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Dynamic Visual Acuity

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1. 36 Resultate 37 6 1 Zeitr ume sr ie nn ns See 2 37 6 2 Teilnehmende Personen 37 6 3 Altersabh ngigkeit Nullhypothesen A und 6 4 Aktiver und passiver DVA Test Nullhypothese 6 5 Rotationsgeschwindigkeit 150 s und 100 s NullhypotheseD 6 6 Asymmetrie Nullhypothese E 6 7 Kategorisierung mittels DVA Test Nullhypothesen F und G 6 8 Korrelation zwischen KIT und DVA Nullhypothesen und I 6 9 Schwellendefinition fiir den DVA Test passiv 150 s 6 10 Anzahl der 6 11 Durchschnittskurve der Kopfrotationen passiv 150 s 7 Diskussion A Benutzerhandbuch B Einverst ndniserkl rung 1 Einleitung DVA DVA steht f r die dynamische Sehsch rfe dynamic visual acuity und beschreibt die Sehsch rfe w hrend Kopfdrehungen Damit das Auge trotz Kopfdrehung etwas sieht muss es die Kopfdrehung kompensieren Anders ausgedr ckt muss das Auge um einen Punkt im Raum zu fixieren dieselbe Drehung wie der Kopf ausf hren jedoch in die entgegengesetzte Richtung Um diese Gegenbewegung auszuf hren besitzt der Mensch mehrere Systeme unter anderem der vestibulookul re Reflex VOR Dessen Definition steht im Kapitel 1 2 Motivation Grund f r die Durchf hrung dieser Arbeit ist es eine Alternative zum
2. 100 s 100 s 43 9 5 e ka ke ke ke 100ms O s E o 100ms a Probanden b Patienten Abbildung 23 Durchschnittskurve der Drehgeschwindigkeit w hrend passiven Kopfrota tionen mit 150 s Hellblau markiert ist das Zeitfenster w hrend dem der Optotyp auf dem Bildschirm sichtbar war Bei beiden Kurven erreichte der Kopf 100ms nach der Geschwindigkeits detektion noch nicht wieder 0 s d h der Kopf ist w hrend der gesamten Dauer der Pr sentation des Optotypen in Bewegung Wie tief die Geschwindigkeit bis Ablauf der Sichtbarkeit des Optotypen sinken darf um nach wie vor nur den VOR zu messen ist eine medizinische Frage und m sste entsprechend gekl rt werden Um die Geschwindigkeit nach der Optotyp Zeitspanne immer noch hoch zu halten k nnte eine Peak Geschwindigkeit festgelegt werden z B 20 s ber der Detektionsge schwindigkeit welche f r eine auswertbare Kopfrotation erreicht werden muss Eine andere M glichkeit w re die Zeitspanne f r die Pr sentation des Optotypen zu verk rzen 50 7 Diskussion In den in dieser Studie durchgef hrten DVA Tests konnte keine Altersabhangigkeit Kapitel 6 3 der DVA Loss Werte gezeigt werden Dies steht im Gegensatz zur Alters abhangigkeit der DVA Werte von Probanden die von Herdman in 3 n 42 und 5 n 26 gezeigt wurde Es ist in beiden Artikeln nicht ersichtlich wie viele Probanden in die jeweilig
3. Hide Others Rotation Velocity E Show Median Rotation Acceleration Name Forename Bith Date E z z T Glasses T Contact Lenses Test Date 12 red z 2009 Static Visus 0 0023 logMAR Test Visus now Notes DVA Settings Directions Orientation Ld C Up This Rotation Median Roll Velocity Maximum th Let C Right Acceleration Maximum v2 C Down Sensor Data DVA Advanced Settings IL E ES Rotation Velocity 150 de Rotation Velocity 000 000 000 ie C Rotation Acceleration 2800 2 l Rotation Acceleration 0000 0000 0000 ie Calibrate Display Optotype Visible Time 100 me Visus 00 O koun Show Reinitialize Optotype Distance 5 m T0 E Show Tracking Dot go 2 C Diem 073 om Hide per 09 ola T bontet _ zeageg Close Abbildung 1 DVA Programm nach Programmstart Der Sensor wurde korrekt erkannt wenn die Leuchtdioden im Sensorgeh use ab wechselnd rot gr n blau leuchten Die Sensorwerte werden im rechten Teil des Pro gramms bei Sensor Data angezeigt Patientenangaben im linken oberen Teil eingeben Auf Test Visus now klicken um die statische Sehsch rfe des Patienten der Pa tientin zu ermitteln Auf dem Bildschirm erscheint ein Landolt Ring Der Patient Die Patientin muss die Taste auf dem Eingabeger t dr cken
