-
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Okulographie bei Schwindel.
-
Schwindel ist eine Störung des Gleichgewichtssinns oder des Gleichgewichtsempfindens einer Person. Er kann verschiedene Ursachen haben. Hierzu zählen beispielsweise Defizite des peripheren Gleichgewichtsorgans und der Gleichgewichtsnerven, zentrale Störungen bei Schlaganfall oder Hirntumor, entzündliche Erkrankungen des zentralen Nervensystems, Schädel-Hirn-Traumata, Epilepsie, Herz-Kreislauferkrankungen, Infekte, Intoxikationen und metabolische Störungen wie zum Beispiel Diabetes mellitus oder psychische Erkrankungen. Die Diagnostik bei systematischen Schwindelformen beruht auf bestimmten pathologischen Augenbewegungen, die als Nystagmen bezeichnet werden. Hierzu werden die hauptsächlich aus Fixationen, Blickfolge und Sakkaden bestehenden Augen- oder Blickbewegungen einer Person erfasst und aufgezeichnet. Dies wird als Okulographie bezeichnet. Bekannte Vorrichtungen und Verfahren zur Schwindeldiagnostik sind aufwendig. Die Vorrichtungen verfügen über eine erste Einrichtung, mit der eine Person bewegt wird, wie beispielsweise einen um mehrere Achsen drehbaren Drehstuhl oder eine bewegliche Plattform, und über eine zweite Einrichtung, welche die Augenbewegungen der Person während der Bewegung mittels der ersten Einrichtung erfasst. Die erste Einrichtung kann einerseits einen Lagewechsel des Körpers der Person herbeiführen und zum anderen das Auftreten von Schwindelsymptomen auslösen. Bei einem Lagewechsel werden zumindest Abschnitte des Körpers bewegt, so dass sich die Position und/oder die Ausrichtung zumindest eines Körperteils ändert. Die Augenbewegungen der Person bei einem Lagewechsel ihres Körpers geben Aufschluss über das Vorliegen und die Art von Schwindel. Derartige aufwendige Vorrichtungen sind üblicherweise nur in größeren Kliniken oder speziellen Krankenhäusern vorhanden, welche eine auf Schwindeldiagnostik spezialisierte Abteilung mit entsprechend ausgebildetem und erfahrenem Fachpersonal zur Auswertung der Untersuchung aufweisen. Zur Durchführung einer der Diagnostik dienenden Untersuchung in einer derartigen medizinischen Einrichtung muss die betreffende Person einen Termin vereinbaren. Als nachteilig erweist sich hierbei, dass Schwindelsymptome fluktuieren und die von Schwindel betroffene Person häufig während einer Untersuchung mit einer derartigen bekannten Vorrichtung gar keine Schwindelsymptome zeigt. Eine zeitliche Korrelation zwischen dem Auftreten von Schwindel bei der betroffenen Person und der Durchführung einer der Schwindeldiagnostik dienenden Untersuchung ist purer Zufall. Dies führt trotz des hohen apparativen Aufbaus häufig zu falsch- oder undiagnostizierten Schwindelformen mit hohen volkswirtschaftlichen Folgen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Okulographie bei Schwindel zur Verfügung zu stellen, die es einer von Schwindel betroffenen Person ermöglichen, selbst bestimmte der Untersuchung dienende Schritte immer dann durchzuführen, wenn der Schwindel gerade auftritt.
