הקלטת הופעות Saccade אופקי במדויק נוירולוגיות חולים באמצעות אלקטרו-oculogram
Summary
המאמר זה מתאר שיטה מעשית להקלטת תנועות עיניים אופקי עם רמת דיוק גבוהה על ידי אלקטרו-oculogram נוירולוגית חולים, באמצעות אלקטרודה גביע Ag-AgCl עם שוליים רחבים פלסטיק. מדידה יציבה דורש בחירה נכונה קיבעון של אלקטרודות, לוקח זמן מספיק אור הסתגלות להתרחש, כיול מחדש לפי הצורך.
Abstract
אלקטרו-oculogram (EOG) כבר בשימוש נרחב עבור תנועת העין קליניים הקלטה, במיוחד saccades אופקי, למרות הסרטונים-oculography (ערפיח) במידה רבה לקח את מקומו של זה בימינו עקב רמת הדיוק מרחבית גבוהה יותר שלה. עם זאת, ישנם מצבים בהם EOG יש יתרונות ברורים על פני ערפיח, למשל, נושאים עם עין צרה בתרי או שיש קטרקט עדשות, וחולים עם הפרעות תנועה. המאמר הנוכחי מראה כי אם תיושם כראוי, EOG ניתן להשיג דיוק כמעט טוב כמו ערפיח עם יציבות משמעותית עבור הקלטה, תוך עקיפת בעיות הקשורות ערפיח הקלטה. המאמר הנוכחי מתאר שיטה מעשית עבור הקלטה saccades אופקי באמצעות תזוזת גלגל העין פרדיגמות עם רמת דיוק גבוהה ויציבות מאת EOG בחולים נוירולוגיות. האמצעים הדרושים הם לשימוש אלקטרודה Ag-AgCl עם שוליים רחבים פלסטיק מסוגל להפחית את הרעש, לחכות מספיק אור ההסתגלות להתרחש. תקופת המתנה זו גם מסייעת להפחית את התנגדות בין האלקטרודות לעור, ובכך מבטיחה אות יציב שנרשם ככל שהזמן עובר. יתר על כן, כיול מחדש מבוצע לפי הצורך במהלך ביצוע המשימה. באמצעות שיטה זו, הנסיין ניתן להימנע ערמות של אותות, כמו גם של חפצים או רעש מן electromyogram העוויתיים זיהום, יכול לאסוף מספיק נתונים להערכת קליניים הסקאדיות. וכך כאשר מיושמת, EOG עדיין יכולה להיות שיטה של practicability גבוה זה יכול להיות מיושם באופן נרחב לחולים נוירולוגיות, אך עשוי להיות יעיל גם ללימודים במקצועות נורמלי.
Introduction
יש שלוש דרכים עיקריות לרשום תנועות עיניים, EOG המקובלת, ערפיח שהוקלט על ידי העין מבוססי וידאו מעקב המערכת ושיטת חיפוש scleral סליל (האס). ביניהם, EOG שימש לעתים קרובות להקלטת תנועות עיניים אצל חולים מאז שנות השבעים בשל פשטותו. החלים נרחב באוכלוסייה קליני, בשיטה זו יש כבר מנוצל בהרחבה לאבחון של חולים נוירולוגיות, סיפקה מידע שימושי על פתופיזיולוגיה שבבסיס הפרעות1,2, 3,4,5. בנוסף, זה עדיין השיטה היחידה יכול לשמש יתכן כבניין להקלטת תנועות עיניים בזמן השינה (תנועות עיניים מהירות במהלך השינה וצורות אחרות של תנועות עיניים).
מאז גלגל העין טעונה באופן חיובי בהיבטו קדמי כולל הקרנית ביחס היבט האחורי שלה, ישנו הבדל מתח בין ההיבטים anterior ואת אחורי של העיניים כינה את הפוטנציאל corneo-רשתית. בשל נוכחותם של פוטנציאל זה, האלקטרודה נכון חיוביות יותר מהשמאלית כאשר הנושאים מבטם לעבר הימין, ולהיות שלילי כשמדליקים את מבטכם שמאלה. מאז ההבדל מתח בין האלקטרודות ימינה ושמאלה להרכב באופן משמעותי זווית הסיבוב בגלגל העין עבור saccades אופקי, זה יכול לשמש כדי למדוד תנועות עיניים אופקי. עם זאת, המתאם הזה לא יחזיק את כיוונה אנכי, למרות EOG אנכי עדיין יכול לשמש כדי למדוד תנועות העין6. מצד שני, מחקרים בעיקר השתמש EOG אנכי עבור ניטור הבהובים.
לאחרונה, אולם, ערפיח במידה רבה לקח את מקומו של EOG עקב גבוה יותר מרחבי רמת הדיוק שלה להגיע עד 0.25 – 0.5 מעלות, הפכה השיטה הרגילה עבור saccade הקלטה בסביבה קלינית. בינתיים, EOG הגיע כדי להיחשב מיושנים למדי, מאחר דיוק המרחבי שלה, לכל היותר-0.5 מעלות, הוא נחות ערפיח.