4. a 080 L 060 n La 040 D 020 0 00 020 0 00 0 20 040 060 0 80 1 00 120 KIT Gain b 150 s passiv R 0 68 DVA Correlation 100 s passive 2 00 180 a 1 60 140 1730 e 020 0 00 0 20 040 060 0 80 1 00 120 KIT Gain d 100 s passiv R 0 55 Abbildung 22 Lineare Regression von KIT Gain mit DVA Loss 48 Der Schwellenbereich wird umso gr sser je tiefer die Sensitivit t bzw die Spezifit t angesetzt wird Tabelle 14 listet die Schwellenbereiche bei verschiedenen Sensitivit ts und Spezifit tsniveaus auf und Sensitivit t Spezifit t Ausfall Unterfunktion DVA Loss Bereich von logMAR bis logMAR Unterfunktion Normal DVA Loss Bereich von logMAR bis logMAR gt 90 gt 80 gt 70 gt 60 gt 50 maximal 1 00 1 00 0 90 0 84 0 80 0 72 1 02 1 02 1 08 1 10 1 18 1 20 0 56 0 50 0 44 0 42 0 40 0 38 0 58 0 58 0 66 0 68 0 70 0 76 Tabelle 14 Schwellendefinition f r den DVA Test passiv 150 s f r verschiedene Sensitivit ts und Spezifit tsniveaus 6 10 Anzahl der Kopfrotationen Eines der Ziele des DVA Tests ist es die Anzahl der Kopfrotationen zu reduzieren Um eine bersicht ber die Anzahl Kopfdrehungen zu geben wurden die ausgef hrten Kopf drehungen bei 33 Probanden und bei allen 26 Patienten gez hlt In Tabelle 15 sind die Durchschnitte ange
5. uzh eth z rich Institut f r Biomedizinische Technik Landolt Ringen mehrfach durchgef hrt Im Rahmen der Aufgabe ist die gesamte Steuerung des Versuchs sowie eine automatische Auswertung zu entwickeln Anschliessend sind mit dem Versuchsaufbau verschiedene Probandenversuche durchzuf hren Zur Validierung sind unauff llige Probanden zu messen und deren Ergebnisse mit Resultaten aus Messungen mit der Scleral Search Coil Methode zu vergleichen Des Weiteren sind Patienten mit verschiedenen Pathologien zu testen Die Arbeit erfolgt in Zusammenarbeit mit der HNO Klinik des Universit tsspitals Z rich Arbeitsschritte e Erstellen eines Pflichtenhefts Projektplans Entwicklung und Implementierung des Versuchsaufbaus e Anwendung im Universit tsspital Durchf hrung von Messungen Probanden und Patienten e Verfassen eines Berichts Beginn der Arbeit 01 09 08 Ende der Arbeit 27 02 09 Z rich 26 06 08 PD Dr Kai Uwe Schmitt Prof Dr Peter B siger Seite 2 2 1 2 Vestibulookul rer Reflex VOR Nebst dem visuellen System R ckstellsakkaden und Adaptionsvorg ngen ist der vesti bulookul re Reflex VOR die Hauptursache f r die Augenbewegungskompensation w h rend einer Kopfbewegung Zu den wichtigsten Efferenzen der Vestibulariskerne geh ren die Verbin dung zu den motorischen Augenmuskelkerngebieten Die reflektorische Be einflussung der Bewegung und Stellung der Augen durch das Vestibularorgan hilft der r
6. 16Der SVA wurde in Zusammenarbeit mit PD Dr med Oliver Bergamin R my von der Augenklinik des USZ geeicht Differenz aus DVA und SVA 32 5 Studiendesign Das Ziel dieser Arbeit ist es mit dem DVA Test eine g nstigere und angenehmere Alter native zum Kopf Impuls Test KIT zu bieten Um das entwickelte DVA Programm zu validieren und zu erproben wurden sowohl KIT als auch DVA Tests an Probanden und Patienten der ORL Klinik des Universit tsspitals Z rich in einer klinischen prospektiven Studie durchgefiihrt Die Probanden und Patienteninformationen zu den in der Studie durchgefiihrten Tests sowie die Einverst ndniserkl rung welche jeder Studienteilnehmer unterzeichnen musste befinden sich im Anhang B 5 1 Nullhypothesen Die Studie wurde in verschiedene Hypothesen gegliedert wovon hier die Nullhypothesen aufgelistet sind Diese gilt es