Artigo de método

Gravação de Performances Saccade Horizontal com precisão em pacientes neurológicos usando Electro-oculogram

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DOI:

10.3791/56934

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13 de março de 2018

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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

Neste artigo

Resumo

O artigo descreve um método prático para gravação de movimentos oculares horizontais com exatidão elevada por electro-oculogram em pacientes neurológicos, utilizando um eléctrodo de Copa Ag-AgCl com uma franja larga de plástico. Medição estável requer seleção adequada e fixação de eletrodos, tendo tempo suficiente para a adaptação de luz para ocorrer e re-calibração conforme necessário.

Resumo

Electro-oculogram (EOG) tem sido amplamente utilizada para o movimento de olho clínico de gravação, especialmente sacadas horizontais, embora o vídeo-eculografia (VOG) largamente tomou o lugar de hoje em dia, devido à sua maior precisão espacial. No entanto, há situações em que EOG tem vantagens evidentes em VOG, por exemplo, indivíduos com fissuras estreitas olho ou ter catarata lentes e pacientes com distúrbios do movimento. O presente artigo mostra que se devidamente implementado, EOG pode alcançar uma precisão quase tão bom quanto VOG com estabilidade substancial para a gravação, enquanto contornar problemas associados com gravação VOG. O presente trabalho descreve um método prático para gravação de sacadas horizontais usando paradigmas oculomotoras com alta precisão e estabilidade por EOG em pacientes neurológicos. As medidas necessárias são para usar um eletrodo de Ag-AgCl com uma franja larga plástica capaz de reduzir o ruído e esperar para adaptação de luz suficiente ocorrer. Este período de espera também ajuda a diminuir a impedância entre os eletrodos e a pele, garantindo assim estável sinal gravado como o tempo passa. Além disso, re-calibração é executada conforme necessário durante o desempenho da tarefa. Usando esse método, o experimentador pode evitar trações de sinais, bem como a contaminação dos artefatos ou ruído da Eletromiografia e eletroencefalograma e pode coletar dados suficientes para avaliação clínica de sacadas. Assim, quando implementada, EOG ainda pode ser um método de alta praticidade que pode ser amplamente aplicada a pacientes neurológicos, mas pode ser eficaz também para os estudos em indivíduos normais.

Introdução

Há três maneiras principais para gravar os movimentos oculares, a EOG convencional, o VOG gravado pelo olho em vídeo monitoramento de sistema e o método de bobina (SSC) pesquisa scleral. Entre eles, EOG tem sido frequentemente utilizado para gravação de movimentos oculares em pacientes desde a década de 1970 por causa de sua simplicidade. Amplamente aplicável à população clínica, este método tem sido amplamente utilizado para o diagnóstico de pacientes neurológicos e forneceu informações úteis sobre a fisiopatologia subjacente a distúrbios1,2, 3,4,5. Além disso, ainda é a única técnica que pode ser viável usada para gravar os movimentos dos olhos durante o sono (movimento rápido dos olhos durante o sono REM e outras formas de movimentos oculares).

Desde que o globo ocular está carregado positivamente em sua face anterior, incluindo a córnea em relação ao seu aspecto posterior, há uma diferença de tensão entre os aspectos anteriores e posteriores dos olhos denominados o potencial corneo-retiniana. Devido à presença deste potencial, o eléctrodo de certo irá tornar-se mais positivo do que a esquerda quando os sujeitos se transforma seu olhar em direção à direita e tornar-se negativa quando viram o seu olhar para a esquerda. Desde que a diferença de tensão entre os eletrodos de esquerda e direita correlaciona-se significativamente com o ângulo de rotação dos globos oculares para sacadas horizontais, ele pode ser usado para medir os movimentos oculares horizontais. No entanto, esta correlação não prende para o sentido vertical, embora EOG vertical ainda pode ser usado para medir os movimentos de olho6. Por outro lado, alguns estudos principalmente usam EOG vertical para monitoramento pisca.

Recentemente, no entanto, VOG largamente tomou o lugar da EOG devido à sua maior precisão espacial, atingindo até 0,25 - 0,5 graus e tornou-se o método padrão para saccade gravação na prática clínica. Enquanto isso, EOG chegou a ser considerado um pouco desatualizado, pois sua precisão espacial, no máximo de 0,5 graus, é inferior do VOG.

No entanto, VOG também tem suas desvantagens, se usado na prática clínica. Há casos em que VOG não é viável; por exemplo, olho de rastreamento torna-se impreciso em indivíduos com um olho estreito fendido como quando a área maior da córnea é obstruída pelas pálpebras. Em pacientes com lentes de catarata, aberrante reflexão da luz infravermelha dificulta a gravação confiável da direção do olhar. Além disso, EOG pode oferecer vantagens para algumas pessoas para quem sua desordem de movimento dificulta VOG gravação. Além disso, o sistema VOG é mais caro em comparação com a configuração do EOG, que muitas vezes torna o antigo indisponível em instalações médicas comuns.