-
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die bei einem Lagewechsel einer Person die durch den Lagewechsel ausgelöste Bewegung des Kopfes und die durch den Lagewechsel ausgelösten Augenbewegungen der Person mittels einer manuell führbaren Vorrichtung erfasst werden. Die Vorrichtung ist hierzu mit einer Kamera und mit Lage- und/oder Beschleunigungssensoren ausgestattet. Sie ist frei von Befestigungseinrichtungen, welche der festen Anordnung der Vorrichtung an dem Körper der Person dienen. Die Kamera wird derart durch die Person selbst oder eine andere Person auf den Kopf der zu untersuchenden Person ausgerichtet, dass auf dem Bildgeber der Kamera die Augenpartie des Gesichts und eine Umgebung des Kopfes abgebildet wird. Aus den Bildern wird eine Bewegung des Kopfes relativ zu der Umgebung des Kopfes und eine Augenbewegung erfasst. Mittels der Lage- und/oder Beschleunigungssensoren wird die Änderung der Position, der Geschwindigkeit und/oder der Beschleunigung der Vorrichtung bestimmt. Hierdurch kann eine Bewegung der Vorrichtung im Raum ermittelt werden. Bei der Auswertung der Daten der Kamera und der Lage- und/oder Beschleunigungssensoren können die Bewegungen der mit der Kamera ausgestatteten Vorrichtung von den Bewegungen des Kopfes und den Augenbewegungen in den erfassten Daten der Kamera unterschieden werden. Das Ergebnis der Auswertung sind somit die unabhängig von der Bewegung der Vorrichtung erfolgten Augenbewegungen, die einen Aufschluss über systematische Schwindelformen geben.
-
Bei der Auswertung werden zunächst aus den mit der Kamera aufgenommenen Bildern die Bewegungen des Kopfes relativ zu seiner Umgebung und die Bewegung der Augen relativ zu ihrer Umgebung bestimmt. Folgt die Vorrichtung bei einem Lagewechsel im wesentlichen der Bewegung des Kopfes, so ruht der Kopf im wesentlichen in den mit der Kamera aufgenommenen Bildern, während sich die Umgebung des Kopfes, insbesondere der Hintergrund bewegt. Bei einer derartigen Bewegung handelt es sich auch eine Bewegung des Kopfes relativ zu seiner Umgebung oder seinem Hintergrund. Die Erfassung der Kopf- und der Augenbewegungen aus den Bildern kann insbesondere mittels Bildverarbeitung erfolgen. Sind die Kopf- und Augenbewegungen aus der Bildern der Kamera bestimmt, so werden die mittels der Lage- und/oder Beschleunigungssensoren ermittelten Daten betreffend eine Änderung der Position und/oder der Geschwindigkeit und/oder der Beschleunigung der Vorrichtung bei der Auswertung berücksichtigt. Die sich aus der Änderung der Position und/oder der Geschwindigkeit und/oder der Beschleunigung ergebende Bewegung der Vorrichtung wird mit der aus den Bildern der Kamera erfassten Bewegung des Kopfes verglichen. Daraus ergibt sich, ob die Vorrichtung im wesentlichen der Bewegung des Kopfes gefolgt ist oder in abweichender Weise bewegt wurde. Weichen die Bewegungen voneinander ab, so wird dies bei der Auswertung kompensiert. Eine Relativbewegung zwischen der Vorrichtung und dem Kopf der Person verfälscht damit das Ergebnis der Auswertung nicht. Eine Bewegung der Vorrichtung relativ zum Kopf ist somit unkritisch. Daher kann auf eine feste Verbindung zwischen der Vorrichtung und dem Kopf der Person verzichtet werden. Die Vorrichtung ist frei von jeglicher Befestigungseinrichtung, die einer derartigen festen Verbindung dient. Solche Befestigungseinrichtungen sind bei bekannten Vorrichtungen üblich.
-
Als vorteilhaft erweist sich, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Person die Vorrichtung in der Hand halten und auf ihren Kopf ausrichten kann. Sie benötigt zur Durchführung des Verfahrens nicht die Hilfe oder Unterstützung einer weiteren Person. Dies erleichtert die Durchführung des Verfahrens und eine Untersuchung auf bestimmte Formen von Schwindel ganz erheblich. Darüber hinaus kann die Person die mit einer Kamera, mit Lage- und/oder Beschleunigungssensoren ausgestattete Vorrichtung mit sich führen und das Verfahren genau dann durchführen, wenn die Schwindelsymptome auftreten. Eine Korrelation zwischen dem Auftreten von Schwindelsymptomen einerseits und der Aufzeichnung der Augenbewegungen bei gleichzeitigem Lagewechsel des Körpers der Person ist somit gegeben. Die Zahl der falsch oder nicht diagnostizierten Schwindelformen wird dadurch reduziert.
