WO2016095062A1 - Kinetische perimetrie - Google Patents

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WO2016095062A1
WO2016095062A1 PCT/CH2015/000186 CH2015000186W WO2016095062A1 WO 2016095062 A1 WO2016095062 A1 WO 2016095062A1 CH 2015000186 W CH2015000186 W CH 2015000186W WO 2016095062 A1 WO2016095062 A1 WO 2016095062A1
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WO
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stimulus
cluster
area boundary
mark
subject
Prior art date
Application number
PCT/CH2015/000186
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ulrich Schiefer
Matthias Müller
Original Assignee
Haag-Streit Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Haag-Streit Ag filed Critical Haag-Streit Ag
Publication of WO2016095062A1 publication Critical patent/WO2016095062A1/de

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/02—Subjective types, i.e. testing apparatus requiring the active assistance of the patient
    • A61B3/024—Subjective types, i.e. testing apparatus requiring the active assistance of the patient for determining the visual field, e.g. perimeter types

Definitions

  • the invention relates to a method for determining a visual field of an eye of a subject, using measurement points of a previously performed perimetry on the subject's eye, the following steps modeling a visual field on the basis of previously determined measurement points and locating an area boundary within which a local Minimum of the visual field of the eye is to be performed. Furthermore, the invention relates to a device for carrying out the method.
  • peripheral denotes a device for carrying out systematic measurements of the visual field (so-called perimetry). In doing so, outer and inner limits of the visual field are determined. Furthermore, sensitivities of the visual system in perceived space can also be determined.
  • scotomas Areas in the eye which have diminished photosensitivity or loss of sensation are called scotomas. Absolute scotoma is referred to as complete loss of sensibility in this area (blindness) and relative scotoma in partial sensory loss in this area.
  • perimetric measurement of an eye visual stimuli are presented at different locations in the room, whereupon the stimuli perceived by the subject are recorded, depending on the location and the intensity of the stimuli.
  • the subject must fix a point during the measurement so that the locations of the visual stimuli are reproducible with respect to the visual field.
  • a schematic image of the visual field can then be constructed.
  • the photosensitivity of the eye are reproduced in the form of a topography per measurement point, with deviations from the age-corresponding normal field of view, ie scotomas, as depressions.
  • perimeters are known which can perform static or kinetic measurement methods. In the former, the stimulus is presented stationary, while the stimulus in the latter moves in space and, where appropriate, the intensity or stimulus intensity, for example area and / or luminance can be changed.
  • the classical kinetic perimeter was developed by Goldmann (so-called Goldmann perimeter). Perimeters for carrying out such processes are known, for example, from Haag-Streit under the name "Octopus". In this case, a test point of specific intensity is moved along the perceptual interface, with which a contour line, a so-called Isopterere, is obtained. With the choice of different Intensities, a map can be created with multiple contour lines, which reflect the field of view depending on the intensity of the stimulus.
  • the movement of the stimulus takes place from the non-seeing into the visual field of vision and, in the optimal case, intersects the presumed visual field boundary approximately vertically.
  • Per Isoptere typically, 8 to 12 such transitions are studied along meridians. For example, a measurement cycle is performed at an angular velocity of about 2-5 ° / second and a luminance and stimulus label size associated with the isoptera.
  • scotomas can not be detected with sufficient efficiency.
  • static perimetry in a given grid individual points are checked and closed by varying the luminance to a local photosensitivity threshold.
  • scotomas can not be localized sufficiently efficiently and precisely without a very large number of points being detected.
  • kinetic perimetry to get from the non-seeing to the visual area with the stimulus mark, you must start from the visual field boundary.
  • scotomas may also be present as "islands" in the visual area, which can not be detected in this way, or not efficiently and precisely.
  • the object of the invention is to provide a method for determining a field of vision of a subject belonging to the technical field mentioned above, with which scotomes can be precisely determined in a particularly efficient manner.
  • a corresponding device for carrying out the method for determining a visual field of an eye of a subject comprises a device for carrying out a kinetic perimetry measurement which comprises means for modeling a visual field on the basis of measuring points which have been determined by means of perimetry.
  • the device is designed such that a fully automated and thus examiner-independent visual field examination can be carried out. This is preferably based on previously performed automatic static screen perimetry. Their results can be used to model an individual field of view. Alternatively, the perimetric data can also be obtained elsewhere (see below).
  • visual field is understood to mean all central and peripheral points which can be perceived under fixation of the eye.
  • a subject is understood to be a patient or a person for whose eye the visual field is to be measured. In principle, however, the method could also be used elsewhere, for example for creating topographies of any desired surface.
  • the measurement points of the previously performed perimetric measurement are preferably present as threshold values of the sensitivity.
  • techniques such as, for example, a near-threshold suprathreshold examination method, can optionally be used with subsequent subsequent exploration.
  • the measuring points are preferably so-called raw data which, for example, only associate the sensitivity with a measuring location.
  • the previously performed perimetric measurement is a statically perimetric measurement.
  • a previous manual kinetic or semi-automated kinetic perimetry can be used to reconstruct the field of view
  • the determination of the local minimum can be determined, for example, by the selection of a threshold value. For example, all values below 2 dB (one unit of sensitivity according to Goldmann) can be identified as a scotoma and thus accepted as local minima.
  • suitable isoptera curves (lines with the same difference in light sensitivity) can be taken from the modeled field of view as contour lines, which in turn form the basis for the positioning / arrangement of the vectors. Due to the relative arrangement of the individual isopters to each other, places with local minima can be estimated. Along the isoptera, the moving measuring marks can then run in each case from the non-seeing into the seeing area.
  • the local minima can also be determined with the aid of other algorithms sufficiently well known to the person skilled in the art, for example, by determining zeros of derivatives of the approximation functions, etc.
  • the area boundary may exist as a local minimum itself, i. the area includes only the local minimum. Furthermore, a limited number of measuring points from the neighborhood can also be assigned to the local minimum.
  • the skilled person is also known to other variants.
  • the aim of the method is to use the area boundaries determined by means of static perimetry and the analysis of these data in order to optimally determine the start and end points of the stimulus marker's motion vector in order to efficiently obtain precise data for the determination of the facial area.
  • stimulus marks are well known in perimetry.
  • stimulus counters are used according to the Goldmann classification.
  • stimulus markers with a visual angle of 25.7, 12.9, 6.45 and 3.22 arcmin and a luminance of 320, 100, 32, 10 or 4 candela per m 2 (Goldmann specifications) can be used.
  • the stimulus brands can also have different visual angles or other luminances.
  • Devices for carrying out kinetic perimetry are also sufficiently known to the person skilled in the art (for example Octopus from Haag-Streit AG, the person skilled in the art is also aware of a few).
  • the subject sits in front of a performance area, typically in front of one Screen of the form of a spherical cap, and fixed with the eye a point.
  • a stimulus mark is now moved across the screen.
  • the subject signals this, for example by pressing a button.
  • the timing of the operation correlates with the place where the subject first perceived the stimulus mark. By several such measurements can finally be closed back to the field of view.
  • the use of data from static perimetry makes it possible to perform an initial probing of the scotomas. After local minima have been localized, neighborhoods around the minima can be defined, which are subsequently examined in more detail by kinetic perimetry.
  • the advantage is that the kinetic perimetry can be directed precisely to the scotoma. This keeps the measuring process efficient.
  • the use of kinetic perimetry also allows a grid-independent measurement, since the test person is not bound to a temporal grid during the signaling. This allows the scotomas to be determined very precisely.
  • the process is fully automated, i. during the determination of the visual field no human intervention in the form of control of parameters or the like is necessary.
  • the method is a single program steps, which are processed successively after the initial triggering and without external intervention by the device.
  • the program can also be configured such that decisions have to be made or parameters set between individual program steps, for example before the initialization of the stimulus markers.
  • an interpolation of the measuring points into a matrix is carried out for modeling the visual field. This results in a rasterization of the data, which can then be processed more easily.
  • a matrix can, for example, the Size 61 x61, but is not limited to a specific size. Depending on the precision requirements, the matrix can be larger, for example 100X 100 or smaller, for example 30X30.
  • the individual fields of the matrix can also be extended, for example by a respective 3X3 pixel field, which can be differently colored depending on the light difference sensitivity of the eye at this point.
  • the interpolation of the measuring points in a matrix can also be dispensed with.
  • the measurement points can also be processed differently, for example by means of approximation functions, other topographies, etc.
  • the area boundary is formed by means of a clustering method around the local minimum of the field of view. This creates a particularly simple and efficient method for forming an area boundary.
  • slope behavior can also be taken into account starting from a local minimum in order to define an area boundary.
  • threshold values may be provided in relation to the local minimum, by means of which it is decided whether a measuring point lying within a certain environment should lie within or outside the area boundary. Such a threshold may also be weighted by the distance to the local minimum.
  • the skilled person are also known to other methods.
  • the first cluster and a second cluster are merged into a single, third cluster, as long as a criterion for merging the first and the second cluster is met. In principle, there is a risk that the same scotoma will be caught twice in the search for local minima. The fact that the clusters are compared with each other, duplication in the implementation of the method can be avoided. For example, as soon as two local minima are close together, the corresponding clusters can be merged.
