DE102008053015B3 - Color-channel-selective stimulation process for visual system involves targeted selected tapping stimulation with glance follow-up - Google Patents

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Abstract

The color-channel-selective stimulation process involves targeted selected tapping stimulation, preferably by the image double energy analyzer silent substitution (SST) method, combined with glance follow-up. This should ideally operate without being touched and without the need for calibration, and compensates for the angle-dependent spectral properties of the stimulator.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine dazugehörige Vorrichtung zur Stimulation des visuellen Systems eines Patienten nach dem Prinzip der Silent Substitution Technik bei gleichzeitiger Erfassung der Blickrichtung des Patienten zur Nachführung der Stimuli.The The present invention relates to a method and an associated device for stimulating the visual system of a patient according to the principle the silent substitution technique while capturing the Viewing direction of the patient for tracking the stimuli.

Zur funktionellen Untersuchung des visuellen Systems sind vielfältige diagnostische Ansätze bekannt. Neben diversen subjektiven Verfahren haben sich im Bereich der objektiven Diagnostik elektrophysiologische Untersuchungsmethoden etabliert (vgl. WO2000035344A1 , WO2000016690A3 , DE19824626A1 , WO1999058046A1 ). Zur Gewinnung diagnostischer Parameter existieren verschiedene Stimulationsparadigmen, die z. B. über Blitz- oder Musterstimulationen realisiert werden. Dabei kommen unterschiedliche Farben bzw. Wellenlängen zum Einsatz, wobei die Applikation am Auge durch Projektionssysteme oder Lichtquellen erfolgt. Mit herkömmlichen einfarbigen Reizen ist es jedoch nicht möglich, detaillierte Aussagen über die Funktion der einzelnen Farbverarbeitungskanäle zu treffen. Die Sehsinneszellen des Auges zeigen weiterhin diverse physiologische und elektrochemische Unterschiede, die spezifische Vulnerabilitäten gegenüber verschiedenen Krankheitsbildern zur Folge haben. Um dies diagnostisch nutzbar zu machen, ist ein spezielles Stimulationsprinzip nötigt, welches als Silent Substitution Technique (SST) bezeichnet wird. Durch geeignete Anwendung des SST-Prinzips besteht die Möglichkeit der gezielten Reizung einzelner Farbkanäle des Auges. Bei einer SST-Stimulation muss während der gesamten Untersuchung die Lage der Stimuli zum Wirkort auf der Retina konstant gehalten werden. Der Patient wird hierfür aufgefordert, auf einen festen Punkt zu fixieren, was jedoch dessen aktive Mitarbeit verlangt und in der Folge zur Ermüdung und unwillkürlichen Augenbewegungen führt. Zudem kann je nach Krankheitsbild und Zustand des Patienten eine aktive Fixierung durch den Patienten unmöglich werden. Die Qualität der parallel zur Stimulation gewonnenen physiologischen Daten wird hierdurch negativ beeinflusst. Die anschließende Diagnose ist in ihrer Aussagekraft gefährdet und kann höhere Untersuchungs- und Folgekosten nach sich ziehen (z. B. durch mehrmalige Untersuchungen und Falschdiagnosen).For functional examination of the visual system, a variety of diagnostic approaches are known. In addition to various subjective procedures, electrophysiological examination methods have become established in the field of objective diagnostics (cf. WO2000035344A1 . WO2000016690A3 . DE19824626A1 . WO1999058046A1 ). To obtain diagnostic parameters exist various stimulation paradigms, the z. B. be realized via flash or pattern stimulation. In this case, different colors or wavelengths are used, wherein the application to the eye by projection systems or light sources takes place. With conventional monochrome stimuli, however, it is not possible to make detailed statements about the function of the individual color processing channels. The eye cells of the eye continue to exhibit various physiological and electrochemical differences, which result in specific vulnerabilities to various clinical pictures. To make this diagnostically usable, a special stimulation principle is necessary, which is called Silent Substitution Technique (SST). By suitable application of the SST principle, there is the possibility of targeted irritation of individual color channels of the eye. During SST stimulation, the position of the stimuli to the site of action on the retina must be kept constant during the entire examination. The patient is prompted to fixate on a fixed point, which, however, requires his active participation and as a result leads to fatigue and involuntary eye movements. In addition, depending on the clinical picture and condition of the patient, an active fixation by the patient may become impossible. The quality of the physiological data obtained parallel to the stimulation is thereby negatively influenced. The subsequent diagnosis is endangered in its validity and may entail higher examination and follow-up costs (eg due to multiple examinations and false diagnoses).

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren und eine dazugehörige Vorrichtung zur Stimulation des visuellen Systems eines Patienten nach dem Prinzip der Silent Substitution Technik bei gleichzeitiger Erfassung der Blickrichtung des Patienten zur Nachführung der Stimuli bereitzustellen, mit denen die Qualität der Untersuchungsergebnisse bei gleichzeitiger Reduzierung der anfallenden Untersuchungs- und Folgekosten gesteigert werden kann.task The present invention is therefore a method and a associated Device for stimulating the visual system of a patient according to the principle of silent substitution technique at the same time Acquisition of the line of vision of the patient for tracking the patient Provide stimuli that improve the quality of the examination results with simultaneous reduction of the resulting examination and Follow-up costs can be increased.

Erfindungsgemäß gelingt die Lösung dieser Aufgabe mit den Merkmalen des ersten und des neunten Patentanspruches. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösung sind in den Unteransprüchen angegeben.According to the invention succeeds the solution This object with the features of the first and the ninth claim. Advantageous embodiments of the solution according to the invention are specified in the subclaims.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The The invention is explained in more detail below with reference to drawings. It demonstrate:

1 – Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens 1 - Schematic representation of the method according to the invention

2 – prinzipielles Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 - Principle embodiment of the device according to the invention

Die vorliegende Erfindung beschreibt die farbkanalselektive Stimulation des visuellen Systems mit Hilfe einer blickgeführten Silent Substitution Technik unter Nutzung eines spektralen Kompensationsverfahrens. Eine blickgeführte SST-Stimulation, die die Augenbewegungen erfasst und das farbkanalselektive Reizmuster zeitgleich nachfährt, kann die dargestellten Nachteile kompensieren. Die für die Anwendung einer Blicknachführung nötige große Stimulatorfläche/Bilddiagonale wird aktuell beispielsweise durch Liquid Crystal Display (LCD), Light Emitting Dioden in Kombination mit LCD (LED-LCD) oder Liquid Crystal an Silicon (LCoS) Technik realisiert. Diese Technologien zeigen jedoch deutliche Winkelabhängigkeiten in ihren spektralen Eigenschaften, welche die SST-Stimulation in Funktion und Effektivität stark einschränken. Zur Lösung der durch die neuartige Kombination von SST und Blicknachführung entstehenden Probleme kommt ein neu entwickeltes integratives Kompensationsverfahren zum Einsatz. Es entsteht so die Möglichkeit, beliebige Sehsinnenszelltypen des menschlichen Auges gezielt selektiv und mit festem Ortsbezug auf der Retina zu stimulieren.The The present invention describes color channel selective stimulation of the visual system using a look-ahead silent substitution technique using a spectral compensation method. A view guided SST stimulation, which captures the eye movements and the color channel-selective stimulus pattern at the same time nachfährt, can compensate for the disadvantages presented. The for the application a look-behind necessary size Stimulator / screen size currently being used for example by Liquid Crystal Display (LCD), Light Emitting Diodes in combination with LCD (LED-LCD) or Liquid Crystal realized on silicon (LCoS) technology. These technologies show however, significant angle dependencies in their spectral properties, showing the SST stimulation in Function and effectiveness severely restrict. To the solution the result of the novel combination of SST and Blicknachführung Problems come a newly developed integrative compensation method for use. This creates the possibility of any type of visual interior of the human eye deliberately selective and with fixed local reference to stimulate on the retina.

