带空间方向标识半规管模型

膜半规管和壶腹嵴的空间位置对于良性发作性位置性眩晕(benign paroxysmal positional vertigo,BPPV)的发病机制研究以及诊断和耳石复位治疗都至关重要。由于颞骨解剖复杂,对半规管的研究,通常都是组织薄层切片,用光学显微镜进行观察,对细微结构显示好,但是难以显示空间位置。文献中膜半规管和壶腹嵴常用示意图描绘。磁共振显微成像(MRI microscopy,MRM)可以显示内耳细微结构,通过三维重建,还可以显示任意内耳解剖断面。
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图1从上至下分别为沿后半规管、前半规管、水平半规管平面切面。 A:三维图像;B:伪彩色图像;C:灰阶图像。CC总脚;CrA壶腹嵴;SCD膜半规管;P后半规管;L外半规管;S上半规管

在耳石症的研究中,需要立体空间参考平面系的内耳模型来观察演示不同头位耳石或者壶腹嵴在重力方向上的影响。
半规管空间方向存在较大的个体差异性,可能对BPPV的诊断和复位产生影响。内耳统计性质模型可以导出平均模型作为标准模型,对于BPPV的研究有重要意义。我们通过3D打印技术生产的带空间方向标识的半规管模型,可以用于教学科研和临床辅助诊疗。技术关键包括空间方向标识等腰直角三棱柱(其斜边所在的侧面与矢状位对齐并且底面和水平面平行)以及通过统计形状模型技术所获得的骨迷路模型。

3D打印的带空间方向标识的半规管模型

3D打印的带空间方向标识的半规管模型

左侧半规管解剖图解

左侧半规管解剖图解

后=后半规管;外=外半规管;上=上半规管

技术背景介绍:

半规管空间方向存在个体差异性,所以单个内耳很难保证空间方向的准确性和代表性。我们通过系列步骤来确立半规管空间方向:
步骤1、采用临床MRI对无眩晕症正常人内耳进行扫描,采取若干个正常人内耳的源数据,并筛选不合格的源数据;
步骤2、将若干个源数据导入3D Slicer软件,使用3D Slicer软件对源数据进行处理,基于阈值分割法半自动分割双侧内耳3D模型和眼球3D模型,使用Meshlab软件的split功能对内耳3D模型和眼球3D模型进行清理去除多余的三角形网格结构,并使用netfabb软件对内耳3D模型和眼球3D模型进行水密性检查并修复裂缝或者漏洞;
步骤3、选择其中一个内耳眼球模型作为参考模型,然后将其他内耳眼球模型和参考模型进行配准,并根据参考模型建立高斯过程模型,将配准后的其他模型与之进行进一步点对点的配准,最终可以根据配准的模型来建立统计形状模型。为消除初始选择参考模型所产生的选择偏移,根据统计形状模型导出平均模型作为参考模型,重复以上过程直至最后生成的平均模型稳定无明显变化,作为内耳眼球标准模型。
步骤4、建立标准立体空间坐标系
3D Slicer Transform模块进行坐标平移和旋转,使得水平面经过标准模型双侧半规管总脚分叉点和眼球下缘(半规管眼底平面),双侧半规管关于矢状面对称。
步骤5、骨迷路和膜迷路校准
根据显微CT/核磁共振显微成像/颞骨切片等影像数据分割获取骨迷路模型和膜迷路模型,将骨迷路模型与标准模型进行校准,膜迷路模型随之进行三维空间变换。
步骤6、设置有起空间方位标识作用的等腰直角三棱柱。
步骤7、3D打印模型。

由于3D打印技术的局限性,带空间方向标识的膜迷路模型打印困难,成本昂贵;尤其是空心打印,更加难以实现。目前批量生产的带空间方向标识的骨迷路模型,放大4倍,其材质为光凝树脂,表面光滑美观,随身携带方便,适合宣教。

相关论文和专利

杨晓凯.一种耳石复位辅助装置:中国,201810222330.3[P].2018-07-24.
杨晓凯.一种膜迷路模型制作方法:中国,201810218432.8[p].2018-08-03
杨晓凯,吴曙智,叶华. 核磁共振测量半规管空间位置方向[J]. 临床耳鼻咽喉头颈外科杂志,2015,29(19):1683-1686
杨晓凯,吴曙智,陈晓素. 内耳体素模型三维可视化[J]. 中国耳鼻咽喉头颈外科,2016,23(11):668-670
杨晓凯,吴曙智,陈晓素. 医学影像导出三维模型并建立3D PDF文件的方法[J]. 解剖学报,2016,47(6):856-858
杨晓凯,吴曙智,陈晓素,郑炎焱. 基于内耳体素模型的膜迷路三维可视化[J]. 解剖学报,2017,48(2):170-174
杨晓凯,郑炎焱,吴曙智,叶华. 基于磁共振数据的三维半规管建模空间方向测量[J]. 解剖学报,2016,47(2):238-242
杨晓凯,吴曙智,叶华. 核磁共振测量半规管空间位置方向[J]. 临床耳鼻咽喉头颈外科杂志,2015,29(19):1683-1686
杨晓凯. 磁共振显微成像三维重建显示成人尸体膜半规管[J]. 中国耳鼻咽喉头颈外科,2015,(6):315-316
吴曙智,李熹,郑炎焱,林一均,杨晓凯. 基于Otsu法的内耳MRI图像三维快速分割的研究[J]. 中华耳科学杂志,2017,15(6):732-736
吴曙智,李熹,郑炎焱,陈晓素,林萍,杨晓国,杨晓凯. 标准立体空间坐标系膜迷路模型的建立[J]. 浙江医学,2018,40(8):792-795+899
林萍,杨晓凯,倪伊婷,林一均. 标准空间半规管模型在良性阵发性位置性眩晕教学中的应用[J]. 中国现代医生,2017,55(13):135-138+169
陈晓素, 林一均, 杨晓国,等. 半规管眼底平面和眶耳平面比较分析[J]. 浙江临床医学, 2018,20(5):821-823

耳石症诊断和复位策略

良性阵发性位置性眩晕(Benign Paroxysmal Positional Vertigo,BPPV)为临床最为常见的周围性前庭疾病,其发病原因为脱落的耳石进入膜半规管内或黏附于嵴帽上,当头位改变如低头、仰头、躺下、坐起、翻身时,突发眩晕,片刻缓解,严重时伴恶心呕吐。后半规管BPPV(PSC-BPPV)最为常见,其次是水平半规管BPPV(HSC-BPPV),而前半规管BPPV(ASC-BPPV)罕见。通过特定头位改变,不但可以根据眩晕诱发情况和眼震观察来判断耳石位置,还可以使得脱落的耳石回复到椭圆囊内从而消除症状。目前对BPPV结石学说的认识仍然存在不足,通常认为位于后半规管嵴帽椭圆囊侧(短臂侧)的耳石,尚不能通过检查发现、证实,也无法和后半规管嵴帽离椭圆囊侧(长臂侧)的耳石进行区分。但是,根据耳石理论,后半规管短臂开口于椭圆囊下方,脱离的耳石在重力作用下容易沉降于椭圆囊侧,导致短臂侧BPPV。
外半规管短臂侧结石表现为背地眼震,也难以和嵴帽结石症鉴别。但是因为外半规管短臂侧结石在翻身时可以自发复位,理论上应该少见。上半规管由于特殊空间位置,短臂侧开口朝向,理论上不存在短臂侧结石症。显然,嵴帽不同侧别的耳石,回复的路径截然不同,长臂侧结石沿长臂回复到椭圆囊,而短臂侧结石经过过短臂回复到椭圆囊,所以其复位手法要求有所不同。所以区分长臂侧结石和短臂侧结石,对于复位方法的选择,至关重要;与此相反,耳石不管是漂浮在半规管中还是黏附于嵴帽上,其复位方法选择接近一致。但目前对如何区分耳石所在半规管嵴帽侧缺乏系统深入的研究。为此,我们对半规管BPPV诊疗策略进行了重新设计,首先用Dix-Hallpike试验(前俯平卧)、水平滚转试验(60度)、侧卧低头试验明确责任半规管,再通过低头摆头试验是否有效来区分和治疗短臂侧结石症,然后用Epley法或水平滚转试验治疗长臂侧结石症。

病例分析1
患者女性,80岁,反复头晕3月,再发2日,躺下坐起诱发,视物旋转,片刻缓解,有恶心,无呕吐,无耳鸣耳聋,有头昏,行走轻飘感,否认高血压、糖尿病史,查体:神志清,头颅神经(-),四肢活动灵活。
前俯平卧Dix-Hallpike(+),左侧旋转眼震,坐起头晕,身体晃动,60°水平滚转试验(+),左侧旋转眼震。
予低头摆头试验,复查Dix-Hallpike(+)
行Epley法复位1次,复查Dix-Hallpike(-)
诊断:左侧后半规管长臂侧BPPV

病例分析2
患者女性,57岁,突发右侧耳聋6年,后反复耳鸣头晕,视物旋转,伴恶心,近来头重头昏,查体:神志清,面纹对称,有自发水平眼震,右耳听力下降,甩头试验右侧阳性。
Dix-Hallpike(-),ROLL(+),水平向地眼震,右侧明显
予低头摆头试验,复查ROLL(+)
予右侧翻滚复位法2次
诊断:右侧外半规管长臂侧BPPV

