Tridimensional Vestibular Ocular Teste Reflex Usando um Six Degrees of Platform Movimento Liberdade
Summary
Um método é descrito para medir tridimensionais reflexos oculares vestíbulo (3D VOR) em seres humanos, utilizando um prazo de seis graus de liberdade (6DF) simulador de movimento. O ganho e o desalinhamento da VOR angular 3D fornecer uma medida directa da qualidade da função vestibular. Os dados representativos em indivíduos saudáveis são fornecidos
Abstract
O órgão vestibular é um sensor que mede as acelerações lineares e angulares, com seis graus de liberdade (6DF). Defeitos totais ou parciais nos resultados órgão vestibular em leve a graves problemas de equilíbrio, como a vertigem, tontura, oscilopsia, marcha instabilidade náuseas e / ou vómitos. Uma boa medida e frequentemente utilizado para quantificar a estabilização olhar é o ganho, a qual é definida como a magnitude dos movimentos oculares compensatórios com respeito aos movimentos da cabeça impostas. Para testar a função vestibular mais plenamente um tem de perceber que o 3D VOR idealmente gera rotações oculares de compensação não só com uma magnitude (ganho) igual e oposta à rotação da cabeça, mas também sobre um eixo que é co-linear com o eixo de rotação da cabeça (alinhamento ). Função vestibular anormal resulta assim em alterações de ganho e as mudanças no alinhamento da resposta VOR 3D.
Aqui nós descrevemos um método para medir 3D VOR usando a rotação do corpo inteiro em um 6DF motina plataforma. Embora o método também permite testar tradução VOR respostas 1, limitamo-nos a uma discussão sobre o método para medir 3D VOR angular. Além disso, nos restringimos aqui a descrição dos dados coletados em indivíduos saudáveis, em resposta à estimulação angular sinusoidal e impulso.
Os assuntos são sentado e receber pequenas amplitude sinusoidais e constante impulsos de aceleração de corpo inteiro. Estímulos sinusoidais (f = 1 Hz, A = 4 °) foram entregues em torno do eixo vertical e em torno de eixos no plano horizontal que varia entre roll e pitch em incrementos de 22,5 ° em azimute. Impulsos foram entregues em guinada, roll e pitch e nos planos do canal verticais. Os movimentos oculares foram medidos utilizando a técnica de bobina escleral 2. Sinais de bobina de pesquisa foram coletados a uma freqüência de 1 kHz.
A relação input-output (ganho) e desalinhamento (co-linearidade) do VOR 3D foram calculados from bobina o olho sinaliza 3.
Ganho e co-linearidade do 3D VOR dependia da orientação do eixo de estímulo. Os desvios sistemáticos foram encontrados em particular durante a estimulação de eixo horizontal. À luz eixo de rotação do olho foi devidamente alinhado com o eixo de estímulo em orientações 0 ° e 90 ° de azimute, mas gradualmente desviado cada vez mais para 45 º azimute.
Os desvios sistemáticos em desalinhamento para os eixos intermédios pode ser explicado por um ganho baixo de torção (eixo X ou do eixo de rotação do cilindro) e um alto ganho de movimentos oculares verticais (eixo Y ou rotação do eixo de inclinação (ver Figura 2). Porque a estimulação do eixo intermediário leva uma resposta compensatória baseada no vector soma dos componentes individuais de rotação do olho, o eixo resposta líquido irá desviar-se, porque o ganho para X e do eixo Y são diferentes.
Na escuridão, o ganho de todos os componentes de rotação dos olhos tinham baixavalores er. O resultado foi que o desalinhamento na escuridão e por impulsos tinham diferentes picos e depressões do que à luz: o valor mínimo foi alcançado para a estimulação do eixo do campo e seu máximo para a estimulação eixo de rolamento.
Apresentação do caso
Nove indivíduos participaram do experimento. Todos os participantes deram o seu consentimento informado. O procedimento experimental foi aprovado pelo Comitê de Erasmus University Medical Center de Ética Médica e aderiu à Declaração de Helsinque para pesquisas envolvendo seres humanos.
Seis sujeitos serviram como controlos. Três indivíduos tinham uma deficiência vestibular unilateral devido a um schwannoma vestibular. A idade dos indivíduos controle (seis machos e três fêmeas) variou de 22 a 55 anos. Nenhum dos controles apresentaram queixas visuais ou vestibular, devido a distúrbios neurológicos, cardio vascular e oftalmológico.
A idade dos pacientes com schwannoma variou entre 44 e 64 anos (dois machos e uma fêmea). Todos os indivíduos Schwannoma estavam sob vigilância médica e / ou receberam tratamento por uma equipe multidisciplinar composta por um othorhinolaryngologist e um neurocirurgião do Centro Médico da Universidade Erasmus. Pacientes testados todos tinham um schwannoma vestibular lado direito e passou por uma política de esperar e observar (Tabela 1; assuntos N1-N3) após ser diagnosticado com schwannoma vestibular. Seus tumores haviam sido estável por mais de 8-10 anos de ressonância magnética.
