Summary
Um método é descrito para medir tridimensionais reflexos oculares vestíbulo (3D VOR) em seres humanos, utilizando um prazo de seis graus de liberdade (6DF) simulador de movimento. O ganho e o desalinhamento da VOR angular 3D fornecer uma medida directa da qualidade da função vestibular. Os dados representativos em indivíduos saudáveis são fornecidos
Abstract
O órgão vestibular é um sensor que mede as acelerações lineares e angulares, com seis graus de liberdade (6DF). Defeitos totais ou parciais nos resultados órgão vestibular em leve a graves problemas de equilíbrio, como a vertigem, tontura, oscilopsia, marcha instabilidade náuseas e / ou vómitos. Uma boa medida e frequentemente utilizado para quantificar a estabilização olhar é o ganho, a qual é definida como a magnitude dos movimentos oculares compensatórios com respeito aos movimentos da cabeça impostas. Para testar a função vestibular mais plenamente um tem de perceber que o 3D VOR idealmente gera rotações oculares de compensação não só com uma magnitude (ganho) igual e oposta à rotação da cabeça, mas também sobre um eixo que é co-linear com o eixo de rotação da cabeça (alinhamento ). Função vestibular anormal resulta assim em alterações de ganho e as mudanças no alinhamento da resposta VOR 3D.
Aqui nós descrevemos um método para medir 3D VOR usando a rotação do corpo inteiro em um 6DF motina plataforma. Embora o método também permite testar tradução VOR respostas 1, limitamo-nos a uma discussão sobre o método para medir 3D VOR angular. Além disso, nos restringimos aqui a descrição dos dados coletados em indivíduos saudáveis, em resposta à estimulação angular sinusoidal e impulso.
Os assuntos são sentado e receber pequenas amplitude sinusoidais e constante impulsos de aceleração de corpo inteiro. Estímulos sinusoidais (f = 1 Hz, A = 4 °) foram entregues em torno do eixo vertical e em torno de eixos no plano horizontal que varia entre roll e pitch em incrementos de 22,5 ° em azimute. Impulsos foram entregues em guinada, roll e pitch e nos planos do canal verticais. Os movimentos oculares foram medidos utilizando a técnica de bobina escleral 2. Sinais de bobina de pesquisa foram coletados a uma freqüência de 1 kHz.
A relação input-output (ganho) e desalinhamento (co-linearidade) do VOR 3D foram calculados from bobina o olho sinaliza 3.
Ganho e co-linearidade do 3D VOR dependia da orientação do eixo de estímulo. Os desvios sistemáticos foram encontrados em particular durante a estimulação de eixo horizontal. À luz eixo de rotação do olho foi devidamente alinhado com o eixo de estímulo em orientações 0 ° e 90 ° de azimute, mas gradualmente desviado cada vez mais para 45 º azimute.
Os desvios sistemáticos em desalinhamento para os eixos intermédios pode ser explicado por um ganho baixo de torção (eixo X ou do eixo de rotação do cilindro) e um alto ganho de movimentos oculares verticais (eixo Y ou rotação do eixo de inclinação (ver Figura 2). Porque a estimulação do eixo intermediário leva uma resposta compensatória baseada no vector soma dos componentes individuais de rotação do olho, o eixo resposta líquido irá desviar-se, porque o ganho para X e do eixo Y são diferentes.
Na escuridão, o ganho de todos os componentes de rotação dos olhos tinham baixavalores er. O resultado foi que o desalinhamento na escuridão e por impulsos tinham diferentes picos e depressões do que à luz: o valor mínimo foi alcançado para a estimulação do eixo do campo e seu máximo para a estimulação eixo de rolamento.
Apresentação do caso
Nove indivíduos participaram do experimento. Todos os participantes deram o seu consentimento informado. O procedimento experimental foi aprovado pelo Comitê de Erasmus University Medical Center de Ética Médica e aderiu à Declaração de Helsinque para pesquisas envolvendo seres humanos.
Seis sujeitos serviram como controlos. Três indivíduos tinham uma deficiência vestibular unilateral devido a um schwannoma vestibular. A idade dos indivíduos controle (seis machos e três fêmeas) variou de 22 a 55 anos. Nenhum dos controles apresentaram queixas visuais ou vestibular, devido a distúrbios neurológicos, cardio vascular e oftalmológico.
