Cómo se mide el adormecimiento con la escala JDS™

Martes 5 de agosto de 2014 por Optalert

Es bien sabido que los conductores y operadores no suelen determinar correctamente su propio nivel de adormecimiento y no pueden predecir de manera confiable cuándo estarán afectados hasta el punto de dormirse al volante. Los conductores adormecidos que siguen conduciendo pese a su estado pueden tomar decisiones que pongan en riesgo su propia vida y la vida de terceros. La capacidad de detectar objetivamente los indicios más tempranos del adormecimiento elimina la incertidumbre y la subjetividad que pueden influir en el criterio de un operador profesional, aunque se espera que se mantenga alerta en el lugar de trabajo. A partir de más de 20 años de investigación de la fisiología del adormecimiento, surgió una exclusiva escala de lucidez con validación científica. Sobre la base de una combinación específica de parámetros oculares, se ha desarrollado una medida única y sensible de las alteraciones dinámicas en los niveles de adormecimiento: la escala Johns Drowsiness Scale (JDS™).

Introducción
Es bien sabido que la dinámica de los parpadeos, sobre todo la velocidad de cierre y reapertura de los párpados, ofrece un marcador fisiológico confiable y directo de los estados de lucidez y adormecimiento [1]. Muchos investigadores han demostrado que es la combinación de parámetros oculares la que representa la caracterización más confiable de la lucidez. La clave para cuantificar el adormecimiento es determinar la combinación correcta. ¿Cuáles son las variables que caracterizan el adormecimiento de manera confiable en distintas personas? Se ha demostrado que la medida de la frecuencia de parpadeo, que se usa habitualmente, varía mucho de una persona a otra: algunas parpadean con más frecuencia cuando están adormecidas, mientras que otras parpadean con menos frecuencia. Si se depende únicamente de una medida como PERCLOS (el porcentaje de cierre de los párpados a lo largo del tiempo), por ejemplo, se puede limitar la detección a las últimas etapas de adormecimiento.

La escala Johns Drowsiness Scale (JDS™)
En los últimos años, se ha presentado un nuevo método para medir la lucidez y el adormecimiento de manera objetiva y continua, sobre la base de la medición de las funciones neuromusculares de los músculos de los párpados durante sus movimientos controlados por reflejos en cada parpadeo. Una nueva tecnología que incorpora sensores minúsculos que permiten medir muchas características distintas de esos movimientos durante la conducción ha permitido el desarrollo de una exclusiva escala de adormecimiento de diez puntos: la Johns Drowsiness Scale (JDS™).

La escala fue creada por el Dr. Murray Johns, un experto en medicina del sueño e investigación del sueño que goza de reconocimiento mundial. También ha creado la escala de somnolencia Epworth Sleepiness Scale (ESS), que en la actualidad es un método estándar mundial para medir el nivel de somnolencia general de una persona en la vida cotidiana. La JDS™ se desarrolló específicamente para usar con la tecnología de Optalert, que utiliza un sistema de oculografía de reflectancia infrarroja (IR) alojado en un par de gafas para monitorear los movimientos de los ojos y los párpados, sobre todo la velocidad y duración del párpado superior durante los parpadeos. En los últimos tiempos, surgió evidencia de que la JDS™ se puede aplicar a otras tecnologías de sensores capaces de medir la apertura de los párpados, incluso a velocidades de muestreo relativamente bajas.

El Dr. Johns junto con el Dr. Andrew Tucker, otro científico investigador, desarrollaron los algoritmos propietarios de detección del adormecimiento sobre la base de estos nuevos métodos para medir los movimientos de los ojos y los párpados. El sistema de oculografía IR ha permitido identificar diversas variables oculares que se pueden usar en combinación para cuantificar el adormecimiento de manera objetiva en una escala con validación científica, la Johns Drowsiness Scale (JDS™).

La JDS™ es una escala compuesta basada en valores ponderados de muchas variables distintas que refleja la variabilidad a corto plazo de las características de duración, velocidad, cierres de los párpados y parpadeos, medidas cada minuto. Esta combinación ponderada de parámetros oculares ofrece una sola medida sensible de las alteraciones dinámicas en los niveles de lucidez y adormecimiento, y no es necesario ajustarla según la persona.

La JDS™ es una escala de 10 puntos: un puntaje de 0 significa “muy alerta” y un puntaje de 10 significa “muy adormecido”. Las investigaciones revisadas por expertos han demostrado que a medida que aumentan los niveles de adormecimiento, también aumenta el riesgo de mal desempeño. El término “mal desempeño” se refiere a la incapacidad de una persona de responder apropiadamente, por ejemplo, no responder a un estímulo visual (como una señal de alto) o no girar el volante cuando se presenta una curva en la carretera. Si un mal desempeño coincide con la necesidad de realizar una tarea crítica para la seguridad, entonces se producirá una colisión por conducir en estado de adormecimiento.

El riesgo por minuto empieza a aumentar levemente a medida que los puntajes JDS™ superan los 3.0 puntos. El riesgo aumenta considerablemente a partir de los 4.5 puntos. Cuando el puntaje JDS™ llega a 5.0 o más, el riesgo de mal desempeño (es decir, el riesgo de colisión) es lo suficientemente alto; de hecho, es varias veces más alto que en el caso de un conductor alerta.