Por outro lado, o método SSC é considerado o padrão-ouro para medir os movimentos oculares. Comparado com VOG e EOG, este método fornece a maior precisão espacial, até 0,1 graus e é especialmente útil quando a gravação envolve o movimento de cabeça de alta frequência6. No entanto, esse método é potencialmente invasivo, ou seja, dolorosa e muito irritante para os olhos e permite a gravação apenas durante um breve período, aproximadamente em 30 min ou mais curto,7,8,9,10 . Esta curta duração torna um método inadequado para aplicação clínica extensa, embora ela tem sido usada com sucesso em algumas instalações especializadas de11.

Com base em estudos anteriores, registrando mais de 250 pacientes neurológicos e 480 indivíduos normais pelo mesmo grupo12,13,14,15,16,17, 18,19, o presente estudo mostra que EOG pode ser precisa o suficiente para servir como uma técnica padrão de gravação de movimento do olho e amplamente aplicável à população clínica, enquanto contornar vários inconvenientes da VOG e SSC. O presente artigo descreve um EOG estável método de gravação, usando um eletrodo com uma franja ampla para permitir amplo e estável de contacto com a pele, semelhante de um eletrodo de EEG firmemente conectado no couro cabeludo por colódio para a gravação de um período de tempo. A impedância do eléctrodo desce e a gravação se torna estável, com o tempo, efetivamente, reduzindo os artefatos de Eletroencefalografia e músculos faciais. Este método é comparado com VOG gravado simultaneamente. Quando devidamente elaborados e executados, EOG é tão bom quanto VOG em termos de precisão para os saques de gravação em pacientes neurológicos e EOG pode até ser mais receptivo a saccade gravação em indivíduos normais.

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Protocolo

Todos os procedimentos experimentais neste estudo foram aprovados e realizados de acordo com as diretrizes do Comitê de ética da instituição pesquisa humana após obtenção de consentimento informado.

1. prepare o assunto e o espaço para gravação

  1. Execute a gravação em uma sala com baixa iluminação ambiente, para permitir a adaptação de luz suficiente.
  2. Tenho assuntos sentar na frente de um preto, côncavo em forma de cúpula tela medição 90 cm de diâmetro que contém diodos emissores de luz (LEDs) incorporados em pinholes, que servem como pontos de fixação e alvos saccade usados para os paradigmas oculomotoras.
    Nota: Os LEDs são dispostos em matrizes horizontais, verticais e oblíquas em uma preta, côncava em forma de cúpula tela, ou seja, em 8 direções separadas por 45 graus do centro e com um intervalo de 5 graus do centro, como foi originalmente concebido por Kato et al. 20 para estudos comportamentais e fisiológicos e modificado para uso humano por Hikosaka et al. 21
  3. Para controlar as tarefas oculomotoras, fazer cada assunto um microinterruptor botão conectado a um microcomputador, que permite que o assunto iniciar e finalizar um julgamento de tarefas pressionando e soltando o botão.
    Nota: As tarefas e aquisição de dados são controlados por um programa feito sob medido, operando em um PC típico do Windows.
  4. Estabilize a posição de cabeça do sujeito por descansos do queixo e testa, assim como uma banda de cabeça.

2. colocar os eletrodos para EOG

  1. Use um eletrodo de Copa de Ag-AgCl para gravação EOG (Figura 1), que tem um diâmetro de 1,8 cm e uma espessura de 3,5 mm. O fundo do copo compreende o eletrodo de Ag-AgCl e a parede lateral é rodeada por uma franja de plástico de 5 mm de espessura, permitindo amplo contato com a pele.
  2. Limpe a pele com um algodão embebido em álcool.
  3. Encha o copo com pasta de eletrodo.
  4. Estàvel fixar o eletrodo na pele, colocando fita adesiva de dupla-pau sob o plástico e anexar a franja à pele.
  5. Para gravação de sacadas horizontais por EOG, colocar os eléctrodos do canthi bilateral dos olhos, Considerando que para gravação de sacadas verticais, coloque os eletrodos acima e abaixo de um olho.

3. configurar os amplificadores para gravação

  1. Use uma corrente direta (DC)-amplificador para gravação a EOG, com o sinal digitalizado a 500 Hz.
  2. Grave a VOG, simultaneamente, usando o olho em vídeo monitoramento de sistema, que registra dados de posição de fixação ocular a uma taxa de amostragem de 500-1.000 Hz.
  3. Alimentar a saída analógica das posições horizontal e vertical do olho e defina o filtro do sistema de aquisição de dados, com o filtro low-pass de sinal a 20 Hz.
  4. Além disso, defina o filtro para atenuar o ruído intermediário de alta-frequência, tais como a eletromiografia e Eletroencefalografia.
    Nota: Para análise, um processo ainda mais alisamento é necessário para o cálculo de perfis de velocidade saccade a partir dos dados de posição do olho (aqui, 3-ponto de nivelamento foi realizado três vezes).
  5. Se possível, medir a impedância entre o eletrodo e a pele e mantê-lo abaixo de 20 kΩ.