A idade dos pacientes com schwannoma variou entre 44 e 64 anos (dois machos e uma fêmea). Todos os indivíduos Schwannoma estavam sob vigilância médica e / ou receberam tratamento por uma equipe multidisciplinar composta por um othorhinolaryngologist e um neurocirurgião do Centro Médico da Universidade Erasmus. Pacientes testados todos tinham um schwannoma vestibular lado direito e passou por uma política de esperar e observar (Tabela 1; assuntos N1-N3) após ser diagnosticado com schwannoma vestibular. Seus tumores haviam sido estável por mais de 8-10 anos de ressonância magnética.
Protocol
1. Plataforma Movimento 6DF
Estímulos vestibulares foram entregues com uma plataforma de movimento (ver Figura 1) capaz de gerar estímulos angulares e de translação em um total de seis graus de liberdade (FCS-Moog, Nieuw-Vennep, Holanda). A plataforma é movido por seis actuadores electro-mecânicos ligados a um computador pessoal com o software de controlo dedicado. Ele gera movimentos precisos, com seis graus de liberdade. Sensores colocados nos atuadores monitorados continuamente o perfil de movimento da plataforma. O dispositivo possui <0,5 milímetros de precisão para linear e <0,05 ° para os movimentos angulares. Vibrações durante a estimulação foi de 0,02 °. Frequência de ressonância do dispositivo era> 75 Hz. Perfil de movimento da plataforma foi reconstruída a partir da informação do sensor nos actuadores utilizando dinâmica inversa e enviado para o computador de recolha de dados. Para sincronizar a plataforma e os dados de movimento do olho, um feixe de laser foi montada na parte de trás da plaTForm e projetadas em uma pequena fotocélula (1 mm, tempo de reação 10 ms). A tensão de saída da célula fotoeléctrica foi amostrado a uma taxa de 1 KHz, juntamente com os dados de movimento do olho e proporcionado um indicador de início de movimento em tempo real, com uma precisão de 1 ms. Durante a análise off-line em Matlab (Mathworks, Natick, MA), o perfil de movimento reconstruído, da plataforma com base na informação do sensor de actuadores na plataforma foi alinhado precisamente com o início do movimento da plataforma.
2. Assuntos
A. Estar
Os sujeitos estão sentados numa cadeira montada no centro da plataforma (Figura 2). O corpo do sujeito foi contido com um cinto de segurança de quatro pontos, usado em carros de corrida. Os cintos de segurança foram fixados à base da plataforma de movimento. A cadeira foi rodeado por uma armação cúbico PVC e serviu como um suporte para as bobinas de campo. O sistema de bobina de campo foi ajustável em altura, de tal modo que a subjOs olhos de ect estavam no centro do campo magnético.
Fixação B. Cabeça
A cabeça é imobilizada com uma placa de mordida dental-impressão moldada individualmente, o que foi anexado à estrutura cúbica através de uma barra rígida. Uma almofada de vácuo dobrado em torno do pescoço e ligadas a um anel a cadeira assegurada ainda mais a fixação do objecto (Figura 1). Além disso, para monitorar os movimentos da cabeça espúrios durante a estimulação, anexamos dois sensores 3D (Analog Devices Inc, Norwood, MA) diretamente ao Conselho mordida, um para angular e um para acelerações lineares.
3. Sistema de Coordenadas
Rotações oculares são definidas em um sistema de coordenadas destro de cabeça fixa (Figura 3). Neste sistema a partir do ponto de vista de uma rotação para a esquerda sobre o eixo Z (yaw), uma rotação para baixo em torno do eixo Y (passo) e rotação para a direita sobre o eixo X (rolo) do sujeito são definidos como positive. Os planos ortogonais aos eixos X, Y e Z são os eixos de rotação, respectivamente, o rolo de passo e guinada planos (Figura 3).
4. Eye Recordings Movimento
Os movimentos oculares de ambos os olhos foram gravadas com 3D bobinas de pesquisa da esclera (Skalar, Delft, Holanda) 4 utilizando um sistema de dois kHz padrão da bobina 25 de campo com base no método de detecção de amplitude de Robinson (Modelo EMP3020, Skalar Médico, Delft, Holanda) 5. Os sinais da bobina foram passados através de um filtro passa-baixa analógico com freqüência de corte de 500 Hz e amostrado on-line e armazenado no disco rígido com uma frequência de 1 kHz com precisão de 16 bits (sistema CED execução Spike2 v6, Cambridge Electronic Design , Cambridge).
5. Pesquisa Bobina de calibração
Antes das experiências, a sensibilidade e não ortogonalidade de direcção e de torção bobinas foi verificada in vitro através da montagem da bobina sobre um Fick gisistema MBAL colocada no centro do campo magnético. Por rotação do sistema de suspensão de cardan sobre todos os eixos cardinais verificou-se que todas as bobinas usadas nas experiências foram simétrico para todos os sentidos dentro de 2%.
