4].

O envelhecimento do segmento posterior do olho é caracterizado pela perda contínua de

fotorreceptores, aumento da espessura da membrana de Bruch, diminuição da espessura da camada

coroideia, endurecimento escleral, degradação vítrea e acumulação de detritos intraoculares.

Também as doenças oculares relacionadas com a idade, como a retinopatia diabética, a degeneração

macular relacionada com a idade e o glaucoma resultam em perda de visão e diminuição da

Figura 1 - Anatomia do olho humano. (Adaptado de Delplace, Payne e Shoichet, 2015) [4]

Mestrado em Optometria Avançada 20

sensibilidade visual ao contraste. Ocorrem alterações também ao nível do erro refrativo onde se

verifica uma tendência hipermetrópica entre os 30 e 65 anos, e uma tendência miópica a partir dos

65 anos [4], [5]. A mudança hipermetrópica no erro refrativo durante a meia-idade pode dever-se à

perda acomodativa do músculo ciliar ou mudanças nos componentes oculares com maior influência

sobre o aparecimento ou variação do erro refrativo - o raio de curvatura anterior da córnea, a

espessura do cristalino, a profundidade da câmara anterior (PCA), a profundidade da câmara vítrea

(PCV) e o comprimento axial (CA). No olho de um adulto é comum verificar-se as seguintes alterações:

o cristalino vai ficando mais fino e perdendo a sua potência refrativa, a PCA aumenta e a PCV diminui,

a córnea, por sua vez, torna-se mais plana [3]. O desvio miópico observado em indivíduos mais velhos,

mais de 65 anos, deve-se à influência da catarata nuclear, o tipo mais comum de catarata relacionada

com a idade [6], [7].

O cristalino é um constituinte importante do sistema visual, trata-se de uma lente

transparente, biconvexa, flexível. Este encontra-se suspenso pela zónula (zónula de Zinn), que é

composto de numerosas fibrilas que surgem da superfície do corpo ciliar e se inserem no equador do

cristalino. Devido à sua elasticidade, e com a ajuda do músculo ciliar, o cristalino é responsável pela

função acomodativa devido ao aumento e diminuição alternada da sua curvatura [8], [9].

A acomodação é o processo pelo qual ocorre a alteração do poder refrativo do cristalino

quando é modificada a distância focal, de forma a possibilitar a nitidez da imagem. Tal como podemos

verificar na Figura 2, este mecanismo, acomodação do olho, engloba algumas estruturas oculares -

cristalino, corpo ciliar (situa-se entre a face posterior da íris e o cristalino, estendendo-se até à ora

serrata, é o local onde se encontra o músculo ciliar), fibras zonulares (formam-se radialmente a partir

do corpo ciliar) e corpo vítreo. De acordo com a Teoria de Helmholtz, quando se olha para um objeto

que se encontra a uma curta distância, o músculo ciliar contrai-se fazendo com que o corpo ciliar se

desloque centriptamente para a frente e as fibras zonulares anteriores relaxem. Como resposta, as

fibras zonulares posteriores e o ligamento de Weiger (linha de inserção do ligamento cápsulo-

hialóideo) estendem-se, aumentando de tensão. Estes movimentos opostos das fibras zonulares

levam a uma diminuição do raio de curvatura das faces anteriores e posteriores do cristalino, este

torna-se mais convexo e desta forma mais potente. No estado não acomodado, o músculo ciliar relaxa

e as fibras zonulares anteriores estiram-se, aumentando de tensão. As fibras zonulares posteriores

relaxam e o cristalino torna-se mais plano logo menos potente. Vários parâmetros oculares, tais como,

a PCA, a espessura do cristalino, a PCV e o CA exibem uma alteração significativa durante o processo


acomodativo. Durante a acomodação a tensão exercida pelas fibras da Zónula de Zinn sobre a coroide

produz um aumento do comprimento axial [8], [10], [11].

No entanto com o passar dos anos ocorrem algumas alterações: a sua espessura aumenta

gradualmente tornando-se mais denso, aumento do seu diâmetro, volume e curvatura, perda gradual

de amplitude acomodativa (presbiopia), perde a sua transparência tonando-se mais amarelado e

opaco levando, frequentemente, ao aparecimento de catarata (condição patológica do cristalino

caraterizado pela sua opacificação). Com o avanço da idade, o cristalino começa a tornar-se

amarelado – absorvendo mais luz azul [12]. A presbiopia é um processo natural do envelhecimento

ocular caracterizado pela perda da capacidade acomodativa do cristalino. Pode ter como origem a

diminuição progressiva da elasticidade do músculo ciliar ou pela existência de uma esclerose

(endurecimento) no cristalino, que acontece por volta dos 45 anos de idade [3].

Na Figura 3 podemos verificar o espectro de transmitância do cristalino de um grupo jovem

e um grupo idoso. O aumento da densidade do cristalino nos participantes mais velhos está associado

a uma diminuição da transmissão do cristalino ao longo de todo o espectro visível. A diminuição da

transmitância é mais pronunciada na faixa de comprimento de onda curto (400-500 nm) em

Figura 2 – Representação do mecanismo não-acomodativo e acomodativo. 1 - Íris, 2 e 4 – fibras zonulares anteriores, 3 - corpo ciliar, 5 – pars plana, 6 – esclera, 7 – superfície posterior do cristalino, 8 – corpo vítreo, 9 – ora serrata, 10 – fibras zonulares posteriores, 11 – núcleo do cristalino, 12 – câmara posterior, 13 – superfície anterior do cristalino, 14 – câmara anterior. (Adaptado C. Mendes, 2012; Goldberg, 2011) [8], [10].


comparação com os comprimentos de onda mais longos (500-620 nm). Também podemos verificar

uma acentuada diminuição, redução média de 42,3%, na transmissão entre o grupo jovem e idoso

para um comprimento de onda de 480 nm (o grupo jovem apresenta uma transmitância de 79,4%

para o comprimento de onda referido) [13].

O envelhecimento do sistema visual ou as patologias oculares, como por exemplo as

cataratas, afeta, na maioria das vezes, a visão das cores do indivíduo. A título de exemplo temos o

famoso pintor Claude Monet. As suas últimas obras e a relação com as suas capacidades visuais

foram já descritas. Na Figura 4B encontra-se uma representação de um dos quadros mais conhecidos

do famoso pintor francês Claude Monet (1840-1926) a quem foi diagnosticado uma catarata nuclear

perto do ano 1908, causando alterações na perceção das cores, bem como na acuidade visual.

Estima-se que em 1918 Monet apresentasse uma acuidade visual de 20/100. Na mesma figura

observamos também três fotografias (Figura 4A, C e D) da Lagoa do lírio de Monet e a ponte japonesa

em Giverny simulando as alterações que foram ocorrendo com a evolução da catarata [14], [15].

Figura 3 – Alterações que ocorrem na transmitância do cristalino com o envelhecimento. Espectro de transmitância

do cristalino nos jovens (linha azul) e idosos (linha vermelha). Para o grupo de maior faixa etária a filtragem

é particularmente pronunciada em comprimentos de onda curtos a médios (530 nm), em comparação

com o grupo dos jovens. Ocorre uma diferença média da transmissão de 42,3%, para 480 nm, entre os

dois grupos etários (Adaptado de Najjar et al., 2014) [13].


Entre 1919 e 1922, Monet receava que tivesse que parar de pintar. Apenas pintava durante

certas horas, quando a iluminação era ideal, e estava bem ciente de que as cores se encontravam

totalmente alteradas. Pensa-se que a sua acuidade visual em 1922 era de aproximadamente 20/200

[15].

Visão das cores

Luz e cor

Tal como já foi referido anteriormente, a luz incide no olho penetrando as suas estruturas até

alcançar a retina – da estrutura mais anterior até à sua estrutura mais posterior, a luz percorre a

córnea, o humor aquoso, a íris/pupila, o cristalino, o humor vítreo até encontrar a retina. Estas

Figura 4 – Pinturas representantes da Lagoa do lírio de Monet e a ponte japonesa em Giverny. A - fotografia da ponte

tirada em 2006 pela fotógrafa Elizabeth Murray, B - pintura de Monet do lago e da ponte antes de qualquer

sintoma visual (1899), C - fotografia da ponte desfocada simulando uma catarata nuclear moderada, D -

fotografia da ponte simulando uma catarata madura com uma acuidade visual de 20/200 (Adaptado de

Marmor, 2006) [15].


estruturas encontram-se agrupadas no globo ocular, que se divide em dois segmentos: o segmento

anterior (frontal) que se estende desde a córnea até a superfície frontal do cristalino e é preenchido

pelo humor aquoso; e o segmento posterior (dorsal) estende-se desde a parte de trás da superfície

do cristalino até à retina e é preenchido pelo humor vítreo. A retina é composta por 10 camadas de

células especializadas e cinco tipos de neurónios: fotorrecetores, células bipolares, células

ganglionares, células horizontais e células amácrinas. A luz atravessa as camadas internas da retina

para alcançar os fotorrecetores, que se situam na camada mais externa da retina que é composta

por uma estrutura bem organizada do tecido fotossensível, a retina neurossensorial. Esta compreende

os fotorreceptores - cones e bastonetes - que são responsáveis pela conversão da informação

luminosa em elétrica que, por sua vez, é encaminhada para o cérebro através das células horizontais,

células bipolares, células amácrinas e, finalmente, células ganglionares, respetivamente [4], [16].

Os fotorreceptores encontram-se em grande número concentrados numa região central da

retina – fóvea - que é a principal responsável pela visão das cores e visão detalhada/precisa [12].

A retina humana contém em média 4,6 milhões de cones. Na fovéola (zona de máxima

acuidade visual da retina, apenas apresenta cones, não vascularizada) a densidade dos cones é

aproximadamente 199.000 cones / 𝑚𝑚2 e é altamente variável entre os indivíduos. Ao afastar-se

do centro para a retina periférica há uma diminuição abrupta do número de cones e simultaneamente

há um aumento de densidade dos bastonetes. Na retina periférica existem muito poucos cones,

praticamente só existe bastonetes [17].

Atualmente sabemos que a luz é uma onda eletromagnética que se propaga mesmo no vácuo

e que pode apresentar diferentes frequências – número de vezes por segundo que ocorre uma

oscilação completa da onda. Desta forma é possível classificar a radiação luminosa consoante a sua

frequência - espectro eletromagnético, ver Figura 5 [12], [18].


A luz em si não é colorida, no entanto é produzida a sensação de cor e brilho nos nossos olhos

[12]. Para os humanos e alguns animais a luz visível é associada a diferentes cores do espectro [1].

O brilho depende da amplitude de onda [12].

A radiação na região dos comprimentos de onda curtos produz a sensação de luz azul, a

radiação entre 520 e 550 nm é percebida como luz verde e a cor vermelha próxima dos 650 nm

[19]. Uma cor primária não pode ser obtida da mistura das outras duas cores primárias, ou seja, é

considerada cor primária se tiver um espetro constante e independente [20].

