Summary
Es wird ein Verfahren beschrieben, um dreidimensionale vestibulo okulären Reflexe (3D VOR) beim Menschen mit Hilfe eines sechs Freiheitsgraden (6DF) Bewegungssimulator messen. Die Verstärkung und Versatz des 3D-Winkelstellung VOR stellen ein direktes Maß für die Qualität der Vestibularfunktion. Repräsentative Daten auf gesunden Probanden vorgesehen
Abstract
Das Gleichgewichtsorgan ist ein Sensor, eckig und Linearbeschleunigungen misst mit sechs Freiheitsgraden (6DF). Eine vollständige oder teilweise Mängel der Vestibularorgan Ergebnisse in leichten bis schweren Gleichgewicht Probleme wie Schwindel, Oszillopsien, Gangunsicherheit Übelkeit und / oder Erbrechen. Eine gute und häufig genutzte Maßnahme zur Stabilisierung Blick quantifizieren ist die Verstärkung, die als die Größe des kompensatorischen Augenbewegungen gegenüber auferlegten Kopfbewegungen definiert ist. Um vestibulären Funktion zu testen genauer muss man erkennen, dass 3D VOR erzeugt idealerweise kompensatorische Okular Rotationen nicht nur mit einer Magnitude (Gewinn) gleich und entgegengesetzt der Drehung des Kopfes, sondern auch um eine Achse, die co-linear mit dem Kopf Drehachse (Ausrichtung ). Abnormal vestibulären Funktion führt also zu Veränderungen in der Verstärkung und Veränderungen in der Ausrichtung der 3D VOR Antwort.
Hier beschreiben wir eine Methode, um 3D VOR messen mit Ganzkörper-Drehung auf einem 6DF motiauf der Plattform. Obwohl die Methode ermöglicht es auch testen Übersetzung VOR Antworten 1, beschränken wir uns auf eine Diskussion über die Methode, um 3D-eckig VOR messen. Außerdem beschränken wir uns hier auf die Beschreibung von Daten bei gesunden Probanden als Reaktion gesammelt, um sinusförmige Impuls und Stimulation eckig.
Themen sind aufrecht sitzen und erhalten Ganzkörper-kleiner Amplitude sinusförmig und konstante Beschleunigung Impulse. Sinusförmige Impulse (f = 1 Hz, A = 4 °) wurden um die vertikale Achse und um die Achsen in der horizontalen Ebene, die zwischen Rollen und Nicken in Schritten von 22,5 ° in Azimut geliefert. Impulse wurden in Gier-, Roll-und Nick-und in den vertikalen Kanal gelieferten Flugzeuge. Augenbewegungen wurden unter Verwendung der Lederhaut Suchspule Technik 2. Suchspule Signale bei einer Frequenz von 1 kHz abgetastet.
Die Input-Output-Verhältnis (Gain) und Versatz (Co-Linearität) des 3D VOR wurden fro berechnetm das Auge Spule 3 signalisiert.
Verstärkungs-und Co-Linearität 3D VOR abhängig von der Orientierung des Stimulus Achse. Systematische Abweichungen wurden insbesondere während der horizontalen Achse Stimulation gefunden. Im Licht das Auge Drehachse wurde ordnungsgemäß mit dem Stimulus Achse Orientierungen 0 ° und 90 ° Azimut ausgerichtet, aber allmählich abgewichen mehr und mehr in Richtung 45 ° Azimut.
Die systematischen Abweichungen in Fehlausrichtung für mittlere Achsen kann durch eine niedrige Verstärkung für Torsion (X-Achse oder Rollachse Drehung) und einer hohen Verstärkung für vertikale Augenbewegungen (Y-Achse bzw. Nick Drehung (siehe Abb. 2) erklärt werden. Weil mittlere Achse Stimulation führt eine kompensatorische Reaktion auf Vektor-Summierung der einzelnen Augendrehpunkt Komponenten basiert, wird die Netto-Reaktion Achse abweichen, weil die Verstärkung für X-und Y-Achse unterschiedlich sind.
In der Dunkelheit der Gewinn aller Augendrehpunkt Komponenten hatten niedrigeer-Werte. Das Ergebnis war, dass der Versatz in Dunkelheit und für Impulse verschiedenen Höhen und Tiefen als in dem Licht hatte: seinen minimalen Wert wurde für die Pitch-Achse und seine maximale Stimulation für Roll-Achse Stimulation erreicht.
Fallbericht
Neun Probanden nahmen an dem Experiment. Alle Probanden gaben ihre Einwilligung. Das experimentelle Verfahren wurde von der Ethikkommission der Medizinischen Erasmus University Medical Center genehmigt und an die Deklaration von Helsinki zur Forschung am Menschen.
