Simulazione di guida presso la Clinica: Test di Visual comportamento esplorativo in attività della vita quotidiana in pazienti con difetti del campo visivo

Summary

I pazienti con deficit visivi dopo la relazione di corsa sui vincoli diversi nella vita di tutti i giorni molto probabilmente a causa di strategie di compenso variabile, che sono difficili da distinguere nella routine clinica. Presentiamo una clinica di set-up che consente di misurare diversi compensativo testa e degli occhi-movimento-strategie e valutare i loro effetti sulla guida.

Abstract

I pazienti affetti da emianopsia omonima dopo infarto dell'arteria cerebrale posteriore (PCA) riportano diversi gradi di vincolo nella vita quotidiana, nonostante simili deficit visivi. Non ci assumiamo questo potrebbe essere dovuto allo sviluppo di strategie di compenso variabile, quali alterazioni comportamento della scansione visiva. Scansione compensativo terapia (SCT) è studiato come parte della formazione visiva dopo infarto accanto al restauro terapia di visione. SCT consiste imparando a fare movimenti oculari più grandi nel campo cieco allargando il campo visivo di ricerca, che ha dimostrato di essere la strategia più utile ^1, non solo nelle attività di ricerca naturali, ma anche nelle attività della vita quotidiana mastering ^2. Tuttavia, nella routine clinica è difficile identificare singoli livelli e gli effetti di formazione di comportamento compensativo, in quanto richiede la misurazione dei movimenti oculari in una condizione incontrollata testa. Gli studi hanno dimostrato che sfrenato alt testa movimentier il comportamento visivo esplorativo rispetto ad una testa contenuta condizione di laboratorio ^3. Martin et al. ⁴ e Hayhoe et al. ⁵ hanno mostrato che il comportamento dimostrato in laboratorio non può essere assegnato facilmente ad una condizione naturale. Quindi, il nostro obiettivo è stato quello di sviluppare uno studio di set-up che scopre diverse strategie compensative oculomotori rapidamente in una situazione di prova realistico: i pazienti sono testati in ambiente clinico in un simulatore di guida. SILAB software (Wuerzburg Istituto di Scienze Traffic GmbH (WIVW)) è stato utilizzato per la programmazione di guida scenari di varia complessità e registrare le prestazioni di guida. Il software è stato combinato con una testa montata a infrarossi inseguitore allievo video, la registrazione della testa e movimenti oculari (EyeSeeCam, Università di Monaco di Baviera Hospital, Neuroscienze Cliniche).

Il posizionamento del paziente nel simulatore di guida e posizionamento, regolazione e calibrazione della telecamera è demonstrated. Prestazioni tipiche di un paziente con e senza strategia compensativo e un controllo sano sono illustrati in questo studio pilota. Oculomotori comportamenti diversi (frequenza e ampiezza di oculari e di testa-movimenti) sono valutati molto velocemente nel corso della stessa unità da immagini overlay dinamici che indicano dove lo sguardo soggetti si trova sullo schermo, e analizzando i dati. Comportamento sguardo compensativo in un paziente porta ad una performance guida paragonabile ad un controllo sano, mentre le prestazioni di un paziente senza comportamento compensativo è significativamente peggiore. I dati di occhi e testa-movimento-comportamento e le prestazioni di guida vengono discussi in relazione alle strategie oculomotori diversi e in un contesto più ampio per quanto riguarda gli effetti di formazione possibili in tutta la sessione di test e le implicazioni sul potenziale di riabilitazione.

Protocol

1. Preparazione della posizione di Studio

1. Lasciare che il paziente prende un sedile, con distanza di 2 m di fronte allo schermo, (203 x 152 cm coprono 58,15 gradi dell'angolo di visuale sull'asse orizzontale e 43,61 gradi dell'angolo di visuale sull'asse verticale, risoluzione: 1400 x 1050), in un seggiolino fisso simulazione di base imitando una sede reale auto. Aiutare il paziente a regolare la distanza del sedile al pedale con la parte inferiore della maniglia. Guida per regolare lo schienale.
2. Chiedere al paziente come utilizzare i gadget di simulazione auto (freni, indicatori di direzione, il volante).
3. Istruire il paziente in attività: Drive come si farebbe in una vera e propria non simulato situazione di guida. La strada è una strada corsia unico modo con le curve (più piccolo raggio di 500 m, il più grande raggio di 1.200 m) e senza traffico. Siate vigilanti a cartelli stradali e smontaggio auto emergenti su entrambi i lati della strada. Reagire alla nozione di eventi potenzialmente pericolosi come il cinghiale o le sfere si avvicina ilstrada appena possibile sia premendo il freno o utilizzando il turn-segnale o entrambi, quello che sembra essere appropriato nella situazione rispettiva guida. Mentre premendo il pedale, la macchina accelera ad una velocità costante di 70 chilometri all'ora meno che il freno è utilizzato ^1. Il viaggio dura circa 10 minuti.
4. Informare il paziente sulla malattia di simulazione. In caso di malessere, nausea o sudorazione si verifica, interrompere la sessione di test.
5. Un giro di prova con la densità compito meno è condotta per abituarsi alla situazione di simulazione e prevenire mal di simulazione, consentendo abbastanza tempo per regolare ^2.