Sensibilidade do olho

A sensibilidade do olho varia ao longo do dia dependendo das condições de iluminação em

que se encontra. A visão fotópica é caracterizada por condições de boa iluminação, superior a 3

cd/m², que ocorrem durante o período diurno, onde a visão é mais nítida, detalhada e é possível a

distinção das cores com maior facilidade [21].

A visão escotópica é a designação dada à sensibilidade do olho em condições de baixa

iluminação, inferiores a 0.25 cd/m². Sabe-se que as cores não são percetíveis em condições de baixa

Figura 5 - Espetro eletromagnético realçando o intervalo da luz visível (Espectro Eletromagnético. Todamateria.com.br.

01/02/2018) [18].


luminosidade (noturna), o que determina que a visão escotópica é produzida quase exclusivamente

pelos bastonetes, a visão é mais sensível a comprimentos de onda menores, face à sensibilidade

média da visão das cores [21].

A visão mesópica é a designação dada à combinação da visão fotópica e da visão escotópica,

que ocorre em situações de luminosidade baixa, mas não tão baixa que limite de todo a componente

fotópica da visão. A capacidade para distinguir as cores diminui com a diminuição da quantidade da

luz [21].

Curvas de sensibilidade dos cones

A retina é composta por várias células fotossensíveis entre as quais se incluem os cones.

Existem três tipos de cones, sensíveis a comprimentos de ondas, que nos confere a capacidade de

perceber uma grande variedade cromática. A Figura 6 representa as curvas de sensibilidade dos três

tipos de cones. Podemos verificar o cone S (short) é sensível a comprimentos de onda curtos, o cone

M (medium) é sensível a comprimentos de onda médios e o cone L (long) é sensível a comprimentos

de onda longos [22], [23]. Os cones L e M têm sobreposição de sensibilidade espectral [24].

Figura 6 - Curvas de sensibilidade dos três tipos de cones S (curva azul), M (curva verde) e L (curva vermelha).

(Adaptado de Bahill, 2016) [22].


Se compararmos as cores do espetro visível com as cores que vemos à nossa volta e no

nosso dia-a-dia, reparamos que existem algumas cores que não existem no espectro, por exemplo,

verde fluorescente. De onde é que estas cores vêm? Algumas cores que nos rodeiam não são

monocromáticas (estas contêm apenas um comprimento de onda), resultam de uma distribuição de

diferentes comprimentos de onda, curva de distribuição-intensidade [1], [12]. A maioria das pessoas

consegue distinguir 2,2 milhões de cores em cenários naturais [25].

Usando três cores com comprimentos de onda específicos na zona dos comprimentos de

onda vermelho, verde e azul – chamados de triestímulos - em quantidades relativas e específicas para

cada comprimento de onda, é possível obter a maior variedade de cores fisicamente alcançável e

visíveis pelo olho humano. Estas cores estão representadas no diagrama cromático CIE – ver Figura

7 [12], [23], [26].

Tipo de deficiências na visão das cores

Tal como já foi dito anteriormente, a retina é composta por várias células fotossensíveis, entre

as quais se incluem os cones, que por sua vez se podem caracterizar em três tipos diferentes –

tricromacia. Caso possua um, dois ou três cones é denominado por monocromata, dicromata ou

Figura 7 – Diagrama cromático CIE 1931 que representa as cores visíveis pelo olho humano (Nave, O. Luz y Visión.

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu. 11/10/2018) [26]


tricromata, respetivamente. A deficiência da visão das cores pode ser classificada em adquirida

(devido a patologias ou medicamentos) ou congénita. Segundo Simunovic a deficiência das cores

congénita afeta 8% dos homens e 0.5% das mulheres em todo o mundo [23]. Esta deficiência pode

ter inúmeras causas: falta do/s cone/s, pode ter presente todos os cones mas haver falha na conexão

com o nervo, os cones poderão estar conectados com os nervos que caracterizam outro tipo de cone,

os cones podem estar presentes mas constituídos com o fotopigmento “errado” levando a uma curva

de sensibilidade diferente da esperada para o mesmo tipo de cone normal [12].

Num caso de monocromacia, o indivíduo não consegue ver cores. Existem dois tipos de

monocromatas: monocromata de cones, onde apenas apresenta um tipo de cone funcional e

monocromata de bastonetes, apenas recebe informação por parte dos bastonetes. Este indivíduo

demonstra grandes dificuldades em condições fotópicas assim como a sua acuidade visual é pobre,

tipicamente entre 6/36 e 6/60. Os bastonetes atuam em baixos níveis de iluminação, visão

escotópica [12], [21], [24]. O monocromatismo é uma deficiência das cores rara atingindo apenas

10 em cada milhão de indivíduos [1]. Alguns indivíduos desenvolvem, lentamente, degeneração

macular progressiva e a acuidade visual diminui com a idade [24].

A dicromacia caracteriza-se por um bom funcionamento de dois tipos de cones. Existem três

tipos de dicromatismo:

• Protanopia se existe uma ausência dos cones de comprimentos de onda L

(vermelho), afeta 1% dos homens e 0.01% das mulheres;

• Deuteranopia se existe uma ausência dos cones de comprimentos de onda M (verde),

afeta 1% dos homens e 0.01% das mulheres;

• Tritanopia se existe uma ausência dos cones de comprimentos de onda S (azul), é

muito raro afetando apenas 0.002% dos homens e das mulheres [1], [12], [24].

Os dois tipos de dicromacia mais comuns são a protanopia e deuteranopia [1].

Os tricromatas anómalos, usualmente, apresentam os três cones em funcionamento mas

apresentam uma diminuição da capacidade de discriminar cores, pois, mesmo possuindo os três

tipos de cones em funcionamento, podem apresentar alguma anomalia em algum deles

denominando-se tricromata anómalo. Podemos estar perante um protanomalo, deuteranomalo ou

tritanomalo se a pessoa apresentar menor sensibilidade aos comprimentos de onda longos, médios

ou curtos, respetivamente [12].

Os protanomalos têm uma redução até 40% na capacidade de discriminação de cores e os

deuteranomalos uma redução até 30% [24].


Frequentemente quando um individuo apresenta alguma alteração na visão das cores trata-

se de uma situação bilateral. É raro tratar-se de uma deficiência unilateral [1].

A variação na sensibilidade do pico da fotopigmentação é suficiente para explicar algumas

das variações nas correspondências de cores feitas por tricromatas anómalos [27].

O modelo de Thomas e Mollon mostrou que um importante determinante do desempenho

visual das cores é a concentração de fotopigmentação dentro dos cones, ou seja, a densidade ótica

do fotopigmento. A densidade ótica do fotopigmento atua através de um processo conhecido como

"auto-seleção": a presença de muitas moléculas de fotopigmentação dentro de um cone altera a

sensibilidade espectral geral do cone. À medida que os fotões de muitos comprimentos de onda

passam axialmente através do cone, são absorvidos de forma não uniforme: os de comprimento de

onda perto da sensibilidade máxima do fotopigmento são mais propensos a serem absorvidos pelas

moléculas de fotopigmentação superficial e, portanto, os fotões de outros comprimentos de onda

serão absorvidos mais no fundo do cone. Desta forma, a luz incidente é filtrada pelo fotopigmento

Figura 8 - Simulação da visão das cores de um observador normal e com os três tipos de dicromacia: deuteranopia,

protanopia e tritanopia. (Types of Colour Blindness. http://www.colourblindawareness.org. 19/09/2018)

[54]


enquanto viaja através do cone. À medida que a densidade óptica do fotopigmento aumenta, a curva

de sensibilidade do cone torna-se mais ampla [27].

Colorimetria CIE

Em 1931, a Comissão Internacional de Iluminação (Commission Internationale d'Eclairage:

CIE) definiu o Observador Padrão para Colorimetria e o Sistema CIE de Colorimetria de 1931. Os

fundamentos deste sistema ainda são válidos. No entanto, nos últimos 75 anos houve uma série de

novas recomendações, e a CIE atualizou a publicação colorimétrica fundamental (Publicação CIE 15),

a última edição em 2004. Várias outras publicações da CIE, e recentemente também Padrões CIE,

fornecem as recomendações necessárias para realizar medições laboratoriais e industriais de cores

e propõe um diagrama para as representar [19].

Observador colorimétrico Standard CIE

A visão das cores resume-se à função de três variáveis dado que existem três tipos de cones.

Num sistema de medição de cores, para que as correspondências tricromáticas possam ser

comparáveis, é necessário especificar o tamanho angular do campo correspondente à retina que irá

ser medida, visto que existem grandes variações a nível cromático em diferentes zonas da retina. O

valor standard atual reúne dois ângulos visuais ou campos de observação da retina: 2ᵒ e 10ᵒ, onde o

meio envolvente é escuro [19], [20]. De seguida é necessário especificar as cores exatas dos

estímulos correspondentes ao vermelho, verde e azul para haver uma equivalência cromática entre o

estímulo monocromático definido/escolhido e a mistura de três estímulos monocromáticos. Os

estímulos correspondentes ao vermelho, verde e azul apresentam os seguintes comprimentos de

onda, respetivamente: 700,0 nm, 546,1 nm e 435,8 nm [19], [20].

Os resultados também foram transformados para o que teria sido obtido se as quantidades

de vermelho, verde e azul tivessem sido medidas usando, não unidades de luminância, mas unidades

que resultassem na cor branca, sendo igualado por quantidades iguais dos três estímulos

correspondentes [20].


Colour Matching Functions ou funções de correspondência de cores (CMFs)

Na colorimetria básica, a descrição dos resultados das experiências de correspondência de

cores, é construída com base na mistura de cores aditivas visto que as leis da mistura de cores

aditivas são mais simples do que as da mistura de cores subtrativas. A mistura aditiva consiste em

juntar determinadas porções de cada um dos três estímulos monocromáticos correspondentes

(vermelho, verde e azul) até obter a correspondência de cor que desejamos [19].

Para obter um sistema colorimétrico, se estiverem bem definidos os estímulos

correspondentes, especificando a sua composição espectral e as unidades de medida, é possível

descrever uma correspondência de cores no seguinte formato:

[𝐶] ≡ 𝑅[𝑅] + 𝐺[𝐺] + 𝐵[𝐵]

Equação 1 – Esta equação descreve como obter uma correspondência de cores a partir de uma combinação de três

estímulos [19].

onde [C] é o estímulo desconhecido, " ≡ " significa “corresponde” e [𝑅], [𝐺]𝑒 [𝐵] são os valores

dos estímulos correspondentes [19].

Figura 9 - Curvas de sensibilidade dos três tipos de cones β (azul), γ (verde) e ρ (vermelha), estímulos monocromáticos

RGB e respetivos comprimentos de onda usados para definir o observador padrão do sistema CIE 1931 da

colorimetria: 700,0 nm, 546,1 nm e 435,8 nm respetivamente (Adaptado de Hunt & Pointer, 2011) [20].