病例分析3
患者女性,26岁,起卧头晕1周,翻身诱发,向右侧明显,视物旋转,持续约1分钟缓解,无恶心呕吐,无耳鸣,查体:神志清,头颅神经(-),四肢活动灵活。
病例分析3
Dix-Hallpike(+),右侧旋转眼震,ROLL(+),右侧旋转眼震。
予低头摆头试验, Dix-Hallpike(-)
诊断:右侧后半规管短臂侧BPPV

耳石理论的昨天、今天和明天

对于BPPV发病机制的认识,是一个逐步渐进的过程,其间有过较多的争议,至今认识仍有不足。

第一阶段:耳石器病变

1921年Barany首先报告一例位置性眩晕患者,因为头位改变诱发眩晕,推断其病因和耳石器病变有关。

女性,27岁,反复眩晕14天,听力检查正常,变温试验正常,神经系统检查正常。患者右侧卧位时诱发眩晕发作,明显旋转向右眼震伴垂直向上成分,向右侧注视表现旋转眼震,向左注视表现垂直眼震,持续约半分钟缓解,伴剧烈恶心呕吐。发作停止后,马上再向右侧转头,不再诱发眩晕,除非先平卧或则左侧卧位休息一段时间。
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Barany

1952年 Dix和Hallpike对此进行了系统的研究,提出了Dix-Hallpike 试验用于诊断BPPV,并一直沿用至今。Dix和Hallpike提出了良性发作性位置性眩晕的概念,还是认为该病是耳石器病变,并指出是刺激性而非毁损性病变,眼震方向朝向受累的椭圆囊和球囊耳石器。
描述了BPPV的特点:
1.通常有潜伏期,常为5~6秒
2.眼震旋转向下
3.短暂性
4.恢复坐位眼震方向相反
5.疲劳性

诊断试验:

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Dix-Hallpike maneuver

治疗方案:

单管神经切除术

在暴露后壶腹神经后,用钩子横切神经,然后确定半规管的输入通路中断。

并发症:导致术后迷路炎、感应神经性聋

第二阶段:半规管病变:嵴帽结石学说和管结石症学说

直到1969年Schuknecht提出了嵴帽结石学说和1979年 Hall提出了管结石症学说,最终把BPPV归因于半规管病变。嵴帽结石学说认为变性脱落的耳石沉积到后半规管短臂侧或黏附于嵴帽,管结石症学说认为耳石漂浮于半规管长臂的内淋巴液内,当相对于重力方向改变半规管位置时,耳石在重力作用下移动,直接或者通过流体力学间接作用于壶腹嵴使其受刺激而兴奋引起眩晕发作。Hall所提出管结石症学说,是嵴帽结石学说的重要补充,明确了耳石可以在半规管长臂侧,也可以在短臂侧或者黏附于嵴帽。1980年Epley对耳石症的阐述,认为移位的耳石,密度超过内淋巴液,可以位于椭圆囊内,黏附于壶腹帽上,飘浮在半规管内,通过撞击嵴帽或者内淋巴液流动造成嵴帽运动。

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Schuknecht
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Lanska D J, Remler B. Benign paroxysmal positioning vertigo Classic descriptions, origins of the provocative positioning technique, and conceptual developments[J]. Neurology, 1997, 48(5): 1167-1177.

根据耳石症学说设计的BPPV复位手法可以治愈大多数患者,也使得耳石学说被广泛接受,推动了眩晕病学的发展。事实上最初的耳石症概念仅仅局限于后半规管。

随着对BPPV研究的深入,其他半规管BPPV也逐渐被认识,并区分为半规管结石症和嵴帽结石症。

对于水平半规管BPPV,可以根据水平滚转试验诱发眼震为向地或者背地来区分半规管结石症和嵴帽结石症。其他半规管嵴帽结石症少有报道。

Hall认为嵴帽结石粘附不能脱落,所以可以用是否存在疲劳现象来区分嵴帽结石症和半规管结石症。目前指南诊断标准是以眼震持续时间超过1分钟作为嵴帽结石症主要鉴别点 。

诊断方法:

后半规管BPPV:Dix-Hallpike maneuver

外半规管BPPV:Suprine roll test

上半规管BPPV:仰卧悬头位试验

治疗方法:

Epley maneuver
Semont maneuver
barbecue roll maneuver
Yacovino 法

难治性BPPV:

后半规管栓塞术 由Parnes和McClure在1990年首次提出

CO2激光辅助后半规管封闭术(PCO术)

第三阶段:耳石学说:短臂侧结石和长臂侧结石

统一耳石学说,认识到管石学说和嵴帽结石学相互交叉并互补,刻意区分对于临床诊治意义并不大。与此相反,区分耳石位于短臂侧还是长臂侧对于治疗方法选择具有重要意义。但目前对短臂侧结石认识不足。

水平半规管BPPV水平滚转试验诱发眼震为向地眼震为长臂侧结石,背地眼震可以为嵴帽结石或者短臂侧结石。chiou报道患侧强迫侧卧体位疗法治疗外半规管长臂侧结石有效,健侧强迫侧卧体位疗法治疗外半规管短臂侧结石有效。

对于后半规管BPPV,则少有报道嵴帽结石症,这显然和嵴帽结石学说理论不符,因为后半规管短臂开口于椭圆囊下方,脱离的耳石在重力作用下容易沉降于壶腹嵴椭圆囊侧,导致短臂侧结石症。

区分长臂侧结石和短臂侧结石,对于复位方法的选择,至关重要;与此相反,耳石不管是漂浮在半规管中还是黏附于嵴帽上,其复位方法选择接近一致。

但目前对如何区分耳石所在半规管嵴帽侧别缺乏系统深入的研究。生物力学仿真技术的发展为BPPV发病机制及其诊疗策略的研究提供了一种有效手段,通过建立内耳膜迷路生物力学仿真模型,研究耳石位置及身体位姿激励下的内耳平衡机制,从生物力学原理角度揭示BPPV发病机理,丰富耳石假说理论,最终可为BPPV的精准化诊断与治疗提供指导。

后半规管短臂侧结石的治疗性诊断:

虽然Dix-Hallpkie试验可以判断后半规管所在患侧,但是依然无法定位结石所在后半规管壶腹嵴侧别。为此,我们设计了低头摆头试验,可以使得后半规管短臂侧的结石直接回复到椭圆囊中,但不会导致长臂侧结石复位。然后复查Dix-Hallpkie试验,如果阴性,说明是后半规管短臂侧结石,已经复位成功。

事实上,后半规管短臂侧结石并不少见,约占后半规管BPPV的一半以上。

****低头摆头试验治疗后半规管短臂侧结石,少有诱发眩晕不适,而Epley法是很难避免的。

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低头摆头试验 A.患者垂直站/跪位 B. 低头135度,双手扶住头部,做快速晃头动作,以利于耳石的脱落。C. 头向右侧转45度。D. 头向左侧侧转45度。

诊疗策略

定向:判断是否BPPV
定管:判断受累半规管
定位:判断结石位于短臂侧还是长臂侧以及长臂侧具体位置
定性:管结石症、嵴帽结石症
治疗:精准治疗

定向诊断

问一问:病史询问
量一量:测血压
查心脑:神经系统和心脏
听一听:听力检查
动动眼:扫视运动平滑跟踪辐辏反射注视
甩甩头:甩头试验正常表现右侧阳性左侧阳性
走一走:冻结步态姿势反射
躺一躺:DIX-HALLIPIKE 试验左侧检查右侧检查:阳性表现-旋转
上跳眼震下跳眼震
翻个身:水平滚转试验
想一想:诊断分析
查辅检:鉴别诊断

定管诊断

Dix-Hallpike试验(前俯平卧)
水平滚转试验(60°)
侧卧低头试验

半规管 Dix-Hallpike试验 水平滚转试验
后半规管 旋转眼震 旋转眼震/-
外半规管 水平眼震/- 水平眼震

****后半规管BPPV: 强烈眼震侧为患侧
****外半规管BPPV: 强烈眼震侧眼震方向所指为患侧

复位手法

后半规管BPPV:EPLEY 复位法
外半规管BPPV:270° 翻滚复位法
上半规管BPPV:侧卧低头复位法

提出立论:

BPPV保守治疗可以100%

讨论:

1.复位运动速度

观点:关键是重力因素导致耳石运动。通常头位改变动作速度已经足够,不需要特意加大运动速度。

2.局部震荡

观点:理论上应该还是有一定作用可以促使粘附的耳石脱落。实际情况是紧密粘附的嵴帽结石可能很少见。

3.摆头动作

观点:
在临床诊疗过程中,会对临床诊断BPPV但是诊断试验阴性的患者,进行甩头试验后复查,有少部分患者会转为阳性。
在低头摆头试验是,快速头位摆动理论上有利于耳石脱落,但未进行对照研究。

BPPV诊疗手法物理引擎耳石运动观察(八):侧卧低头复位法

侧卧低头复位法是参照Semont复位法原理设计的上半规管BPPV复位法。

A.平坐位,从后向前观察。在重力作用下,耳石处于半规管低位。后半规管长臂侧结石可以位于近壶腹部,远壶腹部;  外半规管长臂侧结石可以位于壶腹部壶腹嵴帽顶部和远壶腹部;上半规管长臂侧结石位于壶腹部壶腹嵴帽底部;后半规管短臂侧结石位于壶腹嵴帽底部;外半规管短臂侧结石位于 壶腹嵴帽顶部。