zu widerlegen A Die KIT Werte bei Probanden sind ber alle Altersgruppen gleich B Die DVA Loss Werte bei Probanden sind ber alle Altersgruppen gleich Um keine Altersabh ngigkeit der KIT und DVA Loss Werte zu zeigen wurden die Probanden in f nf Altersgruppen eingeteilt unter 30 Jahre 30 39 Jahre 40 49 Jahre 50 59 Jahre ber oder gleich 60 Jahre In jeder Altersgruppe sollen mindestens 10 Probanden untersucht werden um eine Altersabh ngigkeit statistisch zu analysieren C Die DVA Loss Werte bei Probanden sind bei aktiver und passiver Kopfbewe gung gleich Aufgrund dur
7. nnen also einen geringeren Unterschied zwischen den Testergebnissen bei unvoraussagbaren und voraussagbaren Kopfdrehungen aufweisen Herdman untersuchte 26 gesunde Personen 20 Personen mit einseitiger Un terfunktion und 7 Personen mit beidseitiger Unterfunktion Unvoraussagbare vom Untersucher durchgef hrte Kopfdrehungen werden als passiv bezeichnet da der Proband bzw der Patient die Kopfbewegung nicht selbst durchf hrt Aktiv ist dementsprechend eine Kopfrotation welche vom Probanden bzw vom Patienten selbst durchgef hrt wird also voraussagbar Mit dieser Thematik besch ftigen sich nebst Herdman auch Tian Shubayev und Demer ein Jahr sp ter 6 und Schubert et al im Jahr 2006 7 Tian 15 Probanden und 11 Patienten mit einseitiger vestibul rer Erkrankung f hrte die Kopfrotationen mit relativ langsamen Rotationsgeschwindigkeiten von 50 s und 75 s durch Zus tzlich f hrte er Tests mit Search Coils 8 durch und erhielt bei beiden Tests Ergebnisse dass passive Kopfdrehungen h here DVA Werte aufzeigten als aktive Kopfdrehungen Schubert 19 Probanden 5 Patienten vor 6 Patienten nach Abkoppelung eines Bogengangs und 2 Patienten mit einseitiger Unterfunktion testete alle drei Rotationsebenen und f hrte ebenso Search Coil Tests 8 durch Auch er erkannte dass passive Kopfrotationen schlechtere Ergebnisse aufzeigten als bei aktiven Rotationen Zus tzlich wurde aufgezeigt dass in allen drei Rotationsebenen gleiche Resultate erziel
8. umlichen visuellen Orientierung indem der optische Horizont im mer wieder kompensatorisch eingestellt wird bzw ein fixiertes Objekt im Blickfeld bleibt Bei schnellen Kopfbewegungen mit kleiner Amplitude wie sie bei vielen T tigkeiten h ufig auftreten ist die Korrektur nur durch das visuelle System f r die Stabilisation zu langsam F r rasche Korrekturen wer den die vestibul ren Signale den Augenmuskeln ber direkte Efferenzen von den Vestibularis zu den Augenmuskelkernen zugeleitet Definition Vestibulookuldrer Reflex aus Hals Nasen Ohren Heilkunde 1 S 274 1 3 Literaturiibersicht Der vestibulookul re Reflex VOR tr gt unter anderem dazu bei bei schnellen Kopf drehungen die Augenbewegung entgegengesetzt zur Kopfdrehung zu steuern Damit das Auge w hrend einer Kopfdrehung stets den selben Punkt fixieren kann ist ein intaktes Schwindelorgan und Gleichgewichtssystem vorausgesetzt Um diese Organe insbesondere aber den VOR auf seine Funktionsf higkeit zu berpr fen wurde 1994 von J L Demer ein entsprechender Test entwickelt der dynamic visual acuity DVA 2 Test W hrend dieses DVA Tests werden schnelle Kopfrotationen in horizontaler Richtung durchgef hrt und dabei die Augen Fixation beurteilt Dies geschieht entweder durch Beobachtung eines Untersuchers oder durch einen Stimulus w hrend der Kopfdrehung Dabei wird w hrend der Kopfrotation f r eine sehr kurze Zeit ein Optotyp pr sentiert und der Patient ve
