EP4233069A1 - Method for assigning a vertigo patient to a medical specialty - Google Patents

Method for assigning a vertigo patient to a medical specialty

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EP4233069A1
EP4233069A1 EP21800995.9A EP21800995A EP4233069A1 EP 4233069 A1 EP4233069 A1 EP 4233069A1 EP 21800995 A EP21800995 A EP 21800995A EP 4233069 A1 EP4233069 A1 EP 4233069A1
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patient
eye movements
medical specialty
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Abstract

The present invention relates to a method for assigning a vertigo patient (SP) to a medical specialty (MF), said method comprising the following steps: - capturing eye movements (AB) of the vertigo patient (SP) in the form of video data (VD), - processing the captured video data (VD) in a neural network (NN), - determining at least one medical specialty (MF) on the basis of the result of the processing in the neural network (NN), - outputting an assignment of the vertigo patient (SP) to the determined at least one medical specialty (MF).

Description

Verfahren für die Zuweisung eines Schwindelpatienten zu einem medizinischen Fachgebiet Procedure for assigning a vertigo patient to a medical specialty
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für eine Zuweisung eines Schwindelpatienten zu einem medizinischen Fachgebiet, ein Trainingsverfahren zum Trainieren eines neuronalen Netzwerks für den Einsatz in einem solchen Verfahren, ein Zuweisungssystem für die Durchführung eines solchen Verfahrens sowie ein entsprechendes Computerprogrammprodukt. The present invention relates to a method for assigning a vertigo patient to a medical specialty, a training method for training a neural network for use in such a method, an assignment system for carrying out such a method, and a corresponding computer program product.
Es ist bekannt, dass Patienten aus den unterschiedlichsten Ursachen ihren Hausarzt aufsuchen. Neben Kopfschmerzen ist die zweithäufigste Ursache für das Aufsuchen des Hausarztes ein Schwindelgefühl. Schwindelsymptome können jedoch unterschiedlichste Ursachen haben. Für die Diagnose der Ursache eines Schwindelsymptoms sind daher unterschiedlichste Fachärzte notwendig. Beispielsweise ist es möglich, dass ein Schwindel eine neurologische Ursache hat. Eine neurologische Ursache müsste demnach von einem neurologischen Facharzt untersucht werden. Auch ist es möglich, dass ein Schwindelgefühl aus einer Störung im Innenohr rührt. In einem solchen Fall wäre der notwendige Facharzt für die Diagnose der tatsächlichen Ursache ein Hals-Nasen-Ohren-Arzt. It is well known that patients visit their general practitioner for a wide variety of reasons. After headaches, the second most common reason for seeing a family doctor is dizziness. However, dizziness symptoms can have a variety of causes. A wide variety of specialists are therefore required to diagnose the cause of dizziness symptoms. For example, it is possible that dizziness has a neurological cause. A neurological cause would therefore have to be examined by a neurological specialist. It is also possible that dizziness is due to a problem in the inner ear. In such a case, the specialist needed to diagnose the actual cause would be an ear, nose and throat specialist.
Bei den bekannten Lösungen wird eine Zuweisung und damit eine Überweisung zum jeweiligen Facharzt ausschließlich auf Basis einer zeitlich begrenzten Untersuchung des Hausarztes erfolgen. Oft kann es dazu führen, dass die Patienten zu einer Mehrzahl unterschiedlicher Fachärzte geschickt werden, welche entweder nacheinander oder sogar parallel versuchen, die Ursache des Schwindels zu diagnostizieren. Dies führt zu einem hohen zeitlichen Aufwand der Fachärzte wie auch des Patienten. Außerdem führt dies zusätzlich zu hohen Kosten, da oft nur eine Ursache für das Schwindelgefühl vorliegt. Das bedeutet wiederum, dass in vielen Fällen nur ein einziger der Fachärzte tatsächlich in der Lage ist, die Ursache des Schwindelgefühls zu diagnostizieren, während die übrigen konsultierten Fachärzte keine erfolgreiche Diagnose erstellen können. Weiter kann es zu nicht notwendigen Einsätzen von teuren bildgebenden Verfahren, wie beispielsweise Magnetresonanztomographie, kommen. Die erhöhten Kosten und der erhöhte Aufwand wird hier entweder vom Patienten selbst oder von der Gesellschaft in Form der jeweiligen Krankenversicherung getragen. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise eine Zuweisung zu einem expliziten medizinischen Fachgebiet zu erzielen. In the case of the known solutions, an assignment and thus a referral to the respective specialist is carried out exclusively on the basis of a time-limited examination by the general practitioner. It can often lead to patients being sent to a number of different specialists who either try to diagnose the cause of the dizziness one after the other or even in parallel. This leads to a high expenditure of time for the specialists as well as for the patient. In addition, this also leads to high costs, since there is often only one cause of the dizziness. This in turn means that in many cases only one of the specialists is actually able to diagnose the cause of the dizziness, while the other specialists consulted cannot make a successful diagnosis. Furthermore, there may be unnecessary use of expensive imaging methods, such as magnetic resonance tomography. The increased costs and the increased effort are either borne by the patient themselves or by society in the form of the respective health insurance. It is the object of the present invention to at least partially eliminate the disadvantages described above. In particular, it is the object of the present invention to achieve assignment to an explicit medical specialty in a cost-effective and simple manner.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , ein Trainingsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12, ein Zuweisungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 15 sowie ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen des Anspruchs 17. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Trainingsverfahren, dem erfindungsgemäßen Zuweisungssystem sowie dem erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukt und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.The above object is achieved by a method having the features of claim 1, a training method having the features of claim 12, an assignment system having the features of claim 15 and a computer program product having the features of claim 17. Further features and details of the invention result from the dependent claims, the description and the drawings. Features and details that are described in connection with the method according to the invention also apply, of course, in connection with the training method according to the invention, the allocation system according to the invention and the computer program product according to the invention and vice versa, so that the disclosure of the individual aspects of the invention is always referred to reciprocally can be.
Erfindungsgemäß dient das Verfahren dazu, einen Schwindelpatienten einem medizinischen Fachgebiet zuzuweisen. Hierfür weist ein solches Verfahren die folgenden Schritte auf: According to the invention, the method serves to allocate a dizzy patient to a medical specialty. To do this, such a procedure has the following steps:
Erfassen von Augenbewegungen des Schwindelpatienten in Form von Videodaten, Recording of eye movements of the dizzy patient in the form of video data,
Verarbeiten der erfassten Videodaten in einem neuronalen Netzwerk,processing the captured video data in a neural network,
Bestimmen wenigstens eines medizinischen Fachgebiets auf Basis des Ergebnisses der Verarbeitungen im neuronalen Netzwerk,Determination of at least one medical specialty based on the result of the processing in the neural network,
Ausgabe einer Zuweisung des Schwindelpatienten zu dem bestimmten, wenigstens einen medizinischen Fachgebiet. Outputting an allocation of the dizzy patient to the specific, at least one, medical specialty.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient also dazu, ein medizinisches Fachgebiet herauszufinden, welches mit hoher Wahrscheinlichkeit in der Lage ist, die tatsächliche Ursache des Schwindelgefühls für den Schwindelpatienten zu diagnostizieren. Ein Schwindelpatient ist dabei im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Patient, welcher unter einem Schwindelsymptom leidet. Ein erfindungsgemäßes Verfahren erlaubt es nun, unabhängig oder ergänzend zu der Erfahrung des jeweiligen Hausarztes die Zuweisung eines medizinischen Fachgebietes zur Verfügung zu stellen. Das zugewiesene und ausgegebene medizinische Fachgebiet ist dabei mit hoher Wahrscheinlichkeit dasjenige Fachgebiet, auf welchem die noch zu diagnostizierende Ursache des Schwindelsymptoms liegt, sodass durch die Zuweisung zu dem medizinischen Fachgebiet direkt derjenige Facharzt konsultiert werden kann, der mit hoher Wahrscheinlichkeit auch die Ursache für das Schwindelgefühl diagnostizieren kann. Bei Mehrfachverweisung nach dem Stand der Technik ist darüber hinaus von einem möglicherweise reduzierten Verantwortungsgefühl der einzelnen Fachärzte auszugehen. A method according to the invention is therefore used to find out a medical specialty which, with a high degree of probability, is able to diagnose the actual cause of the dizziness in the dizzy patient. In the context of the present invention, a vertigo patient is a patient who suffers from a vertigo symptom. A method according to the invention now makes it possible to provide the assignment of a medical specialty independently or in addition to the experience of the respective general practitioner. The assigned and issued medical specialty is in all probability the specialty in which the cause of the dizziness symptom is still to be diagnosed, so that the allocation to the medical specialty means that the specialist can be consulted directly who is also highly likely to be the cause of the dizziness can diagnose. In the case of multiple referrals based on the state of the art, a possibly reduced sense of responsibility on the part of the individual medical specialists can also be assumed.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist unter einem neuronalen Netzwerk jede Form künstlicher Intelligenz zu verstehen, beispielsweise auch jede Form einer differenzierbaren Programmierung (Differentiable Programming). In the context of the present invention, a neural network is to be understood as meaning any form of artificial intelligence, for example any form of differentiable programming.
Im Vergleich zu den bisherigen Lösungen, muss also nicht mehr eine Konsultation durch einer Vielzahl von Fachärzten parallel und/oder hintereinander erfolgen, sondern kann ausschließlich ein einziger Facharzt oder wenige Fachärzte, konsultiert werden, welcher dem zugewiesenen medizinischen Fachgebiet entspricht. Dies führt dazu, dass ein deutlich geringerer Zeitaufwand für die Konsultation des Facharztes beim Patienten sowie auch ein Vermeiden von unnötigen Konsultationen anderer Fachärzte möglich ist. Der reduzierte Zeitaufwand geht dabei auch mit einem reduzierten Kostenaufwand einher, da unnötige Facharztbesuche auch nicht mehr bezahlt werden müssen. In comparison to the previous solutions, a consultation by a large number of specialists no longer has to take place in parallel and/or one after the other, but only a single specialist or a few specialists can be consulted, which corresponds to the assigned medical specialty. As a result, it is possible to spend significantly less time consulting the specialist with the patient and avoiding unnecessary consultations with other specialists. The reduced expenditure of time also goes hand in hand with a reduced expenditure of costs, since unnecessary specialist visits no longer have to be paid for.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren basiert darauf, dass Augenbewegungen des Schwindelpatienten erfasst werden. Dies erfolgt mit einem Videosensor, zum Beispiel in Form eines Kamerasystems. Eine besonders einfache und kostengünstige Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wie es nachfolgend erläutert wird, kann auf einem mobilen Endgerät durchgeführt werden. Es ist jedoch selbstverständlich auch möglich, dass spezielle Endgeräte, welche zugehörige Videosensoren oder Kamerasysteme aufweisen, bei vorzugsweise einem Hausarzt installiert sein können. In einfachster Weise kann ein erfindungsgemäßes Verfahren jedoch als Softwareprodukt beziehungsweise als Computerprogrammprodukt, beispielsweise in Form einer Applikation, auf einem mobilen Endgerät in Form eines Tablets oder eines Mobilfunkgerätes laufen. A method according to the invention is based on detecting eye movements of the dizzy patient. This is done with a video sensor, for example in the form of a camera system. A particularly simple and cost-effective embodiment of a method according to the invention, as explained below, can be carried out on a mobile terminal. However, it is of course also possible for special terminals, which have associated video sensors or camera systems, to be installed preferably at a family doctor. In the simplest way, however, a method according to the invention can be used as a software product or as a computer program product, for example in Form of an application, run on a mobile device in the form of a tablet or a mobile phone.
