Neurootologie

​Leitung:

​Dr. med. Vincent Wettstein

​Mitarbeitende:

​Christopher Bockisch, PhD
Elham Khojasteh, PhD

Projekte

Verbesserung der vestibulären Diagnostik

In den letzten 20 Jahren sind neuere Verfahren zur Untersuchung der vestibulären Funktion entwickelt worden. Dazu gehören der Kopfimpulstest (KIT) und die vestibulär evozierten myogenen Potentiale (VEMP), ableitbar zervikal am M. sternocleidomastoideus (cVEMP) und okulär am M. obliquus inferior (oVEMP). Vorher bestand als klinischer Test lediglich die kalorische vestibuläre Reizung, deren Ungenauigkeit bestens bekannt ist. Deutlich aufwändigere Untersuchungen mittels Drehstuhl erlaubten zwar eine deutlich präzisere Reizapplikation, die messtechnischen Resultate ergaben aber ebenfalls erhebliche Abweichungen und waren technisch teilweise sehr aufwändig (off vertical axis rotation (OVAR), exzentrische Rotation) und für den Patienten mühsam und belastend. Wir haben eine enge interdisziplinäre Zusammenarbeit mit dem vestibulookulären Labor in Sydney entwickelt und arbeiten an der Evaluation der neuen Testverfahren sowie an einer möglichen Verbesserung.

DVA und V-KIT

Der KIT war messtechnisch bisher nur sehr aufwändig mit der semiinvasiven und teuren search coil Technik quantitativ messbar und konnte daher nur an wenigen Zentren durchgeführt werden. Um eine dokumentierbare Untersuchungsmethode auch für die ärztliche Praxis zu ermöglichen, wurde in mehreren Arbeiten die Dynamic Visual Acuity (DVA) entwickelt. Die bisherigen Untersuchungstechniken wiesen aber noch deutliche Schwächen auf, welche wir durch einige technische Änderungen deutlich vereinfacht und verbessert haben. Dadurch konnte im Vergleich zum KIT mit search coil Technik eine Sensitivität von 100%, eine Spezifität von 94% und eine Genauigkeit von 95% erreicht werden. Es wurde auch eine sehr leichte aber signifikante Altersabhängigkeit festgestellt. Die DVA in der neu entwickelten Technik erlaubt somit eine in jeder Praxis durchführbare und dem quantitativen KIT für die horizontalen Bogengänge nahezu gleichwertige Untersuchung mit für den Patienten deutlich verminderter Belastung. Neu entwickelt wurde auch ein videookulographiegestützter KIT (V-KIT), welcher uns ebenfalls zur weiteren Evaluation zur Verfügung steht. Auch dieser ist in der Praxis einsetzbar und für den Patienten nicht belastend. Als nächsten Schritt werden wir die von uns entwickelte DVA mit dem V-KIT vergleichen. Letzterer zeichnet auch sehr exakt das zeitliche Auftreten von Korrektursakkaden auf, welches vermutlich für die Kompensation eines vestibulären Defizits von entscheidender Bedeutung ist. Dies sind die Fragestellungen des nächsten Forschungsprojektes, bevor wir uns auch den vertikalen Bogengängen zuwenden werden.

VEMP und oVEMP

Neben der Bogengangsfunktion sind die Rezeptoren für Linearbeschleunigung/Schwerkraft von grossem Interesse in der Neurootologie. Insbesondere die oVEMP sind sehr neu. Wir vergleichen aktuell die oVEMP mit den bisher etablierten Tests für die Utrikulusfunktionsmessung, nämlich subjektive visuelle Vertikale bei verschiedenen Körperpositionen und bei excentrischer Rotation. Hier zeigen die bisherigen Werte, anders als bei der DVA sogar eine deutlich bessere Messbarkeit der Utriculusfunktion. Weitere Untersuchungen zu chronischen Gleichgewichtsstörungen aufgrund dauerhafter Störungen der Otolithenfunktion sind in Vorbereitung.

Mit DVA und VEMP sind erstmals auch alle 5 vestibulären Rezeptoren eindeutig messbar und für den Patienten zumutbar. Ob dadurch die Unterscheidung verschiedener Ursachen einer vestibulären Schädigung besser abgrenzbar werden, ob die Prognose besser bestimmt werden kann oder die Therapie sich auf Grund dieses Wissens verbessern kann bleibt eine spannende Frage, an deren Lösung wir engagiert arbeiten.

Fluiddynamik des vestibulären Systems

Bisher bestehen wenige Modelle zur Fluiddynamik des vestibulären Systems. In enger Zusammenarbeit mit dem Fluiddynamischen Institut der ETH haben wir bisher neue Modelle zur Fluiddynamik beim gutartigen Lagerungsschwindel entwickelt und diese im Modell auch als zuverlässig bestätigen können. Obwohl bisher keine wesentlichen neuen Theorien zur Pathogenese erarbeitet werden konnten, bietet das Modell die Möglichkeit eines verbesserten Verständnisses der fluiddynamischen Vorgänge im Innenohr. Eine Erweiterung der bisherigen Untersuchungen in Zusammenarbeit mit der Forschergruppe Otologie ist ebenfalls in Vorbereitung. Die Fragestellungen sind z.T. dort nachzulesen. Auch weitere vestibuläre Fragestellungen z.B. zur Erregbarkeit der Otolithen durch Schall per Luft- und Knochenleitung oder Vibration, also zur Messung der VEMP sind von grossem Interesse. Hier besteht ebenfalls eine enge Zusammenarbeit mit Prof. Curthoys in Sydney.

Okulomotorischer neuraler Integrator (NI)

Ein seit 100 Jahren bekannter Mechanismus bei vestibulärer Asymmetrie – also einseitiger Unterfunktion mit Nystagmus – ist der Wechsel der Nystagmusgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Augenposition. Dieses Verhalten wird als Alexanders Gesetz (AG) bezeichnet und auf einen raschen adaptiven neuronalen Kompensationsprozess zurückgeführt. Als Ursache wird überwiegend eine Änderung des okulomotorischen neuralen Integrators vermutet. Unsere bisherigen Beobachtungen an Patienten und Gesunden mit unterschiedlicher vestibulärer Stimulation haben von der bisherigen Hypothese deutlich abweichende Ergebnisse geliefert. Ziel unserer Forschung ist es also, verbesserte Modelle für den NI zu entwickeln und die neuronalen Netzwerke, welche an der Vestibulookulomotorik massgeblich beteiligt sind, besser zu verstehen. Das könnte langfristig auch zu Verbesserungen bei der Kompensation nach Vestibulopathie führen.

Ausgewählte Publikationen
  • Hegemann S, Shelhamer MJ, Zee DS (1999) Phase adaptation of the linear vestibulo-ocular reflex. Ann NY Acad Sci, 871:414-416

  • Hegemann S, Shelhamer MJ, Kramer PD, Zee DS (2001) Adaptation of the phase of the human vestibulo-ocular reflex (LVOR) and effects on the oculomotor neural integrator. J Vest Res 10,239-247

  • Hegemann S, Straumann D, Bockisch C (2007) Alexander’s law in patients with acute vestibular tone asymmetry. JARO 8:551-61

  • Obrist D, Hegemann S (2008) Fluid-Particle Dynamics in Canalithiasis. J Royal Soc Interface 5(27):1215-29

  • Bockisch CJ, Hegemann S (2008) Alexander’s law and the oculomotor neural integrator: three-dimensional eye velocity in patients with an acute vestibular asymmetry. J Neurophysiol 100 (6):3105-3116

Kooperationen
  • ETH Zürich, Fluiddynamisches Institut, Dominik Obrist, PhD