Deze studie had tot doel het effect te onderzoeken van op eye-trackingtechnologie gebaseerde visuele scantraining op herstel van eenzijdige ruimtelijke verwaarlozing na een beroerte.
Method Article
Deze studie had tot doel het effect te onderzoeken van op eye-trackingtechnologie gebaseerde visuele scantraining op herstel van eenzijdige ruimtelijke verwaarlozing na een beroerte.
Deze studie had tot doel het effect te onderzoeken van op eye-trackingtechnologie gebaseerde visuele scantraining op herstel van eenzijdige ruimtelijke verwaarlozing na een beroerte. Patiënten met een beroerte met unilaterale ruimtelijke verwaarlozing (n = 48) uit het Beijing Bo'ai Hospital werden gerekruteerd en willekeurig verdeeld in een op eye-trackingtechnologie gebaseerde visuele scantrainingsgroep (n = 24) en een conventionele visuele scantrainingsgroep (n = 24). Het trainingsregime was 30 minuten/sessie, 1 sessie/dag en 5 dagen/week. De experimentele groep kreeg gedurende 15 minuten visuele scantraining via eye-tracking-technologie en conventionele unilaterale ruimtelijke verwaarlozingstraining gedurende 15 minuten. De controlegroep kreeg gedurende 30 minuten conventionele eenzijdige training in ruimtelijke verwaarlozing. Beide groepen kregen conventionele medicamenteuze therapie en ondergingen conventionele beroepsrevalidatie.
De Behaviour Inattention Test-Conventional Group (BIT-C), de Catherine Bergego Scale (CBS) en de Modified Barthel Index (MBI) werden gebruikt om het herstel van eenzijdige ruimtelijke verwaarlozing te beoordelen en om activiteiten van het dagelijks leven (ADL's) voor en na de behandeling te evalueren. Het Mini-Mental State Examination (MMSE) werd gebruikt om de cognitieve functie voor en na de behandeling te beoordelen. De resultaten suggereerden dat op eye-trackingtechnologie gebaseerde visuele scantraining effectiever is dan conventionele training in termen van het verlichten van eenzijdige ruimtelijke verwaarlozing en het verminderen van de ernst van verwaarlozing bij ADL's. In vergelijking met conventionele training verhoogde visuele scantraining op basis van eye-trackingtechnologie de ADL- of MMSE-scores echter niet significant.
Eenzijdige verwaarlozing (USN) is een van de meest voorkomende en ernstige cognitieve stoornissen die optreedt na een rechtszijdige beroerte. De prevalentie van USN varieert afhankelijk van de beoordelingsinstrumenten, de duur van de ziekte en andere factoren, waarbij de geschatte prevalentie kan oplopen tot 30%1. Patiënten met USN kunnen niet goed reageren op sensorische stimulatie aan de kant contralateraal van het letsel en de informatie die aan deze kant wordt verkregen, kan niet effectief worden verwerkt. USN heeft ernstige gevolgen voor het herstel van de algehele functie van een patiënt, verlengt het verblijf van de patiënt in het ziekenhuis en voorkomt dat de patiënt goed voor zichzelf zorgt. Patiënten met USN wassen, aankleden en verzorgen het gezicht slechts aan één kant. USN wordt in verband gebracht met het risico om tijdens het lopen gemakkelijk tegen voorwerpen aan de genegeerde kant te botsen, wat verwondingen en vallen kan veroorzaken, en het vermogen om activiteiten van het dagelijks leven (ADL's) uit te voeren is ernstig aangetast. USN legt niet alleen een zware en zware economische last op patiënten en families, maar leidt ook tot aanzienlijke economische verliezen en bijbehorende sociale problemen in het hele land. Daarom zijn vroege opsporing en effectieve behandeling belangrijke manieren om vroeg herstel bij patiënten met USN te bevorderen.