A.平坐位,从后向前观察。在重力作用下,耳石处于半规管低位。后半规管长臂侧结石可以位于近壶腹部,远壶腹部; 外半规管长臂侧结石可以位于壶腹部壶腹嵴帽顶部和远壶腹部;上半规管长臂侧结石位于壶腹部壶腹嵴帽底部;后半规管短臂侧结石位于壶腹嵴帽底部;外半规管短臂侧结石位于 壶腹嵴帽顶部。

可以观察到如下重要事实:

1.长臂侧结石位置变化差异较大:后半规管长臂底部比较平长,长臂侧的结石可以分布比较散在;外半规管长臂侧结石可以位于壶腹部和长臂体部;

2.后半规管短臂侧结石位于壶腹嵴帽底部;外半规管壶腹部结石位于壶腹嵴帽顶部。

B.向右侧转头45°

B.向右侧转头45°

C.保持头位相对位置不变,右侧侧身90度

C.保持头位相对位置不变,右侧侧身90度

可以观察到如下重要事实:

1.右侧上半规管结石脱出壶腹部短距离离壶腹运动

D.继续向右侧侧身90°,头顶朝下

D.继续向右侧侧身90°,头顶朝下

可以观察到如下重要事实:

1.右侧上半规管结石继续离壶腹运动

E. 快速坐起并向左侧侧身45度

E. 快速坐起并向左侧侧身45度

可以观察到如下重要事实:

1.右侧上半规管结石继续离壶腹运动进入总管
2.向左侧侧身20度以上可以确保右侧上半规管的结石不重新回到壶腹部。
3.回复平坐位,总管内的结石进入椭圆囊。

BPPV诊疗手法物理引擎耳石运动观察(七):Yacovino maneuver

Yacovino maneuver是临床上比较常用的上半规管BPPV复位方法,但其设计原理上无法复位上半规管结石。

A.平坐位,从后向前观察。在重力作用下,耳石处于半规管低位。后半规管长臂侧结石可以位于近壶腹部,远壶腹部;  外半规管长臂侧结石可以位于壶腹部壶腹嵴帽顶部和远壶腹部;上半规管长臂侧结石位于壶腹部壶腹嵴帽底部;后半规管短臂侧结石位于壶腹嵴帽底部;外半规管短臂侧结石位于 壶腹嵴帽顶部。

A.平坐位,从后向前观察。在重力作用下,耳石处于半规管低位。后半规管长臂侧结石可以位于近壶腹部,远壶腹部; 外半规管长臂侧结石可以位于壶腹部壶腹嵴帽顶部和远壶腹部;上半规管长臂侧结石位于壶腹部壶腹嵴帽底部;后半规管短臂侧结石位于壶腹嵴帽底部;外半规管短臂侧结石位于 壶腹嵴帽顶部。

可以观察到如下重要事实:

1.长臂侧结石位置变化差异较大:后半规管长臂底部比较平长,长臂侧的结石可以分布比较散在;外半规管长臂侧结石可以位于壶腹部和长臂体部;

2.后半规管短臂侧结石位于壶腹嵴帽底部;外半规管壶腹部结石位于壶腹嵴帽顶部。

B. 从坐位快速躺下至平卧位,头部后仰和水平面成30°角

B. 从坐位快速躺下至平卧位,头部后仰和水平面成30°角

至此位置称为仰卧悬头位试验(Straight head-hanging test),用于诊断上半规管BPPV。
可以观察到如下重要事实:
1.上半规管长臂侧结石位于壶腹部无法脱出
2.即便加大头部后仰角度至60度,上半规管壶腹部的结石也无法脱出。
3.可以观察到椭圆囊的结石进入后半规管和上半规管,后半规管的结石离壶腹运动。椭圆囊的结石进入后半规管可以诱发向地眼震。

Deep Head Hanging maneuver

The patient is lying down on a clinician table with their legs extended. The patient’s head is tilted back by as close to a 90 degree angle as possible. After 30 seconds of this position the clinician bends the patient’s head forward to as close to 45 degrees as possible and held for 30 seconds before sitting up.

BPPV Diagnosis and Treatment

BPPV诊疗手法物理引擎耳石运动观察(六):Guffoni maneuver

Guffoni maneuver是翻滚复位法的简化版本,虽然在临床上应该比较广,但是其在设计上并不合理,存在严重缺陷。

A.平坐位,从后向前观察。在重力作用下,耳石处于半规管低位。后半规管长臂侧结石可以位于近壶腹部,远壶腹部;  外半规管长臂侧结石可以位于壶腹部壶腹嵴帽顶部和远壶腹部;上半规管长臂侧结石位于壶腹部壶腹嵴帽底部;后半规管短臂侧结石位于壶腹嵴帽底部;外半规管短臂侧结石位于 壶腹嵴帽顶部。

A.平坐位,从后向前观察。在重力作用下,耳石处于半规管低位。后半规管长臂侧结石可以位于近壶腹部,远壶腹部; 外半规管长臂侧结石可以位于壶腹部壶腹嵴帽顶部和远壶腹部;上半规管长臂侧结石位于壶腹部壶腹嵴帽底部;后半规管短臂侧结石位于壶腹嵴帽底部;外半规管短臂侧结石位于 壶腹嵴帽顶部。

可以观察到如下重要事实:

1.长臂侧结石位置变化差异较大:后半规管长臂底部比较平长,长臂侧的结石可以分布比较散在;外半规管长臂侧结石可以位于壶腹部和长臂体部;

2.后半规管短臂侧结石位于壶腹嵴帽底部;外半规管壶腹部结石位于壶腹嵴帽顶部。

B.快速健侧卧位,诱发向地性眼震后维持体位约1分钟

B.快速健侧卧位,诱发向地性眼震后维持体位约1分钟

可以观察到如下重要事实:

1.右侧外半规管长臂侧体部结石离壶腹运动,进入椭圆囊;壶腹部结石短距离移动。

C. 头快速向下转45度,维持2分钟

C. 头快速向下转45度,维持2分钟

可以观察到如下重要事实:

1.右侧外半规管长臂侧体部复位的结石,没有明显运动,但倾向于远离外半规管椭圆囊开口处。

2.右侧外半规管长臂侧壶腹部的结石没有复位。

分析:

1.Guffoni maneuver只对外半规管长臂侧体部的结石有效
2.健侧卧位出现眩晕提示耳石复位成功
3.头部向下转45度还不足以是的复位的耳石远离外半规管椭圆囊开口处,头部向下转60度效果更好。

BPPV诊疗手法物理引擎耳石运动观察(五):翻滚复位法

水平半规管BPPV,通常使用翻滚复位法,核心操作是让头部或整个身体沿着身体长轴从患侧向健侧转动,存在多种变异和改良。我们先前通过3D打印内耳标准模型建立耳石症模型,对翻滚复位法进行了系统的演示和分析,提出翻滚复位法的关键步骤包括:1.患侧卧位,有利于外半规管长臂侧椭圆囊内的结石脱出2.健侧卧位,此步骤外半规管耳石已经可以复位3.进一步转动头部45°至90°是合理的,有利于回复到椭圆囊外半规管开口处的耳石进一步远离开口处并移动到椭圆囊斑上。

不同时期,对如何实现外半规管耳石复位有不同的理解,但通常缺乏严谨的空间解剖依据。

1993年Baloh等报道复位2例HSC-BPPV患者无效,其方法为患者平卧位,向健侧翻身180°。1994年Lempert同Baloh交流,报道向健侧翻身270°(barbecue rotation)治疗2例HSC-BPPV患者有效,并认为有效的原因是多翻身90°,使得耳石更加远离半规管,能够更深进入椭圆囊,这也可能是患者对复位反应感受不同。
而Baloh回复修改复位方法治疗2例患者有效,方法是平卧向健侧翻身360°,每次快速翻身90°,保持姿势1 min,认为治疗效果同翻身角度和速度有关。
2004年Tirelli对Baloh复位法进行改良,方法是先向患侧翻身90度,再向健侧翻身360度,这也是2008年BPPV指南推荐的复位方法。2014年李艳成报道改良Barbecue手法治疗离地性眼震HSC-BPPV,从平卧位开始,先向患侧转身135°,再向健侧翻身至仰卧位,认为用改良Barbecue手法向患侧转头更大的角度,有利于位于壶腹嵴半规管侧耳石能充分进入外半规管前臂。

HSC-BPPV治疗方法不如PSC-BPPV明确,复位方法众多,没有充分循证医学证据证明哪种方法最优,但生物力学原理和理论依据是一致的,所有复位方法都是各步骤的部分或简化。通常复位步骤从水平卧位或患侧卧位开始,向健侧每次翻身90°,每次动作保持30 s~1 min,复位过程推荐为从患侧卧位开始,经过水平卧位、健侧卧位、俯卧位就可以结束回到坐位。由于俯卧位起来不方便,也可以类似Gufoni法至健侧卧位后向健侧再转头45°即可。

