A pupilografia (Pupillography) é um método para registrar e medir a reação pupilar. Utiliza uma combinação de câmera de vídeo infravermelha e software de computador para avaliar a reação pupilar de forma dinâmica e quantitativa.
O termo “Pupillography” foi cunhado por Lowenstein e Loewenfeld, e desenvolveu-se como uma tecnologia de vídeo infravermelho dinâmica para registrar as vias eferentes e aferentes do olho. A introdução da tecnologia eletrônica melhorou a precisão, consistência e velocidade em relação às medições manuais tradicionais, e atualmente o termo “Pupillometry” também é comumente usado.
No 32º Colóquio Internacional da Pupila (IPC, Morges, Suíça), especialistas se reuniram para elaborar a primeira edição dos padrões internacionais para coleta, processamento e relato de dados. Nos últimos anos, a comercialização de pupilômetros de mesa e portáteis avançou, e espera-se melhoria de desempenho com a combinação com IA.
As áreas de aplicação incluem oftalmologia, neurologia, neurociência, psicologia e cronobiologia.
QQual a diferença entre Pupilografia (Pupillography) e Pupilometria (Pupillometry)?
A
Originalmente, Lowenstein e Loewenfeld denominaram a tecnologia de vídeo infravermelho dinâmica como “Pupillography”. Posteriormente, com o desenvolvimento da tecnologia eletrônica, o termo “Pupillometry” tornou-se popular, e atualmente ambos são frequentemente usados como sinônimos.
Anisocoria: Diferença no diâmetro pupilar entre os olhos. Cerca de 20% das pessoas normais apresentam anisocoria fisiológica <1 mm, mas se acompanhada de diferença na luz/escuro ou anormalidade do reflexo fotomotor, é considerada patológica.
Anormalidade do reflexo fotomotor: Ausência, atraso ou assimetria do reflexo.
Dificuldade de avaliação objetiva da acuidade visual: Pacientes não verbais ou casos suspeitos de deficiência visual não orgânica.
Sinais suspeitos de síndrome de Horner: Combinação de ptose leve, miose e anormalidade da sudorese facial.
Abaixo estão os parâmetros típicos obtidos em uma única medição.
Fase de constrição
Latência (T₁): Tempo do estímulo luminoso ao início da constrição pupilar. Com estímulo suficientemente brilhante, cerca de 200 milissegundos.
Velocidade de constrição (VC): Velocidade da constrição pupilar. No distúrbio de entrada visual, ocorre prolongamento de T₁ e redução de VC.
Constrição máxima (D₃): Diâmetro na constrição máxima. No distúrbio de entrada visual, ocorre redução de D₃.
Taxa de constrição (CR): Quantidade de constrição / diâmetro basal. No distúrbio de entrada visual, ocorre redução de CR.
Fase de dilatação
Velocidade de dilatação (VD): Velocidade de dilatação pupilar após remoção da luz. Reflete a função do sistema nervoso simpático.
Tempo de dilatação tardia (T₅): Tempo até o início da dilatação pupilar. Na síndrome de Horner, o prolongamento acentuado do T₅ é um achado característico.
PIPR (Resposta pupilar persistente pós-iluminação): Miose persistente após estímulo de alta luminosidade e comprimento de onda curto. Reflete a ativação de ipRGC e melanopsina.
A pupila nunca fica completamente imóvel, apresentando oscilações contínuas de cerca de ±0,5 mm (hippus). Além disso, a fase de miose reflete principalmente a função do sistema parassimpático, enquanto a fase de midríase reflete a função do sistema simpático.
Fotorreceptores da retina → células ganglionares da retina → nervo óptico → quiasma óptico → trato óptico → ramificação da via visual antes do corpo geniculado lateral → área pré-tetal → núcleo de Edinger-Westphal (EW) ipsilateral e, através da comissura posterior, para o núcleo EW contralateral.
Em humanos, a proporção de fibras cruzadas e não cruzadas é aproximadamente 1:1, portanto a intensidade do reflexo fotomotor direto e indireto é quase igual.
Núcleo EW → nervo oculomotor → seio cavernoso → fissura orbital superior → órbita → ramo inferior do nervo oculomotor → sinapse no gânglio ciliar → nervos ciliares curtos → entrada no globo ocular.
95% das fibras parassimpáticas do núcleo EW projetam-se para o músculo ciliar (acomodação) e 5% para o esfíncter da pupila. Essa proporção está relacionada ao mecanismo de dissociação do reflexo luz-perto.
As células ganglionares da retina intrinsecamente fotossensíveis (ipRGC) contêm melanopsina e formam a principal via aferente do reflexo fotomotor. A estimulação com luz azul forte de comprimento de onda curto (cerca de 470 nm) causa miose lenta e persistente (PIPR).
