Jäljitystesti

Jäljitystesti (Smooth Pursuit)

Timothy C. Hain, MD

Sivua muokattu viimeksi: 7. maaliskuuta 2021

Yllä oleva kuvakaappaus Chicagossa sijaitsevasta kliinisestä laboratoriostamme osoittaa, miltä tietokoneistettu seurantatesti näyttää. Seurantatesti mittaa koehenkilöiden kykyä sovittaa silmien liikkeet visuaalisen kohteen liikkeisiin. Sininen viiva on kohde, jonka LCD-projektori heijastaa näytölle noin 1,5 metriä koehenkilön edessä. Ylhäällä oleva vihreä viiva on silmien vaakasuora asento. Huomaa, että joskus silmä jää kohteen taakse ja joutuu tekemään äkillisen nopeamman liikkeen saadakseen sen kiinni (tätä kutsutaan ”kiinniottosakkadiksi”). Pystysuora silmien asento näkyy bttomassa jäljessä. Se on melko hiljainen – siinä näkyy satunnaisia räpäytysartefakteja ja pientä aaltoilua, joka liittyy silmäkameran epätarkkaan rotaatiokohdistukseen vasempaan silmään nähden (tämä näkyy helposti oikealla videolla, joka sisältää vasemman silmän).

Alla on esimerkki käsitellystä seurantatestistä (merkitty Smooth Pursuit). Sinimuotoinen pursuit käsitellään Fourier-sovituksilla ja tuotetaan Bode-diagrammi. Tässä kuvassa on normaali pursuit, jossa vain toinen silmä rekisteröitiin.

Menetelmät smooth pursuit -kohteen tuottamiseksi.

Yllä olevassa kuvassa on kaksi esimerkkiä menetelmistä, joilla tuotetaan tasainen pursuit-kohde. ”Alhaisen tekniikan” menetelmässä kiinnitetään naruun kirkkaanvärinen raskas esine, kuten tennis- tai golfpallo. Tätä voidaan käyttää tuottamaan sinimuotoisesti liikkuva kohde yhdellä taajuudella, joka määräytyy narun pituuden mukaan. Huippunopeus vaihtelee tällä menetelmällä. Vain sinimuotoiset ärsykkeet ovat mahdollisia.

Sujuvan takaa-ajokohteen tuottamiseksi helpommin toistettava menetelmä on käyttää laseria tai LCD-projektoria kohteen heijastamiseen näytölle. Koska LCD-projektorien hinta on laskenut dramaattisesti viime vuosina, tämä on tällä hetkellä suositeltavin menetelmä.

Vanha menetelmä on käyttää ”LED-palkkia”. Kyseessä on kaarelle asetettujen LED-valojen joukko. Valaisemalla ne peräkkäin voidaan luoda illuusio sulavasta liikkeestä, ja kytkemällä yksittäiset LED-valot päälle voidaan suorittaa sakkaditesti. Tätä kirjoitettaessa olemme sitä mieltä, että LCD-projektorimenetelmä on paljon parempi.

PURSUITTIJÄRJESTELMÄ — KLIINISET NÄKÖKOHDAT

Kliinisissä testeissä käytetään sekä sinimuotoisia että kolmiotaajuisia pursuit-ärsykkeitä. Sinimuotoiset ärsykkeet soveltuvat symmetristen pursuit-häiriöiden havaitsemiseen, ja kolmiomaisia aaltoärsykkeitä käytetään havaitsemaan pursuit, joka on parempi yhteen suuntaan kuin toiseen. Pyrkimyksen voimistumiseen, joka on silmän nopeuden ja kohteen nopeuden suhde, vaikuttavat kohteen nopeus, kiihtyvyys ja taajuus. Sinimuotoisen pursuit-ärsykkeen osalta nämä kolme ärsykkeen parametria ovat toisistaan riippuvaisia. Kolmionmuotoisen aallonmuotoisen seuraamisärsykkeen kohdalla nopeus on vakio, ja kiihtyvyys ilmenee jaksoittaisina pulsseina. Näin ollen taajuutta ja nopeutta voidaan muuttaa kiihtyvyydestä riippumatta. Valitettavasti kolmioaaltoärsykkeen täydellinen seuranta on mahdotonta, koska kiihtyvyys muuttuu jyrkästi kääntöhetkellä.