Figura 1. Imágenes que ilustran los niveles de riesgo asociados con los puntajes JDS. Riesgo bajo: 0-4.4, riesgo medio: 4.5-4.9, riesgo alto: 5.0-10.

Validación independiente de la JDS™
La JDS™ se ha sometido a un amplio proceso de validación y es el resultado de más de 20 años de investigación de la fisiología del adormecimiento. El análisis de la JDS™ en publicaciones científicas independientes es el resultado de experimentos estrictos y altamente controlados que se han sometido al proceso de revisión por parte de expertos del campo de la medición de la fatiga y la medicina del sueño. La JDS™ ha sido validada de manera independiente por la Escuela de Medicina de Harvard como el estándar de oro para medir el adormecimiento. Además, el sistema de detección del adormecimiento y advertencia temprana de Optalert ha sido recomendado por el Departamento de Defensa de Australia para aplicaciones militares, y se ha demostrado que mejora el desempeño de los operadores en los vehículos a lo largo del tiempo.

La JDS™ ha sido validada y calibrada con respecto a medidas del desempeño objetivas e independientes, lo cual es de suma importancia para su uso en entornos ocupacionales. La validez de la escala se ha confirmado a partir de investigaciones separadas que evaluaron medidas como el tiempo de reacción, las concentraciones de alcohol en la sangre crecientes, el consumo de benzodiacepinas, el desempeño en un simulador de conducción, la conducción en carretera, ensayos de campo, los errores de vigilancia psicomotora, los efectos de la cafeína, la percepción de peligros, la fase circadiana y la actividad eléctrica del cerebro. Los resultados de la investigación y la validación del producto de Optalert han sido publicados ampliamente [2] tanto por el equipo de investigación y desarrollo de Optalert como por instituciones de investigación líderes de todo el mundo, incluso la Escuela de Medicina de Harvard (Estados Unidos), Monash University (Australia), la Fuerza de Defensa de Australia y Austin Hospital (Australia).

Las investigaciones independientes han demostrado que los puntajes JDS™ a niveles de riesgo medio indican un impedimento para el desempeño equivalente a una concentración de alcohol en la sangre de 0.05, el límite legal en las carreteras de muchos países. Los puntajes JDS™ de riesgo alto corresponden a un impedimento equivalente a una concentración de alcohol en la sangre de 0.08. Estos niveles de impedimento son similares a los que se experimentan cuando se permanece despierto durante 17 y 21 horas, respectivamente.

Figura 2. Representación gráfica de la equivalencia del riesgo de accidente para la concentración de alcohol en la sangre, el tiempo sin dormir y los niveles de adormecimiento en la JDS™

Departamento de Defensa de Australia, Grupo de Desarrollo de la Capacidad (CDG)

La Oficina de Pruebas y Evaluación de Defensa de Australia (ADTEO) y la Organización de Ciencia y Tecnología para la Defensa (DSTO) analizaron los niveles de fatiga en el personal militar y evaluaron la eficacia de la tecnología de Optalert como herramienta adecuada para estrategias de gestión de los riesgos.

El Informe sobre el Ensayo de Defensa Número 896 demostró que los sistemas de Optalert contribuyeron a reducir el adormecimiento y mejorar el desempeño de los conductores. Se recomendó seguir empleando la tecnología de Optalert de manera independiente e investigar su uso potencial en otros contextos militares, incluso en funciones de vigilancia y conducción en los tres servicios.

Defence Trial Number 896: ADF Fatigue Management – Optalert.
Department of Defence, Capability Development Group. Australian Defence Test & Evaluation Office, 2012.

Escuela de Medicina de Harvard y División de Medicina del Sueño, Brigham & Women's Hospital, Boston, Estados Unidos

El “Grupo de Salud y Seguridad del Horario de Trabajo de Harvard” es un grupo colaborativo multidisciplinario cuya misión es investigar las prácticas laborales y de sueño de los médicos, los policías y otros grupos ocupacionales, así como implementar estrategias para mejorar la seguridad de los pacientes, de los trabajadores y del público en general. La tecnología de Optalert es un componente clave de esta investigación y se utiliza habitualmente durante los estudios de investigación de campo y de la medicina del sueño estándar.

Los investigadores de Harvard han demostrado que la tecnología de Optalert es el predictor más exacto del adormecimiento y una herramienta eficaz para monitorear los cambios en la lucidez y el desempeño, y respaldan a Optalert como el estándar de oro para medir la fatiga.

