Il test impulsivo del capo (vHIT) prende le mosse da un test, entrato ormai largamente in uso in tutti i laboratori di vestibologia clinica, il test di Halmagyi e Curthoys.
Questo segno clinico, rivelato grazie ad un impulso impresso al capo del paziente da parte dell’operatore, è stato descritto per la prima volta da Halmagyi e Curthoys nel 1988 e da quel momento ad oggi il test è stato ed è ampiamente utilizzato per valutare la funzione canalare, e l’eventuale presenza di un suo deficit testimoniato dalla comparsa di di una saccade di compenso.
Il test di Halmagy
Il paziente guarda in avanti sul viso dell’operatore che gli sta di fronte; gli viene chiesto di tenere sempre gli occhi fissi su un bersaglio costituito dal naso dell’esaminatore (Halmagyi et al, 1988).
A questo punto il medico inizia il test. Ruota la testa del paziente bruscamente a direzione imprevedibile verso destra o verso sinistra.
La rotazione del capo deve essere poco ampia, al massimo 10-20 gradi, e di grande accelerazione.
Se il riflesso vestibolo-oculomotore (VOR) è normofunzionante, il soggetto sottoposto ad esame sarà in grado di compensare il movimento impulsivo del capo quindi di mantenere lo sguardo sul bersaglio.
Invece, se il VOR è inadeguato (deficit vestibolare), gli occhi durante il movimento di rotazione perderanno il bersaglio, non saranno in grado di compensare il movimento impulsivo del capo e quindi di mantenere lo sguardo sulla mira. Sarà necessaria una saccade di compenso ( Catch-up saccade) per riacquisire il bersaglio.
Il limite del test di Halmagyi
Tuttavia, alcuni pazienti con deficit vestibolare non venivano opportunamente valutati con il test impulsivo del capo, in quanto, anche gli osservatori più esperti, non erano in grado di osservare movimenti saccadici generati durante il movimento della testa( saccadi covert ).
L’ideale sarebbe quindi avere misure oggettive del movimento della testa e la contemporaneamente del movimento degli occhi, con un sistema sufficientemente veloce ed il più possibile accurato, per la rilevazione anche delle saccadi cosidette “covert”.
Video Head Impulse Test (vHIT)
Tale metodica è ampiamente e facilmente applicabile in ambito clinico. si avvale di un dispositivo vHIT atto a rilevare le saccadi non visibili, e a fornire una misura quantitativa della funzione VOR.
I movimenti oculari sono registrati da una telecamera ad alta risoluzione ad alta velocità, movimenti della testa sono registrate utilizzando dei sensori giroscopici incorporati nel occhiali.
Il paziente indossa un paio di occhiali super leggeri su cui è montata una piccola videocamera ad altissima velocità (250Hz) e un mezzo specchio argentato che riflette l’immagine dell’occhio del paziente alla telecamera. Un piccolo sensore – accelerometro è posto sugli occhiali ed ha il compito di misurare e quantificare il piano ed il movimento della testa.
L’intero sistema (maschera) pesa circa 60 gr. e deve essere fissato saldamente alla testa del paziente tramite una cinghia, per ridurre al minimo la possibilità di slittamento / scivolamento della maschera. Infatti qualsiasi slittamento degli occhiali sarebbe registrato come un movimento degli occhi ed in tal modo si potrebbero generare e registrare degli artefatti.
Si effettua prima una taratura del sistema in cui il paziente deve guardare alternativamente due spot laser proiettati dagli occhiali stessi sulla parete posta di fronte all’esaminando. Poi il medico chiede al paziente di cominciare a fissare una mira fissa sulla parete ed inizia ad imporre al capo del paziente brusche, ed imprevedibili rotazioni della testa nel piano orizzontale con un piccolo angolo di escursione. Le mani del medico devono essere tenute ben lontano dagli occhiali e dalla maschera come pure dalla cinghia che fissa l’apparato al capo del paziente. Questo è necessario per ridurre al minimo la possibilità che si possano realizzare movimenti della maschera. Il movimento della testa è misurato dal sensore posto sugli occhiali e l’immagine dell’occhio viene catturata dalla videocamera ad alta velocità (250Hz).
