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Res Vestib Sci : Research in Vestibular Science

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HOME > Res Vestib Sci > Volume 22(4); 2023 > Article
Original Article
전정병증에서 뇌병변 감별을 위한 시고정 지수의 유용성 평가
이영제, 백원용, 조성일, 남기성orcid
Efficacy of the Fixation Index of Bithermal Caloric Test for Differentiating Brain Lesions in Vestibular Disoder
Young Jae Lee, Wonyong Baek, Sung-Il Cho, Gi-Sung Namorcid
Research in Vestibular Science 2023;22(4):106-111.
DOI: https://doi.org/10.21790/rvs.2023.22.4.106
Published online: December 15, 2023

Department of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery, Chosun University College of Medicine, Gwangju, Korea

Corresponding Author: Gi-Sung Nam Department of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery, Chosun University College of Medicine, 365 Pilmun-daero, Dong-gu, Gwangju 61453, Korea Tel: +82-62-220-3206 Fax: +82-62-608-5317 E-mail: entnamgi@gmail.com
• Received: October 18, 2023   • Revised: November 22, 2023   • Accepted: November 30, 2023

Copyright © 2023 by The Korean Balance Society.

This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

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  • Objectives
    This study was performed to investigate the efficacy of the fixation index (FI) of the bithermal caloric test for differentiating brain lesions in vestibular disorder.
  • Methods
    We reviewed the medical records of 286 consecutive dizzy patients who underwent brain magnetic resonance imaging (MRI) and the bithermal caloric test at department of otorhinolarnygology. Central vestibulopathy (CVP) was defined as when corresponding lesion was identified on brain MRI, otherwise peripheral vestibulopathy (PVP) was defined. The FI was defined as the mean slow phase velocity (SPV) with fixation divided by the mean SPV without fixation, and failure was indicated when the FI exceeded 70%.
