Wydanie 2/2008
str. 59

3D wideo-okulografia (3D VOG) – nowe perspektywy diagnostyki ruchomości gałek ocznych w zezie i oczopląsie

3D Video-Oculography – a New Perspective of Ocular Motility Diagnostics in Strabismus and Nystagmus

Carlos Laria1, Jorge L. Alió1,2, Agata R. Plech1

1Instituto Oftalmologico de Alicante. VISSUM- Alicante, Spain Kierownik Instituto Oftalmologico de Alicante VISSUM: Prof. Jorge L. Alió 2Miguel Hernandez de Elche University, Alicante, Spain

Summary: In this report the examination method of eye movements by 3D Videooculography was described. This convenient, non-invasive method allows to investigate the three-dimentional eye movements: vertical, horizontal and torsional, as well as to express obtained data in objective manner. Moreover some examples of using this method in diagnosis of different disorders of eye movements were presented.

Keywords: video-oculography, 3D-VOG, strabismus.


Od wielu lat w okulistyce szukano sposobów rejestrowania złożonych ruchów gałek ocznych. Do ich obserwacji w płaszczyznach poziomej i pionowej można stosować elektrookulografię czy inne techniki fotoelektryczne, pamiętając jednak o ich ograniczonej dokładności (około 2o dla EOG i 0,25o dla innych metod fotoelektrycznych). Kolejnym etapem stało się użycie technik fotograficznych jako sposobu rejestracji ruchów ocznych. Pierwsze systemy rejestrujące wykorzystywały małe kamery o wysokiej rozdzielczości i badały ruchy oczu w płaszczyznach poziomej i pionowej (2D) (1), a ich dokladność ograniczała się do 0,1-0,5o . W ostatnich latach, co wymaga podkreślenia, rozwinęły się techniki pozwalające na badanie skrętnych ruchów oczu, wzbogacając badanie o trzeci wymar (2,3). Pierwsze badania trójwymiarowe były częściowo inwazyjne i opierały się na wykorzystaniu soczewek kontaktowych z wbudowanymi pierścieniami do obrazowania położenia gałki ocznej (4). Soczewki te były jednak drogie, jak również sztywne i przez to trudne do zakładania i utrzymania na powierzchni oka. Szukając nowych nieinwazyjnych rozwiązań pozwalających na badanie 3D (5,6,7), w latach 1989-1991 na Uniwersytecie w Berlinie zbudowano prototyp urządzenia, a po 1991 roku prace nad nim kontynuowała Fundacja dla Badań Sensomotorycznych. Uwieńczeniem prac było zbudowanie systemu nazwanego 3D-VOG, doskonalonego w kolejnych wersjach. Powstała już piąta wersja tego systemu, na której opieramy się w tej pracy. Pozwala ona na rejestrację ruchów oczu: poziomych, pionowych i skrętnych, ruchów i położenia głowy oraz badanie oczopląsu.
Aparat 3D-VOG jest oparty na nieinwazyjnej optycznej metodzie zapisu położenia oczu z użyciem kamer wideo pracujących w podczerwieni (PAL/CCIR lub NTS/EIA). Do zapisu danych wykorzystano operacyjny i graficzny system Windows (ryc. 1). Aparat posiada wbudowany czujnik ruchów głowy, 3D – dla ruchów rotacyjnych i 3D – dla przyspieszenia liniowego, pozwalający na kontrolowanie pozycji pacjenta, a także przeprowadzanie dodatkowych badań przy wymuszonej pozycji (np. test Bielschowsk’ego). Rejestruje on równocześnie odchylenia obu gałek ocznych: poziome (horizontal, h) i pionowe (vertical, v) z dokładnością do 0,05o oraz w stosunku do osi obrotu (torsional, t) do 0,10o. Zakres badania to odpowiednio (h/v/t) ± 25o/ ± 20o/ ± 18o. Aparat posiada unikalny zaawansowany system do badań ruchów skrętnych opierający się o tęczówkowy system tracking (skrzyżowanej oceny segmentów tęczowki), przy czym wybór segmentu tęczówki, zaznaczenie źrenicy, ustawienia parametrów wideo odbywają się automatycznie lub mogą być kontrolowane i zmieniane przez badającego.
