Drie dimensionaal Vestibulaire oculaire reflex testen met behulp van een Six Degrees of Freedom Motion Platform

Het algemene doel van deze procedure is het bepalen van de driedimensionale vestibulaire functie bij patiënten met vestibulaire aandoeningen. Dit wordt bereikt door de proefpersoon eerst op een bewegingsplatform te plaatsen en de veiligheidsgordel vast te maken. Plaats scleraal zoekspoelen op de ogen van de proefpersoon.

Om de vestibulo-oculaire reflex in drie dimensies te meten, wordt een vacuümkussen en een beetplaat gebruikt om de proefpersoon te fixeren. Vervolgens wordt het platform geactiveerd. Dit levert sinusvormige en stapstimuli in een willekeurige volgorde om het vestibulaire systeem in alle drie de dimensies te testen.

De laatste stap is de offline analyse van de oogspoelgegevens om de grootte en uitlijning van de vestibulo-oculaire reflex te bepalen. Uiteindelijk worden de gain en uitlijning van de vestibulo-oculaire reflex gebruikt om een normale vestibulaire functie te onderscheiden van een abnormale functie. Deze techniek stelt ons in staat om het vestibulaire systeem in alle drie de dimensies te testen.

Dit is een belangrijk voordeel ten opzichte van bestaande methoden, zoals roltuinstoelen met enkelvoudige toegang die in KNO-klinieken worden gebruikt. Deze methode biedt inzicht in de 3D-vestibulaire functie bij gezonde proefpersonen. Daarnaast wordt de methode gebruikt om vestibulaire aandoeningen te bestuderen, zoals Sonoma-tumoren, vestibulaire neuritis en diverse andere ziektebeelden.

De procedure zal worden gedemonstreerd door Joyce DITs en Kasper Boer, beide PhD-studenten, en Johan Pell, medewerker binnen mijn onderzoeksgroep. Om deze procedure te starten, plaatst u de proefpersoon op een stoel die in het midden van een bewegingsplatform is gemonteerd en zet u deze vast met de vierpuntsgordel die aan de basis van het platform is verankerd. Registreer tijdens het experiment de oogbewegingen van beide ogen met behulp van 3D sclerale zoekspoelen met een standaard 25 kilohertz tweeveldspoelsysteem gebaseerd op de amplitudedetectiemethode van Robinson.

Om dit te bereiken, moeten de ogen van het subject eerst worden verdoofd met een paar druppels oxybutanon in elk oog. Plaats vervolgens de sclera-zoekspoelen, die in silicone zijn ingebed, in elk oog. Zodra de zoekspoelen zijn geplaatst, dient het hoofd van het subject zodanig te worden gepositioneerd dat de denkbeeldige lijn die de meatus externa verbindt met de onderste orbitale rand of reeds-lijn, binnen zes graden van de horizontale lijn bevindt.

Immobiliseer vervolgens het hoofd van de proefpersoon met behulp van een vacuümkussen dat rond de nek van de proefpersoon is opgeblazen. Laat de proefpersoon daarna bijten op een individueel gegoten tandheelkundige afdruk-bijtplaat. De bijtplaat is via een stijve stang bevestigd aan het kubusvormige frame en bevat twee 3D-sensoren voor het meten van onbedoelde hoofdbewegingen via hoek- en lineaire versnelling.

Activeer vervolgens het bewegingsplatform en breng dit naar de operationele positie. Kalibreer de horizontale en verticale signalen van beide sclera-zoekspoelen individueel door de proefpersoon vijf seconden lang op een reeks doelpunten te laten fixeren. Start daarna een sequentie van vooraf geprogrammeerde bewegingen.

Het bewegingsplatform is in staat om hoek- en translationele stimuli te genereren over in totaal zes vrijheidsgraden door het gebruik van zes computergestuurde elektromechanische actuatoren, hier afgebeeld. Om beweging te definiëren, wordt een standaard rechtsdraaiend coördinatensysteem gebruikt. Het coördinatensysteem is gecentreerd op een punt halverwege de oren van de proefpersoon en wordt gedefinieerd vanuit het perspectief van de proefpersoon.

Definieer eerst een rotatie naar links als een positieve beweging in de Z-richting. Dit staat bekend als Y. Definieer vervolgens een neerwaartse beweging als een positieve beweging in de Y-richting. Dit staat bekend als pitch.

Definieer tot slot een rotatie van het woord naar rechts als een positieve beweging in de X-richting. Dit staat bekend als roll. Om te beginnen synchroniseert u de platform- en oogbewegingsgegevens met behulp van een laserstraal die aan de achterzijde van het platform is gemonteerd.