Sechs Probanden dienten als Kontrollen. Drei Probanden hatten eine einseitige Vestibularisschädigung aufgrund einer Vestibularisschwannom. Das Alter der Probanden (sechs Männer und drei Frauen) reichten 22 bis 55 Years. Keine der Kontrollen hatte visuellen oder vestibulären Beschwerden aufgrund neurologischer, Herz-Kreislauf-und Augenerkrankungen.
Das Alter der Patienten mit schwannoma variiert zwischen 44 und 64 Jahre (zwei Männchen und ein Weibchen). Alle Probanden waren Schwannom unter ärztlicher Beobachtung und / oder Behandlung erhalten hatten, durch ein multidisziplinäres Team, bestehend aus einem othorhinolaryngologist und einem Neurochirurgen des Erasmus University Medical Center. Geprüfte Patienten hatten alle eine rechte Seite Vestibularisschwannom und unterzog sich einer Politik warten und beobachten (Tabelle 1; Themen N1-N3), nachdem er mit Vestibularisschwannom diagnostiziert. Die Tumoren waren stabil über 8-10 Jahre auf Kernspintomographie.
Protocol
1. 6DF Bewegung Platform
Vestibuläre Stimuli wurden mit einer Motion-Plattform (siehe Abbildung 1) in der Lage ist eckig und translationale Reize an insgesamt sechs Freiheitsgrade (FCS-Moog, Nieuw-Vennep, Niederlande) geliefert. Die Plattform wird von sechs elektromechanischen Aktuatoren mit einem Personal-Computer mit dedizierter Steuersoftware bewegt. Es erzeugt präzise Bewegungen mit sechs Freiheitsgraden. Sensoren in die Aktoren platziert kontinuierlich überwacht die Plattform Bewegungsprofil. Das Gerät verfügt über <0,5 mm Genauigkeit für lineare und <0,05 ° für eckige Bewegungen. Vibrationen während der Stimulation waren 0,02 °. Die Resonanzfrequenz der Vorrichtung betrug> 75 Hz. Platform Bewegungsprofil wurde aus dem Sensor-Informationen in der Aktoren mit inverse Dynamik rekonstruiert und an die Datenerhebung Computer. Um Plattform-und Augenbewegung Daten zu synchronisieren, wurde ein Laserstrahl auf die Rückseite des pla montiertTForm und projiziert auf eine kleine Lichtschranke (1 mm, Reaktionszeit 10 us). Die Ausgangsspannung der Photozelle mit einer Rate von 1 kHz liegt und die Augenbewegung Daten abgetastet und lieferte eine Echtzeit-Anzeige der Bewegung Beginn mit 1 ms Genauigkeit. Im Offline-Analyse mit Matlab (Matchworks, Natick, MA), die rekonstruierte Bewegungsprofil der Plattform, auf der Sensorinformation der Aktoren in der Plattform wurde exakt mit dem Beginn der Bewegung Plattform ausgerichtet ist.
2. Themen
A. Seating
Die Motive werden auf einem Stuhl in der Mitte der Plattform (Abbildung 2) montiert sitzt. Der Körper des Patienten wurde mit einem Vier-Punkt-Sicherheitsgurt zurückgehalten als in Rennwagen eingesetzt. Die Gurte sind an der Basis der beweglichen Plattform verankert ist. Der Stuhl wurde von einer kubischen PVC-Rahmen umgeben und diente als Träger für die Feldspulen. Die Feldspule System war in der Höhe verstellbar, so dass das Sachgebietect Augen waren in der Mitte des magnetischen Feldes.
B.-Fixierung
Der Kopf ist mit einem immobilisierten individuell geformter dentaler-Eindruck biteboard, die der kubischen Gerüstes über eine starre Stange befestigt war. Ein Vakuum-Kissen um den Hals gefaltet und einen Kreisring an dem Stuhl weitere Fixierung des Gegenstandes (1) gewährleistet. Darüber hinaus, um störende Bewegungen des Kopfes während der Stimulation zu überwachen, legten wir zwei 3D-Sensoren (Analog Devices Inc, Norwood, MA) direkt auf den Biss Bord, eine für Winkel-und eine für lineare Beschleunigungen.
3. Koordinatensystem
Eye Rotationen sind in einem Kopf-fixierten Rechtshänder Koordinatensystem (Abbildung 3). In diesem System wird vom Subjekt Sicht eine Linksdrehung um die Z-Achse (gieren), eine nach unten gerichtete Drehung um die Y-Achse (pitch) und rechts eine Drehung um die X-Achse (Rollen) als positi definiertve. Die Ebenen orthogonal zu der X-, Y-und Z Drehachsen jeweils die Roll-, Nick-und Gier-Ebene (Fig. 3).
