Fahrsimulation in der Klinik: Testen von Visual Exploratory Behavior in Aktivitäten des täglichen Lebens bei Patienten mit Gesichtsfeldstörungen

Das übergeordnete Ziel des folgenden Experiments ist es, kompensatorische Strategien der visuellen Exploration bei Patienten mit Gesichtsfelddefekten nach Infarkt der hinteren Hirnarterie zu differenzieren. Dies wird erreicht, indem Patienten in einem Fahrsimulator positioniert und eingewiesen werden, um Verhaltensweisen in einer realitätsnahen Testsituation zu untersuchen. Eine am Kopf montierte Eye-Tracking-Kamera wird mit einer Genauigkeit verwendet, die durch Anpassungen und Kalibrierungen für den einzelnen Patienten gewährleistet ist.

Als nächstes startet die Fahrsimulation, während das Blickverhalten und die Fahrleistung aufgezeichnet werden. Alternativ können die Overlay-Bilder eingeschaltet werden, um das kompensatorische Blickverhalten zu visualisieren und schnell beurteilen zu können. Durch die Auswertung von Secod- und Kopfbewegungsparametern, wie z.B. der Anzahl der Sekunden, der Sekundenamplituden, der Fixation, der Verteilung und der Dauer sowie der Reaktionszeiten auf periphere Objekte, werden unterschiedliche Strategien aufgedeckt. Der Hauptvorteil dieses simulierten Fahraufbaus besteht darin, dass er eine schnelle und einfache Bewertung des visuellen Erkundungsverhaltens in einem klinischen Umfeld ermöglicht.

Jetzt können wir genau definierte Parameter wie Augen- und Kopfbewegungen und Reaktionszeiten erfassen. Die Implikationen dieser Technik erstrecken sich auf die Rehabilitation und Therapie, da die unmittelbare Visualisierung des Blickverhaltens über die Overlay-Steuerung einen Rückkopplungsmechanismus bieten kann, um die Aufmerksamkeit des Patienten zu erhöhen und beim Erlernen von Kompensationsstrategien zu helfen. Es kann auch die Effizienz der Rehabilitation verbessern, indem individuellere Rehabilitationspläne angeboten werden, die an das aktuelle Niveau des kompensatorischen Verhaltens des Patienten angepasst sind.

Mein Kollege, unser Doktorand aus unserem Labor, wird das Verfahren demonstrieren, um dieses Protokoll zu beginnen. Lassen Sie den Patienten zunächst zwei Meter vor dem Simulationsbildschirm in einem imitierten Autositz Platz nehmen, helfen Sie dem Patienten, die Rückenlehne sowie den Sitzabstand zum Pedal einzustellen. Sobald der Patient bequem positioniert ist, geben Sie Anweisungen zur Verwendung des Simulationsautos, einschließlich der Bremsen, des Blinkers und des Lenkrads.

Geben Sie dann Aufgabenanweisungen. Weisen Sie den Patienten darauf hin, dass wie in einer realen Fahrsituation der Brems- und/oder Blinker entsprechend und der jeweiligen Fahrsituation betätigt werden sollte. Informieren Sie den Patienten auch über die Simulationskrankheit und weisen Sie den Patienten darauf hin, dass die Testsitzung unterbrochen werden kann, falls Unwohlsein, Übelkeit oder Schwitzen auftreten.

Führen Sie anschließend eine Probefahrt mit geringer Aufgabendichte durch, damit sich der Patient an das Simulationsauto und die Reize gewöhnen kann. Dies kann auch eine Simulationskrankheit verhindern, indem Zeit zur Anpassung an den Simulator in einer zweiten Testsitzung vorhanden ist. Nachdem der Patient richtig sitzt und genügend Zeit zum Üben hat, platzieren Sie den Eyetracker auf dem Kopf des Patienten und passen Sie ihn an, indem Sie an den flexiblen Bändern ziehen, um die Software und den Patienten für die Kalibrierung vorzubereiten.

Der Laser der Kopfkamera sollte auf die Mitte des Simulationsbildschirms gerichtet sein und die Kameras sollten so eingestellt sein, dass sie auf die Pupille fokussieren. Weisen Sie dann den Patienten an, nacheinander auf fünf Punkte auf dem Bildschirm zu schauen, indem er der Spitze des Mauspfeils folgt, und beginnen Sie mit der Kalibrierung des Eye-Tracking-Geräts. Schließen Sie als Nächstes die horizontale Kalibrierung ab.

Weisen Sie den Patienten an, sich auf ein Overlay-Bild eines Auges auf dem linken Bildschirm zu fixieren. Folgen Sie dann dem Overlay, das sich über den Bildschirm bewegt, und fixieren Sie es auf der rechten Seite erneut. Testen Sie die Kalibrierung, indem Sie den Patienten bitten, sich auf bestimmte Objekte auf dem Bildschirm zu fixieren und diese Fixierung dann mit einem Overlay-Augenbild abzugleichen, das die von der Software berechnete Blickposition anzeigt.

Die Kalibrierung ist erfolgreich, wenn sich der Blick des Patienten und das Overlay-Bild an der gleichen Stelle auf dem Bildschirm treffen. Wiederholen Sie die Kalibrierung bei Bedarf. Sobald die Kalibrierung abgeschlossen ist, deaktivieren Sie die Overlay-Bilder.

Sobald sich der Patient im Simulator wohl fühlt und der Eyetracker erfolgreich kalibriert wurde, fahren Sie mit der Simulation fort. In diesem Beispiel fährt der Patient auf einer einspurigen Einbahnstraße mit Hindernissen. Der Patient sollte so schnell wie möglich auf sich bewegende Objekte reagieren, die sich der Straße nähern, wie z. B. wilde Bohrungen oder Bälle, aber auch auf Straßenschilder oder liegengebliebene Autos, die auf beiden Seiten der Straße auftauchen.