  • Results
    The CVP confirmed by brain MRI and PVP were 16.8% and 83.2%, respectively. The most common CVPs were cerebellopontine angle tumor (n=19, 39.6%) and chronic cerebellar infarction (n=18, 37.5%). There were 23 cases of CVP (47.9%) and 47 cases of PVP (19.7%) with abnormal number of FI in at least two of the four caloric irrigations. The FI score of right cool (RC), left cool (LC), and right warm (RW) were also increased significantly in patients with CVP (p=0.031 at RCFI, p=0.014 at LCFI, p=0.047 at RWFI, and p=0.057 at LWFI; Mann-Whitney U-test).
  • Conclusions
    If two or more abnormal FIs are detected during bithermal caloric testing, there is a high likelihood of CVP. Consequently, additional brain MRI may be necessary for further evaluation.
온도안진검사는 외이도에 가해진 온도 자극이 수평반고리관 내의 내림프액 흐름을 유발하여 반고리관의 팽대부가 자극을 받아 나타나는 안진의 느린성분을 기록하여 전정계의 이상 유무와 정도를 비교하는 검사이다[1]. 일반적으로 전정기관의 전정안반사를 평가하는 다양한 전정기능검사들은 양측의 전정기관을 동시에 자극ㆍ억제하는 반면 온도안진검사는 일측 수평반고리관의 전정안 반사를 독립적으로 평가할 수 있는 장점이 있으며, 현재까지 어지럼 환자를 평가하는 기본적인 검사방법으로 널리 이용되고 있다[2]. 온도안진검사는 좌, 우 귀에 각각 냉, 온 자극 시 측정된 4개의 안진의 느린성분속도(slow phase velocity, SPV)를 기준으로 반고리관마비의 정도(canal weakness, CW, %) 및 방향 우위성을 평가한다[3]. 이와 더불어 최대 안진반응 후 특정 표적을 바라보게 하여 시고정을 하고 나타난 안진반응의 비율을 계산한 시고정 지수(fixation index, FI)는 중추성 병변을 감별하는 데 활용된다[4-6]. 일반적으로 정상 혹은 말초성 병변에서는 시고정 시 안진반응이 억제되나, 소뇌병변 등의 중추성 병변에서는 시고정에 실패하여 FI가 높게 나타난다[5,6]. 그러나 여러 연구에서 정상 상한치가 보고마다 50%–90%로 다양하게 나타나는 등 FI의 임상적 유용성에 대해서 아직까지 논란이 있다[4,7]. 또한 안진의 강도, 환자의 나이, 성별, 각성 상태 및 환자 협조 정도에 따라 큰 영향을 미치므로 결과해석에 주의를 해야 한다[8]. 본 연구에서는 다양한 전정질환에서 시행한 온도안진검사의 FI를 분석하고 FI가 비정상인 경우 실제적으로 뇌 자기공명영상에서 어떠한 질환들을 확인할 수 있는지 분석해 보고자 하였다. 또한 말초전정병증(peripheral vestibulopathy, PVP)과 중추전정병증(central vestibulopathy, CVP) 사이에 FI의 차이가 있는지 평균을 비교 분석하여 FI가 비정상인 어지럼 환자에서 추가적으로 CVP를 확인하기 위해 뇌 자기공명영상을 시행해야 하는 진단적 근거가 될 수 있는지 확인해 보고자 했다.
이 연구는 헬싱키 선언의 원칙에 따라 수행했으며, 조선대학교병원의 기관 윤리 심의 위원회(Institutional Review Board of Chosun University)의 심의를 통과하였다(No. 2023-10-004-001). 이 연구는 후향적 연구로 사전 동의(informed consent)를 면제받았다.