I dati poi vengono elaborati da un software, in grado di acquisire oltre ai dati della velocità degli occhi anche quelli della testa e di confrontarli. Il software fornisce anche un feedback sulla qualità dell’impulso somministrato.
Il tracciato
Fisiologicamente, la rotazione impulsiva del capo verso un lato, causa un movimento relativo dell’endolinfa che è ampullipeto nel canale posto nella stessa direzione del movimento.
E’ noto che la deflessione ampullipeta della cresta ampollare del canale laterale determina una eccitazione del recettore con un incremento di frequenza della scarica di base che è direttamente proporzionale alla deflessione della cupola ed in ultima analisi alla velocità del movimento impulsivo somministrato.
La rotazione della testa controlateralmente invece determinerà, in quel canale, una corrente endolinfatica ampullifuga, una deflessione ampullifuga della cresta ampollare del canale laterale, la quale determina una inibizione del recettore con una riduzione della frequenza di scarica di base che fino ad un certo punto è proporzionale alla deflessione della cupola, ma che tuttavia non può scendere al di sotto di 0 spike per sec.
Ora il segnale neurale che arriva ai nuclei oculomotori è dato dalla differenza tra tra il segnale eccitatorio di un lato ( ad es. + 100 picchi al secondo) sottratto al segnale inibitorio che arriva dal lato opposto ( ad es. – 100 picchi al secondo). La differenza (+ 100) – (-100) = + 200 è esattamente la velocità con la quale gli occhi devono muoversi per mantenere la mira.
Per velocità superiori il segnale neurale che arriva ai nuclei oculomotori è dato ugualmente dalla differenza tra tra il segnale eccitatorio di un lato (ad es. + 200 picchi al secondo) sottratto al segnale inibitorio che arriva dal lato opposto che questa volta non riflette più il valore di inibizione in quando al di sotto dello zero il segnale viene tagliato e quindi (– 100 picchi al secondo). La differenza (+ 200) – (-100) = + 300 adesso non è esattamente la velocità con la quale gli occhi devono muoversi per mantenere la mira, ma ad essa si avvicina.
Ecco il perché, con l’aumentare della velocità dello stimolo l’efficienza del riflesso vestibolo oculomotore si riduce anche se di poco. In questo caso alla fine del movimento lo posizione dello sguardo e la posizione della mira differiranno leggermente.
In caso di lesione del labirinto di destra (come nella figura), per impulsi della testa verso il lato di lesione (destro), non si genera alcuna risposta. L’input neurale nel sistema oculomotorio è dato esclusivamente dalla componente inibitoria dal canale controlaterale e quindi non più adeguato alla velocità della testa. La velocità occhio risultante non corrisponde più alla velocità della testa per cui gli occhi rimangono indietro rispetto al target.
VOR Gain = Eye Move/ Head Move << 1 (diminuisce rapidamente con l’aumentare della velocità della testa).
In caso di lesione del labirinto di destra, per impulsi della testa verso il lato sano ( sinistro), si genera una risposta eccitatoria a sinistra ma nessuna risposta inibitoria a destra sede della lesione. L’input neurale nel sistema oculomotorio è dato esclusivamente dalla componente eccitatoria dal canale sinistro in quanto dal lato leso non arriva alcun segnale inibitorio e quindi una risposta ancora una volta non più proporzionale alla velocità della testa, anche se di minore misura rispetto alla perdita registrata a destra. La velocità occhio risultante non corrisponde ancora una volta alla velocità della testa gli occhi rimangono ancora indietro rispetto al target, anche se di minor misura.
