Functional Head Impulse Test - Otorino Tanzariello

Functional Head Impulse Test (f-VHT) test rotatorio impulsivo funzionale

La stabilizzazione dell’immagine sulla retina durante i movimenti della testa nei tre piani dello spazio è strettamente correlata alla presenza di un Riflesso Vestibolo-Oculomotore perfettamente funzionante senza il quale la fissazione di un oggetto risulterebbe impossibile a causa dello scivolamento dell’immagine e del mancato mantenimento della proiezione della mira sulla fovea centrale della retina (area che permette la cosiddetta visione distinta). Per mantenere l’immagine fissa è pertanto indispensabile che ad ogni movimento della testa corrisponda un movimento degli occhi in senso uguale e contrario. Affinché ai muscoli oculari estrinseci venga dato il comando giusto, è richiesta la percezione della velocità del movimento della testa su un piano e il suo integrale (spostamento in funzione del tempo), funzione che viene svolta con estrema precisione dagli elementi neurosensoriali dei canali semicircolari. Il SNC potrà in questo modo elaborare a livello tronco-encefalitico i corretti aggiustamenti della muscolatura oculare estrinseca.

Pertanto il labirinto ha il compito di percepire istante per istante i movimenti cefalici ed inviare l’informazione al sistema nervoso centrale: il difetto di questa funzione può comportare un sintomo fastidiosissimo per il paziente che consiste nel veder muovere gli oggetti osservati durante la marcia (e specialmente per i movimenti rapidi della testa) con visione indistinta e occasionalmente nausea (oscillopsia).

Il Functional Head Impulse Test (test rotatorio impulsivo funzionale; fHIT)

rappresenta l’evoluzione del Dynamic Visual Acuity test (DVA) seguita alle nuove conoscenze ottenute dall’introduzione dell’head impulse test clinico e strumentale (video head impulse test). Il test è stato introdotto nella pratica otoneurologica nel 2012¹. In particolare, il fHIT consente di misurare la capacità di identificare un ottotipo presentato per un brevissimo tempo su uno schermo (circa 80 msec) durante il picco di accelerazione imposta alla testa del paziente in modo attivo o passivo. Gli aspetti fondamentali di questo nuovo test sono rappresentati dalla rigorosa validazione e della possibilità di ottenere un risultato in termini di percentuali di ottotipi riconosciuti per singolo range di accelerazione/velocità della testa.

Fig1-a (A & B): A Il giroscopio a 3 assi e un accelerometro alloggiati in una piccola scatola (1-A) attaccata all’elastico che il paziente indossa(1-B)

Lo strumento si compone di un leggerissimo giroscopio triassiale Fig.1 (A&B) che si applica con una speciale fascia sulla fronte del paziente, un tastierino Fig.1-A dove sono presenti tutti gli ottotipi tra i quali il paziente deve riconoscere quello corretto, un computer ed uno schermo ad elevato refresh-rate e tempo di risposta (Fig.1-B). Lo strumento per compattezza e leggerezza non soffre dei comuni problemi di scivolamento dei sistemi di video-oculografia o il video head impulse (vHIT) associati al maggior peso delle maschere determinato dalla presenza di telecamere.

Fig.1-D

La validazione del test, effettuata con il vHIT² ha consentito di determinare in modo preciso la presentazione dell’ottotipo solo durante il picco di accelerazione della testa. Prima di iniziare il test l’acuità visiva viene normalizzata ed il test può essere effettuato anche indossando lenti o occhiali. I risultati del fHIT vengono rappresentati con un diagramma dove sull’ascissa sono rappresentati i range di accelerazione angolare (intervalli di ampiezza pari a 1000 °/sec2 compresi tra 1000 e 7000°/sec2) della testa e sull’ascissa le percentuali di risposte corrette fornite dal paziente per ogni singolo canale semicircolare (Fig. 1C). Tale output, definito “vestibologramma” consente di identificare con precisione le frequenze di stimolazione deficitarie per ogni lato e singolo canale semicircolare. Sono necessari circa 10-20 trial di stimolazione per ogni canale semicircolare in termini di impulsi sul corrispettivo piano. Durante lo svolgimento del test, al termine di ogni trial, il software fornisce all’esaminatore un rapido riassunto del numero di trial eseguito in ogni tange di accelerazione al fine di incrementare o diminuire l’accelerazione delle rotazioni imposte alla testa del paziente e completare i trial necessari per ogni range di accelerazione. Inoltre, il fHIT presenta ad oggi un ampio database di dati normativi distribuiti per fasce di età e range di accelerazione angolare per singolo canale semicircolare.