Dabei ist es grundsätzlich auch möglich, dass die Erfassung der Augenbewegungen separat von dem erfindungsgemäßen Verfahren abläuft. Beispielsweise können bestehende Kamerasysteme die Augenbewegungen in Form von Videodatei aufnehmen und dem erfindungsgemäßen Verfahren für die weitere Verarbeitung zur Verfügung stellen. In principle, it is also possible for the eye movements to be recorded separately from the method according to the invention. For example, existing camera systems can record the eye movements in the form of a video file and make them available to the method according to the invention for further processing.
Am Beispiel des Mobilfunkgerätes wird nun erläutert, wie ein erfindungsgemäßes Verfahren durchgeführt werden kann. Mithilfe der Kamera des Mobilfunkgerätes ist es möglich, die Augenbewegungen des Schwindelpatienten in Form von Videodaten aufzunehmen. Diese Augenbewegungen können frei aufgenommene Augenbewegungen oder geführte Augenbewegungen sein. Wie später noch erläutert wird, sind insbesondere geführte Augenbewegungen von Vorteil, die auf Basis von vorzugsweise normierten Augenbewegungstests erfasst werden können. So können beispielsweise Bewegungsmuster der Augen mit kleinsten Bewegungen und/oder Zuckungen auf die entsprechenden medizinischen Fachgebiete Rückschlüsse ermöglichen. Using the mobile radio device as an example, it will now be explained how a method according to the invention can be carried out. With the help of the mobile device's camera, it is possible to record the eye movements of the dizzy patient in the form of video data. These eye movements can be freely recorded eye movements or guided eye movements. As will be explained later, guided eye movements, which can be recorded on the basis of preferably standardized eye movement tests, are particularly advantageous. For example, movement patterns of the eyes with the smallest movements and/or twitches can enable conclusions to be drawn about the corresponding medical specialties.
Sobald die Augenbewegungen des Schwindelpatienten in Form von Videodaten erfasst worden sind, können sie mithilfe eines neuronalen Netzwerkes verarbeitet werden. Unter einem neuronalen Netzwerk ist im Sinne der vorliegenden Erfindung der Einsatz einer sogenannten künstlichen Intelligenz zu verstehen. Das neuronale Netzwerk ist dabei ein trainiertes neuronales Netzwerk, welches auf Basis einer Vielzahl von kontrolliert gelabelten Augenbewegungsdaten mit entsprechenden neuronalen Netzwerkknoten und zugehörigen Gewichtungen versehen ist. Dies führt dazu, dass die Verarbeitung der erfassten Videodaten in diesem trainierten neuronalen Netzwerk es ermöglicht, dass die erfassten Videodaten mit einer hohen Sicherheit ein medizinisches Fachgebiet zugewiesen werden kann, auf welchem in einer anschließenden Konsultation des zugehörigen Facharztes auch eine Diagnose der Schwindelursache erfolgen kann. Mit anderen Worten werden also die Videodaten im neuronalen Netzwerk verarbeitet, wobei durch das neuronale Netzwerk eine Bestimmung wenigstens eines medizinischen Fachgebietes auf Basis des Ergebnisses dieser Verarbeitung erfolgt. Final erfolgt bei einem erfindungsgemäßen Verfahren die Ausgabe dieser Zuweisung des Schwindelpatienten zu dem bestimmten, wenigstens einen, medizinischen Fachgebiet. Es ist also möglich, dass nach der Aufnahme der Augenbewegungen und der Verarbeitung im neuronalen Netzwerk direkt auf dem mobilen Endgerät eine Ausgabe eines oder sogar mehrerer medizinischer Fachgebiete möglich wird, welche mit hoher Wahrscheinlichkeit anschließend an ein erfindungsgemäßes Verfahren die Diagnostizierung der Ursache für den Schwindel erlauben. Das zugewiesene medizinische Fachgebiet führt also dazu, dass anschließend der Schwindelpatient den Facharzt des zugewiesenen medizinischen Fachgebietes aufsucht und dort eine Diagnose der tatsächlichen Schwindelursache und evtl, eine Einleitung einer passenden Therapie erfolgen kann. Once the vertigo patient's eye movements have been captured in the form of video data, they can be processed using a neural network. In the context of the present invention, a neural network is to be understood as meaning the use of what is known as artificial intelligence. The neural network is a trained neural network, which is provided with corresponding neural network nodes and associated weightings on the basis of a large number of eye movement data labeled in a controlled manner. As a result, the processing of the captured video data in this trained neural network makes it possible for the captured video data to be assigned to a medical specialty with a high level of certainty, in which a diagnosis of the cause of dizziness can also be made in a subsequent consultation with the associated specialist. In other words, the video data is processed in the neural network, with at least one medical specialty being determined by the neural network on the basis of the result of this processing. Finally, in a method according to the invention, this allocation of the dizzy patient to the specific, at least one, medical specialty is output. It is therefore possible that after the recording of the eye movements and the processing in the neural network, an output of one or even several medical specialties is possible directly on the mobile terminal device, which with a high probability allow the cause of the dizziness to be diagnosed following a method according to the invention . The assigned medical specialty means that the dizziness patient then visits the specialist in the assigned medical specialty, where the actual cause of the dizziness can be diagnosed and a suitable therapy can be initiated.
Wie auf Basis der voranstehenden Erläuterung ersichtlich wird, ist nun die Zuweisung zum medizinischen Fachgebiet zumindest teilweise normiert. Dies beruht auf der Tatsache, dass die Erfahrung einer Vielzahl von Experten in dem neuronalen Netzwerk durch die entsprechenden Trainingsverfahren in Form der Gewichtung der einzelnen Netzwerkknoten hinterlegt ist. Die aufgenommenen Augenbewegungen in Form der Videodaten können alleine oder in Kombination mit später noch erläuterten Patentienantworten somit automatisch und mit hoher Genauigkeit dasjenige medizinische Fachgebiet zuweisen, auf welchem mit hoher Wahrscheinlichkeit die Ursache für den Schwindel diagnostiziert werden kann. As can be seen on the basis of the above explanation, the allocation to the medical specialty is now at least partially standardized. This is based on the fact that the experience of a large number of experts is stored in the neural network through the corresponding training methods in the form of the weighting of the individual network nodes. The recorded eye movements in the form of the video data, alone or in combination with patent answers explained later, can thus automatically and with a high degree of accuracy assign that medical specialty in which the cause of the dizziness can be diagnosed with a high degree of probability.
Es ist noch darauf hinzuweisen, dass ein erfindungsgemäßes Verfahren nicht der Diagnose einer Ursache dient, sondern vielmehr eine Diagnose im Anschluss an das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht. Während bei bekannten Vorgehensweisen ein Hausarzt eine Vielzahl von Fachärzten auswählte, die alle Diagnoseversuche für die Schwindelursache durchführen mussten, kann in erfindungsgemäßer Weise nun explizit ein oder deutlich weniger Fachärzte im Bereich der zugewiesenen medizinischen Fachgebiete ausgewählt werden, um nun kostengünstiger, schneller und vor allem auch einfacher anschließend die Diagnose der Ursache für das Schwindelgefühl durchzuführen. Eine Übersendung zu falschen medizinischen Fachgebieten wird auf diese Weise vermieden oder zumindest die Wahrscheinlichkeit deutlich reduziert. Hinsichtlich des Trainings und der Ausgestaltung des neuronalen Netzwerks folgen später noch nähere Erläuterungen. Es kann Vorteile mit sich bringen, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren die Videodaten vor der Verarbeitung im neuronalen Netzwerk anonymisiert werden, insbesondere in Augenbewegungsparameter übersetzt werden. Während es grundsätzlich möglich ist, direkt Videodaten in einem neuronalen Netzwerk zu verarbeiten, kann die Umsetzung in anonymisierte Daten, zum Beispiel in Form von Augenbewe- gungsparametern, zusätzliche Vorteile mit sich bringen. Zum einen wird es auf diese Weise möglich, eine Kompression der Datenmenge zur Verfügung zu stellen, sodass die anonymisierten Daten eine deutlich geringere Speichergröße aufweisen als dies für die aufgenommenen Videodaten gilt. Gleichzeitig wird es auf diese Weise möglich, eine Anonymisierung vorzusehen, welche es anschließend erlaubt, diese anonymisierten Augenbewegungen vom mobilen Endgerät an andere Geräte zu übersenden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn beispielsweise das neuronale Netzwerk zentralisiert in einer Netzwerklösung, zum Beispiel in Form einer Verarbei- tungscloud, vorliegt. Die Bearbeitung und das Verwenden personenbezogener Daten in einem systemübergreifenden Netzwerk ist grundsätzlich von hohen Sicherheitsstandards getragen. Somit erlaubt es der Schritt des Anonymisierens, dass ohne Sicherheitsbedenken die anonymisierten Augenbewegungsinformationen an ein zentrales Netz kommuniziert werden, während die patientenbezogenen Daten auf dem mobilen Endgerät verbleiben. Unter anonymisierten Augenbewegungsparametern sind beispielsweise Richtungsvektoren der einzelnen Augen, insbesondere in Form der Blickrichtung der Augen, in Form einer Kopfneigung und/oder in Form einer Kopforientierung, denkbar. Jedoch ist es auch möglich, dass die Augenbewegungsparameter in einer anderen Form gespeichert werden, wie zum Beispiel als Eulerwinkel, Rotationsmatrix, oder Pixeltranslation. Es ist auch denkbar weitere unterstützende Informationen, wie zum Beispiel die Kopfneigung und/oder Kopforientierung als Richtungsvektoren, Rotationsmatrix, oder Quaternions, mit aufgenommen werden. Die Anonymität dieser Daten ist durch die niedrige Abtastrate sowie fehlenden biometrischen Informationen, wie zum Beispiel dem Augenabstand, gegeben. Der Schritt der Anonymisierung erfolgt vorzugsweise lokal in der jeweiligen Erfassungsvorrichtung, sodass hier die Trennung zwischen patientenbezogenen Daten und anonymisierten Daten in lokaler Weise zur Verfügung gestellt wird. Diese Übersetzung kann zum Beispiel in Form eines Algorithmus und/oder ebenfalls durch die Verwendung eines oder mehrerer neuronaler Netzwerke gewährleistet werden. Vorteile bringt es weiter mit sich, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren die erfassten Videodaten, insbesondere in