Assessment of Drowsiness Based on Ocular Parameters Detected by Infra-Red Reflectance Oculography
Anderson C, Chang A, Sullivan JP, Ronda JM, Czeisler CA (2013), Journal of Clinical Sleep Medicine, 9 (9): 907-920

Infra-red reflectance oculography reveals changes in drowsiness, and is commensurate with gold standard laboratory measures
Anderson C, Chang A, Ronda JM, Czeisler CA (2011), Journal of Sleep Research, 20 (Suppl.1): 36

Real-time drowsiness as determined by infra-reflectance oculography is commensurate with gold-standard laboratory measures: A validation study
Anderson C, Chang A, Ronda JM, Czeisler CA (2010), Sleep, 33 (Suppl.1):A108

Monash University - Escuela de Psicología, Psiquiatría y Medicina Psicológica

El grupo de investigación sobre salud del sueño y trastornos del sueño está empleando la tecnología de Optalert para investigar el impacto de los procesos de regulación del sueño sobre el funcionamiento en vigilia, la salud y la seguridad, con especial énfasis en los riesgos ocupacionales de la conducción en estado de adormecimiento.

Los hallazgos de investigaciones revisadas por expertos publicados en la revista internacional Journal of Sleep Research demostraron que los enfermeros del turno de noche experimentaron altos niveles de adormecimiento e impedimentos asociados sobre el desempeño de conducción después del turno de noche. Se utilizaron los sistemas de Optalert para medir los niveles de adormecimiento objetivamente durante los traslados hacia el trabajo y desde el trabajo. En esta investigación también se confirmó la idea extendida de que las calificaciones subjetivas del adormecimiento antes de conducir no predicen de manera confiable los eventos de conducción peligrosa posteriores.

Objective and subjective measures of sleepiness, and their associations with on-road driving events in shift workers
Ftouni S, Sletten TL, Howard M, Anderson C, Lenne MG, Lockley SW, Rajaratnam SMW (2012), Journal of Sleep Research, 22(1), 58-69.

Austin Hospital - Instituto para la Respiración y el Sueño (IBAS)

El Director del IBAS, Dr. Mark Howard, ha redactado un anuncio formal en el cual se describen algunos de los estudios de investigación publicados que se llevaron a cabo en el IBAS: “los puntajes de la Johns Drowsiness Scale [de Optalert] se relacionaron con las colisiones y las distracciones” y “los estudios recientes han demostrado que la Johns Drowsiness Scale [de Optalert] puede identificar los niveles excesivos de adormecimiento experimentados por conductores que han sufrido restricción del sueño y han ingerido alcohol y benzodiacepinas”.

En estudios interinstitucionales de la Escuela de Medicina de Harvard, el Instituto de Investigación para la Seguridad de Liberty Mutual y Monash University, se empleó la tecnología de Optalert para demostrar que los trabajadores por turnos corren un riesgo incrementado de sufrir incidentes de conducción relacionados con la fatiga después del turno de noche.

Drowsiness, impaired driving performance and critical driving events among shift workers driving an actual motor vehicle after night-shift work
Lee M, Howard ME, Horrey WJ, Liang Y, Anderson C, Shreeve M, O’Brien C, Czeisler CA (2013). Sleep, 36(Suppl 1): A63

The Long Road Home: Driving Performance and Ocular Measurements of Drowsiness Following Night Shift-Work
Horrey WJ, Liang Y, Lee ML, Howard ME, Anderson C, Shreeve MS, O’Brien C, Czeisler CA. (2013). Proceedings of the 7th International Driving Symposium on Human Factors in Driver Assessment, Training and Vehicle Design. Bolton Landing, New York.

Sleep, Alcohol, Drugs and Driving
Howard M, Stevens B, Swann P, Wilkinson V, Barnes M, Jackson M (2010). Sleep & Biological Rhythms, 8: A4

Propiedad intelectual

Optalert ha desarrollado un conjunto de patentes que confieren protección de propiedad intelectual para nuestra tecnología, que representa la culminación de décadas de investigación e inversión en desarrollo y comercialización de productos.

Para más información técnica, consulte las siguientes patentes de Optalert:

  1. 1. Johns, Murray. Monitor de lucidez. Patente de Estados Unidos 7.071.831, 2002
  2. 2. Johns, Murray. Medición de la lucidez. Patente de Estados Unidos 7.791.491, 2006
  3. 3. Johns, Murray y Brown, Aaron. Gafas de detección de la lucidez. Patente de Estados Unidos 7.815.311, 2006
  4. 4. Johns, Murray. Monitor de lucidez. Patente de Estados Unidos 7.616.125, 2009
  5. 5. Johns, Murray. Monitor de incapacidad. Patente de Estados Unidos 8.311.284, 2007
  6. 6. Johns, Murray y Hocking, Christopher. Dispositivo de detección de la lucidez. Patente de Estados Unidos en trámite 20110121976, Patente de Australia 2009270333, Patente de Sudáfrica 2011/00067, 2009
  7. 7. Johns, Murray y Tucker, Andrew. Prueba de aptitud para trabajar. Patente de Estados Unidos en trámite 20130215390, Patente de Australia 2011326327, 2011
  8. 8. Tucker, Andrew; Morgan, Trefor; y Coles, Scott. Monitoreo del adormecimiento. Solicitud de patente de Australia 2014902364, 2014


[1] Para más información sobre la relación de la dinámica del parpadeo con la lucidez y el adormecimiento, consulte el artículo “En un abrir y cerrar de ojos

[2] Tenemos a su disposición una lista completa de todos los artículos relevantes revisados por expertos y toda la información de validación científica