驾驶模拟诊所：测试视觉与视野缺损的患者在日常活动中的探索行为

Summary

患者中风后的报告在日常生活中不同的约束最有可能是由于变量的补偿策略，这是很难区分在临床常规视觉赤字。我们提出了一个临床的设置可以测量不同的代偿头位和眼动战略，并评估其对驾驶性能的影响。

Abstract

患同向偏盲梗死后大脑后动脉（PCA）的患者在日常生活中报告了不同程度的约束，尽管类似的视觉障碍。我们假设，这可能是由于补偿策略，如改变视觉扫描行为变量的发展。扫描代偿治疗（SCT）研究旁边的视力恢复治疗梗死后的视觉训练的一部分。 SCT的学习，使较大的眼球运动的盲区，扩大了可视化搜索领域，这已被证明是最有用的策略，不仅在自然搜索的任务，但也掌握日常生活活动^2。然而，在日常临床工作中，它是很难确定的补偿行为的个人水平和培训效果，因为它需要在头奔放的条件下测量眼球运动。研究表明，奔放的头部运动ALTER的视觉探索行为相比，头克制的实验室条件下^，3。 Martin等^。4，霍等^[5]表明，在实验室环境中表现出的行为不能很容易被分配到的自然条件。因此，我们的目标是建立一个研究组，在实际测试的情况下迅速发现不同的代偿性动眼神经战略：患者在临床环境中驾驶模拟器进行测试。软件SILAB（ 维尔茨堡研究所为交通科学GmbH公司（WIVW）），使用程序复杂程度不同的驾驶情况下，记录驱动器的性能。该软件相结合，与头戴式红外线视频瞳孔跟踪，记录头和眼睛运动（EyeSeeCam德国慕尼黑大学医院，临床神经科学）。

驾驶模拟器和定位在病人的定位，调整和校准的相机是DEM的梅雨期。说明在本试验研究和补偿策略及健康对照病人的典型表现。指示受试者凝视在屏幕上位于由动态覆盖图片，并通过分析该数据驱动器本身的过程中，不同的动眼神经的行为（眼和头部运动的频率和振幅的）进行评估非常迅速。补偿注视行为的患者与健康对照的驾驶性能，而没有补偿行为的病人显着的性能更坏。的眼睛和头部的运动行为，以及驾驶性能进行了讨论对于不同的动眼神经战略和在更广泛的范围内，就可能整个测试环节的康复潜力和影响培训效果的数据。

Protocol

1。制备研究职位

1. 让病人采取一个座位，在屏幕的正前方的距离为2 m，（203×152厘米覆盖在横轴上的可视角度的58.15度和43.61度的视觉上的垂直轴的角度，分辨率：1400× 1050），在模拟真实的汽车座椅固定基地模拟汽车座椅。帮助病人调整座椅的距离与手柄下方的踏板。帮助调节靠背。
2. 指导患者如何使用仿真车小工具（刹车，转向灯，方向盘）。
3. 指导病人任务：在驱动器中，你会做一个真正的非模拟驾驶的情况。这条路是单向车道公路的曲线（最小半径500米，最大半径1200米）和交通。要提高警惕，路牌和突破的道路两侧新兴的汽车。阵营的概念有潜在危险的活动，如野猪或接近的球通过踩下制动或使用转向信号，或两者兼而有之，似乎是适当的在各自的驱动情况下尽快路。同时按下踏板时，汽车加速70公里每小时的恒定速度，除非制动器被使用^1。该驱动器大约需要10分钟。
4. 通知关于模拟疾病的病人。如果出现不适，恶心，出汗，中断测试环节。
5. 用更少的任务密度习惯的模拟情况进行的测试驱动器和允许足够的时间来调整，以防止模拟疾病的方法。