De nulpositie wordt herkend wanneer de laser wordt geprojecteerd op een kleine fotocel aan de achterwand, die tijdens de procedure wordt gemonitord, waarbij sinusoidale stimuli worden toegediend in zowel lichte als donkere omstandigheden. Laat het subject in het licht de ogen continu richten op een rode led die zich te allen tijde 177 centimeter voor hen bevindt in het donker. Het licht wordt twee seconden ingeschakeld en vervolgens uitgeschakeld voordat elke beweging begint.

Voer vervolgens volledige lichaamsrotaties uit rond de drie belangrijkste AE's via het bewegingsplatform: de roc-coddle of verticale as, de interorale as en de nasaal-occipitale as. Lever, naast stimulatie rond de hoofdasen, volledige lichaamsrotaties in stappen van 22,5 graden tussen rollen en stampen. Voer daarna impulsstimulatie uit in een gedimde omgeving met de LED als visueel doelwit.

Om dit te bereiken, worden impulsen van korte duur toegediend in elk van de drie hoofdassen en de tussenliggende horizontale assen onder een hoek van 45 graden. Herhaal elke impuls zes keer en dien deze toe in een willekeurige volgorde. Varieer daarnaast het begin van de beweging willekeurig tussen 2,5 en 3,5 seconden.

Het scheiden van elke nieuwe beweging tijdens de stimulaties. Verzamel oogbewegingsgegevens met een frequentie van 1000 hertz met behulp van een CED-data-acquisitiesysteem. Voorbeelden van oogpositiegegevens voor elke individuele component worden hier getoond.

Zet vervolgens de ruwe gegevens van de oogspoelsignalen om in hoeksnelheid voor elke component. De gegevens van de hoeksnelheid worden gebruikt om de gain te berekenen, die gedefinieerd wordt als de grootte van de compensatoire oogbewegingen ten opzichte van de opgelegde stimulus. Misalignement is de onmiddellijke hoek, uitgedrukt in graden, die in drie dimensies wordt berekend tussen de inverse van de oog-snelheidsas en de hoofd-snelheidsas.

Een voorbeeld van misuitlijning als functie van de stimulus. De asoriëntatie wordt hier weergegeven als een stippellijn; hier is een grafiek van de gemiddelde resultaten van de gain. Voor de horizontale as sinusvormige simulatie van de controlegroep verscheen het tortionale maximum bij een azimut van nul graden, terwijl het verticale maximum zich bevond bij zowel min 90 graden als plus 90 graden azimut.

De horizontale component toont enkel de nulmetingen. Wanneer de verticale component en de torsiecomponent worden gecombineerd, verkrijgt men de voorspelde waarde voor de drie DI-snelheidsversterkingen, hier weergegeven als een stippellijn. De werkelijke waarden zijn weergegeven als datapunten.

De misuitlijning tussen de stimulus- en responsas, gemiddeld over zes proefpersonen, zoals hier getoond. De stippellijn vertegenwoordigt de voorspelde waarden die nauw overeenkomen met de werkelijke waarden. De misuitlijning was het kleinst tijdens de pitch en nam geleidelijk toe richting de roll, waarbij een maximale misuitlijning van 17,33 graden werd bereikt bij een azimut van 22,5 graden.

Er werd een significant verschil opgemerkt bij het vergelijken van de componenten van de oogsnelheidswinst in het licht tegenover het donker. Zowel de verticale als de torsiecomponenten waren significant lager in het donker, wat resulteerde in een algehele lagere 3D-oogsnelheidswinst. Hoewel de misuitlijning tussen stimulus en respons de voorspelde waarden volgde tijdens sinusoidale simulatie in het licht, komen deze in het donker niet overeen met de voorspelde waarden.

Dit is hoofdzakelijk te wijten aan de invloed van de niet-nul horizontale component. Impulsstimulatie veroorzaakt slechts korte onderbrekingen van visuele informatie, maar vertoont een kwalitatief vergelijkbare respons in gain en misalignement als de sinusvormige stimulatie in het donker. De gevoeligheid van deze methode wordt aangetoond bij het vergelijken van patiënten met hersenafwijkingen, zoals unilaterale sinomen, met de controlepatiënten.

Links worden de gain- en misalignment-grafieken getoond van een patiënt met een hersentumor van 14 millimeter. Er zijn duidelijke verschillen zichtbaar wanneer deze grafieken worden vergeleken met die van controlepatiënten. Na het bekijken van deze video zou u een goed begrip moeten hebben van hoe een vestibulaire testprocedure op een platform met zes vrijheidsgraden wordt uitgevoerd.

Het is belangrijk om te begrijpen hoe proefpersonen op dit platform worden gemonteerd, hoe de zoekkrullen worden ingevoegd en hoe de gegevens moeten worden geïnterpreteerd.