9. und Augenbewegung gemessen werden und w hrend Sie zweitens in der Bewegung ein Sehziel auf einem Bildschirm angeboten bekommen dessen Orientierung Sie dem Untersucher mitteilen sollen In einem dritten Versuch bewegen Sie den Kopf ruckartig selbst und sehen auch dabei ein Sehziel dessen Orientierung Sie angeben sollen Diese Studie findet im Rahmen eines gr eren Projektes statt mit dem Ziel die Mechanismen der Eigen und Raumorientierung sowie der Steuerung der Augenbewegungen und deren Fehlfunktionen bei Sch den der Gleichgewichtsorgane aber auch die Kompensationmechanismen besser zu verstehen und damit behandeln zu k nnen 2 Untersuchungsablauf Vor dem Experiment werden wir Ihnen den Untersuchungsablauf m ndlich genau erkl ren Zur Untersuchung setzten Sie sich dann bequem auf einen Stuhl Zur Messung der Bewegungen Ihrer Augen werden wir Ihnen eine spezielle Kontaktlinse auf ein oder beide Augen legen Diese Kontaktlinse hat ein Loch in der Mitte so dass die Hornhaut nicht bedeckt wird Um das Tragen der Linse so angenehm wie m glich zu machen wird das Auge zuvor mit Tropfen unempfindlich gemacht Der Kopf wird anschlie end im abgedunkelten Raum in verschiedene Richtungen bewegt Dabei m ssen Sie entweder einen leuchtenden Punkt anschauen oder die Orientierung eines Sehzieles angeben welches nur bei einer Kopfgeschwindigkeit gr sser als 150 s f r 80 ms auf einem Bildschirm aufleuchtet W hrend des ganzen Experimentes bleibt d
10. 2 3 Sehscharfenabstufung W rde man die Sehsch rfenabstufung mit Hilfe der Einheit Sehsch rfe oder Snellen unterteilen so h tte man im oberen guten Sehbereich eine unn tige viel zu genaue Abstufung im unteren schlechten Sehbereich jedoch eine zu grobe Abstufung Eine Seh sch rfendifferenz von 0 1 im guten Sehbereich von z B 2 0 zu 1 9 ist ein sehr kleiner Sprung im schlechten Sehbereich von z B von 0 2 zu 0 1 ein sehr grosser Sprung Von 0 1 zu 0 0 w rde der Sprung sogar alle weiteren Sehsch rfen miteinbeziehen und es g be keine Abstufung mehr Bei einer Abstufung auf der MAR Skala w rde sich die Abstufung genau vertauschen also im guten Sehbereich eine zu grobe Abstufung im schlechten Sehbereich eine zu genaue Abstufung Zwischen MAR 10 0 und MAR 20 0 w rden 100 Schritte von 0 1 liegen im aussagekr ftigeren Bereich zwischen MAR 0 5 und MAR 1 0 liegen jedoch nur 5 Abstufungsschritte von 0 1 Dieses Ungleichgewicht in der Abstufung wird behoben indem die Stufung nicht arith metisch sondern geometrisch erfolgt Damit ist gemeint dass eine Visusverschlechterung nicht mit der Subtraktion von 0 1 in der Sehsch rfe oder mit der Addition von 0 1 MAR beschrieben wird sondern mittels eines Faktors W hlt man eine aussagekr ftige Abstu fung wie sie in Tabelle 1 aufgelistet ist so erkennt man dass von Stufe zu Stufe die Sehsch rfen jeweils dasselbe Verh ltnis aufweisen n mlich 1 25 in Richtu
11. 23 b Dabei fixiert der Patient mit den Augen st ndig die Mitte des Bildschirms wo w hrend der Kopfdrehung ein Landoltring erscheint 20 e Nach der Drehung gibt der Patient seine Antwort auf dem Eingabegerat ab Dazu driickt er diejenige Taste welche dem gesehenen Landoltring entspricht e Oben rechts im Programm erscheint nach jeder Drehung ein Diagramm mit der Kurve zur Drehung sowie die Richtung und die dazugeh rigen Maximalwerte Ab bildung 24 m Rotation Data Hide Others Rotation Velocity Show Median Rotation Acceleration WC 0 200 D 10i 300 400 300 400 Orientation left This Rotation Median Roll Velocity Maximum 288 0 284 0 TAs Acceleration Maximum 4246 7 4258 3 372 Abbildung 24 Kurve zur Kopfdrehung Oberhalb der Kurve kann angewahlt werden was auf dem Diagramm angezeigt wird Geschwindigkeit Beschleunigung Median andere ausblenden x Geschwindigkeit dieser Drehung blau Geschwindigkeit anderer Drehungen silber Geschwindigkeit des Median griin Beschleunigung dieser Drehung dunkelblau Beschleunigung anderer Drehungen grau Beschleunigung des Median dunkelgr n Unterhalb des Diagramms bei Orientation wird angezeigt in welche Richtung die Drehung erfolgte Zuunterst werden Maximumwerte der Geschwindigkeit und Beschleunigung f r diese Drehung den Median und den Roll Anteil angezeigt Durch einen Klick