Blickgeführte StimulationstechnikGlide-directed stimulation technique

Um während einer visuellen Stimulation eine genaue Zuordnung von Stimuli zu deren Positionen im Gesichtsfeld zu erreichen, wird in der Regel die Methode der Blickfokussierung auf einen vorgegebenen Fixationspunkt verwendet (vgl. JP3092135AA ). Die Fixation auf einen festen Punkt ist insbesondere über einen längeren Zeitraum sehr anstrengend und ermüdend oder teilweise gar nicht möglich. Im Laufe der Untersuchung kommt es unwillkürlich zu Augenbewegungen, die einen festen Ortsbezug der Stimuli unmöglich machen.In order to achieve a precise assignment of stimuli to their positions in the visual field during a visual stimulation, the method of focusing on a predetermined fixation point is generally used (cf. JP3092135AA ). The fixation on a fixed point is very strenuous and tiring or sometimes not possible especially over a longer period of time. In the course of the examination, involuntary eye movements occur which make it impossible to determine the location of the stimuli.

Eine andere Möglichkeit diesen Ortsbezug herzustellen, stellt die Verwendung eines Systems zur Erfassung der Blickrichtung des menschlichen Auges dar. Ein einzelner Stimulus bzw. ein Stimulationsmuster kann anschließend durch ein verbundenes Stimulationssystem relativ zum beweglichen Blickpunkt projiziert werden. Generell kann man Geräte zur Messung der Augenbewegung in zwei Gruppen unterteilen: Geräte, welche die Augenposition relativ zum Kopf messen und Systeme, die die Orientierung des Auges im Raum ermitteln. Diese Orientierung wird auch als Blickpunkt, Blickachse oder Blickrichtung (engl.: point of regard – POR) bezeichnet. Betrachtet man die verschiedenen Messmethoden, ist eine Unterteilung in vier Kategorien möglich:

  • – Elektrookulographie (EOG) basiert,
  • – durch sklerale Kontaktlinsen bzw. Suchspulen,
  • – mittels Photookulographie (POG) bzw. Videookulographie (VOG) und
  • – vollständig videobasierte Verfahren, welche Bilder der Pupille und des Korneareflexes auswerten.
Another possibility for establishing this location reference is the use of a system for detecting the viewing direction of the human eye. A single stimulus or a stimulus Onsmuster can then be projected through a connected stimulation system relative to the mobile viewpoint. In general, devices for measuring eye movement can be divided into two groups: devices that measure the eye position relative to the head and systems that determine the orientation of the eye in space. This orientation is also referred to as point of view, sight line or viewing direction (POR). Looking at the different methods of measurement, a subdivision into four categories is possible:
  • - electrooculography (EOG) based,
  • By scleral contact lenses or search coils,
  • By means of photookulography (POG) or videoculography (VOG) and
  • Fully video-based methods that evaluate images of the pupil and corneal reflex.

Prinzipiell sind aber auch weitere Verfahren denkbar. Die ersten beiden Methoden ermöglichen nur eine unzureichende Genauigkeit, arbeiten nicht kontaktlos und können lediglich die Augenbewegung relativ zum Kopf bestimmen. Beispielhaft ist hier eine Umsetzung mittels Spulen zu nennen ( DE 10351928A1 ), die insbesondere für Anwendungen in Kernspintomographen geeignet scheint. Die hier vorgestellte Lösung geht dabei sehr genau auf die induktive Bestimmung der Blickrichtung ein, betrachtet jedoch die parallel ablaufende visuelle Stimulation nicht näher. Darüber hinaus wird vorgeschlagen, eine kommerzielle Stimulatoreinrichtung (Typ: „Silent Vision” – Hersteller AVOTEC) zu verwenden, die ebenfalls den oben beschriebenen spektralen Abhängigkeiten unterliegt, für die jedoch keine Kompensationsverfahren angegeben werden.In principle, however, other methods are conceivable. The first two methods allow only insufficient accuracy, do not work contactless and can only determine eye movement relative to the head. By way of example, a conversion by means of coils should be mentioned ( DE 10351928A1 ), which seems particularly suitable for applications in MRI scanners. The solution presented here deals very precisely with the inductive determination of the viewing direction, but does not look closer to the parallel visual stimulation. In addition, it is proposed to use a commercial stimulator device (type: "Silent Vision" manufacturer AVOTEC), which is also subject to the spectral dependencies described above, but for which no compensation methods are specified.

