采用免眼罩摄像系统进行视频甩头试验
采用免眼罩摄像系统进行视频甩头试验：测试婴儿和儿童半规管的前庭眼动反射增益正常值
Sylvette R. Wiener-Vacher1 ,2 *和Sidney I. Wiener3
1 法国巴黎Robert Debré大学医院耳鼻喉科前庭诊断室，2 法国巴黎Robert Debré大学医院，INSERM U-1141，3 法国巴黎PSL研究大学法兰西学院跨学科生物学研究中心（CIRB），CNRS，INSERM
视频甩头试验（VHIT）被广泛用于诊断成人半规管功能障碍。但经典的VHIT测试系统需将该系统的眼罩牢牢固定在头部，这是婴幼儿无法忍受的。头部和眼球的非接触视频诊断系统解决了这个问题。在这里，我们报告了儿童的VHIT操作流程和正常值。测试了303名健康受试者的所有的前庭眼动反射(VOR)增益，其中包括274名儿童（2.6个月至15岁）和26名成人（16至67岁）。我们采用了欣纳希™Synapsys®™（法国马赛）VHIT Ulmer系统，其免眼罩摄像头可测试头动和眼动。HIT以快速脉冲进行。测试通常持续5‑10分钟。在3个月大的婴儿中，VHIT的测试复制性良好。在大约6岁之前VOR增益随年龄增加迅速增加（且不同半规管之间存在差异），然后增加速度放缓，到16岁达到成人水平。其增益值在幼儿和垂直半规管中变化比较大，但对比左右侧半规管之间没有差异。VOR增益的正常值可以帮助诊断患者的前庭功能障碍。在人工耳蜗植入前，采用VHIT测试有助于避免单侧前庭功能残留的患者因手术而完全丧失前庭功能，以及由此导致的患者运动障碍和认知发育障碍。
关键词：平衡障碍 balance disorders，晕眩 vertigo，前庭 vestibular，前庭眼动反射 vestibulo-ocular reflex，儿童发育 child development，凝视稳定性 gaze stabilization
前言
前庭系统的其中一个重要功能是在头部运动期间固视靶点。藉此可通过头部旋转激发的前庭眼动反射(VOR)来评估半规管功能。VOR乃通过控制眼球运动反向同步头部运动方向而保证眼球固视靶点。头脉冲试验（HIT，又甩头试验）是一种在临床广泛采用的诊断方法，用于检测在患者保持固视时，在每对半规管平面内突然、小幅度的头部旋转（头脉冲运动）时，补偿性眼球运动能否充分锁定非移动靶点(1,2)。重度前庭管功能丧失的特征是,在甩头运动后，有时临床医生可观察到肉眼可见的矫正性扫视[又称为“显性扫视”(1,3)]。此时，VOR不能使眼部运动充分补偿头部运动，且在头部旋转过程中眼球会偏离靶点。矫正性扫视将使眼球凝视重新返回到靶点。注意，肉眼直接观察患者的眼球运动只能诊断重度半规管功能丧失，而无法对VOR增益进行定量分析，且不能始终检测到矫正性扫视，尤其是扫视发生在头部运动早期。
在甩头测试(VHIT)期间采用视频摄像系统可以客观和精确地测量HIT期间的甩头速度，并更准确地描述VOR特征。该系统可以帮助我们计算VOR的增益，即补偿性眼球运动峰值速度与头部运动峰值速度的比率。VHIT摄像还可以揭示头部运动期间发生的矫正性扫视。后者因其通常无法通过肉眼观察(1)检测到，故又称为“隐性扫视”。这些通常发生在轻度部分前庭损失或代偿性前庭损失(1,3)。因此，VHIT被认为是有价值且有效的诊断成人单侧和双侧水平和垂直半规管功能丧失的手段(2)。
VHIT摄像系统的摄像头固定在眼罩上，测试时将眼罩紧紧固定在成年受试者头部(2)。其测试结果与用巩膜扫描线圈记录系统测量的HIT进行了比较。后者多被认为是测量眼球运动的最精确技术。这项研究表明，当某些参数锁定，VHIT测试即可提供可靠的数据。当甩头速度较大时（尤其是高于200°/s）和垂直半规管受到刺激时，VOR增益值降低(2,3)。在前庭部分丧失时，低甩头部速度（<100°/s）刺激下，VOR增益可能显示为正常，因为此时已经发生了补偿性扫视，而较高的峰值甩头速度可以揭示半规管功能丧失。另请注意，在前庭参与很少或没有参与时，在低甩头速度(<100°/s)下，有可能观察到跟踪性眼球运动(4)。因此，这些研究者提议，VHIT刺激的峰值甩头速度应超过150°/s(2,3)。同一团队最近的一项研究(5)表明，VHIT的VOR增益值