4. Eye Movement Recordings
Augenbewegungen beider Augen wurden mit 3D skleralen Suchspulen (Skalar, Delft, Niederlande) 4 mit einem Standard 25 kHz zwei Feldspule System auf die Amplitude Nachweisverfahren Robinson (Modell EMP3020, Skalar Medical, Delft, Niederlande) aufgezeichnet 5. Die Spule Signale wurden durch ein analoges Tiefpass-Filter mit Grenzfrequenz von 500 Hz abgetastet geführt und on-line und gespeichert auf der Festplatte bei einer Frequenz von 1 kHz mit 16 Bit-Genauigkeit (CED System mit Spike2 v6, Cambridge Electronic Design , Cambridge).
5. Suche Coil Kalibrierung
Vor den Experimenten wurde die Empfindlichkeit und Nichtorthogonalität Richtung und Torsion Spulen in-vitro durch die Montage der Spule auf einen Fick gi verifiziertMBAL Systems angeordnet in der Mitte des magnetischen Feldes. Durch Drehen des Kardansystem über alle Hauptachsen wir überprüft, dass alle Spulen in den Experimenten verwendeten symmetrischen für alle Richtungen innerhalb von 2% waren.
In vivo wurden die horizontalen und vertikalen Signale der beiden Spulen einzeln durch Anweisen der Gegenstand nacheinander zu fixieren eine Reihe von fünf Scheiben (zentrale Ziel und ein Ziel mit 10 Grad nach links, rechts, oben und unten) für jeweils fünf Sekunden kalibriert. Kalibrierung Ziele wurden auf einem durchscheinenden Schirm bei 186 cm Abstand projiziert. Beitrag Experiment Analyse der Kalibrierdaten führte Empfindlichkeit und Offset-Werte für die jeweils Suchspulen. Diese Werte wurden dann in der Analyse-Verfahren in Matlab 3 geschrieben werden.
6 Stimulation
A. Sinusoidal Stimulation
Die Plattform geliefert Ganzkörper-sinusförmige Rotationen (1 Hz, A = 4 °) über die drei cardinal Achsen: rostralen-kaudalen oder vertikale Achse (gieren), der interauralen Achse (Tonhöhe) und die Nasen-okzipitalen Achse (Rollen) und etwa mittleren horizontalen Achse in Schritten von 22,5 ° zwischen Rollen und Nicken inkrementiert.
Sinus Stimuli wurden in Licht und Finsternis. In dem Licht, Themen auf Dauerlicht visuellen Ziel (eine rote LED, 2 mm Durchmesser) befindet sich in 177 cm vor dem Objekt auf Augenhöhe (1C links) fixiert. Kopf wurde so positioniert, dass Reid Linie Basis (die imaginäre Linie, die den Gehörgang externa mit dem unteren Orbital cantus) war innerhalb von 6 Grad von der Erde-horizontal) war. Während sinusförmigen Anregung im Dunkeln wurde das visuelle Zielobjekt kurz vorgestellt (2 sec), wenn die Plattform war während jedes Intervalls zwischen zwei aufeinander folgenden Stimuli stationär. Um spontanen Augenbewegungen während der Stimulation zu vermeiden, wurden die Probanden angewiesen, den imaginären Lage des Raumes festes Ziel während Sinuskurve fixierenal Stimulation nach dem Ziel war, einfach nur vor Beginn Bewegung eingeschaltet. Wir konnten nachweisen, dass die Art des Unterrichts vor allem reduziert die Augenbewegungen in der Dunkelheit gemacht, und hatte nur eine geringe Wirkung auf den Gewinn (<10%). Diese Variabilität aufgetreten in allen Komponenten (horizontal, vertikal und Torsion) gleichzeitig.
B. Impulse Stimulation
Kurze Dauer ganzen Körper Impulse wurden in einer schwach beleuchteten Umgebung abgegeben. Der einzige sichtbare Impulse für das Thema war eine visuelle Ziel bei 177 cm vor dem Thema auf Augenhöhe befindet. Jeder Impuls wurde sechsmal wiederholt und lieferte in zufälliger Reihenfolge und mit zufälligen Zeitpunkt der Bewegung Einsetzen (Intervalle zwischen 2,5 und 3,5 sec variiert). Das Profil der Impulse wurde eine konstante Beschleunigung von 100 ° -2 sec während der ersten 100 ms des Impulses durch eine allmähliche lineare Abnahme der Beschleunigung folgt. Dieser Stimulus führte zu einer linearen Erhöhung der Geschwindigkeit Erreichen einer Geschwinkeit von 10 ° sec -1 nach 100 ms. Aberrant Kopfbewegungen während vestibulärer Stimulation durch die Winkelgeschwindigkeit und lineare Beschleunigung Geräten gemessen wurden, waren weniger als 4% der Reizamplitude. Spitzengeschwindigkeit der Augenbewegungen in Reaktion auf diese Impulse 100 Mal über dem Rauschpegel der Spule Signale.