Beachten Sie, dass das Auto beim Betätigen des Gaspedals auf eine konstante Geschwindigkeit von 70 Stundenkilometern beschleunigen kann, es sei denn, die Bremse wird genutzt. Lassen Sie den Patienten auf mehreren verschiedenen Strecken fahren, jede von 6.500 Metern und ca. 10 Minuten Dauer mit unterschiedlichen Aufgabenschwierigkeiten aufgrund des Grades der Ablenkung durch die Umgebung. Als alternativer Testmodus können Sie Overlay-Augenbilder aktivieren, von denen eines die Blickposition und das andere die Kopfposition des Patienten anzeigt.

Dies ermöglicht eine schnelle Bewertung des kompensatorischen Verhaltens von Blickbewegungen gleichzeitig mit dem Test durch Visualisierung der Blickposition durch die Software. Hier sehen wir ein typisches Fahrverhalten eines Patienten mit Hemi-Opia: Auf der rechten Seite mit kompensatorischem Blickverhalten. Das Blickverhalten wird durch die überlagerten Augenbilder visualisiert, die eine schnelle Beurteilung der Kopf- und Augenbewegungsposition ermöglichen. Es wird eine kompensatorische psychotische Bewegung zur Seite angezeigt, wo sich der Sehfehler befindet, was zur Erkennung von Objekten führt, die im toten Feld erscheinen.

Man beachte die beispielhafte Leistung des Patienten mit Hemiopie auf der rechten Seite, und hier können wir das typische Fahrverhalten mit visualisiertem Blickverhalten eines Patienten mit Hemianopsie auf der rechten Seite sehen, ohne dass ein kompensatorisches Verhalten Kollisionen mit Objekten verursacht, die im toten Feld erscheinen. Beachten Sie die vorbildliche Leistung des Patienten mit Hemianopsie auf der rechten Seite ohne Kompensation. Die MATLAB-Software kann verwendet werden, um die aus der Simulation aufgezeichneten experimentellen Daten zu analysieren.

Definieren Sie Sekunden als Abschnitte der Blickbahn, in denen die Blickgeschwindigkeit 30 Grad pro Sekunde überschreitet und die Blickamplitude größer als ein Grad ist. Abschnitte zwischen den Sekunden sollten als Fixationen und Kopfbewegungen definiert werden als Bewegungen von mehr als sechs Grad pro Sekunde und einer Amplitude von mehr als drei Grad. Die Plattensoftware kann während des Experiments verwendet werden, um die Reaktionszeiten der Geschwindigkeit bei der Verwendung des Blinkers aufzuzeichnen, und die Fixierungen von Brems- und Fahrbahnpositionen sollten als Fixierungen auf ein Objekt definiert werden, wobei die Blickposition auf der x-Achse maximal 1,24 Grad und auf der y-Achse 1,66 Grad entfernt ist.

Hier sind die Ergebnisse für zwei Patienten mit inkompletter Hemianopsie auf der rechten Seite, die mit und ohne kompensatorisches Verhalten fuhren. Patient A zeigte eine kompensatorische psychotische Bewegung zur Seite, wo sich der Sehfehler befindet, was zu einer normalen Leistung in der Fahrsimulation im Vergleich zu einer gesunden Kontrolle führte. Patient B zeigte jedoch keine kompensatorische psychotische Bewegung und zeigte eine schlechte Leistung in der Fahrsimulation, da Peripheriegeräte im toten Feld fehlten, was zu verlängerten Reaktionszeiten oder Kollisionen führte. Hier sehen wir die Verteilung der Fixationen auf dem Bildschirm während der ersten Fahrt von Patient A, Patient B und einem gesunden Probanden, A zeigte eine kompensatorische psychotische Bewegung zur Seite, wo sich der Sehfehler befindet, während Patient B weniger erkundete.

Patient B führte im Vergleich zu Patient A 3,4-mal weniger psychotische Bewegungen aus, was die Hälfte der Amplitude von Patient A abdeckte.Patient B zeigte auch längere Fixationsdauern im Vergleich zu gesunden Kontrollpersonen und Patient A.Diese Abbildung zeigt den Einfluss der Exzentrizität der Objektposition in Bezug auf die Position von GA auf die Reaktionszeit, die getrennt für die linke und rechte Seite des Gesichtsfeldes nachgewiesen wurde. Für Patient A und die gesunde Kontrollperson gab es keinen signifikanten Unterschied zwischen den Reaktionszeiten auf die Annäherung an Objekte durch manuelle Erkennung oder Fixierung des Objekts im linken oder rechten Sichtfeld. Bei Patient B unterschieden sich die Reaktionszeiten jedoch deutlich zwischen dem blinden und dem sehenden Feld.

Beim Versuch dieses Verfahrens muss der Patient darauf hingewiesen werden, dass aus diesem Versuch keine Rückschlüsse auf die Fahreignung gezogen werden können, um zu klären, ob das kompensatorische Verhalten bei der Übertragung von einer sicheren simulierten Situation in eine tatsächliche Fahrsituation zusammenbricht. Es müssen Studien zum realen Fahrbetrieb durchgeführt werden. Diese Stimulation kann innerhalb von 10 Minuten abgeschlossen werden, wenn sie richtig durchgeführt wird.

Es kann einen ersten Eindruck des visuellen Erkundungsverhaltens vermitteln, und nachdem Sie dieses Video gesehen haben, werden Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie diese Technik schnell und bequem visuelles Erkundungsverhalten in einer naturalistischen Situation aufdeckt.