Se il VOR non riesce a tenere gli occhi sul bersaglio, la differenza tra le posizioni del bersaglio e quella degli occhi fa scattare una saccade di rifissazione (Catch-up Saccades)
La latenza delle saccadi di rifissazione (~ 100 msec) è notevolmente più lunga della la latenza dei movimenti oculari VOR (~ 10 msec) a causa del coinvolgimento corticale.
La saccadi catch-up che si verificano dopo il movimento della testa sono chiamati saccadi Overt, perché sono visibili e possono essere rilevati da un esaminatore esperto durante il test bedside, senza alcuna attrezzatura aggiuntiva .
Se la differenza di posizione tra la testa e quella degli occhi può essere prevista in precedenza, la saccade di rifissazione può verificarsi durante il movimento di testa. Le saccadi di rifissazione che si verificano durante gli impulsi della testa sono chiamate saccadi Covert, che sono praticamente impossibili da rilevare, senza attrezzature specializzate.
Tuttavia la saccade di tipo Covert a volte non è in grado di riposizionare gli occhi esattamente sul bersaglio, sarà quindi necessaria una seconda saccade ( Saccade secondaria) di correzione della prima, la quale avrà una latenza sempre di 100 msec rispetto alla prima, ma sarà di minore ampiezza in quanto ovviamente la distanza da coprire, ovvero l’ errore da correggere sarà inferiore.
Interpretare i risultati
Il guadagno del riflesso
Si intende il rapporto tra velocità della teste e velocità dell’occhio espresso in gradi al secondo. Il guadagno VOR viene in genere calcolato intorno alla velocità di picco di testa.
Il guadagno VOR in individui normali è ~ 1 per entrambi i canali testati, il guadagno si riduce leggermente per velocità di impulso crescente. L’interpretazione deve essere focalizzata sui guadagni VOR che si trovano all’interno della gamma di velocità ottimale testa.
In pazienti con deficit vestibolare unilaterale il guadagno VOR è significativamente inferiore a 1 per impulsi diretti verso il lato della lesione e diminuisce rapidamente con l’aumentare della velocità dell’impulso. Il guadagno VOR per impulsi verso il lato opposto alla lesione è simile a quello verso il lato leso ma il valore del guadagno iniziale e la velocità di riduzione sono inferiori.
In pazienti con deficit vestibolare bilaterale il guadagno VOR è significativamente inferiore a 1 per impulsi diretti da entrambi i lati della lesione e diminuisce rapidamente con l’aumentare della velocità dell’impulso.
I movimenti saccadici sono il segno cardinale di una lesione che coinvolge il canale semicircolare ipsilaterale o il suo pathway neurale.
I movimenti saccadici patologici devono essere identificati in base alla loro:
- Costanza dell’evento
- Direzione
- Latenza / temporizzazione
- Velocità / profilo di ampiezza
Costanza dell’evento
Le saccadi di cattura patologici si devono verificare per tutti gli impulsi della testa verso il lato patologico.
La velocità della saccade di compenso deve avere una velocità paragonabile alla velocità della testa.
I soggetti normali possono avere delle saccadi catch-up durante gli impulsi ad alta velocità, in tal caso però la velocità della saccade è di solito molto più piccola rispetto alla velocità di picco della testa.
La saccade deve verificarsi all’interno di una finestra temporale specifica in particolare circa 100 msec dall’ inizio del movimento della testa ed entro ~ 100 msec dopo la fine del movimento della testa.
100 msec è infatti il tempo di elaborazione del riflesso di correzione: Retino-cerebello-vestibolo-oculomotore.
I movimenti saccadici che ricadono al di fuori di questa finestra non sono da considerare saccadi di rifissazione.
I limiti esatti della finestra temporale in cui cade la saccade di rifissazione sono ancora in fase di studio.
Suppression Head Impulse Paradigm (SHIMP’s saccades)
Di recente, il gruppo di Ian Curthoys ha messo a punto un nuovo test chiamato Suppression Head Impulse Paradigm ( SHIMP ) .E’ il nuovo indicatore della funzione canalare e del compenso vestibolare. In questo metodo, al paziente viene chiesto di seguire un punto rosso sulla parete generato da un laser fissato alla sua testa, mentre il clinico fornisce l’impulso testa.