Il fHlT rappresenta un test funzionale complementare alla valutazione oggettiva del riflesso vestibolo oculare (RVO) che può essere effettuata con il test calorico, le prove rotatorie ed il vHIT. Se confrontato con gli equivalenti test audiologici, il fHIT potrebbe rappresentare l’audiometria vocale del sistema vestibolare, in particolare, essendo un test che valuta le performance funzionali del VOR, ovvero la capacità di identificare un ottotipo durante un rapido movimento della testa, fornisce informazioni circa l’integrazione del VOR e della vista.

Le applicazioni del test in ambito otoneurologico sono molteplici sia dal punto di vista clinico/diagnostico che riabilitativo,
Il Test: assetto clinico ed esecuzione

Fig.1-E Il paziente è seduto ad un metro e mezzo di distanza dallo schermo del computer ed indossa un accelerometro montato sulla fronte attraverso un nastro elastico e tiene in mano l’unità di risposta del paziente. Questo sensore inerziale invia segnali al computer permettendo di misurare la velocità e l’accelerazione della testa sui tre piani dello spazio. Sullo schermo viene visualizzato l’Ottotipo C di Landolt, ma possono essere usate anche le lettere dell’alfabeto (tavola di Snellen); per i bambini è stato proposto l’utilizzo di caratteri Disney. Prima di iniziare il test viene valutata l’acuità visita diminuendo progressivamente le dimensioni dei simboli che fanno da mira: in questo modo si normalizzano le dimensioni dello stimolo visivo in funzione delle capacità visive del soggetto esaminato. Successivamente l’esaminatore effettua movimenti rapidi alla testa del paziente (5-10 in ogni direzione), che per essere clinicamente utili devono essere compresi nell’intervallo tra i 2000 ed i 7000°/s². Mentre il test viene eseguito l’operatore può monitorare i valori di accelerazione sullo schermo. Durante il movimento (appena l’accelerazione raggiunge un limite massimo fissato dal costruttore) viene visualizzato un simbolo sul monitor per un tempo di 33 millisecondi. Al paziente viene richiesto di riconoscere il simbolo comparso sul monitor durante il movimento della testa e di premere il tasto equivalente su di una mini tastiera modificata con C di Landolt (Fig. 1-C).

La misura di outcome del test corrisponde alla percentuale di risposte esatte (rispetto al totale di risposte presentate) per ogni banda di frequenza esaminata (accelerations bins). La metodica permette di ottenere una valutazione funzionale della capacità del VOR di mantenere a fuoco un’immagine quando la testa è sottoposta a movimenti impulsivi, senza dover ricorrere alla registrazione dei

Figura 1-F – Il functional head impulse test.

movimenti oculari, rendendo il fHIT più semplice e richiedendo una strumentazione meno costosa. Il movimento della testa può essere eseguito sul piano orizzontale per studiare i canali semicircolari laterali, ma può essere eseguito

anche sul piano dei canali verticali: la testa viene ruotata di circa 45gradi sulla destra per la valutazione della risposta del canale semicircolare anteriore di sinistra e posteriore di destra; la testa viene ruotata di circa 45gradi sulla sinistra per la valutazione della risposta del canale semicircolare anteriore di destra e posteriore di sinistra.
Il test può essere eseguito anche utilizzando un’immagine confondente in modo da valutare la presenza di una particolare suscettibilità ai movimenti della testa durante stimoli visivi complessi (Figura 2).
I risultati vengono riportati su un grafico che indica (Figura 3):

– la percentuale delle risposte corrette, dato che viene confrontato con i valori ottenuti in un campione di soggetti normali;

– il “Vestibologramma”, rispettivamente per il lato destro e per quello sinistro, in cui viene riportata la percentuale di risposte corrette in rapporto al numero totale di risposte, per le rotazioni verso un lato e verso il lato opposto e, per confronto, i valori normali in una popolazione confrontabile per sesso ed età di soggetti sani;

Il parametro Z, indice statistico utile per calcolare il livello di confidenza statistica attraverso il quale è possibile affermare che il livello globale delle risposte è simile a quello che ci aspetteremmo in un soggetto normale o meno: in questo caso il valore supera il livello di confidenza e viene colorato in rosso indicando la presenza di un problema funzionale nel canale esaminato (Fig.16-g).