anonymisierter Form, von einer Erfassungsvorrichtung an eine Verarbeitungsvorrichtung übermittelt werden, in welcher die Verarbeitung mittels des neuronalen Netzwerks erfolgt, wobei vorzugweise das bestimmte medizinische Fachgebiet an die Erfassungsvorrichtung zurückübermittelt und an der Erfassungsvorrichtung mittels einer Ausgabevorrichtung ausgegeben wird. Wie bereits im voranstehenden Absatz erläutert worden ist, kann es Vorteile mit sich bringen, die Verarbeitungsintelligenz in Form des verarbeitenden neuronalen Netzwerks zentral auf einem Server, zum Beispiel in einer Cloud zur Verfügung zu stellen. Insbesondere dann, wenn die Augenbewegungen in Form der Videodaten anonymisiert werden, zum Beispiel durch die im voranstehenden Absatz erläuterten Augenbewegungsparameter, können diese anonymisierten Daten, vorzugsweise drahtlos, an diesen zentralen Cloudserver übermittelt und dort verarbeitet werden. Handelt es sich bei dem Server um eine entsprechend abgesicherte Variante können auch nicht-anonym isierte Daten dort gespeichert und/oder verarbeitet werden. Dies erlaubt es, auch rechenintensive Lösungen in Form des neuronalen Netzwerks zentral auf einem Server darzustellen, sodass die Rechenkapazität nicht von dem mobilen Endgerät zur Verfügung gestellt werden muss. Der Ablauf ist hier ähnlich einem auf einem Server basierenden Spracherkennungssystem, beispielsweise in einer Cloud. Es erfolgt die Aufnahme sowie gegebenenfalls eine Vorverarbeitung der Augenbewegungen lokal mithilfe der Erfassungsvorrichtung, die Verarbeitung zentral mithilfe der auf dem Cloudserver angeordneten Verarbeitungsvorrichtung und eine Rückübermittlung zur Ausgabe an der Ausgabevorrichtung, welche insbesondere integral mit der Erfassungsvorrichtung ausgebildet ist. It should also be pointed out that a method according to the invention is not used to diagnose a cause, but rather enables a diagnosis to be made following the method according to the invention. While in known procedures a family doctor selected a large number of specialists who had to carry out all diagnostic tests for the cause of dizziness, one or significantly fewer specialists in the area of the assigned medical specialties can now be selected explicitly in accordance with the invention, in order to now be cheaper, faster and above all easier to subsequently diagnose the cause of the dizziness. In this way, a transmission to the wrong medical specialties is avoided or at least the probability is significantly reduced. With regard to the training and the design of the neural network, more detailed explanations will follow later. It can bring advantages if, in a method according to the invention, the video data are anonymized before processing in the neural network, in particular are translated into eye movement parameters. While it is fundamentally possible to process video data directly in a neural network, converting it into anonymous data, for example in the form of eye movement parameters, can bring additional benefits. On the one hand, this makes it possible to provide a compression of the amount of data, so that the anonymized data has a significantly smaller memory size than is the case for the recorded video data. At the same time, this makes it possible to provide anonymization, which then allows these anonymized eye movements to be sent from the mobile device to other devices. This is particularly advantageous when, for example, the neural network is centralized in a network solution, for example in the form of a processing cloud. The processing and use of personal data in a cross-system network is fundamentally based on high security standards. The anonymization step thus allows the anonymized eye movement information to be communicated to a central network without security concerns, while the patient-related data remain on the mobile device. Anonymized eye movement parameters are, for example, directional vectors of the individual eyes, in particular in the form of the viewing direction of the eyes, in the form of a head tilt and/or in the form of a head orientation. However, it is also possible that the eye movement parameters are stored in another form, such as an Euler angle, rotation matrix, or pixel translation. It is also conceivable that further supporting information, such as the head inclination and/or head orientation, can also be recorded as direction vectors, rotation matrix, or quaternions. The anonymity of this data is given by the low sampling rate and the lack of biometric information, such as the interpupillary distance. The anonymization step preferably takes place locally in the respective recording device, so that the separation between patient-related data and anonymized data is made available locally. This translation can be provided, for example, in the form of an algorithm and/or also through the use of one or more neural networks. There are further advantages if, in a method according to the invention, the recorded video data, in particular in anonymous form, is transmitted from a recording device to a processing device in which the processing takes place using the neural network, with the specific medical specialty preferably transmitting back to the recording device and is output at the detection device by means of an output device. As has already been explained in the previous paragraph, there can be advantages in making the processing intelligence in the form of the processing neural network available centrally on a server, for example in a cloud. In particular, if the eye movements are anonymized in the form of the video data, for example by the eye movement parameters explained in the previous paragraph, this anonymized data can be transmitted, preferably wirelessly, to this central cloud server and processed there. If the server is a correspondingly secured variant, non-anonymized data can also be stored and/or processed there. This also makes it possible to present computationally intensive solutions in the form of the neural network centrally on a server, so that the computing capacity does not have to be made available by the mobile end device. The process here is similar to a server-based speech recognition system, for example in a cloud. The eye movements are recorded and, if necessary, pre-processed locally using the detection device, processed centrally using the processing device arranged on the cloud server and sent back for output to the output device, which is in particular designed integrally with the detection device.
Weitere Vorteile können erzielt werden, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren bei der Erfassung der Augenbewegungen auf einer Anzeigevorrichtung einer Erfassungsvorrichtung wenigstens ein Testvideo abgespielt und/oder eine Anleitung angezeigt wird. So können beispielsweise Okulomotorik-Tests wie z.B Blickrichtungsnystagmus, Optokinetischer Nystagmus, Blickfolgebewegung, Fixationssuppression in Form von Bild- bzw. Audiomaterial mittels eines Smart-Devices angezeigt werden. Ein solches Testvideo kann beispielsweise eine Führungsfunktion für eine erzwungene beziehungsweise geführte Augenbewegung aufweisen. Auch ist es möglich, dass das Testvideo unterschiedliche Hell-Dunkel-Sequenzen (z.B. Nachbildung einer Nystagmustrommel durch schwarz-weißes Balkenmuster) darstellt, um entsprechende Augenreaktionen in Form von Augenbewegungen hervorzurufen. Dabei sind die einzelnen Testvideos insbesondere als abgeschlossene Augenbewegungstests zu verstehen, wobei vorzugsweise für jeden Augenbewegungstest eine eigene Augenbewegung in Form von Videodaten aufgenommen wird. Die Verarbeitung im anschließenden Schritt kann dabei zum Beispiel spezifisch für den jeweiligen Augenbewegungstest sein. Wird beispielsweise eine geführte Augenbewegung durchgeführt, so sind die aufgenommenen Augenbewegungen in einem ersten neuronalen Netzwerk zur Verarbeitung zuzuführen, während bei einer Hell-Dunkel-Varia- tion als Augenbewegungstest die aufgenommenen Augenbewegungen einem zweiten, davon unabhängigen, neuronalen Netzwerk zugeführt werden. Hier ist gut zu erkennen, dass in einfacher und kostengünstiger Weise nicht nur ein einziger, sondern mehrere unterschiedliche Augenbewegungstests mit einem erfindungsgemäßen Verfahren kombiniert werden können, sodass durch die kombinierte Auswertung in entsprechend spezifisch zugeordneten neuronalen Netzwerken, die Sicherheit der Zuweisung zum richtigen medizinischen Fachgebiet und damit die Vorteile der vorliegenden Erfindung noch weiter verbessert werden können. Auch ist es denkbar, dass zusätzlich zu der Zuweisung ergänzende Informationen ausgegeben werden, welche beispielsweise Schwerpunkte für die anschließende Diagnose durch den Facharzt geben können. Further advantages can be achieved if, in a method according to the invention, during the detection of the eye movements, at least one test video is played and/or instructions are displayed on a display device of a detection device. For example, oculomotor tests such as gaze direction nystagmus, optokinetic nystagmus, gaze tracking movement, fixation suppression can be displayed in the form of image or audio material using a smart device. Such a test video can, for example, have a guide function for a forced or guided eye movement. It is also possible that the test video shows different light-dark sequences (e.g. reproduction of a nystagmus drum with a black-and-white bar pattern). to evoke appropriate eye reactions in the form of eye movements. The individual test videos are to be understood in particular as completed eye movement tests, with a separate eye movement preferably being recorded in the form of video data for each eye movement test. The processing in the subsequent step can, for example, be specific to the respective eye movement test. For example, if a guided eye movement is performed, the recorded eye movements are fed to a first neural network for processing, while in the case of a light-dark variation as an eye movement test, the recorded eye movements are fed to a second, independent, neural network. Here it is easy to see that not just a single, but several different eye movement tests can be combined with a method according to the invention in a simple and cost-effective manner, so that the combined evaluation in correspondingly specifically assigned neural networks, the security of the assignment to the correct medical specialty and so that the advantages of the present invention can be further enhanced. It is also conceivable that additional information is output in addition to the assignment, which information can, for example, provide focal points for the subsequent diagnosis by the specialist.