2。眼动仪的校准

1. 在第二次测试环节，术后病人正确就位，并已经获得了足够的练习时间，将眼跟踪病人的头部和拉动灵活伸缩调整它。头摄像头激光指向屏幕中间。调整打印头相机的聚焦的瞳孔。
2. 指导患者根据校准鼠标箭头的领导五个点看。
3. 开始模拟。
4. 完整的校准与添加水平校准：病人注视叠加在左边的屏幕上的图象（眼睛），接着在屏幕上移动的眼睛，并再次注视它的右侧。
5. 测试的校准通过询问患者的注意力集中在屏幕上的特定对象上，和匹配用的重叠眼的图片，这表示由软件计算出的视线位置。校准是成功的，如果满足的目光和叠加图像在屏幕上的相同点。眼动仪视力的垂直漂移的过程中可能出现的驱动器。评价通过目视检查在开始和结束时的驱动器的漂移量，检查需要复检。
6. 如果校准成功，关闭覆盖图片。如果没有重复校准过程，直到成功为止。 对于快速评估补偿行为的目光运动反过来覆盖眼睛的图片。

3。模拟

1. 通过询问患者开始驾驶进行模拟。
2. 由于周围环境的分心水平与不同任务难度，让患者的驱动器不同的路由（每6,500米的农村地区，持续时间约10分钟）。每个病人驱动三条路线。
3. 即时评估的动眼神经行为：开启左眼图像上叠加和可视化的注视行为的病人在测试过程中会：眼跟踪连续发送坐标的实际视线位置的仿真软件SILAB的。作为回报，SILAB项目的覆盖眼睛的图片，这是一个形象的眼睛，在屏幕上正好在现场的病人看起来。这不仅可以被用来证明质量校准，也使的目光立即可见的行为不仅给你，但一个莱索托的病人。

4。分析

1. 用于数据记录的使用SILAB软件为100 Hz的采样速率。使用SILAB软件，记录速度，反应时间（使用转向灯，制动）。
2. 头部和眼睛运动参数进行统计分析，用Matlab（MathWorks公司，Natic​​k郡，USA）。使用以下条件：
   1. 作为视线轨迹凝视速度超过30℃/ s和凝视振幅是大于1°（如小于1°的眼球运动属于到microsaccades）的章节定义扫视。集群扫视发生在80 ms内。定义部分之间扫视作为注视。定义头部运动运动超过6°/秒^11，幅度超过3°。且不同时头部和眼睛的运动，与目录中的相反的方向，因为它们代表没有凝视振幅增益。
   2. 作为固定的对象注视的对象上定义视线位置最大1，24＆D例如，除了从物体在x-轴和1个，在y-轴的66°。对象不触发根据患者注视位置，但考虑对象的偏心注视着位置，通过计算它的对象时，会出现^3。
   3. 计算参与者的录制品（平均固定的持续时间），并在水平和垂直的经络（固定位置的方差）的蔓延的搜索的平均长度。
3. 由任一固定或手动检测的第一检测的方式有两种：作为一个第一模式（第一检测）测量反应时间的测量反应时间：如果病人注视对象的第一个，和响应手动之后（在大多数情况下），然后选择作为第一次检测的反应时间的固定时间。如果病人使用转向灯或制动踏板的一个指标，而不录对象，然后选择手动反应时间为首次发现。作为第二模式（手动反应），测量反应离子手动反应（制动或转信号）。

5。代表性的成果

我们招募了6例不完全偏盲缺血性PCA梗死的权利和2在左侧半球（4）和85名健康对照者的不同年龄段（20-75岁不同年龄段（35-71岁），同样分布），以确定年龄相关的变化在眼睛和头部的运动驾驶性能以及为参照组。他们没有认知功能障碍，神经或精神缺陷或疾病报告和视力高于0.5。病史和虚拟媒体的经验与探索。这项研究是符合赫尔辛基宣言，是当地的伦理委员会批准。从所有参与者获得书面知情同意书。所有受试者不知道的实验的目的。

