WO2002041769A1

WO2002041769A1 - Optische stimulation des menschlichen auges

Info

Publication number: WO2002041769A1
Application number: PCT/EP2001/013475
Authority: WO
Inventors: Peter Husar; Günter HENNING; Klaus Schellhorn; Sebastian Berkes; Falk Schlegelmilch
Original assignee: Carl Zeiss Jena Gmbh
Priority date: 2000-11-22
Filing date: 2001-11-21
Publication date: 2002-05-30
Also published as: JP2004513731A; US20030125638A1; US6835179B2; AU2002227935A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur optischen Stimulation des menschlichen Auges mittels Projektion von Lichtmustern auf die Innenseite einer Perimeterhalbkugel. Erfindungsgemäß wird das Auge des Betrachters im nichtsichtbaren Bereich des Lichtes (infrarotes Licht) so beleuchtet, daß sein mit einer Infrarot-Kamera aufgenommenes Abbild für eine Auswertung mittels Bildverarbeitung ausreichend kontrastreich ist, daß aus dem Abbild anhand typischer Merkmale des Auges die aktuelle Blickrichtung berechnet wird und daß ausgehend von der ermittelten Blickrichtung die Koordinaten des Kommenden optischen Reizes so eingestellt werden, daß das vorgesehene retinale Areal gereizt wird.

Description

OPTISCHE STIMULATION DES MENSCHLICHEN AUGES

Titel

Verfahren und Anordnung zur optischen Stimulation des menschlichen Auges

Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur optischen Stimulation des menschlichen Auges mittels Projektion von Lichtmustern auf die Innenseite einer Perimeterhalbkugel.

Stand der Technik

Aus dem Stand der Technik sind optische Stimulationssysteme bekannt, die ein räumlich festes Koordinatensystem verwenden. Dabei wird von der Annahme ausgegangen, daß der Betrachter seinen Blick auf einen definierten und für ihn gut sichtbaren Punkt in diesem Koordinatensystem richtet. Unter dieser Voraussetzung werden auf eine plane oder kugel- förmige Fläche Lichtreize in vordefinierter räumlicher Beziehung zum Koordinatensystem, d.h. bei vorhandener Fixation zur Blickrichtung, projiziert oder im Falle aktiver in die Fläche eingelassener Lichtquellen diese aktiviert.

Aus der Augenphysiologie ist bekannt, daß selbst bei gewollt starrem Blick auf einen Fixa- tionspunkt es zu spontanen Augenbewegungen kommt. Die auf diese Weise entstehenden Winkelabweichungen von der Sollposition sind im Normalfall bezüglich ihrer Größe für die Augendiagnostik vernachlässigbar.

Bei den bisherigen Verfahren ist nachteilig, daß beim Verlassen des Toleranzbereiches der Blickrichtung von der vorgegebenen Position die definierte räumliche Zuordnung der Lichtreize zur retinalen Projektion nicht mehr gewährleistet ist. Dadurch sind die Meßdaten nicht brauchbar und die Untersuchung wird verzögert. Die Gründe für das Verlassen des Toleranzbereiches der geforderten Blickrichtung können subjektiver oder objektiver Natur sein. Ein typischer subjektiver Grund ist die Simulation einer Erkrankung oder einer Schädigung durch den Untersuchten. Weniger häufig kommt eine Aggravation vor - der Untersuchte versucht eine Schädigung des Gesichtsfeldes zu verbergen.

Die meisten Probleme mit der Einhaltung der vorgegebenen Blickrichtung treten jedoch aus objektiven Gründen auf: Die Patienten sind entweder nicht kooperativ (Kleinkinder, psychisch Kranke, mental Geschädigte) oder haben bereits Gesichtsfeldausfälle (zentrale Skotome), bei denen eine zentrale Blickfixation nicht möglich ist. Daher sind solche Patienten mit herkömmlichen Untersuchungsmethoden, die auf der Anwendung eines Perimeters mit festen Koordinaten des optischen Systems basieren, nicht diagnostizierbar.

Beschreibung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb ein Verfahren und eine Anordnung bereitzustellen, mit denen es möglich ist, der aktuellen Blickrichtung des Untersuchten mit den Koordinaten des optischen Systems so zu folgen, daß unabhängig von der Augenbewegung die vorgesehenen retinalen Areale optisch gereizt werden können.

Erfindungsgemäß ist bei einem Verfahren zur optischen Stimulation des menschlichen Auges durch Projektion von Lichtmustern auf die Innenseite einer Perimeterhalbkugel vorgesehen, daß - die Lichtmuster mit Hilfe einer Lichtquelle, einer Blendenanordnung, einer Linsenanordnung und einem Lichtverteiler auf der Perimeterhalbkugel abgebildet werden und die Position des Lichtmusters auf der Perimeterhalbkugel der Blickrichtung des Auges nachgeführt wird.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens werden die Lichtmuster computergesteuert generiert und sind in ihrer Helligkeit, ihrer Farbe, ihrer Geometrie und auch zeitlich veränderbar.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Koordinatensystem der Perimeteroptik der aktuellen Blickrichtung des Betrachters ständig nachgeführt, so daß unabhängig von seinem Willen immer die vorgesehenen Areale auf der Retina optisch gereizt werden kön- nen. Auf diese Weise ist eine Unterbrechung der perimetrischen Untersuchung wegen Fehlfixation wie bei herkömmlichen Methoden nicht mehr nötig.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Anordnung zur Stimulation des menschlichen Auges durch Projektion von Lichtmustern auf die Innenseite einer Perimeterhalbkugel, bei der Mittel zur Bestimmung der Blickrichtung des untersuchten Auges während der Projektion der Lichtmuster auf die Perimeterhalbkugel vorhanden sind.