As quantidades dos três estímulos correspondentes necessárias para alcançar a

correspondência de cores desejada são denominadas colour matching functions, CMFs, e são

representadas da seguinte forma: �̅�(𝜆), �̅�(𝜆), �̅�(𝜆). Devido à multiplicidade dos estímulos de cor,

para um estímulo de cor de teste não-monocromático, P(λ), as quantidades dos estímulos

correspondentes necessárias podem ser determinadas adicionando as quantidades necessárias para

corresponder aos componentes monocromáticos do estímulo de teste:

[𝐶] = ∫ �̅�(𝜆) 𝑃(𝜆) 𝑑𝜆 [𝑅]

780 𝑛𝑚

380 𝑛𝑚

+ ∫ 𝑔(𝜆) 𝑃(𝜆) 𝑑𝜆 [𝐺]

780 𝑛𝑚

380 𝑛𝑚

+ ∫ 𝑏(𝜆) 𝑃(𝜆) 𝑑𝜆 [𝐵]

780 𝑛𝑚

380 𝑛𝑚

Equação 2 - Equação que descreve as quantidades dos estímulos correspondentes necessárias para obter uma

determinada cor não-monocromática [19].

Na Figura 9, estão representadas as curvas de sensibilidade dos três tipos de cone.

Sobrepostos no diagrama encontram-se os comprimentos de onda dos três estímulos

correspondentes, R, G, B. Embora a curva ρ seja muito baixa em 700 nm ela não é nula e, podemos

considerar que, o estímulo R excitará os cones ρ mas não excitará o γ nem o β.. O estímulo B excitará

principalmente os cones β, no entanto apresenta alguma excitação, embora pequena, sobre os cones

γ e ρ.. O estímulo G, apesar de excitar em grande parte os cones γ e de forma muito mínima os cones

β, excita claramente os cones ρ com alguma intensidade. Desta forma, para obtermos a cor branca,

teremos que juntar diferentes proporções dos três estímulos: 1 cd/m2 de luz vermelha, 4.5907

cd/m2 da verde e 0.0601 cd/m2 de azul [20].

Ao realizar correspondências de cores usando diferentes combinações destes estímulos

correspondentes obtém-se as CMFs, representados na Figura 10. Os valores negativos nestas curvas

referem-se ao fato de que em algumas partes do espectro uma correspondência só pode ser obtida

se um dos estímulos correspondentes for adicionado ao estímulo de teste [19], [20].


Espaço CIE 1931

Os valores negativos das CMFs tornavam os cálculos colorimétricos muito difíceis. Para

ultrapassar esta dificuldade, em 1931, a CIE decidiu transformar os primários reais [R ], [G], [B] em

primários imaginários [X], [Y], [Z], onde as CMFs não possuem valores negativos [19].

Figura 10 - R, G, e B CMFs para o observador colorimétrico padrão CIE 1931 (Adaptado de Hunt & Pointer, 2011)

[20].

Figura 11 - X, Y, e Z CMFs para o observador colorimétrico CIE 1931 a 2° (linhas a cheio) e para o observador

colorimétrico padrão CIE 1964 a 10° (linhas a tracejado) (Adaptado de Hunt & Pointer, 2011) [20].


No caso do sistema tricromático CIE-XYZ, os valores triestímulos são definidos como:

𝑿 = 𝑘 ∫ 𝜙𝜆(𝜆) �̅�(𝜆) 𝑑𝜆,

780 𝑛𝑚

380 𝑛𝑚

𝒀 = 𝑘 ∫ 𝜙𝜆(𝜆) �̅�(𝜆) 𝑑𝜆,

780 𝑛𝑚

380 𝑛𝑚

𝒁 = 𝑘 ∫ 𝜙𝜆(𝜆) �̅�(𝜆) 𝑑𝜆

780 𝑛𝑚

380 𝑛𝑚

Equação 3 – O símbolo 𝜙𝜆 é a radiância, k= 683 lm\w, e �̅�(𝜆), �̅�(𝜆) 𝑒 𝑧(̅𝜆) são as CMFs do observador padrão CIE

1931 [19].

Muitas vezes é difícil imaginar um estímulo se apenas tivermos acesso aos seus valores

triestímulos e, desta forma, também podem ser representadas pelas coordenadas de cromaticidade:

𝑥 = 𝑋

𝑋 + 𝑌 + 𝑍

𝑦 = 𝑌

𝑋 + 𝑌 + 𝑍

𝑧 = 𝑍

𝑋 + 𝑌 + 𝑍

Equação 4 - Estas equações indicam como se pode obter as coordenadas cromáticas para o diagrama cromático CIE

1931 (x, y) [19].

Sabendo que 𝑥 + 𝑦 + 𝑧 = 1, com apenas duas variáveis consegue-se construir um diagrama

cromático a duas dimensões como mostra a figura seguinte - Figura 12. [19]


O contorno do diagrama representa as cores de estímulos monocromáticos, constituídos por

apenas um único comprimento de onda. As cores que se encontram dentro da curva, no interior do

diagrama, são policromáticas, ou seja, são obtidas da mistura aditiva de duas ou mais cores

monocromáticas. O interior e o contorno do diagrama cromático representam todas as cores visíveis

ao olho humano [20], [28]. O ponto E, com coordenadas cromáticas 𝑥 = 0.33 e 𝑦 = 0.33, representa

o branco relativo a um espectro equi-luminante [29]. Partindo da figura anterior - Figura 12 - sabemos

que, um estímulo monocromático como, por exemplo, 520 nm não pode ser igualado por uma

simples mistura aditiva das três primárias. Somente as cromaticidades dentro do triângulo definido

pelas primárias RGB podem ser combinadas por uma simples mistura aditiva [19]. Se dois estímulos

de cor são misturados aditivamente, o ponto que representa a mistura é localizado no diagrama por

um ponto que se encontra na linha que une os dois pontos que representam as duas cores originais

[20].

Figura 12 – As imagens representam o diagrama cromático X, Y do sistema CIE 1931. Quanto à imagem esquerda,

o triângulo representado refere-se aos primários R, G, B, usado para definir o sistema tricromático CIE. O

E é a localização das coordenadas do iluminante de equi-energia (Adaptado de Hunt & Pointer, 2011;

Wikipedia, CIE 1931 color space, https://en.wikipedia.org/wiki/CIE_1931_color_space, 29/10/2018)

[20], [28].


Espaço CIE 1964

O comitê CIE W - 1.3.1 recomendou em 1959 a adoção de um observador colorimétrico de

10ᵒ, aumentando o angulo visual dos 2º, baseado nos trabalhos de Stiles e Burch e Speranskaya.

Este sistema distingue-se do anterior (2ᵒ) por apresentar nas CMFs um 10 subscrito. São estas novas

funções de correspondência de cores (CMFs) que definem o observador stantard do sistema

colorimétrico de 1964 [19].

Neste sistema verificou-se que a precisão do mesmo é maior do que a do sistema tricromático

CIE 1931, pois foi determinado com um número maior de observadores. No entanto como a área de

estímulo é maior, os valores da luminância e as distribuições de potência espectral relativa dos

estímulos correspondentes têm de ser bem definidos de forma a que não haja participação dos

bastonetes [19].

Espaço cromático uniforme CIE 1976 (UCS)

Surgiu a necessidade de um espaço com melhor uniformidade visto que a distribuição das

cores no espaço CIE 1931 não é uniforme. Tal como ilustra a Figura 13, cada par de pontos

representa duas cores, com diferenças percetuais iguais e com a mesma magnitude. Idealmente,

estas diferenças de cor similares deveriam estar representadas por espaços físicos iguais [20].

A utilização do diagrama cromático CIE de escala uniforme (diagrama UCS, que advém da sigla

inglesa Uniform Color Space) é recomendado sempre que queremos um espaço de cor

percetivelmente mais uniforme que o diagrama (x, y). Este espaço é bastante mais uniforme, porque

a variação no tamanho dos segmentos de reta, ainda que não totalmente eliminada, foi reduzida [19],

[20].


As equações de como obter as coordenadas cromáticas CIE 1976 UCS a partir dos valores

triestímulos ou das coordenadas cromáticas CIE 1931, são:

𝑢ꞌ =4𝑋

𝑋 + 15𝑌 + 3𝑍=

4𝑥

−2x + 12y + 3

𝑣ꞌ =9𝑌

𝑋 + 15𝑌 + 3𝑍=

9𝑦

−2x + 12y + 3

Equação 5 - Através destas equações é possível obter as coordenadas CIE 1976 UCS partindo dos valores dos triestímulos

(X, Y e Z) ou das coordenadas cromáticas CIE 1931 [19].

Embora a recomendação da CIE mencione explicitamente "cores de objetos", o diagrama CIE

UCS é frequentemente usado para descrever a cromaticidade de uma fonte de luz e definir a diferença

de cromaticidade admissível entre uma fonte padrão ou de referência e de uma fonte de teste [19].

Havendo necessidade de representar as coordenadas cromáticas num espaço tridimensional,

a CIE fez esta extensão desenhando um espaço de cor denominado por CIE 1964 Uniform Color

Figura 13 - Diagrama cromático CIE 1931 x, y (imagem esquerda) e diagrama cromático CIE 1976 uꞌ, vꞌ(imagem

direita). Cada segmento de reta representa diferenças percetuais iguais (Adaptado de Hunt & Pointer,

2011) [20].


Space, com as coordenadas U *, V *, W *. Embora aceite, este espaço de cores foi logo superado por

duas novas recomendações: CIELAB e CIELUV. Ambos os espaços podem ser usados com o

observador colorimétrico padrão CIE 1931 caso as amostras sejam aplicadas para um ângulo visual

entre 1ᵒ e 4ᵒ [19].

Espaço cromático CIELAB, CIE 1976 (L*a*b*)

Este espaço das cores é definido pelas seguintes equações:

𝐿∗ = 116 𝑓 (𝑌𝑌𝑛

⁄ ) − 16

𝑎∗ = 500 [ 𝑓 (𝑋𝑋𝑛

⁄ ) − 𝑓 (𝑌𝑌𝑛

⁄ )]

𝑏∗ = 200 [ 𝑓 (𝑌𝑌𝑛

⁄ ) − 𝑓 (𝑍𝑍𝑛

⁄ )]

Equação 6 - Definição das coordenadas cromáticas do espaço de cor CIELAB [19].

onde: 𝑓 (𝑋𝑋𝑛

⁄ ) = (𝑌𝑌𝑛

⁄ )1/3

se (𝑋𝑋𝑛

⁄ ) > (24116⁄ )3

𝑓 (𝑋𝑋𝑛

⁄ ) = (841108⁄ ) (𝑋

𝑋𝑛⁄ ) + 16

116⁄ se (𝑋𝑋𝑛

⁄ ) ≤ (24116⁄ )3

e 𝑓 (𝑌𝑌𝑛

⁄ ) = (𝑌𝑌𝑛

⁄ )1/3

se (𝑌𝑌𝑛

⁄ ) > (24116⁄ )3

𝑓 (𝑌𝑌𝑛

⁄ ) = (841108⁄ ) (𝑌

𝑌𝑛⁄ ) + 16

116⁄ se (𝑌𝑌𝑛

⁄ ) ≤ (24116⁄ )3

e 𝑓 (𝑍𝑍𝑛

⁄ ) = (𝑍𝑍𝑛

⁄ )1/3

se (𝑍𝑍𝑛

⁄ ) > (24116⁄ )3

𝑓 (𝑍𝑍𝑛

⁄ ) = (841108⁄ ) (𝑍

𝑍𝑛⁄ ) + 16

116⁄ se (𝑍𝑍𝑛

⁄ ) ≤ (24116⁄ )3

onde 𝑋, 𝑌 𝑒 𝑍 são os valores dos triestímulos da cor a considerar e 𝑋𝑛, 𝑌𝑛 𝑒 𝑍𝑛 são os valores

triestímulos do branco de referência utilizado com 𝑌𝑛 igual a 100 [19].