POG- und VOG-Verfahren sind dagegen nichtinvasiv, da hier nur Bildinformationen ausgewertet werden. Basis ist die Erkennung verschiedener Merkmale des Auges bei Rotation und Translation. Dazu gehören unter anderem die veränderliche Form des Pupillenbildes, die Position des Limbus (Grenze zwischen Iris und Sklera) sowie verschiedene Korneareflexe. Die Reflexe werden durch eine meist infrarote, in der Nähe des Auges platzierte, Punktlichtquelle hervorgerufen. Jedoch ist auch bei diesen Systemen eine Fixation des Kopfes notwendig. Ein weiterer entscheidender Nachteil ist die Bindung an die Videonorm mit einer festen Bildrate von 25/s. Für viele schnelle Augenbewegungen ist die resultierende zeitliche Auflösung nicht ausreichend. Geräte der vierten Kategorie nutzen in der Regel eine infrarote Beleuchtung, um spezielle Korneareflexe (Purkinjebilder) zu erzeugen, die anschließend mittels Bildverarbeitungsalgorithmen ausgewertet werden. Hierbei wird sowohl der Schwerpunkt der Pupille als auch der Lichtreflex selbst bestimmt. Aus der Lage der beiden Merkmale zueinander kann die Bestimmung des Blickrichtungsvektors erfolgen. Dazu ist aus der EP1201181A1 ein Verfahren bekannt, welches zur Erzeugung der Stimuli eine herkömmliche, spektral nicht korrigierte Lichtquelle nutzt, wobei auf deren lichttechnische Parameter nicht eingegangen wird. Darüber hinaus werden keinerlei Umsetzungen bezüglich einer selektiven Farbkanalstimulation erläutert. Voraussetzung all dieser Verfahren ist jedoch eine Kalibrierung der Systeme. Diese erfolgt durch gezieltes Ansehen von neun bzw. fünfzehn Punkten auf dem Stimulator. Damit hängt die Genauigkeit stark von der Kooperation des Probanden ab. Für den Einsatz an Patienten ist dies als kritisch zu bewerten. In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird deshalb ein Zwei-Kamera-Blickrichtungserfassungssystem (Eyetracker) beschrieben, welches berührungslos und kalibrationsfrei arbeitet (vgl. WO2003065886A1 , DE10144580A1 , EP1809163A1 , US20030125638A1 ). Aus zwei Raumrichtungen erfasst jeweils eine Kamera je ein Bild des Auges. Da die Stimulation des visuellen Systems im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums geschieht, erfolgt die Beleuchtung für die Blickrichtungserfassung im Infrarotbereich. Über eine Schnittstelle werden die beiden Kamerabilder bzw. deren reduzierte Ausschnitte an einen PC übertragen. Mit Verfahren der Bildverarbeitung erfolgt anschließend die Erzeugung von Binärbildern, welche nur die Pupillen enthalten. Aus diesen werden die Konturen der Pupillen berechnet. Aufgrund der bekannten Abstände und Winkel zwischen Patientenauge und Kamera, erfolgt über weitere Verarbeitungsschritte die Bestimmung des Blickrichtungsvektors. Auf diese Weise erhält man den aktuellen Blickpunkt auf dem Stimulator. Das Stimulationsmuster kann nun so verschoben werden, dass dessen Mittelpunkt auf dem Blickpunkt liegt. Die genannten Lösungen nennen zwar die Möglichkeit der computergesteuerten Beeinflussung von Helligkeit und Farbe der Stimuli (vgl. DE10144580A1 ), zeigen jedoch weder die Prinzipien der SST, noch einen Lösungsansatz für die auftretenden spektralen Abhängigkeiten auf. Die vorgeschlagenen Stimulatoren (hier als Lichtverteiler bezeichnet) unterliegen diesen Abhängigkeiten, werden jedoch spektral nicht weiter klassifiziert und beschrieben.By contrast, POG and VOG methods are non-invasive since only image information is evaluated here. The basis is the recognition of various features of the eye during rotation and translation. These include, among other things, the variable shape of the pupil image, the position of the limbus (border between the iris and sclera) and various corneal reflexes. The reflexes are caused by a mostly infrared point light source placed near the eye. However, fixation of the head is also necessary in these systems. Another crucial disadvantage is the binding to the video standard with a fixed frame rate of 25 / s. For many fast eye movements, the resulting temporal resolution is insufficient. Devices of the fourth category generally use infrared illumination to generate special grain reflexes (Purkinje images), which are subsequently evaluated by means of image processing algorithms. Here, both the focus of the pupil and the light reflex itself is determined. The position of the two features relative to one another can be used to determine the line of sight vector. This is from the EP1201181A1 a method is known which uses a conventional, spectrally uncorrected light source for generating the stimuli, wherein their lighting parameters are not discussed. In addition, no implementations regarding a selective color channel stimulation are explained. However, all these methods require calibration of the systems. This is done by carefully looking at nine or fifteen points on the stimulator. Thus, the accuracy depends strongly on the cooperation of the subject. For use on patients this should be considered critical. In an advantageous embodiment, therefore, a two-camera viewing direction detection system (Eyetracker) is described, which operates without contact and calibration free (see. WO2003065886A1 . DE10144580A1 . EP1809163A1 . US20030125638A1 ). One camera captures one image of the eye from two spatial directions. Since the stimulation of the visual system occurs in the visible range of the electromagnetic spectrum, the illumination for the viewing direction detection takes place in the infrared range. An interface is used to transfer the two camera pictures or their reduced sections to a PC. Using image processing methods, the generation of binary images is then carried out, which contain only the pupils. From these, the contours of the pupils are calculated. Due to the known distances and angles between the patient's eye and the camera, the determination of the line of sight vector takes place via further processing steps. In this way you get the current focus on the stimulator. The stimulation pattern can now be shifted so that its center lies on the viewpoint. Although the solutions mentioned mention the possibility of computer-controlled influencing of the brightness and color of the stimuli (cf. DE10144580A1 ), but neither the principles of SST, nor a solution to the spectral dependencies that occur. The proposed stimulators (referred to herein as light-distributors) are subject to these dependencies, but are not further classified and described spectrally.

Weiterhin sind aus dem Stand der Technik Verfahren zur Blickrichtungsbestimmung bekannt ( DE 195053399A1 , US2007/0146637A1 ), die nicht eindeutig in die vorgestellte Klassifizierung eingeordnet werden können. Vielmehr werden hier Kombinationen der obigen Verfahren genutzt oder diese mit unterschiedlichen Zielstellungen verwendet. In der DE19505399A1 wird beispielsweise ein Verfahren zur Gesichtsfelduntersuchung durch Analyse der Augenbewegung beschrieben. Es wird vorgeschlagen, prinzipiell eines der oben genannten Verfahren zu verwenden, wobei farbige Prüfpunkte (Stimuli) mit verschiedener Farbzusammensetzung sowie -Sättigung eingesetzt werden können. Ein Bezug zur farbkanalselektiven Stimulation und den bei Blicknachführung resultierenden Problemen wird jedoch nicht hergestellt. In der US2007/0146637A1 wird eine generelle Bewertung von Stimuli auf Grundlage parallel gewonnener Blickdaten beschrieben. Dabei wird als zentrale Fragestellung untersucht, wie eine Änderung der Stimuli den Beobachter beeinflusst. Kern der Erfindung ist demnach die Interpretation der Blickdaten in einer sogenannten „Eye Interpretation Engine”. Anwendungsgebiete sind im Bereich der Mensch-Maschine-Schnittstelle, der Medien- und Werbeforschung sowie der Spieleindustrie zu suchen. Die technische Umsetzung der Stimuli wird in dieser Patentschrift nicht näher beleuchtet. Es erfolgt lediglich der Hinweis, dass diese mittels Cathode Ray Tubes (CRT) oder LCDs erzeugt werden können. Eine methodische Betrachtung für die Verwendung der erfindungemäßen Lösung im elektrodiagnostischen Umfeld oder zur selektiven Farbkanalstimulation wird nicht durchgeführt.Furthermore, methods for determining the direction of sight are known from the prior art ( DE 195053399A1 . US2007 / 0146637A1 ), which can not be clearly classified in the presented classification. Rather, combinations of the above methods are used here or used with different objectives. In the DE19505399A1 For example, a method for visual field examination by analyzing eye movement is described. It is proposed to use in principle one of the above-mentioned methods, wherein colored test points (stimuli) with different color composition and saturation can be used. A reference to the color However, channel-selective stimulation and the problems resulting from gaze tracking are not produced. In the US2007 / 0146637A1 A general assessment of stimuli based on parallel views is described. The central question is how a change in the stimuli affects the observer. The core of the invention is therefore the interpretation of the gaze data in a so-called "Eye Interpretation Engine". Areas of application are the human-machine interface, media and advertising research as well as the games industry. The technical implementation of the stimuli is not discussed in more detail in this patent. It is merely an indication that they can be generated by Cathode Ray Tubes (CRT) or LCDs. A methodological consideration for the use of the erfindungemäßen solution in elektrodiagnostischen environment or for selective color channel stimulation is not performed.