Tasaisen takaa-ajon rekisteröinnillä on vähäinen diagnostinen hyöty, koska takaa-ajon häiriöt ovat yleensä epäspesifisiä. Tarkkaavaisuus vaikuttaa voimakkaasti pursuit-suorituskykyyn, ja tarkkaamattomat tai yhteistyöhaluttomat koehenkilöt voivat suoriutua huonosti ilman, että heillä on mitään merkittävää keskushermostovauriota. Toinen vaikeuksien lähde on se, että ei ole olemassa vakiomuotoista takaa-ajoparadigmaa, johon liittyy hyvin määritelty normaali tietokokonaisuus. Yksinkertaisia sinimuotoisia pursuit-paradigmoja voidaan luonnehtia kolmen muuttujan parilla (taajuus, amplitudi ja huippunopeus), ja pursuit-seurantasuorituskyky on kaikkien kolmen muuttujan funktio. Useimmat laboratoriot ovat käyttäneet paradigman muuttujien idiosynkraattisia yhdistelmiä, mikä on johtanut monien pienten normaalien tietokokonaisuuksien syntymiseen, joita ei voida verrata muihin. Vaihtelu on huomattavaa silloinkin, kun paradigmamuuttujat ovat samankaltaisia. Tämä vaihtelu voi liittyä tekijöihin, joita on vaikea kvantifioida, kuten koehenkilöiden valppauden asteeseen tai takaa-ajokohteen näkyvyyteen. Tavalliset keskushermostoon vaikuttavat lääkkeet, kuten kouristuslääkkeet, pienet rauhoittavat lääkkeet ja unilääkkeet, häiritsevät helposti takaa-ajoa. On myös selvää, että takaa-ajosuorituskyky heikkenee iän myötä (Zackon ja Sharpe, 1987).

Normal Limits for Smooth Pursuit

Sinuosoidal smooth pursuit heikkenee voimakkaasti taajuuden, iän ja sukupuolen mukaan (naisilla pursuit on huonompi kuin miehillä).

• ICS Medical Corporation. (1988) Pursuit-testaus tietokoneilla – tilannekatsaus. ENG Report, Feb (Kustantaja: ICS medical, Schaumburg, Illinois, US).
• Zackon DH, Sharpe JA. (1987) Sileä takaa-ajo senesenssissä. Kohteen kiihtyvyyden ja nopeuden vaikutukset. Acta Otol 1987; 104; 290-297.

Silmämunamenetelmä pursuit-analyysissä

Kliinisten EOG-järjestelmien eri merkit onnistuvat enemmän tai vähemmän hyvin sileän pursuitin kvantifioinnissa. Yleensä virhe on normaalin puolella — henkilöillä, joilla on huono pursuit, pisteytetään olevan parempi seuranta kuin on oikein. Myös algoritmit huonojen kalibrointien havaitsemiseksi ovat tällä hetkellä melko alkeellisia. Näiden metodologisten ongelmien vuoksi ja varmuuden vuoksi on aina parempi vain ”silmäillä” takaa-ajojälkeä kuin luottaa kaupallisten järjestelmien erittäin vaihtelevaan suorituskykyyn.

Kysymykset, joita pitäisi kysyä, ovat:

• Onko pursuit korkeilla taajuuksilla (esim. 0.4 hz) kohtuullisen tasainen ? Jos on, tämä henkilö on normaali, ja siirry eteenpäin
• Onko matalalla taajuudella (ts. 0.1 hz) lainkaan takaa-ajoa. Jos ei, tällä henkilöllä ei ole lainkaan takaa-ajoa, ja voit jatkaa eteenpäin.
• Ovatko sakkadit ”catch up” vai ”back up” ? Back-up sakkadit tarkoittavat, että henkilö kulkee nopeammin kuin kohde. Jos catch-up, henkilöllä on todennäköisesti synnynnäinen nystagmus
• Onko oikean- ja vasemmanpuoleisen suorituksen välillä selvä ero?
• Onko pursuit-suorituskyky sopusoinnussa potilaan iän kanssa ?

Alempana kerrotaan tarkemmin, miten näihin kysymyksiin saadaan vastaus.

