方法論記事

眼電図を用いた神経患者の水平眼球運動性能を正確に記録

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DOI：

10.3791/56934

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2018年3月13日

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1Department of Cell Physiology, Kyorin University, 2Segawa Memorial Neurological Clinic for Children, 3Department of Neurology, University of Tokyo, 4Department of Neurology, Kyorin University, 5Department of Neurology, Fukushima Medical University

この記事について

サマリー

記事では、広いプラスチック フリンジ付きカップ銀-塩化銀電極を使用して、神経の患者で眼電図による高精度な水平方向の眼球運動を記録するための実用的な方法について説明します。安定した計測には、適切な選択と発生する光への適応と再校正の必要に応じて十分な時間を割いて、電極の固定が必要です。

要約

眼電図 (EOG) は、ビデオ病症 (VOG) 主が起こった、それにともなって、その高い精度が臨床的眼球運動記録、特に水平方向のサッケードのため広く使用されています。しかし、EOG が VOG、狭い目裂や白内障のレンズを有する科目などの明確な利点を持っている場合があり、運動障害の患者。現在の説明は、正しく実装されている場合 EOG を達成できることと同じくらいよく VOG 実質的な安定性、記録のため精度 VOG 記録に関連する問題を回避します。本稿では、神経学的患者の眼球電図による安定性と高精度眼球運動のパラダイムを使用して水平方向のサッケードを記録するための実用的な方法について説明します。必要な措置は、ノイズを減少させることができる広いプラスチック フリンジ付き銀-塩化銀電極を使用して発生する十分な光適応を待ちます。この待機期間はまた電極と皮膚の間のインピー ダンスを下げるに役立ちますは、時間が経つにつれ記録安定した信号を確保します。さらに、タスク パフォーマンスの間に必要に応じて再キャリブレーションを実行します。このメソッドを使用すると、実験者は信号、ドリフトだけでなく、成果物または脳波、筋電図からのノイズの混入を避けることができるし、サッケードの臨床評価のための十分なデータを収集できます。したがって実装されると、EOG 法、神経学的な患者に広く適用できる実用性の高することができますが健常者の研究のためにも効果的な場合があります。

概要

眼球運動、従来 EOG ビデオベースの目追跡システム、および、強膜サーチコイル (SSC) 法によって記録された VOG を記録する 3 つの主要な方法があります。その中で、そのシンプルさのため、1970 年代から患者の眼球運動を記録するため EOG によく使用されています。臨床人口に広く適用できる、このメソッド神経患者の診断に広く用いられている、障害1、2の基礎となる病態に関する有用な情報を提供して 3,4,5。さらに、それはまだ動けなかった (レム睡眠と眼球運動の他の形態の間に急速な目動き) の睡眠中の眼球運動を記録するために使用できる唯一のテクニックです。

眼球の後面を基準にして角膜を含むその前方の面で正荷電、ので角膜網膜電位と呼ばれる目の前部と後部の側面間の電圧差があります。この潜在的な存在のため右の電極が被験者が右に向かって視線を変わったら左より肯定的になるし、彼らは左に視線を向けるときにマイナスになります。左と右の電極間の電圧差は、水平方向のサッケードの眼球の回転角度と大幅相関、ので、水平方向の眼球運動を測定する使用できます。しかし、まだ垂直眼球運動は以下の6の目の動きを測定する使用できますがこの相関関係は、鉛直方向は保持しません。その一方で、いくつかの研究は、主に点滅を監視するため垂直眼球運動を使用します。

しかし、最近、VOG は 0.25 ・ 0.5 度まで達してその高い空間精度による眼球運動の場所を撮影が主、サッカード臨床設定の記録のための標準的な方法となっています。一方、EOG は空間の正確さ、せいぜい 0.5 度は VOG のそれに劣るので幾分旧式に、考慮するのに来ています。

ただし、臨床設定で使用される場合、VOG も自身の欠点をあります。VOG が実現可能なのではない場合があります。たとえば、視線は角膜の大きい領域がまぶたに遮蔽されたときなど裂狭目で科目で不正確になります。患者は白内障のレンズ、赤外光の異常な反射は視線方向の信頼性の高い記録を妨げます。さらに、EOG は誰のためいくつかの人々 のための運動障害は、VOG 記録の困難の利点を提供できます。さらに、VOG システムは、しばしば前者が普通の医療施設における使用できなくなります EOG のセットアップと比較してより高価です。