USN-behandeling kan worden geclassificeerd als activiteitsgebaseerde therapie of niet-activiteitsgebaseerde therapie2. Activiteitstherapie richt zich op het verbeteren van vaardigheden door deelname aan activiteiten om het functionele vermogen van een individu te verbeteren. Voorbeelden van activiteitsgebaseerde therapie zijn visuele scan- of exploratietraining, soepele achtervolging oogbewegingstherapie, optokinetische stimulatie, mentale oefening, spiegeltherapie, vrijwillige romprotatie en vestibulaire revalidatie. Op niet-activiteit gebaseerde interventies zijn ontworpen om structurele schade aan en disfunctie van het menselijk lichaam te verminderen door het gebruik van externe middelen zoals een prismabril, somatosensorische elektrische stimulatie, transcutane elektrische zenuwstimulatie en theta-burst-stimulatie. Bovendien kan USN-revalidatie, op basis van het bewustzijn van een patiënt van USN en de mate van deelname aan de therapie, als volgt worden geclassificeerd3: "top-down" interventies, die het bewustzijn van een patiënt van zijn of haar USN-gerelateerde tekorten triggeren en de actieve deelname van de patiënt vereisen, inclusief zelfaanwijzingen en visuele scantraining; of "bottom-up" interventies, waaronder passieve sensorische stimulatie, zoals nektrillingen en prisma-aanpassing.
Visuele scantraining is een van de standaard behandelmethoden voor USN. Deze training vereist dat patiënten actief aandacht besteden aan de trainingsruimte van contralaterale stimuli4. Bovendien is deze training activiteitsgericht en vereist het de actieve deelname van patiënten om hun vaardigheden en bewustzijn van verwaarlozing te verbeteren. Eerdere studies hebben aangetoond dat visuele scantraining USN effectief kan verlichten, en deze aanpak wordt veel gebruikt in de klinische praktijk 5,6. Visuele scantraining omvat meestal het zoeken naar letters of afbeeldingen, het tekenen van grafieken en het lezen van zinnen. Feedback van de therapeut speelt een belangrijke rol in het trainingsproces. Bij conventionele visuele scantraining is de feedback van de therapeut echter voornamelijk gebaseerd op subjectief oordeel.
In de afgelopen jaren is eye-tracking-technologie, een eenvoudige en betrouwbare technologie die nauwkeurige metingen omvat, evenals real-time tracking en analyse van de oogbewegingen van proefpersonen, op grote schaal gebruikt op het gebied van oogheelkunde, neurologie en andere gebieden. Het gebruik van deze technologie heeft geleid tot nieuwe ideeën en nieuwe methoden voor de verkenning van cognitieve revalidatiestrategieën.
Eye-tracking-technologie is op grote schaal toegepast bij revalidatie na een beroerte voor het identificeren van cognitieve stoornissen 7,8, het beoordelen van aandachts- en taalbegripstekorten9, het detecteren van emotionele veranderingen10,11 en het geven van feedback over de werkzaamheid van de interventie12. Op eye-tracking gebaseerde taken kunnen onder andere executieve disfunctie13, evenwicht14 en bewegingsstoornissen verbeteren15. Op eye-tracking gebaseerde taken dienen als een haalbaar hulpmiddel voor het evalueren en verbeteren van beroerte-gerelateerde disfuncties, die niet worden beperkt door aandoeningen zoals ledemaatstoornissen, wat een aanzienlijke toepassingswaarde aantoont. Op eye-tracking gebaseerde taken zijn in eerdere onderzoeken ook gebruikt om USN na een beroerte te beoordelen 16,17,18. Visuele scantraining op basis van eye-tracking kan feedback geven aan revalidatietherapeuten en patiënten door informatie zoals fixatiepunten op het scherm te verstrekken, waardoor therapeuten en patiënten trainingsmethoden en -strategieën voor visueel scannen kunnen aanpassen. Daarom kan eye-tracking-technologie effectief zijn voor het verminderen van USN. De huidige studie was gericht op het onderzoeken van het effect van op eye-trackingtechnologie gebaseerde visuele scantraining op USN.