Kalibrointivirheet

Silmä voi helposti käyttää virheellistä kalibrointia ENG/VNG-testauksen aikana, ja kun näin on tehty, se näkyy helposti tasaisessa pursuitissa. Esimerkki on esitetty yllä olevassa kuvassa. Kun tämä havaitaan, käyttäjän on kalibroitava uudelleen. Tämä voidaan joskus tehdä tallennuksen jälkeen, koska pursuit on luonnostaan ”itsekalibroiva”.

Symmetriset pursuitin häiriöt

Sileän pursuitin häiriöt

• Pitkälle edennyt ikä
• Aivorungon häiriöt
• Pikkuaivolisäkkeen häiriöt
• Aivokuoren häiriöt
• Synnynnäinen nystagmus
• Huumeiden nauttiminen
• Tarkkaamattomuus
• Näköhäiriöt

  

  Sympaattisesti heikentynyt pursuitio potilaalla, jolla on pikkuaivovaurio (basilaarinen impression).

Symmetrinen sileän takaa-ajon heikkeneminen (vähentynyt vahvistus) tavataan hyvin usein. Yllä olevassa taulukossa on lueteltu yleisimpiä syitä vähentyneeseen pursuit gainiin. Edellä esitetyistä syistä on oltava varovainen, kun diagnosoidaan takaa-ajon poikkeavuuksia. Kliinisesti on asianmukaista luokitella potilaat, joilla on symmetrinen pursuitio, potilaisiin, joilla on täydellinen pursuitio, potilaisiin, joilla pursuitio on kohtalaisesti heikentynyt, ja potilaisiin, joilla pursuitio ei ole lainkaan heikentynyt. Tämä luokittelu voidaan yleensä tehdä silmämääräisesti asentojäljen perusteella, kun käytetään kohtuullista sinimuotoista ärsykettä (esim. 0,5 Hz, +- 20 asteen amplitudi). Pikkuaivovaurioilla on merkittäviä mutta suhteellisen vähäisiä vaikutuksia pursuitioon (Straube ym., 1997).

Normaalit ovat ne, joilla pursuitio on täydellinen tai lähes täydellinen, kun sitä arvioidaan kiinniottosakkadien puuttumisen perusteella tai pursuition voimistumisen perusteella, joka on suurempi kuin 0,8. Henkilöt, joilla on jonkin verran mutta ei täydellistä takaa-ajoa, esim. takaa-ajon kasvu on yli 0,2 mutta alle 0,8, ovat harmaalla vyöhykkeellä. Tällainen kohtalaisesti heikentynyt pursuitseuranta saattaa liittyä tarkkaamattomuuteen tai lääkitykseen, taustalla olevaan keskushermoston häiriöön tai korkeaan ikään.

Henkilöt, joilla ei ole lainkaan takaa-ajoa, operatiivisesti määriteltynä alle 0,2:n takaa-ajovoitoksi, ovat tärkeimpiä tunnistettavia, koska heillä on lähes aina keskushermostohäiriö. Harvoin havaitaan yli 1,0:n takaa-ajovahvistus. Tämä tunnistetaan ”varasakkadien” esiintymisestä tai toisin sanoen kohteen liikettä vastaan suunnatuista sakkadeista. Jos varasakkadeja ei esiinny, kyseessä on väistämättä tekninen virhe. Pursuit-vahvistusta, joka on todella yli 1,0, esiintyy useimmiten potilailla, joilla on synnynnäinen nystagmus, jota kutsutaan ”latentiksi nystagmukseksi”, kolmioaallon pursuitin aikana. Jotkin normaalit koehenkilöt voivat myös seurata hieman yli 1,0:aa suuremmalla voimakkuudella.

Neuvontaa varten on oltava keskeinen näkö. Näin ollen sokeat ihmiset eivät voi seurata kohteita, eivätkä ihmiset, joiden näkö on pimentynyt kaihin tai tavanomaisten silmälasien poistamisen vuoksi. Toisaalta henkilöt, joilla on hyvä keskeinen näkö, mutta huono perifeerinen näkö, saattavat pystyä ajamaan takaa varsin hyvin. Seuraavassa kuvassa on potilas, jolla on huono perifeerinen näkö (ks. hänen tallenteensa sakkadihäiriö-sivulla), mutta jolla on hyvä keskeinen näkö. Tästä syystä hän pystyy seuraamaan melko hyvin.