7. Data Analysis
Coil-Signale wurden in Fick Winkeln umgewandelt und dann ausgedrückt als Drehvektoren 6,7. Aus den Daten Fixierung des Targets geradeaus bestimmten wir die Fehlausrichtung der Spule des Auges relativ zu den orthogonalen primäre magnetische Feldspulen. Die Signale wurden für diese Achsversatzes durch dreidimensionale Gegenläufer korrigiert. Es wurde auch bestätigt, dass keine Spule Schlupf hatte während des Experiments durch die Überprüfung der Position Ausgang während der Fixierung des Ziels vor jeder Bewegung Ausbruch aufgetreten.
Um 3D Augenbewegungen in der Geschwindigkeit Domain auszudrücken,wir umgewandelt Drehvektor Daten wieder in Winkelgeschwindigkeit. Vor der Umsetzung des Drehvektor zur Winkelgeschwindigkeit, geglättet wir die Daten durch Null-Phase mit einer Vorwärts-und Rückwärts digitales Filter mit einer 20-Punkt-Gauß-Fenster (Länge 20 ms).
8. Sinus Antworten
Eine Verstärkung. Die Verstärkung der einzelnen Komponenten und 3D Auge Gain wurde, indem eine Sinuskurve mit einer Frequenz gleich der Frequenz der Plattform durch die horizontale, vertikale und Torsion Winkelgeschwindigkeitskomponenten berechnet. Die Verstärkung für jede Komponente als das Verhältnis zwischen Auge Komponente Spitzengeschwindigkeit und Plattform Spitzengeschwindigkeit definiert wurde separat für jedes Auge berechnet.
B Versatz. Der Versatz zwischen der 3D-Auge Geschwindigkeitsachse und Kopfgeschwindigkeit Achse wurde nach dem Ansatz von Aw und Kollegen 8,9. Aus dem Skalarprodukt zweier Vektoren der Versatz wurde als ins berechnettantaneous Winkel in drei Dimensionen zwischen dem Kehrwert des Auges Geschwindigkeit Achse und der Kopfgeschwindigkeit Achse. Die 3D-Winkelgeschwindigkeit Verstärkung und Versatz für jede azimutale Ausrichtung wurden die Verstärkung und Versatz von Vektorsumme der 0 °-(Rollen) und 90 ° (pitch) Azimut Komponenten 10 vorhergesagt verglichen. Von diesem Vektorsumme folgt daraus, dass, wenn Geschwindigkeit Gewinne für Roll-und gleich sind, die Orientierung des Auges Drehachse mit dem Kopf Drehachse ausrichtet, wenn die beiden verschieden sind, wird die maximale Abweichung zwischen Reiz und Auge Drehachse bei 45 erwartet ° Azimut.
9. Impulse Responses
Linke und rechte Auge Datenspuren von sechs Präsentationen für jede Bewegungsrichtung wurden separat analysiert. Da linke und rechte Auge Werte nahezu identisch waren, wurden die Daten linke und rechte Auge gemittelt, um die Verstärkung des Auges Geschwindigkeit in Reaktion auf Impulse Stimulation zu bestimmen. Alle Spuren wareneinzeln auf dem Bildschirm überprüfen. Wenn das Motiv einen blink oder saccade während der Impuls, Spur manuell wurde verworfen. Winkelgeschwindigkeitskomponenten (N = 5 bis 6) während der ersten 100 ms nach Beginn der Bewegung wurden in Zeitintervallen von 20 ms (eine wirksame Tiefpassfilterung) gemittelt und als Funktion der Plattform Geschwindigkeit 11,12.
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Representative Results
Sinus Stimulationslicht
Abbildung 4 (oben) zeigt bei der Kontrollgruppe die durchschnittliche Zunahme der horizontalen, vertikalen und Torsion Winkelgeschwindigkeitskomponenten für alle getesteten sinusförmige Stimulationen in der horizontalen Ebene in dem Licht. Torsion war bei 0 ° Azimut maximal, während vertikale hatte ihr Maximum bei 90 °. Abbildung 5 zeigt die 3D Auge Gain im Licht. Zwischen 0,99 ± 0,12 (Pitch) und 0,54 ± 0,16 (Rolle) variiert zu gewinnen. Die gemessenen Daten eng mit der vorhergesagten Werte aus der Vektorsumme der Torsion und vertikalen Komponenten (gestrichelte Linie in Fig. 5) berechnet wurde.