A.平坐位,从后向前观察。在重力作用下,耳石处于半规管低位。后半规管长臂侧结石可以位于近壶腹部,远壶腹部;  外半规管长臂侧结石可以位于壶腹部壶腹嵴帽顶部和远壶腹部;上半规管长臂侧结石位于壶腹部壶腹嵴帽底部;后半规管短臂侧结石位于壶腹嵴帽底部;外半规管短臂侧结石位于 壶腹嵴帽顶部。

A.平坐位,从后向前观察。在重力作用下,耳石处于半规管低位。后半规管长臂侧结石可以位于近壶腹部,远壶腹部; 外半规管长臂侧结石可以位于壶腹部壶腹嵴帽顶部和远壶腹部;上半规管长臂侧结石位于壶腹部壶腹嵴帽底部;后半规管短臂侧结石位于壶腹嵴帽底部;外半规管短臂侧结石位于 壶腹嵴帽顶部。

可以观察到如下重要事实:

1.长臂侧结石位置变化差异较大:后半规管长臂底部比较平长,长臂侧的结石可以分布比较散在;外半规管长臂侧结石可以位于壶腹部和长臂体部;

2.后半规管短臂侧结石位于壶腹嵴帽底部;外半规管壶腹部结石位于壶腹嵴帽顶部。

B. 平卧位,头部抬高20度

B. 平卧位,头部抬高20度

可以观察到如下事实:

| 位置| 耳石运动 |
| —————– | ————–|
|后 | 长臂侧结石离壶腹运动,不同位置的结石运动距离不同;短臂侧的结石从壶腹嵴帽底部滑动到顶部 |
|外 | 长臂侧体部结石离壶腹运动,壶腹部结石在壶腹部短距离移动到壶腹嵴帽顶部;短臂侧的结石在壶腹部短距离移动到壶腹嵴帽顶部 |
|前 | 长臂侧结石在壶腹部短距离移动到壶腹嵴帽顶部 |
|椭 |结石经过总管进入后半规管|
注:后=后半规管; 外=外半规管;前=前半规管; 椭=椭圆囊

总结归纳如下:
1.所有位置的结石都有一定程度的运动,其中有明显结石运动的位置包括:后(长/短),外(长),椭。引起抑制性刺激的位置包括:外(长),椭。
2.椭圆囊内的结石经总管进入后半规管。

C.向右侧转头90°

C.向右侧转头90°

可以观察到如下事实:

| 位置| 耳石运动 |
| —————– | ————–|
|右后 | 长臂侧结石短距离离壶腹运动;短臂侧的结石短距离运动 |
|右外 | 长臂侧体部的结石向壶腹运动,壶腹部结石离壶腹运动;短臂侧的结石短距离运动 |
|右前 | 长臂侧结石离壶腹运动 |
|右椭 |结石上一个步骤已经进入后半规管;残余结石通过观察进入右侧外半规管短臂侧壶腹部|
|左后 | 长臂侧结石向壶腹运动进入壶腹部;短臂侧的结石短距离运动 |
|左外 | 长臂侧体部的结石离壶腹运动进入椭圆囊,壶腹部结石短距离运动;短臂侧的结石进入椭圆囊|
|左前 | 长臂侧结石在壶腹部短距离运动 |
|左椭 | 结石上一个步骤已经进入后半规管;残余结石通过观察在椭圆囊内滑动|
注:后=后半规管; 外=外半规管;前=前半规管; 椭=椭圆囊

总结归纳如下:
1.所有位置的结石都有一定程度的运动,其中有明显结石运动的位置包括:右后(长),右外(长/短),右前,右椭,左后(长),左外(长/短)。引起抑制性刺激的位置包括:右外(短),右椭,左后,左外(长)。
2.右侧翻身可以导致左侧外半规管长臂侧(体部)和短臂侧结石复位。
3.右侧翻身可以引起右侧外半规管短臂侧结石症,在左侧翻身时可以复位。

分析:
向右侧转头90度,有利于右侧外半规管长臂壶腹部的耳石脱出。

D. 回复到平卧位

D. 回复到平卧位

| 位置| 耳石运动 |
| —————– | ————–|
|右后 | 长臂侧结石短距离向壶腹运动;短臂侧的结石短距离运动 |
|右外 | 长臂侧结石离壶腹运动;短臂侧的结石短距离运动 |
|右前 | 长臂侧结石无明显运动 |
|右椭 |结石上上一个步骤已经进入后半规管;残余结石经过总管进入后半规管|
|左后 | 长臂侧结石离壶腹运动;短臂侧的结石较明显离壶腹运动 |
|左外 | 长臂侧体部的结石上一个步骤已经复位,壶腹部结石短距离运动;短臂侧的结石上一个步骤已经复位|
|左前 | 长臂侧结石在壶腹部短距离运动 |
|左椭 |来自外半规管短臂侧的结石进入外半规管长臂|
注:后=后半规管; 外=外半规管;前=前半规管; 椭=椭圆囊

总结归纳如下:
1.所有位置的结石都有一定程度的运动,其中有明显结石运动的位置包括:右后(长),右外(长),右椭,左后(长/短),左椭。引起抑制性刺激的位置包括:右外(长),右椭。
2.回复到平卧位,可以引起左侧外半规管长臂侧结石症,其来源为左侧外半规管短臂侧结石。

分析:
1.回复到平卧位,左侧外半规管长臂侧结石离壶腹运动,更加远离壶腹部。

E. 向左侧转头90°

E. 向左侧转头90°

| 位置| 耳石运动 |
| —————– | ————–|
|右后 | 长臂侧结石长距离向壶腹运动;短 臂侧的结石短距离向壶腹运动 |
|右外 | 长臂侧结石离壶腹运动进入椭圆囊;短臂侧的结石进入椭圆囊 |
|右前 | 长臂侧结石向壶腹运动进入壶腹部 |
|右椭 |在椭圆囊滑动|
|左后 | 长臂侧结石长距离离壶腹运动;短臂侧的结石短距离运动到达壶腹嵴帽顶部 |
|左外 | 长臂侧体部的结石短距离向壶腹运动,壶腹部结石长距离离壶腹运动;短臂侧的结石上上一个步骤已经复位|
|左前 | 长臂侧结石离壶腹运动 |
|左椭 |结石进入外半规管长臂|
注:后=后半规管; 外=外半规管;前=前半规管; 椭=椭圆囊

总结归纳如下:
1.所有位置的结石都有一定程度的运动,其中有明显结石运动的位置包括:右后(长),右外(长/短),右前,左后(长),左外(长),左前,左椭。引起抑制性刺激的位置包括:右外(长),右外(长),右前,左外(长)
2.从平卧位到左侧卧位,可以导致右侧外半规管长臂侧(体部)和短臂侧结石复位。
3.从平卧位到左侧卧位,可以引起左侧外半规管长臂侧结石症。

分析:
1.右侧外半规管长臂侧结石进入椭圆囊,但距离外半规管椭圆囊开口处距离短。
2.尚缺乏水平滚转试验导致耳石复位的临床数据支持。

F1. 向左侧转头45°

F1. 向左侧转头45°

| 位置| 耳石运动 |
| —————– | ————–|
|右后 | 长臂侧结石在壶腹部无明显运动;短 臂侧的结石短距离向壶腹运动 |
|右外 | 耳石已经复位 |
|右前 | 长臂侧结石在壶腹部短距离滑动 |
|右椭 |外半规管复位的耳石远离外半规管椭圆囊开口处|
|左后 | 长臂侧结石无明显运动;短臂侧的结石无明显运动 |
|左外 | 长臂侧体部的结石向壶腹运动|
|左前 | 长臂侧结石无明显运动 |
|左椭 |结石可以进入外半规管和上半规管短臂侧|
注:后=后半规管; 外=外半规管;前=前半规管; 椭=椭圆囊

分析:
1.右侧外半规管复位的耳石远离外半规管椭圆囊开口处,靠近耳石器。
2.45度的转头角度已经足够。

F2. 向左侧转头90°

F2. 向左侧转头90°

| 位置| 耳石运动 |
| —————– | ————–|
|右后 | 长臂侧结石在壶腹部无明显运动;短臂侧的结石短距离向壶腹运动 |
|右外 | 耳石已经复位 |
|右前 | 长臂侧结石离壶腹运动 |
|右椭 |外半规管复位的耳石远离外半规管椭圆囊开口处,靠近上半规管短臂侧|
|左后 | 长臂侧结石无明显运动;短臂侧的结石短距离向壶腹运动 |
|左外 | 长臂侧体部的结石向壶腹运动|
|左前 | 长臂侧结石向壶腹运动 |
|左椭 |结石可以进入外半规管和上半规管短臂侧|
注:后=后半规管; 外=外半规管;前=前半规管; 椭=椭圆囊

分析:
1.右侧外半规管复位的耳石远离外半规管椭圆囊开口处。
2.俯卧位不容易起身

G. 向左侧转头90°

G. 向左侧转头90°

| 位置| 耳石运动 |
| —————– | ————–|
|右后 | 长臂侧结石离壶腹运动;短臂侧的结石短距离离壶腹运动到达壶腹嵴帽顶部 |
|右外 | 右外长臂侧复位的耳石进入右侧外半规管短臂侧 |
|右前 | 长臂侧结石离壶腹运动 |
|右椭 |右外长臂侧复位的耳石进入右侧外半规管短臂侧|
|左后 | 长臂侧结石无明显运动;短臂侧的结石短距离离壶腹运动到达壶腹嵴帽顶部 |
|左外 | 长臂侧壶腹部结石无明显运动|
|左前 | 长臂侧结石向壶腹运动进入壶腹部 |
|左椭 |结石在椭圆囊内滑动|
注:后=后半规管; 外=外半规管;前=前半规管; 椭=椭圆囊