Vähentynyt sujuva pursuitio — lääkkeiden nauttiminen.

Vaikka tiedämme, ettei ole yritetty testata jokaisen yksittäisen lääkkeen vaikutusta pursuitioon, tietojemme mukaan kaikki rauhoittavat lääkkeet voivat heikentää sujuvaa pursuitiota. Ollakseen rauhoittava lääkkeen on päästävä aivoihin. Stimuloivat lääkkeet eivät yleensä heikennä sujuvuutta, vaan aiheuttavat sen sijaan ylimääräisiä sakkadeja (neliöaaltojyrähdyksiä)

Tiheitä syyllisiä ovat huimauslääkkeet (esim. meklisiini, bentsodiatsepiinit), psykiatriset lääkkeet ja neurologiset lääkkeet. Alla on esimerkki olantsapiinin vaikutuksesta tasaiseen harjoittamiseen (kuvan on toimittanut tohtori Dario Yacovino).

Asymmetrinen takaa-ajo

Asymmetrisen takaa-ajon syyt

• Akuutti parietaalilohkon häiriö
• Akuutti otsalohkon häiriö
• Pontin ytimien vaurio
• Päällekkäisnystagmus

Pyrkimys, joka on huomattavasti huonompi yhteen suuntaan kuin toiseen, on epäsymmetrinen. Vaikka epäsymmetrinen harjoittaminen on harvinaista, siitä on useammin kliinistä hyötyä kuin symmetrisesti heikentyneestä harjoittamisesta, koska se on spesifinen keskushermoston häiriölle. Epäsymmetrinen pursuitio voidaan havaita helposti, jos käytettävissä on kuvaaja, jossa on merkintä keskimääräisestä voimistumisesta ja keskihajonnasta kumpaankin suuntaan. On käytettävä pursuit-ärsykettä, jossa nopeus on vakio, kuten kolmioaaltoparadigmaa, jotta voidaan verrata oikealle ja vasemmalle suuntautuvaa vahvistumista.

Epäsymmetriseen pursuitiin on useita syitä, jotka on lueteltu yllä olevassa taulukossa. Potilailla, joilla on akuutti kortikaalinen vaurio, johon liittyy parietaali- tai otsalohko, tai aivorungon vaurio, johon liittyy pontin ytimiä, voi ohimenevästi esiintyä parempaa takaa-ajoa, joka suuntautuu vaurion kontralateraalipuolelle (Bogousslavsky ja Regli, 1986). Aivokuoren vammasta johtuvasta epätasapainosta on harvoin hyötyä, koska se kestää yleensä vain useita viikkoja. Useiden kuukausien kuluttua tarkkaamattomuus voi edelleen kohdistua vaurion vastakkaiselle puolelle.

Yksisuuntainen spontaani nystagmus voi olla päällekkäin takaa-ajon kanssa ja aiheuttaa epäsymmetriaa. Perifeeristen vestibulaaristen vaurioiden aiheuttama spontaani nystagmus ei heikkoina välttämättä vaikuta lainkaan pursuitioon, mutta kun se on voimakas (esim. 20 astetta/sek pimeässä), se voi hukuttaa pursuitiojärjestelmän. Sentraalisten vaurioiden aiheuttama spontaani nystagmus voi jäädä korjaamatta pursuit-järjestelmään ja johtaa voimakkaaseen epäsymmetriakuvioon. Näillä potilailla esiintyy spontaania nystagmusta, jota fiksaatio tukahduttaa huonosti, vähentynyttä ja epäsymmetristä pursuit-järjestelmää ja katseen aiheuttamaa nystagmusta. Näissä tapauksissa on hyödyllistä mitata pursuit-vahvistus vain niiden alueiden ympäriltä, joissa silmä ylittää ensisijaisen asennon, koska tällä tavoin katseen vaikutukset voidaan eliminoida.