Silent Substitution Technique (SST)Silent Substitution Technique (SST)

Bereits im 17. Jahrhundert erkannte man den Zusammenhang zwischen Farbsehstörungen und Augenerkrankungen, der erstmals zu Beginn des 20. Jahrhunderts von Köllner generalisiert wurde. Betrachtet man den Ursprung des Farbsehens auf zellulärer Ebene, unterscheiden sich die Sehsinneszelltypen des Auges (L-, M-, S-Cones; dt. -Zapfen) u. a. im Kalziummetabolismus, in der Membranpermiabilität sowie in Anzahl und Verteilung auf der Retina. Darüber hinaus existieren Unterschiede im Ablauf der Phototransduktionskaskade, die die Umwandlung der absorbierten Lichtquanten in bioelektrische Signale steuert. Daraus ergeben sich spezifische Vulnerabilitäten gegenüber verschiedenen Krankheitsbildern, die mittels geeigneter Stimulationstechnik diagnostisch nutzbar gemacht werden können. In den letzten zwei Jahrzehnten lag der Fokus auf dem Einsatz von Farbperimetern zur Detektion von Sehstörungen, die beispielsweise durch das Glaukom oder optische Neuropathien verursacht werden. Eine verbreitete Methode ist hierbei die Verwendung eines farbigen Hintergrundes. Dieser soll die Empfindlichkeit zweier Zapfentypen reduzieren, wobei ein Stimulationsfeld den verbleibenden Typ erregt. Den beschriebenen Mechanismus nutzt die Blau-auf-Gelb Perimetrie. Mehrere Studien u. a. von M. P. Simunovic et al. („How well does color perimetry isolate responses from individual cone mechanisms?” J. Glaucoma., vol. 13, no. 1, pp. 22–27, Feb. 2004) zeigten, dass so lediglich eine teilweise isolierte S-Zapfen-Reizung gelingt.Already in the 17th century, the connection between color vision disorders and eye diseases was recognized first generalized by Köllner at the beginning of the 20th century has been. Considering the origin of color vision at the cellular level, the visual sensory cell types of the eye differ (L-, M-, S-Cones; German -Zapfen) u. a. in calcium metabolism, in membrane permeability as well in number and distribution on the retina. In addition, there are differences in the course of the phototransduction cascade, which is the transformation of the absorbed light quantum into bioelectric signals controls. from that there are specific vulnerabilities to different diseases, which can be used diagnostically by means of suitable stimulation technology can be made. Over the past two decades, the focus has been on the use of Color Perimeters for the detection of visual disturbances, for example caused by glaucoma or optical neuropathies. A common method here is the use of a colored Background. This should be the sensitivity of two pin types reduce, with one stimulation field exciting the remaining type. The mechanism described uses the blue-on-yellow perimetry. Several studies and. a. by M.P. Simunovic et al. ("How well does color perimetry isolate responses from individual cone mechanisms? "J. Glaucoma., vol. 13, no. 1, pp. 22-27 Feb. 2004) showed that so only a partially isolated S-pin irritation succeed.

Um jedoch einerseits beliebige Zapfen und diese andererseits vollständig selektiv zu reizen, ist die Verwendung eines methodisch aufwändigeren Stimulationsprinzips nötig. Die SST stellt ein solches Prinzip dar und erlaubt es je nach Umsetzung, beide genannten Bedingungen zu erfüllen. Eine frühe Arbeit über die mögliche Anwendung auf dem Gebiet der elektrodiagnostischen Untersuchung des visuellen Systems wurde von O. Estevez und hH. Spekreijse veröffentlicht („The silent substitution method in visual research” Vision res., vol. 22, no. 6, pp. 681–691, 1982). Verallgemeinernd kann festgestellt werden, dass dies durch eine speziell angepasste Stimulationsfolge realisiert wird, die lediglich den oder die zu reizenden Sinneszelltypen stimuliert. Alle weiteren nicht zu reizenden Zelltypen, die der Stimulus jedoch ebenfalls erreicht, können diesen nicht wahrnehmen. In der Folge liefern sie keinen Beitrag am resultierenden Antwortsignal und werden als ”silent” bezeichnet.Around but on the one hand arbitrary pin and this other hand, completely selective to stimulate, is the use of a methodically more complex stimulation principle necessary. The SST represents such a principle and allows it depending on the implementation, to meet both conditions. An early work on the possible Application in the field of electro-diagnostic examination The visual system was designed by O. Estevez and hH. Spekreijse published ( "The silent substitution method in visual research "Vision res., vol. 22, no. 6, pp. 681-691, 1982). Generalizing it can be stated that this is due to a specially adapted stimulation sequence is realized, the stimulates only the one or the too sensitive sensory cell types. All other non-irritating cell types, but the stimulus also achieved, can do not perceive this. As a result, they do not contribute to the resulting response signal and are referred to as "silent".

Im Wesentlichen sind heute drei verschiedene SST basierte Stimulationsmethoden bekannt. Bei der Heterochromatik Flicker Photometry (HFP) (muss der Patient zunächst einen individuellen sowie subjektiven Farbabgleich zwischen zwei Lichtquellen realisieren. Der Abgleich erfolgt bei Frequenzen oberhalb von 30 Hz, die eigentliche Stimulation anschließend bei Reizfrequenzen unterhalb von 5 Hz. Durch das unterschiedliche zeitliche Auflösungsvermögen der Zapfentypen, in Verbindung mit einem zusätzlichen Adaptationshintergrund, kann eine selektive Farbkanalstimulation erreicht werden. Nachteilig wirkt sich der subjektive Charakter des Farbabgleichs aus, der zu einer unvollständigen Zapfensubstitution führen kann. Hinzu kommen der erhöhte Zeitbedarf für eine Messung und die nötigen Wiederholungen, um einen signifikanten Farbabgleich zu erreichen.in the Essentially, there are three different SST-based stimulation methods today known. In heterochromatic flicker photometry (HFP) (must the patient first an individual and subjective color balance between two Realize light sources. The adjustment takes place at frequencies above of 30 Hz, the actual stimulation subsequently at stimulation frequencies below of 5 Hz. Due to the different temporal resolution of the Pin types, in conjunction with an additional adaptation background, a selective color channel stimulation can be achieved. Has a disadvantage the subjective nature of the color balance turns into one incomplete Lead pin replacement can. Added to this are the increased time requirements for one Measurement and the necessary repetitions, to achieve a significant color balance.