（尤其在测试垂直半规管时）受患者注视靶点的偏离视角影响：垂直半规管的VOR增益值随着相对于垂直半规管平面的凝视偏离角度而减小。因此建议垂直半规管测试的固定偏离角度为±40°（相对于垂直半规管平面）(2,5)。
最近发表了采用带眼罩的检测系统对健康成人受试者进行VHIT测试的VOR增益的正常值(6–8)。这些研究揭示了VOR增益（尤其是在老年受试者中）的某些变化。但目前仍然没有儿童直接的HIT的VOR增益正常值，尤其是幼儿。这可能是因为以前缺乏适用于儿童的诊断装置和/或缺乏操作流程。目前有部分发表的数据，但其样本量较小且年龄组偏大（9–12岁）。在此，我们报告了最近已经商业化的VHIT诊断系统(13)的操作流程和测试结果。该系统采用免眼罩摄像技术记录了眼球和头部运动，无需在受试儿童头上固定令人不适的摄像装置（如紧密固定在头部的眼罩）。
材料和方法
受试对象
所有受试者都是健康的，没有神经、前庭、眼科或眼动异常方面的病史（通过完整的神经耳科学-前庭学临床检查和完整的前庭评估组合测试）或其它相关病史。不包括戴眼镜视力矫正的儿童。他们皆为医院工作人员、其朋友和患者家属中招募的志愿者。选择受试者分为16个年龄组，每组均有足够的样本。其中儿童组由1至15岁的儿童组成，每组年龄跨度为1周岁，将16周岁及以上的受试成人编入对照组。受试样本包括274名儿童，每组至少10名受试者。男孩和女孩在每个组中均有良好的代表性（见图1）。对照组由26名健康青少年和成人组成（16‑67岁，中位数=22.4岁，12名男性，14名女性）。由于预试验的数据显示幼儿VOR增益值的变异比年龄较大儿童和成人大，故我们刻意将幼儿受试者（7岁及以下）占比提高。所有受试者都没有任何耳科、前庭或神经系统疾病。有一例9岁儿童因持续数天的急性眩晕发作而退出观察。
所有受试者父母和成年受试者均签署了书面《知情同意书》。我们收到的书面《知情同意书》均有受试儿童可辨识的照片。该研究严格遵循《赫尔辛基宣言》的伦理标准，并获得法国巴黎CPP（个人保护委员会）的批准。
图1 | 儿童组和成人对照组的年龄和性别构成
设置和操作流程
采用欣纳希™Synapsys®（法国马赛）VHIT Ulmer系统对儿童进行的VOR测试通常遵循与成人相同的操作流程（2，14）。早前的研究报告已经就采用该系统对成人进行测试的操作流程详细进行了描述(13)。然而，针对幼儿需要对该流程进行一些调整才能使幼儿能够接受该测试。5岁以下的儿童侧坐在父母或监护人的腿上，面对摄像头（距受试儿童90厘米）（图2）。而5‑6岁的孩子比较顺从，通常可以独自坐在椅子上。嘱受试儿童注视其正前方1至1.3m距离处的靶点（闪光玩具、手机或平板电脑屏幕）。靶点固定在墙上或固定在该测试系统支架的后面，并在测试期间保持在同一位置。嘱（或鼓励）受试儿童目光注视靶点。测试者立于受试儿童身后，将双手置于受试儿童头上（见图2和图3；补充材料中的视频S1和S2）。然后测试者施加一个短暂且不可预判的甩头运动（角度范围约为10°–20°），嘱咐受试儿童不要抵抗或试图协助测试者。若欲在水平面进行甩头运动时（刺激左右外侧半规管），头部略微向前倾斜30°，然后向左或右甩头。若欲刺激垂直半规管，即刺激左前和右后(LARP)和右前和左后(RALP)半规管，则在向左或右偏离矢状面约40°角的方向固定靶点，头部则处在该偏离平面。然后，将头部相对于身体前方和后方施加甩头运动[参见参考文献(7)的图1]。向左偏向进行垂直甩头刺激的是RALP半规管，而反之刺激的是LARP半规管。通常，刺激外侧半规管试验操作比较容易，故往往在刺激垂直半规管之前进行。进行甩头方向（和刺激某个部位的半规管）的顺序应尽量随机，以免受试者预判到甩头运动方向。在测试过程中，合格的刺激水平或垂直半规管的甩头操作的方向和平面将会显示在欣纳希™Synapsys® VHIT Ulmer系统的监视器上（例如，图3A中右上角的蓝色方框所示）。在每次甩头运动时，都会叠加录制一次受试儿童面部实时视频。此视频反馈可引导操作人员尽量在正确的平面刺激成对的半规管（参见图2和图3；补充材料中的视频S1）。系统会自动剔除不在正确平面或甩头速度不足的试验结果。