Badanie rozpoczyna się od założenia ważącej 400 g maski VOG (ryc. 2, 3), która jest kombinacją gogli do pomiaru pola widzenia z okluzyjnymi zasłonkami. Mocuje się ją centralnie przed oczami pacjenta i z użyciem taśm zabezpiecza przed przesuwaniem się. Następnie należy dokonać centrowania obrazów, ustawić obrazy obojga oczu centralnie (w płaszczyznach pionowej i poziomej) w polu podglądu na obrazie komputera. Każdorazowo wykonuje się kalibrację systemu, która składa się z ustawienia parametrów badania oddzielnie dla badania każdego oka, ich odchyleń poziomych i pionowych podczas ruchów. System rejestrujący może wykonać kalibrację automatycznie, z użyciem projektora i rzutowanych przez niego punktów orientacyjnych. Można także zrobić to manualnie, używając makiety z zaznaczonymi punktami fiksacyjnymi, położonej w określonej odległości od oczu pacjenta (ryc. 4). W tym przypadku wybiera się punkty, względem których oceniane jest położenie oczu w danej chwili. Pacjent powinien spoglądać na nie, jeden po drugim, według wskazań badającego (ryc. 5).
Następnie wybiera się wzorzec referencyjny, co polega na zaznaczeniu na fotografii tęczowki każdego oka wzorca, względem którego oceniane są w poźniejszym etapie ruchy skrętne oczu (ryc. 6). Ostatecznie przeprowadza się badanie ruchów oczu. Natychmiast po słyszeniu komendy pacjent powinien wykonać każdy zadany ruch oczu, gdyż jednocześnie i dynamicznie zapisywane jest położenie oka.
Rzetelne wyniki ruchomości gałek ocznych z użyciem 3D-VOG uzyskuje się po spełnieniu podstawowych warunków.
 Maska powinna ścisle przylegać do głowy w czasie całego badania.
 Należy unikać poruszania głową podczas wykonywania poszczególnych testów.
 Nie wolno ściągać maski w trakcie badania, gdyż każde jej ponowne założenie wymaga kolejnej kalibracji.
 Należy utrzymywać aparat w czystości, a zwłaszcza pryzmaty używane do ogniskowania obrazu w kamerach.
Praktyczne wskazania do wideo-okulografii
Zastosowanie wideo-okulografii do badania ruchomości gałek ocznych pozwala na udokumentowanie tych ruchów, a zwłaszcza ruchów skrętnych, które czasem są trudne do zanalizowania. System jest precyzyjny i skuteczny nie tylko w określaniu kąta zeza, ale także w obrazowaniu dynamicznie złożonej ruchomości oczu w przypadkach podwójnego widzenia, kręczu szyjnego ocznego, zeza zdysocjowanego, zeza porażennego, forii, właściwej esotropii, oczopląsu, itd.
Zastosowanie 3D-VOG w podwójnym widzeniu
Przypadek kliniczny
Pacjent, lat 65, po usunięciu zaćmy metodą wewnątrztorebkową oraz po obustronnej trabekulektomii przeciwjaskrowej, skarżył się na stałe dwojenie poziome oraz okresowe pionowe podczas patrzenia w lewo, jeśli ma założone soczewki kontaktowe korekcyjne. Ostrość wzroku po korekcji oka prawego +18 Dsph i lewego +18 Dsph –1 Dcyl w osi 1000 wynosiła 0,9 dla każdego oka. Stwierdzono zez zbieżny naprzemienny niewielkiego stopnia (6 dioptrii pryzmatycznych DP) w pozycji pierwotnej, z odchyleniem A. Nie stwierdzono wyrównawczego