  • the combination can also be dispensed with, in particular if other methods are available with which it can be prevented that a scotoma is analyzed twice.
  • one of the following criteria for merging a first cluster with a second cluster is checked: a. The first cluster and the second cluster have an intersection; b. At least one of the local minima lies in the intersection of the first cluster and the second cluster; c. Both local minima are in the intersection of the first cluster and the second cluster.
  • a criterion may also be present as a maximum distance between the local minima, where two clusters would be merged if the distance is undershot.
  • a nearest neighbor classification is used as the clustering method.
  • This is a particularly simple classification method, in particular because it is parameter-free.
  • a measuring point preferably a local minimum, the next neighbors are assigned, the point set forms the cluster.
  • this method can also be extended by, for example, weighting the sensitivity (measured value) in relation to the distance to the local minimum for the decision.
  • the local minimum can also be assigned a limited number of measuring points from the neighborhood, which are only below a threshold which is higher than the local minimum.
  • the stimulus flag is moved from within the area boundary beyond the area boundary. In principle, this feature is known in kinetic perimetry, but so far has the stimulus mark from outside the seeing area in the Although it was possible to determine an external border of the seeing area, scotomas within the seeing area or within this external border could hardly be determined.
  • the boundary is not necessarily the border between the sighted and the The latter depends on the one hand on the luminance and the size of the stimulus mark and on the other hand the area limit is to be understood only as a first estimate of such a limit from the measured data of the static perimetry
  • the stimulus mark can also from outside the area border be moved into the interior of the area boundary.
  • the area boundary is a closed polygon of vertices and edges, the stimulus mark being moved along a bisector vector through a corner of the traverse. This ensures that the individual vectors traverse the traverse, so that the effective area boundary can be measured precisely and efficiently.
  • the vectors may also be otherwise oriented.
  • the lengths of the adjacent edges may be used to weight the orientation of the vector at the intermediate point, for example by making an angle between the longer side and the vector smaller than between the shorter side and the vector.
  • a center of gravity of the polygon can also be calculated, with the vectors each leading radially outward on a line from the center of gravity.
  • the vectors may also not be perpendicular to the edges, again, a weighting of the angles due to, for example, the angle between the edge which intersects the vector and the edge adjacent to this edge can be selected.
  • a weighting of the angles due to, for example, the angle between the edge which intersects the vector and the edge adjacent to this edge can be selected.
  • the stimulus flag is moved along each bisector vector through each corner of the traverse and along the perpendicular vector through the longest edges of the traverse. It has been found that due to the distribution of the edge lengths along the traverse, it gives the best results, i. E. With a small number of vectors, the highest precision is achieved. Of course, all edges can also be provided with a vertical vector to further increase the precision of the measurement. Alternatively, only the vectors perpendicular to the vectors can be used.
  • the stimulus mark starts at a starting point with a predefined offset angle, in particular with an offset angle of 3 °, to the area boundary, in order subsequently to cross the area boundary.
  • the measurement time can be optimized, in particular, it can be avoided that the stimulus mark remains unnecessarily long visible.
  • the offset angle can also be varied in variants depending on the luminance and size of the stimulus mark.
  • the stimulus mark is moved from the starting point over the area boundary to a predefined end point unless the test person signals the recognition of the stimulus mark beforehand, wherein an angle between start point and end point is in particular less than 30 °, preferably less than 15 °, particularly preferably less than 10 ° is.
  • an angle between start point and end point is in particular less than 30 °, preferably less than 15 °, particularly preferably less than 10 ° is.
  • several stimulus brands of different luminance, different size or different luminance and size are moved over the area boundary.
  • a finer gradation of sensitivity can be achieved along the area boundary.
  • each area boundary is assigned a luminance or size of the stimulus mark on the basis of the threshold value.
  • This has the advantage that shifts in the area boundary can be detected due to different sensitivities. In particular, plateaus may also form in the topography of the sensitivities, so that a large shift of the area boundary may result even with a small change in sensitivity.
  • the response latency of the test person can additionally be taken into account. It examines how much the delay between effective perception of the stimulus mark and the signaling by the subject that he has perceived the stimulus mark.
  • a variety of different reaction time measuring methods can be used for this purpose. However, it is advantageous if the reaction time or the response latency is determined in the same system in which the actual measurement takes place. This largely excludes all influences.
  • a stimulus mark is preferably moved along a vector within a seeing region of the subject. The subject signals the recognition of the stimulus mark, wherein due to the distance which covers the stimulus mark to the signaling on a response latency of the subject is concluded.
  • the response latency is then taken into account for the correction of the places in the visual field at which the subject has signaled the recognition of the stimulus mark crossing the area boundary.
  • This is particularly advantageous in the present method since the delay does not result in a uniform influencing of the measurement results - in the case of scotoma the size of the scotoma would be increased while the outer contour of the visual field would be reduced.
  • This test of the reaction time does not necessarily have to be done before or after the perimetry, but can be carried out unexpectedly during the measurement. If appropriate, it may be advantageous if the reaction time is carried out at the beginning and at the end of the process or else at more or more regular intervals. This fatigue symptoms of the subject can be taken into account.
  • the examination of the response latency can also be dispensed with.
  • Fig. 1 is a three-dimensional field of view of the field, which consists of a
  • Fig. 2 is a three-dimensional field of view according to Figure 1 with blended
  • FIG. 3 shows a two-dimensional view with a view of the field of view of the field of view, perpendicular from above, with measuring vectors drawn in. Basically, the same parts are provided with the same reference numerals in the figures. Ways to carry out the invention
  • A Automated Kinetic Perimetry
  • non-moving test stimuli are presented with a precisely specified spatial reference (grid).
  • the three-dimensional envelope over the total of all local thresholds (comparable to the roof of the Kunststoff Olympic Stadium) then gives the individual field of view. This investigation procedure can be largely automated and therefore computer-based.
  • test marks In kinetic perimetry, the field of view is "scanned" with moving test marks of constant angular velocity and pre-specified properties (inter alia "size” and luminance / "brightness”).
  • the test marks are usually intended to move from the non-seeing to the seeing area and to move as vertically as possible to this presumed boundary.
  • Isoptere line of identical difference in light sensitivity
  • the newly introduced technique a fully-automated and thus completely investigator-independent kinetic perimetry.
  • This is done on the basis of recent perimetric examinations of the respective patient (eg semi-automated kinetic perimetry, various forms of threshold-determining static perimetry, near-threshold suprathreshold static perimetry) carried out with various strategies in digital form.
  • this new technique becomes out of all the aforementioned investigation methods
  • an individual three-dimensional field of view can be mathematically reconstructed: here, the two-dimensional traverse (which approximates the isoptera curve) is filled with quadratic elements whose center corresponds in each case to the static stimulus position.
  • the local difference in light sensitivity measured at this location then generates the height of the cuboid growing out of this square (symbolically: “Skyscraper” / “The Manhattan Approach”).
  • the envelope over all parallelepiped forms the field of view / hill of vision. This then serves as the basis for the determination of the individual isoptera in the form of axial sections (parallel to the "sea surface") through the visual field island (FIG. 1).
  • the positional relationships of the isopters to each other can be specified in advance by the investigator; so it is u.a. possible, only a single, e.g. To select expert opinion relevant Isoptere or to specify a certain "vertical" distance of the Isopteren or a number of Isopteren or to specify eccentricity ranges within which at least one Isoptere must lie ( Figure 2).
  • the new program AKP can then create a series of so-called "measurement vectors" along each of the previously specified polygons along the length of each of the previously specified polygons, which intersect these isotopes perpendicularly and along which the associated stimulus mark is determined in advance 3) are moved from the non-seeing to the visual range, respectively.
  • the number of vectors can be selected individually for each Isoptere and can for example be distributed equidistantly (ie with identical distances) over the Isopterenverlauf.
  • an "offset" of the vector origin that is to say the location of the beginning of the vector in the non-seeing region, can be presettable.
  • the results of the two adjacent vectors can be taken into account first. If no usable results show up here, this Isoptere (and possibly also other isoptera with weaker stimulus marks) can be marked as not currently being examined and, if necessary, subsequently examined manually.
  • the program can also be designed in such a way that, in addition, a pre-settable (for example three) number of reaction time measurement vectors (with stimulus properties to be predefined in advance) can also be automatically positioned within - according to recent preliminary examination results of certainly intact visual field areas. In this way, the individual reaction time of the subject can be determined and, if desired, taken into account during the examination or in the evaluation / result presentation (FIG. 3).
  • FIG. 3 shows a two-dimensional view (view of the field of view 1 perpendicularly from above) of individually reconstructed isoptera curves 2 (see also FIG. 2): the positions of the measurement vectors 3, 4 (simple arrowheads) for each are already drawn in here Isoptere and the reaction time measurement vectors 5 (double arrowheads) automatically positioned by the program in safely intact fields of view.
  • the procedure comprises the following basic steps: 1. Modeling an individual 3D field of view from recent digital / digitized perimetric findings.
  • a data set determined by means of static perimetry is used in order to model a visual field mound 1 according to FIG.
