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
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.
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:
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.
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.
- - 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 (
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
Weiterhin
sind aus dem Stand der Technik Verfahren zur Blickrichtungsbestimmung
bekannt (
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 (
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
Anschließend erfolgt
dessen Ansteuerung (
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
Die
zweite Steuereinheit (
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
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