ustawienia głowy ani oczopląsu. Badanie standardowe z użyciem ekranu Hessa było niemożliwe do wykonania z powodu trudnej współpracy z pacjentem. Z zastosowaniem korekcji soczewkami kontaktowymi wykonano 3D-VOG w różnych kierunkach spojrzenia, ze szczególną uwagą na spojrzenie w lewo (ryc. 7). Zaobserwowano, że najwięcej odchyleń prezentuje ruch rotacyjny oczu, co tłumaczy dwojenie zgłaszane przez pacjenta. To, że pacjent nie widział podwójnie podczas noszenia okularów, można wytłumaczyć aberracjami optycznymi powodowanymi przez szkła okularowe tej mocy, które praktycznie wykluczały spojrzenie w bok.
Zastosowanie 3D-VOG w wyrównawczym ustawieniu głowy
Przypadek kliniczny
Pacjent prezentuje porażenie mięśnia skośnego górnego w lewym oku. 3D-VOG pozwala nie tylko na rejestrację ruchów oczu wzgledem 3 osi, ale także na jednoczesną ich analizę względem położenia głowy. Test Bielschowskiego w tym przypadku, kiedy pacjent przechyla głowę na prawy bark, ujawnia pionowe odchylenie oka zależne od porażenia mięśnia skośnego górnego. Podczas pochylenia głowy na prawy bark obserwuje się mniejsze odchylenie pionowe w wyniku skurczu lewego mięśnia prostego górnego dla skompensowania ekscyklotorsji oka (ryc. 8).
Zastosowanie 3D-VOG w zezie zbieżny naprzemiennym
Przypadek kliniczny
Pacjent, lat 19, z zezem, z ostrością wzroku 1,0 w każdym oku, po leczeniu okluzyjnym niedowidzenia między 4. a 8. rokiem życia. Badanie VOG pozwala udokumentować odchylenia oczu niezależnie. Rycina 9 przedstawia wyniki pacjenta w teście naprzemiennego zasłaniania, o tym samym stopniu (12,9o), zbieżnego odchylenia oczu. Nie występuje tu żadna komponenta pionowa ani porażenna.
Zastosowanie 3D-VOG w zdysocjowanym odchyleniu pionowym (DVD)
Przypadek kliniczny
Pacjentka, lat 22, po operacji zeza zbieżnego wrodzonego w 12. roku życia, prezentuje niesymetryczne zdysocjowane odchylenie pionowe. VOG pozwala udokumentować, że podczas fiksacji okiem lewym ujawnia się odchylenie ku górze oka prawego o 15,8o połączone z ruchem skrętnym na zewnątrz. Po przejęciu fiksacji przez oko prawe obserwuje się odchylenie ku górze oka lewego o 4o połączone także z ruchem skrętnym na zewnątrz (ryc. 10).
Zastosowanie 3D-VOG w zezie porażennym
Przypadek kliniczny
Kobieta, lat 65, z chorobą zakrzepowo-zatorową, po wcześniejszym usunięciu zaćmy obojga oczu metodą fakoemulsyfikacji i wszczepieniu soczewek wewnatrzgałkowych, zgłasza podwójne widzenie poziome i okresowo też pionowe, trwające od kilku tygodni. Ostrość wzroku to 0,8 okiem prawym i 0,7 okiem lewym. Przeprowadza się badanie VOG najpierw w pozycji pierwotnej, a następnie podczas patrzenia w prawo i w lewo, pierwotnie podczas fiksacji okiem prawym, a następnie lewym
(ryc. 11). Obserwuje się zez rozbieżny nietowarzyszący, nasilający się podczas patrzenia w lewo, niezależnie od tego, które oko fiksuje. Odchylenie o większym stopniu, a więc odchylenie wtórne, wystepuje podczas fiksacji okiem prawym, co świadczy o porażeniu n. III prawego.
Badanie oczopląsu z użyciem 3D-VOG