图 2 | 受试儿童（此例，18个月龄）坐在母亲腿上。母亲正努力把孩子的注意力吸引到相机后面的闪光靶点上。操作员站在孩子身后旋转头部，同时查看在线视频显示器（在母亲身后）。
头动与眼动记录
欣纳希™Synapsys® VHIT Ulmer系统的摄像头拍摄帧率100帧/秒。事实证明，该帧率足以准确测量VOR（因其频率分量远低于该帧率）、检测VOR期间发生的纠正性扫视扫视及补偿性扫视。系统对低于25 Hz的视频信号进行低通滤波，从而避免可能出现的高频信号混叠。测试须在光线充足的房间内进行（以确保瞳孔缩小）。受试儿童坐在办公椅上。调整椅子的高度，使受试者注视靶点、其头部处于最佳高度，并位于摄像头视野中央，以便操作者进行水平或垂直甩头试验。
在测试某个半规管平面时，操作者务必达到120–150°/s的甩头速度（否则，欣纳希™Synapsys® VHIT Ulmer系统将会剔除未达标的测试结果）。所测甩头试验半规管平面顺序和方向均可在系统里面设置成随机进行，旨在使甩头方向尽可能不被预判，以减少受试者预期主动配合（参见补充材料中的视频S1）。在实践中，对于年龄较大的儿童，我们首先在水平面上进行10次甩头，左右各5次，顺序随机。然后，我们继续在相应的垂直半规管平面（LARP和RALP）以随机顺序对
图3 | 该图显示测试一名正常9岁儿童双侧成对半规管的结果（为欣纳希™Synapsys® VHIT Ulmer系统截屏）。（A）右后半规管甩头试验[处于左前和右后(LARP)平面]。（其右上小图）为系统屏幕显示患者眼球的实时视频，可以引导操作者进行下一个甩头试验。蓝色方框提示操作者在左前垂直平面进行甩头试验，以获得对LARP半规管的最佳刺激。在正式甩头之前，操作者可以缓慢旋转受试者头部，以验证自己旋转的平面是否正确。（其左下小图）曲线显示本次甩头试验的头部和眼球运动速度。蓝色曲线对应左眼运动速度，绿色曲线对应头部运动速度。其阴影区表示用以计算VOR增益的取值范围。(其左上小图）为六辐半规管增益图（或称为“半规管图”），其中，填充有颜色的为已经测试的甩头试验结果。最大的圆点表示最近才做的试验。每个辐的长度表示VOR增益，其零点为中央毂边沿。毂中的灰色圆点为被系统自动剔除的测试结果（譬如，受试者眨眼）。在健康受试者中，许多增益值相同，故可能会叠加在一起。位于半规管图右侧的垂直绿色柱为实时显示当前甩头速率。（右下小图）为最近一次甩头试验的视频录像。在测试过程中可以回放该视频，以鉴别伪迹。（B）为该受试者测试结果的汇总表。（C）为每次前庭眼动反射(VOR)增益所对应的峰值甩头速率的函数。注意，其点状分布越紧密，说明其每次试验的重复性越好（表示该受试者测试的标准差SD均低于0.05)。红色菱形代表右半规管的结果，而蓝色菱形代表左半规管的结果（这些点可在测试过程中显示在屏幕上）。
对前半规管和后半规管进行甩头试验。对于年幼的儿童，我们从4‑6次外侧半规管开始做甩头试验（左右），然后再刺激垂直半规管：数次LARP和数次RALP。如果受试儿童配合度高，我们则追加数次对外侧和垂直半规管的刺激，以求每个甩头方向均获得至少5个有效结果。由于欣纳希™Synapsys®系统在甩头顺序上提供了广泛的灵活性，允许在同一操作中从水平半规管的甩头试验任意切换到两个垂直半规管的甩头试验，或相反切换，从而大为提高了临床得以对所有半规管进行全面测试的可能性。
对于幼儿，务必在整个测试过程中通过玩具、游戏、奖励使其保持高度专注，操作者务必非常耐心。与成人相反，大多数儿童不会预期、抵制或协助甩头，因为玩具或其他靶点吸引了他们的注意力。颈部松弛使得甩头试验更容易。试验的目标是务必测得六个半规管中的每个半规管至少有5个无伪迹的甩头结果。操作者应进行小幅度、被动甩头，且使甩头末相“回弹幅度”（短暂的反向旋转）最小[如Curthoys等人(14)、McGarvie(7)、和Mantokoudis等人(15)先前对成人所描述的那样]。这里所有的测试都是由同一个右手优势且经验丰富的操作员进行的。
