전기 oculogram를 사용 하 여 신경 환자에서 수평 Saccade 공연을 정확 하 게 녹음 하는 방법

요약

문서 전자-oculogram 넓은 플라스틱 프린지 컵 Ag AgCl 전극을 사용 하 여 신경 환자에 의해 높은 정확도 가진 수평 안구의 움직임을 기록 하는 실용적인 방법을 설명 합니다. 안정적인 측정에는 적절 한 선택과 고정 전극, 발생, 빛 적응 및 필요에 따라 재 교정에 대 한 충분 한 시간 필요 합니다.

초록

전기-oculogram (EOG) 널리 사용 되었습니다 임상 눈 운동 기록, 특히 수평 saccades, 비디오-oculography (VOG) 크게 그것의 높은 공간 정확도 때문에 요즘 그것의 자리를 차지 하는 비록. 그러나, EOG 명확한 이점이 VOG, 예를 들어, 좁은 눈 clefts 또는 백 내장 렌즈와 주제를가지고 있는 상황이 있다 및 운동 장애를 가진 환자. 현재 문서에서는 제대로 구현, EOG 얻을 수 있는 정확도 거의 만큼 좋은 VOG 상당한 안정성과 녹음, VOG 녹화와 관련 된 문제를 우회 하는 동안 합니다. 현재 종이 수평 saccades oculomotor 패러다임을 사용 하 여 높은 정확도와 안정성 EOG 신경 환자에서 기록에 대 한 실제적인 방법을 설명 합니다. 필요한 측정은 소음을 줄일 수 있는 넓은 플라스틱 프린지와 Ag AgCl 전극 사용 하 고 충분 한 빛 적응 발생을 기다려야. 이 대기 기간 또한 전극과 피부 사이의 임피던스를 낮출 수 있습니다, 그리고 시간이 흘러가는 기록 함으로써 안정적인 신호를 보장. 또한, 재 교정 작업 성능 중 필요에 따라 수행 됩니다. 이 메서드를 사용 하는 실험 또는 치십시오 및 뇌 파, 잡음의 오염 뿐만 아니라 신호, 드리프트 피할 수 있고 saccades의 임상 평가 대 한 충분 한 데이터를 수집할 수 있습니다. 따라서 구현 될 때, EOG 방법 신경 환자에 널리 적용 될 수 있는 높은 실행할 수 수 하지만 또한 정상적인 과목에서 연구에 대 한 효과적일 수 있습니다.

서론

눈 움직임, 기존의 EOG는 비디오 기반 안구 추적 시스템, 그리고 scleral 검색 코일 (SSC) 방법에 의해 기록 된 VOG를 기록 하기 위해 세 가지 주요 방법이 있다. 그 중, EOG는 단순 1970 년대 이후 환자에서 안구의 움직임을 기록 자주 사용 되었습니다. 널리 임상 인구에 적용,이 신경 환자의 진단을 위해 광범위 하 게 활용 되어 메서드와 기본 장애^{1,2, 이상에 대 한 유용한 정보를 제공 하고있다 3,,45}. 또한, 그것은 여전히 feasibly 안구 운동 (REM 수 면과 다른 형태의 눈 움직임 동안 빠른 안구 운동) 수 면 중 녹음에 사용할 수 있는 유일한 기술.

때문에 안구 등의 후부 측면을 기준으로 각 막의 앞쪽 측면에서 긍정적으로 충전, corneo 망막 잠재력을 되 나 눈의 앞쪽 및 후부 측면 사이의 전압 차이 있다. 이 가능성의 존재로 인해 오른쪽 전극 과목, 오른쪽으로 그들의 시선 때 왼쪽 보다 더 긍정적인 될 하 고 때 그들은 그들의 시선을 왼쪽에 마이너스가 될. 왼쪽 및 오른쪽 전극 사이의 전압 차이 수평 saccades에 눈알의 회전 각도와 크게 상관 관계가, 이후 수평 안구의 움직임을 측정 하기 위해 사용할 수 있습니다. 그러나, 수직 EOG 여전히 사용할 수 있지만 눈 움직임⁶측정 하이 상관 관계는 수직 방향에 대 한 보유 하지 않습니다. 다른 한편으로, 몇몇 학문 주로 점멸을 모니터링 하기 위한 수직 EOG를 사용 합니다.