Definiując oczopląs, Kostembaum mówi, że są to „niezależne od woli, rytmiczne i powtarzające się ruchy oczu”(8). Z kolei Godde-Jolly i Larmate (9) podają, że jest to „drżenie gałek ocznych, charakteryzujące się pewną sekwencją rytmiczną, mniej lub bardziej regularną, spontaniczne lub wywołane, normalne lub patologiczne, zwykle synchroniczne i takie, które nie zakłóca normalnych ruchów oczu”. Istnieje wiele klasyfikacji oczopląsu ze względu na fazę, częstotliwość i kierunek. Można opisać oczopląs – obserwując go, można także użyć do jego rejetracji metod elektrofizjologicznych, takich jak elektrookulografia (EOG), lub optycznych. System 3D-VOG, jako najnowocześniejsza z metod optycznych, pozwala na udokumentowanie oczopląsu, rozróżnienie wszystkich jego składowych niezależnie, w różnych pozycjach spojrzenia (10). Pozwala na ocenę zarówno kierunku oczopląsu, jak i średniej prędkości fazy wolnej, prędkości maksymalnej fazy wolnej i momentu, kiedy wystepuje, liczby oraz częstotliwości drgań.
W ten sposób można ocenić najważniejsze czynniki decydujace o sposobie chirurgicznej interwencji w przypadku oczopląsu, a więc ustalić położenie, w którym dominuje oczopląs, ustalić pozycje oczu i głowy, w których dochodzi do blokowania oczopląsu, a także ocenić wyrównawcze ustawienie głowy w zależnosci od oka fiksujacego.
Przypadek kliniczny
Chłopiec, lat 13, z oczopląsem i wyrównawczym ustawieniem głowy ze skrętem twarzy w prawo, z ostrością wzroku 0,4 każdym okiem oraz 0,7 podaczas badania obuocznego. Wykonuje się badanie VOG w pozycji pierwotnej, podczas spojrzenia w prawo oraz w lewo, w której to pozycji obserwuje się zmniejszenie oczopląsu (ryc. 12). Urządzenie 3D-VOG wideookulografia jest praktycznym i użytecznym narzędziem do badania złożonej ruchomości gałek ocznych. Pozwala na zobiektywizowanie i udokumentowanie spostrzeżeń lekarza, a niejednokrotnie – na postawienie precyzyjnej diagnozy i wybranie sposobu leczenia w przypadku zeza czy oczopląsu.
Piśmiennictwo:
1. Fioravanti F, Bruno P, Chingolo P, Hart RT, Power H: Bidimensional eye position measurement using video-oculographic systems: close form solution and error analysis. Simulations in Biomedicine. Computational Mechanics Publications, Southampton 1994.
2. Ott D, Gehle F, Eckmiller R: Video-oculographic measurment of 3- dimentional eye rotations. J Neurosci Meth 1990, 35, 229-234.
3. Scherer H, Teiwes W, Clark AH: Measuring three dimensional of eye movement in dynamic situats by means of videooculography. Acta Otolaryngol 1991, 111, 182-187.
4. Murphy PJ, Duncan AL, Glennie AJ, Knox PC: The effect of scleral search coil lens wear on the eye. Br J Ophthalmol 2001, 85(3), 332-335.
5. Clarce AH, Waldmann K, Scherer H: Three-dimensional aspects of caloric nystagmus in humans. Caloric induced torsional deviation. Acta Otolaryngol 1993, 113, 693-698.
6. Curthoys IS, Moore ST, McCoy SG, Halmagyi GM, Markham CH, Diamond SG, Wade SW, Smith ST: VTM – a new method of measuring ocular torsion using image processing techniques. Annals New York Academy of Sciences 1992, 826-828.
7. Moore ST, Haslwenter T, Curthoys IS, Smith ST: A geometric basis for measurement of three-dimensional eye position using image processing. Vision Res 1996, 36, 445-459.
8. Kestenbaum A: Une nouvelle operacion du nystagmus. Bull Soc Ophthalmol Fr 1953, 6, 599.
9. Godde-Jolly D, Larmande A: Les nistagmus. Paris: Masson, 197, 705.
10. Enright JT: Estimating peak velocity of rapid eye movements from video recordings. Behavior Res Meth and Instr 1998, 30, 349-353.