עם זאת, ערפיח יש גם חסרונות משלו אם נעשה שימוש בהגדרה קלינית. ישנם מקרים שבהם ערפיח. הוא לא ריאלי; לדוגמה, העין מעקב הופך מדויק במקצועות עם עין צרה cleft כגון מתי רבתי של הקרנית הוא occluded על ידי העפעפיים. בחולים עם קטרקט עדשות, סוטה השתקפות האור האינפרא-אדום הסלים ההקלטה אמינה על כיוון המבט. יתר על כן, EOG יכול להציע יתרונות עבור כמה אנשים שעבורם הפרעת תנועה שלהם מקשה ערפיח הקלטה. בנוסף, המערכת ערפיח יקר יותר לעומת ההגדרה של EOG, אשר לעיתים קרובות גורם לשעבר לא יהיו זמינות מתקנים רפואיים רגילים.
מצד שני, השיטה האס נחשב תקן הזהב למדידת תנועות עיניים. לעומת ערפיח, EOG, בשיטה זו מספק את הדיוק הגבוה ביותר המרחבי, עד 0.1 מעלות, זה שימושי במיוחד בעת ההקלטה כרוך תנועה ראש בתדירות גבוהה6. עם זאת, שיטה זו היא פולשנית פוטנציאלי, דהיינו, וכואב מאוד מעצבן בעיניים, ומאפשר הקלטה רק תקופה קצרה, כ תחת 30 דקות או יותר קצר7,8,9,10 . זה זמן קצר הופכת שיטה מצוייה יישום קליני נרחב, למרות זה שימש בהצלחה כמה מתקנים מיוחדים11.
בהתבסס על מחקרים קודמים הקלטה יותר מ 250 חולים נוירולוגיות ונושאים נורמלי 480 על ידי אותה קבוצה12,13,14,15,16,17, 18,19, המחקר הנוכחי מראה כי EOG יכול להיות מדויקת מספיק כדי לשמש טכניקה סטנדרטית של העין תנועה הקלטה ולאחר החלים נרחב באוכלוסייה קליני, תוך עקיפת החסרונות שונים של ערפיח האס. המאמר הנוכחי מתאר EOG יציב הקלטה שיטה, באמצעות אלקטרודה עם שוליים רחב כדי לאפשר מגע רחב ויציב עם העור, דומה לזה של אלקטרודה EEG המחובר באופן מאובטח על הקרקפת על ידי collodion עבור הקלטה פרק זמן ארוך. עכבה של האלקטרודה יורדת והופכת ההקלטה יציב עם הזמן, ובכך למעשה להפחית את החפצים של שרירי הפנים, אלקטרואנצפלוגרם. שיטה זו מושווה ערפיח מוקלט בו זמנית. כאשר כראוי מוכן ליישם, EOG הוא טוב כמו ערפיח בנוגע לדיוק עבור הקלטה saccades בחולים נוירולוגיות, EOG יכול להיות אפילו יותר נוטה saccade הקלטה במקצועות נורמלי.
Protocol
Representative Results
Discussion
למרות כיום, השיטה הרווחת להקלטת saccades הפך ערפיח, המחקר הנוכחי הראה כי EOG להשיג דיוק כמעט לזו של ערפיח אם תיושם כראוי (איור 2). השיטה EOG נוכח הוכח כדי להשיג קשר טוב עם ערפיח בעת הקלטת saccades אופקי בהצלחה שימש במחקרים רבים קודמים על ידי אותה קבוצה12,13<s…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ד ר Terao נתמך על ידי מענק הסיוע פרויקט המחקר למחקר מדעי מ משרד החינוך, תרבות, ספורט, מדע, טכנולוגיה של יפן [16K 09709, 16H 01497]. יו נתמך על ידי מענק הסיוע פרויקט המחקר למחקר מדעי משרד החינוך, תרבות, ספורט, מדע, טכנולוגיה של יפן [No.25293206, מספר 22390181, H 15 05881, 16H 05322]; על ידי מענקים וועדת המחקר הטוב ביותר rTMS טיפול של פרקינסון מחלות של משרד הבריאות, הרווחה של יפן; ועל ידי ועדת המחקרים-פוקאלית של משרד הבריאות והרווחה של יפן.
Materials
| Electrode | Nihon-Kohden (Tokyo, Japan) | NS111-115 | cup electrode |
| Electrode paste | Nihon-Kohden (Tokyo, Japan) | Gelaid Z-101BA | gel electrode paste to fill in the cup electrode |
| Adhesive tape | Nihon-Kohden (Tokyo, Japan) | H261 | double-stick tape for fixating the electrode |
| DC-amplifier | Nihon-Kohden (Tokyo, Japan) | AN-601G | amplifier for EOG |
| video-based eye tracking system | SR research (Mississauga, Ontario, Canada) | Eyelink II | eye tracking system for recording VOG |
| Filter | NF corporation | MS-521 | filter for the EOG signal |
References
- Braun, D., Weber, H., Mergner, T., Schulte-Mönting, J. Saccadic reaction times in patients with frontal and parietal lesions. Brain. 115, 1359-1386 (1992).
- Sweeney, J. A., Levy, D., Harris, M. S. Commentary: eye movement research with clinical populations. Prog Brain Res. 140, 507-522 (2002).