Die mittlere Versatz zwischen Reiz und Reaktion Achse gemittelt über sechs Probanden in Abbildung 6 dargestellt. Im Lichte Versatz zwischen Reiz und Reaktion Achse wurde kleinste (5,25 °) während Tonhöhe und allmählich in Richtung rollen, bis erhöhtdie Orientierung der Achse Stimulus wurde bei 22,5 ° Azimut (maximal möglicher: 17.33 °) orientiert und verringert in Richtung der Walzenachse. Diese Werte für jede horizontale Stimulus Winkel entsprechen genau dem, was man aus der linearen Vektorsummierung von Wank-und Nickbewegungen Beiträge (gestrichelte Linie in Abbildung 6) vorherzusagen.
Sinus-Stimulation Dunkelheit
In der Dunkelheit die maximale Verstärkung der beiden vertikalen und Torsion Komponenten war signifikant niedriger (t-Test P <0,001) als in der Licht (vertikal: 0,72 ± 0,19 Torsion: 0,37 ± 0,09) (Abbildung 7). Auch die 3D-Auge Gain war signifikant (t-Test P <0,001) niedriger als im Licht (Abbildung 8). Verstärkung war etwas höher als von den vertikalen und Torsion Komponenten allein (gestrichelte Linie in 8) vorhergesagt. In der Dunkelheit der Versatz bei 90 ° (pitch) minimal und allmählich auf einen Spitzenwert erhöht einrund um die 0 °-Achse (Roll). Durch die Gegenwart einer kleinen horizontalen Komponente hat das Muster der Fehlausrichtung in der Dunkelheit nicht dem, was man aus linearen Vektorsumme nur Roll-und Pitch-Komponenten (siehe Abbildung 9) vorherzusagen entsprechen.
Impulse Stimulation
Ganzkörper-Impulse über die interaurale Achse (pitch) resultierte in der Nähe von Unity-Gain für den Kopf und einen Gewinn über 0,8 für Kopf Impulse. Die Unterschiede waren signifikant (P <0,05).
Horizontale, vertikale und Torsionssteifigkeit Verstärkung Komponenten während Impuls Stimulation sind in Abbildung 10 dargestellt. Maximale mittlere Verstärkung für die vertikale Komponente allein betrug 0,85 für Pitch (90 ° Azimut). Maximaler Gewinn für Torsion betrug 0,42 für Roll (0 ° Azimut). Vektor-Verstärkung ist in 11 gezeigt. 3D Auge Gain zwischen 1,04 ± 0,18 für Pitch auf 0,52 ± 0,16 für Roll variiert. Versatz zwischen 28,2 und d variiertzB; ± 0,18 für Roll, 11,53 ° ± 0,51 für Pitch.
Hieraus folgt, dass Impuls Stimulation bewirkt nur eine sehr kurze (100 ms) Störung der visuellen Informationen, haben die Verstärkung und Verlagerung der Augenbewegungen ein qualitativ ähnliches Muster wie die in Reaktion auf sinusförmige Stimulation in der Dunkelheit. In beiden Fällen der größte Versatz zwischen 3D-Kopf und Auge Drehachse tritt während Rolle Stimulation.
Patienten
3D VOR in nicht-operierten Patienten
Abbildung 13 zeigt die Lage und die Größe des Tumors auf MRI-Scans für die drei nicht-operierten Patienten (siehe auch Tabelle 1 in Methode Abschnitt). Der Tumor war in allen drei Fällen im rechtsseitigen. Subjektive Beschwerden von Schwindel dieser drei Themen variiert. Betreff N1 hatte eine intra-canicular Tumor mit der kleinsten Größe. Er präsentierte sich mit einseitigen heaRing Probleme und keine Beschwerden von Schwindel. Themen N2 und N3 tat Bericht Beschwerden von Schwindel, obwohl weder hatte komplette Orientierungslosigkeit Probleme oder vegetative Probleme.
14 zeigt Augenposition Spuren für die drei nicht-operierten Personen in Reaktion auf sinusförmigen Anregung um eine horizontale Achse 45 ° Azimut. Idealerweise ruft dieser Reiz nur eine Kombination von vertikalen und Torsions Augenbewegung und kein horizontales Augenbewegungen. Während der Stimulation im Licht gab es nur wenige Anzeichen für eine horizontale Okular Drift in Fächern N1 und N2, N3 hatte während unterliegen einer horizontalen Nystagmus nach links (langsame Phase auf der rechten Seite) und ein CW-Torsions-Nystagmus (langsame Phase CCW). In der Dunkelheit unter N1 hatten wenig oder keine Drift, während für Themen N2 und N3 Instabilitäten erschien in der horizontalen, vertikalen und Torsions-Spuren. Der einzige Schwachpunkt Zeichen der Instabilität im Betreff N1 ist in Torsion, wo kleine Korrekturmaßnahmen Torsions Sakkaden waren Beobachved das waren durchweg in CW Richtung. Bei Patienten N2 und N3 Torsions Instabilitäten waren größer.