Nel caso normale funzione vestibolare, il VOR orizzontale (Hvor) aziona gli occhi verso il lato opposto alla rotazione della testa nei primi 80ms, ma si era chiesto al paziente di seguire lo spot rosso del laser , ma il paziente in questo momento sta, grazie all’efficienze del VOR sta facendo esattamente l’opposto di quello che gli si era stato chiesto.
Il soggetto, dopo una latenza di 80 msec deve generare una saccade di direzione contraria al riflesso del VOR di grande ampiezza (una saccade Shimp) al fine di riacquisire il nuovo bersaglio.
Se il VOR è il riflesso di stabilizzazione dello sguardo durante i movimenti della testa, ed ha quindi un significato di compenso, la saccade generata adesso dal paziente, è detta anticompensatoria perché ha direzione contraria a quella del VOR.
Dopo una lesione vestibolare, il VOR è carente, la fase lenta generata ha minore ampiezza. Gli occhi del paziente si troveranno vicini se non addirittura sul bersaglio che avevamo chiesto di seguire, il movimento degli occhi per riacquisire la mira è di piccola dimensione se non addirittura assente. Quando il guadagno VOR è assente a causa di una lesione completa, non è necessario eseguire alcuna saccade.
Il paradigma SHIMP rappresenta un test complementare al metodo HIMP, nel quale la saccade rappresenta un segno di deficit labirintico , mentre nel metodo SHIMP rappresenta un segno di funzione labirintica.
Ancora il protocollo SHIMP riflette la capacità dei pazienti con moderata riduzione del guadagno HVOR di generare saccadi anti-compensatorie in fase di compenso. E quindi permette la determinazione della funzione canalare residua documentata dalla presenza appunto di saccadi anti-compensatorie.
Esempi di tracciati
Tracciato normale.
A sinistra il guadagno del VOR, per singolo impulso (rosso impulso a destra, blu impulso a sinistra) Con (X) è segnata la madia di tutti i guadagni. A destra Il tracciato della testa ( in blu ed in rosso) ed il tracciato dell’occhio ( in giallo) si sovrappongono.
Tracciato normale.
A sinistra il guadagno del VOR, per singolo impulso (rosso impulso a destra, blu impulso a sinistra) Con (X) è segnata la madia di tutti i guadagni. A destra Il tracciato della testa ( in blu ed in rosso) ed il tracciato dell’occhio ( in giallo) si sovrappongono. Le sporadiche saccadi di rifissazione non sono da considerare patologiche in quanto la velocità della saccade è inferiore alla velocità del capo.
Deficit destro.
Il guadagno del VOR decisamente deficitario a destra (0.3), Il tracciato della testa ed il tracciato dell’occhio non si sovrappongono, Presenza di costanti saccadi di rifissazione a destra, paragonabili alla velocità della testa, e nella finestra temporale prevista.
Neurite vestibolare superiore destra.
Il guadagno del VOR decisamente deficitario a destra (0.3), sia a carico del canale semicircolare laterale che per il canale semicircolare superiore, i cui segnali corrono nel nervo vestibolare superiore. Il tracciato della testa ed il tracciato dell’occhio per i canali suddetti non si sovrappongono, Presenza di costanti saccadi di rifissazione a destra, paragonabili alla velocità della testa, e nella finestra temporale prevista.
Deficit destro.
Il guadagno del VOR decisamente deficitario a destra (0.3), Il tracciato della testa ed il tracciato dell’occhio non si sovrappongono, Presenza di costanti saccadi di rifissazione a destra, paragonabili alla velocità della testa, e nella finestra temporale prevista. La modesta riduzione del guadagno del VOR a sinistra è in parte legata alla assenza del contributo inibitorio al segnale neurale del CSL destro, ed in parte legato ai meccanismi cerebellari di inibizione dei nuclei vestibolari che si verifica nelle fasi di compenso. La presenza di covert saccades nel traccito di destra testimonia appunto la progressione dei meccanismi di compenso.