  • data sets can be used which were not determined by means of static perimetry.
  • such a record can also be done using manual kinetic
  • FIG. 3 shows the field of view of the field in two dimensions from above.
  • the individual numbers indicate the height of the field of view at the location of the number - this corresponds to a simplest visualization of the raw data.
  • a scotoma may be suspected - presently at about 5 o'clock in the polar coordinate system 10.
  • each vector 3, 4 Isoptere 2 cuts as closely as possible vertically. This can be expected with an optimal change in the sensitivity in the limit range, so that a particularly sharp measurement can be achieved.
  • 4 attract stimulus brands of adequate stimulus properties (luminance, size) with constant, preselected angular velocity from the non-seeing to the sighted area.
  • the origin or "offset" of the vector 3, 4 with respect to the Isoptere 2 can be preselected. The exact positioning of the vectors 3, 4 is described below.
  • reaction time measurement vectors 5 Automated positioning of so-called reaction time measurement vectors 5 (with clearly suprathreshold stimulus properties within intact field of view).
  • the delay can be measured by the subject and taken into account in the measurement results.
  • three such reaction time measurement vectors 5 are shown in FIG. 3 in the sighted region, that is, outside the scotoma boundary 2. These have different directions, which can optionally take into account direction-dependent reaction times.
  • Software / programming realization takes place in detail as follows:
  • Each field becomes a (for example) 3x3-pixel field.
  • Coloring of the extended fields in grayscale. Color value dB A 255/40.
  • Measurement points with absolute failure here the threshold criterion can be defined interactively, for example "everything ⁇ 2dB corresponds to scotoma"
  • Step 1 Position a vector 3 on each vertex of two adjacent edges so that the vector 3 bisects the angle between the two edges.
  • Step 2 Position the remaining vectors 4 orthogonally to the longest edges (each vector halves the edge). After each positioning, the edges are sorted again.
  • Step 3 Defining the starting points of all kinetic vectors 3, 4 on the basis of a freely selectable offset (for example 3 ° from the edge in the direction of the non-viewing area).
  • the offset may change depending on the reaction rate.
  • the starting point of the kinetic vector must lie within the concave envelope, therefore possibly automatic change of the offset if necessary.
  • stimulus marks of adequate stimulus properties move at a constant, preselected angular velocity from the non-seeing to the visual region.
  • this method can ensure complete randomization of the stimulus presentation.
  • the number of vectors per Isoptere (-> spatial resolution) as well as the number of isoptera examined can be individually specified by the investigator. Recording the individual reaction time is possible.
  • a volumetric quantification of the visual field damage in relation to the age-correlated norm-value field of view
  • so-called "fatigue waves” can be identified in this method, which indicate a restriction of the vigilance and can provide a criterion for stopping this examination.
  • the process also makes a very welcome addition to the scope of an automatic perimeter.
  • Experts skilled in kinetic perimetry are rare, in numbers decline and expensive.
  • kinetic methods are of high importance due to their importance in assessment and aptitude testing.
  • the skilled workers can be relieved and at the same time can be achieved by the automation of a high reproducibility of the measurement results.
  • a method according to the invention is created with which particularly efficient and precise visual fields and in particular (advanced) scotomas can be automated by means of moving measurement marks, that is to say they can be measured independently of the examiner.

Abstract

In einem Verfahren zur Bestimmung eines Gesichtsfelds (1) eines Auges eines Probanden, unter Verwendung von Messpunkten einer zuvor durchgeführten statischen Perimetrie am Auge des Probanden, werden die folgenden Schritte durchgeführt: Modellierung eines Gesichtsfeldes (1) auf Basis der zuvor ermittelten Messpunkte; Lokalisieren einer Gebietsgrenze, innerhalb welcher sich ein lokales Minimum des Gesichtsfeldes ( 1 ) des Auges befindet; sowie bewegen eine Reizmarke über die Gebietsgrenze, wobei der Proband ein allfälliges Erkennen der Reizmarke signalisiert; und wobei der Orte im Gesichtsfeld (1), an welchem der Proband das Erkennen der Reizmarke signalisiert, ermittelt wird.

Description

Kinetische Perimetrie
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Gesichtsfelds eines Auges eines Probanden, unter Verwendung von Messpunkten einer zuvor durchgeführten Perimetrie am Auge des Probanden, wobei die folgenden Schritte Modellierung eines Gesichtsfeldes auf Basis der zuvor ermittelten Messpunkte sowie Lokalisieren einer Gebietsgrenze, innerhalb welcher sich ein lokales Minimum des Gesichtsfeldes des Auges befindet, durchgeführt werden. Weiter betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Stand der Technik
Der Begriff "Perimeter" bezeichnet eine Vorrichtung zur Durchführung von systematischen Vermessungen des Gesichtsfeldes (sogenannte Perimetrie). Dabei werden äussere und innere Grenzen des Gesichtsfelds ermittelt. Weiter können auch Empfindlichkeiten des Sehsystems im wahrgenommenen Raum bestimmt werden.
Bereiche im Auge, welche verminderte Lichtempfindlichkeiten respektive einen Sensibilitätsverlust aufweisen, werden Skotome genannt. Man spricht von einem absoluten Skotom bei einem vollständigen Sensibilitätsverlust in diesem Bereich (Erblinden) und von einem relativen Skotom bei einem teilweisen Sensibilitätsverlust in diesem Bereich.
Während der perimetrischen Vermessung eines Auges werden optische Reize an verschiedenen Orten des Raums präsentiert, worauf die vom Probanden wahrgenommenen Reize, abhängig vom Ort und der Stärke der Reize, protokolliert werden. Typischerweise muss dazu der Proband während der Messung einen Punkt fixieren, damit die Orte der optischen Reize in Bezug auf das Gesichtsfeld reproduzierbar sind. Aus dem Untersuchungsprotokoll kann anschliessend ein schematisiertes Abbild des Gesichtsfelds konstruiert werden. Dabei werden pro Messpunkt die Lichtempfindlichkeit des Auges in Form einer Topographie wiedergegeben, wobei Abweichungen vom altersentsprechenden Normalgesichtsfeldberg, also Skotome, als Vertiefungen ersichtlich sind. Im Stand der Technik sind Perimeter bekannt, welche statische oder kinetische Messverfahren durchführen können. Beim ersteren wird der Reiz ortsfest präsentiert, während sich der Reiz beim letzteren im Raum bewegt und gegebenenfalls die Intensität oder Reizstärke, zum Beispiel Fläche und/oder Leuchtdichte verändert werden kann.
Das klassische kinetische Perimeter wurde von Goldmann entwickelt (sogenannte Goldmann-Perimeter). Perimeter zur Durchführung solcher Verfahren sind zum Beispiel von der Firma Haag-Streit unter der Bezeichnung "Octopus" bekannt. Dabei wird ein Testpunkt bestimmter Intensität entlang der Wahrnehmungsgrenzfläche verfahren, womit eine Höhenlinie, eine sogenannte Isoptere, erhalten wird. Mit der Wahl unterschiedlicher Intensitäten kann eine Landkarte mit mehreren Höhenlinien erstellt werden, welche abhängig von der Intensität des Reizes das Gesichtsfeld wiedergeben.
Grundsätzlich erfolgt die Stimuiusbewegung vom nicht sehenden in den sehenden Gesichtsfeldbereich hinein und schneidet dabei im Optimalfall die vermutete Gesichtsfeldgrenze annähernd senkrecht. Pro Isoptere werden typischerweise 8 bis 12 solcher Übergänge entlang von Meridianen untersucht. Ein Messdurchgang wird zum Beispiel bei einer Winkelgeschwindigkeit von rund 2 - 5°/Sekunde und einer der Isopteren zugeordneten Leuchtdichten und Reizmarkengrössen durchgeführt.
Die bestehenden Verfahren weisen den Nachteil auf, dass Skotome nicht hinreichend effizient erfasst werden können. So werden mit der statischen Perimetrie in einem vorgegebenen Raster einzelne Punkte geprüft und durch Variation der Leuchtdichte auf eine lokale Lichtempfindlichkeitsschwelle geschlossen. Skotome können damit nicht hinreichend effizient und präzise lokalisiert werden, ohne dass eine sehr grosse Anzahl von Punkten erfasst wird. In der kinetischen Perimetrie muss, um mit der Reizmarke vom nichtsehenden in den sehenden Bereich zu gelangen, von der Gesichtsfeldgrenze aus gestartet werden. Allerdings können Skotome auch als "Inseln" im sehenden Bereich vorliegen, welche damit nicht, respektive nicht effizient und präzise erfasst werden können.
Darstellung der Erfindung Aufgabe der Erfindung ist es, eine dem eingangs genannten technischen Gebiet zugehörendes Verfahren zur Bestimmung eines Gesichtsfelds eines Probanden zu schaffen, womit in besonders effizienter Weise Skotome präzise ermittelt werden können.