分析:
1.会导致右侧复位的耳石进入右侧外半规管短臂侧
2.此步骤多余无意义

结论:
物理引擎耳石运动观察的结果,支持先前3D打印耳石症模型演示分析的结果,且更加明确最佳的复位顺序为患侧卧位-仰卧位-健侧卧位-进一步转动头部45°。

BPPV诊疗手法物理引擎耳石运动观察(四):Epley法

1992年Epley报道使用Epley maneuver治疗30例患者。 方法步骤:

复位手法: 左侧后半规管管石复位图示 操作者观察左侧迷路,显示重力吸引耳石。半规管如图标记。 S (开始), 患者坐位,操作者在后面,予乳突震荡。 1.头位于桌子边缘外,向左转45度。(耳石重力作用沉降到后半规管中部)2.头保持向下倾斜,转到向右侧45度(耳石到达总脚) 3.头和身体继续转动直到脸向下距水平位135度(耳石通过总脚) 4.头部保持右转,患者回到坐位(耳石进入椭圆囊) 5.头部转向前方。下颌向下20度。 每个体位停顿直到诱发的眼震缓解。如果没有眼震,上一个步骤眼震缓解时间(潜伏和过程),每个位置通常6~13秒。重复以上步骤直到眼震消失。

复位后体位限制: 复位后患者被告知保持头部相对直立48小时,这样松散的耳石不会沉降会后半规管。一周后复查,必要时重复管石复位直到Hallpike maneruver阴性。

即刻疗效是100%,所有患者不再出现典型体位性眩晕症状。

基于物理引擎三维物理仿真的BPPV模型观察Epley复位法耳石运动:

A.平坐位,从后向前观察。在重力作用下,耳石处于半规管低位。后半规管长臂侧结石可以位于近壶腹部,远壶腹部;  外半规管长臂侧结石可以位于壶腹部壶腹嵴帽顶部和远壶腹部;上半规管长臂侧结石位于壶腹部壶腹嵴帽底部;后半规管短臂侧结石位于壶腹嵴帽底部;外半规管短臂侧结石位于 壶腹嵴帽顶部。

A.平坐位,从后向前观察。在重力作用下,耳石处于半规管低位。后半规管长臂侧结石可以位于近壶腹部,远壶腹部; 外半规管长臂侧结石可以位于壶腹部壶腹嵴帽顶部和远壶腹部;上半规管长臂侧结石位于壶腹部壶腹嵴帽底部;后半规管短臂侧结石位于壶腹嵴帽底部;外半规管短臂侧结石位于 壶腹嵴帽顶部。

可以观察到如下重要事实:

1.长臂侧结石位置变化差异较大:后半规管长臂底部比较平长,长臂侧的结石可以分布比较散在;外半规管长臂侧结石可以位于壶腹部和长臂体部;

2.后半规管短臂侧结石位于壶腹嵴帽底部;外半规管壶腹部结石位于壶腹嵴帽顶部。

B.向右侧转头45°

B.向右侧转头45°

C.患者从坐位快速躺下至平卧右耳向下位置,头部后仰30°。  后向前观察。

C.患者从坐位快速躺下至平卧右耳向下位置,头部后仰30°。 后向前观察。

C. 患者从坐位快速躺下至平卧右耳向下位置,头部后仰30°。 侧面观察。

C. 患者从坐位快速躺下至平卧右耳向下位置,头部后仰30°。 侧面观察。

可以观察到如下事实:

| 位置| 耳石运动 |
| —————– | ————–|
|右后 | 长臂侧结石离壶腹运动,不同位置的结石运动距离不同;短臂侧的结石从壶腹嵴帽底部滑动到顶部 |
|右外 | 长臂侧壶腹部结石离壶腹长距离滑动;短臂侧的结石在壶腹部短距离运动 |
|右前 | 长臂侧结石在壶腹部短距离离壶腹运动 |
|右椭 |结石进入右侧外半规管短臂侧壶腹部|
|左后 | 长臂侧近壶腹嵴结石向壶腹运动进入壶腹部壶腹嵴顶部;短臂侧的结石从壶腹嵴帽底部滑动到顶部 |
|左外 | 长臂侧体部的结石离壶腹运动较长距离 ;短臂侧的结石进入椭圆囊|
|左前 | 长臂侧结石在壶腹部短距离离壶腹运动 |
|左椭 | 结石经总管进入上半规管|
注:后=后半规管; 外=外半规管;前=前半规管; 椭=椭圆囊

总结归纳如下:
1.右侧后半规管离壶腹运动到达近总管侧,后仰角度越大,运动距离越长。

D. 头向左侧转动90°,保持头部后仰30°

D. 头向左侧转动90°,保持头部后仰30°

可以观察到如下事实:

| 位置| 耳石运动 |
| —————– | ————–|
|右后 | 长臂侧结石离壶腹运动,靠近总管分叉处;短臂侧的结石短距离滑动 |
|右外 | 长臂侧体部结石离壶腹长距离滑动,壶腹部结石短距离运动;短臂侧的结石进入椭圆囊并可经总管进入后半规管 |
|右前 | 长臂侧结石在壶腹部短距离向壶腹运动 |
|右椭 |结石经总管进入后半规管|
|左后 | 长臂侧结石离壶腹运动;短臂侧的结石无明显运动 |
|左外 | 长臂侧体部的结石向壶腹运动较长距离 ,壶腹部的结石离壶腹运动较长距离|
|左前 | 长臂侧壶腹部结石在壶腹部短距离离壶腹运动,靠近总管处的结石无明显运动 |
|左椭 | 结石已经经总管进入上半规管|
注:后=后半规管; 外=外半规管;前=前半规管; 椭=椭圆囊

总结归纳如下:
1.右侧后半规管离壶腹运动到达近总管侧。

E. 头向左侧转动90°,保持头部后仰30°

E. 头向左侧转动90°,保持头部后仰30°

可以观察到如下事实:

| 位置| 耳石运动 |
| —————– | ————–|
|右后 | 长臂侧结石离壶腹运动,经总管进入椭圆囊;短臂侧的结石短距离滑动 |
|右外 | 长臂侧体部结石离壶腹运动进入椭圆囊,壶腹部结石短距离运动;短臂侧的结石上一步骤已经复位 |
|右前 | 长臂侧壶腹部结石短距离运动|
|右椭 | 结石在椭圆囊内滑动|
|左后 | 长臂侧结石向壶腹运动;短臂侧的结石从壶腹嵴顶部滑落至底部 |
|左外 | 长臂侧体部的结石向壶腹运动距离|
|左前 | 长臂侧壶腹部结石在壶腹部短距离离壶腹运动,靠近总管处的结石经总管进入椭圆囊 |
|左椭 | 进入外半规管短臂侧|
注:后=后半规管; 外=外半规管;前=前半规管; 椭=椭圆囊

总结归纳如下:
1.右侧后半规管长臂侧的结石复位。
2.右侧外半规管长臂侧的结石复位。

分析:
Epley法不仅是后半规管BPPV的有效复位方法,也可以治疗外半规管BPPV。

BPPV诊疗手法物理引擎耳石运动观察(三):低头摆头试验

A.平坐位,从后向前观察。在重力作用下,耳石处于半规管低位。后半规管长臂侧结石可以位于近壶腹部,远壶腹部;  外半规管长臂侧结石可以位于壶腹部壶腹嵴帽顶部和远壶腹部;上半规管长臂侧结石位于壶腹部壶腹嵴帽底部;后半规管短臂侧结石位于壶腹嵴帽底部;外半规管短臂侧结石位于 壶腹嵴帽顶部。

A.平坐位,从后向前观察。在重力作用下,耳石处于半规管低位。后半规管长臂侧结石可以位于近壶腹部,远壶腹部; 外半规管长臂侧结石可以位于壶腹部壶腹嵴帽顶部和远壶腹部;上半规管长臂侧结石位于壶腹部壶腹嵴帽底部;后半规管短臂侧结石位于壶腹嵴帽底部;外半规管短臂侧结石位于 壶腹嵴帽顶部。

可以观察到如下重要事实:

1.长臂侧结石位置变化差异较大:后半规管长臂底部比较平长,长臂侧的结石可以分布比较散在;外半规管长臂侧结石可以位于壶腹部和长臂体部;

2.后半规管短臂侧结石位于壶腹嵴帽底部;外半规管壶腹部结石位于壶腹嵴帽顶部。

B. 低头135°

B. 低头135°

可以观察到如下事实:

| 位置| 耳石运动 |
| —————– | ————–|
|后 | 长臂侧结石向壶腹运动进入壶腹部;短臂侧的结石进入椭圆囊 |
|外 | 长臂侧体部的结石向壶腹运动,壶腹部结石短距离运动;短臂侧的结石短距离运动 |
|前 | 长臂侧结石离壶腹运动 |
|椭 |结石在椭圆囊内滑动;来自后半规管短臂的结石可以进入上半规管短臂侧|
注:后=后半规管; 外=外半规管;前=前半规管; 椭=椭圆囊