Protocol
Representative Results
Discussion
Este artigo descreve um método para medir com precisão 3D VOR angular em resposta à rotação de corpo inteiro em seres humanos. A vantagem do método é que ele dá a informação quantitativa sobre o ganho e desvio de 3D VOR angular em todas as três dimensões. O método é útil para a investigação fundamental e tem também potencial clínico valor por exemplo, para testar pacientes com problemas de canal vertical, ou pacientes com mal-entendidos problemas vestibulares centrais. Outra vantagem do dispo…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Materials
| Electric Motion Base MB-E-6DOF/24/1800KG * (Formerly E-CUE 624-1800) | FCS-MOOG, Nieuw-Vennep, The Netherlands | ||
| Magnetic field with detector, Model EMP3020 | Skalar Medical, Delft, The Netherlands | ||
| CED power 1401, running Spike2 v6 | Cambridge Electronic Design, Cambridge | ||
| Electromagnetic search coils | Chronos Vision, Berlin, Germany |
Riferimenti
- Houben, M. M. J., Goumans, J., Dejongste, A. H., Van der Steen, J. Angular and linear vestibulo-ocular responses in humans. Ann. N.Y. Acad. Sci. 1039, 68-80 (2005).
- Collewijn, H., Van der Steen, J., Ferman, L., Jansen, T. C. Human ocular counterroll: assessment of static and dynamic properties from electromagnetic scleral coil recordings. Exp. Brain Res. 59, 185-196 (1985).
- Goumans, J., Houben, M. M., Dits, J., Van der Steen, J. Peaks and troughs of three-dimensional vestibulo-ocular reflex in humans. J. Assoc. Res. Otolaryngol. 11, 383-393 (2010).
- Ferman, L., Collewijn, H., Jansen, T. C., Vanden Berg, A. V. Human gaze stability in the horizontal, vertical and torsional direction during voluntary head movements, evaluated with a three-dimensional scleral induction coil technique. Vision Res. 27, 811-828 (1987).
- Robinson, D. A. A Method of Measuring Eye Movement Using a Scleral Search Coil in a Magnetic Field. IEEE Trans. Biomed. Eng. 10, 137-145 (1963).
- Haustein, W. Considerations on Listing’s Law and the primary position by means of a matrix description of eye position control. Biol. Cybern. 60, 411-420 (1989).
- Haslwanter, T., Moore, S. T. A theoretical analysis of three-dimensional eye position measurement using polar cross-correlation. IEEE Trans. Biomed. Eng. 42, 1053-1061 (1995).
- Aw, S. T., et al. Three-dimensional vector analysis of the human vestibuloocular reflex in response to high-acceleration head rotations. II. responses in subjects with unilateral vestibular loss and selective semicircular canal occlusion. J. Neurophysiol. 76, 4021-4030 (1996).
- Aw, S. T., et al. Three-dimensional vector analysis of the human vestibuloocular reflex in response to high-acceleration head rotations. I. Responses in normal subjects. J. Neurophysiol. 76, 4009-4020 (1996).
- Crawford, J. D., Vilis, T. Axes of eye rotation and Listing’s law during rotations of the head. J. Neurophysiol. 65, 407-423 (1991).
- Tabak, S., Collewijn, H., Boumans, L. J. Deviation of the subjective vertical in long-standing unilateral vestibular loss. Acta. Otolaryngol. 117, 1-6 (1997).
- Tabak, S., Collewijn, H., Boumans, L. J., Van der Steen, J. Gain and delay of human vestibulo-ocular reflexes to oscillation and steps of the head by a reactive torque helmet. II. Vestibular-deficient subjects. Acta. Otolaryngol. 117, 796-809 (1997).
- Van der Steen, J., Collewijn, H. Ocular stability in the horizontal, frontal and sagittal planes in the rabbit. Exp. Brain Res. 56, 263-274 (1984).
- Seidman, S. H., Leigh, R. J., Tomsak, R. L., Grant, M. P., Dell’Osso, L. F. Dynamic properties of the human vestibulo-ocular reflex during head rotations in roll. Vision Res. 35, 679-689 (1995).
- Seidman, S. H., Leigh, R. J. The human torsional vestibulo-ocular reflex during rotation about an earth-vertical axis. Brain Res. 504, 264-268 (1989).
- Tweed, D., et al. Rotational kinematics of the human vestibuloocular reflex. I. Gain matrices. J. Neurophysiol. 72, 2467-2479 (1994).
- Tabak, S., Collewijn, H. Human vestibulo-ocular responses to rapid, helmet-driven head movements. Exp. Brain Res. 102, 367-378 (1994).
- Paige, G. D. Linear vestibulo-ocular reflex (LVOR) and modulation by vergence. Acta. Otolaryngol. Suppl. 481, 282-286 (1991).
- Halmagyi, G. M., Aw, S. T., Cremer, P. D., Curthoys, I. S., Todd, M. J. Impulsive testing of individual semicircular canal function. Ann. N.Y. Acad. Sci. 942, 192-200 (2001).
- Tabak, S., Collewijn, H. Evaluation of the human vestibulo-ocular reflex at high frequencies with a helmet, driven by reactive torque. Acta. Otolaryngol. Suppl. 520 Pt. 1, 4-8 (1995).
- Crawford, J. D., Vilis, T. Axes of eye rotation and Listing’s law during rotations of the head. J. Neurophysiol. 65, 407-423 (1991).
- Migliaccio, A. A., et al. The three-dimensional vestibulo-ocular reflex evoked by high-acceleration rotations in the squirrel monkey. Exp. Brain Res. 159, 433-446 (2004).