Tal como representado na Figura 14, o eixo a* positivo aponta aproximadamente na direção

dos estímulos de cor vermelha, o eixo a* negativo aponta aproximadamente na direção dos estímulos

verdes; o eixo b* positivo aproxima-se da direção dos estímulos amarelos e b* negativo aproxima-se

na direção do estímulo azul. L* é acoplado à intensidade de luminância do estímulo. A saturação,

𝐶𝑎𝑏∗ , e a tonalidade, ℎ𝑎𝑏, são representações das coordenadas cromáticas em coordenadas polares

[19].

Testes de visão das cores

Existem vários testes para diagnosticar defeitos na visão das cores, mais simples como as

placas de Ishihara, ou testes de classificação mais complexos como o teste Farnsworth-Munsell de

15 ou 100 tonalidades, testes computarizados como o CAD e o CCT, e o anomaloscópio para um

diagnóstico mais preciso [30].

As placas pseudoisocromáticas são os testes mais populares e são muito utilizadas para fins

de rastreio. O alvo e os tons de fundo variam ligeiramente no brilho e saturação. De todos os tipos de

Figura 14 - Representação das três dimensões do espaço CIELAB mostrando um cilindro de saturação constante

(𝑪𝒂𝒃∗ ) e tonalidade variável e um plano de ângulo de tonalidade constante (𝒉𝒂𝒃) mas saturação variável.

(Adaptado de Colorimetry - Understanding the CIE system, 2007) [19].


teste de visão de cores estes têm a maior escolha e variedade. O teste de Ishihara foi o primeiro teste

de placas pseudoisocromáticas a ser comercializado [30], [31].

Teste de Ishihara

O primeiro teste de visão das cores de Ishihara foi publicado em 1906 e já foram feitas

inúmeras edições ao longo dos anos, é o teste para avaliação da visão das cores mais utilizado

mundialmente. As edições mais usadas são constituídas por números e linhas traçadas para serem

identificados. Atualmente estão disponíveis as versões de 14 (versão concisa), de 24 e de 38 patelas.

A maioria dos testes pseudoisocromáticos podem ser usados com crianças e adultos analfabetos e

são usados para avaliação das deficiências congénitas do vermelho-verde [31], [32].

As placas estão desenhadas para serem observadas dentro de uma sala adequadamente

iluminada por luz natural. Este teste deve ser aplicado a aproximadamente 75 cm do observador e

ligeiramente inclinado, de modo a que o papel fique no melhor ângulo em relação à linha de visão

dos observadores. As patelas 1 a 25 são patelas numerárias e o tempo máximo de resposta por patela

não deve ultrapassar os 3 segundos. Se o observador for incapaz de ler números, aplicam-se as

patelas 26 a 38 onde o observador deve percorrer o caminho colorido com um pequeno pincel de

cerdas macias entre as duas marcas "X". O tempo máximo de resposta nestes casos não deve

ultrapassar os 10 segundos. As figuras que se encontram em cada patela são incorporadas num

padrão de fundo aleatório de pontos de tamanho variável com diferente brilho e saturação, assim

como intensidade variável dentro da mesma tonalidade. É constituído por uma patela de

demonstração (nº 1), patelas de transformação (nº 2 a 9), esbatimento (nº 10 a 17), ocultação (nº

18 a 21) e de diagnóstico (nº 22 a 25). Há uma ligeira tendência de não identificação de

deuteranómalos muito suaves e ocorrer falhas por parte de alguns observadores normais [31]–[34].


A Figura 15 mostra a patela número 9 do teste de Ishihara (onde se lê o nº 74) vista por

observadores normais e com deficiências na visão das cores: protanope e deuteranope. Podemos

verificar que os protanopes não conseguem ler o número enquanto os deuteranopes poderão

conseguir ler o número 21. De facto, os deuteranopes veem uma gama saturada de verde de modo

que apenas uma parte do número 4 é visível para eles. O mesmo acontece para o número 7, que

pode ser visto como 2 pelos deuteranopes [33].

Neste teste, a normalidade da visão das cores de um observador é demonstrada se nas

primeiras 21 patelas acertar em 17 ou mais respostas. Se apenas acertar em 13 ou menos patelas

poderá apresentar uma visão das cores deficiente. Caso o observador, nas patelas 18 a 21, consiga

identificar os números 5, 2, 45 e 73, respetivamente, e com mais facilidade que nas patelas 14, 10,

13 e 17, então é classificado como observador anormal. As patelas 22 a 26, ou seja, com dois

números, um vermelho e um vermelho-púrpura, sob fundo cinzento, poderão diferenciar protanopes

de deuteranopes. Quando os indivíduos não conseguem ver o número vermelho é sinal de protanopia;

quando não conseguem ver o vermelho-púrpura é deuteranopia (ver ANEXO 2) [34].

No entanto é um teste de rastreio e não de diagnóstico. Falha na classificação do tipo de defeito

na visão das cores e no controlo e evolução do mesmo. Este teste não permite identificar deficiências

de cor azul, tritanopia ou tritanomalia [31], [35]

Figura 15 - Patela nº 9 do teste de Ishihara vista por um observador de visão das cores normal (imagem da esquerda),

por um observador deuteranope (imagem central) e observador protanope (imagem da direita) (Adaptado

de Gambino, Minafo, Pirrone & Ardizzone, 2016) [33].


Teste de Tonalidades Farnsworth-Munsell 100 e 15

O teste Farnsworth-Munsell 100 (FM 100) foi desenvolvido pela Universidade de Fewswart em

meados de 1940. São utilizados cinco tons: vermelho, amarelo, verde, azul e roxo. No entanto, não

existem 100 tonalidades neste teste, foram removidas 15 tonalidades para tornar a representação

das cores mais uniforme. Farnsworth terá dividido as 85 cores em quatro caixas onde cada caixa tem

uma tonalidade fixa em cada extremidade, a primeira peça de cada caixa é igual à última peça da

caixa anterior. As peças estão separadas em quatro caixas, três de 21 e uma de 22 peças perfazendo

um total de noventa e três cápsulas - Figura 16. Cada cápsula tem uma matiz diferente mantendo

sempre a mesma luminosidade e saturação. Trata-se de um teste de ordenação logo a tarefa do

sujeito consiste em ordenar as peças de cor numa sequência de passos percetivos iguais, ou seja,

organizar as peças móveis de forma a criar uma progressão cromática gradual [31], [32], [36].

O FM 100 pode ser usado como um teste quantitativo, bem como fornecer um diagnóstico do

tipo e severidade da deficiência visual das cores congénita ou adquirida. O teste não foi originalmente

desenvolvido para a avaliação das deficiências na visão das cores adquiridas, no entanto, tornou-se

um padrão para este tipo de avaliação. É limitado por fatores como o tempo para administrar o teste,

bem como a variabilidade intersubjetiva devido à concentração, paciência e cooperação por parte de

cada sujeito [31], [37].

Figura 16 - Representação do teste da visão das cores Farnsworth-Munsell 100 (Confidence, Farnsworth Munsell 100

Hue Test, https://es.colorconfidence.com, 25/08/2018) [36].


O desempenho de um indivíduo ao realizar o teste está relacionado com a idade, ou seja, é

dependente do fator idade visto que para idades próximas de 20 a performance é mais elevada e vai

gradualmente diminuindo para idades mais avançadas. Isto deve-se ao facto de que, nos grupos

etários mais velhos, o cristalino apresenta opacidades e uma tonalidade mais amarela cometendo

frequentemente erros nas peças de cores com comprimentos de ondas menores. Este teste é também

dependente do tipo de iluminante utilizado durante a sua realização [31].

O resultado do teste é calculado através de um programa informático que fornece um conjunto

de instrumentos analíticos e administrativos, através dos quais os dados podem ser apresentados

com um gráfico. Na Figura 17 encontra-se a representação gráfica dos resultados de um dos

observadores que realizou este teste. No caso deste observador com uma visão de cores normal, o

teste FM evidencia a sua excelente capacidade para discriminar cores (Total Error Score = 16).

Figura 17 - Resultado do teste de um observador com visão cromática normal.


Cambridge Colour test (CCT)

O Cambridge Colour Test é um teste de despistagem, também permite classificar (prota ou

deutera) e obter o grau de severidade da deficiência. Permite acompanhar a evolução da deficiência.

O estímulo assemelha-se ao tradicional teste de Ishihara, anteriormente analisado, uma vez que

recorre a placas peseudoisocromáticas, mas é computorizado. O padrão alvo tem a forma de um C

diferindo do fundo em cromaticidade – ver Figura 18 -O fundo e o alvo são compostos por vários

círculos discretos, cada um com o seu contorno, e a luminância de cada círculo é aleatória. Estas

duas condições pretendem assegurar que o indivíduo detete o alvo apenas pela visão das cores e não

por pistas associadas ao contorno ou a diferenças de luminosidade. O alvo é sempre a letra C e pode

ser exibida, aleatoriamente, em quatro orientações diferentes. O observador apenas tem que detetar

a orientação do C e carregar no botão correspondente. No início do teste, o C é saturado em cor, mas

essa saturação vai diminuindo gradualmente conforme as respostas dadas pelo observador [32], [38],

[39].

Contudo, existe a possibilidade deste teste classificar de forma errada os casos referentes a

dicromatas ou a tricromatas anómalos severos.

Figura 18 - Aspeto dos “C” de Landolt apresentados no CCT nas quatro orientações possíveis (Adaptado de Regan,

Reffin & Mollon, 1994) [38].


Colour Assessment and Diagnosis (CAD)

O teste CAD é um dos testes de cores mais populares e amplamente utilizados para detetar a

deficiência de cor, avalia a sensibilidade cromática tanto no vermelho-verde como no azul-amarelo.