In vivo, os sinais horizontais e verticais de ambas as bobinas foram calibrados individualmente, instruindo o assunto para fixar sucessivamente uma série de cinco alvos (meta central e um alvo a 10 graus à esquerda, direita, para cima e para baixo) por cinco segundos cada. Alvos de calibração foram projetadas em uma tela translúcida em 186 centímetros de distância. A análise dos dados de calibração de experimento Pós resultou em sensibilidade e os valores para cada uma das bobinas de pesquisa offset. Estes valores foram, então, utilizados em procedimentos de análise escrito em Matlab 3.
6 Estimulação
A. estimulação senoidal
A plataforma entregue rotações sinusoidais de corpo inteiro (1 Hz, A = 4 °) sobre os três cardinal eixos: o eixo rostral-caudal ou vertical (guinada), o eixo interaural (pitch) eo eixo nasal-occipital (rolo), e os eixos horizontais sobre intermediários incrementado em passos de 22,5 ° entre roll e pitch.
Estímulos senoidais foram entregues em luz e escuridão. Na luz, assuntos fixado em um alvo visual continuamente aceso (um LED vermelho, 2 mm de diâmetro), localizado 177 centímetros na frente do sujeito ao nível dos olhos (Figura 1C painel esquerdo). Cabeça foi posicionada de tal forma que a linha de Reid era base (a linha imaginária que liga o meato externa com o cantus orbital inferior) estava dentro de 6 graus de terra horizontal). Durante a estimulação sinusoidal no escuro, o alvo visual foi sucintamente apresentado (2 seg) quando a plataforma foi estacionário durante cada intervalo de tempo entre dois estímulos consecutivos. Para evitar movimentos oculares espontâneos durante a estimulação, os indivíduos foram instruídos a fixar o local imaginário do alvo fixo espaço durante sinusoidal estimulação depois que o alvo tinha sido desligado pouco antes do início do movimento. Verificou-se que o tipo de instrução reduzida, principalmente os movimentos dos olhos feitos em trevas, e teve apenas um pequeno efeito sobre o ganho (<10%). Esta variabilidade ocorreu em todos os componentes (horizontal, vertical e de torção) simultaneamente.
B. estimulação Impulse
Curta duração inteiras impulsos corporais foram entregues em um ambiente mal iluminado. O único estímulo visível disponível para o sujeito era um alvo visual localizado a 177 centímetros na frente do sujeito ao nível dos olhos. Cada impulso foi repetido seis vezes, e entregues em ordem aleatória com distribuição aleatória e de movimento de latência (intervalos variavam entre 2,5 e 3,5 seg.) O perfil dos impulsos era uma aceleração constante de 100 ° -2 seg durante os primeiros 100 ms do impulso, seguido por um decréscimo gradual na aceleração linear. Este estímulo resultou num aumento linear da velocidade de chegar a uma velocidade de 10 ° sec -1 após 100 milissegundos. Os movimentos da cabeça durante a estimulação aberrante vestibular medidos pela velocidade angular e os dispositivos de aceleração linear eram menos do que 4% da amplitude do estímulo. Pico de velocidade dos movimentos dos olhos em resposta a esses impulsos estava 100 vezes acima do nível de ruído dos sinais da bobina.
7. Análise de Dados
Sinais de bobinas foram convertidos em ângulos Fick e então expressa como vetores de rotação 6,7. A partir dos dados do alvo de fixação para a frente foi determinado o desalinhamento da bobina no olho em relação às bobinas de campo magnético primário ortogonais. Os sinais foram corrigidos para este desalinhamento por rotação no sentido anti tridimensional. Verificou-se também que não há derrapagem bobina tivesse ocorrido durante o experimento, verificando a saída de posição durante a fixação da meta antes de cada início de movimento.
Para expressar os movimentos dos olhos em 3D no domínio da velocidade,convertemos dados vetoriais rotação de volta para a velocidade angular. Antes da conversão do vector de rotação para a velocidade angular, que os dados alisados por-fase zero com um filtro digital para a frente e para trás, com uma janela de 20 pontos de Gauss (comprimento de 20 ms).
8. Respostas sinusoidais
Um ganho. O ganho de cada componente e ganho de velocidade 3D olho foi calculada ajustando uma sinusóide com uma frequência igual à frequência da plataforma, por meio dos componentes de velocidade angular vertical e de torção horizontal. O ganho de cada componente definido como a razão entre o componente de velocidade de pico do olho e a velocidade de pico plataforma foi calculado separadamente para cada olho.