Deze enkelblinde, gerandomiseerde, gecontroleerde studie werd goedgekeurd door de Ethische Commissie van het China Rehabilitation Research Center (2003-042-01) en geregistreerd bij het Chinese Clinical Trials Registry (ChiCTR2300074202). Dit was een enkelblind onderzoek, waarbij de beoordelaar geblindeerd was. Het onderzoek vereiste geïnformeerde toestemming, zodat de deelnemers op de hoogte waren van hun groepsopdracht. Om te randomiseren en correcte interventiemaatregelen te nemen, was het personeel dat willekeurige nummers toewees en interventies implementeerde op de hoogte van de groepstoewijzing. Hoewel deze studie enkelblind was, werden enkele procedures uitgevoerd om vertekening als gevolg van het ontbreken van dubbelblindheid te minimaliseren. De datastatistici waren bijvoorbeeld geblindeerd en alle onderzoekers voerden het onderzoek uit volgens standaard operationele procedures (SOP's), wat de prestatiebias verminderde.
1. Deelnemers
2. Randomisatie en toewijzing
3. Interventie
4. Beoordeling
5. Statistieken
We hebben van juni 2024 tot december 2024 48 patiënten gerekruteerd, die uiteindelijk allemaal het onderzoek hebben afgerond. Geen enkele patiënt ondervond bijwerkingen tijdens het onderzoek.
De gemiddelde leeftijd van de patiënten in de EG en de CG was respectievelijk 55,96 ± 11,667 en 58,29 ± 13,470 jaar (P > 0,05). Er werden geen significante verschillen opgemerkt in leeftijd, geslacht, opleidingsniveau, type letsel, verloop van de ziekte, aangedane zijde, behendigheid, MMSE-score, MBI-score, BIT-C-score of CBS-score (P > 0,05), zoals weergegeven in Tabel 1.
De resultaten van de Mann-Whitney U-test toonden aan dat er geen significant verschil was in de MMSE-scores tussen de twee groepen vóór de behandeling (P > 0,05, r = 0,055, Z = -0,382, 95% BI = -11,700-11,900). De resultaten van de Wilcoxon signed-rank test toonden aan dat na de behandeling de MMSE-scores van de twee groepen significant toenamen (P < 0,01, r = -0,474, Z = -3,279, 95% BI = -12,700-4,600; P < 0,01, r = -0,473, Z = -3,173, 95% BI = -9,900-4,600). Bovendien toonden de resultaten van de Mann-Whitney U-test ook aan dat er na behandeling geen significant verschil was tussen de twee groepen (P > 0,05, r = -0,015, Z = -0,104, 95% BI = -14,800-11,700), zoals weergegeven in tabel 2.
De resultaten van de onafhankelijke steekproeven toonden aan dat er geen significant verschil was in de MBI-score tussen de twee groepen vóór de behandeling (P > 0,05, Cohen's d = -0,007, t = -0,023, 95% BI = -14,919-14,586). De resultaten van gepaarde t-tests toonden aan dat na behandeling de MBI-scores van de twee groepen niet significant verschilden (P > 0,05, Cohen's d = -0,401, t = -1,962, 95% BI = -15,150-0,400; P > 0,05, Cohen's d = -0,375, t = -1,839, 95% BI = -15,139-0,889). Uit de resultaten van de onafhankelijke t-test bleek echter dat er na behandeling geen significant verschil was tussen de twee groepen (P > 0,05, Cohen's d = 0,003, t = 0,011, 95% BI = -15,295-15,461), zoals weergegeven in tabel 3.
De resultaten van de Mann-Whitney U-test toonden aan dat er geen significant verschil was in BIT-C-scores tussen de twee groepen vóór de behandeling (P > 0,05, r = -0,024, Z = -0,166, 95% BI = -37,800-47,800). Na behandeling namen de BIT-C-scores van de twee groepen significant toe (P < 0,01, r = -0,619, Z = -4,287, 95% BI = -51,800-2,300; P < 0,01, r = -0,580, Z = -4,017, 95% BI = -28,700-0,000). Er werd een significant verschil in de BIT-C-score opgemerkt tussen de twee groepen na behandeling (P < 0,01, r = -0,822, Z = -3,197, 95% BI = 0,100-40,700), zodat de BIT-C-score van de EG beter was dan die van de CG (Tabel 4).