一些儿童不喜欢陌生人从后面抱住或触碰他们的头部，这是大多数测试幼儿失败的主要原因。此时可嘱受试儿童父母抱紧婴儿头部，而操作者将手放在其父母的手上进行甩头操作。如此常可以解决这个问题。测试5次且甩头速度均达到150°/秒以上。此下限在测试外侧半规管时比较容易达到。然而，在测试垂直半规管时则比较困难（其甩头速度通常多在120–140°/秒和有效甩头试验低于5次）。在测试幼儿垂直半规管时，我们有时不得不接受甩头速度低至100°/秒，因为这通常是幼儿能够耐受的最高速度。在测试婴儿时，我们通常会在测试结束前尝试几次甩头速度高于100°/s的测试。如果成功，即对此次VOR增益进行特别标记，以查看其甩头速度是否一致。整个测试过程通常不超过5或10分钟。
数据处理系统
欣纳希™Synapsys® VHIT Ulmer系统可自动检测到甩头试验在哪个平面进行。其试验结果将依据特殊算法自动被系统接受或剔除（在测试期间其软件会自动计算）。其剔除条件为：是否检测到瞳孔（眼球与摄像头的距离不当、聚焦不当、眨眼）,操作时头部是否稳定，甩头幅度是否过小（可能超过其加速度低限但幅度少于或等于7°)，或其峰值水平加速度未达到2,000°/秒²或其峰值垂直加速度未达1,500°/秒²。其伴有眨眼的试验记录将先暂不纳入正式结果，待稍后若记录的眼球运动状况良好，则可能仍会被自动纳入。这一功能在测试婴儿时特别有帮助，因为测试婴儿时很少有不眨眼的。在本研究中，平均增益是基于每个方向获得4–10有效甩头试验结果而计算出的。
在计算VOR增益之前，操作者需检查每个受试者的头部和眼球运动速率，以确保其符合刺激和记录要求，且没有伪迹（譬如，眨眼、回弹、因注意力分散而造成不能注视靶点）。在计算增益之前，还可以回放测试视频。随后计算并分析16个年龄组中的每位受试者的VOR平均增益和峰值甩头速率。VOR增益计算见图4(13)。总之，头部和眼球速度曲线以“最小二乘方最佳拟合”对齐。最佳对齐所需的参数是增益计算的基础。该软件在头部运动开始后的前18毫秒内即可检测到VOR的开始（即正常受试者VOR潜伏期）。若潜伏期超过18毫秒（仅在患有神经系统异常的受试者中发现），则VOR发生之前的运动轨迹则可纳入增益计算中，以降低对延时的VOR实际增益的评估（且务必对此进行矫正才可纳入）。矫正性扫视（为病理现象）是通过一种算法来获得的，即，眼球运动的相位偏离靶点大于或等于2°时。该算法还通过检测眼球速度的拐点来计算何时发生扫视。扫视时间是从眼球的峰值角加速度获得的（图4B）。当头部运动期间发生矫正性扫视（隐性扫视）时，仅在扫视前的眼球运动才计入VOR增益的运算。
图4 | 前庭眼动反射(VOR)增益计算[也可参阅参考文献(13)]
(A) 眼球运动（蓝色）和头部运动（绿色）速度轨迹的叠加。该程序可确定峰值头部加速度的时间。然后计算每个甩头的头部峰值加速度之前40毫秒到之后80毫秒区间的增益。先将眼球和头部速度曲线在时间和振幅上对齐，以使其差异最小化（通过改变两个参数的最小二乘法：增益和潜伏期）。小插图中的红色阴影区为其对应的最小误差。其计算后的重叠结果显示在小插图中。
(B) 若出现矫正性扫视（病理现象），则进行相同的计算，但其所分析的时间区间（在两条虚线之间）终止在扫视开始时间(tsaccade)，即对应于眼动速度的拐点。其计算后的重叠结果显示在小插图中。该计算结果为不同的半规管测试结果，其速度与图4A的速度相反（对欣纳希™Synapsys®公司提供的图片略作调整）。
分析与统计
计算每种半规管（前、外侧或后半规管）的不对称性，作为左右增益之差的绝对值。我们采用了Sigmaplot® (Systat Software Inc.)进行统计学检验。这些包括单因素方差分析ANOVA、Dunn事后多重比较检验、Mann–Whitney秩和检验、和Pearson矩乘积相关性。对各个半规管进行单独的单因素方差分析ANOVA，并根据受试者的平均VOR增益计算置信区间，同时考虑每个年龄样本的大小（每个年龄组有10名或更多受试者）。采用在线工具(16)计算95%置信区间为1.96倍SEM的Z值。在Microsoft® Excel中以CONSUM分析(17)作为计算公式，以确定VOR增益曲线中的拐点作为年龄函数。来自每个（左和右）半规管的所有个体数据均用于此计算。
结果