1. 연구 대상
2021년 3월부터 2023년 3월까지 본원 이비인후과에 어지럼을 주소로 방문하여 온도안진검사와 뇌 자기공명영상을 모두 시행한 총 323명의 의무기록을 후향적으로 분석하였다. 심한 메스꺼움 및 구토 등의 이유로 검사에 협조가 안돼 FI를 측정하지 못하거나(n=12) 검사 3일 전 전정기능에 영향을 줄 수 있는 약물을 복용한 환자(n=5)는 분석에서 제외하였다. 또한 온도안진검사와 뇌 자기공명영상의 시행 시기의 차이가 세 달이 넘어가는 경우(n=20)도 추가적인 분석에서 제외하였다. 제외 기준에 따라 총 286명의 환자(평균 나이 54.58±16.44세, 남자 144명, 여자 142명)를 포함하여 분석을 진행하였다. 대상 환자들의 어지럼의 원인으로 뇌 자기공명영상에서 중추전정계에 병변이 확인된 경우를 CVP로 정의하였고, 그 외 뇌 자기공명영상에서 소뇌 및 뇌간에 특이 소견이 관찰되지 않은 경우를 PVP로 정의하였다. 전정신경염[9], 양성돌발성두위현훈[10], 메니에르병[11], 전정편두통[12] 및 지속체위 지각어지럼[13]은 바라니 학회에서 제시한 진단기준에 따라 진단하였다. 연속된 3개의 주파수에서 30 dB 이상의 청력 저하와 함께 어지럼을 동반한 경우 어지럼을 동반한 돌발성 난청으로 진단하였다[14]. 만성 일측성 전정병증(chronic unilateral vestibulopathy)은 3개월 이상 지속되는 어지럼과 함께 온도안진검사에서 25% 이상의 반고리관마비가 확인되면서 다른 전정질환에 해당되지 않는 경우로 진단하였다[15]. 그 외 특정한 진단을 내릴 수 없는 경우 비특이적 어지럼으로 정의하였다. 환자의 인구통계적 특성은 Table 1에 제시하였다.
2. 양온교대온도안진검사
양온교대온도안진검사(SLVING, SLMED)는 빛이 차단된 암실에 누워 고개를 30° 들어 수평반고리관을 수평면에 수직을 맞춘 상태에서 시행하였다. 개방회로형 자극기를 사용하여 50 ℃와 24 ℃의 온자극과 냉자극을 8 L의 공기를 이용하여 양측 외이도에 교대로 60초간 주입하였다. 유발안진의 최대반응이 나타난 뒤 10–15초 후 특정 표적을 바라보게 함으로써 시고정을 유지하였다. 각 자극 사이에는 5분간의 휴식기를 두어 내이에 전달된 온도가 정상화될 수 있도록 했다. 또한 온도 자극이 끝난 뒤 환자에게 이름 및 지명을 물어보면서 각성 상태를 유지할 수 있도록 했다. 우온, 좌온, 우냉, 좌냉 자극 시 측정된 4개의 안진의 SPV의 최대값으로 Jonkee’s 공식을 활용하여 반고리관마비(canal weakness)값을 도출하였다[3]. 반고리관마비의 정도는 절대값으로 CVP과 PVP를 비교하였다. 양온교대온도안진검사 중 자발안진의 FI는 시고정 전 안진의 SPV 최대값에 대한 시고정 후 안진의 SPV 최대값의 비율로 정의하였다(FI, %=maximal slow phase velocity during fixation/maximal slow phase velocity before fixation×100, %). 양측 귀에 2개의 온도 자극을 하여 4개의 FI를 얻었고, 그 각각의 FI가 70%를 초과한 경우 시고정에 실패(fixation failure)한 것으로 정의하였다[4].
3. 통계 분석
통계 분석은 IBM SPSS Statistics for Window, ver. 26 (IBM Corp.)를 이용하였다. 모든 변수는 평균±표준편차로 제시하였고 통계적 유의수준이 0.05 이하인 경우 유의하다고 판정하였다. 연속변수는 데이터가 정규분포를 따를 경우 independent t-test를, 따르지 않을 경우 Mann-Whitney U-test를 사용하였다. 범주형 변수의 경우 Fisher exact test를 사용하였다.
