Bewertung der statischen Gravizeptiven Wahrnehmung in der Rollebene mit dem subjektiven visuellen vertikalen Paradigma

Zusammenfassung

Die Wahrnehmung der Schwerkraft wird gemeinhin durch die subjektive visuelle Vertikale in der Kopfaufrechtstellung bestimmt. Die zusätzliche Beurteilung an Kopfneigungen von 15° und 30° in der Walzenebene sorgt für einen erhöhten Informationsgehalt zur Erkennung einer beeinträchtigten Gravizeptivwahrnehmung.

Zusammenfassung

Vestibuläre Störungen gehören zu den häufigsten Syndromen in der Medizin. In den letzten Jahren wurden neue vestibuläre Diagnosesysteme eingeführt, die die Untersuchung aller halbkreisförmigen Kanäle im klinischen Umfeld ermöglichen. Bewertungsmethoden des otolithischen Systems, das für die Wahrnehmung der linearen Beschleunigung und der Wahrnehmung der Schwerkraft verantwortlich ist, sind weit weniger im klinischen Einsatz. Es gibt mehrere experimentelle Ansätze zur Messung der Wahrnehmung der Schwerkraft. Die am häufigsten verwendete Methode ist die Bestimmung der subjektiven visuellen Vertikalen. Dies wird in der Regel mit dem Kopf in aufrechter Position gemessen. Wir stellen hier eine Bewertungsmethode zum Testen der Otolithfunktion in der Walzenebene vor. Die subjektive visuelle Vertikalität wird sowohl in der Kopfaufrechtenposition als auch mit einer Kopfneigung von 15° und 30° in der Rollenebene gemessen. Dieses erweiterte funktionelle Paradigma ist ein einfach durchzuführender klinischer Test der Otolithfunktion und sorgt für einen erhöhten Informationsgehalt zum Nachweis einer beeinträchtigten Gravizeptivwahrnehmung.

Einleitung

Eine Beeinträchtigung der Otolithfunktion kann durch periphere sowie durch zentrale vestibuläre Bedingungen verursacht werden¹. Zu den peripheren vestibulären Ursachen gehören meniere-Krankheit, Labyrinthinfarkt sowie überlegene oder minderwertige vestibuläre Neuritis. Zentrale Otolith dysfunktion kann in Läsionen der zentralen otolithischen Bahnen vom Hirnstamm über Thalamus² bis zum vestibulären Kortex³auftreten. Darüber hinaus werden verminderte Otolithreflexe auch bei Kleinhirnerkrankungen gefunden⁴. Während für die Beurteilung der halbkreisförmigen Kanalfunktion eine Reihe standardisierter Methoden wie Kalorientests oder Videokopfimpulstests zur Verfügung stehen, gibt es für die Gravitationsschätzung und vertikale Wahrnehmung keine standardisierte klinische Messmethode⁵.

Da die Otolithen für die Wahrnehmung der linearen Beschleunigung verantwortlich sind, kann die Otolithfunktion grundsätzlich durch lineare Beschleunigung durch Aufzeichnung des sogenannten translationalen Vestibulo-Okulo-Reflexes (t-VOR) gemessen werden. Dies erfordert jedoch den Einsatz spezieller und komplexer Geräte wie einer parallelen Schaukel oder linearen Schlitten^4,6. Für die Beurteilung der einseitigen sakkabulären und utrularen Funktion wurde ein spezifischer zentrifugationstest entwickelt, der klinisch in Gleichgewichtslaboren mit einem spezifischen Rotationsstuhlsystem⁷eingesetzt werden könnte. Beim Verdrängen des Kopfes um 3,5–4 cm von der Rotationsachse wird die exzentrisch positionierte Utricle einseitig durch eine resultierende Fliehkraft stimuliert. In diesem Paradigma kann die Otolithfunktion entweder durch Messung der resultierenden Augentorsion oder der subjektiven visuellen Vertikalen (SVV) bestimmt werden. Dieses Verfahren erfordert jedoch auch eine ausgeklügelte Ausrüstung und die Methode weist nach wie vor begrenzte Empfindlichkeiten sowohl für die SVV- als auch für die Augentorsionsbeurteilung^{auf 7}. Die Otolith-Funktion kann durch Augenbewegungsaufzeichnungen weiter quantifiziert werden. Die Beurteilung kann in horizontaler oder linearer Beschleunigung, aber auch während der Kopf- oder Körperneigung in der Rollenebene mit Anwendung der 3D-Videookulographie erfolgen. Letzteres ermöglicht die Bestimmung der Augentorsion. Die klinische Anwendung dieser Methode ist auch aufgrund ihrer geringen Empfindlichkeit eingeschränkt⁸. Die Wahrnehmung der Körpervertikalität (d.h. das Gefühl, dass ich das Gefühl habe, dass mein Körper an der wahren Vertikalen ausgerichtet ist) kann mit Hilfe der sogenannten subjektiven Haltungsvertikale beurteilt werden. Bei dieser experimentellen Aufgabe werden die Patienten in einem Stuhl in einem motorisierten Gimbal sitzen und gebeten, anzugeben, wann sie die aufrechte Position betreten und verlassen haben, während sie 15 ° in der Tonhöhe oder Rollebene geneigt sind. Der Nachteil dieser Technik ist nicht nur ihr ausgeklügelter experimenteller Ansatz, sondern auch, dass sie sowohl Otolith als auch Körperpropriozeptive Signale⁹misst. Ob vestibuläre evozierte myogene Potenziale (VEMPs) nützliche klinische Screening-Tools für die Otolithfunktion bei verschiedenen klinischen Erkrankungen sind, ist noch umstritten^10,11.