12. 3 logMAR Auch die Offnung im Ring entspricht nicht mehr der Norm Abbildung 2 da bei solch kleinen Abmessungen zu wenige Pixel zur Verfiigung stehen Nur wenige Patienten besitzen eine so gute statische Sehscharfe SVA von 0 3 log MAR Bei der dynamischen Sehsch rfe DVA wird diese Sehscharfe nicht erreicht Es w re durchaus m glich einen Bildschirm mit h herer Aufl sungsdichte als 3 41 Feel zu benutzen nur sind diese sehr teuer Einige Laptopbildschirme wie derjenige in Tabelle 2 Spalte 4 besitzen eine Aufl sungsdichte von 5 s0 Feel Diese Bildschirme sind jedoch zu klein f r die DVA Anwendung Kapitel 3 2 1 Minimale Sehsch rfe 3 2 3 Beamer W hrend der Entwicklungsphase dieser DVA Apparatur wurde auch ein Videobeamer mit einer Aufl sung von 1920 x 1080 eingesetzt Seine Vorteile liegen darin dass die Position und somit der Abstand des Beamers zur Leinwand verstellt werden kann Muss ein DVA Test an einem Patienten durchgef hrt werden der einen schlechten Visus aufweist so kann der Beamer weiter weg gestellt werden um das Bild zu vergr ssern Sieht der Patient wiederum sehr gut wird der Beamer n her an die Leinwand gestellt um eine hohe Aufl sungsdichte zu erreichen Die Nachteile berwiegen jedoch die Vorteile massiv e Der Abstand zur Leinwand muss bei jedem DVA Test neu vermessen und im Pro gramm kalibriert werden da der Beamer bei jedem Test neu positioniert wird Trapezkorrektur muss bei jedem DVA
13. 8 Auf OK klicken um die Einstellungen zu bernehmen und das Fenster zu schlies sen 9 DVA Programm starten falls es nicht mehr l uft 10 Beim Klicken im Menu Display Display Info erscheint nun ein Fenster gem ss Abbildung 15 a links Der zweite Bildschirm wurde erkannt 11 Wurde das DVA Programm noch nicht neu gestartet muss der zweite Bildschirm initialisiert werden indem man im Menu auf Display und dann auf Reinitialize klickt Abbildung 17 a Der angeschlossene Bildschirm weist jetzt eine weisse Hintergrundfarbe auf Alternativ kann auch der Button Reinitialize bei Display im rechten Teil des Programms angew hlt werden oder das Programm schliessen und neu starten en File Sensor Display Help File Sensor Display Help Patient Probar Reinitialize N Results _ Patient Probari Reinitialize r Results Patient Number Calibrate Patient Number Calibrate _ Display Info Name Display Info Forename Forename an a Reinitialize Display b Calibrate Display Abbildung 17 Display Menu 12 Der angeschlossene Bildschirm muss nun noch kalibriert werden Kalibrierung des zweiten Bildschirms e Um die Landolt Ringe auf dem angeschlossenen Bildschirm in der korrekten Gr sse anzuzeigen muss das Programm kalibriert werden Standardm ssig ist das Pro gramm auf einen Samsung SyncMaster 940ux 4 kalibriert Achtung Nich
14. Checkbox active oder die Check box passive angew hlt werden um einen aktiven bzw passiven Test durchzuf hren aktiv Der Patient dreht den Kopf selbst passiv Der Kopf des Patienten wird vom Untersucher gedreht Diese Einstellung hat keinen Einfluss auf den DVA Test wird jedoch auf dem Resulta teblatt angegeben Die Standardeinstellung ist passive Geschwindigkeit Beschleunigung Rotation Velocity Rotation Acceleration Bei den zwei runden Checkboxen Rotation Velocity und Rotation Acceleration ist stets eine angew hlt Hier kann man zwischen den zwei Detektionsmoden