B desalinhamento. O desalinhamento entre o eixo da velocidade olho 3D e eixo cabeça de velocidade foi calculada usando a abordagem de Aw e colegas 8,9. A partir do produto escalar dos dois vectores o desalinhamento foi calculada como a instantaneous ângulo em três dimensões entre o inverso da velocidade do eixo do olho e o eixo da velocidade da cabeça. O ganho 3D velocidade angular e do desalinhamento para cada orientação azimutal foram comparadas com o ganho e o desalinhamento predito a partir do vector soma dos 0 ° (rolo) e 90 ° (altura) de componentes de azimute 10. A partir deste vector soma segue-se que quando os ganhos de velocidade para roll e pitch são iguais, a orientação do eixo de rotação do olho se alinha com o eixo de rotação da cabeça, quando os dois são diferentes, o desvio máximo entre estímulo e o eixo de rotação do olho é esperado em 45 ° azimute.
9. Respostas Impulse
Dados olho traços esquerda e direita seis apresentações para cada direção de movimento foram analisados separadamente. Como os valores de vista esquerda e direita foram quase idênticas, os dados a partir do olho esquerdo e direito foram calculadas para determinar o ganho de velocidade olho em resposta à estimulação de impulso. Todos os traços foraminspecionados individualmente na tela do computador. Quando o assunto fez um piscar de olhos ou saccade durante o impulso que o traço foi descartada manualmente. Componentes da velocidade angular (N = 5 a 6), durante os primeiros 100 ms após o início do movimento se a média de tempo em caixas de 20 ms (proporcionando uma filtragem passa-baixo eficaz) e traçada em função da velocidade da plataforma 11,12.
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Representative Results
Luz estimulação senoidal
A Figura 4 (painel superior) mostra o grupo de controlo para o ganho de peso médio de cada componente da velocidade angular horizontal, vertical e de torção para todas as estimulações sinusoidais testadas em relação ao plano horizontal, à luz. Torsão foi máxima a 0 ° azimute, enquanto vertical apresentaram o seu máximo a 90 °. Figura 5 mostra a velocidade de ganho de 3D olho na luz. Ganho variaram entre 0,99 ± 0,12 (pitch) e 0,54 ± 0,16 (rolo). Os dados medidos estreitamente correspondem aos valores previstos calculados a partir do vector soma de componentes de torção e vertical (linha tracejada da figura 5).
O desalinhamento entre o estímulo significativo e eixo resposta média ao longo de seis indivíduos é mostrada na Figura 6. No desalinhamento luz entre o estímulo ea resposta eixo foi menor (5,25 °) durante a campo e aumentou gradualmente para rolo atéa orientação do eixo de estímulo foi orientada a 22,5 ° em azimute (máximo desalinhamento: 17,33 °) e diminuição na direcção do eixo do rolo. Estes valores para cada ângulo horizontal estímulo correspondem ao que seria de prever a partir da soma do vetor linear de rolo e as contribuições de altura (linha a tracejado na Figura 6).
Sinusoidal escuridão estimulação
No escuro, o ganho máximo de ambas as componentes vertical e de torção foi significativamente inferior (teste t P <0,001) do que a luz (vertical: 0,72 ± 0,19 torção: 0,37 ± 0,09) (Figura 7). Além disso, o ganho de velocidade 3D olho foi significativamente (teste t P <0,001) inferior à luz (Figura 8). Ganho foi ligeiramente maior do que o previsto a partir das componentes verticais e torção sozinho (linha a tracejado na Figura 8). No escuro o desalinhamento era mínima a 90 ° (pitch) e gradualmente aumentada até um máximo deao redor do eixo 0 ° (rolo). Devido à presença de um pequeno componente horizontal, o padrão de desalinhamento no escuro não correspondem ao que seria de prever a partir da soma do vetor linear de apenas rolo e os componentes do passo (ver Figura 9).
Estimulação Impulse
Impulsos de corpo inteiro em torno do eixo interaural (pitch) resultou em ganho próximo da unidade para até cabeça e um ganho de cerca de 0,8 por cabeça para baixo impulsos. As diferenças foram significativas (P <0,05).
Horizontal, vertical e de torção de componentes de ganho durante a estimulação de impulso são mostrados na Figura 10. Ganho máximo médio para a componente vertical sozinho foi de 0,85 para pitch (90 ° azimute). Ganho máximo de torção foi de 0,42 por rolo (0 ° azimute). Vector ganho é mostrado na Figura 11. Ganho de velocidade de olho em 3D variou entre 1,04 ± 0,18 para o campo para 0,52 ± 0,16 para rolo. Desalinhamento variou entre 28,2 e dpor exemplo, ± 0,18 por rolo, para 11,53 ° ± 0,51 para o campo.