(A) 左下方，向右侧甩头试验，左眼运动轨迹（蓝色）峰值相对于头部运动轨迹（绿色）速度较低，说明增益减少。矫正性扫视开始于大约150毫秒。右上角，所有右侧头部甩头试验进行的痕迹叠加。
(B) 结果汇总表。病理测量的增益值显示其变化范围小，类似于正常受试者的测量结果（对欣纳希™Synapsys® VHIT Ulmer数据处理程序屏幕截图的数字略作调整）。
我们未能在该正常儿童人群中发现外侧、前或后半规管增益在左右侧之间存在任何统计学显著差异（Mann‑Whitney秩和检验，p > 0.05）。具体左右之间增益的不对称性（以百分比表示，零表示对称）为：外侧半规管为4±1%，前半规管为6±4%，而后半规管为6±2%。在2岁以下的幼儿仅发现前半规管增益的不对称性较大(15±7%)（见表3）。因此，在以下的分析中结合了左右两侧相应半规管的数据。
各个半规管的VOR增益与年龄的比较表明，这两个因素都很重要（双向方差分析：年龄df = 15，p < 0.001；半规管df = 2，p < 0.001；相互作用不显著：df = 30，p = 0.127）。前半规管的增益平均值比外侧半规管和后半规管的平均值高3%（Holm‑Sidak方法p < 0.001），而后两者之间没有显著差异（p = 0.513）。因此，分别对三种不同的半规管进行了进一步的分析。
随着年龄的增长，各个半规管显示出类似的VOR增益增加的变化趋势（图8）。计算以年龄作为函数的VOR增益均值的置信区间（95%置信区间）表明，增益值1仅出现在10岁以上儿童的外侧和后部半规管，以及9岁以上儿童的前半规管。
为了更清楚地了解这些因素的影响，我们观察了各个半规管增益随年龄变化方面可能存在的性别差异。各半规管的数据为正态分布（Shapiro‑Wilks检验，p < 0.05）。我们采用的两种方差分析显示年龄因素对所有半规管的影响均显著(p < 0.001)。而性别仅对前半规管有显著影响(p = 0.046)，女性的值为1.001±0.005，男性的值为0.986±0.005。这种性别差异相对于年龄差异来说相对较小。年龄和性别都起显著作用的情景仅出现在外侧半规管。成对多重比较显示1、4和9岁年龄组的女孩和男孩之间存在差异（Holm‑Sidak方法，p < 0.05）。在第1组中，这现象可以理解为男孩与女孩增益变化处于快速发育期，而在第4组中，增益的平均差异仅为3.2%。在第9组中，男孩的增益为0.93 ± 0.02，而女孩 为1.05 ± 0.02。
对单个半规管数据的CUSUM分析也揭示了这两个变化的拐点。第一个是外侧半规管在69.5个月，后半规管在68‑72个月，前半规管在68个月，说明这些相当一致。每种半规管类型的第二个拐点均出现在16岁时。与分组数据一样，第1‑6组的VOR增益增加更快。第7组到第15组的增长速度较慢，最后在达到成人水平趋于稳定。
增益测量结果的个体间变异性不大（儿童组的SD平均值=0.09，成人组的SD平均值=0.06；参见图7上的误差）。总体而言，这种变化在第1‑15组的年龄（Pearson乘积矩相关系数r=－0.159，p<0.001）以及第1至6组（Pearson乘积矩相关系数。r=－0.0805，p=0.0154）降低。然而，在第7至15组中，未发现显著差异（Pearson乘积矩相关系数r=－0.00150，p=0.969）。
图 7 | 所有半规管组合的前庭眼动反射随年龄增长而演化。（上图）平均增益（圆圈）和SD（误差条）以及6岁以下儿童（第1‑5组）和6岁及以上儿童（第6‑15组）的单独回归。（下图）CUSUM分析显示在大约6岁时出现主要拐点（垂直虚线）。
讨论
方法学考量
视频头甩头试验是一种有效、实用且快速的诊断工具，可用于检测最低3个月大的儿童的前庭功能障碍。与临床医生仅通过肉眼观察进行的HIT不同，VHIT可以检测出隐性的矫正性扫视，后者表示前庭存在严重缺陷。VHIT的另一个优点是当VOR增益在0.6或0.7水平时，可以检测前庭部分缺陷，无论是否存在不规则发生的隐性扫视。虽然通过与巩膜搜索线圈测量相比，VHIT在青少年和成人中得到了令人信服的验证(2)，但事实证明，安装在眼罩上的视频系统对于不能耐受的婴儿来说其操作不可行。然而，免眼罩VHIT的使用和对其操作流程的改进（如本文所述）现已使该有效的诊断技术用于儿科检查。这些年幼受试者对相同刺激的重复测量的低差异性证明了该诊断技术的可靠性。此外，测试通常只持续5‑10分钟。然而，执行甩头试验的临床操作员务必经验丰富。指导操作员在某个平面甩头的视频反馈系统（欣纳希™Synapsys®甩头试验仪）对缩短培训周期尤其有帮助。