De resultaten van de Mann-Whitney U-test toonden aan dat er geen significant verschil was in CBS-scores tussen de twee groepen vóór de behandeling (P > 0,05, r = -0,125, Z = -0,866, 95% BI = -16,014-9,885). Na behandeling namen de CBS-scores van de twee groepen significant toe (P < 0,01, r = -0,606, Z = -4,201, 95% BI = 0,3014-18,249; P < 0,01, r = -0,607, Z = -4,206, 95% BI = -0,014-14,611). Er werden significante verschillen in CBS-scores opgemerkt tussen de twee groepen na behandeling (P < 0,01, r = -0,461, Z = -3,197, 95% BI = -19,267-11,628), zodat de CBS-score van de EG beter was dan die van de CG (Tabel 5).

Figuur 1: Stroomschema werving. In totaal werden 48 proefpersonen gerekruteerd. EG: experimentele groep; CG: controlegroep. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 2: Visuele scantraining op basis van eye-tracking-technologie. (A) Taak om insecten neer te schieten. (B) Opleiding in het snijden van fruit. (C) Winkelen training. (D) Leestraining. De doelcirkels in de vier kleine figuren zijn de 'blikcirkels'. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Tabel 1: Kenmerken van het onderwerp. EG: experimentele groep; CG: controlegroep; LV: laterale ventrikels; BG: basale ganglia; CR: corona radiata; MMSE: Mini-mentaal toestandsonderzoek; MBI: Gewijzigde Barthel-index; BIT-C: Gedragsonoplettendheidstest-Conventionele subtests; CBS: Catherine Bergego-schaal; P-waarden verkregen met een tweezijdige permutatietest. Klik hier om deze tabel te downloaden.
Tabel 2: Resultaten van de MMSE. EG: experimentele groep; CG: controlegroep; MMSE: Mini-mentaal toestandsonderzoek; P-waarden werden verkregen met een tweezijdige permutatietest. Klik hier om deze tabel te downloaden.
Tabel 3: Resultaten van de MBI. EG: experimentele groep; CG: controlegroep; MBI: gewijzigde Barthel-index; P-waarden werden verkregen met een tweezijdige permutatietest. Klik hier om deze tabel te downloaden.
Tabel 4: Resultaten van de BIT-C. EG: Experimentele groep; CG: Controlegroep; BIT-C: Gedragsonoplettendheidstest-Conventionele subtests; P-waarden verkregen met een tweezijdige permutatietest. Klik hier om deze tabel te downloaden.
Tabel 5: Resultaten van het CBS. EG: experimentele groep; CG: controlegroep; CBS: Catherine Bergego-schaal; P-waarden werden verkregen met een tweezijdige permutatietest. Klik hier om deze tabel te downloaden.
Aanvullend bestand 1: Berekening van de steekproefomvang. Klik hier om dit bestand te downloaden.
De resultaten van deze studie toonden aan dat USN effectief werd verlicht in zowel de EG als de CG wanneer de traditionele evaluatiemethode of de ADL-evaluatiemethode werd gebruikt. Na 4 weken behandeling was de BIT-C score van de EG significant hoger dan die van de CG. De BIT-C score van de EG verbeterde naar normaal. De BIT-C score van het CG verbeterde ook, maar uit de resultaten bleek dat de patiënten nog steeds hemineglectstoornissen hadden. Volgens de CBS-resultaten vertoonde de EG na 4 weken behandeling weliswaar een verbetering van hemineglectstoornissen in beide groepen, maar vertoonde de EG na 4 weken behandeling een verbetering van matige naar milde stoornissen en vertoonde de CG nog steeds een matige stoornis. Uit deze studie bleek dat op eye-trackingtechnologie gebaseerde visuele scantraining superieur is aan conventionele visuele scantraining voor patiënten met hemineglect.