Vorteile bringt es ebenfalls mit sich, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zusätzlich zu den Videodaten wenigstens eine Patientenantwort auf wenigstens eine Patientenfrage erfasst wird. So ist es möglich, dass auf der Erfassungsvorrichtung an einem entsprechenden Anzeigeabschnitt, ein oder mehrere Patientenfragen angezeigt werden. Im einfachsten Fall handelt es sich hierbei um die Abfrage von grundsätzlichen Patienteninformationen, wie Alter, Geschlecht, Gewicht oder Ähnliches. Jedoch ist es auch denkbar, dass eine Abfrage von zu dem Schwindelsystem relevanten Informationen erfolgt, zum Beispiel in welchem Zusammenhang ein Schwindel auftritt, seit wann der Schwindel auftritt, ob es eine neue Brillenverordnung gab oder Ähnliches. Die zugehörigen Patientenantworten zu den Patientenfragen können verwendet werden, um unterschiedliche Schritte des Verfahrens zu verbessern. Beispielsweise können sie verwendet werden, um auf Basis der Patientenantworten unterschiedliche Augenbewegungstests auszuwählen. Auch ist es möglich, Gewichtungen bei der Verarbeitung im neuronalen Netzwerk auf Basis der Patientenantwort zu verändern. Darüber hinaus ist es noch möglich, das Verarbeitungsergebnis des neuronalen Netzwerkes mit den erhaltenen Patientenantworten zu korrelieren und auf diese Weise die Sicherheit der Zuweisung zum richtigen medizinischen Fachgebiet noch weiter zu erhöhen. Die Patientenfragen und die Patientenantworten bleiben dabei vorzugsweise lokal auf der Erfassungsvorrichtung und werden insbesondere nicht oder nur in anonymisierter Weise an das neuronale Netzwerk der Verarbeitungsvorrichtung übermittelt. It also has advantages if, in a method according to the invention, at least one patient's answer to at least one patient's question is recorded in addition to the video data. It is thus possible for one or more patient questions to be displayed on the detection device in a corresponding display section. In the simplest case, this involves querying basic patient information such as age, gender, weight or the like. However, it is also conceivable for information relevant to the dizziness system to be queried, for example in which context dizziness has occurred, since when the dizziness has occurred, whether there was a new prescription for spectacles, or the like. The associated patient responses to the patient questions can be used to enhance different steps of the procedure. For example, they can be used to select different eye movement tests based on patient responses. It is also possible to change weights in processing in the neural network based on the patient's response. In addition, it is still possible to view the processing result of the correlate the neural network with the responses received from the patient and in this way to further increase the certainty of assignment to the correct medical specialty. The patient's questions and the patient's answers preferably remain locally on the recording device and are in particular not transmitted to the neural network of the processing device, or only in an anonymous manner.
Weitere Vorteile sind erzielbar, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren die Augenbewegungen zu wenigstens zwei unterschiedlichen Augenbewegungstests erfasst werden, wobei die Videodaten zu unterschiedlichen Augenbewegungstests in unterschiedlichen neuronalen Netzwerken verarbeitet werden. Wie bereits erläutert worden ist, können unterschiedliche Augenbewegungstests unterschiedliche signifikante Informationen geben, welches medizinische Fachgebiet in der Lage ist, eine Diagnose der Schwindelursache durchzuführen. Bei dieser Ausführungsform werden unterschiedliche Augenbewegungen in unterschiedlichen Videodaten spezifisch für jeden der durchgeführten Augenbewegungstests gespeichert und entsprechend spezifisch unterschiedlichen neuronalen Netzwerken zugeführt. Mit anderen Worten gibt also jedes neuronale Netzwerk ein eigenes Verarbeitungsergebnis aus, welche anschließend zu einem gemeinsamen Verarbeitungsergebnis kombiniert und in Form einer medizinischen Fachgebietszuweisung ausgegeben werden können. Die einzelnen Videodaten für die Augenbewegungstests bleiben dabei vorzugsweise separat voneinander und werden insbesondere nicht miteinander vermischt. Further advantages can be achieved if, in a method according to the invention, the eye movements are recorded for at least two different eye movement tests, with the video data being processed for different eye movement tests in different neural networks. As discussed previously, different eye movement tests can provide different levels of significant information as to which medical specialty is able to diagnose the cause of dizziness. In this embodiment, different eye movements are stored in different video data specifically for each of the eye movement tests carried out and are fed to different neural networks in a correspondingly specific manner. In other words, each neural network outputs its own processing result, which can then be combined to form a common processing result and can be output in the form of a medical specialty assignment. In this case, the individual video data for the eye movement tests preferably remain separate from one another and, in particular, are not mixed with one another.
Ebenfalls von Vorteil kann es sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vor und/oder während und/oder nach der Erfassung der Augenbewegungen in Form von Videodaten eine Qualitätskontrolle der Videodaten erfolgt. Unter einer Qualitätskontrolle ist beispielsweise die Ausrichtung des Videosensors zu verstehen, es ist also zu prüfen, ob tatsächlich die Augen und die Blickrichtung der Schwindelpatienten erfasst werden. Auch können Umgebungsparameter, wie die Lichtsituation und die Lichtausrichtung, überwacht werden. Auch die Qualität der Aufnahme selbst, insbesondere in Form eines Verwackelns der Videodaten, können überwacht werden. Dabei werden insbesondere Sensoren verwendet, welche in dem mobilen Endgerät in Form der Erfassungsvorrichtung bereits vorhanden sind. Die Qualitätsanforderungen und das Überwachungsergebnis können dabei zum einen dazu führen, dass ein nochmaliges Durchführen des Augenbewegungstests notwendig wird. Auch ist es möglich, direkt während der Durchführung des Augenbewegungstests den Benutzer mittels Live-Feedback darauf hinzuweisen, dass aktuell die notwendigen Qualitätsanforderungen nicht erfüllt werden, beispielsweise die Augen nicht vollständig im Erfassungsbereich der Kamera liegen, sodass bereits während der Testdurchführung eine Adaption der Qualitätskriterien durch den Benutzer möglich wird. It can also be advantageous if, in a method according to the invention, a quality control of the video data takes place before and/or during and/or after the detection of the eye movements in the form of video data. Quality control means, for example, the alignment of the video sensor, so it must be checked whether the eyes and the line of sight of the dizzy patient are actually recorded. Ambient parameters such as the lighting situation and the direction of the light can also be monitored. The quality of the recording itself, particularly in the form of shaking of the video data, can also be monitored. In this case, in particular, sensors are used which are already present in the mobile terminal device in the form of the detection device. On the one hand, the quality requirements and the monitoring result can mean that it is necessary to carry out the eye movement test again. Also it is It is possible to use live feedback to inform the user directly while the eye movement test is being carried out that the necessary quality requirements are not currently being met, for example the eyes are not completely within the detection range of the camera, so that the user can already adapt the quality criteria while the test is being carried out will.
Weitere Vorteile kann es mit sich bringen, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren die Bestimmung des wenigstens einen medizinischen Fachgebiets einen Sicherheitsfaktor beinhaltet, welcher die Genauigkeit der Zuordnung des wenigstens einen medizinischen Fachgebiets beinhaltet. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn zwei oder mehr Augenbewegungstests ausgewertet werden können. In der Kombination wird es damit möglich, die Genauigkeit in einem Zahlenwert in Form des Sicherheitsfaktors auszugeben, welcher insbesondere in Prozent angegeben wird. So kann beispielsweise ausgegeben werden, dass mit hoher Wahrscheinlichkeit eine Diagnose auf dem medizinischen Fachgebiet des Hals-Nasen-Ohren-Arztes möglich sein wird. Der Sicherheitsfaktor, zum Beispiel in Form eines Vertrauensfaktors, hierfür kann beispielsweise bei 90 Prozent liegen. Zusätzlich kann ausgegeben werden, dass auch eine Ursache auf einem neurologischen Gebiet grundsätzlich möglich ist, jedoch mit einer reduzierten Wahrscheinlichkeit von beispielsweise 30 Prozent. Dies erlaubt es, für den Fall, dass eine Bewertung der Zuweisung gewünscht wird, eine zusätzliche Aussageinformation dem Schwindelpatienten beziehungsweise dem Benutzer eines erfindungsgemäßen Verfahrens mitzugeben. Dieser Sicherheitsfaktor kann dabei auch einzelnen Augenbewegungstests zugewiesen werden, sodass die Aussagekraft der Zuweisung der medizinischen Fachgebiete noch weiter erhöht werden kann. Further advantages can result if, in a method according to the invention, the determination of the at least one medical specialty includes a safety factor that includes the accuracy of the assignment of the at least one medical specialty. This is particularly useful when two or more eye movement tests can be evaluated. In combination with this, it becomes possible to output the accuracy in a numerical value in the form of the safety factor, which is specified in particular as a percentage. For example, it can be output that there is a high probability that a diagnosis in the medical field of an ear, nose and throat doctor will be possible. The safety factor, for example in the form of a trust factor, can be 90 percent, for example. In addition, it can be stated that a cause in a neurological area is also fundamentally possible, but with a reduced probability of, for example, 30 percent. In the event that an assessment of the allocation is desired, this allows additional statement information to be given to the dizzy patient or the user of a method according to the invention. This safety factor can also be assigned to individual eye movement tests, so that the validity of the assignment of the medical specialties can be increased even further.
Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren die erfassten Videodaten einer manuellen Überprüfung zur Verfügung gestellt werden. Eine solche manuelle Überprüfung kann beispielsweise durch Experten erfolgen, welche in der Lage sind, die Augenbewegungen in manueller Weise zu deuten. Das erfindungsgemäße Verfahren ist nun in der Lage, diese erfassten Videodaten dieser manuellen Überprüfung, insbesondere in Videoform, zur Verfügung zu stellen. Dies wird insbesondere dann sinnvoll sein, wenn das neuronale Netzwerk nicht mit ausreichender Sicherheit eine Zuweisung zu einem medizinischen Fachgebiet erlaubt. Die manuelle Überprüfung führt dazu, dass die Genauigkeit in diesen einzelnen Fällen mit hoher Sicherheit gegeben ist und kann darüber hinaus eine Rückmeldung an das neuronale Netzwerk erlauben, sodass zusätzlich noch ein Trainingseffekt für die einzelnen Gewichtungsparameter im neuronalen Netzwerk erzielt werden kann. Beispielsweise kann das erfindungsgemäße Verfahren die erfassten Videodaten in Abhängigkeit eines Grenzwertes für den genannten Sicherheitsfaktor der manuellen Überprüfung zur Verfügung stellen. Beispielsweise können Ergebnisse der Verarbeitung aus dem neuronalen Netzwerk mit einem Sicherheitsfaktor von zum Beispiel weniger als 60 Prozent einem Experten übermittelt werden, welcher dann im Rahmen der Telemedizin eine manuelle Überprüfung durchführen und zurückmelden kann. Dies ist selbstverständlich auch auf direkten aktiven Wunsch des Benutzers möglich. It is also advantageous if, in a method according to the invention, the recorded video data are made available for a manual check. Such a manual check can be carried out, for example, by experts who are able to interpret the eye movements in a manual manner. The method according to the invention is now able to make this recorded video data available to this manual check, in particular in video form. This will make sense in particular if the neural network does not allow assignment to a medical specialty with sufficient certainty. Manual verification results in accuracy in these individual cases is given with a high degree of certainty and can also allow feedback to the neural network, so that a training effect can also be achieved for the individual weighting parameters in the neural network. For example, the method according to the invention can make the captured video data available for the manual check as a function of a limit value for the safety factor mentioned. For example, results of the processing from the neural network can be transmitted to an expert with a safety factor of less than 60 percent, for example, who can then carry out a manual check and report back within the framework of telemedicine. Of course, this is also possible at the direct active request of the user.