总结归纳如下:
1.所有位置的结石都有一定程度的运动,其中有明显结石运动的位置包括:后(长/短),外(长,体部),前(长)。引起抑制性刺激的位置包括:后(长/短)。
2.可以导致后半规管短臂侧的结石复位。
3.可以导致前半规管短臂侧结石症,坐起时自发复位。

分析:
1.低头135°可以治疗后半规管短臂侧BPPV,且为抑制性刺激,不会出现明显眩晕不适。
2.在临床实践中,可以左右摆头45°,做甩头动作,有利于耳石的脱出。
3.摆头45度,还可以使得摆头侧的外半规管短臂侧的结石复位,也更加有利于摆头侧的后半规管短臂侧的结石复位。

BPPV诊疗手法物理引擎耳石运动观察(二):水平滚转试验

背景 :
良胜阵发性位置性眩晕(benign positional paroxysmal vertigo,BPPV)是一种内耳疾病,临床特征为反复由于相对于重力方向头位改变诱发短暂性眩晕,是临床导致眩晕的最常见疾病。其发病机理为变性脱落的耳石沉积到半规管或黏附于嵴帽,在重力作用下直接或者间接刺激壶腹嵴引起眩晕发作。根据结石学说发展了多种耳石症诊断与复位方法,其原理为首先判断耳石在内耳膜迷路的位置,然后选择合适的耳石复位手法,使得耳石在重力作用下重新回复到椭圆囊。由于耳石颗粒细微,临床上难以直接通过常规影像学或其他实验手段对BPPV病因机制及其诊疗方法开展定量研究,BPPV病因机制及其诊疗方法的验证多依赖于根据耳石理论所发展的诊疗方法在临床应用的有效性来进行反证,其理论的正确性和方法的有效性存在争议。目前耳石定位主要依靠系列诊断手法诱发眩晕并且需要结合眼震特点观察判断,虽然可以判别责任半规管,但还无法精准定位耳石在膜迷路的具体位置,即位于壶腹嵴的短臂侧还是长臂侧。部分患者需要经历多次手法重复复位方可治愈或者反复治疗无效,增加了复位过程中的眩晕感,部分患者甚至不能耐受。因此探求BPPV精准的耳石定位诊断及其复位治疗方面相关的基础研究成为亟待解决的问题。物理引擎技术的发展为建立BPPV物理仿真模型提供了一种有效的方法。国外学者在使用生物力学仿真方法进行BPPV发病机制研究方面已经做了一些前期工作。但这些工作多是针对单个水平半规管模型或特定头部位姿变化参数开展,侧重于精确计算以获得具体参数,并不能对不同BPPV诊疗方法进行耳石运动观察。有鉴于此,本研究提出基于物理引擎三维物理仿真的BPPV诊疗机制研究,建立标准空间坐标系内耳迷路三维模型,研究常用BPPV诊断手法和复位手法过程中的耳石运动,揭示BPPV诊疗机制并进一步制定BPPV诊断与治疗策略,规范BPPV诊疗。

资料和方法:

一、建立基于物理引擎三位物理仿真的BPPV迷路模型

我们在前期的研究中已经建立标准空间坐标系的膜迷路模型,物理引擎采用Bullet开源物理引擎,使用python语言编程控制和操作三位BPPV模型的旋转来实现耳石运动的观察。对于BPPV耳石运动的观察,只关注在重力作用下耳石运动最终到达的位置,Bullet物理引擎可以满足实验的需求。

我们设定:

1.耳石可以位于短臂侧和长臂侧。

2.壶腹嵴帽结石可以脱落。

3.长臂侧结石在近壶腹部和远壶腹部分别设置,在重力重用下沉降到低位。

4.上半规管由于位置特殊,不考虑短臂侧结石。

5.在椭圆囊设置游离结石。

二、BPPV诊疗方法机制
水平滚转试验是临床最为常用的诊断手法之一,也是翻滚复位法的起始步骤,以其为例进行观察分析。

A.平坐位,从后向前观察。在重力作用下,耳石处于半规管低位。后半规管长臂侧结石可以位于近壶腹部,远壶腹部;  外半规管长臂侧结石可以位于壶腹部壶腹嵴帽顶部和远壶腹部;上半规管长臂侧结石位于壶腹部壶腹嵴帽底部;后半规管短臂侧结石位于壶腹嵴帽底部;外半规管短臂侧结石位于 壶腹嵴帽顶部。

A.平坐位,从后向前观察。在重力作用下,耳石处于半规管低位。后半规管长臂侧结石可以位于近壶腹部,远壶腹部; 外半规管长臂侧结石可以位于壶腹部壶腹嵴帽顶部和远壶腹部;上半规管长臂侧结石位于壶腹部壶腹嵴帽底部;后半规管短臂侧结石位于壶腹嵴帽底部;外半规管短臂侧结石位于 壶腹嵴帽顶部。

可以观察到如下重要事实:

1.长臂侧结石位置变化差异较大:后半规管长臂底部比较平长,长臂侧的结石可以分布比较散在;外半规管长臂侧结石可以位于壶腹部和长臂体部;

2.后半规管短臂侧结石位于壶腹嵴帽底部;外半规管壶腹部结石位于壶腹嵴帽顶部。

B. 平卧位,头部抬高20度

B. 平卧位,头部抬高20度

可以观察到如下事实:

| 位置| 耳石运动 |
| —————– | ————–|
|后 | 长臂侧结石离壶腹运动,不同位置的结石运动距离不同;短臂侧的结石从壶腹嵴帽底部滑动到顶部 |
|外 | 长臂侧体部结石离壶腹运动,壶腹部结石在壶腹部短距离移动到壶腹嵴帽顶部;短臂侧的结石在壶腹部短距离移动到壶腹嵴帽顶部 |
|前 | 长臂侧结石在壶腹部短距离移动到壶腹嵴帽顶部 |
|椭 |结石经过总管进入后半规管|
注:后=后半规管; 外=外半规管;前=前半规管; 椭=椭圆囊

总结归纳如下:
1.所有位置的结石都有一定程度的运动,其中有明显结石运动的位置包括:后(长/短),外(长),椭。引起抑制性刺激的位置包括:外(长),椭。
2.椭圆囊内的结石经总管进入后半规管。

B.向右侧转头90°

B.向右侧转头90°

可以观察到如下事实:

| 位置| 耳石运动 |
| —————– | ————–|
|右后 | 长臂侧结石短距离离壶腹运动;短臂侧的结石短距离运动 |
|右外 | 长臂侧体部的结石向壶腹运动,壶腹部结石离壶腹运动;短臂侧的结石短距离运动 |
|右前 | 长臂侧结石离壶腹运动 |
|右椭 |结石上一个步骤已经进入后半规管;残余结石通过观察进入右侧外半规管短臂侧壶腹部|
|左后 | 长臂侧结石向壶腹运动进入壶腹部;短臂侧的结石短距离运动 |
|左外 | 长臂侧体部的结石离壶腹运动进入椭圆囊,壶腹部结石短距离运动;短臂侧的结石进入椭圆囊|
|左前 | 长臂侧结石在壶腹部短距离运动 |
|左椭 | 结石上一个步骤已经进入后半规管;残余结石通过观察在椭圆囊内滑动|
注:后=后半规管; 外=外半规管;前=前半规管; 椭=椭圆囊

总结归纳如下:
1.所有位置的结石都有一定程度的运动,其中有明显结石运动的位置包括:右后(长),右外(长/短),右前,右椭,左后(长),左外(长/短)。引起抑制性刺激的位置包括:右外(短),右椭,左后,左外(长)。
2.右侧翻身可以导致左侧外半规管长臂侧(体部)和短臂侧结石复位。
3.右侧翻身可以引起右侧外半规管短臂侧结石症,在左侧翻身时可以复位。

分析:
1.我们的研究显示,右侧后半规管结石症,同侧水平滚转试验也常阳性,约占总数的22%,且不管是短臂侧结石症和长臂侧结石症都可以。模型观察显示,右后长臂和短臂的结石都有短距离的运动,其重要提示是后半规管短臂侧结石的短距离滑动也具备生物力学效应。
2.诊断实验会导致对侧外半规管结石复位,影响诊断实验的敏感性。
3.水平向地眼震考虑右侧外半规管长臂侧体部结石,左侧外半规管长臂侧体部结石,背地眼震要考虑外半规管长臂侧壶腹部结石和短臂侧结石(包括嵴帽结石),这使得定位诊断变得过于复杂。

向地眼震通常认为眼震强烈侧为患侧,依此判断,左侧外半规管长臂侧体部结石可能会被错误定位为右侧外半规管长臂侧体部结石,如果复位进入椭圆囊的耳石不重新进入左侧外半规管。
背地眼震通常认为眼震弱侧为患侧,但右侧外半规管长臂侧壶腹部结石可以表现为右侧背地眼震,左侧向地眼震。