Um die Änderungen in 3D Stabilität in Schwannoma Patienten präsentieren wir für Thema N2 in Abbildung 15 zeigen die horizontalen, vertikalen und Torsions Auge Gain Komponenten (oben), die 3D-Verstärkung (Mitte) und Versatz (unteres Bild). Die Änderungen in der Verstärkung der einzelnen Komponenten haben eine direkte Auswirkung auf 3D vektorielle Auge Gain und Versatz. Die enge Übereinstimmung zwischen vorhergesagten und gemessenen 3D Auge Geschwindigkeit und Ausrichtung wie in der Kontrollgruppe gefunden unterwirft gilt nicht mehr für Schwannoma Patienten.
In besonders in Fächern N2 und N3 die 3D Auge Gain in der Dunkelheit betroffen war. In Betreff N2 die gesamte 3D Auge Gain niedriger war, die durch den Rückgang der Torsions-Verstärkung (Abbildung 15) erklärt werden. Auch in Betreff der N3 Drallteil betroffen war. Seine torenional Auge Geschwindigkeit Gewinne Antworten waren asymmetrisch. Dies führte zu einem bis zu zweifachen Anstieg in Fehlausrichtung.
Abbildung 1. Versuchsaufbau mit dem 6DF Bewegung Plattform.
Abbildung 2. Schematische Darstellung des elektromagnetischen Feldes Spulensystem umgebenden Stuhl montiert auf der beweglichen Plattform 6DF. Die Pfeile zeigen die möglichen Achsen der Rotation und Translation der Plattform.
Abbildung 3. Directions von Drehungen um die Hauptachsen nach der rechten Hand Regel. Bottom Tafeln zeigen die Gier-, Roll-und Pitch Projektionsflächen.
Abbildung 4. Mittlere Verstärkung der horizontalen, vertikalen und Torsion Auge Geschwindigkeitskomponenten. Ergebnisse der horizontalen Achse sinusförmige Anregung für alle getesteten horizontalen Achsen Stimulus gemittelt über alle Probanden (N = 6) in das Licht. Animation unter geben eine Draufsicht auf die Ausrichtung des Stimulus Achse in Bezug auf den Kopf.
Abbildung 5. Mittlere 3D Auge Gain für alle getesteten horizontalen StimulusAchsen gemittelt über alle Probanden (N = 6) in das Licht. gestrichelte Linie ist der Vektor Auge Gain Antwort von den vertikalen und Torsion Komponenten vorhergesagt. Animation unter geben eine Draufsicht auf die Ausrichtung des Stimulus Achse in Bezug auf den Kopf.
Abbildung 6. Fluchtungsfehler der Reaktion Achse in Bezug auf den Stimulus Achse während der sinusförmigen Anregung im Licht. Die gestrichelte Linie in der unteren Platte stellt die vorhergesagte Verlagerung von der Vektorsumme der nur vertikale und Torsion Auge Geschwindigkeitskomponenten ausschließlich in Reaktion auf Tonhöhe und reine Roll berechnet Stimulation sind. Fehlerbalken zeigen eine Standardabweichung.
Abbildung 7. Mittlere Verstärkung der horizontalen, vertikalen und Torsion Auge Geschwindigkeitskomponenten. Ergebnisse der horizontalen Achse sinusförmige Anregung für alle getesteten horizontalen Achsen Stimulus gemittelt über alle Probanden (N = 6) in der Dunkelheit. Animation unter geben eine Draufsicht auf die Ausrichtung des Stimulus Achse in Bezug auf den Kopf.
Abbildung 8. Mittlere 3D Auge Gain für alle getesteten horizontalen Achsen Stimulus gemittelt über alle Probanden (N = 6) in der Dunkelheit. Gestrichelte Linie ist der Vektor Auge Gain Antwort von den vertikalen und Torsion Komponenten vorhergesagt. Animation unter geben eine Draufsicht auf die Ausrichtung des Stimulus Achse in Bezug auf dieKopf.
Abbildung 9. Fluchtungsfehler der Reaktion Achse in Bezug auf den Stimulus Achse während der sinusförmigen Anregung in Dunkelheit. Die gestrichelte Linie in der unteren Platte stellt die vorhergesagte Verlagerung von der Vektorsumme der nur vertikale und Torsion Auge Geschwindigkeitskomponenten ausschließlich in Reaktion auf Tonhöhe und reine Roll Stimulation berechnet sind. Fehlerbalken zeigen eine Standardabweichung.