-
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Bewegungen der Kopfes und/oder die Augenbewegungen mittels Bildverarbeitung aus den erfassten Daten bestimmt. Dies erfolgt bei der Auswertung der durch die Kamera ermittelten Daten. Diese Auswertung kann entweder mittels einer in die Vorrichtung integrierten Auswerteeinrichtung oder mittels einer externen Auswerteeinrichtung erfolgten. Mittels Bildverarbeitung werden die Augen in einem aufgenommenen Bild der Kamera erkannt und die Bewegung der Augen, insbesondere der Pupillen relativ zur Augenumgebung erfasst. Entsprechendes gilt für den Kopf der Person. Dieser wird erkannt und von der Umgebung separiert. Dabei muss auf einem durch die Kamera erzeugten Bild nicht der gesamte Kopf abgebildet sein. Es genügt, wenn ein Teil des Kopfes abgebildet ist.
-
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die durchzuführenden Lagewechsel der Person vorgegeben. Damit erhält die Person eine Vorgabe bezüglich der von ihr durchzuführenden Lagewechsel, beispielsweise Ablegen des Oberkörpers oder des gesamten Körpers, Neigen des Kopfes oder Drehen des Kopfes.
-
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird aus den erfassten Bewegungen des Kopfes und/oder aus der erfassten Änderung der Position und/oder der Geschwindigkeit und/oder der Beschleunigung der Vorrichtung der tatsächliche Lagewechsel der Person bestimmt. Dieser kann mit einem vorgegebenen Lagewechsel verglichen werden.
-
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ermittelt, ob der tatsächliche Lagewechsel innerhalb vorgegebener Grenzen liegt. Ist dies nicht der Fall, so kann die entsprechende Auswertung vernachlässigt werden.
-
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Bewegungen des Kopfes und die Augenbewegungen mit einer Infrarotkamera erfasst. Die Bewegungen des Körpers der Person und ihre Augenbewegungen können aus dem mit der Infrarotkamera erzeugten Wärmebild ermittelt werden. Damit können die Lagewechsel der Körpers im Dunkeln durchgeführt und die Augenbewegungen im Dunkeln erfasst werden. Dies hat den Vorteil, dass die Person bei einem Lagewechsel mit ihren Augen keinen Gegenstand im Raum fixieren kann. Die für bestimmte Schwindelformen charakteristischen Augenbewegungen können damit erfasst werden, ohne dass die Person dabei durch Gegenstände oder Personen abgelenkt wird, und ohne dass die Bewegungen der Augen durch das Betrachten dieser Gegenstände oder Personen verfälscht wird. Es kann zusätzlich eine Beleuchtung mit einer Infrarot-Lichtquelle, beispielsweise einer Infrarot-LED erfolgen.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 zeichnet sich dadurch aus, dass sie mit einem kleinen und handlichen Gehäuse ausgestattet ist, das eine Person während des Auftretens von Schwindelsymptomen in der Hand halten und mit der Hand führen und ausrichten kann, so dass eine in das Gehäuse integrierte Kamera auf die Augen der Person ausgerichtet ist. Es handelt sich somit um eine portable Vorrichtung mit einem kleinen und handlichen Gehäuse. Die Kamera ist derart ausgelegt, dass sie aus einer Entfernung zum Kopf der Person, welche durch die Armlänge der Person vorgegeben