Die Lösung der Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 definiert. Gemäss der Erfindung wird eine Reizmarke über die Gebietsgrenze bewegt wird und der Proband ein allfälliges Erkennen der Reizmarke signalisiert; und wobei der Ort im Gesichtsfeld, an welchem der Proband das Erkennen der Reizmarke signalisiert, ermittelt wird. Eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Bestimmung eines Gesichtsfelds eines Auges eines Probanden umfasst eine Vorrichtung zur Durchführung einer kinetischen Perimetriemessung welche Mittel zum Modellieren eines Gesichtsfeldes auf Basis von Messpunkten umfasst, welche mittels Perimetrie ermittelt worden sind. Vorzugsweise ist die Vorrichtung derart ausgebildet, dass damit eine vollautomatisierte und somit Untersucher-unabhängigen Gesichtsfelduntersuchung durchführbar ist. Diese basiert bevorzugt auf einer zuvor durchgeführten, automatischen statischen Rasterperimetrie. Deren Ergebnisse können zur Modellierung eines individuellen Gesichtsfeldberg genutzt werden. Alternativ können die perimetrischen Daten auch anderweitig erhalten werden (siehe unten).
Unter dem Begriff Gesichtsfeld werden alle zentralen und peripheren Punkte verstanden, welche unter Fixation des Auges wahrgenommen werden können.
Als Proband wird ein Patient respektive eine Person verstanden, für dessen Auge das Gesichtsfeld vermessen werden soll. Prinzipiell könnte das Verfahren aber auch anderweitig, zum Beispiel zum Erstellen von Topographien einer beliebigen Oberfläche eingesetzt werden.
Die Messpunkte der zuvor durchgeführten perimetrischen Messung liegen bevorzugt als Schwellenwerte der Sensibilität vor. Dem Fachmann ist aber klar, dass auch andere, insbesondere schnellere Techniken, wie zum Beispiel eine schwellennah-überschwellige Untersuchungsmethode, gegebenenfalls mit nachfolgender Nachauslotung eingesetzt werden kann.
Vorzugsweise handelt es sich bei den Messpunkten um sogenannte Rohdaten, welche zum Beispiel lediglich die Sensitivität einem Messort zuordnen. Besonders bevorzugt handelt es sich bei der zuvor durchgeführten perimetrischen Messung um eine statisch perimetrische Messung. Alternativ können aber auch eine vorausgegangene manuelle kinetische oder semi-automatisierte kinetische Perimetrie zur Rekonstruktion des Gesichtsfeldberges herangezogen werden Die Ermittlung des lokalen Minimums kann zum Beispiel durch die Wahl eines Schwellenwertes bestimmt werden. So können zum Beispiel sämtliche Werte unter 2 dB (eine Einheit der Sensibilität gemäss Goldmann) als Skotom identifiziert und damit als lokale Minima angenommen werden. Aus dem modellierten Gesichtsfeldberg können dazu geeignete Isopteren-Verläufe (Linien gleicher Lichtunterschiedsempfindlichkeit) als Höhenlinien-Profile entnommen werden, welche ihrerseits die Grundlage für die Positionierung/Anordnung der Vektoren sind. Aufgrund der relativen Anordnung der einzelnen Isopteren zueinander können Orte mit lokalen Minima geschätzt werden. Entlang der Isopteren können die bewegten Messmarken dann jeweils vom nicht-sehenden in den sehende Bereich hineinlaufen.
Die lokalen Minima können aber auch mit Hilfe von anderen, dem Fachmann hinreichend bekannten Algorithmen ermittelt werden, zum Beispiel durch Nullstellen von Ableitungen der Näherungsfunktionen bestimmt werden etc.
Die Gebietsgrenze kann als lokales Minimum selbst vorliegen, d.h. das Gebiet umfass nur das lokale Minimum. Weiter können dem lokalen Minimum auch eine begrenze Anzahl Messpunkte aus der Nachbarschaft zugeordnet werden. Dem Fachmann sind auch dazu weitere Varianten bekannt. Ziel des Verfahrens ist es, die mittels statischer Perimetrie und der Analyse dieser Daten ermittelten Gebietsgrenzen zu verwenden, um Start und Endpunkte des Bewegungsvektors der Reizmarke optimal festzulegen, um effizient zu präzisen Daten für die Bestimmung des Gesichtsfels zu gelangen.
Die Verwendung von Reizmarken ist in der Perimetrie hinreichend bekannt. Typischerweise werden Reizmarken nach der Goldmann-Klassifikation eingesetzt. Zum Beispiel können Reizmarken mit einem Sehwinkel von 25.7, 12.9, 6.45 und mit 3.22 Winkelminuten und einer Leuchtdichte von 320, 100, 32, 10 oder 4 Candela pro m2 (Spezifikationen nach Goldmann) eingesetzt werden. Natürlich können die Reizmarken auch andere Sehwinkel oder andere Leuchtdichten aufweisen.
Auch Vorrichtungen zur Durchführung von kinetischer Perimetrie sind dem Fachmann hinreichend bekannt (z.B. Octopus von Haag-Streit AG, dem Fachmann sind auch weitere bekannt). Der Proband sitzt dabei vor einer Darbietungsfläche, typischerweise vor einem Bildschirm der Form einer Kugelkalotte, und fixiert mit dem Auge einen Punkt. Gleichzeitig wird nun eine Reizmarke über den Bildschirm bewegt. Sobald dieser vom Probanden wahrgenommen wird, signalisiert der Proband dies, zum Beispiel durch eine Betätigung eines Knopfes. Der Zeitpunkt der Betätigung korreliert mit dem Ort, an welchem der Proband die Reizmarke erstmals wahrgenommen hat. Durch mehrere solche Messungen kann schliesslich auf das Gesichtsfeld zurück geschlossen werden.
Die Verwendung der Daten aus der statischen Perimetrie ermöglicht, eine erste Vorsondierung der Skotome durchzuführen. Nachdem lokale Minima lokalisiert wurden, können Umgebungen um die Minima definiert werden, welche nachfolgend durch die kinetische Perimetrie näher untersucht werden. Der Vorteil liegt darin, dass die kinetische Perimetrie zielgenau auf die Skotome gerichtet werden kann. Damit wird das Messverfahren effizient gehalten. Durch den Einsatz der kinetischen Perimetrie wird weiter eine Rasterunabhängige Vermessung ermöglicht, da der Proband bei der Signalisierung nicht an ein zeitliches Raster gebunden ist. Damit können die Skotome sehr präzise ermittelt werden.
Vorzugsweise läuft das Verfahren vollständig automatisiert ab, d.h. während der Bestimmung des Gesichtsfelds sind keine menschlichen Eingriffe in Form einer Steuerung von Parameter oder dergleichen notwendig. Damit handelt es sich bei dem Verfahren um einzelne Programmschritte, welche nach der initialen Auslösung sukzessive und ohne äusserlichen Eingriff durch die Vorrichtung abgearbeitet werden.
Insbesondere bei der bevorzugten voll automatisierten kinetischen Perimetrie besteht weiter der Vorteil, dass damit eine Standardisierung der kinetischen Perimetrie erreicht wird. Die Resultate erfolgen damit unabhängig vom Untersucher respektive vom Arzt.
In Varianten kann das Programm auch derart ausgestaltet sein, dass zwischen einzelnen Programmschritten, zum Beispiel vor der Initialisierung der Reizmarken, Entscheidungen getroffen oder Parameter eingestellt werden müssen.
Vorzugsweise wird zur Modellierung des Gesichtsfeldes eine Interpolation der Messpunkte in eine Matrix vorgenommen. Damit wird eine Rasterung der Daten erreicht, welche im Anschluss einfacher verarbeitet werden können. Eine solche Matrix kann zum Beispiel die Grösse 61 X61 haben, ist aber nicht auf eine bestimmte Grösse limitiert. Je nach Anforderungen an die Präzision kann die Matrix grösser, zum Beispiel 100X 100 oder auch kleiner, zum Beispiel 30X30 gewählt werden. Weiter können die einzelnen Felder der Matrix auch erweitert werden, zum Beispiel durch jeweils ein 3X3-Pixelfeld, welche je nach Lichtunterschiedsempfindlichkeit des Auges an dieser Stelle anders gefärbt werden können.
In Varianten kann auf die Interpolation der Messpunkte in einer Matrix auch verzichtet werden. Die Messpunkte können auch anderweitig verarbeitet werden, zum Beispiel mittels Näherungsfunktionen, anderen Topographien etc. Vorzugsweise wird die Gebietsgrenze mittels einer Clusteringmethode um das lokale Minimum des Gesichtsfeldes gebildet. Damit wird eine besonders einfache und effizient durchzuführende Methode zur Bildung einer Gebietsgrenze geschaffen.