Resposta mediada por melanopsina: Latência longa e velocidade de contração lenta. Persiste durante e após o estímulo.
Resposta mediada por cones: Latência curta e velocidade de contração rápida. Retorna rapidamente à linha de base.
A função da melanopsina é relativamente estável ao longo da vida, diminuindo após os 80 anos, mas mais lentamente do que as alterações relacionadas à idade nos bastonetes e cones.
Reflexo de Acomodação (Near reflex): Tríade de convergência, acomodação e miose. Ocorre como um movimento associativo binocular sob controle supranuclear
Fenômeno de escape: Com estímulo luminoso relativamente fraco, a pupila começa a dilatar mesmo sob luz contínua. Em distúrbios de entrada visual devido a doenças da retina ou nervo óptico, o fenômeno de escape é observado mesmo com estímulo luminoso intenso
QA pupila muda em resposta a estímulos diferentes da luz?
A
Sim, muda. Tensão mental, susto e estímulo doloroso causam midríase através do sistema nervoso simpático, enquanto fadiga e sonolência induzem miose através do sistema nervoso central. Emoções: medo está associado à midríase, conforto à miose. Medicamentos (cafeína, nicotina, anti-histamínicos) também afetam o diâmetro pupilar.
A medição é realizada em ambiente com pouca luz ambiente para minimizar influências externas no diâmetro pupilar. O paciente senta-se em frente a um dispositivo dedicado, com a câmera e ambos os olhos alinhados em linha reta. Após registrar o diâmetro pupilar basal, vários estímulos (luz, padrões visuais) são apresentados para registrar as respostas pupilares.
O período de medição deve começar e terminar entre 10h e 14h considerando a variação diurna (evitar dentro de 1 hora após o almoço). No tipo fechado, o diâmetro da pupila é maior do que no tipo aberto, e a visão monocular é cerca de 1,0 mm maior em local claro e 0,2 mm maior em local escuro em comparação com a visão binocular, portanto, a padronização das condições é essencial.
Principais dispositivos de medição (equipamentos usados no Japão)
FP-10000 II (TMi): Medição de um olho com ambos os olhos abertos. Considera o índice de refração da córnea. Portátil e a posição do alvo visual pode ser ajustada arbitrariamente. Pode ser difícil alinhar a posição ântero-posterior em olhos profundos.
Procyon P3000 (Haag-Streit): Mede a visão ao longe óptica em 3 níveis de iluminação (0,04, 0,4, 4,0 lux). Calcula automaticamente o valor médio e a faixa de variação de 32 quadros consecutivos. Elimina a influência da iluminação ambiente por meio de medição selada com esponja facial. Permite medição simultânea de ambos os olhos.
Medição visual (Haab pupilômetro, Colvard pupilômetro, etc.): Avaliação aproximada em mm. Há preocupações com o efeito de convergência e fatores psicológicos devido à proximidade do examinador.
Iriscorder Dual C-10641 (Hamamatsu Photonics): Sensor CCD de estado sólido. Medição simultânea de ambos os olhos com óculos. Intensidade da luz (10, 100, 250 cd/m²), tempo de medição (1-60 segundos) e estímulo luminoso (azul 470 nm, vermelho 635 nm) podem ser selecionados. 11 parâmetros podem ser analisados em uma única medição.
ET-200 (Neo Opt): Comparação de 3 LEDs multicoloridos (azul 466 nm, verde 537 nm, vermelho 636 nm). A cobertura dos óculos pode ser removida e também pode ser usada para registrar movimentos oculares.
NPi-100 (IMI): Medição de um olho em 3 segundos, peso 350 g. Permite avaliação quantitativa simples à beira do leito. Recomenda-se seu uso como substituto da lanterna.
RAPDx (Komen Medical): Especializado na avaliação objetiva de RAPD (defeito pupilar aferente relativo). O local de estímulo luminoso pode ser selecionado entre 5 tipos: campo visual total, mácula, periferia, nasal superior e nasal inferior. Calcula o escore de amplitude e o escore de latência.
Um algoritmo de segmentação é usado para rastrear o tamanho da pupila. O método mais simples de Transformada de Hough é eficaz quando a pupila é circular, mas carece de precisão em caso de deslocamento ou formato anormal. Usando um modelo de reconhecimento de padrões de alta precisão, pupilas com formato anormal podem ser detectadas com alta precisão.
No sistema de malha fechada, o diâmetro da pupila afeta a quantidade de luz irradiada, portanto, deve-se prestar atenção à diferença no diâmetro pupilar inicial entre os olhos.