Vorteile bringt es ebenfalls mit sich, wenn bei einem Verfahren gemäß dem voranstehenden Absatz die Videodaten in anonymisierter Form, insbesondere als künstliche Videodaten, der manuellen Überprüfung zur Verfügung gestellt werden. Während grundsätzlich eine Übermittlung der realen Augenbewegungen in Form von real aufgenommenen Videodaten möglich ist, kann aus dem bereits genannten Gründen des Datenschutzes eine anonymisierte Übertragung gewünscht werden. Während das neuronale Netzwerk mit mathematischen Eingabeinformationen in Form von anonymisierten Augenbewegungen, beispielsweise in Form von Augenbewegungsparametern, arbeiten kann, sind üblicherweise Experten für die manuelle Überprüfung auf Videoinformationen angewiesen. Somit ist es nun bei dieser Ausführungsform möglich, auf Basis der Videodaten in anonymisierter Weise künstliche Videodaten zu erzeugen, welche die real aufgenommenen Augenbewegungen auf einen virtuellen und damit künstlichen Kopf beziehungsweise künstliche Augen übertragen. Mit anderen Worten wird dem Experten für die manuelle Überprüfung eine aus einer echten Augenbewegung digitalisierte und damit virtuelle Augenbewegung an einem künstlichen und damit virtuellen Kopf zur Verfügung gestellt, sodass er zwar qualitativ und auch quantitativ eine manuelle Überprüfung durchführen kann, jedoch keinerlei personenbezogene Daten des Schwindelpatienten erhält. There are also advantages if, in a method according to the previous paragraph, the video data is made available for manual verification in an anonymized form, in particular as artificial video data. While it is fundamentally possible to transmit real eye movements in the form of actually recorded video data, anonymous transmission may be desired for the data protection reasons already mentioned. While the neural network can work with mathematical input information in the form of anonymized eye movements, for example in the form of eye movement parameters, experts usually rely on video information for manual verification. It is thus now possible with this embodiment to generate artificial video data in an anonymous manner on the basis of the video data, which transfer the actually recorded eye movements to a virtual and therefore artificial head or artificial eyes. In other words, the expert for the manual check is provided with an eye movement digitized from a real eye movement and thus virtual eye movement on an artificial and therefore virtual head, so that he can carry out a manual check qualitatively and quantitatively, but no personal data of the dizzy patient receives.
Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zusätzliche Nebenparameter erfasst werden, insbesondere wenigstens einer der folgenden: It is also advantageous if additional secondary parameters are recorded in a method according to the invention, in particular at least one of the following:
Helligkeit, Beleuchtungssituation, Brightness, lighting situation,
Beschleunigung einer Erfassungsvorrichtung, acceleration of a detection device,
Positionierung einer Erfassungsvorrichtung. Positioning of a detection device.
Bei der voranstehenden Aufzählung handelt es sich um eine nicht abschließende Liste. Selbstverständlich können auch zwei oder mehr Nebenparameter miteinander kombiniert werden. Die Verwendung von Nebenparametern dient insbesondere dazu, eine Qualitätsüberprüfung durchzuführen, um während oder nach der Aufnahme der Augenbewegungen ein Qualitätskriterium vor der Verarbeitung im neuronalen Netzwerk zu überprüfen. Jedoch können diese zusätzlichen Informationen auch verwendet werden, um anschließend die Verarbeitung im neuronalen Netzwerk noch genauer zu gestalten, beispielsweise die Helligkeit des Hintergrundes oder Umweltparameter wie die Umgebungstemperatur bei der Durchführung des Tests. So ist es beispielsweise möglich, dass Augenbewegungen mit Blick auf einen hellen Hintergrund und/oder bei besonders tiefen Umgebungstemperaturen schlechter ausfallen. Durch Erfassung der entsprechenden Parameter kann dies bei der Auswertung berücksichtigt werden. Als entsprechende Sensoren werden insbesondere vorhandene Sensoren der Erfassungsvorrichtung verwendet. Handelt es sich bei der Erfassungsvorrichtung beispielsweise um ein mobiles Endgerät, so können ein Gyroskop, ein Beschleunigungssensor, ein Lidar, ein Helligkeitssensor oder ähnliche Sensoren zum Einsatz kommen. The above list is a non-exhaustive list. Of course, two or more secondary parameters can also be combined with one another. The use of secondary parameters serves in particular to carry out a quality check in order to check a quality criterion before processing in the neural network during or after the recording of the eye movements. However, this additional information can also be used to make the processing in the neural network even more precise, for example the brightness of the background or environmental parameters such as the ambient temperature when the test is carried out. For example, it is possible that eye movements are worse when looking at a bright background and/or at particularly low ambient temperatures. By recording the corresponding parameters, this can be taken into account in the evaluation. In particular, existing sensors of the detection device are used as corresponding sensors. If the detection device is a mobile terminal, for example, a gyroscope, an acceleration sensor, a lidar, a brightness sensor or similar sensors can be used.
Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Trainingsverfahren zum Trainieren eines neuronalen Netzwerks für den Einsatz in einem erfindungsgemäßen Verfahren, aufweisend die folgenden Schritte: The present invention also relates to a training method for training a neural network for use in a method according to the invention, having the following steps:
Zur Verfügung stellen einer Vielzahl von Augenbewegungen von Schwindelpatienten in Form von Videodaten, manuelles Labeln der Vielzahl von Augenbewegungen, Making available a large number of eye movements of vertigo patients in the form of video data, manual labeling of the large number of eye movements,
Trainieren des neuronalen Netzwerks mit der Vielzahl der manuell gela- belten Augenbewegungen. Insbesondere werden neben auffälligen Augenbewegungen von Schwindelpatienten zusätzlich gesunde Augenbewegungen für ein Trainingsverfahren zur Verfügung gestellt. Das manuelle Labeln bedeutet, dass Augenbewegungen in manueller Weise in medizinisch auffällige Augenbewegungen oder medizinisch unauffällige Augenbewegungen klassifiziert werden und ein medizinisches Fachgebiet zugewiesen wird. Dieses manuelle Labeln erfolgt durch Experten, welche auf Basis der Ergebnisse aus mindestens einem durchgeführten Augenbewegungstests mit hoher Sicherheit das relevante medizinische Fachgebiet auswählen können, auf welchem die Schwindelursache diagnostizierbar ist. Eine Vielzahl von solchen gelabelten Augenbewegungen wird nun dafür eingesetzt, das neuronale Netzwerk in der bekannten Weise zu trainieren. Der Trainingseffekt führt dazu, dass in einem einzelnen Netzwerkknoten des neuronalen Netzwerks die Gewichtungen der entsprechenden mathematischen Operation solange variiert und verfeinert werden, bis die Ausgabe des neuronalen Netzwerks dem gewünschten Ergebnis in Form der gelabelten Augenbewegung entspricht. Hierfür ist eine Vielzahl von Augenbewegungsdaten notwendig, welche insbesondere auf Basis von bestehenden Patienteninformationen zur Verfügung gestellt wird. Jedoch ist es auch möglich, dass hier bereits anonymisierte Daten verwendet werden, welche anschließend dem Trainingsverfahren zugrunde gelegt werden. Unter einem manuellen Labeln ist beispielsweise auch das übergeordnete Labeln einer ganzen Gruppe von Augenbewegungen zu verstehen, die in einem übergeordneten Schritt als auffällig gekennzeichnet werden. Training the neural network with the multitude of manually labeled eye movements. In particular, in addition to conspicuous eye movements of dizzy patients, healthy eye movements are also made available for a training method. Manual labeling means that eye movements are manually classified into medically conspicuous eye movements or medically inconspicuous eye movements and a medical specialty is assigned. This manual labeling is carried out by experts who, based on the results of at least one eye movement test carried out, can select the relevant medical specialty in which the cause of dizziness can be diagnosed with a high degree of certainty. A large number of such labeled eye movements are now used to train the neural network in the known way. The training effect leads to the weighting of the corresponding mathematical operation being varied and refined in a single network node of the neural network until the output of the neural network corresponds to the desired result in the form of the labeled eye movement. This requires a large number of eye movement data, which is made available in particular on the basis of existing patient information. However, it is also possible that anonymized data is used here, which is then used as a basis for the training process. Manual labeling also means, for example, the higher-level labeling of an entire group of eye movements that are marked as conspicuous in a higher-level step.
Vorteilhaft ist es weiter, wenn bei einem erfindungsgemäßen Trainingsverfahren für das Zurverfügungstellen künstliche Videodaten erzeugt werden, welche insbesondere manuell und/oder automatisch manipuliert werden. Diese künstlichen Videodaten können vollständig künstlich erzeugt sein. Jedoch ist es auch denkbar, dass die künstlichen Videodaten auf Basis von realen Videodaten erzeugt werden und anschließend zusätzlich manipuliert werden. Wird beispielsweise die Augenbewegung eines Schwindelpatienten aufgenommen und gelabelt, so können aus dieser einen Aufnahme eine Anonymisierung und eine Übersetzung in künstliche Videodaten erfolgen. Wird nun nicht nur ein einziger virtueller Kopf verwendet, sondern beispielsweise zehn unterschiedliche virtuelle Köpfe, so kann aus einer einzigen Aufnahme eines Schwindelpatienten die Anzahl von zehn unterschiedlichen künstlichen Videodaten erzeugt werden, welche damit automatisch vervielfältigt und in höherer Anzahl dem Training des neuronalen Netzwerks zur Verfügung gestellt werden können. Trotz eines geringen Labelaufwandes ist hier eine hohe Anzahl von Trainingsdaten in kurzer Zeit erzielbar. It is also advantageous if, in a training method according to the invention, artificial video data are generated for the provision, which are in particular manipulated manually and/or automatically. This artificial video data can be completely artificially generated. However, it is also conceivable for the artificial video data to be generated on the basis of real video data and then additionally manipulated. If, for example, the eye movement of a dizzy patient is recorded and labeled, this recording can be made anonymous and translated into artificial video data. If not just a single virtual head is used, but instead ten different virtual heads, for example, ten different artificial video data can be generated from a single recording of a dizzy patient, which are then automatically duplicated and made available in larger numbers for training the neural network can be asked. Despite a low labeling effort, a large number of training data can be achieved in a short time.