In op eye-trackingtechnologie gebaseerde visuele scantraining kunnen therapeuten objectief inzicht krijgen in het oogfixatiepunt en het saccadetraject van een patiënt op basis van de feedback van het oogbewegingstraject op het scherm en verder observeren of de patiënt herhaaldelijk aan de rechterkant heeft gezocht, of de ooglijn de middellijn kruist tijdens het scannen en het specifieke oogbewegingsbereik om de intensiteit van visuele scantraining aan te passen. Bijvoorbeeld, het wijzigen van de afstand tussen de doelstimulus en de middellijn, die is gebaseerd op meer objectieve en geschikte taalaanwijzingen, geeft en geeft feedback op basis van de prestaties van een patiënt; wetenschappelijke begeleiding van de revalidatietraining van de patiënt; en helpt de patiënt geleidelijk en effectief zijn hemineglect te verlichten. Daarnaast is de feedback van het oogbewegingstraject op het scherm ook visueel en geeft het aanwijzingen voor patiënten met USN. Patiënten met een goede cognitie kunnen hun visuele zoekstrategie aanpassen aan het traject van hun oogbewegingen. Tijdens of na de training kunnen patiënten zichzelf er bijvoorbeeld aan herinneren om meer aandacht te besteden aan de verwaarloosde plaatsen in de training of de volgende training op basis van het oogbewegingstraject dat in de visuele zoektaak is gevormd. In dit proces kunnen patiënten ook geleidelijk hun bewustzijn van USN vergroten en geleidelijk een zelfmanagementstrategie voor USN ontwikkelen.
De effectieve verlichting van USN in de EG kan ook verband houden met het feit dat op eye-trackingtechnologie gebaseerde visuele scantraining de oogbewegingen bij personen met USN effectiever kan verbeteren. Bij typisch visueel gedrag zijn oogbewegingen en ruimtelijke aandacht nauw verwant, en de ruimtelijke vooringenomenheid van oogbewegingen (zoeken en staren) kan een typisch kenmerk van USN22 zijn. Hoewel ze visueel zoeken naar statische stimuli, vinden patiënten met linker USN zelden doelen in het linker laterale gebied23. Bij de visuele zoektaak worden patiënten met USN niet alleen gekenmerkt door het weglaten van visuele doelen, maar ook door meer algemene tekorten in zoekprestaties, zoals niet-systematische zoekpatronen en onregelmatige oogbewegingspatronen24,25. Studies hebben aangetoond dat op eye-tracking gebaseerde beoordelingsmethoden een goede betrouwbaarheid en validiteit hebben voor het identificeren van eenzijdige verwaarlozing 16,17,18. Studies hebben ook aangetoond dat conventionele visuele scantraining hemineglectstoornissen niet direct kan verlichten, maar eerder de oog- en hoofdbewegingen van patiënten aanmoedigt om een compensatiestrategie te vormen, waardoor hemineglect wordt verminderd26. Vergeleken met conventionele visuele scantraining, kan op eye-trackingtechnologie gebaseerde visuele scantraining therapeuten en patiënten helpen visuele scantraining te begeleiden op basis van objectieve oogbewegingsinformatie, wat effectiever kan zijn in termen van het verbeteren van de ruimtelijke vooringenomenheid van oogbewegingen en dus het verbeteren van het vermogen om de verwaarloosde kant op te merken.
De effectieve vermindering van USN die in de EG wordt waargenomen, kan ook verband houden met het feit dat eye-tracking-training de perceptuele vooringenomenheid van patiënten kan verbeteren door middel van visuele feedback. Verwaarlozing kan voornamelijk verband houden met verminderde laterale ruimtelijke aandacht (d.w.z. de inputfase) of met het onvermogen van een patiënt om te reageren op gepresenteerde stimuli (d.w.z. de outputfase). Perceptuele en responsbias worden gebruikt om respectievelijk inputgerelateerde en outputgerelateerde biases weer te geven27,28. Studies hebben aangetoond dat conventionele visuele scantraining een sterker modererend effect heeft op responsbias, en trainingsmethoden die zowel perceptie als responsbias kunnen verbeteren, zijn effectiever dan conventionele visuele scantraining. De meeste patiënten hebben een combinatie van de twee soorten bias. De visuele feedbackinformatie die wordt verstrekt in op eye-trackingtechnologie gebaseerde visuele scantraining kan de perceptuele bias van een patiënt verminderen en tegelijkertijd hun perceptuele bias en responsbias aanpassen, wat kan bijdragen aan vermindering van hun vermogen om symptomen te verwaarlozen. Om dit te verifiëren, zou in latere studies een discriminerende beoordelingsmethode voor beide soorten bias aan de beoordeling kunnen worden toegevoegd.
