虛擬現(xiàn)實(shí)輔助下的主觀視覺垂直線與主觀視覺水平線檢測

成穎 張玉忠 陳飛云 陳耔辰 許信達(dá) 魏蘭瓔 許珉 張青*

1 西安交通大學(xué)第二附屬醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科病院2復(fù)旦大學(xué)眼耳鼻喉科醫(yī)院耳鼻喉科3 西安交通大學(xué)第二附屬醫(yī)院麻醉科

前庭耳石系統(tǒng)在保持人體平衡、姿態(tài)改變（如頭傾斜和俯仰）和空間定向上起重要作用。耳石器官主要是感受線加速度和重力的[1]，特別對于飛行員，正常的前庭功能對于飛行中保持正確的空間定向具有重要的作用。因此，如何簡單有效的檢測耳石器功能具有重要的意義。主觀視覺垂直線（subjective visual vertical，SVV）和主觀視覺水平線（subjective visual horizontal,SVH）是指人們在排除視覺參照暗環(huán)境情況下對重力垂直線及重力水平線的判斷知覺，是評估橢圓囊功能的便捷快速的方法，其偏斜角度可以反映雙側(cè)橢圓囊的不對稱性，雙側(cè)橢圓囊的靜態(tài)張力平衡狀態(tài)[2-6]。1971年，F(xiàn)riedmann首先發(fā)現(xiàn)一側(cè)前庭功能缺失的病人重力垂直線判斷知覺會表現(xiàn)出明顯偏差[7]。自此，這方面的研究得到了廣泛的關(guān)注。目前多采用“bucket test”這一簡易儀器進(jìn)行靜息狀態(tài)頭0°正中位的檢測或偏垂直軸心旋轉(zhuǎn)的動(dòng)態(tài)檢測。目前國際、國內(nèi)均較少見到利用VR 眼鏡測試靜息狀態(tài)不同頭位傾斜角度時(shí)主觀視覺垂直線和主觀視覺水平線的報(bào)道。我們實(shí)驗(yàn)室通過建立正常成人在不同頭位傾斜角度下的SVV 和SVH 的測定，為臨床的診療及對前庭功能康復(fù)的評估提供依據(jù)。

1 資料和方法

1.1 研究對象

選取健康成年人60 名，均為西安交通大學(xué)第二附屬醫(yī)院的醫(yī)護(hù)人員或就診于我院的患者家屬，其中女36 名，男24 名，年齡21-56 歲，平均（31.68±9.37）歲。納入標(biāo)準(zhǔn)為：1.既往無眩暈發(fā)作病史、平衡障礙、聽力障礙、中耳炎病史，無神經(jīng)系統(tǒng)、骨骼系統(tǒng)疾病，無頭顱閉合性及開發(fā)性損傷史；2.頸部活動(dòng)良好；3.視力正?；虺C正視力1.0以上；3.行純音聽閾及聲導(dǎo)抗檢查正常；4.理解并配合檢查；簽署知情同意書。排除標(biāo)準(zhǔn)：有頭暈、眩暈病史；聽力異常者；有眼疾患者；無法理解及配合者。

1.2 主觀視覺垂直線和主觀視覺水平線的檢查[8]

檢查由從事臨床工作5 年的經(jīng)驗(yàn)豐富的檢驗(yàn)師完成。每位受檢者均完成以下幾個(gè)固定角度的頭位檢查：1.頭在正中位（0°）；2.頭向左傾斜30°；3.頭向左傾斜45°；4.頭向左傾斜90°；5.頭向右傾斜30°；6.頭向右傾斜45°；7.頭向右傾斜90°。主觀視覺水平線和主觀視覺垂直線均需進(jìn)行上述各個(gè)頭位的檢查，開始檢查前先進(jìn)行2 次的預(yù)檢查，讓患者熟悉檢查過程，正式檢查后每個(gè)頭位均需進(jìn)行三次重復(fù)檢查，取平均值。

