Computer software (SiD) assisted real-time single sperm selection associated with fertilization and blastocyst formation.

RESEARCH QUESTION: Is it possible to explore an association between individual sperm kinematics evaluated in real time and spermatozoa selected by an embryologist for intracytoplasmic sperm injection (ICSI), with subsequent normal fertilization and blastocyst formation using a novel artificial vision-based software (SiD V1.0; IVF 2.0, UK)? DESIGN: ICSI procedures were randomly video recorded and subjected to analysis using SiD V1.0, proprietary software developed by our group. In total, 383 individual spermatozoa were retrospectively analysed from a dataset of 78 ICSI-assisted reproductive technology cycles. SiD software computes the progressive motility parameters, straight-line velocity (VSL) and linearity of the curvilinear path (LIN), of each sperm trajectory, along with a quantitative value, head movement pattern (HMP), which is an indicator of the characteristics of the sperm head movement patterns. The mean VSL, LIN and HMP measurements for each set of spermatozoa were compared based on different outcome measures. RESULTS: Statistically significant differences were found in VSL, LIN and HMP among those spermatozoa selected for injection (P < 0.001). Additionally, LIN and HMP were found to be significantly different between successful and unsuccessful fertilization (P = 0.038 and P = 0.029, respectively). Additionally, significantly higher SiD scores were found for those spermatozoa that achieved both successful fertilization (P = 0.004) and blastocyst formation (P = 0.013). CONCLUSION: The possibility of carrying out real-time analyses of individual spermatozoa using an automatic tool such as SiD creates the opportunity to assist the embryologist in selecting the better spermatozoon for injection in an ICSI procedure.

Corrección del efecto de desplazamiento angular horizontal de la cabeza en pruebas de estimulación visual en MATLAB / Correction of horizontal and angular head displacement effects by MATLAB visual stimulation tests / Correção do efeito do deslocamento angular horizontal da cabeça em testes de estimulação visual no MATLAB

RESUMEN Introducción: Las irregularidades en los movimientos oculares constituyen un indicador importante para diagnosticar determinadas enfermedades neurodegenerativas. La electrooculografía es la técnica más difundida para medir dichos movimientos oculares. Durante la realización de una prueba visual, el paciente puede realizar movimientos de cabeza indeseados que añaden perturbaciones a la señal electrooculográfica, modificando su morfología y, por tanto, alterando determinados parámetros diagnósticos. Objetivo: Desarrollar un método para corregir el efecto del desplazamiento angular horizontal de la cabeza en la señal electrooculográfica. Método: Se detalla un modelo matemático utilizado en la Universidad de Oriente desde marzo de 2021 a diciembre de 2021, para la implementación de la corrección en dos tipos de señales electrooculográficas artificiales con diferentes movimientos de cabeza horizontales. Resultados: Se evalúo cualitativamente el comportamiento del método utilizado a través de su implementación en señales generadas artificialmente en MATLAB. Finalmente se caracterizaron los efectos de la corrección en los parámetros diagnósticos de la señal electrooculográfica. Conclusiones: El método implementado demostró su validez para casos específicos, en el que se logra para dos tipos de señales eliminar los errores introducidos por el desplazamiento de la cabeza. La corrección mejora el error introducido en la amplitud de la señal electrooculográfica sin corregir y mantiene inalterables, a falta de un análisis más profundo, los demás parámetros diagnósticos.

ABSTRACT Introduction: Eye movement disorders are an important indicator for the diagnosis of certain neurodegenerative diseases. Electrooculography is the most widespread technique for measuring such eye movements. During the performance of the eye test, patients may forge unwanted head movements that add disturbances to the electrooculographic signal, modifying its morphological characteristic and, therefore, changing certain diagnostic parameters. Objective: To develop a method for the correction of the effect of the horizontal and angular head displacement by the electrooculographic signal. Method: It is detailed the use of a mathematical model for the correction of two types of artificial electrooculographic signals with different horizontal head movements at the Universidad de Oriente, from March 2021 to December 2021. Results: The behavior of the method used was evaluated qualitatively through its implementation in the signals generated artificially in MATLAB. Finally, the correction effects on the diagnostic parameters of the electrooculographic signal were characterized. Conclusions: The implemented method proved its validity for specific cases, in which it is possible to eliminate the errors caused by head displacement in two types of signals. The correction minimizes the error introduced in the uncorrected electrooculographic signal amplitude and keeps unchanged the other diagnostic parameters in absence of further analyses.