Em conclusão, embora a estimulação do impulso faz com que apenas uma parte muito breve (100 msec) a interrupção da informação visual, o ganho e o desalinhamento dos movimentos oculares têm um padrão qualitativamente semelhante como aqueles em resposta à estimulação sinusoidal na escuridão. Em ambos os casos, o maior desalinhamento entre a cabeça em 3D e eixo de rotação do olho ocorre durante a estimulação rolo.
Pacientes
3D VOR em pacientes não operados
A Figura 13 mostra a localização e o tamanho do tumor em exames de MRI nos três indivíduos não operados (ver também a Tabela 1 na secção do método). O tumor estava em todos os três casos à direita lado. Queixas subjetivas de tontura destes três temas variados. Objecto N1 tinha um tumor intra-canicular com o menor tamanho. Ele se apresentou com hea unilateralproblemas anel e sem queixas de vertigem. Assuntos N2 e N3 fez queixas relatório de vertigem, embora nem teve problemas desorientação completa ou problemas vegetativos.
A Figura 14 mostra a posição dos olhos traços nos três indivíduos não operados em resposta à estimulação sinusoidal sobre um eixo horizontal de 45 ° em azimute. O ideal é que esse estímulo evoca apenas uma combinação de componentes verticais e de torção movimento do olho e sem movimentos oculares horizontais. Durante a estimulação da luz, havia poucos sinais de desvio horizontal ocular em sujeitos N1 e N2, N3, enquanto sujeito tinha um nistagmo horizontal para a esquerda (fase lenta para a direita) e um nistagmo torcional CW (lenta fase CCW). No tema escuro N1 tiveram pouco ou nenhum desvio, enquanto que para assuntos N2 e N3 instabilidades apareceu nos traços horizontais, verticais e de torção. O único sinal fraco de instabilidade no assunto N1 é de torção, onde pequenas sacadas de torção corretivas foram observed que foram consistentemente no sentido horário. Em indivíduos N2 e N3 instabilidades torção eram maiores.
Para demonstrar as mudanças na estabilidade 3D em pacientes Schwannoma que apresentamos para N2 sujeitos na Figura 15, os componentes horizontais, verticais e de torção olho velocidade de ganho (painel superior), o ganho 3D (painel central) e desalinhamento (painel inferior). As mudanças no ganho dos componentes individuais têm um impacto direto sobre o ganho de velocidade de olho vectorial 3D e desalinhamento. A estreita correspondência entre a velocidade de olho em 3D previsto e medido e alinhamento como os encontrados no controle submete já não é válida para pacientes Schwannoma.
Em particularmente em indivíduos N2 e N3, o ganho de velocidade olho 3D na escuridão foi afetada. Em N2 sujeitas a velocidade de ganho de olho 3D geral foi mais baixa, o que pode ser explicado pela diminuição no ganho de torção (Figura 15). Também no assunto N3 o componente de torção foi afetada. Suas doresional olho velocidade ganhos respostas foram assimétrica. Isto resultou em um aumento de até duas vezes em desalinhamento.
Figura 1. Montagem experimental com a plataforma de movimento 6DF.
Figura 2. Desenho esquemático do sistema de bobina de campo electromagnético envolvente da cadeira montada na plataforma de movimento 6DF. Setas indicam as possíveis eixos de rotação e translação da plataforma.
Figura 3. Directions de rotações em torno dos eixos cardeais de acordo com a regra da mão direita. Painéis inferiores mostram a guinada, rolo e planos de projeção passo.
Figura 4. Ganho dos componentes horizontais, verticais e de torção velocidade olho dizer. Resultados de eixo horizontal estímulo sinusoidal para todos os eixos de estímulo horizontais testadas, calculados sobre todos os assuntos (N = 6) na luz. Desenhos debaixo dar uma vista de topo da orientação do eixo de estímulo com respeito à cabeça.
Figura 5. Ganho de velocidade de olho em 3D para todos estímulo horizontal testado significaeixos calculados sobre todos os assuntos (N = 6) na luz. linha tracejada é o vetor de olho velocidade de resposta ganho predito a partir dos componentes verticais e de torção. Desenhos debaixo dar uma vista de topo da orientação do eixo de estímulo com respeito à cabeça.