La capacità del fHIT di evidenziare un deficit labirintico sia in fase acuta che nel follow-up, è stata valutata confrontando le risposte di questo test con quelle ottenute in pazienti affetti da nevrite vestibolare sottoposti a vHIT: il fHIT ha dimostrato di poter identificare sia il danno periferico così come il recupero funzionale indotto dal compenso vestibolare (Versino et al, 2014; Sjogren et al, 2018). Nonostante ciò il fHIT non deve essere considerato un test ridondante rispetto al vHIT, bensì complementare: dopo tre mesi dall’episodio di nevrite vestibolare il fHIT evidenzia una maggiore correlazione con gli indici psicometrici di disabilità nonché reperti patologici tuttora presenti, particolarmente in termini di indice di asimmetria tra i due labirinti (Versino et al, 201 9).

Anche nella vestibolopatia periferica bilaterale (VPB) il fHIT permette di evidenziare una percentuale più o meno ridotta di risposte corrette in entrambi i lati e rappresenta il gold standard per valutare la disabilità indotta dalla VPB in termini di oscillopsia: il risultato del fHIT è infatti strettamente correlabile al disturbo riportato dal paziente (misurato con questionari specifici) e più facilmente eseguibile rispetto ad altre metodiche quali la misura dell’acuità visiva eseguita su tapis roulant (Van Dooren et al, 2019).

Il fHIT potrebbe aprire interessanti prospettive nella diagnosi di emicrania vestibolare (EV), laddove, come è noto, non esistono esami strumentali patognomonici. I pazienti affetti da EV riportano frequentemente una particolare sensibilità ai rapidi movimenti della testa ed agli stimoli visivi complessi. Questa condizione viene definita dipendenza visiva (Bronstein, 1995): –

Fig. 1-G Il f-HIT eseguito con schermo confondente.

Fig.1-H – Rappresentazione grafica dei risultati del f-VHT in un soggetto normale.

Fig 1-I: I risultati della fHIT dei canali laterali in un soggetto sano. Le barre grigie rappresentano dati che sono fuori dall’intervallo interessante per la diagnosi, che è considerato, per il test laterale, da 3000 a 6000 gradi / sec2. Le barre blu sono i risultati per il lato sinistro (canale laterale sinistro) e le barre rosse sono i risultati per il canale laterale destro. Le barre verdi su cui sono state sovrapposte le barre blu e rossa sono le gamme normali di età e sesso corrispondenti. I due grafici a barre su ciascun lato rappresentano graficamente il test. I due superiori sono chiamati vestibologrammi di sinistra (in blu) e di destra (in rosso). I due inferiori sono il numero di movimenti della testa eseguiti in ciascun contenitore di accelerazione. Queste caselle inferiori sono chiamate contatori di movimento in modo che il medico possa sapere quanti movimenti della testa sono stati eseguiti in ciascuno dei contenitori di accelerazione. Idealmente, dovrebbero esserci circa dieci movimenti in ciascuno dei contenitori di accelerazione per entrambi i lati, cioè dieci movimenti rapidi della testa tra 3000 e 4000 gradi/sec2, dieci movimenti rapidi della testa tra 4000 e 5000 gradi/sec2, dieci movimenti rapidi della testa tra 5000 e 6000 gradi/sec2.