총 286명의 환자 중 뇌 자기공명영상에서 CVP가 확인된 환자는 48명(16.8%)였고, 특이 병변이 확인되지 않은 PVP 환자는 238명(83.2%)이었다. CVP 환자의 평균 나이는 59세로 PVP 환자보다 통계적으로 유의하게 높았다(p=0.046, Mann-Whitney U-test). 고혈압, 당뇨, 고지혈증의 과거력은 양 군에서 큰 차이를 보이지 않았지만, 심뇌혈관질환의 과거력은 CVP군에서 통계적으로 유의하게 높게 나타났다(CVP, 29.2%, PVP, 10.1%; p=0.002, Fisher exact test). 반고리관 마비의 정도는 CVP군은 27.9%, PVP군은 26.8%로 확인되었다(Table 1). 뇌 자기공명영상에서 확인된 CVP의 원인은 소뇌교각 종양이 19명(39.6%), 만성 소뇌경색이 18명(37.5%), 급성 소뇌경색이 3명(6.3%)이었다(Table 2). PVP의 원인은 어지럼을 동반한 돌발성 난청이 78명(32.8%), 전정신경염이 51명(21.4%), 양성돌발성현훈이 29명(12.2%)으로 확인되었다(Table 3). 4가지 온도안진 검사 중 2개 이상에서 시고정 실패(FI ≥70%)가 관찰된 경우는 CVP군에서 47.9% (48명 중 23명), PVP군에서 19.7% (238명 중 47명)였다(Table 4). 평균 FI는 CVP군에서 우냉 자극 시 54.7%±48.4%, 좌냉 자극 시 60.2%±37.7%, 우온 자극 시 61.4%±37.7%, 좌온 자극 시 55.9%±45.8%였다. PVP군의 평균 FI는 우냉 자극 시 38.5%±29.3%, 좌냉 자극 시 47.0%±35.2%, 우온 자극 시 50.5%±32.0%, 좌온 자극 시 42.9%±30.8%였다. CVP군에서 우냉, 좌냉, 우온의 FI는 통계적으로 유의하게 PVP군보다 높게 측정되었다(우냉, p=0.031; 좌냉, p=0.014; 우온, p=0.047; 좌온, p=0.057; MannWhitney U-test) (Table 5).
어지럼은 다양한 원인에 의해 발생할 수 있으며, 원인을 파악하기 위해 적절한 검사를 하는 것이 환자의 치료에 중요한 역할을 한다. 어지럼의 원인을 평가하는 여러 검사들 중에서 온도안진검사와 뇌 자기공명영상은 각각 말초성 어지럼과 중추성 어지러움 감별에 중요한 역할을 한다[16].
본 연구는 어지럼 환자에 대한 뇌 자기공명영상 검사의 필요성 결정에 도움을 주는 FI에 주목하였다. 전정계와 소뇌는 서로 밀접하게 연결되어 눈의 움직임과 전정안구반사를 미세하게 조정하여 이미지가 중심와에 안정적으로 맺히도록 유지하는 역할을 한다[17]. 소뇌와 전정계에서 상호 보완적으로 이루어지는 안진 및 시고정을 포함한 전정안구반사의 다양한 측면의 구조적-기능적 상관관계를 파악하는 것은 질환의 병태생리 파악과 진단에 필수적이다. 온도안진검사에 의해 유발되는 안진의 SPV가 시고정에 의해 잘 억제되면 전정계가 소뇌의 적절한 제어를 받으며 조절되고 있다고 가정할 수 있으나, 시고정으로 안진 억제가 제한적이거나 전혀 억제되지 않는다면 중추전정계의 병변을 의심해야 한다[5,18]. 뇌에서 시고정을 담당하는 부위는 소뇌로 알려져 있으며, 시각 정보에 의한 전정안구반사의 조절은 소뇌의 flocculus 및 nodulus, uvular에 의해 매개되는 시각-전정 상호작용의 일부이다[5,19,20]. 소뇌 병변없이 pursuit system에 병변이 있는 경우에도 시고정 억제에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다[21]. 따라서 소뇌 및 뇌간에 병변이 있는 경우 시각-전정 상호작용에 장애를 보일 수 있고 이로 인해 온도안진검사에서 적절한 시고정을 하지 못하게 된다[6,22].