受檢者佩戴VR 眼鏡（由庚ZT-VNG-I），佩戴眼鏡后，自動(dòng)避光，進(jìn)入暗環(huán)境，受檢者可在鏡中看見一黃綠色光條投影，其背景為黑色。黃綠色光條的傾斜角度由計(jì)算機(jī)隨機(jī)產(chǎn)生，受檢者通過無線控制棒的旋轉(zhuǎn)按鈕調(diào)整光條到自己認(rèn)為的“重力垂直線、水平線”位置，再通過無線控制棒的確認(rèn)按鈕確認(rèn)，確認(rèn)后計(jì)算機(jī)隨機(jī)產(chǎn)生不同傾斜角度的光條進(jìn)入下一次的重復(fù)檢查，受檢者按下確認(rèn)按鈕后計(jì)算機(jī)同時(shí)記錄了其頭位及光條偏離實(shí)際重力垂直線和重力水平線的角度即主觀視覺垂直線和主觀視覺水平線的偏斜角。在操作過程中計(jì)算機(jī)會實(shí)時(shí)監(jiān)控頭位，包括其在重力垂直線和水平線上的偏斜情況。通過實(shí)時(shí)監(jiān)控，檢查者可以隨時(shí)調(diào)整受檢者的頭位到不同偏軸心角度上。以重力垂直線為基準(zhǔn)調(diào)整其偏軸心的角度，同時(shí)防止出現(xiàn)以重力水平線為軸的頭的俯仰，減少半規(guī)管在檢查中的影響。

圖1 A受檢者佩戴VR眼鏡接受檢查的情況。B佩戴VR眼鏡時(shí)暗視野內(nèi)所見。C操作界面。D報(bào)告單界面。

與VR 眼鏡配套的主觀視覺垂直線和主觀視覺水平線檢查軟件自動(dòng)設(shè)置以重力垂直線和水平線為基準(zhǔn)并定義為0°，垂直線以上端向右、下端向左偏斜為正（+），上端向左、下端向右偏斜為負(fù)（-）；水平線以左端向上、右端向下為正（+），左端向下、右端向上偏斜為負(fù)（-）（圖1）。Fig.1 A situation of the subject wearing VR glasses for examination.B.field of wearing VR glasses.C operation interface.D report sheet interface.

1.3 數(shù)據(jù)分析

通過統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件SPSS18.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，各組間參數(shù)的比較，若符合正態(tài)分布且方差齊則采用t檢驗(yàn)進(jìn)行。不符合正態(tài)分布或方差不齊的計(jì)量資料比較則采用秩和檢驗(yàn)。統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著性水準(zhǔn)α取0.05。

2 研究結(jié)果

2.1 不同頭位傾斜角度時(shí)SVV與SVH的結(jié)果

在不同的頭位時(shí)，主觀視覺垂直線、主觀視覺水平線的偏斜角度均呈正態(tài)分布。主觀視覺垂直線的偏斜角在不同頭位傾斜角度時(shí)的情況如下：頭向右傾斜90、45、30 度時(shí)分別為4.12°±4.19°，-1.04°±6.58°，0.31°±4.16°；頭正中位時(shí)為-0.12°±1.64°；頭向左傾斜30、45、90度時(shí)分別為-1.25°±3.82°，-1.44°±7.78°，-7.62°±6.90°。主觀視覺水平線的偏斜角在不同頭位傾斜角度時(shí)的情況如下：頭向右傾斜90、45、30 度 時(shí) 分 別 為4.94° ± 3.99° ，-3.28° ±6.76°，-1.89°±4.65°；頭正中位時(shí)為-1.14°±1.77°；頭向左傾斜30、45、90度時(shí)分別為-0.62°±6.66°，2.53°±5.52°，-9.65°±7.0°（表1，圖2，3）。

表1 不同頭位傾斜角度時(shí)的主觀視覺垂直線與主觀視覺水平線情況Table 1 SVV and SVH in different head tilt

圖2 不同頭位傾斜角度時(shí)主觀視覺垂直線的偏斜角Fig.2 SVV in different head tilt

圖3 不同頭位傾斜角度時(shí)主觀視覺水平線的偏斜角Fig.3 SVH in different head tilt

2.2 不同頭位傾斜角度時(shí)SVV與SVH正負(fù)值所占比率

頭向右傾斜90°時(shí)主觀視覺垂直線主要向右偏斜，主觀視覺水平線主要向上偏斜，呈正值。頭向左傾斜90°時(shí)主觀視覺垂直線主要向左偏斜，主觀視覺水平線主要向下偏斜，呈負(fù)值（表2）。