ist, Bewegungen des Kopfes relativ zur Umgebung bzw. zum Hintergrund und Bewegungen der Augen relativ zur Umgebung der Augen erfassen kann. Ferner ist das Gehäuse mit Beschleunigungssensoren und/oder Lagesensoren ausgestattet, welche die Position und/oder die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung der Vorrichtung erfassen. Die Vorrichtung weist eine Speichereinrichtung auf, in der die mit der Kamera und den Lage- und/oder Speichersensoren erfassten Daten abgespeichert werden. Schließlich weist die Vorrichtung eine Schnittstelle auf, über die die erfassten Daten der Kamera und die Daten der Beschleunigungssensoren und/oder Lagesensoren an eine integrierte oder externe Auswertungseinrichtung ausgebbar sind. Ist die Auswerteeinrichtung in die Vorrichtung integriert, so kann die Auswertung der erfassten Daten direkt in der Vorrichtung erfolgen. Handelt es sich um eine externe Auswerteeinrichtung, so erfolgt die Auswertung der erfassten Daten außerhalb der Vorrichtung. Die Auswerteeinrichtung kann auch aus mehreren Teilen bestehen. Dabei kann ein erster Teil der Auswerteeinrichtung in die Vorrichtung integriert sein und ein zweiter Teil außerhalb der Vorrichtung angeordnet sein. So kann beispielsweise die Auswertung der mit der Kamera aufgenommenen Bilder zur Erfassung einer Bewegung des Kopfes relativ zu seiner Umgebung und zur Erfassung der Augenbewegungen durch einen ersten Teil der Auswerteeinrichtung erfolgen, der in die Vorrichtung integriert ist. Die Auswertung dieser Bewegungen unter Berücksichtigung der Änderung der Position und/oder der Geschwindigkeit und/oder der Beschleunigung der Vorrichtung kann in einem zweiten Teil der Auswerteeinrichtung erfolgen, der extern angeordnet ist.
-
Bei der Auswertung werden zunächst aus den mit der Kamera aufgenommenen Bildern die Bewegungen des Kopfes relativ zu seiner Umgebung und die Bewegung der Augen relativ zu ihrer Umgebung bestimmt. Anschließend werden bei der weiteren Auswertung die mittels der Lage- und/oder Beschleunigungssensoren ermittelten Daten betreffend eine Änderung der Position und/oder der Geschwindigkeit und/oder der Beschleunigung der Vorrichtung bei der Auswertung berücksichtigt. Die sich aus der Änderung der Position und/oder der Geschwindigkeit und/oder der Beschleunigung ergebende Bewegung der Vorrichtung wird mit der aus den Bildern der Kamera erfassten Bewegung des Kopfes verglichen. Daraus ergibt sich, ob die Vorrichtung im wesentlichen der Bewegung des Kopfes gefolgt ist oder in abweichender Weise bewegt wurde. Weichen die Bewegungen voneinander ab, so wird dies bei der Auswertung kompensiert. Eine Relativbewegung zwischen der Vorrichtung und dem Kopf der Person verfälscht damit das Ergebnis der Auswertung nicht. Daher kann auf eine feste Verbindung zwischen der Vorrichtung und dem Kopf der Person verzichtet werden. Die Vorrichtung ist frei von jeglicher Befestigungseinrichtung, die einer derartigen festen Verbindung dient. Die Person kann die Vorrichtung in der Hand halten und auf ihr Gesicht ausrichten. Dies erleichtert die Durchführung des Verfahrens und eine Untersuchung auf bestimmte Formen von Schwindel ganz erheblich.