在这里，我们展示了重新表象的两个病人的测试结果测试7 - 9个月后的右侧和中风事件不完全偏盲（ 图1）无补偿行为以及健康的受试者作为控制。由于年龄相仿，驾驶和电脑游戏的经验，选择健康对照。

患者A代偿扫视运动的视觉缺陷导致正常的表现，在驾驶模拟成功的检测和反应在乡村驾驶的情况下可能产生的危害健康对照相比，位于侧面。然而，乙病人没有表现出代偿扫视运动，并透露表现不佳，驾驶模拟错过了周围物体的盲区，造成长期的反应时间或碰撞。然而，在整个驱动器，乙病人通过代偿行为造成更少的碰撞，没有被指示这样做。测试进行头奔放的，让现实条件和检测头部运动补偿行为可能造成的影响。

患者被要求驱动的过程，因为他们会做一个真正的非模拟驾驶的情况。的健康受试者病人相比甲进行扫视的1.7倍，更频繁，这主要覆盖其中视觉缺陷位于屏幕侧（63％）。扫视病人的振幅A和控制是相似的（平均振幅：5.5度和5.3度的病人的健康问题）。病人的固定时间短健康对照（患者A与控制在483毫秒的平均注视时间为381毫秒）。

对比度患者B和控制探索同样频繁两侧的屏幕上。 图2示出在屏幕上的分布的录制品期间，第一驱动器的patient A，健康者和病人B.的患者B进行3.4少扫视运动相比，患者的覆盖幅度的一半大小的病人（平均幅度：5.5患者A在乙病人为2.9度）。患者B表现出较长的固定持续时间比较健康的控制和患者的A（平均注视时间1049毫秒）。

病人和病人乙的表现几乎没有头运动（1〜2），而健康对照执行少数（5〜10）头架次驱动会话促进凝视幅度。

图3显示的对象的位置的偏心的影响，相对于视线位置上的反应时间分别为左侧和右侧的视场，证明。该图中示出了反应时间的增加，由于偏心所示的视场的两侧分开在两个主题。在非常小的ECC一些反应时间 entricities是小于50 ms。这些都不是真实的反应时间，但而由于扫描可能的危险场所，公路沿线，或点固定的患者在出现的对象。我们没有过滤这些事件，因为这也代表了一定的兴趣：承认驾驶行为产生潜在的危险场所。 （该图还显示，有少的反应时间，注意病人的B，因为在他的盲区错过的对象。）

在病人和健康对照的所有对象进行检测，并没有冲突发生。虽然在乙病人，不同的反应时间清楚（盲人）之间的权利和左（近视）中：患者B检测对象相比，明眼人领域中发生的盲区慢了1.6倍和4倍相撞的对象发生在盲区（反应时间中位数：右（盲人）领域：4411.66毫秒与左（近视）领域的2810毫秒）。

“因此，病人的补偿他的损失以及由右偏心视觉扫视运动，达到侧视野缺损的人数有所增加。目前还不清楚，但如果这种代偿策略变得具有较高的工作量不足。证据是建议虽然病人管理同样快的反应的右侧由于偏侧扫视运动，在图中为左视野：他表明较长的反应时间，在更大的偏心率的左侧，表明一个可能的成本方面的策略性能。然而，在健康对照还示出的比较，反应时间的两侧，这也可能是由于执行健康对照的事实，即一个驱动器小于患者的略有不同。为了测试是否这代表稳定的效果，进行更多的临床试验是需要的。

在病人的A，乙病人介绍病人缺乏补偿的有代表性的结果atory行为和驾驶性能的影响：缺乏代偿扫视运动的盲区导致碰撞的对象中出现的盲区和延长反应时间。然而，在整个驱动器，病人自发开始执行更扫视，右视野，以更大的幅度，从而在更小的碰撞的发生率。