その一方で、SSC メソッドは眼球運動を測定するためのゴールド スタンダードとしてみなされます。VOG と眼電図と比べると、このメソッドは 0.1 度に最高の精度を提供します、記録を含む頭部運動に高周波6とき便利です。ただし、このメソッドは、可能性のある外来すなわち、痛みを伴うと、目に非常に刺激でき、約 30 分、8、7,短い9,10 の下で、短い期間だけのための記録.この短い期間によりそれメソッドの広範な臨床応用には不向きが、それはいくつかの専門にされた設備11で正常に使用されています。

同じグループ12,13,14,15,16,17、250 以上の神経学的な患者と 480 の健常人の記録以前の研究に基づく 18,19, 本研究を示しています、眼球運動、眼球運動記録の標準的な技術として十分な精度と VOG のさまざまな欠点を回避しながら、臨床の人口に広く適用できます。SSC。本稿では、記録方式、皮膚、コロジオン ・長い期間を記録するために頭皮に安全に接続されている脳波電極のようなワイドで安定した接触を許可するように広い縞電極を用いた安定した EOG について説明します。電極のインピー ダンスがダウンし、記録となるとともに、安定したそれにより効果的に顔の筋肉や脳波からの成果物を減らします。このメソッドは、同時に記録された VOG と比較されます。適切に準備し、実装、EOG は神経患者の記録のサッケードの精度の面で VOG と同じくらい良いと EOG はサッカード健常者で記録するのに向いているかもしれません。

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プロトコル

本研究の実験手続きをすべて承認、インフォームド コンセントの取得後に機関の人間研究倫理委員会のガイドラインによると実施します。

1. 件名および記録のための部屋を準備します。

  1. 低周囲の照明、光の十分な適応を許可する部屋の記録を実行します。
  2. 注視点となるピンホールに埋め込まれた光発光ダイオード (Led) と眼球運動のパラダイムに使用するサッカード ターゲットを含む直径科目ドーム状ブラック、凹面の前に座って画面測定 90 cm があります。
    注: Led は黒、凹面ドーム状スクリーンで、すなわち、もともと加藤によって考案されたセンターから 5 度の間隔で、センターから 45 度で区切って 8 方向に水平・垂直・斜め配列で並べら。行動生理学的研究のための20彦坂らによって人間の使用に変更します。21
  3. 眼球運動タスクを制御するには、サブジェクトを開始し、ボタンを押し作業試験を終了することができます、マイコンに接続されているマイクロ スイッチのボタンを押したまま各科目を作る。
    注: タスクとデータ集録は、典型的な Windows PC 上で動作するカスタムメイド プログラムによって制御されます。
  4. あごとおでこにかかっている、およびヘッド バンドによって被写体の頭の位置を安定させます。

2. 場所 EOG 用電極

  1. 銀-塩化銀カップ電極を使用して、直径 1.8 cm、厚さ 3.5 mm のある眼電図 (図 1) を記録するため。カップの底銀-塩化銀電極と外側の壁は皮膚に広い接触を有効にする 5 mm 厚のプラスチック製フリンジに囲まれています。
  2. アルコール綿で皮膚を拭きます。
  3. 電極ペーストをカップを埋めます。
  4. 安定してプラスチックの下に両面粘着テープを置くことによって皮膚に電極を固定し、フリンジを皮膚に添付します。
  5. 眼球運動による水平方向のサッケードを記録するためには、目の二国間の canthi で電極を配置に対し垂直方向のサッケードを記録するための上と下の 1 つ目の電極を配置。

3. 録画用にアンプを設定します。

  1. 直流 (DC) を使用して、-500 Hz でデジタル化された信号で、眼球運動を記録するためのアンプです。
  2. ビデオ式眼 500 1,000 Hz のサンプリング レートで、眼球固定位置データを記録するシステムを追跡を使用して同時に、VOG を記録します。
  3. 水平・垂直眼球位置のアナログ出力をフィードし、20 hz 信号の低域通過フィルターとデータ集録システムのフィルターを設定します。
  4. また、筋電図、脳波などの高い中間周波数ノイズを減衰させるフィルターを設定します。
    注: 解析、さらにスムージング処理は眼球位置データから眼球速度分布を計算するために必要な (ここでは、3 ポイントの平滑化を行った 3 回)。
  5. 電極と皮膚の間のインピー ダンスを測定できれば、20 kΩ 下記保管してください。