4. esperando o período após a colocação dos eléctrodos para adaptação de luz

  1. Espere 10-20 min após a colocação do eletrodo EOG na pele, até que suficiente luz adaptação ocorra.
  2. Permitem a gravação para estabilizar e a impedância entre o gel de eletrodo para diminuir.

5. calibrar o EOG e sinais VOG

  1. Realizar a calibração de movimento olho antes de cada sessão de teste por ter os assuntos em 5 locais previamente especificados.
  2. Mais especificamente, fazer assuntos Ver os alvos visuais no centro e aqueles que aparecem 20 graus para a esquerda, direita, para cima e para baixo do ponto de fixação, tanto para EOG e VOG.
  3. Ajuste o ganho do EOG como os sujeitos se fixam sobre estes pontos, para que usar o sistema de aquisição de dados personalizados para monitorar a posição atual do olho exibida na tela do computador corresponde à posição de destino exibida na tela.

6. gravar os saques usando os paradigmas Oculomotor e recalibrar as posições do olho conforme necessário durante a sessão

  1. Instrua os assuntos sobre os paradigmas oculomotoras.
    Nota: Duas tarefas oculomotoras são normalmente utilizadas para estudos clínicos, o saccade visualmente guiada (VGS) e antisaccade (AS) tarefas. Brevemente, em VGS, quando assuntos pressionam o botão, um ponto central está aceso no centro da cúpula, e os assuntos primeiro são obrigados a se fixar nesse local. 1.5-2 s mais tarde, um alvo é apresentada, aleatoriamente em um local 5, 10, 20 ou 30 graus horizontalmente para a esquerda ou à direita de, ao mesmo tempo o ponto de fixação central está extinta. Os sujeitos são instruídos a fazer um saccade em direção a essa meta. A tarefa de AS, fazer os assuntos pressione primeiro o botão e então obrigá-los a se fixar no ponto de fixação central como aparece. 1.5-2 s mais tarde, o alvo salta à esquerda ou à direita dele, semelhante ao acima. Os temas são obrigados a fazer um saccade rumo a uma situação de espelho-simétrico do outro lado o ponto de fixação central.
  2. Tem os temas pressione o botão e começar os ensaios.
  3. Durante a sessão, ajuste o ganho do EOG durante o desempenho da tarefa, para que a atual posição de olho exibida no monitor é sempre alinhada com a posição de alvo simultaneamente exibida na mesma tela. Tanto para EOG e VOG, realizar re-calibração de ajuste quando necessário durante os experimentos.
  4. Para comparar os desempenhos das duas metodologias, analisar o filtrado e digitalizados EOG sinais do DC-amplificador e VOG por um programa de computador Custom-Built e mostrar os sinais EOG e VOG juntos no mesmo rastreamento.

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Resultados

A Figura 2 mostra representativos registros simultâneos de EOG e VOG em um sujeito normal. 8 ensaios de VGS são sobrepostos por EOG (curvas de cinza) e VOG (curvas de vermelhas; Figura 2 A). calibrado pelo presente método, EOG e VOG dados são conhecidos por serem lineares em um intervalo de 5 a 30 graus, e a exatidão espacial dos dados é 0,5 graus.

Os r...

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Discussão

Apesar de hoje em dia, o método predominante para gravação de sacadas tornou-se o VOG, o presente estudo mostrou que EOG pode alcançar uma precisão quase comparável do VOG se devidamente implementado (Figura 2). O presente método EOG tem sido mostrado para alcançar uma boa correlação com VOG durante a gravação de sacadas horizontais e tem sido utilizado com sucesso em muitos estudos anteriores pelo mesmo grupo12,13,

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Divulgações

Os autores não têm nada para divulgar no que se refere este estudo.

Agradecimentos

Dr. Terao foi apoiado por um subsídio do projeto de pesquisa para a investigação científica do Ministério da educação, cultura, esportes, ciência e tecnologia do Japão [16K 09709, 16H 01497]. YU foi apoiado por um subsídio do projeto de pesquisa para a investigação científica do Ministério da educação, cultura, esportes, ciência e tecnologia do Japão [No.25293206, n. º 22390181, 15H 05881, 16H 05322]; por concessões do Comitê de pesquisa sobre o melhor rTMS tratamento de Parkinson doença do Ministério da saúde e bem-estar do Japão; e pelo Comitê de pesquisa em distonia do Ministério da saúde e bem-estar do Japão.

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
EletrodoNihon-Kohden (Tóquio, Japão)NS111-115eletrodo de copo
Pasta de eletrodoNihon-Kohden (Tóquio, Japão)Gelaid Z-101BApasta de eletrodo de gel para preencher o eletrodo de copo
Fita adesiva Nihon-Kohden (Tóquio, Japão)H261para fixação do amplificador
DC doNihon-Kohden (Tóquio, Japão)Amplificador AN-601G
sistema de rastreamento ocular baseado em vídeoPesquisa SR (Mississauga, Ontário, Canadá)Sistema de rastreamento ocularEyelink II
MS-521da corporaçãopara o sinal EOG
Fita dupla face eletrodo para EOG para gravação Filtro VOG Filtro NF

Referências

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