2.3 以重力垂直線為基準(zhǔn)，頭向左右傾斜相同角度時(shí)的SVV和SVH值對比

以重力垂直線為基準(zhǔn)，頭向右傾斜90°和頭向左傾斜90°時(shí)的主觀視覺垂直線偏斜角對比兩者存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。頭向右傾斜45°和頭向左傾斜45°時(shí)的主觀視覺垂直線，頭向右傾斜30°和頭向左傾斜30°時(shí)的主觀視覺垂直線，頭向右傾斜90°和頭向左傾斜90°時(shí)的主觀視覺水平線，頭向右傾斜45°和頭向左傾斜45°時(shí)的主觀視覺水平線，頭向右傾斜30°和頭向左傾斜30°時(shí)的主觀視覺水平線，偏斜角對比均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。故除頭向右傾斜90°和頭向左傾斜90°時(shí)的主觀視覺垂直線偏斜角存在差異，可以認(rèn)為，頭向左右傾斜相同角度時(shí)主觀視覺線偏斜角對稱（表3）。

2.4 頭位傾斜相同方向相同角度時(shí)SVV與SVH的偏斜角對比

在頭位傾斜向右45°、90°及頭位傾斜向左30°、90°時(shí)，SVV偏斜角與SVH偏斜角對比沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。在頭位傾斜向右30°，向左45°及頭正中為時(shí)，SVV偏斜角與SVH偏斜角對比有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(表4)。

表2 不同頭位傾斜角度時(shí)SVV與SVH正負(fù)值及0值所占比例Table 2 The proportion of positive and negative values and 0 of SVV and SVH in different head tilt

表3 頭向左右傾斜相同角度時(shí)的SVV和SVH偏斜角對比Table 3 The comparison of SVV and SVH when the head is tilted to the left and right at the same angle

表4 頭位傾斜相同方向相同角度時(shí)SVV與SVH的偏斜角對比Table 4 The comparison of SVV and SVH in the same head tilt

3 討論

前庭耳石系統(tǒng)在保持人體平衡、姿態(tài)改變（如頭傾斜和俯仰）和空間定向上起重要作用。橢圓囊的毛細(xì)胞沿囊斑微紋排列的特性和毛細(xì)胞動(dòng)靜纖毛排列極性，使得它可以感知來自各個(gè)方向的地平面線加速度和頭位相對于重力的變化。

目前認(rèn)為靜息狀態(tài)頭偏軸心傾斜(Roll平面)下主觀視覺垂直線和主觀視覺水平線試驗(yàn)的原理是雙側(cè)耳石傳入中樞信息不對稱使大腦皮層對重力線判斷有誤，同時(shí)通過前庭眼反射通路導(dǎo)致眼位扭轉(zhuǎn)引起重力線偏斜，其中后者引起的重力線偏斜為主要作用機(jī)制。靜息狀態(tài)下頭向一側(cè)肩傾斜可以引起反向的補(bǔ)償性扭轉(zhuǎn)性眼動(dòng)，稱之為反滾轉(zhuǎn)眼動(dòng)，它是一種耳石眼動(dòng)反射，主要的感受器官是橢圓囊。由于觀察反滾轉(zhuǎn)眼動(dòng)需要專門的設(shè)備，所以臨床用主觀視覺垂直線和主觀視覺水平線試驗(yàn)來評價(jià)前庭橢圓囊系統(tǒng)[9-12]，評估外周和中樞前庭損傷患者的空間定向障礙。在急性單側(cè)前庭耳石系統(tǒng)損傷的患者中，主觀視覺垂直線偏斜角越大,說明病程越急,，損傷的范圍越廣。當(dāng)一側(cè)前庭外周(迷路和/或前庭神經(jīng)水平)損傷或前庭核水平損傷時(shí)，SVV向損傷側(cè)偏斜，當(dāng)橋腦水平損傷時(shí)，SVV向損傷對側(cè)偏斜，當(dāng)丘腦或齒狀核水平損傷時(shí)，SVV可以向損傷側(cè)或?qū)?cè)偏斜[13]。除了行前庭神經(jīng)切除的患者，隨著病程的進(jìn)展，SVV 偏斜也逐漸回復(fù)到正常。有學(xué)者考慮這可能跟中樞神經(jīng)系統(tǒng)代償有關(guān)。靜息狀態(tài)頭傾斜時(shí)的SVV 可能在反映更高級的大腦控制中心如丘腦和大腦皮質(zhì)的功能上優(yōu)于偏垂直軸心旋轉(zhuǎn)下的動(dòng)態(tài)SVV[13，14-16]。