Ein beispielhafter Wirkungsmodell basierter Ansatz wird in den Arbeiten von D. C. Hood et al. („The multifocal visual evoked potential and cone-isolating stimuli: implications for L- to M-cone ratios and normalization” J. Vis., vol. 2, no. 2, pp. 178–189, 2002) verwendet. Grundlage für die Umsetzung der SST sind spezielle Zapfenempfindlichkeitskurven (cone fundamentals). Auf Basis des Emissionsspektrums eines Stimulators kann mittels dieser Kurven die absorbierte Quantenanzahl für jeden Zapfentyp berechnet werden. Somit besteht die Möglichkeit, eine Stimulationssequenz zu erstellen, bei der die absorbierte Quantenzahl aller nicht zu reizenden Zapfentypen konstant bleibt. Letztere liefern somit keinen Beitrag am Antwortsignal (”silent”). Der Methodik fehlt jedoch die Umsetzung einer direkten Verknüpfung des Modells mit anderen Farbräumen, in denen beispielsweise der verwendete Stimulator und/oder dessen Stimulus charakterisiert sowie abgeglichen werden kann. In eigenen Arbeiten wurde ein alternatives Wirkungsmodell zur Anwendung des SST-Prinzips entwickelt. Durch den dabei gewählten Ansatz nach R. W. G. Hunt (Measuring colour, Ellis Horwood series in applied science and industrial technology ed. London: Ellis Horwood, 1995) lässt sich sowohl ein Übergang in die biologische Wirkebene der Zapfen (LMS-Raum), als auch eine Verknüpfung in den standardisierten Normfarbenraum der CIE realisieren (XYZ-Raum). Die hierfür nötigen Schritte sind in den Arbeiten von S. Klee, P. Bessler, P. Husar, G. Henning und F. Schlegelmilch zu finden („Investigation of spectral distribution and dynamics of stimulators for selective cone excitation” in IFMBE Proceedings Prague: IFMBE Proceedings, 2005; ”Methodology and first results of selective cone stimulation of human eye via silent substitution technique” in IFMBE Proceedings Prague: IFMBE Proceedings, 2005; ”Methodische und technisch-experimentelle Untersuchungen zur Realisierung einer elektrophysiologischen Blaukanalstimulation.” Technische Universität Ilmenau, Institut für Biomedizinische Technik und Informatik, 2004). Die von Hunt ermittelten Kurven zur biologischen Wirkung erlauben ebenfalls die exakte Berechnung der Menge an absorbierter Strahlung (Quantenabsorption) pro Flächeneinheit und Zapfentyp der Retina. Diese wird als Aktivierung bezeichnet. Der Zugang zum XYZ-Raum ermöglicht beispielsweise die direkte Bestimmung von Farbart, Farbort und des Weißwertes. Eine Kalibrierung der Stimulatorfarben sowie der Abgleich auf eine Normlichtart sind ebenfalls möglich. Zusätzlich wurde der technische RGB-Raum des Stimulators, der beispielsweise aus der Ansteuerung mittels PC und Grafikkarte resultiert, in das Modell integriert. Als Stimulator können nun beliebige Displays oder Projektoren dienen, die über eine Grafikkarte ansteuerbar sind. Weitere Verbindungen von Stimulatoren und Ansteuereinheiten sind prinzipiell möglich. Durch Programmierung der Grafikkarte, was einer Veränderung im RGB-Raum entspricht, können die lichttechnischen Parameter und damit auch der zu applizierende Stimulus beeinflusst werden. Seine Lage im Normfarbenraum und seine Wirkung in der biologischen Ebene ändern sich ebenfalls, wobei beides durch das entwickelte Modell erfasst wird. Im Ergebnis einer beispielhaften Anwendung kann mittels direkter Ansteuerung des Stimulators zu jedem gewählten Stimulus die resultierende Aktivierung der einzelnen Zapfentypen berechnet werden. Es sind sowohl eine exakte Charakterisierung von Stimulator, Stimulus und biologischer Wirkung, als auch die Entwicklung von Stimulationssequenzen, die eine gezielte Farbkanalreizung bewirken, möglich. Aufgrund der beschriebenen Anpassungen des SST-Prinzips in Hinblick auf die Eigenschaften des Stimulators und die biologische Wirkung im Auge, wird das Gesamtkonzept der Stimulation im Folgenden als Ilmenau Display and Eye Adapted-Silent Substitution Technique (IDEA-SST) bezeichnet.An exemplary impact model based approach is described in the work of DC Hood et al. ("The multifocal visual evoked potential and cone-isolating stimuli: implications for L-to M-cone ratios and normalization" J. Vis., Vol. 2, no. 2, pp. 178-189, 2002). The basis for the implementation of the SST are special cone sensitivity curves (cone fundamentals). Based on the emission spectrum of a stimulator, these curves can be used to calculate the absorbed quantum number for each pin type. Thus, it is possible to create a stimulation sequence in which the absorbed quantum number of all unimaginable pin types remains constant. The latter thus do not contribute to the response signal ("silent"). However, the methodology lacks the implementation of a direct linkage of the model with other color spaces in which, for example, the stimulator used and / or its stimulus can be characterized and compared. In our own work, an alternative impact model for the application of the SST principle has been developed. The chosen approach according to RWG Hunt (Measuring color, Ellis Horwood series in applied science and industrial technology ed. London: Ellis Horwood, 1995) allows both a transition into the biological working plane of the cones (LMS space), as well as a link in the standardized standard color space of the CIE realize (XYZ space). The necessary steps can be found in the work of S. Klee, P. Bessler, P. Husar, G. Henning and F. Schlegelmilch ("Investigation of spectral distribution and dynamics of stimulators for selective cone excitation" in IFMBE Proceedings Prague: IFMBE Proceedings, 2005; "IFMBE Proceedings, 2005; Methodological and Experimental Investigations for the Implementation of Electrophysiological Blue-Channel Stimulation". Ilmenau University of Technology, 2005; Institute of Biomedical Engineering and Computer Science, 2004). Hunt's biological activity curves also allow the exact calculation of the amount of absorbed radiation (quantum absorption) per unit area and cone type of the retina. This is called activation. Access to the XYZ room, for example, allows the direct determination of color, color and white value. A calibration of the stimulator colors and the adjustment to a standard illuminant are also possible. In addition, the technical RGB space of the stimulator, which results, for example, from the control by means of PC and graphics card, was integrated into the model. The stimulator can now be any displays or projectors that can be controlled via a graphics card. Further connections of stimulators and control units are possible in principle. By programming the graphics card, which corresponds to a change in the RGB space, the photometric parameters and thus also the stimulus to be applied can be influenced. Its location in standard color space and its effect on the biological level also change, both being captured by the developed model. As a result of an exemplary application, by directly driving the stimulator for each selected stimulus, the resulting activation of the individual pin types can be calculated. It is both an exact characterization of stimulator, stimulus and biological effect, as well as the development of stimulation sequences that cause a targeted color channel irritation, possible. Based on the described adaptations of the SST principle with respect to the stimulator's properties and the biological effect in the eye, the overall concept of the stimulation is referred to hereafter as Ilmenau Display and Eye Adapted-Silent Substitution Technique (IDEA-SST).