gew hlt werden entweder wird die Geschwindigkeit oder die Beschleunigung detektiert Standardm ssig wird die Geschwindigkeit detektiert 18 Geschwindigkeitslimit Beschleunigungslimit Rotation Velocity Rotation Accelera tion nachdem ob die Geschwindigkeit oder die Beschleunigung detektiert wird ist eines der beiden Felder rechts davon aktiv die andere ist grau hinterlegt In das aktive Feld kann ein Limit eingegeben werden ab der eine Drehung detektiert werden soll Die Einheit ist s f r die Geschwindigkeit und s f r die Beschleunigung Die Standardeinstellung f r die Geschwindigkeit ist 150 s f r die Beschleunigung 2800 s Sichtbare Zeitspanne des Landoltrings Optotype Visible Time In diesem Textfeld kann die Zeitspanne in Millisekunden angegeben werden wie lange der Landoltring auf dem Bildschirm angezeigt w
15. Impuls Test KIT dar Abstract In this diploma thesis a computer controlled device to investigate the vesti bulo ocular reflex VOR was developed This device is able to present op totypes during head rotations on a separate display With the recognition of differently sized landolt circles the program calculates the dynamic visual acuity DVA which is crucial to determine the VOR Tests with 49 healthy and 26 pathologic subjects were conducted to validate and testing the device Within the scope of this study subjects were categorized as healthy patient with vestibular loss and patient with vestibular hypofunction The study has shown that the DVA device developed here is well suited to measure VOR and thus to assess the function of the equilibrium organ A head rotation velocity of 150 s was identified as best differentiator Statistical analysis of our results has shown that this condition allows to differentiate patients with high discriminatory power Just wearing a headset and executing few head rotations makes the DVA test to a comfortable alternative to the head impulse test HIT Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 5 11 Aufgabenstellung ehe a Ba E 6 1 2 Vestibulookul rer Reflex 8 1 3 Literaturubersicht ten 082 Saar a ad 8 Methodik 11 2 1 Landoltringe 226 8 a dee at Ae ale ee eins 11 2 2 4 et u a EE e e oe eh a eat N
16. Kopf Impuls Test KIT zu finden Dieser KIT ist ein semi invasiver Test zur Messung des VOR Dabei wird dem r Patienten in eine Kontaktlinse mit integrierter Spule ein gesetzt mit welcher die Augenbewegung relativ zum Kopf gemessen wird Eine genaue Beschreibung des KIT befindet sich in der Literatur bersicht Kapitel 1 3 Da das Tra gen dieser Linse f r den Patienten sehr m hsam ist wird eine angenehmere M glichkeit gesucht den VOR zu messen Weil mit Hilfe der dynamischen Sehsch rfe ebenfalls der VOR beurteilt werden kann bietet sich der DVA Test an Entwicklung der DVA Apparatur Um die dynamische Sehsch rfe und damit den VOR zu messen muss ein Ger t entwickelt werden welches in der Lage ist Kopfdrehungen zu detektieren Wird eine gewisse Drehgeschwindigkeit berschritten soll dem Patienten ein Optotyp als Stimulus pr sentiert werden der vom Patienten w hrend der Kopfdre hung erkannt werden muss So kann wie in einem statischen Sehtest die dynamische Sehsch rfe gefunden werden Das Finden der dynamischen Sehsch rfe kann also als dy namischer Sehtest beschrieben werden der DVA Test Wie genau ein solcher DVA Test ablaufen muss was genau die Voraussetzungen sind welche wissenschaftlichen und me dizinischen Aspekte der Test erf llen muss sind in der Methodik in Kapitel 2 zusammen gefasst Die technischen Details z B die Messung der Kopfrotation und das Anzeigen des Optotypen auf einem Bildschirm sind in der Umsetz