2. Calibrazione di Eye Tracker

1. Nella sessione secondo test, dopo che il paziente sia seduto correttamente e ha ricevuto abbastanza tempo per la pratica, collocare il Eye-Tracker sulla testa del paziente e regolare tirando le cinghie flessibili. Il laser telecamera testa deve essere rivolta al centro dello schermo. Regolare la testa della telecamera è messa a fuoco sulla pupilla.
2. Chiedere al paziente di guardare i cinque punti in base al cavo della freccia del mouse per la calibrazione.
3. Avviare la simulazione.
4. Calibrazione completa con l'aggiunta di calibrazione orizzontale: Patient overlay fixates immagine (di un occhio) sullo schermo a sinistra, segue poi l'occhio movimento attraverso lo schermo e fissa nuovamente sul lato destro.
5. Testare la calibrazione chiedendo al paziente a fissarsi su oggetti specifici sullo schermo, e abbinamento con l'immagine dell'occhio overlay, che indica la posizione calcolata sguardo dal software. La taratura è riuscita, se l'immagine e lo sguardo sovrapposizione incontrano nello stesso punto sullo schermo. Uno spostamento verticale della acuità eye tracker si possono verificare durante la guida. Valutare la quantità di drift mediante ispezione visiva all'inizio e alla fine del disco, controllando la necessità di ripetere il test.
6. Se la calibrazione è stata eseguita correttamente, disattivare immagini di sovrapposizione. In caso contrario ripetere la procedura di calibrazione fino a quando non va a buon fine. Per una rapida valutazione del comportamento compensativo di sguardo-movimenti sua volta sulle foto degli occhi di sovrapposizione.

3. Simulazione

1. Procedere con la simulazione, chiedendo al paziente di iniziare a guidare.
2. Lasciate che i percorsi di unità diverse di pazienti (ciascuno un 6500 m nelle zone rurali e la durata di circa 10 minuti), con difficoltà del compito diverso a causa del livello di distrazione dell'ambiente circostante. Ogni paziente aziona tre percorsi.
3. Valutazione immediata del comportamento oculomotoria: Accendere immagini dell'occhio la sovrapposizione e visualizzare il comportamento sguardo di un paziente durante i test della sessione: L'eye-tracker invia continuamente le coordinate della posizione sguardo reale al software di simulazione SILAB. In cambio SILAB proietta l'immagine dell'occhio di sovrapposizione, che è l'immagine di un occhio, sullo schermo esattamente nel punto in cui il paziente guarda. Questo non può essere utilizzato solo per provare la qualità della calibrazione, ma anche per rendere il comportamento sguardo immediatamente visibile non solo a voi, ma unLSO al paziente.