Visuelle Aufgaben sind derzeit die am häufigsten verwendeten klinischen Methoden zur Messung der Gravizeptivfunktion, die durch Messung der subjektiven visuellen vertikalen (SVV)¹²beurteilt werden können. Aus einer präzisen physiologischen Perspektive betrachtet, ist SVV kein direkter Test der Otolithfunktion allein, da der SVV das Ergebnis einer Gewichtung zwischen mehreren Informationsquellen (Schwerkraft, Propriozeptive und auch visuelle, wenn sie verfügbar sind) ist. Für eine schnelle klinische Anwendung wurde jedoch eine einfache Anwendung dieser SVV-Aufgabe, der sogenannte Eimertest,¹³ speziell für die Notfalleinstellung entwickelt, die eine sofortige Erkennung akuter Störungen der Gravizeptivwahrnehmung ermöglicht. Das präzisere und standardisiertere Verfahren besteht darin, dass ein Beobachter einen Lichtbalken oder Stab mit der geschätzten Vertikalen ausrichten lässt. Getestet in der Dunkelheit bei gesunden Individuen in aufrechter Position, sind Abweichungen auf 2° von der Erde vertikal¹⁴begrenzt. Mit der SVV-Aufgabe wurde die Gravizeptive Funktion bisher in einer Vielzahl von neurologischen Erkrankungen wie Schlaganfall^15,,16 oder Parkinson¹⁷bewertet. Darüber hinaus wurde eine beeinträchtigte SVV-Wahrnehmung auch bei einseitigen^18,,19 oder bilateralen vestibulären Läsionen²⁰, sowie bei Patienten mit gutartiger paroxysmaler Positions-Nystagmus²¹berichtet.

Wir stellen hier eine modifizierte SVV-Bewertungsmethode vor, die SVV-Schätzungen nicht nur in Kopf-aufrecht-Position misst, sondern auch bei 15° und 30° Kopfneigungen in der Rollenebene. Dieses Paradigma erhöht den Informationsgehalt zur Erkennung von Gravizeptiven Defiziten und zu systematischen Neigungen des SVV.

Protokoll

Die Studie wurde von der Ethikkommission der Medizinischen Universität Wien genehmigt und in Übereinstimmung mit den ethischen Standards der Erklärung von Helsinki durchgeführt. Vor der Studie wurde von allen Patienten eine informierte Einwilligung und Kontrollen unterzeichnet.

1. Installation des Patienten im Stuhl

1. Führen Sie die Messung fernokular durch. Installieren Sie den Patienten in einem stabilen Stuhl mit Rückenlehne und Kopfbefestigungseinheit. Dieser hält den Kopf des Patienten in einer stabilen und definierten Position und besteht aus einem elastischen Stirnband und einer u-förmigen Kopfstütze, die mit einem Klebeband aneinander befestigt werden können. Legen Sie den Stuhl in eine verschließbare Kabine, so dass die Beurteilung des SVV im Dunkeln.
2. Positionieren Sie die Kopfstütze im gewünschten Neigungswinkel (0°, 15° oder 30°), indem Sie sie entlang der Skala eines Goniometers ausrichten, das an der Rückenlehne des Stuhls befestigt ist. Zu Beginn des Experiments stellen Sie die Kopfstütze bei 0° Neigung in subokzipitaler Höhe ein.
3. Legen Sie das elastische Stirnband auf den Kopf des Patienten und fixieren Sie es mit der Schraube auf der Rückseite. Stellen Sie sicher, dass das Stirnband nicht zu niedrig auf der Stirn des Patienten positioniert ist, damit es die Beweglichkeit des Auges nicht beeinträchtigt.
4. Verbinden Sie die Klebebänder – am Stirnband und an der Kopfstütze – miteinander. Dies gewährleistet eine optimale Fixierung des Kopfes an der Kopfstütze auf dem Stuhl.

2. Installation der SVV-Einheit

1. Montieren Sie das SVV-Gerät mit Hilfe der Befestigungsvorrichtung auf dem Stuhl vor dem Patienten (Abbildung 1a). Die SVV-Einheit besteht aus einer LED-Lichtleiste, die an einem Stick befestigt ist und eine Positionierung vor dem Patienten ermöglicht. Die Position der Lichtleiste kann in der Rollenebene über ein angeschlossenes Potentiometer eingestellt werden.
2. Stellen Sie sicher, dass die SVV-Einheit fest fixiert ist und dass der Lichtbalken genau gegenüber dem Kopf des Patienten und auf der gleichen Ebene wie die Augen des Patienten positioniert ist.
3. Schließen Sie das SVV-Gerät an den elektrischen Anschluss unter dem Stuhl an.
4. Legen Sie das Potentiometer in die linke Hand des Patienten und weisen Sie ihn an, wie die SVV-Einstellung durchgeführt werden soll. Stellen Sie die Position des Lichtbalkens, falls erforderlich, vor dem Patienten wieder ein, um seine Position entlang der Koronarebene zu gewährleisten.
5. Lesen Sie die SVV-Abweichung von der echten Vertikalen auf dem Goniometer auf der Rückseite der SVV-Einheit. Das Goniometer enthält eine Winkelanzeige von 20° in 2°-Intervallen und ist mit einer Infrarotkamera ausgestattet, die 3 cm vor dem Display platziert ist und eine kontinuierliche Datenerfassung bei völliger Dunkelheit ermöglicht (Abbildung 1b, 1c).
6. Bevor Sie mit dem nächsten Schritt fortfahren, überprüfen Sie die Sichtbarkeit auf dem Bildschirm. Das Infrarotbild der Winkelanzeige wird auf einen Bildschirm außerhalb der Kabine übertragen, so dass die SVV-Schätzungen des Patienten kontinuierlich erfasst werden können, ohne zwischen den Tests die Kabinentür öffnen zu müssen, wodurch eine visuelle Neuorientierung verhindert wird.

3. Kalibrierung unter visueller Kontrolle

1. Neigen Sie den Lichtbalken 30° nach rechts oder links relativ zur absoluten Vertikalen (die als Startposition vor jeder SVV-Aufgabe dient) und bitten Sie den Patienten, ihn unter visueller Kontrolle an die vertikale Position anzupassen. Dies dient dazu, den Patienten selbst zu kalibrieren und die visuomotorische Fähigkeit des Patienten zu überprüfen.
2. Wenn der Patient die angezeigte SVV-Position bestätigt, vergleichen Sie sie mit der tatsächlichen Vertikalen.
3. Weicht die Einstellung des Patienten deutlich von der tatsächlichen Vertikalen ab, überprüfen Sie erneut die orthograde Position der SVV-Einheit. Eine Abweichung von 1 ° ist tolerierbar, um die intakte Visuomotor-Funktion zu bestätigen.