 
 


Ryc. 1. System komputerowy do badania 3D VOG.
Fig. 1 Computer software for 3D VOG examination.



Ryc. 2. Maska do badania 3D VOG.
Fig. 2. Mask for 3D VOG examination.




Ryc. 3. Pacjent z założoną maską do badania 3D VOG.
Fig. 3. Patient with mask for 3D VOG examination.




Ryc. 4. Wzorzec do kalibracji aparatu.
Fig. 4 Standard for device calibration.



Ryc. 5. Wyniki kalibracji aparatu: górny wykres przedstawia odchylenie poziome oka, dolny – odchylenie pionowe podczas spojrzenia we wskazanym przez badającego kierunku.
Fig. 5. Device calibration results: superior graph shows horizontal eye deviation, interior – vertical deviation during gaze in the direction determined by the examiner.




Ryc. 6. Obraz wzorca referencyjnego do badania ruchów skrętnych.
Fig. 6. Reference standard image for torsional movements examination.




Ryc. 7. Wyniki 3D VOG u pacjenta z podwójnym widzeniem.Górny wykres przedstawia VOG w pozycji pierwotnej, dolny wykres – podczas spojrzenia w lewo. Prezentowane są położenia poziome, pionowe i skrętne obojga oczu (dwie linie każdego wykresu).
Fig. 7. 3D VOG results in patient with double vision. Superior graph shows VOG in primary gaze, inferior graph – during left gaze. Vertical, horizontal and torsional positions of both eyes are presented (two lines of each graph).




Ryc. 8. Wyniki 3D VOG u pacjenta z wyrównawczym ustawieniem głowy. Górny wykres przedstawia wyniki VOG podczas testu Bielschowskiego z pochyleniem głowy w prawo, dolny wykres – z pochyleniem głowy w lewo.
Fig. 8. 3D VOG results in patient with compensatory head position. Superior graph shows VOG results during Bielschowski’s test with head turning to the right, inferior graph – with head turning to the left.





Ryc. 9. Wyniki 3D VOG u pacjenta z zezem zbieżnym. Wykresy przedstawiają zapis VOG podczas fiksacji najpierw okiem prawym, potem lewym. Odchylenie poziome w obu przypadkach jest takie samo.
Fig. 9. 3D VOG results in patient with convergent strabismus. Graphs show VOG record during fixation first with right, and then with left eye. Horizontal deviation in both cases is the same.




Ryc. 10. Wyniki 3D VOG u pacjenta z DVD. Wykresy przedstawiaja zapis VOG podczas fiksacji najpierw okiem lewym, następnie – prawym. I jednocześnie DVD oka prawego, a następnie lewego.
Fig. 10. 3D VOG results in patient with DVD. Graphs show VOG record during fixation first with left, and then with right eye. And simultaneously DVD of the right, and then left eye.




Ryc. 11. Wyniki 3D VOG u pacjenta z zezem porażennym podczas fiksowania okiem lewym.
Fig. 11. 3D VOG results in patient with paralysis strabismus during left eye fixation.





Ryc. 12. Wyniki 3D VOG u pacjenta z oczopląsem. U góry zapis liczbowy odchyleń, u dołu – zapis podczas patrzenia w lewo, a następnie – w prawo (w tej pozycji zaznaczają się oscylacje wynikłe z oczoląsu).
Fig. 12. 3D VOG results in patient with nystagmus. On the top, numerical record of deviations, at the bottom – record during right gaze, and then – right gaze (in this position oscillations resulting from nystagmus mark.

 


powrót

REDAKCJA NIE UDZIELA PORAD MEDYCZNYCH I NIE POŚREDNICZY W KONSULTACJACH PACJENTÓW Z LEKARZAMI