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Fig1-L: La fHIT provoca un paziente con deficit bilaterale del canale laterale. Sul lato sinistro la risposta tracciata nel vestibologramma è subnormale solo alle alte frequenze, cioè ad accelerazioni da 3000 a 4000 gradi / sec2 e peggio a 4000 a 5000 gradi / sec2. Il test non è stato eseguito con un’accelerazione da 6000 a 7000 gradi / sec2. A destra, il vestibologramma per il canale laterale destro mostra un rVOR scarso in tutti e tre i contenitori di accelerazione poiché le barre verdi che raffigurano i valori normali corrispondenti età-sesso sono molto più alte delle barre rosse che raffigurano la percentuale di risposte corrette (cioè optotipi correttamente identificati) per il canale laterale destro nei diversi contenitori di accelerazione.

Fig 16-M la rappresentazione IN UN SOGGETTO NORMALE B IN UN PAZIENTE CON DEFICIT VESTIBOLARE UNILATERALE C fHIT in un caso di deficit vestibolare destro. Si noti il parametro Z patologico (in rosso) e le percentuali di risposte errate nella rotazione a destra che aumentano all’aumentare della velocità di movimento della testa.
nelle situazioni laddove c’è un conflitto tra gli input sensoriali coinvolti nell’orientamento spaziale (visione e input vestibolare) alcuni soggetti scelgono di basarsi solamente sull’input visivo. Questi soggetti sono più sottoposti ad essere disorientati o destabilizzati da stimoli visivi in movimento o oscillanti. I pazienti affetti da patologia vestibolare in cui la sintomatologia viene scatenata o peggiorata da questi stimoli visivi mostrano un incremento della dipendenza dal visus.
Pertanto nei pazienti con EV è stato proposto di aggiungere una valutazione del paziente anche con “schermo confondente”, cioè con un background in movimento visualizzato sullo sfondo dello schermo mentre viene eseguito il test. Il confronto delle risposte senza e con sfondo confondente può dare un’indicazione dell’effetto visuo-vestibolare sulla capacità di risposta, con una netta riduzione della performance in caso di EV (Guerraz, 2001) (Fig. 16-e).
Un comportamento analogo è stato riscontrato in paziente con “Persistent Postural Perceptual Dizziness” (PPPD) rispetto a gruppi di controllo di soggetti normali (Teggi, 2020).

Fig. 1N – Risultato del fHIT in paziente con emicrania vestibolare. (sopra) Risposta normale: (sotto) netta riduzione della percentuale delle risposte corrette nella rotazione a destra con schermo confondente

Il fHIT rappresenta anche uno strumento utile nel valutare il compenso ed il progresso della riabilitazione vestibolare nei casi di deficit vestibolare monolaterale acuto [Sjogren J.et al 2018]. Utilizzando sia accelerazioni angolari passive (eseguite dall’esaminatore) che attive (eseguite dal paziente) è stato evidenziato da Sjogren et al., che i pazienti con migliori risultati al fHIT eseguito con rotazioni attive evidenziavano un miglior compenso della lesione in termini di sintomi vestibolari residui. Questo fenomeno può essere spiegato con dei movimenti oculari saccadici covert a bassissima latenza generati dal paziente che determinano un minor scivolamento retinico [Sjogren J.et al 2018] Il fHIT ha recentemente consentito anche di valutare l’efficacia di una protesi del sistema vestibolare evidenziando il miglioramento delle capacità di lettura di un paziente impiantato tra le condizioni di impianto spento e acceso’.

Left acute vestibular neuritis Fig.1-O

Left acute vestibular neuritis after 3 months Fig.1P

Left acute vestibular neuritis after 6 months Fig.1-Q

BILATERAL VESTIBULAR LOSS Fig.1R

-VESTIBULAR “EFFECT” in VESTIBULAR MIGRAINE Fig.1S

Van Dooren et al, nel 2019 hanno esaminato un numero significativo di pazienti con deficit vestibolare bilaterale con il fHIT definendolo il test migliore in questi soggetti insieme alla acuità visiva dinamica eseguita su un tapis roulant, per valutare l’oscillopsia e la qualità di vita. Tuttavia, il fHIT sembra superiore rispetto alla seconda metodica poiché non mette il paziente a rischio caduta [Van Dooren TS.et al 2019].

