Study of strabismus causes and management: the efficacy of vision therapy in the treatment of central stabismus

Abstract

(English) Strabismus is a deviation of the visual axes that prevents bifoveal fixation. It is a relatively common condition that affects between 2-6% of the population. The presentation of strabismus can vary greatly from one person to another, as it can differ in the direction of the deviation, its magnitude, whether it is constant or intermittent, unilateral or alternating, concomitant or incomitant, among others. Furthermore, ocular deviation can coexist with equally diverse sensory adaptations. The wide range of forms that strabismus can take suggests that it is not a single entity, but rather a possible consequence of multiple underlying conditions.

The causes of strabismus can arise from problems in any of the structures involved in vision and oculomotor control. From the eye and its annexes, peripheral origin, to alterations in the brain, central origin. Strabismus of peripheral origin is generally well-defined but is the least frequent. It is usually caused by problems in the orbit, the extraocular muscles (EOMs), or their innervations, either due to genetic alterations or acquired defects. Most cases of strabismus remain poorly understood, and it is believed that their causes have a central origin: the result of abnormal development of the neural networks involved in the visual and oculomotor systems.

The treatment of strabismus is traditionally based on optical correction, observation, and/or surgery of the extraocular muscles. When the deviation persists, eye surgery is the primary treatment option. Although it is a procedure frequently performed in ophthalmic practice, it continues to be debated regarding which surgical procedure is the most effective and what is the optimal age for intervention. Moreover, the criteria for a successful outcome in EOM surgery vary greatly between studies. An alternative treatment option for strabismus is visual therapy, a series of sequential and progressively more challenging exercises designed to improve binocular control and fusion. Visual therapy is used in the treatment of visual dysfunctions. However, scientific evidence supporting its use in strabismus is limited.

The main objective of this thesis is to shed light on the causes of strabismus and its relationship with treatment. To do this, we conducted a narrative review on the etiology of concomitant strabismus, where we concluded that most evidence points to a central cause rather than a peripheral one, meaning without significant alterations of the EOMs. We also conducted a review on the success of surgery and whether the causes of strabismus are considered in the surgical treatment of intermittent exotropia. The conclusions of this study are that the causes are not considered, and the criteria for surgical success vary greatly between studies, being almost exclusively based on motor aspects, overlooking sensory aspects. The third study consists of the clinical case of a patient with recurrent infantile esotropia who had undergone six EOM surgeries as a child and was successfully treated with visual therapy in adulthood. Finally, we designed a pilot program aimed at helping visual health professionals in decision-making regarding the management of patients with strabismus. The program takes into account the data collected during the visual examination, both in optometric tests and anamnesis, and based on that, provides information on the pros and cons of different treatment alternatives, the expected prognosis if opting for visual therapy, and offers ideas for exercises and tips for performing visual therapy.

(Català) L’estrabisme és una desviació dels eixos visuals que impedeix la fixació bifoveal. És una condició relativament comuna que afecta entre el 2-6% de la població. La presentació de l’estrabisme pot variar molt d’una persona a una altra, ja que pot diferir en la direcció de la desviació, la magnitud, si és constant o intermitent, si és unilateral o alternant, o si és comitant o incomitant, entre d'altres. A més a més, la desviació ocular pot coexistir amb adaptacions sensorials igualment diverses. L'ampli ventall de formes que pot adoptar l'estrabisme suggereix que no és una única entitat, sinó una possible conseqüència de múltiples condicions subjacents.

Les causes de l'estrabisme poden sorgir de problemes en qualsevol de les estructures implicades en la visió i el control oculomotor. Des de l’ull i els seus annexos, orígen perifèric, fins a alteracions al cervell, orígen central. L'estrabisme d'origen perifèric està generalment ben definit però és el menys freqüent. Sol ser provocat per problemes a l'òrbita, els músculs extraoculars (MEOs) o les seves innervacions, ja sigui per alteracions genètiques o degut a defectes adquirits. La majoria dels casos d'estrabisme continuen sent poc compresos, i es creu que les seves causes tenen un origen central: conseqüència d'un desenvolupament anòmal de les xarxes neuronals implicades en els sistemes visual i oculomotor.

El tractament de l’estrabisme es basa tradicionalment en la correcció òptica, l'observació i/o la cirurgia dels músculs extraoculars. Quan la desviació persisteix, la cirurgia ocular és la principal opció de tractament. Tot i ser un procediment freqüentment realitzaten la pràctica oftalmològica, continua sent objecte de debat pel que fa a quin és el procediment quirúrgic més eficaç i quina és l’edat òptima per la intervenció. A més, els criteris per a un resultat exitós en la cirurgia dels MEOs varien molt entre estudis. Una opció de tractament alternativa per a l’estrabisme és la teràpia visual, una sèrie d'exercicis seqüencials i progressivament més difícils dissenyats per millorar el control binocular i la fusió. La teràpia visual s’utilitza en el tractament de disfuncions visuals. No obstant això, l’evidència científica que recolza el seu ús en l’estrabisme és escassa.