In Varianten können ausgehend von einem lokalen Minimum auch Steigungsverhalten berücksichtigt werden, um eine Gebietsgrenze zu definieren. Weiter können Schwellenwerte in Bezug auf das lokale Minimum vorgesehen sein, aufgrund dessen entschieden wird, ob ein innerhalb einer bestimmten Umgebung liegender Messpunkt innerhalb oder ausserhalb der Gebietsgrenze liegen soll. Ein solcher Schwellenwert kann auch über den Abstand zum lokalen Minimum gewichtet sein. Dem Fachmann sind dazu auch weitere Methoden bekannt. Vorzugsweise werden der erste Cluster und ein zweiter Cluster zu einem einzigen, dritten Cluster zusammengelegt, sofern ein Kriterium zur Zusammenlegung des ersten und des zweiten Clusters erfüllt ist. Prinzipiell besteht das Risiko, dass bei der Suche nach lokalen Minima zweimal dasselbe Skotom erwischt wird. Dadurch, dass die Cluster untereinander verglichen werden, können Doppelspurigkeiten in der Durchführung des Verfahrens vermieden werden. Sobald zum Beispiel zwei lokale Minima nahe beieinander liegen, können die entsprechenden Cluster zusammengelegt werden.
In Varianten kann auf die Zusammenlegung auch verzichtet werden, insbesondere wenn andere Methoden vorliegen, mit welchen verhindert werden kann, dass ein Skotom doppelt analysiert wird. Bevorzugt wird eines der folgenden Kriterien zur Zusammenlegung eines ersten Clusters mit einem zweiten Cluster geprüft: a. Der erste Cluster und der zweite Cluster weisen eine Schnittmenge auf; b. Mindestens einer der lokalen Minima liegt in der Schnittmenge des ersten Clusters und des zweiten Clusters; c. Beide lokalen Minima liegen in der Schnittmenge des ersten Clusters und des zweiten Clusters.
Diese Kriterien ermöglichen eine relativ einfache Ermittlung, ob zwei Cluster in demselben Skotom liegen. Dem Fachmann sind auch weitere Kriterien, welche alternativ oder zusätzlich berücksichtigt werden können, bekannt. So kann ein Kriterium auch als ein maximaler Abstand zwischen den lokalen Minima vorliegen, wobei bei einer Unterschreitung des Abstands zwei Cluster zusammengelegt würden.
Vorzugsweise wird als Clusteringmethode eine Nächste-Nachbarn-Klassifikation eingesetzt. Dabei handelt es sich um eine besonders einfache Klassifizierungsmethode, insbesondere weil diese parameterfrei ist. Dabei werden einem Messpunkt, vorzugsweise einem lokalen Minimum, die nächsten Nachbarn zugeordnet, wobei die Punktmenge den Cluster bildet.
Prinzipiell kann diese Methode auch erweitert werden, indem zum Beispiel die Sensitivität (Messwert) in Relation zum Abstand zum lokalen Minimum für die Entscheidung gewichtet wird.
Weiter können dem lokalen Minimum auch eine begrenze Anzahl Messpunkte aus der Nachbarschaft zugeordnet werden, welche lediglich einen Schwellenwert unterschreiten, der höher ist, als das lokale Miminum. Dem Fachmann sind auch dazu weitere Varianten bekannt. Vorzugsweise wird die Reizmarke von innerhalb der Gebietsgrenze über die Gebietsgrenze hinaus bewegt. Im Prinzip ist dieses Merkmal in der kinetischen Perimetrie bekannt, allerdings wurde bislang die Reizmarke von ausserhalb des sehenden Bereichs in den sehenden Bereich geführt - damit konnte zwar eine Aussengrenze des sehenden Bereichs ermittelt werden, Skotome innerhalb des Sehenden Bereichs respektive innerhalb dieser Aussengrenze konnten kaum ermittelt werden. Dieses Merkmal ist damit insbesondere relevant für die Identifikation eines Skotoms, welches innerhalb des sehenden Bereichs, sozusagen als „Bergsee auf dem Gesichtsfeldberg" auftritt. Dadurch, dass vorgängig (durch die statische Perimetrie) die Skotome bereits grob lokalisiert sind, kann für die kinetische Perimetrie nun ein Startpunkt im Innern des Skotoms, das heisst im nicht sehenden Bereich gesetzt werden und von dort aus, über die Gebietsgrenze hinweg, in den sehenden Bereich bewegt werden. Dem Fachmann ist klar, dass die Gebietsgrenze nicht zwingend als Grenze zwischen dem sehenden und dem nicht sehenden Bereich vorliegt - letztere hängt einerseits von der Leuchtdichte und der Grösse der Reizmarke ab und anderseits ist die Gebietsgrenze lediglich als eine erste Schätzung einer solchen Grenze aus den Messdaten der statischen Perimetrie zu verstehen. In Varianten kann die Reizmarke auch von ausserhalb der Gebietsgrenze aus in das innere der Gebietsgrenze bewegt werden.
Vorzugsweise ist die Gebietsgrenze ein geschlossener Polygonzug aus Ecken und Kanten, wobei die Reizmarke entlang eines Winkelhalbierenden Vektors durch eine Ecke des Polygonzugs bewegt wird. Damit wird erreicht, dass die einzelnen Vektoren den Polygonzug durchqueren, so dass die effektive Gebietsgrenze präzise und effizient vermessen werden kann.
In Varianten können die Vektoren auch anderweitig orientiert sein. Zum Beispiel können die Längen der angrenzenden Kanten zur Gewichtung der Orientierung des Vektors am zwischen liegenden Punkt verwendet werden, zum Beispiel indem ein Winkel zwischen längerer Seite und Vektor kleiner gewählt wird, als zwischen kürzerer Seite und Vektor.
Weiter kann auch ein Schwerpunkt des Polygons berechnet werden, wobei die Vektoren jeweils auf einer Linie vom Schwerpunkt aus radial nach aussen führen. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gebietsgrenze ein geschlossener Polygonzug aus Ecken und Kanten ist, wobei die Reizmarke entlang eines mittelsenkrechten Vektors durch eine Kante des Polygonzugs bewegt wird. Auch damit können effiziente und präzise Resultate erreicht werden, indem die Reizmarken entlang dieser Vektoren verfahren werden. Es ist von besonderem Vorteil, wenn die Reizmarke rechtwinklig zur Gebietsgrenze verfahren wird, da damit auf kürzester Strecke eine maximale Änderung der Sensitivität zu erwarten ist. Damit können besonders scharfe Übergänge ermittelt werden.
In Varianten können die Vektoren auch nicht senkrecht auf den Kanten liegen, auch hier kann eine Gewichtung der Winkel aufgrund zum Beispiel der Winkel zwischen der Kante, welche den Vektor schneidet und den zu dieser Kante benachbarten Kanten gewählt werden. Dem Fachmann ist dazu eine Vielzahl von Techniken zur Optimierung bekannt.
Vorzugsweise wird die Reizmarke entlang eines Winkelhalbierenden Vektors durch jede Ecke des Polygonzugs und entlang des mittelsenkrechten Vektors durch die längsten Kanten des Polygonzugs bewegt. Es hat sich herausgestellt, dass aufgrund der Verteilung der Kantenlängen entlang des Polygonzuges damit die besten Resultate erzielt werden, d.h. bei geringer Anzahl Vektoren wird damit die höchste Präzision erreicht. Natürlich können auch alle Kanten mit einem mittelsenkrechten Vektor versehen werden, um die Präzision der Messung weiter zu erhöhen. Alternativ können auch ausschliesslich die mittelsenkrechten Vektoren eingesetzt werden.
Vorzugsweise startet die Reizmarke an einem Startpunkt mit einem vordefinierten Offsetwinkel, insbesondere mit einem Offsetwinkel von 3°, zur Gebietsgrenze, um anschliessend die Gebietsgrenze zu überqueren. Damit kann die Messdauer optimiert werden, insbesondere kann damit vermieden werden, dass die Reizmarke unnötig lange sichtbar bleibt.
Der Offsetwinkel kann aber in Varianten auch in Abhängigkeit von der Leuchtdichte und Grösse der Reizmarke variiert werden. Bevorzugt wird die Reizmarke vom Startpunkt über die Gebietsgrenze bis zu einem vordefinierten Endpunkt bewegt, sofern der Proband das Erkennen der Reizmarke nicht zuvor signalisiert, wobei ein Winkel zwischen Startpunkt und Endpunkt insbesondere weniger als 30°, vorzugsweise weniger 15°, besonders bevorzugt weniger als 10° beträgt. Damit kann wiederum das Verfahren effizient gehalten werden. Falls nämlich der Proband die Reizmarke nicht sieht, kann damit der Messvorgang frühzeitig abgebrochen werden, um an einem anderen Ort zu starten.
In Varianten kann auf eine Begrenzung der Weglänge, entlang welcher die Reizmarke verfahren wird, auch verzichtet werden. In einem bevorzugten Verfahren werden mehrere Reizmarken unterschiedlicher Leuchtdichte, unterschiedlicher Grösse oder unterschiedlicher Leuchtdichte und Grösse über die Gebietsgrenze verfahren. Damit kann entlang der Gebietsgrenze eine feinere Abstufung der Sensitivität erreicht werden.
Alternativ können auch mehrere, im Wesentlichen konzentrische Gebietsgrenzen, welche zum Beispiel mit unterschiedlichen Schwellenwerten für die Sensitivität erreicht werden, vorgesehen sein, wobei jeder Gebietsgrenze aufgrund des Schwellenwerts eine Leuchtdichte respektive Grösse der Reizmarke zugeordnet wird. Dies hat den Vorteil, dass Verschiebungen der Gebietsgrenze aufgrund unterschiedlicher Sensitivitäten erfasst werden können. Insbesondere können sich in der Topographie der Sensitivitäten auch Plateaus bilden, so dass sich auch bei geringer Sensitivitätsänderung eine grosse Verschiebung der Gebietsgrenze ergeben kann.