Consiste em estímulos coloridos, normalmente, em forma de quadrados, que se movem ao longo das

diagonais de um fundo com forma quadrada (podem mover-se nas diagonais do quadrado de cima

para baixo ou de baixo para cima). O fundo é formado por ruído de contraste de luminância dinâmico.

O observador apenas tem de reportar a direção do estímulo colorido que se encontra em movimento

– ver Figura 19 [39], [40].

O CAD é um teste que permite fazer o diagnóstico preciso do tipo de deficiência envolvida.

Permite isolar os estímulos de cor (encobrindo qualquer pista adquirida através da luminância) e

possui uma sensibilidade e precisão mais elevadas. Por este motivo, o teste usa ruído de contraste

de luminância dinâmico, pois possibilita mascarar com maior eficiência a deteção de qualquer

estímulo de contraste de luminância que possa estar presente no alvo de teste colorido [39].

Figura 19 – Estímulo colorido do teste CAD em forma de quadrado que se move nas diagonais (Adaptado de Ahmed,

2013) [55].


Anomaloscópio HMC OCULUS

A anomaloscopia é uma técnica de diagnóstico, identifica as anomalias na visão das cores e

permite classificar as deficiências congénitas, identificando indivíduos tricromatas anómalos e

dicromatas. Também permite quantificar o grau de severidade de um tricromata anómalo [32].

Para avaliar a deficiência de visão de cores com um anomaloscópio, são usadas combinações

metaméricas, nas quais duas fontes de luz diferentes devem ser combinadas com uma terceira cor

pelo sujeito. O anomaloscópio HMC permite o diagnóstico de deficiências vermelho-verde usando a

combinação metamérica de Rayleigh:

𝑉𝑒𝑟𝑑𝑒 (549 𝑛𝑚) + 𝑣𝑒𝑟𝑚𝑒𝑙ℎ𝑜 (666 𝑛𝑚) = 𝑎𝑚𝑎𝑟𝑒𝑙𝑜 (589 𝑛𝑚),

bem como deficiências azul-amarelo usando a equação metamérica Moreland:

𝐴𝑧𝑢𝑙 (436 𝑛𝑚) + 𝑣𝑒𝑟𝑑𝑒 (490 𝑛𝑚) = 𝑐𝑖𝑎𝑛𝑜 (480 𝑛𝑚) + 𝑎𝑚𝑎𝑟𝑒𝑙𝑜 (589 𝑛𝑚)

Equação 7 – Equação de Rayleigh que permite avaliar deficiências de visão das cores vermelho/verde (primeira equação)

e equação Moreland que permitem avaliar deficiências de visão das cores azul/amarelo (segunda equação).

A proporção das diferentes fontes de luz permite o diagnóstico de diferentes deficiências de

visão de cores. Este aparelho permite uma avaliação qualitativa e quantitativa da visão das cores do

olho humano [41], [42].

O anomaloscópio utiliza a mistura aditiva de cores que consiste em observar um círculo dividido

em duas partes, ver Figura 20, onde a parte superior corresponde à zona de teste onde ocorre a

mistura das luzes monocromáticas (neste caso, vermelho e verde) e a zona inferior corresponde à

zona de referência onde se encontra a luz amarela monocromática. O objetivo do teste é, através da

alteração das intensidades das cores e da alteração do brilho, obter igualdade entre as duas zonas,

ou seja, igualá-las na cor e no brilho [42].


Para alcançar resultados reproduzíveis e comparáveis foram estabelecidas algumas das

seguintes condições: apresentação do campo de teste com um ângulo de 2° e um ambiente

envolvente escuro observado através de um tubo/ocular; boa focagem do teste através da ocular;

separação das duas metades do campo de teste com uma linha fina preta que deve desaparecer

quando ambos os campos de teste são vistos como correspondentes. O intervalo de correspondência

é uma descrição quantitativa da sensibilidade para diferenças de cor na área vermelha/verde ou

azul/verde, quanto menor o intervalo de correspondência, melhor a perceção das diferenças de cor

– ver Figura 21 [42].

O intervalo de correspondência compreende valores limite. Na Figura 21 podemos ver a

representação dos resultados obtidos pelo anomaloscópio HMC, diagrama de Pitt (Rayleigh), onde

verificamos a zona limite para um visão das cores normal, identificada com o nº 1 e as zonas de uma

visão das cores que apresenta alguma deficiência: protanopia, protanomalia, deuteranopia,

deuteranomalia e acromatopsia.

Figura 20 - Representação do teste da visão das cores Anomaloscópio HMC. Na imagem A está representado o círculo,

bipartido, onde a parte superior (1) corresponde à zona de teste onde ocorre a mistura, neste caso, das

luzes verde (549 nm) e vermelho (666 nm) e a zona inferior (2) corresponde à zona de referência onde

se encontra a luz amarela monocromática (589 nm). Na imagem B temos a representação simplificada

do que foi descrito anteriormente (Adaptado de Instruction Manual OCULUS HMC ANOMALOSKOP) [42].


Figura 21 - Representação dos resultados obtidos pelo anomaloscópio HMC, diagrama de Pitt (Rayleigh). Identificado

pelo nº 1 está a zona limite para uma visão de cores normal, o nº2 representa o eixo das abcissas –

mistura das duas luzes (semicírculo superior) e o nº 3 representa o eixo das ordenadas – intensidade da

luz de referência (amarelo) (Adaptado de Instruction Manual OCULUS HMC ANOMALOSKOP) [42].


OBJETIVO:

A transmissão do cristalino humano não é uniforme no espectro visível – Figura 3. Ocorre

uma grande absorção na região do ultravioleta e comprimentos de onda curtos e é quase transparente

na região dos comprimentos de onda longos. Com o passar dos anos ocorrem alterações no cristalino,

tornando-se cada vez mais amarelo, aumentando a absorção nos comprimentos de onda mais curtos

[43].

Há dados populacionais dos quais podemos estimar a mudança na densidade da lente com

a idade. Estes estudos coincidem no sentido em que mostram uma mudança gradual na densidade

de ~ 0,12 unidades log por década entre 10 e 55 anos para 400 nm. Alguns estudos demonstraram

que não existe nenhuma alteração na densidade do cristalino em idades jovens (até aproximadamente

20 anos) e outros afirmam que existe uma mudança contínua na densidade da lente desde o

nascimento. Após os 60 anos, parece haver boas evidências de que o aumento da densidade acelera

esperando-se uma mudança de ~ 0,4 log / década, após os 60 anos [43].

Dado que a transmitância dos meios oculares (em particular o cristalino) diminui

naturalmente com o aumento da idade é oportuno e necessário saber de que forma estes meios

podem afetar a perceção das cores inter-observador utilizando o teste de visão das cores de Ishihara.

O objetivo deste trabalho foi testar se ocorrem alterações na perceção das cores e na leitura

das patelas de Ishihara com o aumento da idade (simulado). Para tal foram utilizadas imagens

hiperespectrais das patelas de Ishihara para simular a influência da alteração da transmitância de

meios oculares (especificamente do cristalino) na perceção das patelas em observadores normais e

sem deficiências na visão das cores. No caso de ocorrer alteração na leitura das patelas tornou-se

relevante saber qual a idade em que se torna evidente.


MÉTODOS:

A investigação decorreu no Colour Science Lab (CSL) na Universidade do Minho (Braga,

Portugal). Os testes e recolha de dados experimentais foram realizados no Departamento de Física

da Universidade do Minho (Braga, Portugal) e todos os instrumentos utilizados encontravam-se

disponíveis nessas instalações.

Tipo de estudo

Trata-se de um estudo observacional analítico onde foi aplicado o teste de Ishihara através de

imagens hiperespectrais numa população de jovens estudantes com a visão das cores normal

utilizando filtros digitais coloridos para simular as alterações da transmitância do cristalino. Não houve

intervenção, por parte do investigador, no normal funcionamento do observador e a saúde geral do

mesmo não foi comprometida, dado tratar-se de uma experiência observacional sem contacto direto

entre o observador e o equipamento experimental utilizado. Durante todo o procedimento foram

utilizadas técnicas não invasivas que não exigiam o contacto direto entre o observador e o investigador,

e o equipamento a utilizar.

Observadores

Foram utilizados 30 observadores jovens, com idade média de 20.17±1.86 anos (entre 17 e

24 anos) e pertencentes à comunidade académica. Era um requerimento que os observadores

possuíssem as estruturas oculares transparentes, sem qualquer opacidade ou patologia ocular e,

ainda, uma visão das cores de acordo com os parâmetros normais. Na existência de algum problema

de transparência ou não existência de uma visão das cores normal, ou ainda patologia ocular que

alterasse a performance visual, o observador seria excluído.

Antes da realização de qualquer procedimento, os observadores tiveram acesso e assinaram

um consentimento informado, (ver ANEXO 1), onde estava descrito e explicado todo o processo

experimental, autorizando a utilização dos resultados para fins científicos e não comerciais, de acordo

com a Declaração de Helsinki [44]. Os observadores participaram de forma voluntaria e podiam optar

por desistir em qualquer momento da experiência.


De seguida foram avaliados, diagnosticados e caracterizados como normais ou deficientes na

visão das cores usando os seguintes testes de visão das cores: o teste das 100 tonalidades de

Farnsworth-Munsell (FM-100) e o anomaloscópio (ver ANEXO 2). Todos os observadores realizaram o

procedimento experimental com a sua melhor correção visual.

Configuração experimental do teste

Transmissão do cristalino em função da idade

Neste trabalho desenvolveu-se um software capaz de apresentar num monitor de computador

imagens de patelas de Ishihara simuladas para a transmitância do cristalino em diferentes idades,

para avaliar as alterações da perceção das cores e da leitura das patelas de Ishihara com a idade. A

transmitância do cristalino para as diferentes idades, desde os 20 aos 80 anos, foi estimada a partir

dos dados apresentados por J. Pokorny, V. C. Smith, e M. Lutze em 1987 [43].

Estes autores utilizaram dados espectrais da densidade ótica do cristalino (que é diretamente

proporcional à absorvância) de uma população de observadores originalmente apresentados por Stiles

e Burch, Lutze et al, Said e Weale, Ruddock e Tan [43], [45]–[47]. Estimaram a função de densidade

espectral do cristalino, 𝐿, em duas componentes principais: uma componente afetada pelo

envelhecido, 𝐿1, e um componente residual, 𝐿2 . Visto tratar-se de uma mudança gradual e

aproximadamente linear é aplicado um aumento de densidade de ~ 0,12 unidades log por década

[43].


Apresentaram uma função para descrever o aumento da densidade ótica com a idade, 𝑇𝐿 ,

dependente do comprimento de onda, para observadores com a idade compreendida entre os 20 e

os 60 anos, 𝑇𝐿20−60, e entre os 60 e os 80 anos, 𝑇𝐿60−80.

