Diagnoseverbesserung durch verbesserte Video-Okulographie

Schwindelprobleme treten sehr häufig auf, beeinträchtigen die Lebensqualität der Betroffenen in vielen Fällen massiv, und können auch zu folgenschweren Stürzen führen. Vorausgehende Untersuchungen haben gezeigt, dass die Messung von Augenbewegungen eine signifikante Verbesserung bei der richtigen Diagnose von häufigen Schwindelproblemen bringen kann. Des Weiteren kann eine objektive, quantitativ exakte Bestimmung der Augenposition auch die Diagnose und Behandlung okulomotorischer Störungen deutlich verbessern. Im klinischen Umfeld werden ältere Augenmessgeräte zunehmend durch "Video-Okulographie" (VOG) ersetzt, obwohl sich diese Technologie noch im Entwicklungsstadium befindet. Dies ist bedingt durch die relativ einfache, intuitive Handhabung von VOG-Geräten. Allerdings treten bei diesen Untersuchungen regelmäßig Artefakte auf, welche durch die Verschiebung der Videokamera relativ zum Kopf bedingt sind. Diese Artefakte schränken die Anwendbarkeit von VOG noch immer stark ein, besonders bei Tests bei denen die Kamera verrutschen kann (z.B. durch Kopfbewegungen, oder bei kleinen Kindern). Mit den hier vorgeschlagenen Untersuchungen wollen wir VOG so verlässlich machen, dass es routinemäßig für die Untersuchung von Schwindelpatienten und von Patienten mit okulomotorischen Störungen eingesetzt werden kann. Vorversuche in unserem Labor haben gezeigt, dass durch die Verwendung von Reflexionen punktförmiger Lichtquellen an der Augenoberfläche die Auswirkungen von Kamera-Bewegungen relativ zum Kopf minimiert werden können. Anhand realistischer Simulationen dieser Reflexionen sollen diese Effekte zur Verbesserung der Genauigkeit von VOG verwendet werden. Mit einem weiteren Arbeitspaket möchten wir die Bestimmung der Augenrotation um die Blicklinie verbessern, welche klinisch wertvolle Informationen enthält. Dies soll durch neue Analysemethoden erreicht werden, welche automatisch relevante Bereiche der Iris finden und deren Bewegung verfolgen können. In Zusammenarbeit mit anerkannten klinischen Forschungsinstitutionen und mit Industriepartnern sollen die Ergebnisse dieser Untersuchungen in praktische klinische Tests umgesetzt werden. Besonders bei der Diagnose von "Gutartigem Lagerungsschwindel", einseitigen Gleichgewichtsstörungen, und okulomotorischen Störungen erwarten wir uns dadurch deutliche Verbesserung in der Diagnose und Therapie.

Ziel des Projektes "Diagnoseverbesserung durch verbesserte Video-Okulographie" war es, die videobasierte Messung von Augenbewegungen aus dem Labor heraus in die angewandte medizinische Praxis zu bringen. Dazu mussten zwei grundlegende Probleme gelöst werden: zum einen können durch Bewegungen der Kamera relativ zum Auge falsche Messdaten angezeigt werden; und zum anderen mussten Verrollungen des Auges automatisch detektierbar gemacht werden. (Hierzu ist anzumerken, dass sich das Auge nicht nur horizontal und vertikal bewegen kann, sondern auch um die Blickrichtung rotieren. Diese kleinen, unwillkürlichen Rotationen haben allerdings einen hohen diagnostischen Wert.) Zur Lösung des ersten Problems erarbeiteten wir realistische, 3-dimensionale Simulationen der Auswirkungen von Bewegungen zwischen Kamera und Kopf auf die Messergebnisse. Diese Ergebnisse zeigten, dass zwar Vertikalbewegungen (z.B. durch Stirnrunzeln) recht gut softwaremässig kompensiert werden können, dass dieser Ansatz aber bei allgemeineren Kameraverschiebungen versagt. Daraufhin konzentrierten unsere Partner an der LMU in München sich darauf, die Kamera relativ zum Kopf möglichst gut mechanisch zu stabilisieren. Die Ergebnisse dieser Bemühungen waren sehr erfolgreich, und momentan werden solche neuartigen Video- Okulographiegeräte in die klinische Praxis eingeführt. Zur Lösung des zweiten Problems, der automatischen Detektion von Verrollungen des Auges, mussten neue Bildverarbeitungsmethoden in den Bereich der Video-Okulographie eingeführt werden. Wir konnten zeigen, dass mit der "Methode der Maximalen Stabilen Volumina" dieses Problem zuverlässig lösen können, auch für ungleichmässige Beleuchtungen, und auch für grössere Verschiebungen zwischen Auge und Kamera. Von ärzlicher Seite wurden die neuen Messsysteme mit grosser Begeisterung aufgenommen. Und darüberhinaus konnten wir zeigen, dass mit solchen Video-Okulographiesystemen auch neue Anwendungen in anderen Bereichen, wie zum Beispiel der Marktforschung, möglich gemacht werden.