Vergeleken met conventioneel visueel scannen, biedt op eye-tracking-technologie gebaseerde visuele scantraining objectieve informatie over oogbewegingen aan therapeuten en patiënten, helpt therapeuten de training van patiënten wetenschappelijk te begeleiden en vermindert het de ruimtelijke vooringenomenheid van oogbewegingen van patiënten verder, terwijl hun perceptueel vermogen, zelfbewustzijn en zelfmanagementbewustzijn van halve verwaarlozing worden verbeterd. Zo kunnen patiënten hun algemene toestand effectief verbeteren met behulp van op eye-trackingtechnologie gebaseerde visuele scantraining.
De resultaten van deze studie (Tabel 2) suggereren ook dat de behandeling van 4 weken de cognitieve functie van de patiënten in beide groepen verbeterde, maar het verschil tussen de groepen was niet significant. Cognitieve functie omvat dimensies zoals oriëntatie, berekening, taal, uitvoering en visueel-ruimtelijk vermogen, terwijl de visuele scantraining in deze studie gericht was op semilaterale verwaarlozing en aandacht, reacties, lezen en objectherkenning omvatte. Dit kan verklaren waarom er na 4 weken behandeling geen significant verschil in cognitieve functie was tussen de twee groepen. De verbetering van de cognitieve functie in de twee groepen kan verband houden met het natuurlijke herstel van het ziekteverloop en andere factoren.
In deze studie werden de symptomen van hemineglect in het dagelijks leven effectief verlicht. De behandeling van 4 weken verbeterde de ADL-vaardigheden van de patiënten in beide groepen echter niet (tabel 3). Dit gebrek aan verbetering kan worden toegeschreven aan motorische functiebeperkingen, algemene cognitieve functie en onvoldoende interventieduur. De resultaten van deze studie komen overeen met die van eerdere studies, wat aangeeft dat routinematige visuele scantraining visuele-gerelateerde verwaarlozingsstoornissen kan omkeren, maar niet alle functionele en activiteitsbeperkingen kan herstellen die verband houden met verwaarlozing (zoals ADL-vaardigheden en cognitieve functie) door verwaarlozingsstoornissen bij visuele verkenning en lezen te verlichten 4,29.
Een beperking van deze studie is dat de neurologische mechanismen, zoals het verschil in corticale activering tussen visuele scantraining met en zonder feedback van oogbewegingen, niet werden onderzocht om het revalidatie-effect verder te verklaren en het centrale mechanisme dat erbij betrokken is op te helderen. Een andere beperking is dat deze studie een enkelblind ontwerp heeft aangenomen en geen blindering voor de interventionisten heeft geïmplementeerd. Hoewel alle onderzoekers het onderzoek volgens SOP's hebben uitgevoerd, kan er nog steeds sprake zijn van prestatiebias.
De auteurs verklaren dat het onderzoek is uitgevoerd zonder enige commerciële of financiële relatie die zou kunnen worden opgevat als een potentieel belangenconflict.
Deze studie werd ondersteund door het Project of China Rehabilitation Research Center (nummer: 2023ZX-Q10) en Investigator-Initiated Trials of China Rehabilitation Research Center (nummer: 2025IIT-04).
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| Cognitive rehabilitation training system based on eye tracking technology | Beijing Litech Technology Co., LTD | JZ-RZ-20USD | EG training: Visual scanning training based on eye tracking technology |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission