Вождение Моделирование в клинике: проверки остроты исследовательское поведение в повседневной деятельности жизни пациентов с дефектами поля зрения

Резюме

Пациенты с визуальным дефицит после инсульта отчет о различных ограничений в повседневной жизни, скорее всего, из-за переменной компенсаторные стратегии, которые трудно дифференцировать в клинической практике. Мы представляем клинический настройки, который позволяет измерение различных компенсационных головы и движения глаз стратегий и оценки их влияния на ходовые качества.

Аннотация

Patients suffering from homonymous hemianopia after infarction of the posterior cerebral artery (PCA) report different degrees of constraint in daily life, despite similar visual deficits. We assume this could be due to variable development of compensatory strategies such as altered visual scanning behavior. Scanning compensatory therapy (SCT) is studied as part of the visual training after infarction next to vision restoration therapy. SCT consists of learning to make larger eye movements into the blind field enlarging the visual field of search, which has been proven to be the most useful strategy¹, not only in natural search tasks but also in mastering daily life activities². Nevertheless, in clinical routine it is difficult to identify individual levels and training effects of compensatory behavior, since it requires measurement of eye movements in a head unrestrained condition. Studies demonstrated that unrestrained head movements alter the visual exploratory behavior compared to a head-restrained laboratory condition³. Martin et al.⁴ and Hayhoe et al.⁵ showed that behavior demonstrated in a laboratory setting cannot be assigned easily to a natural condition. Hence, our goal was to develop a study set-up which uncovers different compensatory oculomotor strategies quickly in a realistic testing situation: Patients are tested in the clinical environment in a driving simulator. SILAB software (Wuerzburg Institute for Traffic Sciences GmbH (WIVW)) was used to program driving scenarios of varying complexity and recording the driver's performance. The software was combined with a head mounted infrared video pupil tracker, recording head- and eye-movements (EyeSeeCam, University of Munich Hospital, Clinical Neurosciences).

The positioning of the patient in the driving simulator and the positioning, adjustment and calibration of the camera is demonstrated. Typical performances of a patient with and without compensatory strategy and a healthy control are illustrated in this pilot study. Different oculomotor behaviors (frequency and amplitude of eye- and head-movements) are evaluated very quickly during the drive itself by dynamic overlay pictures indicating where the subjects gaze is located on the screen, and by analyzing the data. Compensatory gaze behavior in a patient leads to a driving performance comparable to a healthy control, while the performance of a patient without compensatory behavior is significantly worse. The data of eye- and head-movement-behavior as well as driving performance are discussed with respect to different oculomotor strategies and in a broader context with respect to possible training effects throughout the testing session and implications on rehabilitation potential.

протокол

1. Подготовка исследования позиции

1. Пусть пациент занять место, с расстояния 2 м в передней части экрана, (203 х 152 см охватывающих 58,15 степень угол зрения на горизонтальной оси и 43,61 степень угол зрения на вертикальной оси, разрешение: 1400 х 1050), в постоянной базой моделирования автокресло имитирующих реальные сиденье автомобиля. Помочь пациенту для регулировки сиденья расстояние до педалей с ручкой внизу. Помощь для регулировки спинки.
2. Объясните пациенту, как использовать моделирование автомобилей гаджеты (тормоза, указателей поворота, руль).
3. Объясните пациенту, в задачу: Привод, как вы могли бы сделать в реальной не-моделирование дорожной ситуации. Дорога в одну сторону одной полосы дороги с кривыми (наименьший радиус 500 м, самый большой радиус 1200 м) и без движения. Будьте бдительны, чтобы дорожные знаки и демонтажа автомобилей возникающих по обе стороны дороги. Реакция с понятием потенциально опасных явлений, таких как кабан или шаров приближается кДорога как можно скорее путем нажатия тормоза или с помощью указателя поворота или оба, то, что кажется уместным в соответствующей ситуации вождения. При нажатии на педаль, автомобиль ускоряется с постоянной скоростью 70 км / ч, если тормоз используется ^1. Диск занимает около 10 мин.
4. Информировать пациента о симуляции болезни. В случае недомогания, тошноты или потоотделение происходит, прервать тестирование сессии.
5. Тест-драйв с меньшей плотностью задачи проводится, чтобы привыкнуть к моделированию ситуации и предотвращения болезней моделирования, позволяя достаточно времени, чтобы приспособиться ^2.

2. Калибровка глаз Tracker

1. Во второй сессии тестирования, после того как пациент правильно установлен и получил достаточно времени для практики, место Eye-Tracker на голове пациента и корректировать ее, потянув за гибкими ремнями. Лазерная головка камеры должны быть направлены к середине экрана. Отрегулируйте головой камеры упором на ученика.
2. Объясните пациенту, чтобы посмотреть на пять точек в соответствии с руководством курсор мыши для калибровки.
3. Запустить симуляцию.
4. Полная калибровка с добавлением горизонтальной калибровки: Пациент фиксирует наложение изображения (из глаз) на экране слева, затем следует глазом перемещения по экрану и фиксирует его снова на правую сторону.
5. Проверьте калибровку, задавая пациенту зацикливаться на конкретные объекты на экране, и соответствие его с налагаемого изображения глаза, которое указывает взглядом, рассчитанного с помощью программного обеспечения. Калибровку успешной, если взглядом и наложением картина встретиться на том же месте на экране. Вертикальное смещение зрения трекер глаза могут возникнуть во время езды. Оцените количество дрейф при визуальном осмотре в начале и в конце диска, проверка необходимость повторного тестирования.
6. Если калибровка прошла успешно, выключите наложения изображений. Если бы не повторить процесс калибровки, пока она будет успешной.
7. Для быстрой оценки компенсаторное поведение взгляда движений свою очередь, на фотографиях наложения глаз.

3. Моделирование

1. Продолжать моделирование, задавая пациенту, чтобы начать движение.
2. Пусть больной диск разнообразных маршрутов (каждый 6500 м в сельской местности и около 10 мин продолжительность) с различными трудностями задачей в связи с уровнем отвлечения от окружающей среды. Каждый пациент диски трем маршрутам.
3. Немедленная оценка глазодвигательного поведения: Включите картинки наложения глаза и визуализировать взгляд поведение пациента во время тестирования сессии: глаза-трекер непрерывно передает координаты фактическое положение взгляд на программное обеспечение моделирования Silab. В свою очередь Silab проецирует изображение наложения глаз, который является изображением глаз, на экране ровно на том месте, где пациент смотрит на. Это может не только быть использованы для доказательства качества калибровки, но и сделать взгляд поведение сразу видны не только для вас, ноРБП для пациента.

4. Анализ

1. Для записи данных Silab использования программного обеспечения с частотой дискретизации 100 Гц. Используйте Silab Программное обеспечение также записывать скорость, время реакции (использование сигнала поворота, тормоз).
2. Выполнить статистический анализ головы и глаз параметров движения с Matlab (MathWorks компании, Natick, США). Используйте следующие критерии:
   1. Определить саккад как разделы взгляд траектории, где скорость взгляда превышает 30 ° / с и амплитудой взгляд больше чем на 1 ° (как движения глаз ниже 1 ° принадлежат микросаккады). Кластер саккад, происходящие в течение 80 мс. Определить участки между саккад как записях. Определить головой движения, как движения превышает 6 ° / сек ¹¹ и амплитудой более 3 °. Исключено одновременное головы и движений глаз с каталога в противоположном направлении, так как они представляют никакой выгоды во взгляде амплитудой.
   2. Определение объекта фиксации, как фиксация на объект с позиции максимальной взглядом 1, 24 и Dнапример, в стороне от объекта на оси х и 1, 66 ° по оси ординат. Объекты не срабатывает в зависимости от пациента смотреть позицию, но считаю эксцентриситет объектом смотреть позиций путем вычисления, когда объект появляется ^3.
   3. Рассчитать среднюю длину участников записей (средняя продолжительность фиксации) и распространения поиск в горизонтальных и вертикальных меридианов (дисперсия фиксации мест).
3. Измерение времени реакции двумя способами: в качестве первого режима (первое обнаружение) мера времени реакции в качестве первого обнаружения или фиксации или ручное определение: если пациент фиксирует объект первой и реагирует потом вручную (в большинстве случаев), то выбрал фиксация времени как время реакции в качестве первого обнаружения. Если пациент использует сигнал поворота или педаль тормоза сначала в качестве индикатора без предварительной фиксации объекта, то выбрал время реакции руководства в качестве первого обнаружения. В качестве второго режима (ручной реакции), измерить реакциюионный время эксплуатации реакция (тормоза или поворота) только.

5. Представитель Результаты

Мы набранных 6 пациентов разного возраста (35-71 лет) с неполной гемианопия после ишемического инфаркта PCA (4 на правой и 2 на левом полушарии) и 85 здоровых людей разного возраста (20-75 лет, не менее распределенный), чтобы определить возрастные изменения в глаз и головы движений, а также ходовые качества в качестве референтной группы. Они не сообщают когнитивных нарушений, неврологических или психиатрических дефицита или заболевания и острота зрения была выше, чем 0,5. История болезни была взята и опытом с виртуальными СМИ изучены. Исследование проводилось в соответствии с Хельсинкской декларацией и был одобрен местным комитетом по этике. Письменное информированное согласие было получено от всех участников. Все испытуемые не знали о цели эксперимента.

Здесь мы покажем, повторноинтуитивный результатов испытаний двух обследованных 7 - 9 месяцев после инсульта инцидент с неполным гемианопсия (рис. 1) на правой стороне с и без компенсационных поведения, а также здорового человека в качестве контроля. Здоровые управления была выбрана из-за того же возраста, опыта вождения и компьютерные игры.

Пациент выставлены компенсационных скачкообразных движение в сторону, где визуальный дефект располагается в результате нормальной работы в продвижении моделирования по сравнению с здоровыми управления с успешного обнаружения и реагирования на возможные опасности в сельской дорожной ситуации. Тем не менее, пациент B не показывают компенсационных скачкообразных движений и показал плохую работу в продвижении моделирования с пропавших без вести на периферические объектов в слепой поле, вызывающее длительное время реакции или столкновения. Тем не менее, на протяжении диски, пациент B приняты компенсаторное поведение вызывает меньше столкновений, без указание сделать это. Тестированиебыла выполнена голова безудержно позволяющие реальных условиях и выявить возможное влияние движений головой в компенсаторное поведение.

Пациентов просили вести Конечно, как они будут делать в реальной не-моделирование дорожной ситуации. По сравнению с здорового пациента теме выполняются саккад в 1,7 раза чаще, которые преимущественно покрыта часть экрана, где визуальный дефект был расположен (63%). Амплитуды саккад у пациента и контроль были одинаковыми (средняя амплитуда: 5,5 степени в здорового человека против 5,3 степени у пациента). Фиксация продолжительности пациент был короче по сравнению со здоровыми контроля (средняя фиксация продолжительностью 381 мс пациента по сравнению с 483 мс в контроле).

В отличие B пациента и контроля изучены одинаково часто обе стороны экрана. Рисунок 2 иллюстрирует распространение записей на экране во время первого диска рatient, здорового человека и больного Б. Пациент B выполнена менее 3,4 скачкообразных движений по сравнению с пациентом покрытие в два раза меньше амплитуды пациента (средний амплитуда: 5,5 пациентов против 2,9 степень пациента B). Пациент B показала больше длительности фиксации по сравнению с контролем как здоровых, так и пациента (средняя продолжительность фиксации 1049 мс).

Пациент и пациент B выполняется почти без движений головы (1 к 2) в то время как здоровые контроль выполнения нескольких (от 5 до 10) головой движения за вождение сессии способствуют смотреть амплитудой.

Рисунок 3 демонстрирует влияние эксцентриситета положение объекта по отношению к позиции взгляд на время реакции, продемонстрировали отдельно для левой и правой части поля зрения. На рисунке показано увеличение времени реакции из-за эксцентриситета в двух субъектах показано отдельно для обеих сторонах поля зрения. Некоторые времени реакции при очень малых ECC entricities менее чем за 50 мс. Они не являются реалистичными время реакции, а при сканировании возможных опасных мест на дороге, или объекты, появляющиеся в момент фиксации пациента. Мы не фильтровать эти события, потому что это также представляет собой определенную вождения интерес: признание и уступая потенциально опасных мест. (Графический также показывает, что было меньше времени реакции отметить для пациента B из-за пропущенных объектов в своем слепом поле).

В пациентом и здоровый контроль все объекты были обнаружены и никаких коллизий. В пациент B, хотя, время реакции отличались четкое различие между правом (слепой) и левой (зрячих) поля: Пациент B обнаруженных объектов, входящих в слепом поле в 1,6 раза медленнее по сравнению с зрячих поле и столкнулись 4 раза объектов, входящих в слепом поле ( среднее время реакции: правый (слепой) поля: 4411,66 мс против левых (зрячих) поля: 2810 мс).

"> Таким образом, пациент компенсировать свои потери права эксцентричным видением хорошо увеличилось число скачкообразных движений достижения сторону визуальных дефектов поля. Сих пор неясно, хотя, если это компенсационная стратегия становится недостаточным с более высокой рабочей нагрузкой. Об этом свидетельствуют предложил в графе для левого поля зрения: в то время пациент сумел реагируют одинаково быстро на правой стороне в связи с латерализации скачкообразных движений, он показал более длительное время реакции на больших эксцентриситетов на левой стороне, что свидетельствует о возможной стоимости стратегии в отношении производительности. Тем не менее, здоровым управления также показывает незначительные различия реакций раза по сравнению с обеих сторон, что также может быть связано с тем, что здоровая контроль проводится один диск меньше, чем пациентов. Чтобы проверить это представляет собой стойкий эффект, больше испытаний будут необходимы.

В отличие от пациента, пациент B представлен представителем результате пациент не хватает КомпенсацияAtory поведение и его влияние на ходовые качества: отсутствие компенсационных скачкообразных движений в слепую поле в результате столкновения с объектами, входящих в слепом поле и длительное время реакции. Тем не менее, на протяжении всего диска, пациент спонтанно начали выполнять более саккад в правом поле зрения с большей амплитудой, в результате чего меньше частоты столкновений.

Рисунок 1А. Пациентов, автоматизированных 30 ° порога периметрии.

Рисунок 1B. Пациент B, автоматизированных 30 ° порога периметрии.

Рисунок 2. записей на экране для пациента, пациент B, и здоровые управления.

Рисунок 3. Время реакции на объекты появляются на различных странностях в поле зрения, для пациента, пациент B, и здоровым контролем.

¹ Это темпомат был реализован для обеспечения сопоставимости времени реакции между возрастными группами, как известно, что пожилые водители снижают скорость качестве возможного компенсационного механизма ^7.

² Моделирование болезни описывается как тошнота, потливость и головокружение сохраняется в течение вождение сессии. Существует различные данные по частоте встречаемости в пределах от 9% до 37% в зависимости от возраста, как это происходит чаще в пожилом возрасте ^{8, 9, 10.} Тщательная подготовка с практикой диски достаточно долго, для каждого отдельного для правильного adjustment уменьшить вероятность симуляции болезни.

³ на диске есть 4 кабана и 4 шаров запрограммирован подойти с каждой стороны дороги на двух разных странностей, на прямой части курса и в разные интервалы Конечно, чтобы предотвратить тестирования привычки. Внешний вид объектов вызвано предметом проходящего потока пунктов на дорогах.

Обсуждение

Новый метод позволяет установлено рассмотрение визуального исследовательское поведение больных с дефектами поля зрения вызваны инсультом. Тест дизайн также предлагает немедленное подход к оценке компенсаторное поведение взгляда: При повороте на фотографии наложения глаза эксперт может визуализировать взгляд поведение пациента во время сессии тестирования. Таким образом, это позволяет очень быстро и немедленную оценку относительно того, что пациент принял компенсаторное поведение взглядом. Она также позволяет пациентам осознать это, визуализируя взгляд движений глаз картина наложения движущихся по экрану, как указывает взглядом обратную связь инструментом. Роль головой движения в компенсаторное поведение взгляд, пока неясно. В нашей контрольной группы голова движения были более распространены среди пожилых людей. Здорового контроля проводится более голову движений, чем пациентов. Головной движения могут играть большую роль, когда в поле зрения испытания шире, чем в нашей установке. Поэтому мы не могли identifУ головы движений, как часть компенсационного поведения взгляд у нашего пациента. Однако чаще пациенты должны быть изучены, чтобы уточнить роль головой движения в компенсаторное поведение.

Ограничения исследования являются следующие: Повторное становится необходимым в некоторых лиц в связи с вертикальное смещение глаз трекеров во всем диске. Объекты естественно появляются вдоль дороги, а не по фиксированной эксцентриситета вызванных взгляд положение. Тем не менее текущие взглядом позицию по отношению к объекту учитывать при интерпретации реакции.

Пациенты с дефектами поля зрения были проверены, прежде чем в моделируемой и реальной вождения параметры:.. Бауэрс и др. ¹² и Cockelbergh и др. ¹³ провели исследования в симулятор вождения и продемонстрировали беднее ходовые качества у пациентов по сравнению с контрольной группой. Однако они не зафиксировали глаз и головы движений и индивидуальные различия могли пOT быть связаны с визуальными исследовательское поведение. Вуд и др. ^6. Испытана в реальной жизненной ситуации и установили оценки динамических характеристик пациентов с дефектами поля зрения. Голова и движений глаз были проанализированы с помощью видео-и после-тестовое забил два независимых исследователей, таким образом, дело с меж-оценщик надежности. Тем не менее они не обеспечивают количественный анализ фиксации длительности, саккад и движений головы и оценка зависела от сертифицированного специалиста реабилитации вождения. Преимущество нашего создана с имитацией вождения легко и быстро оценки в клинических условиях, записи четко определенных параметров глаз и головы движений, а также время реакции. Можно контролировать уровень отвлечения и подвергать каждый водитель в подобной ситуации вождения со стандартным маршрутам и условия, позволяющие сопоставимости. Рот ² показано, что SCT улучшает поискового поведения на слепой взгляд в естественных поисковч задач. Регулируя уровень отвлечения на курсы вождения, можно будет доказать, если, и на каком уровне, компенсаторное поведение не удается с большим объемом работы. Сравнение моделирования реальных исследованиях вождения, представляется целесообразным учить компенсаторное поведение в искусственной среде и подвергать пациента к реальной ситуации на дороге в качестве второго шага. Тем более, что последняя позволяет оценить безопасность вождения.

В будущем мы намерены включить характеристика различных уровней компенсаторное поведение, анализируя саккад, амплитуды и распределения. Это помогло бы предложить более индивидуальная реабилитация планирует доводят до текущего уровня пациента компенсаторное поведение. Во-вторых, как показывает пациенту B спонтанное принятие компенсационных стратегии, мы хотели, чтобы проверить схему в качестве возможного инструмента для реабилитационных целей: Управление моделирования не только в качестве диагностического теста дизайном, но и специальную подготовку, инструктаж йэлектронной пациенту выполнить компенсаторное поведение саккады. В сочетании с непосредственной визуализации взгляд поведение взглядом указывает фотографий глаза наложения этого может дать механизму обратной связи возникают внимания на компенсационной стратегии.

Материалы

Name	Company	Catalog Number	Comments
Имя	Компания	Каталог #	Комментировать
Симулятор вождения программное обеспечение Silab	Вюрцбург Институт трафика наук GmbH (WIVW)		http://www.wivw.de/index.php.en
EyeSeeCam	Мюнхенский университет больницы Клинических нейронаук		http://eyeseecam.com
			Смета расходов и времени на создание 20 тысяч евро, 3 месяца.