Abbildung 10. Durchschnittliche Zunahme der horizontalen, vertikalen und Torsion Auge Geschwindigkeitskomponenten in Antwort auf horizontale Achse Impuls Stimulation. Reworten sind für den horizontalen Achsen Stimulus bei 45 Grad Abständen, gemittelt über alle Probanden (N = 6). Animation unter geben eine Draufsicht auf die Ausrichtung des Stimulus Achse in Bezug auf den Kopf.
Abbildung 11. Mittlere 3D Auge Gain für alle getesteten horizontalen Achsen Stimulus gemittelt über alle Probanden (N = 6) bei Impuls Stimulation. Gestrichelte Linie ist der Vektor Auge Gain Antwort von den vertikalen und Torsion Komponenten vorhergesagt. Animation unter geben eine Draufsicht auf die Ausrichtung des Stimulus Achse in Bezug auf den Kopf.
Abbildung 12. Fluchtungsfehler der Reaktion Achse in Bezug auf den Stimulus Achse während Impuls Stimulation. Die gestrichelte Linie in der unteren Platte stellt die vorhergesagte Verlagerung von der Vektorsumme der nur vertikale und Torsion Auge Geschwindigkeitskomponenten ausschließlich in Reaktion auf Tonhöhe und reine Roll Stimulation jeweils berechnet . Fehlerbalken zeigen eine Standardabweichung.
Abbildung 13. Von drei Patienten mit unbehandelter Schwannoma die MRI-Scans. Schwannoma Die in jedem Zyklus wird durch den Kreis angedeutet.
Abbildung 14. Beispiele von Zeitreihen für die drei nicht-operierten Patienten in Reaktion auf sinusförmige stimulation um eine horizontale Achse 45 ° Azimut Obere Paneelreihe:. Helle, Lower Paneelreihe: Dark. In jeder Platte aufgetragen sind die rechts (rot) und linken (blau) Auge horizontal (H), vertikal (V) und Torsion (T) Augenpositionen. In diesem und in allen nachfolgenden Figuren Auge Positionen und Geschwindigkeiten in einer Rechtshänder Kopf Koordinatensystem ausgedrückt. In diesem System im Uhrzeigersinn (CW), nach unten und gegen den Uhrzeigersinn (CCW) Auge Drehungen aus der Perspektive des Subjekts angesehen werden als positive Werte definiert. Stimulus Bewegung in jedes Panel durch die obere schwarze Linie angezeigt.
Abbildung 15. Gewinn und Verlagerung der 3D VOR der UVD Thema N2 während horizontale Achse sinusförmige Stimulation in der dunklen Oberseite:. Verstärkungder horizontalen, vertikalen und Torsions Auge Geschwindigkeitskomponenten Cartoons unterhalb geben eine Draufsicht auf die Orientierung des Stimulus-Achse mit Bezug auf den Kopf-Center-Leiste:. Mittlere 3D Auge Geschwindigkeit bei jeder getesteten Stimulus Achsen-Orientierung. Die gestrichelte Linie stellt den Vektor Auge Gain-Antwort von der vertikalen und Torsionskomponenten vorhergesagt Unteres Feld:. Fehlausrichtung der Reaktion Achse in Bezug auf den Stimulus Achse. Die gestrichelte Linie im unteren Feld stellt die prognostizierte Verlagerung von der Vektorsumme der vertikalen und Torsions Auge Geschwindigkeitskomponenten berechnet. Beachten Sie die geringe Verstärkung für Torsion in der oberen Platte und großen Versatz in der unteren Platte. Klicken Sie hier, um eine größere Abbildung anzuzeigen .
| Unterworfen | Geschlecht | Alter (Jahre) </ Td> | Side of Tumor | Tumorgröße (mm) | Einseitiger Hörverlust (Fi dB) | Therapie |
| N1 | männlich | 61 | richtig | 4 | 35 | abwarten und beobachten |
| N2 | männlich | 64 | richtig | 14 | 43 | abwarten und beobachten |
| N3 | männlich | 55 | richtig | 22. | vervollständigen | abwarten und beobachten |
Tabelle 1. Relevante klinische Befunde der sechs Patienten, die in den Experimenten teilgenommen. Die einseitige Hörverlust beschrieben war hier vor jeder Therapie und ausgedrückt in Fi = Flechter Index (Mittelwert Hörverlust von 500, 1.000 und 2.000 Hz).