然而，VHIT方法对儿童有局限性，尤其在年幼的儿童。他们通常不接受有人转动他们的头。此外，幼儿的注意力通常很短，他们的目光时常从靶点上移开。为了激励年幼的儿童持续注视靶点，我们创新了吸引注意力的方式（例如在靶点上放置闪光的激光笔、闪光玩具、手机或平板电脑播放动画）。但由于这些靶点可能比较大年龄儿童和成人所采用的靶点更大，由此可能会导致这些非常年幼的儿童的VOR测量值的差异性增大（如我们所观察到的）。然而，Irving等人(18)观察到，通过更有效地吸引他们的注意力，可使幼儿的扫视测试准确性有所提高，哪怕采用较大靶点（而不是小点）。对于年幼的儿童，眼球到注视靶点的距离也更难控制。但通常将该距离保持在100到130厘米的范围内，不需要缩短。该距离可能是测量结果的干扰因素(19)。
我们未发现这些正常儿童的水平、前部和外侧半规管VOR增益在左右两侧之间存在任何统计学上的显著差异。然而，采用带眼罩的视频甩头系统，发现成人(7)的向左或向右甩头的VOR增益之间存在显著差异。该研究者推测，这种差异可能与采用右眼单侧视频记录的测试系统有关。当前的观察结果也支持这一看法(3)。值得注意的是，欣纳希™Synapsys® Ulmer免眼罩视频甩头系统在进行垂直甩头时，也仅记录单侧眼球运动，但其记录眼动侧始终与所测试半规管在同一侧。这可能会使得测试的不对称性减少。免眼罩视频甩头系统还消除了在甩头过程中眼罩与头部的相对位移所产生的伪迹，从而得以对头部和眼球速度进行经典分析而不仅仅是进行位置试验（讨论见下）。而且该系统无需校准，因其眼动和头动均记录在同一视频中。
如引言中所述，Weber等人(3)和MacDougall等人(2)提出在临床实践中VHIT务必在高速甩头下进行。低速甩头试验（低于100°/s）不能揭示半规管功能部分丧失。大多数单侧前庭功能丧失的患者在低速甩头试验时其VOR增益正常(2,3)，这可能是因为这些速度甩头常见于日常生活中，这使得机体产生了代偿功能(2)。因其颈部更柔软，若对儿童外侧半规管进行甩头试验，而欲达到或超过150°/s的甩头速度还是比较容易的。而对垂直半规管，则很难达到150°/s的甩头速度，通常只有120‑140°/s，最低甚至低至100°/s。
低甩头速度可能还不是最大的问题，因为在非常小的婴儿中，其平稳跟踪功能要到5‑6个月大时才逐渐“成熟”（即接近成人水平）（20）。在成人中，需要快速的头部速度，因为在头部速度≤100°/s时，平稳跟踪可以代偿异常的低VOR增益。因此，在小于5‑6个月的年龄段，其平稳跟踪功能可能还不够成熟，无法补偿VOR增益的减少，因此，在这些年龄段，VHIT低速甩头刺激仍然可以揭示VOR增益的减少。在以100°/s低速测试婴儿时，我们仍然可以检测到两侧反应之间的不对称。这也可能表明其半规管功能减退。
McGarvie等(7)在成人各自半规管的VHIT测试期间，发表了采用带眼罩的右眼视频甩头试验系统中所测得的VOR增益正常值。值得注意是，与经典测量（如本文所采用的）相比，他们基于位置试验数据计算出增益值，因为他们发现此算法可以消除眼罩位移造成的伪影。他们的报告表明，VOR增益直到70岁都保持相对稳定，于是，我们合并了我们测试的16‑67岁成人组的数据。然而，在我们的儿童人群中，VOR增益值随着年龄的增长而增加，并在16岁时达到成人水平。值得注意的是，我们对应的各个半规管增益的置信限包含有年龄较大的儿童和成人的1.0值，但该值超出了或处在McGarvie等人(7)观察到的成人左后半规管刺激范围的上限。该问作者解释说，他们的值可能会受到仅记录右眼运动进行测量的影响。
在所有年龄段，前半规管的VOR增益始终比后半规管或水平半规管增益值更高（尽管只高3%）。据我们所查到的文献，我们的研究是首次报告此类观察，在解释此现象之前可能还需要进行更多的研究.