𝑇𝐿20−60 = 𝑇𝐿1 [1 + 0.02(A − 32)] + 𝑇𝐿2

𝑇𝐿60−80 = 𝑇𝐿1 [1.56 + 0.0667(A − 60)] + 𝑇𝐿2,

Equação 8 – Estas equações descrevem a variação da densidade ótica dos 20 aos 60 anos e dos 60 aos 80 anos,

respetivamente.

onde A é a idade do observador, 𝑇𝐿1 e 𝑇𝐿2

resultam da separação de 𝑇𝐿 em duas componentes: 𝑇𝐿1

representa a porção afetada pelo envelhecimento do cristalino após os 20 anos e 𝑇𝐿2 representa a

porção estável após os 20 anos. Estes valores são tabelados e encontram-se na Tabela 1 [43].

Tabela 1 - Valores da densidade óptica da função de transmissão total da lente em função do comprimento de onda

(nm), 𝑇𝐿 , para um observador com uma idade média de 32 anos e a separação de 𝑇𝐿 em duas

componentes: 𝑇𝐿1representa a porção afetada pelo envelhecimento do cristalino após os 20 anos e : 𝑇𝐿2

representa a porção estável após os 20 anos (Adaptado de J. Pokorny, V. C. Smith & M. Lutze, 1987)

[43].

transmissão total da lente, TL, para um observador com uma idade média de 32 anos e a

separação de TL em duas componentes: TL1 representa a porção afetada pelo envelhecimento

do cristalino após os 20 anos e TL2


A densidade ótica do cristalino estimada para as diferentes idades utilizando esta metodologia

foi assumida como a absorvância do cristalino e convertida em transmitância. Posteriormente, a

transmitância obtida foi utilizada para simular a perceção de cor das patelas de Ishihara para

diferentes idades para observadores normais. A equação 𝑇𝐿20−60 foi usada na faixa etária dos 20

aos 60 anos e a equação 𝑇𝐿60−80 dos 60 aos 80 anos.

Desenho das patelas de Ishihara

Aquisição da imagem

As imagens das patelas de Ishihara utilizadas neste procedimento experimental foram

adquiridas utilizando imagiologia hiperespectral – ver Figura 22.

Um sistema de imagem hiperespectral é um sistema ótico capaz de adquirir imagens com

alta resolução espacial em várias gamas de comprimento de onda muito próximas. Assim o sistema

utilizado para adquirir as imagens das patelas de Ishihara permite medir a distribuição espectral da

luz refletida por cada ponto da imagem em análise [48].

Ao contrário das imagens coloridas adquiridas por câmaras digitais convencionais, que

registam a intensidade em apenas 3 sensores de cor – normalmente comprimentos de onda longos,

médios e curtos (habitualmente referidos por sensores Vermelhos ou R, Verdes ou G e Azuis ou B,

respetivamente), as imagens hiperespectrais possuem a informação da intensidade da luz refletida

pelo objeto em análise para vários comprimentos de onda. Desta forma associam a uma resolução

espacial uma resolução espectral, permitindo uma análise colorimétrica bastante precisa, assim como

diversas simulações colorimétricas [29].


Para a aquisição das imagens hiperespectrais das patelas de Ishihara utilizadas no programa

recorreu-se ao método do sistema hiperespectral desenvolvido por Foster e Nascimento [49] que é

composto por uma câmara digital monocromática de grande resolução espacial e um filtro de cristais

líquidos que permite uma seleção rápida e automática do comprimento de onda em análise. Este

sistema, representado na Figura 22, é composto por uma câmara digital monocromática (Hamamatsu

– C4742-80 ORCAER) com uma resolução de 1024 (V) x 1344 (H) pixéis, com um CCD de 8.66×6.66

mm em que cada pixel tem a dimensão de 6.45×6.45 𝜇m, de baixo ruído, arrefecida com Peltier e

com 12 bits de sinal de saída. A lente acoplada à câmara funcionava tipicamente a 75 mm (de 12 a

75 mm possíveis) e a f/16 ou f/22 para uma maior profundidade de campo, produzindo cerca de 1

minuto de arco de campo de aquisição por pixel. A seleção de cada comprimento de onda é realizada

por um filtro de cristais líquidos (VariSpec, VSVIS2-10HC-35-SQ CRI) de sintonização rápida, entre os

400 e os 720 nm, com 10 nm de intervalo entre cada comprimento de onda, com uma largura de

banda a meia altura de 10 nm a 500 nm, 6 nm a 450 nm e 16 nm a 720 nm. Para evitar a

contaminação por luz infravermelha do sistema quando o filtro estava sintonizado para baixos

comprimentos de onda, foi adicionado ao sistema um filtro de infravermelhos. Todo o sistema era

controlado por um software desenvolvido no Laboratório de Ciências da Cor da Universidade do Minho

controlando o tempo de exposição da câmara de forma automática por forma a maximizar o sinal

adquirido em cada comprimento de onda, ao controlar o tempo de exposição da câmara digital

monocromática para cada comprimento de onda.

Figura 22 - Representação do sistema híperespectral utilizado na aquisição das patelas de Ishihara.


Por forma a compensar as variações espaciais de iluminante e não uniformidades espaciais do

sistema durante o tempo de aquisição, foi utilizada uma superfície branca uniforme e esta imagem

adquirida e utilizada no processamento das imagens das patelas de Ishihara. A refletância foi

estimada a partir de uma referência cinza de refletância conhecida que estava presente na cena

durante todo o período de aquisição. No processamento da imagem assumiu-se que o iluminante

presente na referência era uniforme por toda a patela de Ishihara, uma vez que as não uniformidades

espaciais foram compensadas utilizando a referência branca. A Figura 23 apresenta uma das patelas

a ser adquirida, com a correspondente referência cinza presente na imagem durante todo o tempo

de aquisição.

Processamento da imagem

Ao adquirir as imagens das patelas a partir do livro de visão das cores de Ishihara presente no

laboratório da Universidade do Minho, verificou-se que a parte branca que rodeia o estímulo, a parte

central da patela que contém o número/figura encontrava-se suja e com manchas apresentando um

fundo não regular e não uniforme. Para contornar esta condição foram recolhidas 4 partes da periferia

de 4 zonas diferentes e reconstruiu-se toda a área periférica com pixéis aleatórios das 4 áreas

Figura 23 - Representação da aquisição da imagem híperespectral da primeira patela de Ishihara. O retângulo azul

indica a posição da referência cinza de reflectância conhecida, presente durante todo o período de

aquisição da patela de Ishihara.


recolhidas do teste original. Este processo foi repetido para cada patela, sendo que o background de

cada patela utilizou pixéis da sua própria imagem original. Desta forma as patelas apresentadas no

ecrã exibiam uma área periférica uniforme e sem manchas, diminuindo assim pistas acessórias à

identificação da imagem, que se poderiam revelar distratoras.

Apresentação da imagem

Cada imagem da patela de Ishihara foi apresentada num ecrã a cores CRT (Sony – GDM F520,

Sony Corporation, Japan) controlado por um sistema VisaGe MKII (Cambridge Research Systems,

Kent, UK). O ecrã foi calibrado em cor e luminância utilizando um espectroradiómetro

(SpectraColorimeter, Model PR-650; Photo Research Inc., Chatsworth, California).

As imagens são apresentadas simulando o cristalino nas várias idades. Trata-se de um processo

sequencial que se inicia com o filtro correspondente à idade do observador e vai aumentando de 2

em 2 anos à medida que o observador vai passando para as imagens seguintes. A imagem vai-se

tornando cada vez mais amarela, tal como representado na Figura 25, até chegar ao limite dos 80

Figura 24 - Representação do estímulo usado na versão teste do programa (patela nº 1) para uma idade de 20 anos.


anos que é a última imagem da sequência. A luminância média de cada imagem foi ajustada de modo

a que se situasse nas 10 cd/m2 e assegurou-se que todas as cores em todas as opções de seleção

de imagem se encontravam dentro da capacidade do monitor de apresentar as cores pretendidas.

Na Figura 26 está representada a título de exemplo a radiância estimada para as diferentes

idades em avaliação neste procedimento experimental. É visível o efeito do amarelecimento do

cristalino e a maior filtragem em comprimentos de onda menores com o aumento da idade da

simulação, sendo que cores mais frias (azul) representam idades menores (20 anos) e cores mais

quentes (amarelo) idades maiores (80 anos), estando também representadas as idades de 40 e 60

anos. A radiância de cada ponto da imagem foi estimada assumindo o iluminante padrão CIE D65 e

o observador padrão CIE 1931 2º [19], [20].

Figura 25 - Simulação de uma patela de Ishihara simulada para os 20, 40, 60 e 80 anos, assumindo a iluminação

pelo iluminante CIE D65.


Figura 26 - Representação da radiância estimada, após passagem pela córnea, pela câmara anterior e pelo cristalino,

para o ponto indicado na figura da esquerda, para as diferentes idades simuladas: 20 anos – linha azul,

40 anos – linha verde, 60 anos – linha castanha e 80 anos – linha amarela.

Figura 27 - Representação das coordenadas cromáticas para a patela indicada na Figura 26 para as idades simuladas

de 20, 40, 60 e 80 anos representadas pelas cores vermelha, verde, azul e preta, respetivamente. A linha

azul representa o limite do diagrama cromático CIE 1931 e as linhas retas representam as linhas de

confusão para os observadores protanopes, deuteranopes e tritanopes a vermelho, verde e azul,

respetivamente. A imagem da direita é apenas uma representação em escala ajustada da imagem da

esquerda.


Utilizaram-se 22 patelas diferentes do teste de Ishihara, ver Figura 28, onde cada uma delas

foi apresentada ao observador três vezes, levando a um total de 66 ensaios ao longo do programa

(ver ANEXO 3). As imagens apareciam de forma aleatória diminuindo possíveis pistas associadas à

memorização do estímulo, mesmo que inadvertidamente. Os dados finais para cada patela

consideram as três respostas dadas para cada uma delas.

Em cada ensaio o observador pode dar duas respostas, a primeira corresponde à imagem a

partir da qual percebe que houve uma alteração na visualização cromática e/ou de intensidade da

patela e a segunda corresponde à imagem a partir da qual nota alterações na leitura da patela. O

esperado é que cada observador apenas dê uma resposta em cada sequência, correspondente à

alteração na tonalidade, ou seja, espera-se não haver alterações da legibilidade da patela. Caso não

Figura 28 - Representação de imagens de patelas do teste de Ishihara utilizadas neste procedimento experimental.


note alterações na legibilidade o observador chega à idade máxima de 80 anos e inicia-se novamente

este processo com uma nova imagem aleatória.

A distância do observador ao ecrã do computador era de 1 metro, resultando num campo de

visão de 7.3ᵒ graus, semelhante à situação real de observação do teste físico. As imagens

hiperespectrais das patelas neste trabalho experimental foram recriadas digitalmente assumindo um

iluminante D65 e apresentam uma luminosidade média e constante de 10 cd/m2.