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Discussion
Dieses Papier beschreibt eine Methode, um genau zu messen 3D eckig VOR in Reaktion auf Ganzkörper Rotationen in den Menschen. Der Vorteil des Verfahrens ist, dass es quantitative Informationen zu gewinnen und Verlagerung der 3D-Winkelstellung VOR in allen drei Dimensionen ermöglicht. Das Verfahren ist für die Grundlagenforschung und hat auch potenzielle klinische Wert zB zum Testen Patienten mit vertikalen Kanal Probleme oder Patienten mit schlecht verstandenen zentralen vestibulären Probleme. Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung ist die Fähigkeit zu testen, translationale VOR Antworten 1. Nachteile des Systems sind: 1) die Kosten Aspekte in Sachen Ausstattung, Raum und Personal (die aktuelle Maschine wurde für die Pilotenausbildung Zwecke entwickelt) und 2) Beschwerden während der Messungen. Genaue Augenbewegung Aufnahmen werden auf der Lederhaut Suchspule Technik. Durch seine überlegene Signal-Rausch-Verhältnis und das Fehlen von Schlupf im Vergleich zum Kopf angebrachte Infrarot-Kamera-Systeme, ist dies immer noch die amly Technik VOR Reaktionen bei Menschen mit hoher Genauigkeit zu messen. Verbesserungen in slip-freie Infrarot-Video-Basen Eye-Tracker-Systeme sind dringend erforderlich.
Die Daten zeigen, dass in gesunden Probanden die Qualität des 3D VOR Reaktion nicht nur in Bezug auf Gewinn, sondern auch in Bezug auf die Ausrichtung des Auges Drehachse mit Kopf Drehachse variiert. Wie auch in anderen Untersuchungen zur 3D VOR Dynamik festgestellt werden, so ist eine hohe Verstärkung für horizontale und vertikale Augenbewegungen gegenüber Torsion. Diese allgemeine Eigenschaft hat auch in seitlichen Augen Tiere wie Kaninchen 13 und frontal Augen Tiere wie Affen und Menschen 14 4, 9, 15, 16 beschrieben worden. Die Verstärkung des VOR zur Stimulation über die Hauptachsen ist in enger Übereinstimmung mit früheren Studien beim Menschen 8, 17, 18. Es war eine kleine, aber signifikante höhere Verstärkung für Pitch Kopf hoch, verglichen mit dem Kopf nach unten Impulse aufschlagen. Dies ist möglicherweise auf die Tatsache, dass unser Impulss waren ganzen Körper Bewegungen im Gegensatz zu früheren Studien, dass beteiligt Stimulation des Halses 19, 20.
Die zweite wichtige Erkenntnis ist die systematische Variation in Versatz zwischen Reiz und Reaktion Achse. Im Lichte Versatz hat Minima bei Roll und Nick und seine Maxima bei plus und minus 45 ° Azimut. Quantitativ sind die Fehlausrichtung Winkel in unserer Studie ähnlich wie bei Affen 21, 22 gemeldet.
In der Dunkelheit und bei Impuls Stimulation gibt es eine Verdoppelung im Vergleich zu Versatz sinusförmige Stimulation im Licht über den gesamten Bereich der Achsen geprüft. Unter dunklen und Impuls Reizbedingungen Stimulation über die Roll-Achse ergibt sich die größte Verlagerung. Die relativ große Fehlausrichtung während Rollachse Stimulation im Dunkeln hat seinen Ursprung in einem kleinen gleichbleibenden horizontalen Augenbewegung Komponente, die in Kombination aufweist mit niedriger Verstärkung für Torsion eine relativ großeBeitrag zur Vektor-Verstärkung 3.
Obwohl Themen betrachtet eine Fixationsziel bei Impuls Stimulation waren Verlagerungen nicht signifikant (t-Test P> 0,05) von der Sinus-Stimulation in der Finsternis Zustand. Dies bedeutet, dass die relativ milden Impuls, verwendeten wir kurz stört Fixation. Als Folge davon ist die Reaktion ähnlich sinusförmigen Anregung in Dunkelheit.
Die Empfindlichkeit des Verfahrens wird in einer kleinen Gruppe von Patienten mit einseitiger Schwannoma die demonstriert. In diesem nicht-operierten Gruppe, die auf eine abwartende Politik Uhr war, waren subjektive Probleme variabel und relativ mild im Licht. Dennoch, mit dieser Methode konnten wir zeigen, dass im Dunkeln die richtige 3D-Verstärkung und Ausrichtung des 3D VOR beeinträchtigt wird. Obwohl die Gruppe sehr klein ist, weisen unsere Daten eine Korrelation zwischen Tumorgröße und Schwere der 3D VOR Anomalien.
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Disclosures
Wir haben nichts zu offenbaren.
Acknowledgments
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Electric Motion Base MB-E-6DOF/24/1800KG * (Formerly E-CUE 624-1800) | FCS-MOOG, Nieuw-Vennep, The Netherlands | ||
| Magnetic field with detector, Model EMP3020 | Skalar Medical, Delft, The Netherlands | ||
| CED power 1401, running Spike2 v6 | Cambridge Electronic Design, Cambridge | ||
| Electromagnetic search coils | Chronos Vision, Berlin, Germany |
References
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