图1。患者A 30°，自动阈值视野。

图1B。病人B，自动化30℃阈值视野。

图2。

图3。反应时间出现在各种怪癖的视野，患者A，乙病人和健康对照的对象。

¹ tempomat实施，各年龄组之间的反应时间，以保证可比性，因为它是已知的较旧的驱动器降低速度，一个可能的补偿机制^7。

²模拟疾病被描述为恶心，出汗，头晕，坚持在驾驶的。有不同的数据出现的频率范围从9％提高到37％，因年龄而异，因为它发生更容易在老人^{8，9，10。}充分的准备和实践驱动器足够长的时间对每一个人进行适当的adjus黄贤金，，减少模拟疾病的机会。

³每页驱动器有4个野猪和4球编程为接近从每一侧的道路，在两个不同的偏心，在直链部分的当然，在不同的时间间隔的过程，以防止测试习惯。触发对象的外观由当事人通过流量点的道路上。

Discussion

新成立的方法，使考试的的视觉探索行为的中风引起的视野缺损的患者。测试设计还提供了一个直接的方法来评估补偿的注视行为：通过将左眼图像上叠加考官可​​以想像的注视行为的病人在测试过程中会话。因此，它可以让一个非常快速和即时评估患者是否采取了补偿的注视行为。它也可以让患者知道它的覆盖眼图像在屏幕上移动的注视反馈工具，可视化的凝视运动。头运动补偿注视行为的作用目前还不清楚。在我们的对照组头运动在老年人中更为常见。比例健康对照组进行头部运动。当测试来看是更广泛的领域比我们的设置时，头部运动可以发挥更大的作用。因此我们不能identif的Ÿ头部运动的代偿的注视行为在我们的病人中的一部分。然而，越来越多的患者需要进行检查，以澄清头运动补偿行为的作用。

这项研究的限制有以下几种：复检成为必要在某些个体，由于在整个驱动器的眼跟踪器的垂直偏移。对象自然出现沿道路，而不是在一个固定偏心所引发的视线位置。然而目前的视线位置关系的对象时，被认为是解释的反应时间。

视野缺损的患者进行了测试前在模拟和真实的驾驶设置：Bowers 等¹²和¹³ Cockelbergh 等。在驾驶模拟器进行了研究和证明患者与健康对照组相比，驾驶性能较差。不过，他们并没有录得眼睛和头部运动和个体差异，可能会ŇOT相关的视觉探索行为。 Wood 等人。在现实生活中的情况下进行测试，并建立了一个评估的驾驶性能与视野缺损的患者。头部和眼睛运动进行了分析和测试后得分由两个独立的研究人员通过视频，从而与可靠性评估者间交易。然而，他们没有固定的持续时间，扫视，和头部动作和评估依赖于认证的驾驶康复专家提供了定量分析。我们与模拟驾驶的优势是方便，快捷的评估在临床上，记录良好定义的参数的眼睛和头部动作以及反应时间。这是可以控制的水平会分散人的注意力，使每个驱动器类似的驱动的情况下，标准化的路线和条件允许的可比性。罗斯表明，SCT提高了搜索的行为，就盲目的景象自然的搜寻Ĥ任务。通过调整在驾驶课程分心的水平，这将有可能证明，如果在哪一级，代偿行为与工作量增加失败。比较模拟真实的驾驶研究，教它似乎是适当的补偿行为在模拟环境中，暴露病人到真正的驾驶情况下，作为第二个步骤。特别是因为后者使驾驶安全性评价。

在未来，我们希望包括不同程度的代偿行为分析扫视，振幅和分布的表征。这可以帮助提供更多的个人康复计划调整，以病人目前的补偿行为。其次，乙病人发现的补偿策略的自发采用的，我们作为一个可能的工具来测试的设计，康复的目的不只是作为一个诊断测试的设计，但也提供特殊培训的模拟驾驶，指示日Ë病人进行代偿扫视行为。结合即时的注视行为的可视化表示眼睛覆盖图片的目光，这可能会提供一种反馈机制，出现了注意力进行补偿的策略。

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.