Um äusserst präzise Daten aus der kinetischen Perimetrie zu erhalten, kann zusätzlich die Antwortlatenz des Probanden berücksichtigt werden. Dabei wird geprüft, wie gross die Verzögerung zwischen effektiver Wahrnehmung der Reizmarke und der Signalisierung durch den Probanden, dass er die Reizmarke wahrgenommen hat, ist. Prinzipiell kann dazu auf eine Vielzahl von unterschiedlichen Reaktionszeitmessverfahren zurückgegriffen werden. Allerdings ist es von Vorteil, wenn die Reaktionszeit respektive die Antwortlatenz in demselben System ermittelt wird, in welchem die eigentliche Messung erfolgt. Damit können weitgehend alle Einflüsse ausgeklammert werden. Vorzugsweise wird dazu innerhalb eines sehenden Bereichs des Probanden eine Reizmarke entlang eines Vektors verfahren. Der Proband signalisiert das Erkennen der Reizmarke, wobei aufgrund der Strecke, welche die Reizmarke bis zur Signalisierung zurücklegt auf eine Antwortlatenz des Probanden geschlossen wird. Die Antwortlatenz wird anschliessend zur Korrektur der Orte im Gesichtsfeld berücksichtigt, an welchem der Proband das Erkennen der, die Gebietsgrenze überquerenden Reizmarke signalisiert hat. Dies ist insbesondere im vorliegenden Verfahren von Vorteil, da die Verzögerung keine einheitliche Beeinflussung der Messresultate zur Folge hat - bei Skotomen würde die Skotomgrösse vergrössert, während die Aussenkontur des Gesichtsfelds verkleinert würde. Diese Prüfung der Reaktionszeit muss nicht zwingend vor oder nach der Perimetrie erfolgen, sondern kann unverhofft während der Messung durchgeführt werden. Gegebenenfalls kann es von Vorteil sein, wenn die Reaktionszeit zu Beginn und gegen Ende des Verfahrens oder aber auch in mehr oder regelmässigen Abständen durchgeführt wird. Damit können Ermüdungserscheinungen des Probanden mit berücksichtigt werden. In Varianten kann auf die Prüfung der Antwortlatenz auch verzichtet werden.
Aus der nachfolgenden Detailbeschreibung und der Gesamtheit der Patentansprüche ergeben sich weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Merkmalskombinationen der Erfindung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Die zur Erläuterung des Ausführungsbeispiels verwendeten Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein dreidimensionaler Gesichtsfeldberg, welcher aus einer
Gesichtsfelduntersuchung rekonstruiert ist;
Fig. 2 ein dreidimensionaler Gesichtsfeldberg gemäss Figur 1 mit eingeblendeten
/ überlagerten Isopterenverläufen; sowie Fig. 3 zweidimensionaler Ansicht mit Blick auf den Gesichtsfeldberg, senkrecht von oben, mit eingezeichneten Messvektoren. Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Wege zur Ausführung der Erfindung
Beim vorliegenden Verfahren zur Ermittlung des Gesichtsfeldes handelt es sich um sogenannte Automated Kinetic Perimetry (AKP). Ca. 80% unserer Umweltinformationen nehmen wir Menschen über unser visuelles System auf (siehe dazu auch: Taylor JF (1982) Vision and driving. Practitioner 226:68). Neben der zentralen Sehschärfe, welche die Funktion/Auflösungsfähigkeit des unmittelbaren Netzhautzentrums (Sehgrube=Foveo!a) widerspiegelt, kommt der Gesichtsfeldfunktion eine besondere Bedeutung zu: hierbei handelt es sich um die Summe aller visuellen Wahrnehmungen, die unter zentraler Fixation sowie bei gerade gehaltenem Kopf und Rumpf wahrgenommen werden können. Das Erfassen dieser Sehfunktion spielt eine besondere Rolle in der Diagnostik und Verlaufskontrolle von Sehbahnläsionen jedweder Art, aber auch in der Leistungs- und Eignungsbeurteilung.
Bei der Gesichtsfelduntersuchung (Perimetrie) soll, im Gegensatz zur zentralen Sehscharf- bestimmung, nicht nur ein (zentraler) Ort sondern ein ausgedehnter, dreidimensionaler Bereich, nämlich der sog. Gesichtsfeldberg ("hill of vision"/"lnsel des Sehens") erfasst werden. Weiterführende Informationen dazu sind in den folgenden Literaturstellen zu finden:
Schiefer U, Patzold J, Dannheim F (2005) Konventionelle Perimetrie Teil 1 Einfuhrung - Grundbegriffe [Conventional techniques of Visual field examination. Part I:
Introduction - basics]. Ophthalmol. 102 : 627 - 646
Schiefer U, Patzold J, Dannheim F (2005) Konventionelle Perimetrie - Teil 2: Konfrontationsperimetrie - Kinetische Perimetrie, [Conventional techniques of Visual field examination Part 2: confrontation Visual field testing - kinetic perimetry]. Ophthalmol. 102:82 1-827
Schiefer U, Patzold J, Wabbels B, Dannheim F (2006) Konventionelle Perimetrie - Teil 3: Statische Perimetrie: Raster - Strategien - Befunddarstellung. Ophthalmol. 103: 149-163 Schiefer U, Patzold J, Wabbels B, Dannheim F (2006) Konventionelle Perimetrie - Teil 4: Statische Perimetrie: Befundauswertung - Indizes - Verlaufskontrolle - Perimetrie im Kindesalter. Ophthalmol. 103:235-254
In der Perimetrie gibt es, wie bereits oben ausgeführt, grundsätzlich zwei Untersuchungsmethoden.
Bei der statischen Perimetrie werden unbewegte (statische) Testreize mit vorab exakt spezifiziertem Ortsbezug (Raster) dargeboten. Je nach Probanden-Antwortverhalten kann die Stimulus-Leuchtdichte ("Helligkeit") an diesem Ort variiert werden - z.B. um eine Änderung des Antwortverhaltens (Antwortumkehr = Reversal) zu induzieren. Hieraus kann auf die lokale Lichtunterschiedsempfindlichkeits-Schwelle rückgeschlossen werden. Die dreidimensionale Hüllkurve über die Gesamtheit aller lokalen Schwellenwerte (vergleichbar dem Dach des Münchener Olympia-Stadiums) ergibt dann den individuellen Gesichtsfeldberg. Dieses Untersuchungsverfahren kann weitestgehend automatisiert und somit Computer-gestützt ablaufen. Bei der kinetischen Perimetrie wird der Gesichtsfeldberg mit bewegten Prüfmarken konstanter Winkelgeschwindigkeit und vorab spezifizierter Eigenschaften (u.a. "Grösse" und Leuchtdichte/"Helligkeit") "abgetastet". Die Prüfmarken sollen sich üblicherweise jeweils vom nicht-sehenden in den sehenden Bereich bewegen und sich auf diese vermutete Grenze jeweils möglichst senkrecht zubewegen. Für jede der vorgenannten Stimuluseigenschaften resultiert eine sog. Isoptere (= Linie identischer Lichtunterschiedsempfindlichkeit). Aus der Gesamtheit aller gemessenen Isoptereren lasst sich - vergleichbar den Höhenlinien einer Landkarte - die individuelle Konfiguration des Gesichtsfeldbergs ableiten. Da im alltäglichen Leben die meisten Sehdinge bewegt sind, kommt dieser Untersuchung im deutschsprachigen Raum eine besonders hohe, gutachterlich letztentscheidende Bedeutung zu.