Bevorzugt sind als Mittel zur Bestimmung der Blickrichtung eine Infrarot-Lichtquelle und eine Infrarot-Kamera mit Bildauswertung vorgesehen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Lichtverteiler als Multi-Mirror-Device oder als D-ILA-Anordnung oder als Rotationsscanner oder als Galvanospiegelscanner oder in Kombination dieser Prinzipien ausgeführt sein.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist im Blickfeld des Betrachters eine plane oder gekrümmte Fläche positioniert, in der an vorbestimmten Stellen mit geeigneten Lichtquellen optische Reize so produziert werden, daß sie in ihrer optischen Projektion auf der Retina die vorgesehenen Areale treffen. Die Augenbewegungen werden mit einer Kamera erfaßt und aus der Bildinformation wird die aktuelle Blickrichtung ermittelt. Ausgehend von der aktuellen Blickrichtung werden dann die optischen Reizpunkte auf der Projektionsfläche so nachgeführt, daß sich der Projektionsort auf der Retina nicht ändert.

Von Vorteil ist hierbei, daß auf Grund der ständigen Überwachungen der Blickrichtung und der Nachführung des optischen Systems an die Blickrichtungsänderung auch bei Bewegungen des Auges immer die gewünschten retinalen Areale gereizt werden. Dies ist selbst bei kooperativen Patienten, die zwar gewillt sind die Blickfixation aufrecht zu erhalten, dies aber aus physiologischen Gründen nicht immer schaffen, ein Meßmethodischer Vorteil, insbesondere hinsichtlich der Zuverlässigkeit und der Objektivität der Methode. Der wesentlichste Beitrag ist darin zu sehen, daß bei objektiv nicht möglicher oder subjektiv nicht gewollter Kooperation des Untersuchten immer noch eine Funktionsdiagnostik des Gesichtsfeldes möglich ist. In diesem Punkt versagen alle bisherigen Methoden der topologischen Funktionsdiagnostik, die vom fixierten Auge ausgehen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen: Fig.! ein Übersichtsschaltbild des Meßplatzes

Fig.2 das Prinzip der optischen blickgesteuerten Nachführung

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Wie in Fig.! gezeigt, sitzt der Patient vor einer Perimeterhalbkugel 1 , in die ein vom Rechner 6 generiertes Reizmuster von einem Beleuchtungssystem 2 hineinprojiziert wird. Das aufleuchtende Muster ruft im EEG des Untersuchten typische Reizantworten hervor. Das EEG wird von der Kopfoberfläche des Patienten mit Hilfe eines EEG-Elektrodensystems 3 erfaßt, in einem Verstärker 4 verstärkt und mit einem Analog-Digital-Umsetzer 5 digitalisiert. In digitaler Form wird das EEG im Rechner 6 analysiert und ausgewertet.

Für den Erfolg der Untersuchung ist von entscheidender Bedeutung, daß immer nur die gewünschten retinalen Areale gereizt werden. Wie in Fig.2 dargestellt, muß der Untersuchte seinen Blick auf einen Fixationspunkt BR richten, damit die von den Stimulationspunkten SP und SP ausgehenden Lichtreize das geplante Areal auf der Netzhaut treffen. Wenn der Blick auf BR nicht fixiert ist und der Untersuchte die Blickrichtung ändert, so müssen zur Gewährung der gewünschten Stimulationsparameter die Stimulationspunkte SP_] und SP₂ der aktuellen Blickrichtung (Fixationspunkt BR₂) nachgeführt werden.

Dazu wird das Auge mit einer infraroten Lichtquelle 7 so beleuchtet, daß sein mit einer Infrarot-Kamera 8 aufgenommenes Abbild für eine Auswertung mittels Bildverarbeitung ausreichend kontrastreich ist. Nach der Digitalisierung in einem Bilddigitalisierer 9 wird das Bild im Rechner 6 ausgewertet und die aktuelle Blickrichtung ermittelt. Anschließend wird der Fixationspunkt von der ursprünglichen (BR ) auf eine neue Position (BR ) gebracht und die Stimulationspunkte SP, und SP räumlich entsprechend verschoben (SP/ und SP₂ ^'). Auf diese Weise kann gewährleistet werden, daß selbst bei Augenbewegungen immer die geplanten retinalen Areale stimuliert werden.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur optischen Stimulation des menschlichen Auges durch Projektion von Lichtmustern auf die Innenseite einer Perimeterhalbkugel, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtmuster mit Hilfe einer Lichtquelle, einer Blendenanordnung, einer Linsenanordnung und einem Lichtverteiler auf der Perimeterhalbkugel abgebildet werden und die Position des Lichtmusters auf der Perimeterhalbkugel der Blickrich- tung des Auges nachgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtmuster computergesteuert generiert werden und in ihrer Helligkeit, ihrer Farbe, ihrer Geometrie und zeitlich veränderbar sind.

3. Anordnung zur Stimulation des menschlichen Auges durch Projektion von Lichtmustern auf die Innenseite einer Perimeterhalbkugel (1), dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Bestimmung der Blickrichtung des untersuchten Auges während der Projektion der Lichtmuster auf die Perimeterhalbkugel (1 ) vorhanden sind.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur Bestimmung der Blickrichtung eine Infrarot-Lichtquelle (7) und eine Infrarot-Kamera (8) mit Bildauswertung verwendet werden.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtverteiler als Multi-Mirror-Device oder als D-ILA-Anordnung oder als Rotationsscanner oder als Galvanospiegelscanner oder in Kombination dieser Prinzipien ausgeführt ist.