Negli atleti professionisti il fHIT è in grado di identificare quali sono i requisiti sport-specifici del VOR funzionale [Van Dooren TS et al 2019]. Su 268 sportivi professionisti testati, gli atleti della palla a mano hanno evidenziato i risultati migliori anche ad accelerazioni particolarmente elevate e non comunemente testate (6000.80000/2). Questi dati potrebbero essere importanti sia nel training specifico del VOR funzionale nei diversi sport professionistici che nel valutare eventuali riduzioni significative delle performance dopo traumatismi con concussione [Romano F.et al 2019].

Un recente sviluppo del fHIT ha consentito la definizione di un test diagnostico specifico per la dipendenza visiva che, nel caso di pazienti emicranici, consente l’identificazione di coloro affetti da emicrania vestibolare. Effettuando il test con e senza uno sfondo otticocinetico è possibile evidenziare, in circa il 90% dei pazienti con emicrania vestibolare, una netta riduzione delle performance al fHIT rispetto al test basale (Fig. 2). Questo fenomeno, noto con il termine di dipendenza visiva, è stato sviluppato con il fHIT in modo dinamico (dipendenza visiva dinamica) incrementandone la sensibilità e specificità nei pazienti affetti da emicrania vestibolare [Versino M.et al 2020]. In questi soggetti il guadagno del VOR misurato con il vHIT con e senza sfondo confondente non subisce variazione. Ad oggi, nell’emicrania vestibolare, il fHIT con l’ausilio dello sfondo otticocinetico rappresenta un test strumentale vestibolare utile in fase diagnostica e nel monitoraggio dell’efficacia della terapia.

Lo stesso paradigma sperimentale (fHIT associato allo sfondo otticocinetico) è stato utilizzato in pazienti con Persistent Postural Perceptual Dizziness (PPPD) [Versino M.et al 2020]Il test ha evidenziato una significativa riduzione della percentuale di ottotipi riconosciuti correttamente dal paziente affetto da PPPD. Questo dato correla significativamente con il livello di ansia dei soggetti, suggerendo che l’ansia possa avere un ruolo nelle interazioni visuo-vestibolari [Teggi R.et al 2020].

Dati preliminari in soggetti pediatrici con disturbi del neuro sviluppo (incluso l’autismo) evidenziano una riduzione significativa degli outcome al fHIT In tale ottica l’integrazione visuo-vestibolare durante il VOR sembrerebbe alterata in queste patologie.

In ambito riabilitativo, il fHIT apre nuovi scenari da esplorare. Il “vestibologramma” può consentire al riabitatole di lavorare principalmente sui range di accelerazione patologici e monitorare costantemente i risultati. Questa riabilitazione frequenza-specifica potrebbe rappresentare una ulteriore implementazione della riabilitazione vestibolare in termini di “precision medicine” ovvero sviluppare programmi riabitativi estremamente personalizzati e specifici per il singolo paziente, migliorando ed accelerando i risultati finali della stessa. Inoltre gli outcome del fHIT sembrano correlare anche con il rischio di cadute del paziente anziano. In questa ottica il test potrebbe essere utilizzato anche come screening.

In conclusione, il fHIT rappresenta uno sviluppo della diagnostica strumentale vestibolare importante per le informazioni funzionali che offre. Il test è rapido (circa 15minuti) e ben tollerato anche da pazienti pediatrici. Rappresenta uno strumento complementare alla batteria di test diagnostici dove ad oggi il vHIT, offrendo informazioni oggettive e sulla funzionalità del VOR fisiologico, appare il gold standard, Le misure funzionali che correlano con la qualità di vita del paziente sono ad oggi sempre più studiate ed importanti. In questa ottica il fHIT è lo strumento ideale. Il fHIT rappresenta un test quantitativo validato della acuità visiva dinamica, Non necessita di valutazione dei movimenti oculari e quindi non soffre degli artefatti tipici del vHIT come lo scivolamento della maschera con la telecamera e la difficoltà di registrazione dei movimenti sul piano verticale specialmente in pazienti con occhi piccoli. Il fi-ITT inoltre apre nuove frontiere nella ricerca in campo otoneurologico tra cui lo studio della presbistasia, la possibile definizione di un equivalente vestibolare della neuropatia uditiva, lo studio della residual dizziness nella vertigine posizionale parossistica benigna e nel deficit vestibolare acuto unilaterale, le nuove acquisizioni diagnostiche nell’emicrania vestibolare e la PPPD

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