Weitere Vorteile kann es mit sich bringen, wenn bei einem erfindungsgemäßen Trainingsverfahren die Vielzahl der Augenbewegungen zumindest teilweise mehrfach ge- labelt werden. Das bedeutet, dass die gleichen Augenbewegungen des gleichen Schwindelpatienten von unterschiedlichen Experten mehrfach gelabelt werden, um eine unerwünschte Ungenauigkeit im neuronalen Netzwerk zu vermeiden. Dabei können über die Dauer des Labelprozesses und des Trainingsprozesses die Aussagen und damit die Labelergebnisse der einzelnen Experten unterschiedlich gewichtet werden, um entsprechend der unterschiedlichen Gewichtung auch unterschiedliche Trainingseffekte auf das neuronale Netzwerk auszuüben. Beispielsweise könnten Informationen wie Interagreement zwischen unterschiedlichen Experten und Intraagreement eines einzelnen Experten in die Gewichtung einfließen. Further advantages can result if, in a training method according to the invention, the large number of eye movements are at least partially labeled multiple times. This means that the same eye movements of the same dizzy patient are labeled multiple times by different experts in order to avoid unwanted inaccuracy in the neural network. The statements and thus the label results of the individual experts can be weighted differently over the duration of the labeling process and the training process in order to exert different training effects on the neural network according to the different weighting. For example, information such as interaction between different experts and intra-agreement of a single expert could be included in the weighting.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Zuweisungssystem für eine Zuweisung von Schwindelpatienten zu einem medizinischen Fachgebiet. Ein solches Zuweisungssystem weist eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen von Augenbewegungen des Schwindelpatienten in Form von Videodaten auf. Weiter ist eine Verarbeitungsvorrichtung zum Verarbeiten der erfassten Videodaten in einem neuronalen Netzwerk vorgesehen. Mithilfe einer Bestimmungsvorrichtung ist ein Bestimmen wenigstens eines medizinischen Fachgebietes auf Basis des Ergebnisses der Verarbeitungen im neuronalen Netzwerk möglich. Darüber hinaus weist das Zuweisungssystem eine Ausgabevorrichtung zur Ausgabe einer Zuweisung von Schwindelpatienten zu dem bestimmten wenigstens einen medizinischen Fachgebiet auf. Die Erfassungsvorrichtung, die Verarbeitungsvorrichtung, die Bestimmungsvomchtung und/oder die Ausgabevorrichtung sind dabei insbesondere zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet. Damit bringt ein erfindungsgemäßes Zuweisungssystem die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Verfahren erläutert worden sind. Another object of the present invention is an assignment system for assigning vertigo patients to a medical specialty. Such an allocation system has a detection device for detecting eye movements of the dizzy patient in the form of video data. A processing device for processing the recorded video data in a neural network is also provided. A determination device can be used to determine at least one medical specialty based on the result of the processing in the neural network. In addition, the allocation system has an output device for outputting an allocation of vertigo patients to the specific at least one medical specialty. The detection device, the processing device, the determination device and/or the output device are designed in particular for carrying out a method according to the invention. An allocation system according to the invention thus brings with it the same advantages as have been explained in detail with reference to a method according to the invention.
Vorteile kann es mit sich bringen, wenn bei einem erfindungsgemäßen Zuweisungssystem die Erfassungsvorrichtung und die Ausgabevorrichtung in einem lokalen Zuweisungsgerät und wenigstens die Verarbeitungsvorrichtung in einem zentralen Zuweisungsgerät angeordnet sind. Darunter ist die bereits mehrfach erläuterte Cloudlösung zu verstehen, wobei durch ein mobiles Endgerät in Form eines z.B.There can be advantages if, in an allocation system according to the invention, the detection device and the output device are arranged in a local allocation device and at least the processing device is arranged in a central allocation device. Below is the one that has already been explained several times To understand cloud solution, with a mobile device in the form of a z
Tablets, Mobilfunkgeräts, digitales Brillensystems, digitale Kontaktlinsen oder andere digitale Sehhilfen als Erfassungsvorrichtung die Augenbewegungen erkannt und anschließend, insbesondere in anonymisierter Weise, an die Cloud und die dort angeordnete Verarbeitungsvorrichtung übermittelt werden. Nach Durchführung der cloud- basierten Verarbeitung wird das Verarbeitungsergebnis an das lokale Zuweisungsgerät und damit das mobile Endgerät zurückübermittelt, sodass es dort an den Schwindelpatienten beziehungsweise den Durchführenden des Tests ausgegeben werden kann. Tablets, mobile phones, digital glasses systems, digital contact lenses or other digital visual aids are used as a detection device to detect eye movements and then, in particular in an anonymous manner, are transmitted to the cloud and the processing device located there. After the cloud-based processing has been carried out, the processing result is transmitted back to the local allocation device and thus to the mobile device, so that it can be output there to the dizzy patient or the test person.
Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bewirken, dass ein erfindungsgemäßes Zuweisungssystem die Verfahrensschritte gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren ausführt. Damit bringt ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Zuweisungssystem sowie ein erfindungsgemäßes Verfahren erläutert worden sind. The subject matter of the present invention is also a computer program product, comprising instructions which cause an allocation system according to the invention to carry out the method steps according to a method according to the invention. A computer program product according to the invention thus brings with it the same advantages as have been explained in detail with reference to an allocation system according to the invention and a method according to the invention.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen schematisch: Further advantages, features and details of the invention result from the following description, in which exemplary embodiments of the invention are described in detail with reference to the drawings. The features mentioned in the claims and in the description can each be essential to the invention individually or in any combination. They show schematically:
Fig. 1 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zuweisungssystems, 1 shows an embodiment of an allocation system according to the invention,
Fig. 2 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zuweisungssystems, 2 shows an embodiment of an allocation system according to the invention,
Fig. 3 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zuweisungssystems, 3 shows an embodiment of an allocation system according to the invention,
Fig. 4 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zuweisungssystems, Fig. 5 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zuweisungssystems, 4 shows an embodiment of an allocation system according to the invention, 5 shows an embodiment of an allocation system according to the invention,
Fig. 6 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zuweisungssystems, 6 shows an embodiment of an allocation system according to the invention,
Fig. 7 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zuweisungssystems, 7 shows an embodiment of an allocation system according to the invention,
Fig. 8 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zuweisungssystems, 8 shows an embodiment of an allocation system according to the invention,
Fig. 9 eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Trainingsverfahren. 9 shows an illustration of a training method according to the invention.
In Figur 1 ist ein Zuweisungssystem 10 gemäß der vorliegenden Erfindung im einfachsten Aufbau dargestellt. Bereits hier ist schon eine Trennung in ein lokales Zuweisungsgerät 100 und ein zentrales Zuweisungsgerät 200 zu erkennen. Grundsätzlich wäre es jedoch auch denkbar, das gesamte Verfahren in dem lokalen Zuweisungsgerät 100 durchzuführen. FIG. 1 shows an allocation system 10 according to the present invention in its simplest configuration. A separation into a local assignment device 100 and a central assignment device 200 can already be seen here. In principle, however, it would also be conceivable to carry out the entire method in the local assignment device 100 .
Als lokales Zuweisungsgerät 100 des Zuweisungssystems 10 ist hier als Erfassungsvorrichtung 20 ein Mobiltelefon schematisch dargestellt. Dieses ist in der Lage, mithilfe einer Kamera, die Augenbewegungen AB eines Schwindelpatienten SP aufzunehmen. Diese Aufnahme führt zu aufgenommenen Augenbewegungen AB in Form von Videodaten VD. Anschließend werden entweder lokal oder, wie in der Figur 1 dargestellt, in einem zentralen Zuweisungsgerät 200 diese Videodaten VD in einer Verarbeitungsvorrichtung 30 mithilfe eines neuronalen Netzwerks NN verarbeitet. Mithilfe der Bestimmungsvorrichtung 40, beispielsweise in Form eines Cloudspei- chers, erfolgt auf Basis des Verarbeitungsergebnisses eine Zuweisung wenigstens eines medizinisches Fachgebietes MF, welches an das mobile Endgerät als lokales Zuweisungsgerät 100 zurückübermittelt wird. Das Mobiltelefon als Erfassungsvorrichtung 20 ist hier auch als Ausgabevorrichtung 50 ausgebildet und dient der Ausgabe des zugewiesenen medizinischen Fachgebietes MF. A cell phone is shown schematically here as a detection device 20 as the local assignment device 100 of the assignment system 10 . This is able, with the help of a camera, to record the eye movements AB of a dizzy patient SP. This recording leads to recorded eye movements AB in the form of video data VD. This video data VD is then processed in a processing device 30 using a neural network NN, either locally or, as shown in FIG. 1, in a central allocation device 200 . With the aid of the determination device 40, for example in the form of a cloud memory, at least one medical specialty MF is assigned on the basis of the processing result, which is transmitted back to the mobile terminal device as a local assignment device 100. The mobile phone as a detection device 20 is also designed here as an output device 50 and is used to output the assigned medical specialty MF.
In der Figur 2 ist eine Weiterbildung der Ausführungsform der Figur 1 dargestellt. Der entscheidende Unterschied ist hier, dass nicht mehr die Videodaten VD an das zentrale Zuweisungsgerät 200 in der Cloud übermittelt werden. Vielmehr erfolgt im lokalen Zuweisungsgerät 100 eine Übersetzung der Videodaten VD in Augenbewegungsparameter AP, welche eine Anonymisierung der realen Videodaten VD darstellen. Die Übermittlung an das zentrale Zuweisungsgerät erfolgt also nun in anonymisierter Weise oder in pseudonym isierter Weise, wenn eine Zuordnung der Zuweisung am Ende des Verfahrens durchgeführt werden soll, indem nicht die Videodaten VD, sondern nur die Augenbewegungsparameter AP übermittelt werden. Der weitere Verlauf der Verarbeitung und der Bestimmung sowie der Ausgabe der Zuweisung ist identisch zur Beschreibung der Ausführungsform der Figur 1. A further development of the embodiment of FIG. 1 is shown in FIG. The decisive difference here is that the video data VD are no longer transmitted to the central allocation device 200 in the cloud. Rather, it takes place in local assignment device 100 a translation of the video data VD in eye movement parameters AP, which represent an anonymization of the real video data VD. The transmission to the central assignment device is now anonymous or pseudonymised if the assignment is to be assigned at the end of the method by not transmitting the video data VD but only the eye movement parameters AP. The further course of the processing and the determination as well as the output of the assignment is identical to the description of the embodiment of Figure 1.
Die Figur 3 zeigt eine nochmalige Weiterbildung der Ausführungsform der Figur 2. Hier werden zusätzliche Patientenfragen PF auf der Ausgabevorrichtung 50 angezeigt, sodass der Schwindelpatient SP zugehörige Patientenantworten PA geben kann. Diese Patientenantworten werden insbesondere von dem das Verfahren begleitenden Arzt oder medizinischen Betreuer eingegeben oder auch vom Patienten selbst. Diese Patientenantworten dienen dazu, entweder unterschiedliche Augenbewegungstests ABT auszuwählen, unterschiedliche neuronale Netzwerke NN anzuwählen oder aber bei der Ausgabe eine Plausibilitätsprüfung des zugewiesenen medizinischen Fachgebietes MF durchzuführen. FIG. 3 shows a further development of the embodiment from FIG. These patient responses are entered in particular by the doctor or medical attendant accompanying the method or by the patient himself. These patient responses are used either to select different eye movement tests ABT, to select different neural networks NN or to carry out a plausibility check of the assigned medical specialty MF in the output.