Potilailla, joilla on eräs synnynnäisen nystagmuksen muoto, jota kutsutaan latentiksi nystagmukseksi, voidaan rekisteröidä pursuit-epäsymmetriaa, joka vaihtaa suuntaa katsovan silmän mukaan. Näillä potilailla on yleensä ollut amblyopia. Koska pursuit-asymmetriaa tai nystagmusta ei välttämättä havaita molempien silmien katsellessa, tämä tila voi aiheuttaa sekaannusta, jos potilas vuorottelee fiksaatiota okulomotorisen akun aikana.

Reversed Pursuit

Tietyillä synnynnäistä nystagmusta sairastavilla potilailla silmät tekevät sakkadeja kohteen liikkeen suuntaan ja hitaita tasaisia liikkeitä kohteen liikettä vastaan. Jotkut kirjoittajat välttävät mieluummin termiä ”käänteinen pursuit”, koska näillä potilailla silmien nopeus ei ole verrannollinen kohteen nopeuteen (Abadie ja Dickenson, 1981).

Muut Pursuit-poikkeavuudet.

Potilailla, joilla on huono näkö, kuten henkilöillä, jotka eivät käytä lasejaan tai piilolinssejään testauksen aikana, tai harvemmin henkilöllä, jolla on verkkokalvon pigmenttirappeuma, silmät saattavat ajoittain ”eksyä” seurannan aikana. Tällöin ne voivat osoittaa tyypillistä etsivien sakkadien mallia. Koska potilas voi kuitenkin löytää kohteen ajoittain, seurantaan liittyvät lukemat voivat olla normaaleja. Yllä olevassa kuvassa on esimerkki tällaisesta tapauksesta. Huomaa vaakasuorassa jäljessä (ylhäällä) esiintyvät neliöaaltojyrähdykset ja myös silmän asennon aaltoilu. Tämä potilas seurasi numeerisesti vahvistuksella 0,96 (joka on normaali).

Termiä ”disorganized pursuit” käytetään joskus vakavasti epänormaaliin pursuitiin, joka kuuluu johonkin edellä mainituista luokista. Tämä voi olla vakava ongelma videojärjestelmissä, jotka eivät salli korjattua näkemistä (eli .silmälasien käyttöä testin aikana). ENG:n oculomotorisen osan tekemiseen tulisi kuulua myös näöntarkkuuden mittaaminen katselevasta silmästä.

Silmien epäjohdonmukaisia liikkeitä voi harvoin esiintyä pursuitin aikana. Useimmissa tapauksissa ei ole tarpeen tutkia takaa-ajojälkeä, koska samat perushäiriöt, jotka aiheuttavat diskonjugatiivista takaa-ajoa, aiheuttavat myös diskonjugatiivisia sakkadeja.

Pursuit in parietal lobe lesions

Inhimilliset henkilöt, joilla on parietal lobe lesions, voivat olla tarkkaamattomia puoleen visuaalisesta tilastaan. Tästä syystä pursuitio voi yksinkertaisesti ”pysähtyä”, kun katse siirtyy kenttään, jossa henkilö ei ole tarkkaavainen (ks. kuva alla).

• Bogousslavsky, J. ja F. Regli (1986). ”Pursuit gaze defects in acute and chronic unilateral parieto-occipital lesions”. Eur Neurol 25(1): 10-18.

Olemme siirtäneet OKN/OKAN-osiomme tälle sivulle.

Yleisviitteet

• Alpert JN, (1974) Failure of fixation suppression: a pathologic effect of vision on caloric nystagmus. Neurology 24: 891-896, 1974.
• Straube A, Scheuerer W, Eggert T. Unilateraaliset pikkuaivovauriot vaikuttavat ipsilateraalisten smooth pursuit -silmänliikkeiden käynnistymiseen ihmisillä. Ann Neurol 1997;42;891-898.
• Takemori S, Cohen B. (1974) Vestibulaarisen nystagmuksen visuaalisen suppression häviäminen flocculusleesioiden jälkeen. Brain Res 72:213
• Wheeless LL, Cohen GH, Boynton RM. (1967) Luminanssi silmän liikkeenohjausjärjestelmän parametrina. J. Opt Soc Am. 57, 394-400
• Zee DS, Yee RD, Cogan DG, Robinson DA, Engel WK. (1976b) Silmämotoriikan poikkeavuudet perinnöllisessä pikkuaivojen ataksiassa. Brain 99:207-34.