VOR增益随年龄的非线性演化
在此研究中，最低年龄组VOR增益值比较低，并且随着年龄的增长而快速增长但不规则。CUSUM分析揭示其变化拐点在6岁（前半规管出现在4‑5岁，外侧和后半规管出现在6岁）。此后，其增益值随着年龄的增长而缓慢增加，直到16岁时达到成人水平。
图 8 | 各半规管的前庭眼动反射随着年龄的增长而增加（均值和双尾95%置信区间）。 （下图）对各个地块的原始数据进行CUSUM分析
在生命的最初5‑6年期间，高甩头速度的VOR增益的快速变化可能与解剖学发育和/或神经中枢通路的成熟有关。因为据报道末端前庭器和一级前庭传入神经髓鞘发育在出生时或出生后不久就已成熟[如参考文献(25)]。
解剖发育可能在VOR增益演化过程中发挥作用。值得注意的是，头颅大小(26)和瞳距(IPD)(27)的发育拐点也出现在6岁左右。于是，前庭动眼神经反射回路也必须随着颅骨生长、IPD变化、前庭分隔距离和肌肉骨骼发育而变化。IPD的变化可以改变眼球的静息会聚角，从而改变VOR增益。但基于从婴儿期到19岁（27）大样本IPD的观察，在进行VHIT操作使得操作装置跟患者眼球保持的距离（100-130厘米）（超过15年中，仅偏离3/10度），其静息会聚角随年龄的变化可以忽略不计。因此，人们认为会聚角随年龄变化不会影响VOR增益的演化。
前庭眼动反射回路自适应性的变化可能反映在VOR增益中随着年龄的增长而演变。Irving等人（28）的数据表明，扫视的渐近峰值速度从3岁到6岁逐年增加，随后，到11岁和12岁趋于平稳。值得注意的是，对于颈性前庭诱发肌电位（cVEMP），其主要拐点出现在11-12岁（Wiener-Vacher和Wiener，尚未发表的观察结果）。这表明6岁时VOR增益增加率的变化对动眼神经具有选择性，但对颈部肌肉对前庭刺激的反应没有选择性。然而，已发表的通过综合感官测试（SOT）（29）所测得的前庭信号对维持姿势平衡影响的数据似乎也显示出与此处所示的VHITVOR相同的转变，其中只有前庭（但不是视觉或躯体感觉）刺激是稳定的：与此一致，Steindl等人（30）的图2中的SOT数据似乎在6和6和16岁均出现拐点。在年幼动物模型(31)和婴儿(32,33)中进行的低速甩头试验研究表明，其VOR增益远低于成人，并且在发育过程中逐渐增加。这些结果无法与目前的结果相比较，因为低速VOR所涉及的机制不同。这表明VOR的小脑控制发育延迟(22,31–33)。在4-6岁以下的儿童中观察到的低VOR增益可能反映小脑对VOR的控制尚未成熟，且在生命的最初6年中其增益的快速增加可能反映这种控制发育成熟所需的时间。
眼球屈光特性在儿童时期的变化，可能会在VHIT操作时影响受试者对靶点的注视，进而导致VOR增益的变化。受试儿童的近视（40厘米的距离）也不利于VHIT操作(34,35)。在正常新生儿中发现远视在生命的最初3‑4年内减少，到6‑8岁时达到正常屈光水平（正常视力，如成人）(34)，这意味着近视在幼儿测试时很不精确。由于视觉系统需要VOR对其进行校准(32)，因此在非常年幼的儿童中，先天性远视可能导致在1‑3岁组观察到的VOR增益的变化。
临床视角
灵敏、快速、和可靠的前庭功能测试技术的发明对临床诊断影响巨大。许多儿童因眩晕症状而被转诊，并且经常接受不必要且昂贵的脑部影像学扫描（在婴儿需要进行全身麻醉）。快速VHIT筛查和随后的前庭系列测试可以避免可以这些临床这些脑部影像扫描。而且，临床对今早诊断前庭功能损失的需求也十分迫切。对重度前庭功能损失患者，适应性前庭康复治疗也需要及时开始进行，包括家庭成员的主动参与和对居家环境的适当改造（36）。未经治疗的重度前庭功能损失将会导致危险的姿态不稳、视力障碍、认知发育迟缓、和认知发育缺陷（37，38，且参考39）。有趣的是，在正常发育过程中，儿童从6‑7岁开始即获得相对于环境线索配置的（称为“位置导航”）定向运动能力(40)，这与本研究观察到的VOR增益演化的规律相吻合。由于前庭功能障碍通常与听力损失并存，因此对于处于关键发育时期的幼儿来说，此类发育问题尤其值得关注。因此，在听觉假体人工耳蜗植入之前，确定是否保留唯一的前庭残余功能就显得至关重要，以尽一切努力通过一次仅植入一个假体来保持这一基本的感觉输入(41) 。由于这些假体植入经常在非常年幼的儿童进行，因此VHIT此类筛查就显得非常实用。