Figura 29 – Representação da interface gráfica do programa onde verificamos que é possível alterar algumas

condições como o iluminante, luminosidade, salto de idade (em anos) de imagem para imagem, entre

outros.


Procedimento experimental

Este trabalho iniciou-se com a análise dos observadores onde se executou uma avaliação à

visão das cores que validava a aptidão do observador para a tarefa. Para esta avaliação foram

utilizados os seguintes testes: teste das 100 tonalidades de Farnsworth-Munsell (FM-100), que foi

realizado na presença do iluminante D65, e do anomaloscópio Oculus HMC.

De seguida, o observador iniciou o procedimento experimental, realizado num ambiente

escuro e sem qualquer tipo de iluminação para além da apresentada pelo ecrã CRT, iniciando-se com

o programa de teste onde são dadas algumas recomendações muito sucintas e o observador se pode

ambientar com o funcionamento do comando remoto, com o funcionamento do programa, adaptação

ao escuro e ter uma perceção real do que terá que fazer na tarefa seguinte. Neste programa de teste

apenas é apresentada uma patela, nº 1, para evitar a introdução de pistas de aprendizagem por parte

do observador. Esta patela nº 1 não é utilizada posteriormente no programa principal. A tarefa dos

observadores era indicar, usando o comando remoto, quando notavam alterações na perceção das

cores e na leitura das patelas de Ishihara apresentadas no ecrã, respetivamente, esperando-se assim

duas respostas. Inicia-se com a apresentação da patela com o filtro correspondente à idade do

observador e este vai avançando para a imagem seguinte surgindo uma imagem igual à anterior, a

mesma patela, mas com um filtro simulando uma idade superior à anterior em 2 anos. Ao avançar

as imagens, avança também a idade simulada do observador e este deve identificar, clicando no

botão adequado, quando percebe que houve uma alteração na tonalidade da patela. De seguida

continua a avançar as imagens até identificar alterações na leitura das patelas. Caso não note

alterações na legibilidade, que é o esperado, chega à idade máxima de 80 anos e inicia-se novamente

este processo com uma nova imagem. O teste tem uma duração de aproximadamente 20 minutos.

As instruções estavam escritas no ecrã do monitor CRT e eram iguais para todos os observadores.

Métodos de análise dos resultados

Numa tentativa de compreender se as diferentes patelas de Ishihara poderiam interferir na

idade em que é percetível alterações de tonalidade das mesmas, dividimos as 22 patelas por 6 grupos

diferentes. Cada grupo, que designamos de cluster, é constituído por patelas que têm características

cromáticas e comportamentos de visualização semelhantes. A Tabela 2 descreve sucintamente os 6

clusters:


Tabela 2 – Descrição dos clusters pelos quais foram agrupadas as 22 patelas.

Clusters Descrição Nº da imagem correspondente

Cluster 1 Patelas de transformação, fundo em tons de verde

2, 3, 4 e 5

Cluster 2 Patelas de transformação, fundo em tons de vermelho

6 e 7

Cluster 3 Patelas de esbatimento, fundo em tons de verde e azul

8, 9, 10 e 11

Cluster 4 Patelas de esbatimento, fundo em tons de vermelho e amarelo

12, 13, 14 e 15

Cluster 5 Patelas de ocultação 16, 17, 18 e 19

Cluster 6 Patelas de diagnóstico, fundo cinza

20, 21, 22 e 23

As respostas dos observadores que indicaram a idade simulada que permitia identificar uma

alteração de cor e eventualmente uma alteração de legibilidade, foram analisadas por duas vias:

utilizando as médias das respostas e a frequência das idades escolhidas para cada patela.

A média das idades simuladas e o desvio padrão associado foi assumido como o valor a partir

do qual os observadores percebiam que as patelas alteravam de cor e passavam a ter uma outra

legibilidade.

Foi também estimada a frequência das respostas para cada uma das patelas para se perceber

a distribuição das respostas obtidas em função das diferentes idades disponíveis para escolha,

informação ocultada pela estimativa da média. O intervalo utilizado no cálculo de frequências foi

obtido através da seguinte equação:

Equação 9 - Cálculo do intervalo assumido na estimativa de frequências de respostas em função das idades disponíveis

para seleção, k [50].

𝐾 = 1 + 3.322 × log 𝑁


Onde K é o número de intervalos e N o número de observações, N=1980, considerando 30

observadores x 22 imagens x 3 repetições cada. Feitos os cálculos obteve-se o resultado de K≈12.

Para facilitar a distribuição dos intervalos e seus respetivos limites, consideraram-se 13 intervalos,

dos 20 aos 80 anos, com incrementos de idade em passos de 5 anos.

Para se encontrar o pico de respostas a partir das distribuições de frequências de respostas,

os dados foram ajustados a uma função Gaussiana ou função de densidade de probabilidade normal

que se representa da seguinte forma (ver Figura 30):

Neste caso a curva Gaussiana apresenta um pico, identificado por 𝑥𝑐 de coordenadas

(𝑥𝑐, 𝑦𝑐), FWHM=w é a largura a meia altura da função Gaussiana [50]. Assim, era possível obter o

pico de seleção para cada uma das patelas, correspondente à idade simulada escolhida com maior

frequência, o que foi assumido como o valor a partir do qual os observadores percebiam a alteração

de cor da patela e/ou da legibilidade da mesma.

No ajuste da função Gaussiana a cada patela assumiu-se como parâmetro inicial o 𝑦0 = 0 e

procurou-se um coeficiente de correlação, 𝑟2, superior a 𝑟2 > 0.6. Casos houve em que tais

Figura 30 – Representação da curva Gaussiana e explicação de alguns parâmetros essenciais (OriginLab, Gaussian,

https://www.originlab.com/doc/Origin-Help/Gaussian-Function-FitFunc#Function, 21/10/2018) [50].


condições não se conseguiram cumprir. A avaliação visual das distribuições de frequências indicavam

a possibilidade de dois picos de distribuição pelo que se tentou ajustar uma Bi-Gaussiana, ainda com

𝑦0 = 0, que melhorava substancialmente o ajuste pretendido e fazia o reconhecimento de todos os

picos existentes, e correspondia à sobreposição de duas funções Gaussianas individuais, como

representadas na Figura 30.


RESULTADOS:

A Figura 31 representa a média das idades simuladas escolhidas para cada uma das patelas

e o desvio padrão associado. A linha vermelha representa o resultado encontrado para todos os

observadores e todas as patelas:

Verifica-se que, em média, os observadores percebem uma alteração na tonalidade das

patelas (mais amarelas) aos 50 anos, aproximadamente, mais especificamente 48±12.6 anos. É

possível notar que as imagens 5 e 18 apresentam uma maior resistência à mudança, ou seja, os

observadores apenas percebem alguma mudança de tonalidade após os 48 anos, embora seja uma

diferença clinicamente irrelevante. A primeira coluna diz respeito à média de todas as imagens, ou

seja, a média das 22 imagens, o que também está representado pela linha vermelha.

Os dados obtidos foram organizados por clusters – ver Tabela 2 - para se tentar perceber se os

diferentes tipos de patelas de Ishihara poderiam interferir na idade em que é percetível alterações de

tonalidade. A média de cada cluster encontra-se representada na Figura 32:

Figura 31 – Idade média simulada selecionada, para cada imagem, em que os observadores percebem uma

alteração na tonalidade em média de, aproximadamente, 50 anos representada pela linha vermelha.


Verifica-se que, em média, os observadores percebem uma alteração na tonalidade das

patelas de cada cluster aos 50 anos, aproximadamente, mais especificamente 48±12.6 anos.

Observando individualmente cada cluster verifica-se que não há diferenças clinicamente relevantes,

os valores encontram-se sempre muito próximos da média. A primeira coluna diz respeito à média de

todas as imagens, ou seja, a média das 22 imagens, assim como a linha vermelha representada.

A Figura 33 representa a distribuição de frequências das escolhas das idades simuladas, em

função das idades disponíveis para escolha para todas as patelas testadas. A linha azul e a linha

vermelha representam o ajuste de uma função Gaussiana e de uma função Bi-Gaussiana,

respetivamente. Esta última corresponde à sobreposição do ajuste de duas funções Gaussianas a

cada um dos picos principais identificados na distribuição de frequências. Foram feitos estes dois

ajustes pois através dos dados, em algumas imagens, era previsível a existência de 2 picos e não

apenas de um. Na curva azul, ao ajustar a uma função Gaussiana, obteve-se um pico aos 48.9 anos

(aproximadamente 50 anos) com um 𝑟2 = 0,6. Este valor coincide com o valor da média, no entanto

Figura 32 - Idade média simulada selecionada, para cada cluster de patelas de Ishihara, em que os observadores

percebem uma alteração na tonalidade em média de, aproximadamente, 50 anos representada pela linha

vermelha.


o indicativo da qualidade da regressão, 𝑟2, não foi muito satisfatório. Na curva vermelha, com o ajuste

a duas funções Gaussianas, obtiveram-se dois picos aos 39.2 anos e 60.9 anos, com um 𝑟2 = 0,83.

Quanto à leitura das patelas, que era um dos parâmetros a ser analisado pelos observadores

durante a experiência, não se verificaram alterações, tal como esperado. Ou seja, os observadores

não tiveram perceção de alterações na legibilidade das patelas. Assim, apenas foi registada a resposta

correspondente à identificação da idade simulada que correspondia a uma perceção de alteração de

cor.

Realizou-se uma análise individual de cada imagem em frequência usando uma função

Gaussiana ou Bi-Gaussiana, tal como descrito no capítulo anterior, na tentativa de perceber se existe

um padrão entre as imagens com um pico ou dois. Verificou-se que, das 22 imagens, 12 foram

ajustadas a duas Gaussianas com 𝑟2 superiores a quando considerado apenas uma função

Gaussiana, e 10 a uma Gaussiana. As 10 imagens ajustadas a uma Gaussiana (imagem 1, 3, 4, 7,

8, 11, 12, 15, 19 e 20) apresentam, em média, um pico aos 47.9 anos. As 12 imagens ajustadas a

Figura 33 – Representação gráfica de frequências de todas as imagens. A azul encontra-se representado o ajuste a

uma função Gaussiana, e a vermelho o ajuste Bi-Gaussiano, correspondente à sobreposição do ajuste

de duas funções Gaussianas.


duas Gaussianas (imagem 2, 5, 6, 9, 10, 13, 14, 16, 17, 18, 21 e 22) apresentam, em médias, dois

picos aos 39.6 anos e 61.4 anos. A representação gráfica em frequência de todas as imagens

individuais encontra-se em anexo – ver ANEXO 4.