RESUMO Introdução: As irregularidades nos movimentos oculares são um importante indicador para diagnosticar certas doenças neurodegenerativas. A eletrooculografia é a técnica mais difundida para medir esses movimentos oculares. Durante um teste visual, o paciente pode realizar movimentos involuntários da cabeça que adicionam distúrbios ao sinal eletrooculográfico, modificando sua morfologia e, portanto, alterando alguns parâmetros diagnósticos. Objetivo: Desenvolver um método para corrigir o efeito do deslocamento angular horizontal da cabeça no sinal eletrooculográfico. Método: Um modelo matemático usado na Universidade de Oriente de março de 2021 a dezembro de 2021 é detalhado para a implementação da correção em dois tipos de sinais eletrooculográficos artificiais com diferentes movimentos horizontais da cabeça. Resultados: O comportamento do método utilizado foi avaliado qualitativamente através de sua implementação em sinais gerados artificialmente no MATLAB. Por fim, foram caracterizados os efeitos da correção sobre os parâmetros diagnósticos do sinal eletrooculográfico. Conclusões: O método implementado demonstrou sua validade para casos específicos, nos quais é possível eliminar os erros introduzidos pelo deslocamento da cabeça para dois tipos de sinais. A correção melhora o erro introduzido na amplitude do sinal eletrooculográfico não corrigido e mantém os demais parâmetros diagnósticos inalterados, na ausência de uma análise mais profunda.

A low cost stereophotogrammetric system for the evaluation of tridimensional head translations during visual tasks.

A simple, low cost and easy-to-operate 3D stereophotogrammetry system was developed to measure the kinematic pattern of head stabilisation during visual tasks. The system differs from commercially available ones since it: (a) takes into account the gaze motor coordination characteristics and measures the head translations quantified at the point that best represents the translations caused by the eyes' movement during visual tasks, that is, the midpoint between the eyes; (b) offers minimum restriction to the head movement and minimum interference with it; (c) innovates when using the position coordinates produced by a free-online tracker software. The system was effective in recording the head movements and its RMS total error was 0.705 mm with ±0.808 mm standard deviation. This represents an RMS total error of 3.5%, considered satisfactory because it provided results with a confidence level higher than 95%. The system was effective to record differences in head movements of 11 individuals in open and closed eyes conditions and revealed the direction-specific feature of the head displacements size. The results showed that the system is a cost-effective and accurate alternative for studies needing to accurately measure head movements during visual tasks.

Dois métodos diferentes para análise cinemática dos movimentos de cabeça durante a coordenação viso-cefálica de lactentes / Two different methods for kinematic analysis of head movements relating to eye-head coordination in infants

CONTEXTUALIZAÇÃO: A análise cinemática é um método de avaliação quantitativa empregada em diferentes áreas de estudo. Na área do desenvolvimento motor, essa análise pode proporcionar uma melhor compreensão da aquisição e do desenvolvimento das habilidades motoras. OBJETIVOS: Desenvolver e comparar dois arranjos experimentais para análise cinemática dos movimentos de cabeça durante a coordenação viso-cefálica (CVC) em lactentes. MATERIAIS E MÉTODOS: Foram testados dois arranjos experimentais (A e B) que diferiam quanto ao número e posicionamento das câmeras, bem como quanto ao volume do sistema de calibração. RESULTADOS: A acurácia dos dois arranjos experimentais foi de 2,47mm, indicando que ambos podem fornecer uma reconstrução verossímil do movimento. As três câmeras usadas no arranjo B favoreceram a visualização de toda a amplitude do movimento por pelo menos uma das câmeras. Isso levou à melhora da análise qualitativa e à redução do tempo de processamento dos dados quantitativos, reduzindo-o em 33 por cento quando comparado ao arranjo A. Além disso, o arranjo B apresentou melhor relação custo-benefício. CONCLUSÕES: Ambos os arranjos são adequados para a análise cinemática dos movimentos de cabeça durante a CVC de lactentes, entretanto, o arranjo B é mais vantajoso. A metodologia do arranjo B pode ser empregada em estudos que investigam o movimento de cabeça de lactentes, sejam eles típicos ou atípicos. Os resultados de tais estudos poderão ser empregados para complementar a avaliação de lactentes de risco e, conseqüentemente, auxiliar na intervenção precoce destes.

BACKGROUND: Kinematic analysis is a method for quantitative assessment applied in different fields of study. In the field of motor development, this analysis may promote better understanding of the acquisition and development of motor skills. OBJECTIVE: To develop and compare two experimental set-ups for kinematic analysis of head movements relating to eye-head coordination (EHC) in infants. METHODS: Two experimental set-ups (A and B) were tested. They differed from each other regarding the numbers and locations of the cameras, and regarding the volume of the calibration system. RESULTS: The accuracy of the two experimental set-ups was 2.47mm, thus indicating that both can provide realistic reconstructions of the movement. The three cameras used in set-up B made it possible to view the full range of motion with at least one of the cameras. This led to improvement of the qualitative analysis and reduction of the time taken to process quantitative data, which was 33 percent shorter than seen with set-up A. In addition, set-up B presented a better cost-benefit relationship. CONCLUSIONS: Although both set-ups were adequate for kinematic analysis of head movements relating to EHC in infants, set-up B is more advantageous. The methodology for set-up B can be used in studies investigating head movements in either typical or atypical infants. The results from such studies could be used to complement assessments on at-risk infants and consequently could assist in implementing early interventions.