Figura 6. O desalinhamento do eixo de resposta em relação ao eixo de estímulo durante a estimulação sinusoidal na luz. A linha a tracejado na parte inferior do painel representa o desalinhamento previu calculado a partir da soma do vector de apenas componentes de velocidade vertical e de torção dos olhos em resposta ao passo puro e por rolo estimulação, respectivamente. As barras de erro indicam um desvio padrão.
Figura 7. Ganho dos componentes horizontais, verticais e de torção velocidade olho dizer. Resultados de eixo horizontal estímulo sinusoidal para todos os eixos de estímulo horizontais testadas, calculados sobre todos os assuntos (N = 6) na escuridão. Desenhos debaixo dar uma vista de topo da orientação do eixo de estímulo com respeito à cabeça.
Figura 8. A média de ganho de velocidade de olho em 3D para todos os eixos de estímulo horizontais testadas, calculados sobre todos os assuntos (N = 6) na escuridão. Linha tracejada é o vetor de olho velocidade de resposta ganho predito a partir dos componentes verticais e de torção. Desenhos debaixo dar uma vista de topo da orientação do eixo de estímulo com respeito aocabeça.
Figura 9. O desalinhamento do eixo de resposta em relação ao eixo de estímulo durante a estimulação sinusoidal na escuridão. A linha a tracejado na parte inferior do painel representa o desalinhamento previu calculado a partir da soma do vector de apenas componentes de velocidade vertical e de torção dos olhos em resposta à estimulação do campo puro e rolo puro , respectivamente. As barras de erro indicam um desvio padrão.
Figura 10. Re ganho dos componentes horizontais, verticais e de torção da velocidade média do olho em resposta à estimulação de impulso eixo horizontal.sponses são dadas para os eixos de estímulo horizontais em intervalos de 45 graus em média sobre todos os assuntos (N = 6). Desenhos debaixo dar uma vista de topo da orientação do eixo de estímulo com respeito à cabeça.
Figura 11. A média de ganho de velocidade de olho em 3D para todos os eixos de estímulo horizontais testadas, calculados sobre todos os assuntos (N = 6) durante a estimulação por impulso. Linha tracejada é o vetor de olho velocidade de resposta ganho predito a partir dos componentes verticais e de torção. Desenhos debaixo dar uma vista de topo da orientação do eixo de estímulo com respeito à cabeça.
Figura 12. O desalinhamento do eixo de resposta em relação ao eixo de estímulo durante a estimulação de impulso. A linha a tracejado na parte inferior do painel representa o desalinhamento previu calculado a partir da soma do vector de apenas componentes de velocidade vertical e de torção dos olhos em resposta à estimulação do campo puro e rolo puro, respectivamente . As barras de erro indicam um desvio padrão.
Figura 13. MRI-faz a varredura de três pacientes tratados com Schwannoma do. The Schwannoma é indicado em cada varredura pelo círculo.
Figura 14. Exemplos de séries temporais para os três indivíduos não operados em resposta à s sinusoidaistimulation torno de um eixo horizontal de 45 ° azimute linha painel superior:. luz, Lower linha painel: Dark. Em cada painel são plotados à direita (vermelho) e esquerda (azul) horizontal olho (H), vertical (V) e de torção (T) posições do olho. Neste e em todos os seguintes números posições olho e velocidades são expressas em um sistema de coordenadas destro, cabeça-fixa. Neste sistema a direita (CW), para baixo e para a esquerda (CCW) rotações olho, na perspectiva do sujeito são definidos como valores positivos. Estímulo movimento é indicado em cada painel, a linha preta superior.
Figura 15. Ganho e desalinhamento de 3D VOR de N2 sujeitos UVD durante eixo horizontal estímulo sinusoidal no escuro Painel superior:. Gaindos horizontal, vertical e de torção olho velocidade componentes Desenhos debaixo dar uma vista de topo da orientação do eixo de estímulo com respeito ao painel de cabeça Centro:. velocidade olho 3D média em cada orientação do eixo de estímulo testado. A linha tracejada representa o vector de velocidade de resposta do olho ganho previstos a partir das componentes verticais e de torção inferior do painel:. Desalinhamento do eixo de resposta em relação ao eixo do estímulo. A linha a tracejado na parte inferior do painel representa o desalinhamento previu calculado a partir da soma do vector das componentes de velocidade vertical e de torção do olho. Observe o baixo ganho de torção no painel superior e grande desalinhamento no painel inferior. Clique aqui para ver a figura maior .
| Assunto | Sexo | Idade (anos) </ Td> | Side de tumor | O tamanho do tumor (mm) | Perda auditiva unilateral (Fi dB) | Terapia |
| N1 | masculino | 61 | direito | 4 | 35 | esperar e ver |
| N2 | masculino | 64 | direito | 14 | 43 | esperar e ver |
| N3 | masculino | 55 | direito | 22 | completar | esperar e ver |
Tabela 1. Achados clínicos relevantes dos seis pacientes que participaram dos experimentos. A perda auditiva unilateral descrito aqui foi antes de qualquer terapia e expressa em Fi = índice Flechter (média de perda de audição de 500, 1.000 e 2.000 Hz).
