Dreidimensional Vestibuläre Ocular Reflex-Test mit Six Degrees of Freedom Bewegung Platform

Joyce Dits; Mark M.J. Houben; Johannes van der Steen

doi:10.3791/4144

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Methodenartikel

Dreidimensional Vestibuläre Ocular Reflex-Test mit Six Degrees of Freedom Bewegung Platform

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DOI:

10.3791/4144

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23. Mai 2013

Joyce Dits¹ , Mark M.J. Houben² , Johannes van der Steen¹

¹Department of Neuroscience, Erasmus MC, ²TNO Human Factors

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Es wird ein Verfahren beschrieben, um dreidimensionale vestibulo okulären Reflexe (3D VOR) beim Menschen mit Hilfe eines sechs Freiheitsgraden (6DF) Bewegungssimulator messen. Die Verstärkung und Versatz des 3D-Winkelstellung VOR stellen ein direktes Maß für die Qualität der Vestibularfunktion. Repräsentative Daten auf gesunden Probanden vorgesehen

Zusammenfassung

Das Gleichgewichtsorgan ist ein Sensor, eckig und Linearbeschleunigungen misst mit sechs Freiheitsgraden (6DF). Eine vollständige oder teilweise Mängel der Vestibularorgan Ergebnisse in leichten bis schweren Gleichgewicht Probleme wie Schwindel, Oszillopsien, Gangunsicherheit Übelkeit und / oder Erbrechen. Eine gute und häufig genutzte Maßnahme zur Stabilisierung Blick quantifizieren ist die Verstärkung, die als die Größe des kompensatorischen Augenbewegungen gegenüber auferlegten Kopfbewegungen definiert ist. Um vestibulären Funktion zu testen genauer muss man erkennen, dass 3D VOR erzeugt idealerweise kompensatorische Okular Rotationen nicht nur mit einer Magnitude (Gewinn) gleich und entgegengesetzt der Drehung des Kopfes, sondern auch um eine Achse, die co-linear mit dem Kopf Drehachse (Ausrichtung ). Abnormal vestibulären Funktion führt also zu Veränderungen in der Verstärkung und Veränderungen in der Ausrichtung der 3D VOR Antwort.

Hier beschreiben wir eine Methode, um 3D VOR messen mit Ganzkörper-Drehung auf einem 6DF motiauf der Plattform. Obwohl die Methode ermöglicht es auch testen Übersetzung VOR Antworten ^1, beschränken wir uns auf eine Diskussion über die Methode, um 3D-eckig VOR messen. Außerdem beschränken wir uns hier auf die Beschreibung von Daten bei gesunden Probanden als Reaktion gesammelt, um sinusförmige Impuls und Stimulation eckig.

Themen sind aufrecht sitzen und erhalten Ganzkörper-kleiner Amplitude sinusförmig und konstante Beschleunigung Impulse. Sinusförmige Impulse (f = 1 Hz, A = 4 °) wurden um die vertikale Achse und um die Achsen in der horizontalen Ebene, die zwischen Rollen und Nicken in Schritten von 22,5 ° in Azimut geliefert. Impulse wurden in Gier-, Roll-und Nick-und in den vertikalen Kanal gelieferten Flugzeuge. Augenbewegungen wurden unter Verwendung der Lederhaut Suchspule Technik ^2. Suchspule Signale bei einer Frequenz von 1 kHz abgetastet.

Die Input-Output-Verhältnis (Gain) und Versatz (Co-Linearität) des 3D VOR wurden fro berechnetm das Auge Spule ³ signalisiert.

Verstärkungs-und Co-Linearität 3D VOR abhängig von der Orientierung des Stimulus Achse. Systematische Abweichungen wurden insbesondere während der horizontalen Achse Stimulation gefunden. Im Licht das Auge Drehachse wurde ordnungsgemäß mit dem Stimulus Achse Orientierungen 0 ° und 90 ° Azimut ausgerichtet, aber allmählich abgewichen mehr und mehr in Richtung 45 ° Azimut.

Die systematischen Abweichungen in Fehlausrichtung für mittlere Achsen kann durch eine niedrige Verstärkung für Torsion (X-Achse oder Rollachse Drehung) und einer hohen Verstärkung für vertikale Augenbewegungen (Y-Achse bzw. Nick Drehung (siehe Abb. 2) erklärt werden. Weil mittlere Achse Stimulation führt eine kompensatorische Reaktion auf Vektor-Summierung der einzelnen Augendrehpunkt Komponenten basiert, wird die Netto-Reaktion Achse abweichen, weil die Verstärkung für X-und Y-Achse unterschiedlich sind.

In der Dunkelheit der Gewinn aller Augendrehpunkt Komponenten hatten niedrigeer-Werte. Das Ergebnis war, dass der Versatz in Dunkelheit und für Impulse verschiedenen Höhen und Tiefen als in dem Licht hatte: seinen minimalen Wert wurde für die Pitch-Achse und seine maximale Stimulation für Roll-Achse Stimulation erreicht.

Fallbericht

Neun Probanden nahmen an dem Experiment. Alle Probanden gaben ihre Einwilligung. Das experimentelle Verfahren wurde von der Ethikkommission der Medizinischen Erasmus University Medical Center genehmigt und an die Deklaration von Helsinki zur Forschung am Menschen.

Sechs Probanden dienten als Kontrollen. Drei Probanden hatten eine einseitige Vestibularisschädigung aufgrund einer Vestibularisschwannom. Das Alter der Probanden (sechs Männer und drei Frauen) reichten 22 bis 55 Years. Keine der Kontrollen hatte visuellen oder vestibulären Beschwerden aufgrund neurologischer, Herz-Kreislauf-und Augenerkrankungen.

Das Alter der Patienten mit schwannoma variiert zwischen 44 und 64 Jahre (zwei Männchen und ein Weibchen). Alle Probanden waren Schwannom unter ärztlicher Beobachtung und / oder Behandlung erhalten hatten, durch ein multidisziplinäres Team, bestehend aus einem othorhinolaryngologist und einem Neurochirurgen des Erasmus University Medical Center. Geprüfte Patienten hatten alle eine rechte Seite Vestibularisschwannom und unterzog sich einer Politik warten und beobachten (Tabelle 1; Themen N1-N3), nachdem er mit Vestibularisschwannom diagnostiziert. Die Tumoren waren stabil über 8-10 Jahre auf Kernspintomographie.

Protokoll

1. 6DF Bewegung Platform

Vestibuläre Stimuli wurden mit einer Motion-Plattform (siehe Abbildung 1) in der Lage ist eckig und translationale Reize an insgesamt sechs Freiheitsgrade (FCS-Moog, Nieuw-Vennep, Niederlande) geliefert. Die Plattform wird von sechs elektromechanischen Aktuatoren mit einem Personal-Computer mit dedizierter Steuersoftware bewegt. Es erzeugt präzise Bewegungen mit sechs Freiheitsgraden. Sensoren in die Aktoren platziert kontinuierlich überwacht die Plattform Bewegungsprofil. Das Gerät verfügt über <0,5 mm Genauigkeit für lineare und <0,05 ° für eckige Bewegungen. Vibrationen während der Stimulation wa....