结论
免眼罩视频甩头系统和改良的vHIT操作流程使得对3个月大的儿童进行vHIT操作可以在10分钟内完成。本研究给出的VOR增益正常值可以作为不同年龄段儿科患者结果对比的参考。据报道，VOR增益在16岁后保持相对稳定(5,7)，但在大约6岁之前会迅速增加，随后会以更平缓的速度演化到成人水平。
伦理学声明
受试儿童的父母和成人均提供了书面知情同意书。该研究遵循赫尔辛基宣言的道德标准，并得到了法国CPP（法国巴黎人保护委员会）的批准。
作者贡献
SW‑V创建了本实验的设计，进行了实验，分析和解释了数据，准备了图表，并起草和修改了论文。SW对数据的分析、解释和呈现做出了重大贡献，并对手稿的重要知识内容进行了批判性修改。两位作者最终批准了要发布的版本，并同意对工作的所有方面负责，以确保与工作任何部分的准确性或完整性相关的问题得到适当调查和解决。
鸣谢
所有使这项研究成为可能的志愿者和年轻患者家属，感谢Audrey Lepriol，IDE，协助进行和优化测试。感谢France Maloumian（CIRB，Collège de France，巴黎）帮助准备数据，并感谢Stéphane Curcio提供图像和技术建议。
资金
资金由法兰西岛地区DIM Cerveau et Cognition提供。
补充材料
本文补充材料可点击http://journal.frontiersin.org/article/10.3389/fneur.2017.00434/
视频 1_ | 采用Synapsys®的屏幕截图对一名9岁儿童进行vHIT测试（马赛，法国）vHIT Ulmer系统。
视频 2_ | vHIT测试的一个10个月大的孩子采用欣纳希™Synapsys® （马赛，法国）VHIT Ulmer系统。
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利益冲突声明：作者未就此文章作过任何利益冲突声明。欣纳希™Synapsys®公司提供了图片和视频，且帮助协助我们支付某些学术会议上演示某些测试结果的费用。
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审校：Christoph Helmchen，德国吕贝克Luebeck大学,德国
Ted Raphan，布鲁克林Brooklyn学院（CUNY），美国
Klaus Jahn，舍恩Schön诊所，Bad Aibling，德国
orcid.org/0000-0001-9410-3884
专业章节：_本文投稿至《神经科学前沿杂志》之“神经耳科学”章节
收稿日期：2017年4月21日
采纳日期：2017年8月8日
发表日期：2017年9月7日
检索：Wiener-Vacher SR and Wiener SI (2017) Video head impulse Tests with a remote camera system: normative Values of semicircular canal Vestibulo-Ocular reflex gain in infants and children.
Front. Neurol. 8:434.
doi: 10.3389/fneur.2017.00434
翻译：周晓芳 上海隆瑷医疗器械有限公司
译者按：
本文中所述之法国欣纳希™Synapsys®公司已于2022年12月被意大利茵万笛Inventis公司（原“闻听”）全资收购，其产品 欣纳希™Synapsys® VHIT Ulmer甩头试验系统原产地也从法国马赛搬迁至茵万笛公司在意大利帕多瓦的生产基地。目前该产品正在申请中国《注册证》，估计在2024年第4季度获得批文。
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