많은 선행 연구에서 중추전정계에 병변(종양, 퇴행성 질환, 뇌졸증)이 있는 경우 부분적 또는 완전한 시고정 실패를 보인다고 보고하였다[5,6,23]. 이와 더불어 급성 어지럼 환자의 중추성 원인을 감별하기 위한 FI의 유용성을 평가한 연구도 있었으나 그 효과는 제한적이었다. Kim 등[5]은 급성 소뇌경색 환자에서 FI를 평가했으며 41%에서만 시고정 실패를 확인했다고 보고하였다. 또한 An 등[24]은 중추성 병변을 감별하는 FI의 민감도는 35% 이하로 나타났으며 선별검사로 충분하지 않다고 보고하였다. 자발안진을 보이는 급성 전정병증에서 시고정 여부만으로 중추성 병변을 배제할 수 없다는 결과도 있다[25]. 이러한 결과들은 대부분 급성 전정병증에서 소뇌 병변을 확인하기 위한 시도로 시고정의 의미를 확인한 연구들이다. 이와 달리 본 연구에서는 다양한 전정질환에서 시행한 온도안진검사의 FI가 이상 소견을 보였을 때 뇌 자기공명영상에서 어떠한 이상 병변을 확인할 수 있는지 분석하였다. 본원 이비인후과에서 연구기간 동안 어지럼으로 온도안진검사와 뇌 자기공명영상을 시행한 총 286명의 환자 중 CVP가 관찰된 경우는 48명(16.8%)이었으며, 소뇌교각 종양 19예, 만성 소뇌경색 18예를 확인하였다. 약 50%의 CVP 환자가 두 가지 이상의 온도안진검사에서 시고정 실패를 보였다. 온도안진검사에서 FI의 정상치는 대개 60%–70% 정도로 알려져 있으나, 여러 가지 요인에 의해 영향을 받으며 표준화된 방법이 부재하여 임상에서 일괄적으로 적용하기 어려운 부분이 있다. 본 연구에서도 70%를 컷오프 값으로 정하였음에도 불구하고 PVP 환자에서 2개 이상의 시고정에 실패한 경우도 약 20% 정도 확인되었다. 이는 본 연구에서 PVP군에 포함된 질환 중 전정편두통, 지속체위지각어지럼, 비특이적 어지럼 등 내이의 vestibular organ 혹은 vestibular nerve에 국한된 병태생리를 가지고 있지 않은 질환이 포함되어 나타난 결과일 가능성이 있다. 이는 본 연구의 한계임과 동시에 전정편두통이나 지속체위지각어지럼과 같은 전정질환은 뇌 자기공명영상에서 확인되는 병변이 없는 경우라도 중추전정계에 병태생리가 있음을 유추할 수 있는 근거가 될 수 있다.
본 연구에서 2개 이상의 FI 값이 비정상을 보이는 경우 CVP를 고려하여 뇌 자기공명영상을 시행할 수 있다는 임상적 의의를 확인하였으며, 또한 각 검사 조건별로 FI의 평균을 비교하였을 시 CVP군에서 우냉, 좌냉, 우온의 FI가 통계적으로 유의하게 높음을 확인하였다(우냉, p=0.031, 좌냉, p=0.014, 우온, p=0.047, p=0.057; Mann-Whitney U-test) (Table 5). 그러나 중추성뿐 아니라 말초성 병변에서도 각 검사 조건마다 표준편차가 비교적 크게 나타나 다양한 전정질환이 포함된 본 연구가 가지고 있는 이질성의 한계를 나타내고 있다. 이러한 부분을 고려할 때 온도안진검사의 FI가 중추 및 PVP의 감별진단에서 매우 중요한 역할을 한다고 보기 어려우며, 임상적으로 해석할 때 유의할 부분이 있다고 판단된다.
본 연구는 온도안진검사와 뇌 자기공명영상을 시행한 환자군을 후향적으로 분석한 연구로 선택 편향을 포함한 몇 가지 제한점을 가지고 있다. 첫 번째, FI과 뇌 자기공명영상 결과만을 분석하여 복합적인 임상 양상과 증상 등을 고려하지 못했으며, 다양한 CVP를 대상으로 하였기에 FI에 영향을 줄 수 있는 각 중추 병소가 이질적인 부분이 연구 결과에 영향을 미쳤을 가능성을 배제할 수 없다. 두 번째, 환자의 연령 및 심뇌혈관질환의 과거력 등 어지럼의 임상 양상 및 FI에 영향을 미칠 수 있는 요인들을 적절히 통제하지 못했다. 추후 연령에 따른 정상치의 차이나 중추성 어지럼 발병률 등을 고려하는 연구가 필요하다. 세 번째, 검사실의 사정상 공기를 이용한 온도안진검사를 시행하여 전통적인 냉온교대 온도안진검사에 적절한 대류반응이 이뤄지지 못한 환자가 있을 가능성을 배제하지 못한다. 후속 연구를 통해 다양한 임상 상황 및 환자의 특성을 고려하여 동질의 환자군을 모집하여 FI의 진단적 가치를 재고해 보고자 한다.

