The Development of mobile virtual reality-based system (VIRVEST) for subjective visual vertical : doctoral dissertation : medical and health sciences, medicine (M 001)

Subjektyvios regos vertikalės suvokimo testas yra jautrus vestibulinės disfunkcijos rodiklis, susijęs su otolitinių receptorių, esančių pailgajame maišelyje, arba subjektyvios regos vertikalės suvokime dalyvaujančių centrinės nervų sistemos struktūrų funkcijos pažeidimu. Pastaruoju metu vis pasirodo mokslinės informacijos apie dinaminį subjektyvios regos vertikalės suvokimo testą, kurio metu matomas juodas fonas dar papildomas judančiais elementais. Dinaminis subjektyvios regos vertikalės suvokimo testas išplečia ištyrimo galimybes, nes padeda įvertinti galbūt atsiradusį vertikalės suvokimo priklausomumą nuo vaizdinio dirgiklio. Padidėjęs vertikalės suvokimo priklausomumas nuo vaizdinio dirgiklio gali pasireikšti dėl sutrikusios daugiajutiklės informacijos integracijos, kuri būdinga daugeliui neurologinių ligų, ypač išsėtinei sklerozei, ir yra glaudžiai susijęs su senėjimu. Mokslinio darbo tikslas buvo sukurti klinikinei aplinkai tinkamą mobiliąją virtualiosios realybės sistemą, kuria būtų galima vertinti subjektyvios regos vertikalės suvokimą bei vertikalės suvokimo priklausomumą nuo vaizdinio dirgiklio. Darbo uždaviniai buvo: 1. Sukurti subjektyvios regos vertikalės suvokimo ir vertikalės suvokimo priklausomumo nuo vaizdinio dirgiklio tyrimo mobiliąją virtualiosios realybės sistemą, nustatyti tyrimų normos vertes ir tinkamumą naudoti; 2. Panaudojant mobiliąją virtualiosios realybės sistemą, įvertinti išsėtine skleroze sergančių pacientų subjektyvios regos vertikalės suvokimą ir vertikalės suvokimo priklausomumą nuo vaizdinio dirgiklio ir jų ryšį su išsėtinės sklerozės eiga ir klinikiniais požymiais; 3. Panaudojant mobiliąją virtualiosios realybės sistemą, įvertinti vyresnio amžiaus žmonių subjektyvios regos vertikalės suvokimą ir vertikalės suvokimo priklausomumą nuo vaizdinio dirgiklio bei jų ryšį su griuvimų rizika. Sukūrus mobiliąją virtualiosios realybės sistemą (VIRVEST), ji pirmiausia išbandyta su 41 sveiku savanoriu. Patikrinus VIRVEST sistemos tinkamumą, buvo tiriami išsėtine skleroze sergantys pacientai. Į tyrimą buvo įtraukti 59 išsėtine skleroze sergantys pacientai ir 59 sveiki kontroliniai tiriamieji. Vėliau į studiją buvo įtraukta 37 vyresnio amžiaus žmonių, kurie buvo pargriuvę vieną ar daugiau kartų ir 40 vyresnio amžiaus žmonių, kurie anksčiau nebuvo pargriuvę. Į VIRVEST sistemą yra integruoti 4 subjektyvios regos vertikalės suvokimo testai: 1) statinis subjektyvios regos vertikalės suvokimo testas; 2) dinaminis subjektyvios regos vertikalės suvokimo testas pagal laikrodžio rodyklę; 3) dinaminis subjektyvios regos vertikalės suvokimo testas prieš laikrodžio rodyklę; 4) virtualiosios realybės stimulo testas. Vertikalės suvokimo priklausomumas nuo vaizdinio dirgiklio gautas aritmetiniu veiksmu, iš dinaminio subjektyvios regos vertikalės suvokimo nuokrypio atimant statinį subjektyvios regos vertikalės nuokrypį ir apskaičiuojant vidurkį laipsniais. Mokslinio darbo metu sukurta mobilioji virtualiosios realybės sistema (VIRVEST), skirta vertinti subjektyvios regos vertikalės suvokimą ir vertikalės suvokimo priklausomumą nuo vaizdinio dirgiklio, nustatytos subjektyvios regos vertikalės suvokimo normos vertės atitiko literatūroje aprašomas normos vertes ir sistema įvertinta kaip tinkama naudoti klinikinėje praktikoje. Panaudojant VIRVEST sistemą, buvo nustatyti didesni išsėtine skleroze sergančių pacientų statiniai ir dinaminiai subjektyvios regos vertikalės suvokimo nuokrypiai bei didesnis vertikalės suvokimo priklausomumas nuo vaizdinio dirgiklio, palyginti su sveikais kontrolinės grupės asmenimis. Dinaminiai subjektyvios regos vertikalės suvokimo pakitimai ir padidėjęs vertikalės suvokimo priklausomumas nuo vaizdinio dirgiklio gali būti interpretuojami kaip išsėtinės sklerozės progresavimo ir neįgalumo klinikiniai požymiai. Panaudojant VIRVEST sistemą vyresniems žmonėms, kurie buvo pargriuvę, nustatyti reikšmingai didesni statinio ir dinaminio subjektyvios regos vertikalės suvokimo nuokrypiai bei didesnis vertikalės suvokimo priklausomumas nuo vaizdinio dirgiklio, palyginti su sveikais kontrolinės grupės asmenimis. Padidėję dinaminio subjektyvios regos vertikalės suvokimo testo nuokrypiai buvo reikšmingai susiję su ženklesne griuvimų rizika.