C. 回复到平卧位

C. 回复到平卧位

| 位置| 耳石运动 |
| —————– | ————–|
|右后 | 长臂侧结石短距离向壶腹运动;短臂侧的结石短距离运动 |
|右外 | 长臂侧结石离壶腹运动;短臂侧的结石短距离运动 |
|右前 | 长臂侧结石无明显运动 |
|右椭 |结石上上一个步骤已经进入后半规管;残余结石经过总管进入后半规管|
|左后 | 长臂侧结石离壶腹运动;短臂侧的结石较明显离壶腹运动 |
|左外 | 长臂侧体部的结石上一个步骤已经复位,壶腹部结石短距离运动;短臂侧的结石上一个步骤已经复位|
|左前 | 长臂侧结石在壶腹部短距离运动 |
|左椭 |来自外半规管短臂侧的结石进入外半规管长臂|
注:后=后半规管; 外=外半规管;前=前半规管; 椭=椭圆囊

总结归纳如下:
1.所有位置的结石都有一定程度的运动,其中有明显结石运动的位置包括:右后(长),右外(长),右椭,左后(长/短),左椭。引起抑制性刺激的位置包括:右外(长),右椭。
2.回复到平卧位,可以引起左侧外半规管长臂侧结石症,其来源为左侧外半规管短臂侧结石。

分析:
1.回复到平卧位,出现水平眼震,眼震方向向左,可能提示结石进入左侧外半规管长臂(眼震强烈)或者右侧外半规管结石(眼震弱)
2.强烈的旋转眼震,提示左侧后半规管结石。

D. 向左侧转头90°

D. 向左侧转头90°

| 位置| 耳石运动 |
| —————– | ————–|
|右后 | 长臂侧结石长距离向壶腹运动;短 臂侧的结石短距离向壶腹运动 |
|右外 | 长臂侧结石离壶腹运动进入椭圆囊;短臂侧的结石进入椭圆囊 |
|右前 | 长臂侧结石向壶腹运动进入壶腹部 |
|右椭 |在椭圆囊滑动|
|左后 | 长臂侧结石长距离离壶腹运动;短臂侧的结石短距离运动到达壶腹嵴帽顶部 |
|左外 | 长臂侧体部的结石短距离向壶腹运动,壶腹部结石长距离离壶腹运动;短臂侧的结石上上一个步骤已经复位|
|左前 | 长臂侧结石离壶腹运动 |
|左椭 |结石进入外半规管长臂|
注:后=后半规管; 外=外半规管;前=前半规管; 椭=椭圆囊

总结归纳如下:
1.所有位置的结石都有一定程度的运动,其中有明显结石运动的位置包括:右后(长),右外(长/短),右前,左后(长),左外(长),左前,左椭。引起抑制性刺激的位置包括:右外(长),右外(长),右前,左外(长)
2.从平卧位到左侧卧位,可以导致右侧外半规管长臂侧(体部)和短臂侧结石复位。
3.从平卧位到左侧卧位,可以引起左侧外半规管长臂侧结石症。

分析:
1.诊断实验会导致对侧外半规管结石复位,影响诊断实验的敏感性。
2.水平向地眼震考虑左侧外半规管长臂体部结石(新发),背地眼震要考虑左侧外半规管长臂侧壶腹部结石,短臂侧结石,右侧外半规管嵴帽结石。
3.想要获取信息:常规先做右侧翻身,再做左侧翻身,最后诊断的嵴帽结石症左右侧有无发病率区别。

90°水平滚转试验存在的严重缺陷,会导致部分外半规管BPPV被漏诊。为此,我们对方法进行改良,设计60°水平滚转试验,具体如下:

A.平坐位,从后向前观察。在重力作用下,耳石处于半规管低位。后半规管长臂侧结石可以位于近壶腹部,远壶腹部;  外半规管长臂侧结石可以位于壶腹部壶腹嵴帽顶部和远壶腹部;上半规管长臂侧结石位于壶腹部壶腹嵴帽底部;后半规管短臂侧结石位于壶腹嵴帽底部;外半规管短臂侧结石位于 壶腹嵴帽顶部。

A.平坐位,从后向前观察。在重力作用下,耳石处于半规管低位。后半规管长臂侧结石可以位于近壶腹部,远壶腹部; 外半规管长臂侧结石可以位于壶腹部壶腹嵴帽顶部和远壶腹部;上半规管长臂侧结石位于壶腹部壶腹嵴帽底部;后半规管短臂侧结石位于壶腹嵴帽底部;外半规管短臂侧结石位于 壶腹嵴帽顶部。

可以观察到如下重要事实:

1.长臂侧结石位置变化差异较大:后半规管长臂底部比较平长,长臂侧的结石可以分布比较散在;外半规管长臂侧结石可以位于壶腹部和长臂体部;

2.后半规管短臂侧结石位于壶腹嵴帽底部;外半规管壶腹部结石位于壶腹嵴帽顶部。

B. 平卧位,头部抬高20度

B. 平卧位,头部抬高20度

可以观察到如下事实:

| 位置| 耳石运动 |
| —————– | ————–|
|后 | 长臂侧结石离壶腹运动,不同位置的结石运动距离不同;短臂侧的结石从壶腹嵴帽底部滑动到顶部 |
|外 | 长臂侧体部结石离壶腹运动,壶腹部结石在壶腹部短距离移动到壶腹嵴帽顶部;短臂侧的结石在壶腹部短距离移动到壶腹嵴帽顶部 |
|前 | 长臂侧结石在壶腹部短距离移动到壶腹嵴帽顶部 |
|椭 |结石经过总管进入后半规管|
注:后=后半规管; 外=外半规管;前=前半规管; 椭=椭圆囊

总结归纳如下:
1.所有位置的结石都有一定程度的运动,其中有明显结石运动的位置包括:后(长/短),外(长),椭。引起抑制性刺激的位置包括:外(长),椭。
2.椭圆囊内的结石经总管进入后半规管。

B.向右侧转头60°

B.向右侧转头60°

可以观察到如下事实:

| 位置| 耳石运动 |
| —————– | ————–|
|右后 | 长臂侧结石短距离离壶腹运动;短臂侧的结石短距离运动 |
|右外 | 长臂侧体部的结石向壶腹运动,壶腹部结石离壶腹运动;短臂侧的结石无明显运动 |
|右前 | 长臂侧结石离壶腹运动 |
|右椭 |结石上一个步骤已经进入后半规管;残余结石通过观察进入右侧外半规管短臂侧壶腹部|
|左后 | 长臂侧体部的结石向壶腹运动;短臂侧的结石短距离运动 |
|左外 | 长臂侧结石离壶腹运动到达椭圆囊开口处,壶腹部结石无明显运动;短臂侧的结石进入椭圆囊|
|左前 | 长臂侧结石无明显运动 |
|左椭 | 结石上一个步骤已经进入后半规管;残余结石通过观察在椭圆囊内滑动|
注:后=后半规管; 外=外半规管;前=前半规管; 椭=椭圆囊

总结归纳如下:
1.所有位置的结石都有一定程度的运动,其中有明显结石运动的位置包括:右后(长),右外(长),右前,右椭,左后(长),左外(长/短)。引起抑制性刺激的位置包括:右外(短),右椭,左后,左外(长)。
2.右侧转头60°可以导致左侧外半规管短臂侧结石复位
3.右侧转头60°可以引起右侧外半规管短臂侧结石症,在左侧翻身时可以复位。

分析:
1.我们的研究显示,右侧后半规管结石症,同侧水平滚转试验也常阳性,约占总数的22%,且不管是短臂侧结石症和长臂侧结石症都可以。模型观察显示,右后长臂和短臂的结石都有短距离的运动,尤其短臂侧的结石位于壶腹嵴帽的顶部,在重力作用下对壶腹嵴有力学效应。
2.诊断实验不会导致对侧外半规管结石复位,同90°水平滚转试验比较,其优点是不会影响诊断实验的敏感性。
3.水平向地眼震考虑外半规管长臂体部结石,背地眼震要考虑外半规管长臂侧壶腹部结石,短臂侧结石。

C.向左侧转头120°

C.向左侧转头120°

| 位置| 耳石运动 |
| —————– | ————–|
|右后 | 长臂侧结石向壶腹运动;短臂侧的结石短距离运动 |
|右外 | 长臂侧结石离壶腹运动到达椭圆囊开口处;短臂侧的结石进入椭圆囊 |
|右前 | 长臂侧结石无明显运动|
|右椭 |在椭圆囊滑动|
|左后 | 长臂侧结石长距离离壶腹运动;短臂侧的结石短距离运动到达壶腹嵴帽顶部 |
|左外 | 长臂侧体部的结石长距离向壶腹运动,壶腹部结石长距离离壶腹运动;短臂侧的结石上上一个步骤已经复位|
|左前 | 长臂侧结石离壶腹运动 |
|左椭 |结石进入后半规管短臂|
注:后=后半规管; 外=外半规管;前=前半规管; 椭=椭圆囊

总结归纳如下:
1.所有位置的结石都有一定程度的运动,其中有明显结石运动的位置包括:右后(长),右外(长/短),左后(长/短),左外(长),左前,左椭。引起抑制性刺激的位置包括:右后(长),右外(长),左外(长,壶腹部)
2.从右侧转头60°到左侧转头60°,可以导致右侧外半规管短臂侧结石复位。
3.从右侧转头60°到左侧转头60°,可以引起左侧后半规管短臂侧结石症。