-
Die Person erhält bevorzugt eine Anweisung, wie sie die Vorrichtung halten muss. Geeignet ist beispielsweise ein Abstand zwischen der Kamera und den Augen der Person zwischen 20 und 40 cm. Bei einem derartigen Abstand können durch eine Kamera die Bewegungen beider Augen und eine Bewegung des Kopfes relativ zu seiner Umgebung erfasst werden. Die Anweisung betreffend das Halten und Führen der Vorrichtung kann in einer Speichereinrichtung der Vorrichtung abgelegt und an die Person akustisch und/oder visuell ausgegeben werden. Hierzu kann die Vorrichtung mit einem Lautsprecher und/oder einer Anzeigeeinrichtung ausgestattet sein. Ferner sind auf einer in dem Gehäuse angeordneten Speichereinrichtung Anweisungen an eine Person betreffend einen Lagewechsel des Körpers bewirkenden Bewegungen abgespeichert. Die Augenbewegungen einer Person bei einem Lagewechsel ihres Körpers geben Aufschluss über Schwindelformen. Diese Anweisungen werden mit einer Ausgabeeinrichtung an eine Person ausgeben. Bei der Ausgabeeinrichtung kann es sich um einen Lautsprecher und/oder eine Anzeigeeinrichtung handeln, Die Ausgabeeinrichtung kann mit der oben genannten Ausgabeeinrichtung identisch sein, welche Anweisungen betreffend die korrekte Handhabung und Ausrichtung der Vorrichtung an den Benutzer ausgibt. Die Anweisungen betreffend eine Bewegung zum Lagewechsel werden akustisch und/oder visuell erkennbar an die Person ausgegeben. Eine derartige Anweisung kann beispielsweise die Aufforderung sein, den Oberkörper zur Seite abzulegen, bis das der Seite zugewandte Ohr eine Unterlage berührt. Während dieser einen Lagewechsel bewirkenden Bewegung werden die Augenbewegungen der Person durch eine in dem Gehäuse der Vorrichtung angeordnete Kamera aufgenommen. Vorteilhafterweise handelt es sich bei den einen Lagewechsel bewirkenden Bewegungen um solche, die ohne Hilfsmittel oder allenfalls mit einfachen und bei der Person vorhandene Hilfsmittel ausgeführt werden können.
-
Die Kamera kann als Bildgeber beispielsweise einen CCD-Baustein oder einen CMOS-Bautein aufweisen. Die Bewegung der Augen relativ zu ihrer Umgebung wird aus den aufgenommenen Bildern bevorzugt mittels Bildverarbeitung erfasst. Hierzu kann die Vorrichtung entweder selbst mit einer Bildverarbeitungseinrichtung ausgestattet sein oder über eine Schnittstelle mit einer externen Bildverarbeitungseinrichtung verbunden sein.
-
Die Vorrichtung ist darüber hinaus mit mehreren in dem Gehäuse angeordneten Beschleunigungssensoren und/oder Lagesensoren ausgestattet, welche die Bewegung und/oder die Lage der Vorrichtung im Raum erfassen. Es sind mehrere Beschleunigungssensoren und/oder Lagesensoren notwendig, um die Bewegung und/oder die Lage in drei Dimensionen zu erfassen. Die Beschleunigungssensoren beruhen auf dem Prinzip der Messung der Auslenkung einer Testmasse bei Einwirkung einer Beschleunigung. Beschleunigungssensoren gehören wie die Lagesensoren zu den Inertialsensoren. Beschleunigungssensoren werden auch als Beschleunigungsmesser oder Accelerometer bezeichnet. Systeme mit mehreren Beschleunigungssensoren und Lagesensoren sind aus inertialen Kurs- und Lagereferenzsystemen und aus Video-Okulographie-Systemen bekannt. Anhand der gemessenen Beschleunigungen und Lagen in verschiedenen Raumrichtungen werden die Bewegungen und/oder die Lage der Vorrichtung im Raum bestimmt.