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Discussion
Este artigo descreve um método para medir com precisão 3D VOR angular em resposta à rotação de corpo inteiro em seres humanos. A vantagem do método é que ele dá a informação quantitativa sobre o ganho e desvio de 3D VOR angular em todas as três dimensões. O método é útil para a investigação fundamental e tem também potencial clínico valor por exemplo, para testar pacientes com problemas de canal vertical, ou pacientes com mal-entendidos problemas vestibulares centrais. Outra vantagem do dispositivo é a capacidade para testar as respostas de translação VOR 1. Desvantagens do sistema são: 1) os aspectos de custos em termos de equipamentos, espaço e pessoal (a máquina atual foi desenvolvido para fins de formação de pilotos) e 2) o desconforto durante as medições. Gravações de movimento dos olhos precisos são baseados na técnica de bobina escleral. Devido à sua superior sinal-ruído e ausência de deslizamento em relação a sistemas de câmara de infravermelhos cabeça montado, este é ainda o dely técnica para medir as respostas VOR em seres humanos com alta precisão. Melhorias na anti-derrapantes bases vídeo sistemas rastreador olho infravermelhos são extremamente necessárias.
Os dados mostram que, em seres humanos saudáveis, a qualidade da resposta do VOR 3D varia não só em termos de ganho, mas também em termos de alinhamento do eixo de rotação do olho com o eixo de rotação da cabeça. Como também foi encontrado em outros estudos sobre a dinâmica VOR 3D, há um elevado ganho para os movimentos horizontais e verticais do olho em relação à torção. Esta propriedade geral, também tem sido descrita de olhos em animais tais como coelhos laterais 13 e animais olhos frontais 14, tais como macacos e seres humanos 4, 9, 15, 16. O ganho do VOR para a estimulação sobre os eixos cardeais está em estreita concordância com estudos anteriores em humanos 8, 17, 18. Houve um pequeno, mas significativo ganho maior para um tom mais cabeça para cima, em relação ao lançar a cabeça para baixo impulsos. Isto possivelmente está relacionado ao fato de que nosso impulsos foram movimentos do corpo todo, em contraste com os estudos anteriores que a estimulação envolvida do pescoço 19, 20.
A segunda constatação principal é a variação sistemática em desalinhamento entre o estímulo ea resposta eixo. No desalinhamento luz tem a minima roll e pitch, e sua maxima em mais e menos de 45 ° azimute. Quantitativamente, os ângulos de desalinhamento em nosso estudo são semelhantes aos relatados em macacos, 21, 22.
No escuro e durante a estimulação de impulso existe um aumento de duas vezes em comparação com a estimulação desalinhamento sinusoidal à luz em toda a gama de eixos testados. Sob escuro e impulso de estímulo condições de estimulação sobre o eixo de rolo resultados na maior desalinhamento. A relativamente grande desalinhamento durante rolo estimulação eixo no escuro tem sua origem em um componente de movimento ocular horizontal pequeno, mas consistente, que tem em combinação com baixo ganho de torção relativamente grandecontribuição para o ganho do vetor 3.
Embora os voluntários observavam um alvo de fixação durante a estimulação impulso, desvios não foram significativamente diferentes (t-test P> 0,05) a partir do estímulo sinusoidal na condição de trevas. Isto significa que o impulso relativamente leve, que foi utilizado, interfere um pouco com a fixação visual. Como um resultado disso, a resposta é semelhante à estimulação sinusoidal na escuridão.
A sensibilidade do método é demonstrada num pequeno grupo de pacientes com unilateral de Schwannoma. Neste grupo não operado, que estava em uma política de esperar e ver, os problemas subjetivos foram variáveis e relativamente suave na luz. No entanto, com este método, fomos capazes de mostrar que, no escuro o ganho 3D correcta e o alinhamento da VOR 3D é prejudicada. Embora o grupo é muito pequena, os nossos dados sugerem uma correlação entre o tamanho do tumor e a gravidade das anormalidades VOR 3D.
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Disclosures
Não temos nada a divulgar.