4. Analisi

1. Per la registrazione dei dati del software uso SILAB ad una frequenza di campionamento di 100 Hz. Utilizzare software SILAB anche alla registrazione di velocità, tempi di reazione (uso di indicatori di direzione, freni).
2. Eseguire l'analisi statistica dei parametri della testa e degli occhi-movimento con Matlab (MathWorks Company, Natick, Stati Uniti d'America). Utilizzare i seguenti criteri:
   1. Definire saccadi come sezioni della traiettoria sguardo in cui la velocità sguardo superiore a 30 ° / s di ampiezza e lo sguardo è più grande di 1 ° (come i movimenti oculari di sotto di 1 ° parte di microsaccadi). Saccadi cluster che si verificano entro 80 ms. Definire le sezioni tra saccadi come fissazioni. Definire testa-movimenti come movimenti superiori a 6 ° / sec ¹¹ e un'ampiezza di più di 3 °. Escludi simultanea testa e movimenti oculari con la directory nella direzione opposta in quanto rappresentano alcun guadagno in ampiezza sguardo.
   2. Definire fissazioni come oggetto la fissazione su un oggetto con la posizione di sguardo massima 1, 24 & dad esempio, a parte l'oggetto sul asse x e 1, 66 ° sulla y. Gli oggetti non sono attivati ​​in base ai pazienti guardano posizione, ma prendere in considerazione eccentricità di oggetto da guardare posizione calcolando quando l'oggetto viene visualizzato ^3.
   3. Calcolare la lunghezza media delle fissazioni dei partecipanti (in media durate di fissaggio) e la diffusione della ricerca nei meridiani orizzontali e verticali (la varianza dei luoghi di fissaggio).
3. Tempi di misura di reazione in due modi: come una prima modalità (primo rilevamento) tempo di reazione misura come primo rilevamento da una fissazione o rilevamento manuale: Se il paziente fissa il primo oggetto e risponde manualmente dopo (nella maggior parte dei casi), quindi selezionare la tempo di fissazione il tempo di reazione come prima rilevazione. Se il paziente utilizza l'indicatore di direzione o il pedale del freno prima come un indicatore senza prima fissarsi l'oggetto, poi ha scelto il tempo di reazione da manuale prima rilevazione. Come una seconda modalità (reazione manuale), misurare reagisconotempo di reazione di ioni da manuale (segnale di frenatura o turno) solo.

5. Risultati rappresentativi

Sono stati reclutati 6 pazienti di diversa età (35-71 anni di età) con emianopsia incompleta dopo infarto ischemico PCA (4 a destra e 2 a l'emisfero sinistro) e 85 controlli sani di varie età (20-75 anni di età, allo stesso modo distribuito) determinare i cambiamenti legati all'età in eye-testa-movimenti e le prestazioni così come la guida come un gruppo di riferimento. Essi non hanno segnalato deficit cognitivi, deficit neurologici o psichiatrici o malattie e l'acuità visiva è superiore a 0,5. La storia medica è stata presa ed esperienze con i media virtuali esplorato. Lo studio è stato condotto in conformità con la dichiarazione di Helsinki ed è stato approvato dal comitato etico locale. Il consenso informato è stato ottenuto da tutti i partecipanti. Tutti i soggetti erano a conoscenza dello scopo degli esperimenti.

In questo studio dimostriamo rerisultati presentative di due pazienti testati 7-9 mesi dopo ictus incidente con emianopsia incompleta (Figura 1) sul lato destro con e senza comportamento compensativo così come un soggetto sano come controllo. Il controllo sano è stato scelto a causa della stessa età, di guida e di esperienza di gioco del computer.

Un paziente esposto compensativo movimento saccadico al lato in cui si trova il difetto visivo conseguente prestazione normale in simulazione di guida rispetto ad un controllo sano con successo di rilevamento e reazione a possibili pericoli in una situazione di guida rurale. Tuttavia, il paziente B non ha mostrato di compensazione movimento saccadico e rivelato scarso rendimento in simulazione di guida con il rinunciare a oggetti periferiche nel campo cieco che causano tempi di reazione prolungati o collisioni. Tuttavia, nel corso degli azionamenti, paziente B ha adottato condotte compensatorie causando meno collisioni, senza essere istruiti a farlo. Il testè stata eseguita testa sfrenato condizioni che consentano realistiche e di rilevare la possibile influenza dei movimenti della testa in condotte compensatorie.

I pazienti sono stati invitati a guidare il corso come farebbero in un vero e proprio non simulato situazione di guida. Rispetto al paziente soggetto sano Un eseguita saccadi 1,7 volte più frequentemente che imboschito lato dello schermo in cui si trovava il difetto visivo (63%). Le ampiezze delle saccadi in Paziente A e il controllo erano simili (ampiezza media: 5,5 gradi nel soggetto sano contro 5,3 gradi nel paziente). La durata fissazione del paziente A è stato più breve rispetto al controllo sano (durata media fissazione di 381 ms in pazienti A contro 483 ms nel controllo).

B in contrasto paziente e il controllo esplorato altrettanto frequenti entrambi i lati dello schermo. Figura 2 illustra la distribuzione delle fissazioni sullo schermo durante la prima unità di paziente A, il soggetto sano e paziente B. Paziente B 3,4 eseguita movimenti saccadici meno rispetto al paziente Un copre la metà della dimensione dell'ampiezza A del paziente (ampiezza media: 5,5 paziente A contro 2,9 gradi in paziente B). Paziente B ha mostrato più determinazione durate rispetto sia al controllo sano e paziente A (durata media di fissazione 1049 ms).

B Paziente A e paziente eseguita quasi senza testa-movimenti (1 a 2), mentre il controllo sano eseguito alcuni (5 a 10) head-movimenti per guidare sessione contribuendo a guardare ampiezza.