4. SVV-Einstellung in neutraler Kopfposition

1. Öffnen Sie das Prüfungsprotokoll für die gleichzeitige Eingabe der SVV-Schätzungen. Das Protokoll ermöglicht die Dokumentation der Messungen während des Experiments und bestimmt nach dem Zufallsprinzip, ob die SVV-Aufgabe von der Startposition +30° oder -30° aus ausgeführt wird.
2. Schließen Sie die Kabinentür, damit der Patient während des gesamten Experiments völlig dunkel ist. Prüfen Sie per Gegensprechanlage, ob der Patient die Anweisungen gut verstehen kann. Bitten Sie den Patienten nun, den Lichtbalken in der Ausgangsposition zu kippen: 30° nach rechts oder nach links (Randomisierung nach Protokoll, Abbildung 1d).
3. Weisen Sie den Patienten nach einer Wartezeit von 15 s an, die Lichtleiste von der Startposition aus einzustellen, bis sie die subjektive Vertikale erreicht. Der Patient steht nicht unter Zeitdruck und kann die eingestellte Position jederzeit korrigieren. Der Patient bestätigt die Einstellung mündlich über die Gegensprechanlage.
4. Geben Sie den Neigungswinkel ein, der auf dem Display in Grad im Protokoll angezeigt wird. Markieren Sie per Definition Winkelabweichungen im Uhrzeigersinn mit einem Plus, während Sie gegen den Uhrzeigersinn Abweichungen mit einem Minusmarkieren. Insgesamt lassen Sie den Patienten den SVV in 6 Durchgängen einstellen, wobei die Ausgangsposition von 30° randomisiert wird.
5. Führen Sie nach Abschluss der Prüfung in neutraler Kopfposition den Test mit Kopfneigung in der Rollenebene durch. Die Neigungsrichtungsreihenfolge (-30°, -15°, +15° und +30°) wird ebenfalls für jeden Patienten randomisiert.

5. SVV-Einstellung mit Kopfneigung

1. Lösen Sie die anfängliche Kopffixierung, indem Sie die Klebebänder trennen.
2. Lösen Sie die Kopfstütze und passen Sie die Neigungsposition nach dem Protokoll an: 15° oder 30° nach rechts oder links. Stellen Sie sicher, dass die Kopfstütze genau entlang des jeweiligen Winkels am Goniometer ausgerichtet ist, das an der Rückenlehne des Stuhls befestigt ist. Fixieren Sie die Kopfstütze in dieser Position fest.
3. Befestigen Sie den Kopf des Patienten mit dem elastischen Stirnband an der Kopfstütze. Stellen Sie sicher, dass diese Kopfneigung für den Patienten erträglich ist und passen Sie bei Bedarf die Höhe der Kopfstütze an. Weisen Sie den Patienten an, diese Kopfposition während der Studie beizubehalten.
4. Schließen Sie die Kabinentür und führen Sie die Probe wie in der neutralen Kopfposition durch.
5. Nach Abschluss der Studie die Kopfstütze rückgängig machen und die Kopfstütze entsprechend der vom Protokoll angegebenen randomisierten Kopfneigungsposition anpassen.
6. Schließen Sie die Kabinentür wieder und führen Sie die gleichen Verfahren durch, bis alle SVV-Einstellungen in allen Kopfneigungen aufgezeichnet wurden.

Ergebnisse

Die SVV-Bewertung erfolgte mit einem Drehstuhlsystem (Abbildung 1a) bestehend aus einer kippbaren Kopfstütze und einer verstellbaren LED-Lichtleiste. Die SVV-Einstellungen wurden über eine Infrarotkamera von einem Goniometer-Display auf der Rückseite der Leuchtleiste aufgezeichnet (Abbildung 1b). Die verwendeten Geräte und das Testprotokoll entsprechen exakt den hier vorgestellten Prüfmethoden.

Die SVV-Messung wurde bei 13 gesund...

Diskussion

SVV ist eine Methode, um das Gefühl der Vertikalität zu gewährleisten. Sie ergibt sich aus der Integration mehrerer Informationen. Das vestibuläre System ist in dieser Wahrnehmung von größter Bedeutung, es hat sich gezeigt, dass eine Läsion auf jeder Ebene des vestibulären Informationswegs zu SVV-Fehlern führt.

Die Messung von SVV in der Kopfaufrechten Position gilt heute als klinische Standardmethode zur Erfassung der Otolithfunktion. Diese Methode wird jedoch durch eine geringe Empf...

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
Adjustable plastic goniometer board 7,87" x 7,87", (marked tilt angles of 0°, 15° and 30° )	self-produced	6	for fixation at the backrest and for adjustment of neckrest along the given tilt angles (0°,15°,30°)
Elastic head band with adjustable screw on the back	Micromedical Technologies Inc	4	modified with attached adhesive strap
HD LCD display, 1366 x 768p resolution, 19"	Philips	5	for monitoring SVV-adjustments outside the cabin (infrared camera recording)
Subjective Visual Vertical Set including infrared video camera (black/white, resolution 0,25°)	Micromedical Technologies Inc	2
Sytem 2000 (Rotational Vestibular Chair System with Centrifuge)	Micromedical Technologies Inc., 10 Kemp Dr., Chatham, IL 62629-9769 United States	1
Tiltable headrest	Micromedical Technologies Inc	3	modified with attached adhesive strap