Diese Untersuchung muss bislang meist manuell, möglichst durch einen besonders versierten, Untersucher durchgeführt werden. Da sich bestimmte Untersuchungsparameter (insbesondere die Winkelgeschwindigkeit der Prüfmarke) manuell nur schwerlich exakt einhalten lassen, wurde jüngst eine halbautomatisierte Methodik (SKP = semi-automatisierte Perimetrie) eingeführt, welche zur Standardisierung dieser Technik beiträgt und mittlerweile auch Eingang in kommerziell erhältliche Perimeter gefunden hat. Siehe dazu auch:
Vonthein R, Rauscher S, Paetzold J, Nowomiejska K, Krapp E, Hermann A, Sadowski B, Chaumette C, Wild JM, Schiefer U (2007) The normal age-corrected and reaction time-corrected isopter derived by semi-automated kinetic perimetry. Ophthalmology 1 14: 1065-1072
Nowomiejska KE, Vonthein R, Paetzold J, Zagorski Z, Kardon R, Schiefer U (2005) Comparison between semiautomated kinetic perimetry and conventional Goldmann manual kinetic perimetry in advanced Visual field loss. Ophthalmology 1 12: 1343-
1 354
Nowomiejska K, Brzozowska A, Zarnowski T, Rejdak R, Weleber RG, Schiefer U (2012) Variability in isopter position and fatigue during semi-automated kinetic perimetry. Ophthalmol. J. Int. Ophtalmol. Int. J. Ophthalmol. Z. Für Augenheilkd. 227: 166-172
Nowomiejska K, Vonthein R, Paetzold J, Zagorski Z, Kardon R, Schiefer U (2010) Reaction time during semi-automated kinetic perimetry (SKP) in patients with advanced Visual field loss. Acta Ophthalmol 88:65-69]
Auch bei dieser Methodik muss allerdings die Stimulus-Laufrichtung im Laufe der Untersuchung interaktiv und individuell festgelegt werden. Diese Untersucherabhängigkeit steht einer Standardisierung des Verfahrens entgegen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann mit der neu eingeführten Technik (AKP) eine voll-automatisierte und somit völlig untersucherunabhängige kinetische Perimetrie erreicht werden. Dies geschieht auf der Basis rezenter, mit verschiedensten Strategien durchgeführter, in digitaler Form vorliegender perimetrischer Untersuchungen des jeweiligen Patienten (z.B. semi-automatisierte kinetische Perimetrie, verschiedene Formen der schwellenbestimmenden statischen Perimetrie, schwellennah-überschwellige statische Perimetrie). Bei dieser neuen Technik (AKP) wird aus sämtlichen der vorgenannten Untersuchungsmethoden können jeweils ein individueller dreidimensionaler Gesichtsfeldberg mathematisch rekonstruiert werden: hierbei wird der zweidimensionale Polygonzug (der den Isopterenverlauf approximiert) mit quadratischen Elementen gefüllt, deren Zentrum jeweils der statischen Stimulusposition entspricht. Die an diesem Ort gemessene lokale Lichtunterschiedsempfindlichkeit generiert dann die Hohe des auf diesem Quadrat herauswachsenden/extrudierten Quaders (sinnbildlich: "Wolkenkratzer" / "The Manhattan Approach"). Die Hüllkurve über aller Quader bildet den Gesichtsfeldberg/Gesichtsfeldhügel ("hill of vision"). Dieser dient dann als Grundlage für die Ermittlung der individuellen Isopteren in Gestalt axialer Schnitte (parallel zur "Meeresoberfläche") durch die Gesichtsfeldinsel (Fig. 1 ).
Die Lagebeziehungen der Isopteren zueinander können vorab untersucherseitig spezifiziert werden; so ist es u.a. möglich, nur eine einzige, z.B. gutachtenrelevante Isoptere auszuwählen oder einen bestimmten "vertikalen" Abstand der Isopteren oder eine Anzahl der Isopteren vorzugeben bzw. Exzentrizitatsbereiche zu spezifizieren, innerhalb deren mindestens eine Isoptere liegen muss (Fig. 2).
Das neue Programm AKP kann dann von sich aus entlang jeder der vorab spezifizierten Polygonzuge - im Folgenden etwas vereinfachend als Isopteren bezeichnet - eine Serie sogenannter "Mess-Vektoren" anlegen, welche diese Isoptere jeweils senkrecht kreuzen und entlang derer sich die zugehörige Reizmarke mit vorab festgelegter, konstanter Winkelgeschwindigkeit jeweils vom nicht-sehenden in den sehenden Bereich bewegt (Fig. 3) werden. Die Anzahl der Vektoren kann für jede Isoptere individuelle vorgewählt werden und kann zum Beispiel äquidistant (d.h. mit jeweils identischen Abstanden) über den Isopterenverlauf verteilt sein. Ebenfalls kann ein "Offset" des Vektor-Ursprungs, also der Ort des Beginns des Vektors im nicht-sehenden Bereich, voreinstellbar sein. Sollte über den gesamten Vektorverlauf keine Patientenantwort zu erheben sein, so können zunächst die Ergebnisse der jeweils beiden benachbarten Vektoren berücksichtigt werden. Sollten sich auch hier keine verwertbaren Ergebnisse zeigen, so kann diese Isoptere (und ggf. auch weitere Isopteren mit reizschwächeren Marken) als derzeit nicht untersuchbar markiert und erforderlichenfalls im Nachgang manuell nachuntersucht werden. Das Programm kann weiter derart ausgebildet sein, dass zudem ebenfalls automatisch eine voreinstellbare (zum Beispiel drei) Anzahl von Reaktionszeit-Messvektoren (mit vorab zu definierenden Stimulus-Eigenschaften) innerhalb - gemäss rezenter Voruntersuchungsergebnisse sicher intakter Gesichtsfeldareale - positioniert werden können. Auf diese Weise kann die individuelle Reaktionszeit des Probanden bestimmt und, falls gewünscht, bereits während der Untersuchung oder bei der Auswertung/Ergebnisdarstellung berücksichtigt werden (Fig. 3).
Die Fig. 3 zeigt eine zweidimensionale Ansicht (Blick auf den Gesichtsfeldberg 1 senkrecht von oben) individuell rekonstruierter Isopterenverläufe 2 (s.a. Fig. 2): eingezeichnet sind hier zusätzlich bereits die vom Programm festgelegten Positionen der Messvektoren 3, 4 (einfache Pfeilspitzen) für jede Isoptere sowie die vom Programm automatisch in sicher intakte Gesichtsfeldarealen positionierten Reaktionszeit Messvektoren 5 (doppelte Pfeilspitzen).
Im Grundprinzip umfasst das Verfahren die folgenden Grundschritte: 1 . Modellierung eines individuellen 3D-Gesichtsfeldhugels aus rezenten digitalen/digitalisierten perimetrischen Vorbefunden. Dabei wird in der Regei ein mittels statischer Perimetrie ermittelter Datensatz verwendet, um ein Gesichtsfeldhügel 1 gemäss der Figur 1 zu modellieren. Alternativ können auch Datensätze verwendet werden, welche nicht mittels statischer Perimetrie ermittelt wurden. Zum Beispiel kann ein solcher Datensatz auch mittels manueller kinetischer
Perimeter, semi-automatisierte kinetischer Perimeter oder anderen Techniken zur Rekonstruktion eines Gesichtsfeldberges generiert werden. In der Figur 3 ist der Gesichtsfeldhügel zweidimensional von oben ersichtlich. Die einzelnen Zahlen zeigen die Höhe des Gesichtsfeldhügels am Ort der Zahl an - dies entspricht einer einfachsten Visualisierung der Rohdaten. An den Orten mit kleinen Beträgen kann ein Skotom vermutet werden - vorliegend auf ungefähr 5 Uhr im Polarkoordinatensystem 10.
2. Mathematische Extraktion individueller Linien 2 identischer Lichtunterschiedsempfindlichkeit (Isopteren) durch Anlegen axialer (horizontaler) Schnittebenen in den vorgenanntem modeliierten 3 D-Gesichtsfeldberg. Dadurch, dass in der Figur 3 im Wesentlichen die Rohdaten dargestellt sind, bildet die Isoptere 2 vorliegend einen Polygonzug 2, dessen Eckpunkte (im Wesentlichen) dieselben Werte der Sensitivität aufweisen. Im weiterführenden Verfahren (siehe unten) können die Messdaten der statischen Perimetrie vorab bearbeitet werden (Matrixzuordnung, Interpolation, Clustering und sonstige dem Fachmann bekannte Mittel).
Automatisierte Positionierung eines äquidistanten Vektorsatzes 3, 4 (die Anzahl der Vektoren 3, 4 Iässt sich vorab spezifizieren) entlang jeder einzelnen Isoptere 2: jeder Vektor 3, 4 schneidet die Isoptere 2 möglichst genau vertikal. Damit kann mit einer optimalen Änderung der Sensitivität im Grenzbereich gerechnet werden, womit eine besonders scharfe Messung erreicht werden kann. Entlang dieses Vektors 3, 4 bewegen Reizmarken adäquater Stimuluseigenschaften (Leuchtdichte, Grösse) mit konstanter, vorgewählter Winkelgeschwindigkeit vom nicht-sehenden in den sehenden Bereich. Der Ursprung respektive der "Offset" des Vektors 3, 4 in Bezug auf die Isoptere 2 kann vorgewählt werden. Die exakte Positionierung der Vektoren 3, 4 ist weiter unten beschrieben.
Automatisierte Positionierung von sog. Reaktionszeit-Messvektoren 5 (mit deutlich überschwelligen Stimulus-Eigenschaften innerhalb intakter Gesichtsfeldbereiche). Damit kann die Verzögerung durch den Probanden gemessen und bei den Messresultaten berücksichtigt werden. Exemplarisch sind in der Figur 3 drei solcher Reaktionszeit-Messvektoren 5 im sehenden Bereich, das heisst ausserhalb der Skotomgrenze 2, dargestellt. Diese weisen unterschiedliche Richtungen auf, womit gegebenenfalls richtungsabhängige Reaktionszeiten berücksichtigt werden können. software-/programmiertechnische Realisierung vollzieht sich im Detail wie folgt:
Modellierung eines individuellen Gesichtsfelds 1 aus vorangegangenen perimetrischen Befunden (Statische Perimetrie).
Interpolation der Messpunkte in eine Matrix der Grösse 51 .x51 . (bei 30° Gesichtsfeld).