La figura 3 illustra l'influenza di eccentricità di posizione dell'oggetto rispetto a contemplare posizione sul tempo di reazione, dimostrate separatamente per il lato sinistro e destro del campo visivo. La figura illustra l'aumento del tempo di reazione a causa dell'eccentricità nei due soggetti illustrati separatamente per entrambi i lati del campo visivo. Alcuni tempi di reazione a molto piccolo ecc entricities sono meno di 50 ms. Non sono tempi di reazione realistiche ma di una scansione di possibili posizioni pericolose lungo la strada, o oggetti che compaiono nel punto di fissaggio del paziente. Non abbiamo filtrare questi eventi, perché questo rappresenta anche un certo comportamento di guida di interesse: riconoscere e cedere a potenziali aree pericolose. (Il grafico mostra anche che ci sono stati i tempi di reazione meno noti per paziente B a causa di oggetti mancanti nel suo campo cieco.)

In un paziente e il controllo sano tutti gli oggetti sono stati rilevati e collisioni verificato. In B paziente, però, i tempi di reazione diversa chiara tra il bene (cieco) e sinistra (vedente) campo: gli oggetti B pazienti rilevati che si verificano nel campo cieco 1,6 volte più lento rispetto al campo vedenti e si scontrò 4 volte con gli oggetti che si verificano nel campo cieco ( tempi mediani di reazione: a destra (cieco) sul campo: 4411,66 ms rispetto al sinistro (miope) campo: 2810 ms).

"> Quindi, paziente Un Evidence compensata la perdita del diritto di visione eccentrica bene da un numero maggiore di movimenti saccadici raggiungono il lato del difetto del campo visivo. Non è ancora chiaro però se questa strategia compensativa diventa insufficiente con elevato carico di lavoro. Per questo si suggerisce nel grafico del campo visivo sinistro: Mentre il paziente è riuscito a reagire alla stessa velocità sul lato destro per lateralizzazione dei movimenti saccadici, ha dimostrato che i tempi di reazione più lunghi a maggiore eccentricità sul lato sinistro, suggerendo un costo eventuale della strategia sulle a prestazioni. Tuttavia, il controllo sano mostra anche piccole differenze di tempi di reazione confrontando entrambi i lati, che potrebbe anche essere dovuto al fatto che il controllo sano eseguita un'unità meno dei pazienti. Per verificare se questo rappresenta un effetto stabile, più prove sarebbe necessaria.

In contrasto paziente A, B paziente presenta un risultato rappresentativo di un paziente privo compensstre comportamento e il suo effetto sulle prestazioni di guida: la mancanza di compensazione movimenti saccadici nel campo cieco portato in collisione con oggetti che appaiono nel campo cieco e tempi di reazione prolungati. Tuttavia, in tutte le unità, il paziente spontaneamente ha iniziato a eseguire più saccadi nel campo visivo destro con maggiore ampiezza, con conseguente minore incidenza di collisioni.

Figura 1A. Paziente A, 30 ° perimetria automatizzata soglia.

Figura 1B. Paziente B, 30 ° perimetria automatizzata soglia.

Figura 2.

Figura 3. Tempi di reazione agli oggetti che appaiono in varie eccentricità nel campo visivo, per il paziente A, B controllo del paziente, e sano.

¹ Questo tempomat stato implementato per assicurare comparabilità dei tempi di reazione tra i gruppi di età, è noto che i conducenti anziani ridurre la velocità come possibile meccanismo di compensazione ^7.

^{2 MALATTIA} simulazione è descritta come nausea, sudorazione e vertigini persistenti nel corso di una sessione di guida. C'è diversi dati di frequenza di occorrenza vanno dal 9% al 37% a seconda dell'età, come si verifica più probabile negli anziani ^{8, 9, 10.} Un'accurata preparazione con la pratica spinge abbastanza a lungo per ogni individuo per adjus correttatment ridurre il rischio di malattia di simulazione.

³ per unità ci sono 4 cinghiali e 4 palle programmati per avvicinarsi da ogni lato della strada a due eccentricità differenti, a tratti rettilinei del corso e ad intervalli differenti del corso per evitare l'abitudine di test. Aspetto degli oggetti è innescato dai punti oggetto di flusso di passaggio sulla strada.