그러나 최근에,, VOG 크게 0.25-0.5도까지 도달 하는 높은 공간 정확도 때문 EOG의 자리를 차지 그리고 지금 saccade 임상 설정에서 기록에 대 한 표준 방법 되고있다. 한편, EOG의 공간적 정확성, 0.5도 가장 VOG의 열 등 한 이후 오히려 구식 간주 될 왔다.

그러나, VOG 또한 그것의 자신의 단점이 있다 임상 설정에서 사용 하는 경우. 저기 경우는 VOG 가능; 하지 않습니다. 예를 들어 안구 추적 과목에서 부정확 한 때 각 막의 큰 지역 눈 꺼 풀에 의해 가려진은 같은 쪼개진 좁은 눈으로 된다. 환자에서 백 내장 렌즈, 적외선 빛의 탈 선 반사 시선 방향으로의 안정적인 녹음을 지장을 초래할 수 있습니다. 또한, EOG는 누구를 위해 어떤 사람들을 위해 그들의 운동 장애 어려운 기록 VOG 장점을 제공할 수 있습니다. 또한, VOG 시스템 EOG는 종종 전 일반 의료 기관에서 사용할 수 없는 설정에 비해 더 비싼입니다.

다른 한편으로, SSC 메서드는 안구의 움직임을 측정 하기 위한 황금 표준으로 간주 된다. EOG VOG와 비교해,이 방법은 높은 공간 정확도 0.1도, 아래로 이며 녹음 포함-고주파 머리 모션⁶때 특히 유용. 그러나,이 방법은 잠재적으로 침략 적, 즉, 고통 스 럽 고, 눈에 아주 자극만 짧은 기간, 약 30 분 또는 더 짧은^{7,,89,10에서 녹음을 허용} . 이 짧은 기간 하기가 메서드 광범위 한 임상 응용 프로그램에 대 한 부적 절 한 비록 일부 특수 시설¹¹에 성공적으로 사용 되었습니다.

250 개 이상의 신경 환자와 480 정상적인 과목 같은 그룹^{12,13,14,15,,1617에 의해 기록 하는 이전 연구를 바탕 18,19}, 현재 연구 보여줍니다 EOG 눈 운동 기록의 표준 기법으로 충분히 정확 하 고 VOG의 다양 한 단점을 우회 하는 동안 임상 인구에 널리 적용 될 수 있습니다 그리고 SSC입니다. 현재 문서 기록 방법, 사용 하 여 전극 넓은 프린지와 넓고 안정적인 피부 접촉을, 콜 긴 기간을 기록 하 여 두 피에 안전 하 게 연결 된 뇌 파 전극의 안정적인 EOG을 설명 합니다. 전극의 임피던스가 고 녹음 시간과 함께, 안정 된 얼굴 근육과 electroencephalography에서 아티팩트를 효과적으로 감소 된다. 이 메서드는 동시에 기록 된 VOG와 비교 됩니다. 제대로 준비 하 고 구현, EOG는 적합 VOG으로 고도의 정밀도 신경 환자에서 기록 saccades 그리고 EOG saccade 정상적인 과목에 기록 더 많은 의무가 있을 수 있습니다.

프로토콜

이 연구에서 모든 실험 절차 승인 되었고 동의 취득 후 기관의 인간 연구 윤리 위원회의 지침에 따라 실시.