Se houver piscada, meça novamente incluindo a adaptação ao escuro (considerando os efeitos de fadiga e sonolência)
Na medição do reflexo de convergência, a adução subestima o diâmetro pupilar em cerca de 0,2 mm
A luz verde é afetada pelo deslocamento de Purkinje. A luz vermelha desencadeia seletivamente o reflexo pupilar originado dos fotorreceptores, e a luz azul desencadeia seletivamente o reflexo pupilar originado das células ganglionares da retina intrinsecamente fotossensíveis (ipRGC)
QQual é a diferença do teste com lanterna?
A
O método de registro pupilar permite medição precisa por meio de registro padronizado, e pode medir quantitativamente parâmetros adicionais como latência, taxa de contração e velocidade de dilatação, que não podem ser avaliados com a lanterna. Além disso, permite documentação e comparação temporal dos resultados, e elimina o viés do examinador.
Em comparação com o teste da lanterna oscilante convencional, permite medição padronizada, quantitativa e reprodutível. O RAPD aparece em uma ampla gama de retinopatias, neuropatias ópticas, lesões quiasmáticas e lesões pré-tectais.
Procedimento do teste da lanterna oscilante: Em sala semi-escura, um estímulo luminoso de cerca de 2 segundos é aplicado alternadamente em cada olho. Na lesão do nervo óptico de um olho, ao iluminar o olho saudável, ambas as pupilas contraem, e ao mudar para o olho afetado, a quantidade de contração diminui (observada como ‘mudança para dilatação’). O RAPD não se torna positivo em opacidades de meios como catarata, disfunção visual bilateral ou lesões pós-quiasmáticas.
Em pacientes com traumatismo craniano, pode ser o único sinal de lesão traumática do nervo óptico, sendo útil na avaliação de pacientes traumatizados em coma.
Medição do Atraso da Dilatação na Síndrome de Horner
O atraso da dilatação é um retardo no relaxamento e dilatação pupilar após a remoção da luz, e na síndrome de Horner, a dilatação leva no máximo 15-20 segundos (normal cerca de 5 segundos). O prolongamento acentuado de T₅ é um achado característico. Na síndrome de Horner bilateral (onde a anisocoria relativa é pouco clara), a medição do atraso da dilatação pode ser o único método diagnóstico confiável.
Na avaliação da anisocoria, a medição em condições claras e escuras é essencial. A miose no lado afetado torna-se mais evidente em ambiente escuro, e a midríase no lado afetado torna-se mais evidente em ambiente claro. Cerca de 20% das pessoas normais têm anisocoria fisiológica (diferença de 1 mm ou menos, sem diferença claro-escuro, reflexo pupilar normal), mas deve-se ter em mente que distúrbios aferentes (doenças do nervo óptico) causam anormalidade do reflexo pupilar, mas em princípio não causam anisocoria.
Pupila tônica (Síndrome de Adie): Dissociação luz-perto. Constrição pupilar após instilação de pilocarpina diluída (0,05-0,1%) tem valor diagnóstico.
Dissociação luz-perto: Ausência do reflexo fotomotor com preservação do reflexo de convergência. Ocorre em lesões dorsais do mesencéfalo, como síndrome de Parinaud, pupila de Argyll Robertson e síndrome de Adie.
Rigidez pupilar absoluta: Ausência dos reflexos fotomotor e de convergência. Causada por trauma, atrofia da íris devido a irite, paralisia do nervo oculomotor, glaucoma agudo de ângulo fechado primário, atropina, etc.
Avaliação de Indicação para Cirurgia Refrativa e Lentes Intraoculares
O diâmetro pupilar em condições de baixa iluminação é medido para determinar o diâmetro de ablação ideal no LASIK. Se o diâmetro de ablação for menor que o diâmetro pupilar sob midríase, há risco de halos noturnos. Também é usado para avaliar indicação de lentes intraoculares multifocais e cirurgia refrativa.
Avaliação Funcional de Doenças Retinianas Hereditárias
A avaliação separada das vias de bastonetes, cones e melanopsina usando o reflexo pupilar à luz (PLR) é possível. Em uma família com síndrome de Jalili (mutação CNNM4), embora o eletrorretinograma de luz não fosse detectável, o PLR mediado por cones pôde ser registrado 1). Em condições de escuro, pacientes com CNNM4 apresentaram PLR grande, enquanto em condições de luz estava próximo do limite inferior normal ou ligeiramente reduzido 1).
Neuropsiquiatria: A dilatação pupilar correlaciona-se com o nível de vigília e atividade do locus coeruleus. Pode ser um indicador sensível de doenças neurodegenerativas (Alzheimer, Parkinson), disfunção autonômica e abuso de drogas/álcool. Também é usado na avaliação de estados mentais como sonolência, esquizofrenia e depressão.
Farmacologia: Teste de efeitos de drogas no sistema nervoso autônomo (colinérgico/adrenérgico). Avaliação de efeito baseada no tamanho da resposta pupilar, aplicações em estudos de efeitos sedativos.