- Leigh, R. J., Kennard, C. Using saccades as a research tool in the clinical neurosciences. Brain. 127, 460-477 (2004).
- Ramat, S., Leigh, R. J., Zee, D. S., Optican, L. M. What clinical disorders tell us about the neural control of saccadic eye movements). Brain. 130, 10-35 (2007).
- Terao, Y., et al. Initiation and inhibitory control of saccades with the progression of Parkinson’s disease – changes in three major drives converging on the superior colliculus. Neuropsychologia. 49 (7), 1794-1806 (2011).
- Kennard, D. W., Smyth, G. L. The causes of downward eyelid movement with changes of gaze, and a study of the physical factors concerned. J Physiol. 166, 178-190 (1963).
- Houben, M. M., Goumans, J., van der Steen, J. Recording three-dimensional eye movements: scleral search coils versus video oculography. Invest Ophthalmol Vis Sci. 47 (1), 179-187 (2006).
- Eggert, T. Eye movement recordings: methods. Dev Ophthalmol. 40, 15-34 (2007).
- Frens, M. A., van der Geest, J. N. Scleral search coils influence saccade dynamics. J Neurophysiol. 88 (2), 692-698 (2002).
- Lappe-Osthege, M., Talamo, S., Helmchen, C., Sprenger, A. Overestimation of saccadic peak velocity recorded by electro-oculography compared to video-oculography and scleral search coil. Clin Neurophysiol. 121 (10), 1786-1787 (2010).
- Bhidayasiri, R., Riley, D. E., Somers, J. T., Lerner, A. J., Büttner-Ennever, J. A., Leigh, R. J. Pathophysiology of slow vertical saccades in progressive supranuclear palsy. Neurology. 57 (11), 2070-2077 (2001).
- Terao, Y., et al. Visualization of the information through human oculomotor cortical regions by transcranial magnetic stimulation. J Neurophysiol. 80 (2), 936-946 (1998).
- Terao, Y., Okano, T., Furubayashi, T., Yugeta, A., Inomata-Terada, S., Ugawa, Y. Effects of thirty-minute mobile phone use on saccades. Clin Neurophysiol. 118 (7), 1545-1556 (2007).
- Terao, Y., et al. Initiation and inhibitory control of saccades with the progression of Parkinson’s disease – changes in three major drives converging on the superior colliculus. Neuropsychologia. 49 (7), 1794-1806 (2011).
- Terao, Y., et al. Frontal cortical regions controlling small and large amplitude saccades: a TMS study. Basal Ganglia. 1 (4), 221-229 (2011).
- Terao, Y., et al. Deterioration of horizontal saccades in progressive supranuclear palsy. Clin Neurophysiol. 124 (2), 354-363 (2013).
- Terao, Y., et al. Saccade abnormalities associated with focal cerebral lesions -How cortical and basal ganglia commands shape saccades in humans. Clin Neurophsyiol. 127 (8), 2953-2967 (2016).
- Terao, Y., et al. Is multiple system atrophy with cerebellar ataxia (MSA-C) like spinocerebellar ataxia and multiple system atrophy with parkinsonism (MSA-P) like Parkinson’s disease? -A saccade study on pathophysiology. Clin Neurophysiol. 127 (2), 1491-1502 (2016).
- Terao, Y., et al. Distinguishing spinocerebellar ataxia with pure cerebellar manifestation from multiple system atrophy (MSA-C) through saccade profiles. Clin Neurophysiol. 128 (1), 31-43 (2016).
- Kato, M., Hikosaka, O. Saccade related responses of external pallidal neurons in monkey. Neurosci Res. , 218 (1992).
- Hikosaka, O., Fukuda, H., Kato, M., Uetake, K., Nomura, Y., Segawa, M., Segawa, M. Deficits in saccadic eye movements in hereditary progressive dystonia with marked diurnal fluctuation. Hereditary Progressive Dystonia With Marked Diurnal Fluctuation. , 159-177 (1993).
- Fukuda, H., et al. Development of saccade recording system in humans: simultaneous measurment of electro-oculography and video-oculography. 38th Annual Meeting of Japanese Society of Clinical Neurophysiology. , (2008).
- Constable, P. A., Bach, M., Frishman, L. J., Jeffrey, B. G., Robson, A. G. International Society for Clinical Electrophysiology of Vision. ISCEV Standard for clinical electro-oculography (2017 update). Doc Ophthalmol. 134 (1), 134 (2017).
- Behrens, F., Weiss, L. R. An automated and modified technique for testing the retinal function (Arden test) by use of the electro-oculogram (EOG) for clinical and research use. Doc Ophthalmol. 96 (4), 283-292 (1999).
- Kikawada, N. Variations in the corneo-retinal standing potential of the vertebrate eye during light and dark adaptations. Jpn J Physiol. 18 (6), 687-702 (1968).
- Yuval-Greenberg, S., Tomer, O., Keren, A. S., Nelken, I., Deouell, L. Y. Transient induced gamma-band response in EEG as a manifestation of miniature saccades. Neuron. 58 (3), 429-441 (2008).