1. 주제와 레코딩에 대 한 룸 준비

1. 충분 한 빛 적응 수 있도록 낮은 주변 조명, 한 방에 녹음을 수행 합니다.
2. 과목 돔 모양의 블랙, 오목 앞 앉아 화면 측정 90 cm 발광 다이오드 (Led) 핀 홀, 고정 포인트 역할에 포함 된 및 saccade 대상 oculomotor 패러다임에 대 한 사용을 포함 하는 직경이 있다.
   참고: Led는 블랙, 오목 돔 모양의 화면에서 즉, 8 방향으로 구분 하 여 45도 센터에서 센터에서 5도 간격으로 Kato 에 의해 원래 고안 되었다 수평, 수직 및 경사 배열에서 배열 된다 외. ²⁰ 행동 및 생리 연구, 그리고 원하는 외에 의해 인간의 사용을 위한 수정. ²¹
3. Oculomotor 작업 제어에 대 한 각 과목 주제를 시작 하 고 단추를 누르고 작업 재판 종료를 허용 하는 마이크로 컴퓨터에 연결 된 마이크로 스위치 버튼을 확인 합니다.
   참고: 작업 및 데이터 수집 주문 품 프로그램 일반 윈도우 PC에 의해 제어 됩니다.
4. 턱과이 마에 달려있다, 물론 머리 밴드의 머리 위치를 안정화 합니다.

2입니다. 장소 EOG 용 전극

1. EOG (그림 1), 지름 1.8 c m와 3.5 m m의 두께 기록 하기 위한 Ag AgCl 컵 전극을 사용 합니다. 컵의 바닥은 Ag AgCl 전극 및 측면 벽에 둘러싸여 넓은 피부 접촉을 활성화 5 m m 두께의 플라스틱 프린지.
2. 알코올 면봉으로 피부를 닦아냅니다.
3. 전극 페이스트로 컵을 채우십시오.
4. 안정적으로 더블 스틱 접착 테이프 플라스틱 아래에 배치 하 여 피부에 전극 흥분 하 고 피부에 프린지를 연결 합니다.
5. EOG에 의해 수평 saccades를 기록, 전극에 배치는 눈의 양자 canthi 반면 수직 saccades를 기록, 한 눈 위아래 전극 배치.

3. 앰프에 대 한 설정 기록

1. 직류 (DC)를 사용 하 여-EOG, 500 Hz에서 디지털 신호를 기록 하기 위한 증폭기.
2. 기록 VOG 동시에, 추적 시스템, 500-1000 Hz의 샘플링 레이트에서 안구 고정 위치 데이터를 기록 하는 비디오 기반 눈을 사용 하 여.
3. 수평 및 수직 눈 위치의 아날로그 출력 피드 고 20hz에서 신호 로우-패스 필터와 데이터 수집 시스템의 필터를 설정 합니다.
4. 또한, 전도 및 electroencephalography와 같은 높은-중간 주파수 잡음 감쇠에 필터를 설정 합니다.
   참고: 분석, 더 부드럽게 프로세스는 눈 위치 데이터에서 saccade 속도 프로필 계산에 필요한 (여기, 3-포인트 매끄럽게 수행한 3 번).
5. 가능 하면, 전극과 피부 사이의 임피던스를 측정 하 고 20 k ω 아래 계속.

4. 대기 빛 적응을 위한 전극 배치 후 기간

1. 충분 한 빛 적응 수행 될 때까지 피부에 EOG 전극 삽입 후 10-20 분을 기다립니다.
2. 안정화를 기록 전극 젤 감소 사이의 임피던스를 허용 합니다.

5. EOG와 VOG 신호 보정

1. 5 미리 지정 된 위치에서 보고 하는 과목을 함으로써 각 테스트 세션 전에 눈 움직임 보정을 수행 합니다.
2. 좀 더 구체적으로, 과목 중심에 나타나는 20도 왼쪽, 오른쪽, 위쪽으로, 그리고 아래쪽 고정 포인트, EOG과 VOG 모두의 시각적 대상 보기를 확인 합니다.
3. 대상 위치를 화면에 표시 일치 하는 사용자 데이터 수집 시스템을 사용 하 여 컴퓨터 화면에 표시 되는 현재 눈 위치를 모니터링 하기 위한 과목이 들에 흥분으로 EOG의 이득을 조정 합니다.