Deficit sinistro.
Il guadagno del VOR decisamente deficitario a sinistra (0.4), Il tracciato della testa ed il tracciato dell’occhio non si sovrappongono, Presenza di costanti saccadi di rifissazione a sinistra, paragonabili alla velocità della testa, e nella finestra temporale prevista. Nel tracciato di destra sono osservabili delle saccadi di direzione opposta al movimento della testa. E’ il nistagmo spontaneo ( la cui fase rapida batte a destra) che avendo, nell’impulso diretto a destra, una direzione opposta alla direzione di una ipotetica saccade di rifissazione, si iscrive verso il basso, mentre nel tracciato di sinistra, avendo la stessa direzione delle saccadi di rifissazione si confonde con esse.
Tracciato normale.
A sinistra il guadagno del VOR, per singolo impulso (rosso impulso a destra, blu impulso a sinistra) Con (X) è segnata la madia di tutti i guadagni. Le sporadiche saccadi di rifissazione non sono da considerare patologiche in quanto la velocità della saccade è inferiore alla velocità del capo. Nel tracciato di destra è stato adottato il protocollo SHIMP. La presenza di valide saccadi anticompensatorie testimoniano funzione dei canali testati.
Figura A
Figura B
Deficit sinistro.
Figura A.
Il guadagno del VOR decisamente deficitario a sinistra (0.4), Il tracciato della testa ed il tracciato dell’occhio non si sovrappongono. Presenza di costanti saccadi di rifissazione nell’impulso della testa a sinistra, paragonabili alla velocità della testa, e nella finestra temporale prevista. Nell’impulso a destra sono osservabili delle saccadi di direzione opposta al movimento della testa. E’ il nistagmo spontaneo che si inscrive in basso in direzione contraria al movimento del capo.
Figura B.
Nel paradigma SHIMP per il deficit del VOR, nell’impulso della testa a sinistra, non è necessaria alcuna saccade anticompensatoria per riacquisire il bersaglio, mentre compaiono le saccadi SHIMP nell’impulso della testa a destra, segno di una funzione canalare conservata.
Figura A
Figura B
Deficit Bilaterale.
Figura A.
Il guadagno del VOR decisamente deficitario bilateralmente(< 0.4), Il tracciato della testa ed il tracciato dell’occhio non si sovrappongono. Presenza di costanti saccadi di rifissazione nell’impulso della testa a sinistra, paragonabili alla velocità della testa, e nella finestra temporale prevista.
Figura B.
Nel paradigma SHIMP per il deficit del VOR, nell’impulso della testa bilateralmente, scompaiono le saccadi HIMP, ma non compaiono le saccadi SHIMP, non è necessaria alcuna saccade anticompensatoria per riacquisire il bersaglio, segno di una funzione canalare assente.
Compenso vestibolare e ripetitività del test.
Stesso paziente seguito nel tempo.
Deficit vestibolare destro.
Il guadagno del VOR decisamente deficitario a destra (< 0.4), Il tracciato della testa ed il tracciato dell’occhio non si sovrappongono. Presenza di costanti saccadi di rifissazione nell’impulso della testa a destra, paragonabili alla velocità della testa, e nella finestra temporale prevista. Nell’impulso a destra sono osservabili delle saccadi di direzione opposta al movimento della testa. E’ il nistagmo spontaneo che si inscrive in basso in direzione contraria al movimento del capo.
Si noti nei tracciati eseguiti ad un mese e tre mesi dall’evento acuto, la progressiva organizzazione del saccadi HIMP, la scomparsa del nistagmo spontaneo nell’impulso della testa a sinistra e la risalita del guadano man mano che il compenso vestibolare si stabilizza. Fig.48