4. 光適応のため電極を配置した後の期間を待っています。

  1. 光の十分な適応が行われるまで、皮膚に EOG 電極を配置した後、10-20 分を待ちます。
  2. 安定させるために記録と減少する電極ゲル間のインピー ダンスを許可します。

5. EOG と VOG 信号を調整します。

  1. 5 事前に指定された場所を見て課題を持っていることによって各テスト セッションの前に目の動きの校正を実行します。
  2. 具体的には、中央、上、左、右、20 度を表示および下方注視点、EOG と VOG の両方の視標を表示科目を作る。
  3. コンピューター画面に表示される現在の目の位置を監視するためのカスタム データ集録システムを使用して、画面に表示されるターゲットの位置を一致するようにこれらのスポットでじっと見つめる対象としての EOG のゲインを調整します。

6. サッケード眼球運動のパラダイムを使用してを記録し、セッション中に必要に応じて、目の位置を再調整

  1. 眼球運動のパラダイムについて被験者に指示します。
    注: 2 つの眼球運動タスクは通常視覚誘導眼球運動 (VGS) 臨床研究使用と (タスクとして) antisaccade。簡単に、vgs、被験者がボタンを押すときも、ドームの中央に中央のスポットが点灯しているし、まずこの場所に固執する必要がある対象。1.5-2 秒後、ターゲットはランダムに場所に 5、10、20、または 30 度水平方向を左または右、それ同時として提示中央固定のスポットが消滅しました。被験者は、その目標に向かってサッカードを作るよう指示されます。としてタスクの最初のボタンを押して、科目を作ると同じように中央の注視点に固執します。1.5-2 秒後に、ターゲットは、上記のようなそれの右または左にジャンプします。被験者は、中央固定スポット ミラー対称位置に向かってサッカードを作成する必要があります。
  2. 科目試験を開始」とボタンがあります。
  3. セッション中にモニターに表示される現在の目の位置が常に同じの画面に同時に表示されるターゲットの位置に揃うようにタスク パフォーマンスの間に EOG のゲインを調整します。両方の眼球運動と VOG、調整実験期間中必要なときの再キャリブレーションを実行します。
  4. 2 つの手法の性能を比較するには、特注プログラムによる直流増幅器と VOG からフィルター処理およびデジタル化された EOG の信号を分析し、同じトレースの眼球電図と VOG 信号を一緒に表示します。

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結果

図 2は、正常者の眼球電図と VOG の代表的な同時記録を示します。VGS の 8 試験は EOG (灰色の曲線) と VOG (赤い曲線の重ね合わせ図 2A). 本法による校正、EOG と VOG データは 5-30 度の範囲で線形に知られて、データの空間精度は 0.5 度。

大きく 2 つの方法で取得されたレコードは、お互いと重複します。また、遅延や振幅などの眼球運動パラメーターは 2 つの録音方法にほぼ匹敵する速度は EOG の小さめ (VGS:図 2BAS:図 2C)。

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ディスカッション

この頃、サッケードを記録するため現行の法、VOG となっているが本研究の結果、EOG VOG (図 2) が正しく実装されている場合にほぼ匹敵する精度を達成することができます。EOG 法は、水平方向のサッケードを録音するとき、VOG と良い相関を達成するために示されている正常に同じグループ12,13,14,15 による先行研究の多くで使用されています ,16,17,18,19。

確かに、VOG ...

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開示事項

著者がこの研究に関して開示する何もありません。

謝辞

博士寺尾は、教育省、文化、スポーツ、科学と技術の日本 [16 K 09709, 16 H 01497] 科学研究研究プロジェクトの補助金によって支えられました。優は日本の技術 [No.25293206, 号 22390181、15 H 05881、16 H 05322]; 科学省から科学研究研究プロジェクトの補助金によって支えられました。最高 rTMS 治療のパーキンソンの病気から、厚生省と日本福祉研究委員会からの助成金で厚生省のジストニアと日本の福祉研究委員会によって。

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材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
電極日本光電(日本)NS111-115カップ電極
電極ペースト日本光電(東京)Gelaid Z-101BAカップ電極を埋めるゲル電極ペースト
粘着テープ 日本光電(東京)H261電極固定用両面テープ
DC増幅器日本光電(東京)AN-601GEOG
ビデオアイトラッキングシステムSR研究用増幅器(カナダ・オンタリオ州ミシサガ)Eyelink IIVOGフィルター記録用アイトラッキングシステム
NFコーポレーションMS-521EOG信号用フィルター

参考文献

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