Mit der vorliegenden Erfindung werden ein Verfahren und eine Vorrichtung vorgeschlagen, welche die korrekte Funktion der Kombination aus beiden aufgezeigten Prinzipien ermöglicht und in sich vereint. Hierbei grenzt sich die vorliegende Erfindung deutlich vom Stand der Technik ab ( DE10351928A1 , EP1201181A1 , DE10144580A1 , WO2003065886A1 , EP1809163A1 , US20030125638A1 , DE19505399A1 , US20070146637A1 ). Bisher wurden lediglich die Umsetzungen der Blickerfassung sowie teilweise deren Verbindung mit einer Analyse von parallel gewonnen Daten des visuellen Systems behandelt, wobei jedoch weder auf die Nutzung für eine selektive Farbkanalstimulation, noch auf resultierende spektrale Probleme eingegangen wird. Deren notwendige Lösung bei der Kombination von Blicknachführung und selektiver Farbkanalstimulation ist nicht zu erkennen und wird im Folgenden vorgestellt.The present invention proposes a method and a device which enables and combines the correct function of the combination of the two principles shown. Here, the present invention clearly differs from the prior art ( DE10351928A1 . EP1201181A1 . DE10144580A1 . WO2003065886A1 . EP1809163A1 . US20030125638A1 . DE19505399A1 . US20070146637A1 ). So far, only the reactions of the gaze detection and partly their connection with an analysis of parallel obtained data of the visual system have been treated, but is not discussed on the use for a selective color channel stimulation, nor on resulting spectral problems. Their necessary solution in the combination of gaze tracking and selective color channel stimulation is not recognizable and will be presented below.

Das erfindungsgemäße Verfahren verbindet die Möglichkeiten einer gezielten, selektiven Zapfenstimulation, die vorzugsweise durch die IDEA-SST realisiert wird, mit einer Blicknachführung, die idealerweise berührungslos und kalibrationsfrei arbeitet. Jede weitere beliebige Kombination aus SST basiertem Stimulationsprinzip und blicknachgeführter Stimulation ist jedoch ebenso denkbar.The inventive method combines the possibilities a targeted, selective spiked stimulation, preferably is realized by the IDEA-SST, with a Blicknachführung, the ideally contactless and works without calibration. Any other combination SST-based stimulation and glaucous pacing is however also conceivable.

Durch die Kombination dieser Prinzipien ergeben sich Problemstellungen deren Lösung für eine korrekte Wirkweise unerlässlich ist. Die zur Realisierung einer vollständigen farbkanalselektiven Stimulation nötige SST, ist an die Kenntnis der spektralen Eigenschaften des Stimulators gekoppelt. Diese bestimmen die Zusammensetzung der SST-Stimuli. Nach Berechnung der SST-Stimulationssequenz würde jegliche Änderung der spektralen Verteilungsfunktion zu einer unvollständigen und unselektiven Reizung des Zapfensystems führen. Die für die Anwendung einer Blicknachführung nötige große Stimulatorfläche/Bilddiagonale wird zurzeit mit LCD, LED-LCD oder LCoS Technik realisiert. Typische Bilddiagonalen von CRT-Stimulatoren (um 20'') können in Hinblick auf einen einzuhaltenden Mindestabstand zum Patientenauge hierfür nicht genutzt werden. Der Stimulator selbst muss frei ansteuerbar sein, um so eine beliebige Verschiebung des Stimulationsmusters zu gewährleisten. Die aufgeführten Techniken zeigen jedoch eine ausgeprägte Blickwinkelabhängigkeit, die in einer Änderung der spektralen Eigenschaften entlang des Präsentationsortes (auf dem Stimulator) deutlich wird. Mit größer werdendem Abstand vom Zentrum und damit größer werdender Exzentrizität nehmen die Änderungen zu. Dabei konnte in eigenen Untersuchungen gezeigt werden, dass diese Charakteristik eine zusätzliche horizontale und vertikale Richtungsabhängigkeit zeigt. Würden die Effekte nicht ermittelt und korrigiert, wäre die oben beschriebene unselektive Reizung deren direkte Folge. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst deshalb ein Verfahren zur Kompensation der dargelegten winkelabhängigen spektralen Eigenschaften. Hierzu wird zunächst für das Zentrum des Stimulators mittels Radiospektrometer die spektrale Verteilungsfunktion ermittelt. Anschließend wird horizontal sowie vertikal mit hinreichend hoher Winkelauflösung in Richtung der Peripherie die winkelabhängige Änderung der Verteilungsfunktion bestimmt. Dabei ist ein Messsystem mit Raumwinkelbezug zu verwenden und Streulichtkomponenten gegebenenfalls durch Einbringung zusätzlicher Blenden zu minimieren. Die so vermessenen Hauptachsen des Stimulators teilen diesen in vier Quadranten. In den Quadraten selbst sind die Messungen zu wiederholen. Dabei sollte die Messpunktdichte in der Peripherie zunehmen. Zwischen diesen Punkten wird anschließend eine geeignete Interpolation realisiert um fehlende Daten zu ersetzen. Aus den so bestimmten winkelabhängigen Verteilungsfunktionen wird für jede Wellenlänge und jeden Ort ein auf die Ausgangsmessung im Zentrum bezogener Fehlerbetrag berechnet. Vorzugsweise sind alle berechneten Werte in einer Fehlermatrix abzulegen. Durch eine geeignete Inversion der Matrix und deren Verknüpfung mit der Stimulationssequenz erhält man so die Möglichkeit die Zusammensetzung der SST-Stimuli je nach Darstellungsort auf dem Stimulator anzupassen. Die beschriebene Problemstellung, die normalerweise zur unselektiven Reizung des Zapfensystems und damit zu Fehldiagnosen führen würde, kann somit gelöst werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es folglich möglich, beliebige Sehsinnenszelltypen des menschlichen Auges gezielt selektiv und mit festem Ortsbezug auf der Retina zu stimulieren. Die hierfür nötige Kompensation der orts- bzw. winkelabhängigen spektralen Eigenschaften wird mit einem integrativen Verfahren realisiert.The combination of these principles results in problems whose solution is essential for a correct mode of action. The necessary for the realization of a complete color channel selective stimulation SST, is coupled to the knowledge of the spectral properties of the stimulator. These determine the composition of the SST stimuli. After calculation of the SST stimulation sequence, any change in the spectral distribution function would result in incomplete and unselective stimulation of the pin system. The large stimulator area / image diagonal required for the application of a gaze tracking is currently being realized with LCD, LED-LCD or LCoS technology. Typical image diagonals of CRT stimulators (around 20 '') can not be used for this purpose with regard to a minimum distance to the patient's eye to be observed. The stimulator itself must be freely controllable, so as to ensure any displacement of the stimulation pattern. The techniques listed, however, show a pronounced viewing angle dependency, which is evident in a change in the spectral properties along the presentation site (on the stimulator). With increasing distance from the center and thus increasing eccentricity, the changes increase. It could be shown in own investigations that this characteristic shows an additional horizontal and vertical directional dependence. If the effects were not determined and corrected, the unselective stimulation described above would be the direct consequence. The method according to the invention therefore comprises a method for compensating the angle-dependent spectral properties presented. For this purpose, the spectral distribution is initially determined for the center of the stimulator by means of a radio spectrometer determined function. Subsequently, the angle-dependent change of the distribution function is determined horizontally and vertically with a sufficiently high angular resolution in the direction of the periphery. In this case, a measuring system with solid angle reference is to be used and scattered light components optionally to be minimized by introducing additional apertures. The so-measured main axes of the stimulator divide this into four quadrants. In the squares themselves the measurements have to be repeated. At the same time, the measuring point density in the periphery should increase. Between these points, a suitable interpolation is then implemented to replace missing data. From the angle-dependent distribution functions thus determined, an error amount related to the initial measurement in the center is calculated for each wavelength and each location. Preferably, all calculated values are to be stored in an error matrix. A suitable inversion of the matrix and its connection to the stimulation sequence thus gives the possibility of adapting the composition of the SST stimuli to the stimulator, depending on the place of presentation. The problem described, which would normally lead to unselective irritation of the pin system and thus to misdiagnosis, can thus be solved. Consequently, it is possible with the method according to the invention to selectively stimulate any type of visual inner cell of the human eye selectively and with fixed local reference to the retina. The necessary compensation of the location-dependent or angle-dependent spectral properties is realized with an integrative method.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist prinzipiell in 1 dargestellt. Die für die selektiv zu reizenden Sehsinneszellen nötige SST-Stimulationssequenz (1) wird zunächst für den verwendeten Stimulator (3) berechnet.The inventive method is in principle in 1 shown. The SST stimulation sequence necessary for the selectively stimulable visual sensory cells ( 1 ) is first used for the stimulator ( 3 ).