Sensibilidade Química: Observa-se redução do diâmetro pupilar inicial (D₁) e diminuição da taxa de constrição (CR), indicando dominância parassimpática.
Síndrome do Olho Digital: Constrição pupilar persistente mesmo ao olhar para longe, e dissociação da resposta de perto onde a constrição precede a convergência.
QQuais doenças o registro pupilar pode ajudar a diagnosticar?
A
Os usos típicos incluem: diferenciação entre neuropatia óptica e retinopatia por avaliação do RAPD, diagnóstico da síndrome de Horner por medição do retardo da dilatação pupilar, e avaliação da síndrome de Adie em combinação com o teste de instilação de pilocarpina diluída. Também é usado para avaliação objetiva de doenças neurodegenerativas e distúrbios autonômicos.
O reflexo pupilar à luz é regulado pela integração das três vias a seguir:
Via
Fotorreceptor
Característica
Via dos Bastonetes
Rodopsina
Alta sensibilidade em condições de baixa luminosidade e escuro
Via dos Cones
Opsina
Condições de alta luminosidade e claridade. Latência curta e velocidade de constrição rápida
Via ipRGC
Melanopsina
Latência longa e velocidade lenta. Persiste após o estímulo (PIPR)
A entrada dos cones controla a contração sustentada em resposta a variações de contraste do estímulo, enquanto a entrada da melanopsina define o diâmetro pupilar adaptado à luz durante exposição prolongada à luz. Essa integração de sinais da retina externa e interna permite um ajuste preciso da resposta pupilar.
O controle de ganho da via de controle pupilar ocorre no nível do núcleo de Edinger-Westphal. Quanto às entradas corticais, mesmo com infarto isquêmico localizado no córtex insular e campo ocular frontal, o diâmetro pupilar e a velocidade de contração permanecem dentro da faixa fisiológica normal, indicando que a ausência de entrada cortical não afeta diretamente o diâmetro pupilar e a velocidade de contração.
As alterações pupilares causadas por eventos cognitivos e emocionais são menores que o reflexo de luz (geralmente menos de 0,5 mm) e são conhecidas por terem correlação estreita com a atividade do locus cerúleo.
7. Pesquisas recentes e perspectivas futuras (relatos em fase de pesquisa)
É um método que visa separar as respostas da retina externa (mediada por bastonetes e cones) e da retina interna (mediada por melanopsina) em uma única medição não invasiva. A otimização técnica é esperada para desenvolvê-lo como um biomarcador clínico de alta sensibilidade e precisão.
Aplicação em Doenças Retinianas Hereditárias (Estudo na Síndrome de Jalili)
Hyde et al. (2022) compararam três irmãs com Síndrome de Jalili (mutação CNNM4) de 5, 14 e 15 anos com 10 controles normais. Medições da via dos bastonetes após adaptação ao escuro (465 nm, 1 segundo) e da via dos cones após adaptação à luz (642 nm, 1 segundo, campo supressor azul de 6 cd/m²) foram realizadas, e Pmax (resposta PLR saturada máxima) e s (constante de meia saturação PLR) foram calculados usando a função de Naka-Rushton 1). Apesar do eletrorretinograma de luz claro ser indetectável, a PLR mediada por cones foi registrável, sugerindo que a PLR pode ser uma ferramenta útil para avaliar a função dos cones 1).
A primeira edição do padrão internacional formulada no 32º Colóquio Internacional da Pupila inclui recomendações sobre o conjunto mínimo de variáveis necessárias para coleta, processamento e relato de dados. Visa melhorar a comparabilidade entre estudos e espera-se que sirva de base para futuros estudos clínicos e multicêntricos.
Integração com IA e Expansão para Biomarcadores de Doenças Neurodegenerativas
Espera-se que a integração de IA com dispositivos melhore o desempenho e a quantificação objetiva. As principais questões de pesquisa incluem aplicações na detecção e monitoramento da progressão de doenças neurodegenerativas (Doença de Alzheimer e Parkinson), avaliação objetiva da atividade do sistema nervoso autônomo em ensaios clínicos e avaliação da função das células ganglionares da retina melanopsina em pacientes com distúrbios do sono e do ritmo circadiano.
Hyde RA, Park JC, Kratunova E, McAnany JJ. Cone pathway dysfunction in Jalili syndrome due to a novel familial variant of CNNM4 revealed by pupillometry and electrophysiologic investigations. Ophthalmic Genet. 2022.
Kelbsch C, Strasser T, Chen Y, Feigl B, Gamlin PD, Kardon R, et al. Standards in Pupillography. Front Neurol. 2019;10:129. PMID: 30853933.
Karlsen RL. [Pupillography]. Tidsskr Nor Laegeforen. 1980;100(5):286. PMID: 7385153.
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