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
- Houben, M. M. J., Goumans, J., Dejongste, A. H., Van der Steen, J. Angular and linear vestibulo-ocular responses in humans. Ann. N.Y. Acad. Sci. 1039, 68-80 (2005).
- Collewijn, H., Van der Steen, J., Ferman, L., Jansen, T. C. Human ocular counterroll: assessment of static and dynamic properties from electromagnetic scleral coil recordings. Exp. Brain Res. 59, 185-196 (1985).
- Goumans, J., Houben, M. M., Dits, J., Van der Steen, J. Peaks and troughs of three-dimensional vestibulo-ocular reflex in humans. J. Assoc. Res. Otolaryngol. 11, 383-393 (2010).
- Ferman, L., Collewijn, H., Jansen, T. C., Vanden Berg, A. V. Human gaze stability in the horizontal, vertical and torsional direction during voluntary head movements, evaluated with a three-dimensional scleral induction coil technique. Vision Res. 27, 811-828 (1987).
- Robinson, D. A. A Method of Measuring Eye Movement Using a Scleral Search Coil in a Magnetic Field. IEEE Trans. Biomed. Eng. 10, 137-145 (1963).
- Haustein, W. Considerations on Listing's Law and the primary position by means of a matrix description of eye position control. Biol. Cybern. 60, 411-420 (1989).
- Haslwanter, T., Moore, S. T. A theoretical analysis of three-dimensional eye position measurement using polar cross-correlation. IEEE Trans. Biomed. Eng. 42, 1053-1061 (1995).
- Aw, S. T., et al. Three-dimensional vector analysis of the human vestibuloocular reflex in response to high-acceleration head rotations. II. responses in subjects with unilateral vestibular loss and selective semicircular canal occlusion. J. Neurophysiol. 76, 4021-4030 (1996).
- Aw, S. T., et al. Three-dimensional vector analysis of the human vestibuloocular reflex in response to high-acceleration head rotations. I. Responses in normal subjects. J. Neurophysiol. 76, 4009-4020 (1996).
- Crawford, J. D., Vilis, T. Axes of eye rotation and Listing's law during rotations of the head. J. Neurophysiol. 65, 407-423 (1991).
- Tabak, S., Collewijn, H., Boumans, L. J. Deviation of the subjective vertical in long-standing unilateral vestibular loss. Acta. Otolaryngol. 117, 1-6 (1997).
- Tabak, S., Collewijn, H., Boumans, L. J., Van der Steen, J. Gain and delay of human vestibulo-ocular reflexes to oscillation and steps of the head by a reactive torque helmet. II. Vestibular-deficient subjects. Acta. Otolaryngol. 117, 796-809 (1997).
- Van der Steen, J., Collewijn, H. Ocular stability in the horizontal, frontal and sagittal planes in the rabbit. Exp. Brain Res. 56, 263-274 (1984).
- Seidman, S. H., Leigh, R. J., Tomsak, R. L., Grant, M. P., Dell'Osso, L. F. Dynamic properties of the human vestibulo-ocular reflex during head rotations in roll. Vision Res. 35, 679-689 (1995).
- Seidman, S. H., Leigh, R. J. The human torsional vestibulo-ocular reflex during rotation about an earth-vertical axis. Brain Res. 504, 264-268 (1989).
- Tweed, D., et al. Rotational kinematics of the human vestibuloocular reflex. I. Gain matrices. J. Neurophysiol. 72, 2467-2479 (1994).
- Tabak, S., Collewijn, H. Human vestibulo-ocular responses to rapid, helmet-driven head movements. Exp. Brain Res. 102, 367-378 (1994).
- Paige, G. D. Linear vestibulo-ocular reflex (LVOR) and modulation by vergence. Acta. Otolaryngol. Suppl. 481, 282-286 (1991).
- Halmagyi, G. M., Aw, S. T., Cremer, P. D., Curthoys, I. S., Todd, M. J. Impulsive testing of individual semicircular canal function. Ann. N.Y. Acad. Sci. 942, 192-200 (2001).
- Tabak, S., Collewijn, H. Evaluation of the human vestibulo-ocular reflex at high frequencies with a helmet, driven by reactive torque. Acta. Otolaryngol. Suppl. 520 Pt. 1, 4-8 (1995).
- Crawford, J. D., Vilis, T. Axes of eye rotation and Listing's law during rotations of the head. J. Neurophysiol. 65, 407-423 (1991).
- Migliaccio, A. A., et al. The three-dimensional vestibulo-ocular reflex evoked by high-acceleration rotations in the squirrel monkey. Exp. Brain Res. 159, 433-446 (2004).