Anschließend erfolgt dessen Ansteuerung (2), wobei die applizierte Sequenz im Patientenauge (4) die erwünschte selektive Wirkung erzielt. Verändert der Patient seine Blickrichtung wird diese durch das Eyetracking-System (5) erfasst. Die Daten der Blickkoordinaten werden der spektralen Kompensationseinheit (6) zugeführt und dienen der spektralen Kompensation als Basis zur Anpassung der SST-Stimulationssequenz. Am ermittelten Blickpunkt wird nun die angepasste Stimulationssequenz präsentiert. Die erwünschte selektive Farbkanalreizung sowie die beschriebenen diagnostischen Vorteile bleiben erhalten.Subsequently, its activation ( 2 ), wherein the applied sequence in the patient's eye ( 4 ) achieves the desired selective effect. If the patient changes his line of sight, this is achieved through the eye-tracking system ( 5 ) detected. The data of the gaze coordinates are the spectral compensation unit ( 6 ) and serve the spectral compensation as a basis for adapting the SST stimulation sequence. At the determined viewpoint, the adapted stimulation sequence is now presented. The desired selective color channel irritation and the described diagnostic advantages are retained.

Zur Applikation der Stimuli dient beispielsweise ein frei programmierbares Display. Alle weiteren beliebigen Displays oder Projektionssysteme können ebenfalls verwendet werden. Das Stimulationsmuster zur farbkanalselektiven Reizung des visuellen Systems kann hinreichend schnell dem Blick des Patienten nachgeführt werden. Unwillkürliche Augenbewegungen während der Untersuchung werden so ausgeglichen. Die Notwendigkeit einer ermüdenden Fixation auf einen festen Punkt des Stimulators besteht nicht mehr. Sowohl die Stimulation eines definierten Gebiets auf der Netzhaut, als auch dessen selektive Farbkanalreizung, wird durch dieses neuartige Verfahren über die gesamte Untersuchungszeit sichergestellt.to Application of the stimuli serves, for example, a freely programmable Display. All other arbitrary displays or projection systems can also be used. The stimulation pattern for color channel selective Irritation of the visual system can be sufficiently fast to the gaze of the Followed up patients become. Involuntary eye movements while the investigation will be balanced. The need for a tiresome Fixation to a fixed point of the stimulator no longer exists. Both the stimulation of a defined area on the retina, as well as its selective color channel irritation, is characterized by this novel Procedure over the entire examination time ensured.

Ein beispielhafter Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist 2 zu entnehmen. Die Funktionalität wird hier durch zwei vernetzte Steuereinheiten bereitgestellt. Eine Einheit realisiert die Blicknachführung (8), wobei die Daten eines beliebigen Blickerfassungsmoduls (10) ausgewertet werden. Das Blickerfassungsmodul kann u. a. ein oder mehrere Kameras enthalten, die mit einer speziellen Beleuchtungseinheit gekoppelt sein können. Weitere Verfahren für die Erfassung der Blickrichtung (z. B. optische, elektrische, mechanische magnetische, elektromagnetische, akustische, bioelektrische oder biomagnetische Verfahren, usw.) können ebenso benutzt werden. Die Steuereinheit zur Realisierung der Blicknachführung (8) sowie das Blickerfassungsmodul (10) sind auch in einem einzelnen System integrierbar (z. B. FPGA, Single-Board-Computer).An exemplary construction of the device according to the invention is 2 refer to. The functionality is provided here by two networked control units. One unit realizes the eye tracking ( 8th ), whereby the data of any eye-tracking module ( 10 ) be evaluated. The gaze detection module may include, among other things, one or more cameras that may be coupled to a particular lighting unit. Other methods for detecting the line of vision (eg, optical, electrical, mechanical, magnetic, electromagnetic, acoustic, bioelectrical or biomagnetic, etc.) may also be used. The control unit for realizing the gaze tracking ( 8th ) as well as the eye-tracking module ( 10 ) can also be integrated in a single system (eg FPGA, single-board computer).

Die zweite Steuereinheit (9) setzt die spezielle SST-Stimulationssequenz (1) mit Hilfe eines beliebigen Stimulators (3) um. Dieser ist idealerweise auf die Anwendung optimiert und frei programmierbar. Jede weitere Art von Display oder Projektionssystem ist hierbei denkbar. Durch die Vernetzung der beiden Steuereinheiten kann der SST-Stimulus unter Berücksichtigung der ermittelten Blickdaten (11) hinreichend schnell nachgeführt werden. Die nötige spektrale Kompensation in Abhängigkeit des neuen Darstellungsortes, kann entweder in der Steuereinheit zur Erzeugung der Stimulationssequenz (9) oder in einem vorgelagerten System berechnet werden. Die beiden Steuereinheiten (8) und (9) sowie das Blickerfassungsmodul (10) sind ebenfalls wieder in einem einzelnen System realisierbar. Weiterhin ist eine Ausführungsform, die alle nötigen Verarbeitungsschritte direkt im Stimulator ohne zusätzliche externe Steuerrechner ermöglicht, ebenso denkbar. Darüber hinaus sind weitere beliebige Kombinationen der dargestellten Funktionseinheiten möglich. Weiterhin ist eine Signalerfassungs- und Auswerteeinheit (7) vorgesehen, auf der beispielsweise die Stimulation überwacht bzw. parallel gewonnene biologische Daten gespeichert werden können. Die parallel gewonnenen biologischen Antwortsignale lassen sich über verschiedene Methoden (z. B. EEG, MEG, MRI, PET usw.) mit Sensoren (z. B. beliebige ERG Elektroden, multikanal ERG Elektroden, Elektrodenarrays, EEG Elektroden, Elektroden erster Art, Elektroden zweiter Art, magnetische Sensoren usw.) erfassen und können anschließend durch diverse Signalverarbeitungsalgorithmen (z. B. im Zeit-, Frequenz- bzw. Zeitfrequenzraum beziehungsweise Analyseverfahren wie Komponentenzerlegung, Mittelung, ICA, PCA, PARAFAC, Matching Pursuit bzw. Quellenrekonstruktionsalgorithmen) ausgewertet werden.The second control unit ( 9 ) sets the special SST stimulation sequence ( 1 ) with the help of any stimulator ( 3 ) around. This is ideally optimized for the application and freely programmable. Any other type of display or projection system is conceivable here. By networking the two control units, the SST stimulus can be calculated taking into account the determined gaze data ( 11 ) be tracked sufficiently fast. The necessary spectral compensation as a function of the new presentation location, can either in the control unit for generating the stimulation sequence ( 9 ) or in an upstream system. The two control units ( 8th ) and ( 9 ) as well as the eye-tracking module ( 10 ) are also realizable again in a single system. Furthermore, an embodiment which allows all necessary processing steps directly in the stimulator without additional external control computer, also conceivable. In addition, any other combinations of the illustrated functional units are possible. Furthermore, a signal acquisition and evaluation unit ( 7 ), on which, for example, the stimulation can be monitored or biological data obtained in parallel can be stored. The biological response signals obtained in parallel can be measured using various methods (eg, EEG, MEG, MRI, PET, etc.) with sensors (eg, any ERG electrodes, multichannel ERG electrodes, electrode arrays, EEG electrodes, first-order electrodes, electrodes second type, magnetic sensors, etc.) and can subsequently by various Signalverarbei evaluation algorithms (eg in the time, frequency or time-frequency domain or analysis methods such as component decomposition, averaging, ICA, PCA, PARAFAC, matching pursuit or source reconstruction algorithms).