6. Saccades Oculomotor 패러다임을 사용 하 여 기록 하 고 세션 중 필요에 따라 눈 위치를 재조정

1. Oculomotor 패러다임에 대 한 주제를 지시 합니다.
   참고: 두 개의 oculomotor 작업 임상 연구, 시각 가이드 saccade (VGS) 일반적으로 사용 되 고 antisaccade (로) 작업. 간단히, VGS에 과목 버튼을 누르면 중앙 자리는 돔의 센터에 켜져 그리고 주제 처음이 자리에서 흥분 하는 데 필요한. 1.5-2 s 후, 대상 제공 됩니다, 임의로 위치에 5, 10, 20, 또는 30도 가로로 왼쪽 이나 오른쪽의 동시에 중앙 고정 자리 진화로. 주제는 그 대상으로 saccade를 확인 하도록. AS 작업에서 과목 버튼을 처음 누르면 만들고 나타나는 중앙 고정 지점에 흥분 하도록 요구. 1.5-2 s 후, 대상, 위와 같은 그것의 오른쪽 또는 왼쪽에 이동합니다. 주제는 중앙 고정 자리에서 거울 대칭 위치에 대 한 saccade를 확인 해야 합니다.
2. 주제는 단추를 누르고는 재판을 시작 했습니다.
3. 되도록 현재 눈 위치는 모니터에 표시 된 항상 동시에 같은 화면에 표시 하는 대상 위치와 세션 동안 작업 성능 동안 EOG의 이득을 조정 합니다. EOG와 모두 VOG, 실험을 통해 필요한 경우 조정에 대 한 재 교정 수행 합니다.
4. 두 방법론의 비교를 필터링 하 고 디지털화 EOG 신호를 DC 증폭기 및 VOG 사용자 컴퓨터 프로그램에 의해를 분석 하 고 같은 추적에 함께 EOG VOG 신호를 표시 합니다.

결과

그림 2 는 일반적인 주제에 EOG VOG의 대표 동시 레코드를 보여줍니다. VGS의 8 재판 EOG (회색 곡선)과 VOG (빨간 곡선;에 겹쳐 있다 그림 2 A). 현재 방법으로 보정, EOG, VOG 데이터 5-30도 범위에 걸쳐 선형 것으로 알려져 있습니다 그리고 데이터의 공간 정확도 0.5도.

크게는 두 가지 방법에 의해 얻은 레코드는 서로 겹칩니다. 또한, 대기 시간 및 진폭, 같은 saccade 매개 변수는 거의 두 개의 녹음 방법에 대 한 비교 속도 약간 EOG에 대 한 작은 (VGS: 그림 2B, AS:

토론

비록 요즘, saccades를 기록 하기 위한 일반적인 메서드는 VOG 되고있다, 현재 연구가 보여주었다 EOG VOG (그림 2)를 제대로 구현 하는 경우의 거의 대 등 한 정확도 달성할 수 있다. 현재 EOG 방법 수평 saccades를 기록할 때 VOG와 좋은 상관 관계를 달성 하기 위해 표시 되었습니다 성공적으로 사용 되었습니다 많은 이전 연구는 동일한 그룹^{12,,1314,15 ,,1617,,1819}

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
전극	Nihon-Kohden (Tokyo, Japan)	NS111-115	컵 전극
페이스트	Nihon-Kohden (Tokyo, Japan)	Gelaid Z-101BA	젤 전극 페이스트 컵 전극
접착 테이프	Nihon-Kohden (Tokyo, Japan)	전극 고정용	H261
	Nihon-Kohden (Tokyo, Japan)	EOG	AN-601G
	SR 연구 (캐나다 온타리오주 미시소거)	Eyelink II	시선 추적 시스템 VOG
필터	NF Corporation	MS-521	필터 EOG 신호 기록

양면 테이프비디오 기반 시선 추적 시스템용 증폭기