分析:
1.诊断试验不会导致对侧外半规管结石复位,同90°水平滚转试验比较,其优点是不会影响诊断试验的敏感性。
2.水平向地眼震考虑外半规管长臂体部结石,背地眼震要考虑外半规管长臂侧壶腹部结石,短臂侧结石。
3.外半规管长臂体部结石滑动距离较90°水平滚转试验要长,流体力学效应更强。

D.向右侧转头120°

D.向右侧转头120°

可以观察到如下事实:

| 位置| 耳石运动 |
| —————– | ————–|
|右后 | 长臂侧结石长距离离壶腹运动;短臂侧的结石短距离运动到达壶腹嵴帽顶部 |
|右外 | 长臂侧体部的结石长距离向壶腹运动;短臂侧的结石上上一个步骤已经复位 |
|右前 | 长臂侧结石无明显运动 |
|右椭 |结石进入后半规管短臂|
|左后 | 长臂侧结石无运动;短臂侧的结石短距离运动|
|左外 | 长臂侧结石离壶腹运动到达椭圆囊开口处;短臂侧的结石上上一个步骤已经复位|
|左前 | 长臂侧结石无明显运动 |
|左椭 | 在椭圆囊滑动|
注:后=后半规管; 外=外半规管;前=前半规管; 椭=椭圆囊

总结归纳如下:
1.所有位置的结石都有一定程度的运动,其中有明显结石运动的位置包括:右后(长/短),右外(长),右椭,左外(长)。引起抑制性刺激的位置包括:右外(短),右椭,左后,左外(长)。
2.从左侧转头60°到右侧转头60°,可以引起右侧后半规管短臂侧结石症。

分析:
1.水平向地眼震考虑外半规管长臂体部结石,背地眼震要考虑外半规管长臂侧壶腹部结石,短臂侧结石。
2.外半规管长臂体部结石滑动距离较90°水平滚转试验要长,流体力学效应更强。

转头60°的设定是比较随意的,虽然BPPV模型观察的结果效果不错。问题是更小的转头角度比如45°是否具备同样生物力学效应,以及更大的转头角度是否同样不会引起对侧长臂管石复位。

C. 右侧转头45°

C. 右侧转头45°

分析:
1.右侧外半规管长臂侧壶腹部的结石不能脱离壶腹部进入长臂体部
2.右侧外半规管长臂侧体部的结石向壶腹运动,距离较短。
3.左侧外半规管长臂侧体部的结石离壶腹运动
4.左侧外半规管短臂侧结石复位
5.其他管的结石活动不明显。

D. 向左侧转头90°

D. 向左侧转头90°

分析:
1.左侧外半规管长臂侧壶腹部的结石不能脱离壶腹部进入长臂体部
2.左侧外半规管长臂侧体部的结石向壶腹运动,距离长,达到半周
3.右侧外半规管短臂侧结石复位
4.右侧外半规管长臂侧体部的结石离壶腹运动
5.其他管的结石活动不明显。

E. 向右侧转头90°

E. 向右侧转头90°

分析:
1.右侧外半规管长臂侧壶腹部的结石不能脱离壶腹部进入长臂体部
2.右侧外半规管长臂侧体部的结石向壶腹运动,距离长,达到半周
3.左侧外半规管长臂侧体部的结石离壶腹运动
4.其他管的结石活动不明显。

总结:
转头45°可以有效诊断外半规管长臂体部结石。不仅如此,外半规管长臂侧壶腹部的结石,同样具备嵴帽结石类似生物力学效应。提示45°水平滚转试验可能可以更多发现背地眼震,有待临床试验证实。
更多的角度测试可以发现,40~50°的角度范围,可以确保外半规管长臂体部结石滑动较长距离,而外半规管长臂侧壶腹部的结石不脱离壶腹部。
可以通过仪器控制实现转头45°,有助于精准诊断外半规管长臂体部结石和壶腹部结石。手工操作,转头角度在40-60°范围,诊断外半规管BPPV都是有效的,容错性非常好。

讨论:

对于BPPV发病机制的认识,已有近百年的历史,至今仍然有各种争议。1921 年Barany 首先报告一例位置性眩晕患者并认为其是耳石疾病。1952年 Dix和Hallpike对此进行了系统的研究,提出了Dix-Hallpike 试验用于诊断BPPV,并一直沿用至今。1969 年Schuknecht 正式提出了嵴帽结石症学说,认为变性脱落的耳石沉积到半规管壶腹嵴嵴帽使嵴帽比重超出了周围的内淋巴液,嵴帽对重力牵引及直线加速刺激变得极为敏感,头位改变导致位置反应增强。随后Brandt、Daroff和Semont等先后根据嵴帽结石学说理论提出了Brandt-Daroff锻炼法和Semont手法用于BPPV的治疗,并取得了一定的效果。然而嵴帽结石学说难以解释BPPV所特有的潜伏期和疲劳现象。1979年Hall提出了管结石症学说,认为耳石漂浮于半规管的内淋巴液内,当相对于重力方向改变半规管位置时,耳石在重力作用下移动,流体力学作用会推动内淋巴液从而牵引壶腹嵴使其受刺激而兴奋或抑制引起眩晕发作。随后Epley根据管结石症学说提出了半规管耳石复位操作手法用来治疗BPPV,现今广泛应用于临床的是对该方法经多次改良和简化的颗粒复位手法,也称改良Epley手法。从各种复位手法治疗BPPV的有效性角度来看,似乎管结石症学说更适用于对BPPV的发病机理进行解释,并且管结石学说也可以解释BPPV患者眩晕的潜伏期和疲劳现象。事实上,无论嵴帽结石学说还是管结石学说均不能单独对所有BPPV现象作出解释。2003年House和Honrubia开展了一系列临床观察研究,分别发现了一定数目的嵴帽结石症病例和管结石症病例,并进一步提出两种结石类型在BPPV中均有可能发生。

理论上,内耳三个半规管都可以导致管结石症和嵴帽结石症,总共6 种类型。不仅如此,半规管结石症和嵴帽结石症又可以分为很多BPPV亚型,例如:半规管管结石症又分为短臂侧管结石症和长臂侧管结石症,长臂侧管结石症又因为位置不同分为近壶腹嵴侧和离壶腹嵴侧2 种类型;而嵴帽结石症根据不同位置存在方式又分为短臂侧和长臂侧,根据黏附情况又分为紧固粘附和松散黏附,其鉴别诊断相当复杂,与之相对应的复位治疗手法也显然不同。现有BPPV诊断方法只能定位受累半规管并大致区分为管结石症和嵴帽结石症,并不能精准判断耳石位于短臂侧或长臂侧,因而临床上也难以进行针对性精准治疗。国内外学者虽然在BPPV病因机制及其诊疗手法方面开展了大量的研究工作,但多停留在力学分析研究,缺乏基于物理仿真的诊疗机制研究。进一步的研究亟需BPPV诊疗方法方面的物理仿真研究进行指导。总体来说,国内外针对BPPV诊疗方法方面的研究多停留在力学分析层面,缺乏对诊疗过程中耳石运动的直观仿真观察,BPPV精准化诊断与治疗亟需针对上述问题进一步开展系统化的理论研究。
我们在前期所建立标准空间坐标系迷路模型的基础上,基于物理引擎BPPV三维物理仿真,进行BPPV诊疗机制研究。我们选择临床最常用的Dix-Hallpike试验及水平滚转试验作为诊断方法,研究膜半规管不同位置的耳石运动规律和椭圆囊内耳石重新移位进入半规管的运动规律,并对诊疗方法进行改良和创新,达到建立有效的诊断与治疗策略的目的。

1985年McClure提出,BPPV也可以发生在水平半规管和上半规管,并报道使用水平滚转试验作为水平半规管BPPV诱发试验,患者平卧位向一侧转头诱发头晕,呈水平眼震,快向向地。

90°水平滚转试验存在的严重缺陷就是会导致耳石复位,影响诊断试验的敏感性,必须进行改良和修正。
故此,对水平滚转试验进行改良,减少向一侧转头的幅度,以避免导致对侧耳石复位。具体步骤为平卧后向一侧转头60°,向另一侧转头120°,再向另一侧转头120°。此方法存在以下优点: 1.操作方便 左右转头60°可以不用翻身,容易完成,也可以避免颈椎损伤。 2.转头幅度有120°,耳石运动路径长,敏感性增加。 3.不会导致对侧长臂侧耳石复位。

结论:
基于物理引擎三维物理仿真的BPPV模型耳石运动观察显示,60°水平滚转试验有效修正了90°水平滚转试验存在的缺陷。我们在临床实践中,对患者先进行60°水平滚转试验,后进行90°水平滚转试验,初步经验为60°水平滚转试验可以代替90°水平滚转试验,但需要进一步的临床试验设计来验证60°水平滚转试验敏感性优于90°水平滚转试验。
通过构造标准空间坐标系的膜迷路模型,在其中设置不同位置的结石,基于物理引擎虚拟拟真,观察不同体位结石在重力作用下自然沉降的位置,以及不同诊疗方法对耳石运动的影响,对于我们理解BPPV的发病机制和诊疗手法机制有重要意义,也有助于改良和创新诊疗方法。