L’objectiu principal d’aquesta tesi és aportar llum sobre les causes de l'estrabisme i la seva relació amb el tractament. Per fer-ho hem dut a terme una revisió narrativa sobre l'etiologia de l'estrabisme comitant, on hem pogut concloure que la majoria d'indicis apunten a una causa central i no perifèrica, és a dir, sense alteracions significatives dels MEOs. També hem dut a terme una revisió sistemàtica sobre l'èxit de la cirurgia i si es tenen en compte les causes de l'estrabisme en el tractament quirúrgic de l'exotropia intermitent. Les conclusions d'aquest estudi són que les causes no es tenen en compte i que els criteris d'exit de la cirurgia són molt variables entre estudis i gairebé exclusivament basats en aspectes motors, passant per alt aspectes sensorials. El tercer estudi consisteix en el cas clínic d’un pacient amb endotropia infantil recurrent que havia estat sotmès a sis cirurgies dels MEOs quan era petit i que ha sigut tractat amb èxit amb teràpia visual en l'edat adulta. Finalment, hem dissenyat un programa informàtic pilot destinat a ajudar els professionals de la salut visual en la presa de decisions pel que fa a la gestió dels pacients amb estrabisme. El programa té en compte les dades recollides en l'examen visual, tant en les proves optomètriques com en l'anamnesis i, a partir d'aquí, informa sobre els pros i els contres de les diferents alternatives de tractament i el pronòstic esperat en cas d'optar per teràpia visual. Tanmateix, ofereix idees d'exercicis i consells per la realització de la teràpia visual.

(Español) El estrabismo es una desviación de los ejes visuales que impide la fijación bifoveal. Es una condición relativamente común que afecta entre el 2-6% de la población. La presentación del estrabismo puede variar mucho de una persona a otra, ya que puede diferir en la dirección de la desviación, la magnitud, si es constante o intermitente, si es unilateral o alternante, si es concomitante o incomitante, entre otros. Además, la desviación ocular puede coexistir con adaptaciones sensoriales igualmente diversas. El amplio abanico de formas que puede adoptar el estrabismo sugiere que no es una única entidad, sino una posible consecuencia de múltiples condiciones subyacentes.

Las causas del estrabismo pueden surgir de problemas en cualquiera de las estructuras implicadas en la visión y el control oculomotor. Desde el ojo y sus anexos, origen periférico, hasta alteraciones en el cerebro, origen central. El estrabismo de origen periférico está generalmente bien definido, pero es el menos frecuente. Suele ser provocado por problemas en la órbita, los músculos extraoculares (MEOs) o sus inervaciones. Ya sea por alteraciones genéticas o debido a defectos adquiridos. La mayoría de los casos de estrabismo siguen siendo poco comprendidos, y se cree que sus causas tienen un origen central: consecuencia de un desarrollo anómalo de las redes neuronales implicadas en los sistemas visual y oculomotor.

El tratamiento del estrabismo se basa tradicionalmente en la corrección óptica, la observación y/o la cirugía de los músculos extraoculares. Cuando la desviación persiste, la cirugía ocular es la principal opción de tratamiento. Aunque es un procedimiento realizado con frecuencia en la práctica oftalmológica, sigue siendo objeto de debate en cuanto a cuál es el procedimiento quirúrgico más eficaz y cuál es la edad óptima para la intervención. Además, los criterios para un resultado exitoso en la cirugía de los MEOs varían mucho entre los estudios. Una opción de tratamiento alternativa para el estrabismo es la terapia visual, una serie de ejercicios secuenciales y progresivamente más difíciles diseñados para mejorar el control binocular y la fusión. La terapia visual se utiliza en el tratamiento de disfunciones visuales. Sin embargo, la evidencia científica que respalda su uso en el estrabismo es escasa.

El objetivo principal de esta tesis es arrojar luz sobre las causas del estrabismo y su relación con el tratamiento. Para ello, hemos realizado una revisión narrativa sobre la etiología del estrabismo concomitante, donde hemos podido concluir que la mayoría de los indicios apuntan a una causa central y no periférica, es decir, sin alteraciones significativas de los MEOs. También hemos llevado a cabo una revisión sobre el éxito de la cirugía y si se tienen en cuenta las causas del estrabismo en el tratamiento quirúrgico de la exotropía intermitente. Las conclusiones de este estudio son que no se consideran las causas y que los criterios de éxito de la cirugía varían mucho entre los estudios y se basan casi exclusivamente en aspectos motores, dejando de lado aspectos sensoriales. El tercer estudio consiste en el caso clínico de un paciente con endotropía infantil recurrente que había sido sometido a seis cirugías de los MEOs cuando era pequeño y que ha sido tratado con éxito con terapia visual en la edad adulta. Finalmente, hemos diseñado un programa piloto destinado a ayudar a los profesionales de la salud visual en la toma de decisiones con respecto a la gestión de los pacientes con estrabismo. El programa tiene en cuenta los datos recogidos en el examen visual, tanto en las pruebas optométricas como en la anamnesis, y a partir de ahí informa sobre los pros y los contras de las diferentes alternativas de tratamiento, el pronóstico esperado en caso de optar por terapia visual y da ideas de ejercicios y consejos para la realización de la terapia visual.