The subjective visual vertical measures a subject’s perceived verticality and is a sensitive test of vestibular impairment, reflecting peripheral or central otolithic pathway dysfunction which carries out a significant role in balance control. Recent studies demonstrate additional benefits of dynamic subjective visual vertical testing, where a line or arrow is presented against a moving background. Dynamic conditions increase the sensitivity of the test by quantifying the degree of visual dependence. Visual dependence is usually described as an increased weighting of vision, and it can be a result of multisensory integration disorder. Multisensory integration impairments are relatively common in various disorders, especially in multiple sclerosis cases and in older adults. The aim of the study was to develop a mobile virtual reality-based system for subjective visual vertical and visual dependence assessment and to evaluate it in clinical practice. Objectives of the study were: 1. To develop a mobile virtual reality-based system for subjective visual vertical and visual dependence measurements, evaluate its normative values and usability in a clinical environment; 2. To evaluate subjective visual vertical and visual dependence using a mobile virtual reality-based system in patients with multiple sclerosis, and to evaluate their relationship with multiple sclerosis course and clinical findings; 3. To evaluate subjective visual vertical and visual dependence using the developed mobile virtual reality-based system in older adults with experienced falls and evaluate its relationship with the risk of falls. Initially, the mobile virtual reality-based system (VIRVEST) for subjective visual vertical assessment was developed and was evaluated in 41 young and healthy volunteers. Later, 59 patients with multiple sclerosis and 59 healthy control group participants were enrolled in the study. And finally, 37 older adults who have already experienced falls and 40 older non-fallers volunteers were included in the study. Four tests were integrated in a mobile virtual reality-based system (VIRVEST) and performed by each patient: a static subjective visual vertical, dynamic subjective visual vertical with clockwise and counter-clockwise background stimulus rotation, and subjective visual vertical in a virtual reality background – a boat floating in the wavy water - to be adjusted vertically. Visual dependence was calculated as the mean of absolute values of the rod tilt from each trial of dynamic subjective visual vertical minus the mean static subjective visual vertical rod tilt. A mobile virtual reality-based system (VIRVEST) was developed for subjective visual vertical and visual dependence measurements, normative values of subjective visual vertical were established and were the same as stated in the literature, the usability of the (VIRVEST) system in a clinical environment was confirmed. Using a mobile virtual reality-based system (VIRVEST) greater static, dynamic, and visual dependence tilts were found in patients with multiple sclerosis than in healthy controls. Moreover, dynamic subjective visual vertical and visual dependence abnormalities can be considered as potential clinical markers of multiple sclerosis progression and disability. Using a mobile virtual reality-based system (VIRVEST) greater static, dynamic, and visual dependence tils were found in older adults with experienced falls than the healthy controls. Greater dynamic subjective visual vertical tilts were related with the risk of falls.