Die Figur 4 ist ebenfalls eine Weiterbildung eines Zuweisungssystems 10. Hier ist es nun möglich, dass beispielsweise bei einem zugewiesenen medizinischen Fachgebiet MF ein Sicherheitsfaktor SF ermittelt wird, mit welcher Wahrscheinlichkeit es sich hierbei um das korrekte medizinische Fachgebiet MF handelt. Wird der Sicherheitsfaktor einen Grenzwert insbesondere unterschreiten, beispielsweise bei einer Sicherheit von weniger als 60 Prozent, kann bei dieser Ausführungsform das zentrale Zuweisungsgerät 200 eine Zurverfügungstellung für eine manuelle Überprüfung durch Experten EX erlauben. Auch eine manuelle Auswahl einer Überprüfung durch einen Experten EX ist selbstverständlich denkbar. Dies kann bei der Durchführung des Verfahrens, wie auch des Trainingsverfahrens Vorteile mit sich bringen. Diese Zurverfügungstellung erfolgt jedoch nicht direkt, sondern in anonymisierter Weise, indem die an das zentrale Zuweisungsgerät 200 übertragenen anonymisierten Daten auf ein virtuelles Abbild einer Person in Form von künstlichen Videodaten KVD übertragen werden. Diese künstlichen Videodaten KVD können nun manuell von den Experten EX überprüft werden, sodass zum einen eine überprüfte Ausgabe des zugewiesenen medizinischen Fachgebietes MF möglich ist und zum anderen dieses Feedback einem Lerneffekt des neuronalen Netzwerks NN dient. FIG. 4 is also a further development of an assignment system 10. Here it is now possible, for example, for an assigned medical specialty MF to determine a safety factor SF with the probability of this being the correct medical specialty MF. If the safety factor in particular falls below a limit value, for example with a safety of less than 60 percent, in this embodiment the central assignment device 200 can allow provision for a manual check by experts EX. A manual selection of a check by an expert EX is of course also conceivable. This can bring advantages when carrying out the method as well as the training method. However, this provision does not take place directly, but in an anonymous manner, in that the anonymized data transmitted to the central allocation device 200 is transferred to a virtual image of a person in the form of artificial video data KVD. This artificial video data KVD can now be checked manually by the experts EX, so that on the one hand a checked output of the assigned medical specialty MF is possible and on the other hand this feedback serves a learning effect of the neural network NN.
Die Figur 5 zeigt eine Variante der Figur 4, wobei hier in Form der Telemedizin die überprüfte Zuweisung des medizinischen Fachgebietes MF nicht über das zentrale Zuweisungsgerät 200, sondern direkt von den Experten EX an das lokale Zuweisungsgerät 100 erfolgt. Dabei werden nicht, wie aus bereits anderen bekannten telemedizinischen Softwareansätzen, Videos an einen medizinischen Experten EX geschickt, sondern die extrahierten nicht-sensitiven Augenbewegungen AB werden in einen künstlich generierten Kopf eingesetzt, sodass künstliche Videodaten KVD derart dargestellt werden, wie diese medizinische Experten EX bereits auch bei der direkten Untersuchung von Patienten gewohnt sind, was somit die Beurteilungsgenauigkeit steigert. FIG. 5 shows a variant of FIG. 4, in which case the verified assignment of the medical specialty MF does not take place via the central assignment device 200, but directly from the experts EX to the local assignment device 100 in the form of telemedicine. In this case, videos are not sent to a medical expert EX, as is already the case with other known telemedical software approaches, but the extracted non-sensitive eye movements AB are inserted into an artificially generated head, so that artificial video data KVD are displayed in the same way as these medical experts EX already are are also accustomed to when examining patients directly, thus increasing the accuracy of assessment.
Die Figur 6 zeigt die Kombination der Ausführungsform der Figuren 4 und 5. Figure 6 shows the combination of the embodiment of Figures 4 and 5.
In der Figur 7 ist schematisch dargestellt, wie ein Augenbewegungstest ABT ablaufen kann. So kann auf der Anzeigevorrichtung 22 der Erfassungsvorrichtung 10 in Form eines Displays ein Hell-Dunkel-Verlauf/Schwarz-Weiß-Balkenmuster dargestellt werden, welches sich insbesondere bewegt. Selbstverständlich sind auch andere und komplexere Darstellungen, wie beispielsweise Zeichentrickfiguren oder ähnliches, im Rahmen der vorliegenden Erfindung denkbar. Der Schwindelpatient SP betrachtet dieses Video des Augenbewegungstests ABT und während dieser Betrachtungszeit werden seine Augenbewegungen AB von der Erfassungsvorrichtung 20 aufgenommen. Durch das abgespielte Video werden beim Betrachter durch die ständige Neufokussierung auf einem Balken aus dem Balkenmuster bestimmte Augenbewegungen, beispielweise eine Sakkade, hervorgerufen, welche Auskunft auf ein gesundes oder ungesundes Verhalten der Augenbewegungen des Patienten ergeben. Der anschließende Ablauf über die Verarbeitung im neuronalen Netzwerk NN ist im zentralen Zuweisungsgerät 200 im Wesentlichen wieder identisch. Auch hier ist nochmals dargestellt, wie sogar unterschiedliche künstliche Videodaten KVD erzeugt werden können, welche anschließend von einem oder mehreren Experten betrachtet werden können. Dieser rechte Abschnitt der Figur 7 dient dabei insbesondere dazu, den Lerneffekt beziehungsweise den Trainingseffekt für das neuronale Netzwerk NN zu verstärken. Ebenso wird dargestellt, dass zumindest ein Fachexperte die Möglichkeit hat, die Augenbewegungen so zu manipulieren, damit insbesondere unauffällige zu auffälligen Augenbewegungen gezielt manipuliert werden, sodass das Trainingsset mit notwendigen Daten versorgt werden kann. FIG. 7 shows schematically how an eye movement test ABT can run. A light-dark progression/black-white bar pattern, which in particular moves, can thus be shown on the display device 22 of the detection device 10 in the form of a display. Of course, other and more complex representations, such as cartoon characters or the like, are also conceivable within the scope of the present invention. The dizzy patient SP views this video of the eye movement test ABT and during this viewing time his eye movements AB are recorded by the detection device 20 . Due to the video being played, certain eye movements, for example a saccade, are evoked in the viewer by the constant refocusing on a bar from the bar pattern, which provides information on whether the patient's eye movements are healthy or unhealthy. The subsequent course of processing in the neural network NN is again essentially identical in the central allocation device 200 . Here, too, it is again shown how different artificial video data KVD can even be generated, which can then be viewed by one or more experts. This right-hand section of FIG. 7 serves in particular to increase the learning effect or the training effect for the neural network NN. It is also shown that at least one subject matter expert Possibility to manipulate the eye movements so that in particular inconspicuous to conspicuous eye movements are specifically manipulated so that the training set can be supplied with the necessary data.
In der Figur 8 ist dargestellt, wie zu unterschiedlichen Augenbewegungstests ABT unterschiedliche Videodaten VD aufgenommen und anschließend anonymisiert werden können. In der Mitte ist dargestellt, wie für jeden Augenbewegungstest ABT unterschiedliche Augenbewegungsparameter AP erzeugt werden, welche anschließend entweder in einem gemeinsamen oder aber in unterschiedlichen neuronalen Netzwerken NN in der Verarbeitungsvorrichtung 30 verarbeitet werden können. Die Kombination dieser einzelnen Testergebnisse wird nun wieder auf der Ausgabevorrichtung 50 in Form einer Zuweisung zu einem oder mehreren medizinischen Fachgebieten MF durchgeführt. FIG. 8 shows how different video data VD can be recorded for different eye movement tests ABT and then made anonymous. The middle shows how different eye movement parameters AP are generated for each eye movement test ABT, which can then be processed either in a common neural network NN or in different neural networks NN in the processing device 30 . The combination of these individual test results is now carried out again on the output device 50 in the form of an assignment to one or more medical specialties MF.
Die Figur 9 zeigt nochmals, wie ein Trainingsverfahren grundsätzlich durchgeführt werden kann. Während einem normalen Durchlauf werden reale Videodaten VD aus Augenbewegungen AB des Schwindelpatienten SP erzeugt. In der bereits erläuterten Weise durchlaufen diese das neuronale Netzwerk NN und ein nachgeordnetes zusätzliches neuronales Netzwerk NN zur Erzeugung von künstlichen Videodaten KVD, welche anschließend zum manuellen Label den Experten EX zur Verfügung gestellt werden. Dieser Teil dient dazu, die gelabelten künstlichen Videodaten KVD als Trainingsdaten dem neuronalen Netzwerk NN zur Verfügung zu stellen und auf diese Weise die Gewichtung in dem neuronalen Netzwerk NN für dessen Training anzupassen. FIG. 9 again shows how a training method can be carried out in principle. During a normal run, real video data VD are generated from eye movements AB of the dizzy patient SP. In the manner already explained, these run through the neural network NN and a downstream additional neural network NN for generating artificial video data KVD, which are then made available to the experts EX for manual labeling. This part is used to make the labeled artificial video data KVD available to the neural network NN as training data and in this way to adapt the weighting in the neural network NN for its training.
Der obere Abschnitt der Figur 9 zeigt, wie aus einer einzigen Videoaufnahme eine Vielzahl von Trainingsdaten erzeugt werden können. So kann eine Videoaufnahme in Form von Videodaten VD durch ein neuronales Netz NN auf eine Vielzahl unterschiedlicher virtueller Köpfe übertragen werden, sodass aus einer realen Videoaufnahme viele unterschiedliche künstliche Videodaten KVD erzeugt werden können. Auch ist es denkbar, dass die künstlichen Videodaten KVD oben links vollständig virtuell erzeugt werden, wobei die Augenbewegungen und weitere Eigenschaften wie die Kopforientierung oder ähnliches durch das virtuelle Erzeugen exakt bekannt sind. Diese lassen sich, insbesondere ausgehend von fotorealistischen künstlichen Basisdarstellung, über ein oben mittig dargestelltes weiteres neuronales Netzwerk NN in fotorealistische künstliche Videodaten KVD oben rechts übertragen, so dass anschließend sowohl die virtuell erzeugten künstlichen Videodaten KVD als auch die fotorealistischen künstlichen Videodaten KVD für das Training des neuronalen Netzwerks NN eingesetzt werden. Dies führt auch bei einer relativ geringen Datenbasis dazu, dass mit hoher Genauigkeit und mit hoher Geschwindigkeit eine ausreichende Menge an Trainingsdaten für das Trainieren des neuronalen Netzwerks NN in der Verarbeitungsvorrichtung 30 zur Verfügung steht. The upper section of FIG. 9 shows how a large number of training data can be generated from a single video recording. A video recording in the form of video data VD can thus be transmitted to a large number of different virtual heads by a neural network NN, so that a large number of different artificial video data KVD can be generated from a real video recording. It is also conceivable for the artificial video data KVD to be completely generated virtually at the top left, with the eye movements and other properties such as the head orientation or the like being known exactly as a result of the virtual generation. These can be, in particular based on a photorealistic artificial base representation, via a further neural network NN shown in the middle above photo-realistic artificial video data KVD is transmitted at the top right, so that both the virtually generated artificial video data KVD and the photo-realistic artificial video data KVD are then used for training the neural network NN. Even with a relatively small database, this means that a sufficient amount of training data for training the neural network NN is available in the processing device 30 with high accuracy and at high speed.
Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. The above explanation of the embodiments describes the present invention exclusively in the context of examples. It goes without saying that individual features of the embodiments can be freely combined with one another, insofar as this makes technical sense, without departing from the scope of the present invention.
Bezugszeichenliste Reference List
10 Zuweisungssystem 10 allocation system
20 Erfassungsvorrichtung 20 detection device
22 Anzeigevorrichtung 22 display device
30 Verarbeitungsvorrichtung30 processing device
40 Bestimmungsvorrichtung40 determination device
50 Ausgabevorrichtung 50 dispenser
100 lokales Zuweisungsgerät100 local allocation device
200 zentrales Zuweisungsgerät 200 central allocation device
SP Schwindelpatient SP vertigo patient
MF medizinisches FachgebietMF medical specialty
SF Sicherheitsfaktor SF safety factor
AB Augenbewegungen AB eye movements
ABT Augenbewegungstest ABT eye movement test
AP AugenbewegungsparameterAP eye movement parameters
VD Videodaten VD video data
KVD künstliche Videodaten KVD artificial video data
PA Patientenantwort PA patient response
PF Patientenfrage PF patient question
NN neuronales Netzwerk NN neural network
EX Experten EX experts

Claims

22 Patentansprüche 22 patent claims
1 . Verfahren für die Zuweisung eines Schwindelpatienten (SP) zu einem medizinischen Fachgebiet (MF), aufweisend die folgenden Schritte: 1 . A method for assigning a vertigo patient (SP) to a medical specialty (MF), comprising the steps of:
- Erfassen von Augenbewegungen (AB) des Schwindelpatienten (SP) in Form von Videodaten (VD), - Recording of eye movements (AB) of the dizzy patient (SP) in the form of video data (VD),
- Verarbeiten der erfassten Videodaten (VD) in einem neuronalen Netzwerk (NN), - processing the captured video data (VD) in a neural network (NN),
- Bestimmen wenigstens eines medizinischen Fachgebiets (MF) auf Basis des Ergebnisses der Verarbeitung in dem neuronalen Netzwerk (NN), - determining at least one medical specialty (MF) based on the result of the processing in the neural network (NN),
- Ausgabe einer Zuweisung des Schwindelpatienten (SP) zu dem bestimmten wenigstens einen medizinischen Fachgebiet (MF). - Outputting an assignment of the dizzy patient (SP) to the at least one specific medical specialty (MF).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Videodaten (VD) vor der Verarbeitung in dem neuronalen Netzwerk (NN) anonymisiert werden, insbesondere in Augenbewegungsparameter (AP) übersetzt werden. 2. The method according to claim 1, characterized in that the video data (VD) are anonymized before processing in the neural network (NN), in particular in eye movement parameters (AP) are translated.
3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erfassten Videodaten (VD), insbesondere in anonymisierter Form, von einer Erfassungsvorrichtung (20) an eine Verarbeitungsvorrichtung (30) übermittelt werden, in welcher die Verarbeitung mittels dem neuronalen Netzwerk (NN) erfolgt, wobei vorzugsweise das bestimmte medizinische Fachgebiet (MF) an die Erfassungsvorrichtung (20) zurückübermittelt und an der Erfassungsvorrichtung (20) mittels einer Ausgabevorrichtung (50) ausgegeben wird. 3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the recorded video data (VD), in particular in anonymous form, is transmitted from a recording device (20) to a processing device (30), in which the processing by means of the neural network (NN ) takes place, the specific medical specialty (MF) preferably being transmitted back to the detection device (20) and being output at the detection device (20) by means of an output device (50).
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Erfassung der Augenbewegungen (AB) auf einer Anzeigevorrichtung (22) einer Erfassungsvorrichtung (20) wenigstens ein Testvideo abgespielt wird. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den Videodaten (VD) wenigstens eine Patientenantwort (PA) auf wenigstens eine Patientenfrage (PF) erfasst wird. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Augenbewegungen (AB) zu wenigstens zwei unterschiedlichen Augenbewegungstests (ABT) erfasst werden, wobei die Videodaten (VD) zu den unterschiedlichen Augenbewegungstests (ABT) in unterschiedlichen neuronalen Netzwerken (NN) verarbeitet werden. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor und/oder während und/oder nach der Erfassung der Augenbewegungen (AB) in Form von Videodaten (VD) eine Qualitätskontrolle der Videodaten (VD) erfolgt. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung des wenigstens einen medizinischen Fachgebiets (MF) einen Sicherheitsfaktor (SF) beinhaltet, welcher die Genauigkeit der Zuordnung des wenigstens einen medizinischen Fachgebiets (MF) beinhaltet. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erfassten Videodaten (VD) einer manuellen Überprüfung zur Verfügung gestellt werden. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Videodaten (VD) in anonymisierter Form, insbesondere als künstliche Videodaten (KVD) der manuellen Überprüfung zur Verfügung gestellt werden. 4. The method as claimed in one of the preceding claims, characterized in that when the eye movements (AB) are detected, at least one test video is played back on a display device (22) of a detection device (20). Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one patient answer (PA) to at least one patient question (PF) is recorded in addition to the video data (VD). Method according to one of the preceding claims, characterized in that the eye movements (AB) are recorded for at least two different eye movement tests (ABT), the video data (VD) for the different eye movement tests (ABT) being processed in different neural networks (NN). Method according to one of the preceding claims, characterized in that a quality control of the video data (VD) takes place before and/or during and/or after the detection of the eye movements (AB) in the form of video data (VD). Method according to one of the preceding claims, characterized in that the determination of the at least one medical specialty (MF) includes a safety factor (SF) which includes the accuracy of the assignment of the at least one medical specialty (MF). Method according to one of the preceding claims, characterized in that the recorded video data (VD) are made available for manual checking. Method according to Claim 9, characterized in that the video data (VD) are made available for manual checking in anonymous form, in particular as artificial video data (KVD).
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzliche Nebenparameter erfasst werden, insbesondere wenigstens einer der folgenden: Method according to one of the preceding claims, characterized in that additional secondary parameters are recorded, in particular at least one of the following:
- Helligkeit - Brightness
- Beleuchtungssituation - Lighting situation
- Beschleunigungen einer Erfassungsvorrichtung (20) - Accelerations of a detection device (20)
- Positionierung einer Erfassungsvorrichtung (20) Trainingsverfahren zum Trainieren eines neuronalen Netzwerks (NN) für den Einsatz in einem Verfahren mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 11 , aufweisend die folgenden Schritte: - Positioning a detection device (20) training method for training a neural network (NN) for use in a method having the features of one of claims 1 to 11, comprising the following steps:
- Zur Verfügung stellen einer Vielzahl von Augenbewegungen (AB) von Schwindelpatienten (SP) in Form von Videodaten (VD), - Making available a large number of eye movements (AB) of vertigo patients (SP) in the form of video data (VD),
- Manuelles Labeln der Vielzahl von Augenbewegungen (AB), - Manual labeling of the multitude of eye movements (AB),
- Trainieren des neuronalen Netzwerks (NN) mit der Vielzahl der manuell gelabelten Augenbewegungen (AB). Trainingsverfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass für das zur Verfügung stellen künstliche Videodaten (KVD) erzeugt werden, welche insbesondere manuell und/oder automatisch manipuliert werden. Trainingsverfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der Augenbewegungen (AB) zumindest teilweise mehrfach gelabelt werden. Zuweisungssystem (10) für eine Zuweisung von Schwindelpatienten (SP) zu einem medizinischen Fachgebiet (MF), aufweisend eine Erfassungsvorrichtung (20) zum Erfassen von Augenbewegungen (AB) des Schwindelpatienten (SP) in Form von Videodaten (VD), eine Verarbeitungsvorrichtung (30) zum Verarbeiten der erfassten Videodaten (VD) in einem neuronalen Netzwerk (NN), eine Bestimmungsvorrichtung (40) zum Bestimmen wenigstens eines 25 medizinischen Fachgebiets (MF) auf Basis des Ergebnisses der Verarbeitung in dem neuronalen Netzwerk (NN) und eine Ausgabevorrichtung (50) zur Ausgabe einer Zuweisung des Schwindelpatienten (SP) zu dem bestimmten wenigstens einen medizinischen Fachgebiet (MF), wobei die Erfassungsvorrichtung (20), die Verarbeitungsvorrichtung (30), die Bestimmungsvorrichtung (40) und/oder die Ausgabevorrichtung (50) insbesondere für die Durchführung eines Verfahrens mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildet sind. Zuweisungssystem (10) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsvorrichtung (20) und die Ausgabevorrichtung (50) in einem lokalen Zuweisungsgerät (100) und wenigstens die Verarbeitungsvorrichtung (30) in einem zentralen Zuweisungsgerät (200) angeordnet sind. Computerprogrammprodukt umfassend Befehle, die bewirken, dass ein Zuweisungssystem (10) mit den Merkmalen eines der Ansprüche 15 oder 16 die Verfahrensschritte nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausführt. - Train the neural network (NN) with the multitude of manually labeled eye movements (AB). Training method according to Claim 12, characterized in that artificial video data (KVD) are generated for the making available, which are in particular manipulated manually and/or automatically. Training method according to one of Claims 12 or 13, characterized in that the large number of eye movements (AB) are at least partially labeled multiple times. Allocation system (10) for allocation of dizzy patients (SP) to a medical specialty (MF), having a detection device (20) for detecting eye movements (AB) of the dizzy patient (SP) in the form of video data (VD), a processing device (30 ) for processing the captured video data (VD) in a neural network (NN), a determination device (40) for determining at least one 25 medical specialty (MF) based on the result of the processing in the neural network (NN) and an output device (50) for outputting an allocation of the dizzy patient (SP) to the at least one specific medical specialty (MF), wherein the detection device (20 ), the processing device (30), the determination device (40) and/or the output device (50) are designed in particular for carrying out a method having the features of one of claims 1 to 11. Allocation system (10) according to claim 15, characterized in that the detection device (20) and the output device (50) are arranged in a local allocation device (100) and at least the processing device (30) in a central allocation device (200). A computer program product comprising instructions which cause an allocation system (10) having the features of any of claims 15 or 16 to carry out the method steps of any of claims 1 to 11.
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