Discussion

Il nuovo metodo stabilito consente l'esame visivo comportamento esplorativo dei pazienti con difetti del campo visivo causati da un ictus. Il disegno di prova offre anche un approccio immediato per valutare il comportamento compensativo sguardo: Attivando le foto degli occhi di sovrapposizione, l'esaminatore può visualizzare il comportamento sguardo di un paziente durante la sessione di test. Quindi, consente una valutazione molto veloce ed immediato sul fatto che il paziente abbia adottato un comportamento compensativo sguardo. Consente inoltre ai pazienti di prendere coscienza di esso da visualizzare movimenti sguardo da un'immagine occhio sovrapposizione che attraversa lo schermo come uno sguardo che indica strumento di feedback. Il ruolo di capo-movimenti del comportamento sguardo di compensazione non è ancora chiaro. Nel nostro gruppo di controllo a testa alta i movimenti erano più comuni tra gli anziani. Il controllo effettuato più sano testa-movimenti rispetto ai pazienti. Testa-movimenti possono svolgere un ruolo maggiore quando il campo di vista testato è più ampia nel nostro set-up. Quindi non abbiamo potuto identify testa-movimenti come parte del comportamento sguardo compensativo nel nostro paziente. Tuttavia più pazienti devono essere esaminati per chiarire il ruolo di capo-movimenti in condotte compensatorie.

Limitazioni dello studio sono i seguenti: Ripetizione diventa necessario in alcuni individui a causa di spostamento verticale eye tracker tutta l'unità. Gli oggetti appaiono naturalmente lungo la strada e non ad una eccentricità fissa attivato dalla posizione di sguardo. Tuttavia sguardo posizione corrente in relazione l'oggetto viene considerato nell'interpretazione dei tempi di reazione.

I pazienti con difetti del campo visivo sono stati testati prima nelle impostazioni di guida simulati e reali:.. Bowers et al ¹² e al ¹³ Cockelbergh et condotto studi in un simulatore di guida e ha dimostrato prestazioni di guida peggiore nei pazienti rispetto ai controlli sani. Tuttavia, essi non ha registrato gli occhi e la testa i movimenti e le differenze individuali potrebbero not essere correlato al visiva comportamento esplorativo. Wood et al. ⁶ testato in una situazione reale e stabilito una valutazione delle prestazioni di guida dei pazienti con difetti del campo visivo. Testa e movimenti oculari sono stati analizzati tramite video e post-test di punteggio da due ricercatori indipendenti, in modo da trattare con inter-rater-affidabilità. Tuttavia essi non hanno fornito un'analisi quantitativa delle durate di fissaggio, saccadi e movimenti della testa e la valutazione dipendeva da uno specialista certificato di riabilitazione di guida. Il vantaggio del nostro set con guida simulata è la valutazione facile e veloce all'interno di un contesto clinico, la registrazione di ben definito parametro di oculari e di testa-movimenti e tempi di reazione. È possibile controllare il livello di distrazione ed esporre ogni driver di una situazione di guida simile con percorsi standardizzati e condizioni che consentano la comparabilità. Roth ² ha dimostrato che la SCT migliora il comportamento di ricerca sulla ciechi la vista in naturale ricerca sul sitoh compiti. Regolando il livello di distrazione nei corsi di guida, sarà possibile dimostrare se, e in quale misura, il comportamento compensativo riesce con elevato carico di lavoro. Confrontando simulato agli studi reali di guida, è opportuno insegnare condotte compensatorie in un ambiente simulato ed esporre il paziente ad una situazione di guida reale in un secondo tempo. Soprattutto perché quest'ultima consente di valutare la sicurezza di guida.

In futuro abbiamo intenzione di includere la caratterizzazione dei diversi livelli di condotte compensatorie, analizzando saccadi, ampiezze e distribuzione. Ciò potrebbe contribuire a offrire più piani individuali di riabilitazione adeguati al livello attuale del paziente di condotte compensatorie. In secondo luogo, come paziente B rivela l'adozione spontanea di una strategia di compensazione, ci piace provare il design come possibile strumento per la riabilitazione: la simulazione di guida non solo come un disegno test diagnostico, ma anche per la formazione specifica, istruire °paziente e di eseguire condotte compensatorie saccade. In combinazione con visualizzazione immediata del comportamento sguardo dalle immagini che indicano lo sguardo degli occhi di sovrapposizione questo potrebbe fornire un meccanismo di feedback a sorgere l'attenzione a una strategia di compensazione.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Driving Simulator Software SILAB	Wuerzburg Institute for Traffic Sciences GmbH (WIVW)		http://www.wivw.de/index.php.en
EyeSeeCam	University of Munich Hospital Clinical Neurosciences		http://eyeseecam.com
Estimated costs and time for establishment 20,000 Euro, 3 months.