2.1 Erweiterung der Matrix: Jedes Feld wird zu einem (beispielsweise) 3x3-Pixel grossen Feld. 2.2 Einfärbung der erweiterten Felder in Graustufen. Farbwert=dB A 255/40.
Sukzessives Clustering (momentan: k-Nearest Neighbour Classification http://stat.ethz.ch/R-manual/R-patched/library/class/html/knn.html)
Messpunkte mit absolutem Ausfall (hierbei kann das Schwellenkriterium interaktiv definiert werden, z.B. "alles < 2dB entspricht Skotom")
Berechnung der konvexen Hülle für jeden Cluster.
4.1 Kombination der einzelnen Cluster aufgrund örtlichen Zusammenhangs.
4.2 Verfeinerung der konvexen Hülle zu einer konkaven Hülle basierend auf den Farbwerten der umgebenden Felder.
Automatisierte Positionierung eines aquidistanten Vektorsatzes 3, 4 (die Anzahl der Vektoren 3, 4 lässt sich vorab spezifizieren) entlang der Kanten des Clusters.
5.1 Schritt 1 : Positionierung eines Vektors 3 auf jedem Eckpunkt von zwei benachbarten Kanten, so dass der Vektor 3 den Winkel zwischen den beiden Kanten halbiert.
5.2 Schritt 2: Positionierung der verbleibenden Vektoren 4 orthogonal auf die längsten Kanten (jeder Vektor halbiert die Kante). Nach jeder Positionierung wird eine erneute Sortierung der Kanten vorgenommen.
5.3 Schritt 3: Festlegung der Startpunkte aller kinetischen Vektoren 3, 4 anhand eines vorab frei wählbaren Offsets (z.B. 3° von der Kante in Richtung des nichtsehenden Bereichs). Das Offset kann sich in Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit ändern. Allgemeine Bedingung: Der Startpunkt des kinetischen Vektors muss innerhalb der konkaven Hülle liegen, daher evtl. automatische Änderung des Offsets bei Bedarf.
5.4 Schritt 4: Festlegung der Endpunkte aller kinetischen Vektoren 3, 4.
Entlang dieser Vektoren bewegen Reizmarken adäquater Stimuluseigenschaften (Leuchtdichte, Grösse) mit konstanter, vorgewählter Winkelgeschwindigkeit vom nicht-sehenden in den sehenden Bereich. (Alternative: Der Ursprung/'Offset" des Vektors in Bezug auf die Isoptere kann vorgewählt werden).
Automatisierte Positionierung von sog. Reaktionszeit-Messvektoren 5 (mit deutlich überschwelligen Stimulus-Eigenschaften innerhalb intakter Gesichtsfeldbereiche) (s.a. DE 100 13 682 A 1 )
Optionale Features 8.1 Berechnung des globalen/lokalen Defektvolumes (Manhattan Approach) im Anschluss.
8.2. Qualitative Betrachtung des automatisierten kinetischen Perimetriebefunds anhand des Pupillenverlaufs (Vigilanz-Messung während der statischen/kinetischen Perimetrie).
Mit diesem Verfahren können einer oder mehrere der nachfolgenden Vorteile erzielt werden. Mit diesem Verfahren kann zum Beispiel eine vollständige Randomisierung der Stimulusdarbietung gewährleistet werden. Die Anzahl der Vektoren pro Isoptere (-> örtliche Auflösung) kann ebenso wie Anzahl der untersuchten Isopteren untersucherseitig individuell spezifiziert werden. Erfassung der individuellen Reaktionszeit ist möglich. Darüber hinaus ist eine volumetrische Quantifizierung des Gesichtsfeldschadens (in Relation zum alterskorrelierten Normwert-Gesichtsfeldberg) realisierbar. Durch infrarot- videopupillographische, zeitkodierte Registrierung des Pupillendurchmesser können bei dieser Methodik sog. "fatigue waves" identifiziert werden, die eine Einschränkung der Vigilanz anzeigen und ein Kriterium zum Abbruch dieser Untersuchung liefern können.
Das Verfahren bildet auch eine sehr willkommene Ergänzung des Leistungsumfangs eines Automatik-Perimeters. In kinetischer Perimetrie versierte Fachkräfte sind rar, zahlenmässig rückläufig und teuer. Anderseits haben kinetische Verfahren aufgrund ihrer Bedeutung in der Begutachtung und Eignungstestung einen hohen Stellenwert. Mit dem vorliegenden Verfahren können die Fachkräfte entlastet werden und gleichzeitig kann durch die Automatisierung eine hohe Reproduzierbarkeit der Messergebnisse erreicht werden.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass durch erfindungsgemäss ein Verfahren geschaffen wird, mit welchem besonders effizient und präzise Gesichtsfelder und insbesondere (fortgeschrittene) Skotome mittels bewegter Messmarken automatisiert, das heisst Untersucher-unabhängig, vermessen werden können.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Bestimmung eines Gesichtsfelds ( 1 ) eines Auges eines Probanden, unter Verwendung von M esspunkten einer zuvor durchgeführten Perimetrie am Auge des Probanden, wobei die folgenden Schritte vorzugsweise automatisiert durchgeführt werden: a. Modellierung eines Gesichtsfeldes ( 1 ) auf Basis der zuvor ermittelten Messpunkte; b. Lokalisieren einer Gebietsgrenze, innerhalb welcher sich ein lokales Minimum des Gesichtsfeldes (1 ) des Auges befindet; dadurch gekennzeichnet, dass weiter c. eine Reizmarke über die Gebietsgrenze bewegt wird und der Proband ein allfälliges Erkennen der Reizmarke signalisiert; und wobei d. der Orte im Gesichtsfeld ( 1 ), an welchem der Proband das Erkennen der Reizmarke signalisiert, ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Modellierung des Gesichtsfeldes ( 1 ) eine Interpolation der Messpunkte in eine Matrix vorgenommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gebietsgrenze mittels einer Clusteringmethode um das lokale Minimum des Gesichtsfeldes ( 1 ) gebildet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Cluster und ein zweiter Cluster zu einem einzigen, dritten Cluster zusammengelegt werden, sofern ein Kriterium zur Zusammenlegung des ersten und des zweiten Clusters erfüllt ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eines der folgenden Kriterien zur Zusammenlegung eines ersten Clusters mit einem zweiten Cluster geprüft wird: a. Der erste Cluster und der zweite Cluster weisen eine Schnittmenge auf; b. Mindestens einer der lokalen Minima liegt in der Schnittmenge des ersten Clusters und des zweiten Clusters; c. Beide lokalen Minima liegen in der Schnittmenge des ersten Clusters und des zweiten Clusters.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als C!usteringmethode eine Nächste-Nachbarn-Klassifikation eingesetzt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Reizmarke von innerhalb der Gebietsgrenze über die Gebietsgrenze hinaus bewegt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gebietsgrenze ein geschlossener Polygonzug aus Ecken und Kanten ist, wobei die Reizmarke entlang eines Winkelhalbierenden Vektors (3) durch eine Ecke des Polygonzugs bewegt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gebietsgrenze ein geschlossener Polygonzug aus Ecken und Kanten ist, wobei die Reizmarke entlang eines mittelsenkrechten Vektors (2) durch eine Kante des Polygonzugs bewegt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Reizmarke entlang eines Winkelhalbierenden Vektors (3) durch jede Ecke des Polygonzugs und entlang des mittelsenkrechten Vektors (2) durch die längsten Kanten des Polygonzugs bewegt wird.
1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Reizmarke an einem Startpunkt mit einem vordefinierten Offsetwinkel, insbesondere mit einem Offsetwinkel von 3°, zur Gebietsgrenze startet, um anschliessend die Gebietsgrenze zu überqueren.
1 2. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Reizmarke vom Startpunkt über die Gebietsgrenze bis zu einem vordefinierten Endpunkt bewegt wird, sofern der Proband das Erkennen der Reizmarke nicht zuvor signalisiert, wobei ein Winkel zwischen Startpunkt und Endpunkt insbesondere weniger als 30°, vorzugsweise weniger 15°, besonders bevorzugt weniger als 10° beträgt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Reizmarken unterschiedlicher Leuchtdichte, unterschiedlicher Grösse oder unterschiedlicher Leuchtdichte und Grösse über die Gebietsgrenze verfahren werden.
H. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb eines sehenden Bereichs des Probanden eine Reizmarke entlang eines Vektors (2, 3) verfahren wird, wobei der Proband das Erkennen der Reizmarke signalisiert, wobei aufgrund der Strecke, welche die Reizmarke bis zur Signalisierung zurücklegt auf eine Antwortlatenz des Probanden geschlossen wird, wobei die Antwortlatenz zur Korrektur der Orte im Gesichtsfeld ( 1 ) berücksichtigt wird, an welchem der Proband das Erkennen der, die Gebietsgrenze überquerenden Reizmarke signalisiert hat.
1 5. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15, umfassend eine Vorrichtung zur Durchführung einer kinetischen Perimetriemessung, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiter Mittel zum Modellieren eines Gesichtsfeldes ( 1 ) auf Basis von Messpunkten umfasst, welche mittels statischer Perimetrie ermittelt worden sind.
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