在暗室環(huán)境中，當(dāng)受檢者頭以鼻枕骨為軸向左肩或右肩傾斜時(shí)，人體系統(tǒng)在調(diào)節(jié)主觀視覺線至重力線時(shí)會出現(xiàn)錯(cuò)覺。當(dāng)頭傾斜角度小于60°時(shí)，主觀視覺垂直線遠(yuǎn)離頭的方向即與頭傾斜方向相反，當(dāng)頭傾斜角度大于60°時(shí)，主觀視覺垂直線與頭傾斜方向一致。Howard 分別將這兩種現(xiàn)象稱之為Muller（M）效應(yīng)和Aubert（A）效應(yīng)[13,17]。本試驗(yàn)中頭傾斜90°時(shí)出現(xiàn)的如下情況與Howard描述的相符：頭向右傾斜90度時(shí)主觀視覺垂直線主要向右偏斜，主觀視覺水平線主要向上偏斜，呈正值。頭向左傾斜90度時(shí)主觀視覺垂直線主要向左偏斜，主觀視覺水平線主要向下偏斜，呈負(fù)值。從表2中我們發(fā)現(xiàn)主觀視覺水平線在頭傾斜小于60°（30°、45°）時(shí)與Howard所敘述的M效應(yīng)相一致,主觀視覺垂直線的結(jié)果有偏差,我們還需要進(jìn)一步的分析研究。

Clarke A.H 認(rèn)為頭向左右傾斜時(shí)雙側(cè)的橢圓囊均受到刺激，對于正常人，在頭向左右傾斜角度相同時(shí)，SVV 是對稱的[18]。從我們的試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，除頭向左右傾斜90°時(shí)的主觀視覺垂直線偏斜角度有差異外，其余頭向左右傾斜相同角度時(shí)主觀視覺線偏斜角均對稱。我們可以通過擴(kuò)大樣本量再進(jìn)一步研究。

傳統(tǒng)的主觀視覺線的檢測是通過滾筒試驗(yàn)的方法進(jìn)行，有兩種設(shè)備，滾筒上朝向受檢者側(cè)為測試線，檢測者側(cè)是角度刻度，受檢者通過轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒來測試；或者是將滾筒固定在計(jì)算機(jī)屏幕前，由計(jì)算機(jī)特定的測試軟件自動(dòng)生成測試線，受檢者通過計(jì)算機(jī)鍵盤調(diào)整測試線的角度來測試。不管是哪種方法，滾筒試驗(yàn)都需要在暗室環(huán)境下，受檢者固定位置進(jìn)行檢查，設(shè)備移動(dòng)困難，受檢者操作復(fù)雜。而本研究中通過虛擬現(xiàn)實(shí)進(jìn)行的操作，僅需要一臺筆記本電腦和VR 眼鏡，攜帶方便；VR 眼鏡佩戴時(shí)自動(dòng)形成暗視野，不需要特定的環(huán)境；受檢者操作時(shí)不需要檢測者輔助，或者受檢者自己轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒，只需轉(zhuǎn)動(dòng)操作棒上的按鈕就可以完成檢查。有了VR 眼鏡，受檢者可以在任何地方進(jìn)行操作，特別是進(jìn)行普查時(shí)可以隨身攜帶；檢查不受受檢者的姿勢、體位的影響均可順利完成；檢查可以在轉(zhuǎn)椅上完成。

Patricia LM 等用VR 眼鏡測試，靜息狀態(tài)頭為0°位時(shí)SVV 偏斜角平均為3.8°，頭位傾斜向右45°時(shí)SVV 偏斜角平均為14.67°，頭位傾斜向左45°時(shí)SVV偏斜角平均為11.86°。未行大于60°的SVV及不同頭位的SVH 的結(jié)果測定[19]。本研究分別對SVV 和SVH 在頭為正中位（0°）；頭向左傾斜30°、45°、90°；頭向右傾斜30°、45°、90°等7 個(gè)位置進(jìn)行了測試，建立了本實(shí)驗(yàn)室的正常值范圍。對頭傾斜向同一方向同一角度的SVV 和SVH 進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)在頭傾斜向右30°，向左45°及頭正中位時(shí)，SVV偏斜角與SVH偏斜角對比有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。故SVV和SVH 能不能互相取代，或SVV 和SVH 是否有其各自不同的臨床意義仍需進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量分析。

4 結(jié)論

VR 眼鏡佩戴下測試的SVV 和SVH 在不同頭位傾斜角度時(shí)其偏斜角不一，實(shí)驗(yàn)室需建立自己的標(biāo)準(zhǔn)參考范圍，為評估前庭橢圓囊功能提供便捷快速的方法。