DISCUSSÃO DE RESULTADOS:

Neste trabalho pretendeu-se testar se ocorrem alterações na perceção das cores e na leitura

das patelas de Ishihara com o aumento da idade (simulado). Para tal realizou-se uma experiência

psicofísica onde foram utilizadas imagens hiperespectrais das patelas de Ishihara para simular a

influência da alteração da transmitância de meios oculares (especificamente do cristalino) na

perceção das patelas em observadores normais e sem deficiências na visão das cores. Analisando as

respostas dadas pelos observadores verificou-se que, em média, os observadores percebiam uma

alteração na visualização cromática e/ou de intensidade de cada patela perto dos 50 anos. Era

esperado um valor próximo dos 50 anos visto que outros trabalhos de investigação demonstraram

que existe um elevado aumento da densidade do cristalino a partir dos 40 anos, aumentando também

a sua cor amarela (por exemplo: Ranjan e Beedu, 2006; Duncan, Wormstone e Davies, 1997) [51],

[52]. O resultado da análise por cluster foi também, em média, 50 anos. Daqui concluímos que,

através da análise das médias, as diferentes patelas de Ishihara não interferem na idade em que é

percetível alterações de tonalidade das mesmas.

Quanto à leitura/legibilidade das patelas não se verificou alterações, tal como esperado desde

o início da experiência. Este estudo, recorrendo a imagens hiperespectrais das patelas de Ishihara

para simular o cristalino em várias idades, permitiu mostrar que a tonalidade mais amarela do

cristalino não produz alterações significativas na legibilidade das patelas, logo, não induzirá em

respostas erradas aquando da aplicação do teste sob as condições descritas nesta experiência.

Possivelmente outros fatores como tamanho da pupila, nível de iluminação de fundo, densidade do

pigmento macular, poderão influenciar na leitura das patelas. Isto poderá dever-se também ao facto

de o teste de Ishihara não permitir analisar e identificar deficiências de cor azul que por sua vez

corresponde à gama dos comprimentos de onda mas absorvidos pelos cristalinos com maior idade

[13]. Este resultado segue uma tendência verificada na investigação de Beirne, McIlreavy e Zlatkova,

2008, referente ao teste Farnsworth-Munsell 100 [53].

Considerando a magnitude do desvio padrão presente nos gráficos das médias, e numa

tentativa de se perceber a variação da frequência da seleção de escolha da idade simulada em função

das imagens disponíveis, estimaram-se as frequências das respostas de forma a avaliar melhor a

distribuição das respostas dadas pelos observadores. Primeiro analisaram-se os dados de todas as

imagens em frequência e fizeram-se dois ajustes: no ajuste a uma Gaussiana obtivemos um pico aos


48.9 anos (aproximadamente 50 anos) com um 𝑟2 = 0,6. Este valor coincide com o valor da média,

no entanto o indicativo da qualidade da regressão não é muito satisfatório. No ajuste a duas

Gaussianas, obtivemos dois picos aos 39.2 anos e 60.9 anos, com 𝑟2 = 0,83. Em teoria, o ajuste a

duas Gaussianas, a existência de dois picos, é mais aceitável visto que apresenta um 𝑟2 superior à

Gaussiana. De seguida decidiu-se fazer uma análise individual de todas as imagens, onde verificamos

que em mais de metade das imagens estavam presentes dois picos, ou seja, o melhor ajuste dos

dados era possível com uma Bi-Gaussiana onde os valores médios dos picos eram 39.6 anos e 61.4

anos. Isto leva-nos a concluir que em mais de metade das imagens não houve uma resposta unanime

entre os observadores, um grupo de observadores percebiam uma alteração da cor perto dos 40

anos, mas outro grupo apenas tinha a mesma perceção perto dos 60 anos. Verificamos também se

existia alguma associação entre a existência de dois picos e os clusters. Quase todas as patelas

pertencentes aos clusters 5 e 6, patelas de ocultação e patelas de diagnóstico/fundo cinza,

respetivamente, apresentaram respostas onde eram notórios dois picos.

Não foi possível encontrar uma razão que justificasse o facto de existir observadores a

perceberem alterações da cor perto dos 40 anos e outros observadores perto dos 60 anos. Esta

experiência incide sobre uma análise exploratória, ou seja, é uma abordagem à análise de conjuntos

de dados de modo a resumir as suas características principais, pelo que seria oportuno investigar

determinadas características individuais dos observadores como por exemplo a idade, refração, sexo,

ocupações do tempo livre, de forma e perceber se estas podem estar relacionadas com a perceção

mais rápida ou mais tardia de alterações na cor da imagem apresentada.

https://pt.wikipedia.org/wiki/An%C3%A1lise_de_dados


CONCLUSÃO

Analisando as respostas dadas pelos observadores verificou-se que, em média, os

observadores percebiam uma alteração na visualização cromática e/ou de intensidade de cada patela

perto dos 50 anos. O resultado da análise por cluster foi também, em média, 50 anos. Desta forma

podemos concluir que as alterações que ocorrem na transmitância do cristalino com o aumento da

idade tornam-se percetíveis, em média, perto dos 50 anos, ou seja, apenas perto dos 50 anos é que

se torna percetível uma tonalidade mais amarela das patelas do teste de Ishihara. Verificou-se também

que em cerca de metade das imagens utilizadas o padrão de resposta segue uma distribuição com

dois picos de seleção. Quanto à leitura/legibilidade das patelas não se verificou alterações, tal como

esperado desde o início da experiência, podendo concluir-se que as alterações que ocorrem na

transmitância do cristalino com o aumento da idade não influenciam a legibilidade das patelas do

teste de Ishihara.


TRABALHO FUTURO

Os resultados alcançados através deste estudo deixam em aberto espaço para bastante

trabalho futuro:

✓ Entre outras tarefas, seria de grande interesse estudar o facto de, em mais de metade das

imagens hiperespectrais, existir observadores a perceberem alterações da cor perto dos 40

anos e outros observadores perto dos 60 anos, por exemplo, investigar determinadas

características individuais dos observadores como a idade, refração, sexo, ocupações do

tempo livre, entre outras.

✓ Aumentar o número da amostra, isto é, testar um maior número de observadores e avaliar

populações diferentes da universitária.

✓ Aplicar a mesma experiência que foi feita neste estudo, mas alterando iluminantes e

intensidades.

✓ Utilizar um teste de visão das cores que permita a identificação de alterações no eixo azul

amarelo.


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ANEXOS


ANEXO 1

Exemplo do consentimento informado entregue a todos os observadores que realizaram o teste


Universidade do Minho Escola de Ciências Departamento de Física

CONSENTIMENTO INFORMADO E INFORMAÇÃO AOS VOLUTÁRIOS

Estudo: A influência dos meios oculares na percepção do teste de visão das cores de Ishihara Responsável: João Manuel Maciel Linhares, [email protected] Investigador: Sara Manuela Ribeiro Marinho, [email protected]

Este documento visa informar sobre a experiência psicofísica que irá ser realizada no contexto do projeto acima indicado e obter o seu consentimento informado de acordo com a “Declaração de Helsínquia” (1964, Associação Médica Mundial).

Este trabalho consiste na utilização de imagens de patelas de Ishihara, apresentadas num ecrã de computador, que simulam a influência dos meios oculares na alteração da cor das mesmas, em observadores com a visão das cores normal. Esta experiência tem apenas objetivos científicos sem fins comerciais.

A visão das cores dos observadores será avaliada para garantir a sua normalidade, utilizando métodos observacionais, não invasivos. Experimentalmente, serão apresentadas várias imagens num ecrã de computador e o observador terá que executar uma ação de resposta através de um controlo remoto (semelhante ao controlo remoto de vídeo jogos), ao premir os botões disponíveis para o efeito.

Durante toda a avaliação serão utilizadas técnicas não invasivas, ou seja, não haverá invasão das barreiras naturais ou corpo do observador. Como é um estudo de natureza observacional não influencia o processo natural nem compromete a saúde geral do observador em estudo.

Serão recolhidos alguns dados pessoais como a data de nascimento, nome e contacto, que serão mantidos em anonimato e não serão cruzados com os dados clínicos. Estes dados serão tratados estatisticamente de forma anónima. Os estatísticos resultantes serão publicados em trabalhos científicos, sem qualquer indicação da origem e/ou fonte individual dos mesmos garantindo-se o seu anonimato. Os dados recolhidos não serão passados a terceiros sem a autorização expressa e escrita do seu detentor.

A recolha de dados e análise de resultados será efetuada no Laboratório da Cor do Departamento de Física da Universidade do Minho.

Eu, ______________________________________________________ declaro que: Tomei conhecimento dos objetivos, procedimentos e implicações do estudo acima indicado;

• Todos os aspetos relevantes sobre a experiência a ser realizada foram explicados; • Foi me dada oportunidade de colocar qualquer questão ao investigador, tendo sido

respondido de forma satisfatória; • Entendo que posso recusar, a qualquer momento, a continuidade da minha participação

em estudo sem consequências no futuro; • Fui informado(a) que todos os dados recolhidos serão mantidos em anonimato e autorizo

que sejam utilizados exclusivamente para fins científicos e/ou académicos que a equipa investigadora considerar apropriados

Braga, _______ de _______________________ 20__ Observador: ___________________________________________________________ Investigador: ___________________________________________________________

Universidade do Minho Escola de Ciências Departamento de Física

101 Escola de Ciências Campus de Gualtar 4710-057 Braga - Portugal


ANEXO 2

Exemplos dos resultados obtidos nos diferentes testes da visão das cores aplicados a todos os

observadores para avaliar a sua visão das cores


Figura 34 - Exemplos dos resultados obtidos após aplicação do teste F-Munsell 100 tonalidades a dois observadores

normais.


Tabela 3 - Exemplo do resultado obtido após aplicação do teste de Ishihara de um observador normal com iluminante D-

65.

Nº da placa

Visão das cores normal

Deficiência vermelho/verde Sem visão das cores

Resposta

1 12 12 12 12

2 8 3 X 8

3 6 5 X 6

4 29 70 X 29

5 57 35 X 57

6 5 2 X 5

7 3 5 X 3

8 15 17 X 15

9 74 21 X 74

10 2 X X 2

11 6 X X 6

12 97 X X 97

13 45 X X 45

14 5 X X 5

15 7 X X 7

16 16 X X 16

17 73 X X 73

18 X 5 X X

19 X 2 X X

20 X 45 X X

21 X 73 X X

Prota Deuta

Severo Suave Severo Suave

22 26 6 (2)6 2 2(6) X 26

23 42 2 (4)2 4 4(2) X 42

24 35 5 (3)5 3 3(5) X 35

25 96 6 (9)6 9 9(6) X 96


Figura 35 - Exemplo do resultado obtido após aplicação do teste do anomaloscópio a um observador normal.


ANEXO 3

Representação das imagens hiperespectrais das patelas do teste de Ishihara utilizadas no software.


Imagem 1

Imagem 2

Imagem 3

Imagem 4

Imagem 5

Imagem 6

Imagem 1

Imagem 2

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Imagem 7

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Imagem 13

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Imagem 17

Imagem 18


Imagem 19

Imagem 20

Imagem 21

Imagem 22

Imagem 23


ANEXO 4

Gráficos de frequência das respostas dadas para cada imagem individualmente.

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