이해관계(CONFLICT OF INTEREST)

저자들은 이 논문과 관련하여 이해관계의 충돌이 없음을 명시합니다.

연구 지원(FUNDING/SUPPORT)

해당 없음.

저자 기여(AUTHOR CONTRIBUTIONS)

Conceptualization: GSN, SIC; Data curation, Formal analysis, Methodology, Visualization: YJL, WB; Writing–original draft: YJL; Writing–review & editing: GSN, SIC.

All authors read and approved the final manuscript.

Table 1.
Comparison of demographics and clinical data between patients with CVP and PVP
Characteristic CVP PVP p-value
No. of patients 48 (16.8) 238 (83.2)
Age (yr) 59.13±14.40 53.67±16.70 0.046
Sex, male:female 29:19 115:123 0.154
Diabetes mellitus 13 (27.1) 42 (17.6) 0.159
Hypertension 16 (33.3) 62 (26.1) 0.293
Hyperlipidemia 7 (14.6) 29 (12.2) 0.636
Cardiovascular disease 14 (29.2) 24 (10.1) 0.002
Canal weakness (%) 27.87±27.83 26.82±25.92 0.926

Values are presented as number (%) or mean±standard deviation.

CVP, central vestibulopathy; PVP, peripheral vestibulopathy.

Table 2.
Etiologies of central vestibulopathy in study patients (n=48)
Etiology Data
CPA tumor 19 (39.6)
Chronic cerebellar infarction 18 (37.5)
Atrophy of brainstem and cerebellum 4 (8.3)
Acute cerebellar infarction 3 (6.3)
Cavernous malformation on pons 2 (4.2)
Vestibular paroxysmia 1 (2.1)
Vertebral artery compression syndrome 1 (2.1)

Values are presented as number (%).

CPA, cerebellopontine angle.

Table 3.
Etiologies of peripheral vestibulopathy in study patients (n = 238)
Etiology Data
Sudden deafness with dizziness 78 (32.8)
Acute vestibular neuritis 51 (21.4)
BPPV 29 (12.2)
Meniere’s disease (definite/probable) 26 (10.9)
Chronic unilateral vestibulopathy 15 (6.3)
Vestibular migraine 10 (4.2)
PPPD 7 (2.9)
Ramsay-Hunt syndrome 5 (2.1)
Non-specific dizziness 17 (7.1)

Values are presented as number (%).

BPPV, benign paroxysmal positional vertigo; PPPD, persistent postural‐ perceptual dizziness.

Table 4.
The number of fixation failure among four different caloric irrigations of enrolled patients
Fixation failurea) CVP (n=48) PVP (n=238) p-value
No. of fixation failure
 0 14 (29.2) 114 (47.9) 0.017
 1 11 (22.9) 77 (32.4) 0.196
 2 14 (29.2) 38 (16.0) 0.031
 3 7 (14.6) 5 (2.1) <0.001
 4 2 (4.2) 4 (1.7) 0.273
≥2 of fixation failure 23 (47.9) 47 (19.8) <0.001
Average number of fixation failure 1.42±1.18 0.77±0.91 <0.001

Values are presented as number (%) or mean±standard deviation.

CVP, central vestibulopathy; PVP, peripheral vestibulopathy.

a) Fixation failure was defined when the fixation index exceeded 70%.

Table 5.
Degree of fixation index among four different caloric irrigations between patients with CVP and PVP
Caloric irrigation CVP (n=48) PVP (n=238) p-value
RCFI 54.73±48.37 38.47±29.27 0.031
LCFI 60.17±37.74 46.97±35.20 0.014
RW FI 61.40±37.74 50.47±31.96 0.047
LWFI 55.85±45.75 42.93±30.75 0.057

Values are presented as mean±standard deviation.

CVP, central vestibulopathy; PVP, peripheral vestibulopathy; RCFI, fixation index of right cold; LCFI, fixation index of left cold; RWFI, fixation index of right warm; LWFI, fixation index of left warm.

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        Efficacy of the Fixation Index of Bithermal Caloric Test for Differentiating Brain Lesions in Vestibular Disoder
        Res Vestib Sci. 2023;22(4):106-111.   Published online December 15, 2023
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