-
Die Vorrichtung ist darüber hinaus mit einer Schnittstelle ausgestattet, über die die erfassten Daten an eine externe Auswertungseinrichtung ausgegeben werden. Durch die Auswertungseinrichtung werden die erfassten Daten mit zu den ausgeführten Bewegungen und Lagewechseln vorgegebenen Daten betreffend die Augenbewegungen verglichen. Anhand der Augenbewegungen kann eine Aussage betreffend die Art und den Umfang des Schwindels getroffen werden. Die Person wird über das Ergebnis der Auswertung informiert. Ergibt sich aus der Auswertung, dass die Bewegungen zum Lagewechsel nicht korrekt ausgeführt wurden oder die Vorrichtung nicht korrekt gehalten und geführt wurde, so kann die Person aufgefordert werden, erneut einen Test durchzuführen. Hat eine Untersuchung zu einer erfolgreichen Auswertung geführt, so wird das Ergebnis der Auswertung an die Person ausgegeben. Die Person kann das Ergebnis anschließend mit ihrem Arzt zur Durchführung einer geeigneten Therapie besprechen.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, dass die von Schwindel betroffene Person selbst einen diesbezüglichen Test durchführen kann, ohne dass sie hierzu neben der Vorrichtung weitere Hilfsmittel oder Hilfestellungen benötigt. Eine Vorrichtung zur Bewegung des Körpers der Person wie bei bekannten Vorrichtungen ist nicht notwendig. Dies führt dazu, dass die Person den Test immer genau dann durchführen kann, wenn der Schwindel bei ihr auftritt. Die Person kann anhand der Vorrichtung die Bewegungen betreffend den Lagewechsel ihres Körpers und die Aufzeichnung ihrer Augenbewegungen selbst durchführen. Dadurch wird die Diagnostik von Schwindel deutlich verbessert und vereinfacht. Eine Korrelation zwischen dem Auftreten von Schwindelsymptomen einerseits und der Aufzeichnung der Augenbewegungen bei gleichzeitigem Lagewechsel des Körpers der Person ist gegeben. Die Zahl der falsch oder nicht diagnostizierten Schwindelformen wird dadurch reduziert. Ferner ist der apparative Aufbau zur Durchführung des Tests wesentlich geringer als bei bekannten Vorrichtungen, da der Schwindel nicht erst durch eine zusätzliche Vorrichtung wie ein Drehstuhl oder eine bewegliche Plattform ausgelöst werden muss. Dadurch wird der mit der Durchführung des Test verbundene Aufwand beachtlich reduziert.
-
Die Vorrichtung kann als eigenständige und in sich abgeschlossene Vorrichtung ausgebildet sein, die ausschließlich dem Zweck der Okulographie bei auf Anweisungen basierendem Lagewechsel des Körpers dient. Darüber hinaus kann die Vorrichtung Bestandteil einer portablen und handlichen Vorrichtung, wie beispielsweise eines Mobiltelefons sein. In diesem Fall können Bestandteile des Mobiltelefons wie beispielsweise die Ausgabeeinrichtung und die Speichereinrichtung durch die Vorrichtung genutzt werden.
-
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorrichtung mit einer Bildverarbeitungseinrichtung ausgestattet, welche aus den durch die Kamera erfassten Daten die Bewegung der Augen relativ zur ihrer Umgebung bestimmt. Damit kann die Erfassung der Augenbewegungen aus den mittels der Kamera aufgenommenen Bilder oder Bildinformationen bereits in der Vorrichtung selbst erfolgen.
-
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind als Beschleunigungssensoren und/oder Lagesensoren Drehratensensoren und/oder Gyroskope vorgesehen. Derartige Sensoren sind aus Inertialsystemen bekannt.
-
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Kamera eine Infrarotkamera. Damit können die Lagewechsel der Körpers im Dunkeln durchgeführt und die Augenbewegungen ebenfalls im Dunkeln erfasst werden. Dies hat den Vorteil, dass die Person bei einem Lagewechsel mit ihren Augen nicht Fixieren kann. Die Augenbewegungen können als Wärmebild mit der Infrarotkamera erfasst werden. In diesem Fall kann die Vorrichtung zusätzlich mit einer Infrarot-LED zur Beleuchtung ausgestattet sein.
-
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Ansprüchen entnehmbar.
-
Sämtliche Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.