Mit der offenbarten Erfindung ist eine objektive gezielte Stimulation und Untersuchung der Sehsinneszellen des Auges möglich. Eine Integration der erfindungsgemäßen Vorrichtung in bestehende Diagnosegeräte (z. B. strukturell: US, MRT, CT, optische Bildgebung, Kameras, usw. oder funktionell: Gefäße, Stoffwechsel, molekulare Bildgebung, elektrische und magnetische Ableitungen, EEG, MEG, fMRI, PET, SPECT, NIRS, usw.) oder in beliebige Therapiegeräte ist hierbei ebenfalls möglich.With The disclosed invention is an objective targeted stimulation and examination of visual nerve cells of the eye possible. An integration of the device according to the invention in existing diagnostic devices (eg structurally: US, MRI, CT, optical imaging, cameras, etc. or functional: vessels, metabolism, molecular imaging, electrical and magnetic derivatives, EEG, MEG, fMRI, PET, SPECT, NIRS, etc.) or in any therapy devices is here also possible.

11
SST-StimulationssequenzSST stimulation sequence
22
StimulatoransteuerungStimulatoransteuerung
33
Stimulatorstimulator
44
Patientenaugepatient's eye
55
Eyetracking-SystemEye tracking system
66
spektrale Kompensationseinheitspectral compensation unit
77
Signalerfassungs- und Auswerteeinheitsignal detection and evaluation unit
88th
Steuereinheit zur Realisierung der Blicknachführungcontrol unit for the realization of the Blicknachführung
99
Steuereinheit zur Erzeugung einer Stimulationssequenzcontrol unit to generate a stimulation sequence
1010
BlickerfassungsmodulEye tracking module
1111
ermittelte Blickdatenidentified view data

Claims (12)

Verfahren zur Stimulation des visuellen Systems eines Patienten nach dem Prinzip der Silent Substitution Technik, bei dem gleichzeitig die Blickrichtung des Patienten zur Nachführung der Stimuli erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur spektralen Anpassung dieser SST-Stimuli in Abhängigkeit des Darstellungsortes auf dem Stimulator dessen blickwinkelabhängigen spektralen Eigenschaften durch Verknüpfung der jeweiligen Stimulationssequenz mit einer zuvor aus den blickwinkelabhängigen spektralen Verteilungsfunktionen ermittelten Fehlermatrix kompensiert werden.Method for stimulating the visual system of a patient according to the principle of the silent substitution technique, in which at the same time the line of sight of the patient for tracking the stimuli is detected, characterized in that the spectral adjustment of these SST stimuli depending on the presentation on the stimulator whose viewing angle-dependent Spectral properties can be compensated by linking the respective stimulation sequence with a previously determined from the viewing angle-dependent spectral distribution functions error matrix. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das visuelle System magnetisch, elektrisch oder elektromagnetisch mit einer Silent Substitutions Technik stimuliert wird.Method according to claim 1, characterized that the visual system is magnetic, electric or electromagnetic is stimulated with a silent substitution technique. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Blickrichtung online oder offline mittels beliebiger Erfassungssysteme realisiert wird.Method according to claim 1 or 2, characterized that the determination of the line of sight online or offline means Any detection systems is realized. Verfahren nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Kameras in beliebiger technologischer Ausführung zur Bestimmung der Blickrichtung eingesetzt werden.Method according to claim 3, characterized that one or more cameras in any technological design for Determining the line of sight can be used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Stimuli mit beliebigen Licht- und Strahlungsmodulatoren generiert werden.Method according to one of Claims 1 to 4, characterized that generates the stimuli with any light and radiation modulators become. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass Verfahren zur Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses eingesetzt werden.Method according to one of claims 1 to 5, characterized that method for improving the signal-to-noise ratio be used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Erstellung der Stimulationsfolgen, die Stimulation und deren Steuerung und die Auswertung der ermittelten Daten mit mathematischen Transformationsverfahren realisiert wird.Method according to one of Claims 1 to 6, characterized that the creation of stimulation sequences, stimulation and their control and evaluation of the data obtained with mathematical Transformation process is realized. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene Auswerte- und Analyseverfahren im Zeit-, Frequenz oder Zeitfrequenzraum verwendet werden.Method according to one of claims 1 to 7, characterized that different evaluation and analysis methods in time, frequency or time frequency space are used. Vorrichtung zur Stimulation des visuellen Systems mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 bestehend aus: – einer Steuereinheit (9) zur Erzeugung der Stimulationssequenz (1) – einem Stimulator (3) zur Wiedergabe der erzeugten Stimuli – einem Blickerfassungsmodul (10) zur Ermittlung der Blickrichtung – einer Steuereinheit (8) zur Realisierung der Blicknachführung und – einer Signalerfassungs- und Auswerteeinheit (7) zur Kontrolle und Überwachung der Stimulation.Device for stimulating the visual system with a method according to one of claims 1 to 8, comprising: - a control unit ( 9 ) for generating the stimulation sequence ( 1 ) - a stimulator ( 3 ) for reproducing the generated stimuli - a gaze detection module ( 10 ) for determining the viewing direction - a control unit ( 8th ) for the realization of the gaze tracking and - a signal acquisition and evaluation unit ( 7 ) to control and monitor the stimulation. Vorrichtung nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass beliebige Sensoren zur Ableitung physiologischer Reizantwortsignale vorgesehen sind.Device according to claim 9, characterized that any sensors for the derivation of physiological stimulus response signals are provided. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10 dadurch gekennzeichnet, dass sie in beliebige Diagnosegeräte integrierbar ist.Device according to claim 9 or 10, characterized that it can be integrated in any diagnostic equipment. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass sie in Kombination mit beliebigen Therapiegeräten eingesetzt wird.Device according to one of claims 9 to 11, characterized that they are used in combination with any therapy devices becomes.
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