17. Tasten wurde unterlassen Nach einigen DVA Tests mit Probanden und Patienten konnte man schon einige Abnut zungserscheinungen an den Tasten erkennen Die Farbe und somit die Landoltringe auf dem bedruckten Papier sind mit der Zeit nicht mehr erkennbar und die Tasten m ssten deshalb immer wieder neu beklebt werden Um dies zu verhindern wurden die bedruckten Landoltringe laminiert d h in Plastik eingeschweisst und dann auf die Tasten geklebt Die brigen nicht ben tigten Tasten wurden grossfl chig mit einem roten laminierten Papier abgedeckt Abbildung 12 b 27 3 4 Latenz Beim DVA Test ist es sehr wichtig bei erreichter Geschwindigkeitsschwelle w hrend einer Kopfdrehung den Optotypen auf dem Bildschirm schnell anzuzeigen Von der Detektion der Rotationsgeschwindigkeit bis zur Anzeige auf dem Bildschirm soll m glichst wenig Zeit verstreichen In Abbildung 13 ist ein Blockdiagramm mit den relevanten Stationen des Signalverlaufs dargestellt Mit der Latenz ist die Zeitspanne vom Frreichen der gew nschten Kopfrotationsge schwindigkeit bis zur Anzeige des Optotypen gemeint Rotations Bluetooth Laptop VGA Kabel Bildschirm Windows Programm Sensor 0 10 ms 5 ms Oms 0 10 ms 0 16 7 ms Abbildung 13 Blockdiagramm zur Latenz der DVA Apparatur Rotationssensor Wir gehen davon aus dass das Headset fest auf dem Kopf des Patien ten sitzt und somit eine vernachl ssigbare Tragheit aufweist Die Rotationsgeschwindig keit
18. Titel der Studie Die Bedeutung der dynamischen visuellen Genauigkeit dynamic visual acuity DVA f r die Bestimmung der vestibul ren Unterfunktion und ihrer zentralen Adaptation Ort der Studie Vestibulo okulomotorisches Labor Universit tsspital Z rich Pr farzt Dr Stefan Hegemann Proband Name und Vorname Geburtsdatum Geschlecht e Ich wurde von Dr med S Hegemann m ndlich und schriftlich ber die Ziele den Ablauf der Studie und ber die zu erwartenden Wirkungen ber m gliche Vor und Nachteile sowie ber eventuelle Risi ken informiert e Ich habe die zur oben genannten Studie abgegebene schriftliche Probandeninformation vom 17 07 2008 gelesen und verstanden Meine Fragen im Zusammenhang mit der Teilnahme an dieser Studie sind mir zufriedenstellend und verst ndlich beantwortet worden Ich kann die schriftliche Patien ten Probandeninformation behalten und erhalte eine Kopie meiner schriftlichen Einverst ndniserkl rung e Ich hatte gen gend Zeit um meine Entscheidung zu treffen e Ich bin dar ber informiert dass eine Versicherung Sch den deckt falls solche im Rahmen der Studie auftreten sowie dass mir die Reisespesen r ckerstattet werden e Ich bin einverstanden dass die zust ndigen Fachleute des Studienauftraggebers der Beh rden und der Ethikkommissionen zu Pr f und Kontrollzwecken in meine Originaldaten Einsicht nehmen d rfen jedoch unter strikter Einhaltung der Vertraulichkeit
19. V Hypofunction 4 Loss m Healthy Unaffected Side V Hypofunction 4 Loss Abbildung 20 Vergleich der Kategorisierung mittels KIT und DVA 150 s 2 00 1 80 1 60 140 1 20 A 1 00 080 A A A DVA Loss Den A 040 0 20 0 00 0 20 0 00 0 20 2 00 1 80 1 60 A 140 120 1 00 x 080 amp DVA Loss 060 040 020 0 00 0 20 0 00 0 20 DVA KIT Correlation 100 5 active A A A e y e Yy D vv Y eu Y ey v oe one Ch i e ea CAR D Be D 040 060 080 1 00 KIT Gain a 100 s aktiv DVA KIT Correlation 100 s passive A A A v v A Ze D v Pre vv e Vv ECK aff g 040 0 60 0 80 1 00 KIT Gain b 100 s passiv m Healthy Unaffected Side V Hypofunction 4 Loss m Healthy Unaffected Side V Hypofunction 4 Loss Abbildung 21 Vergleich der Kategorisierung mittels KIT und DVA 100 s DVA Loss DVA Loss 200 180 100 080 060 040 020 000 200 180 100 080 060 040 020 000 DVA Correlation 150 s active Be D D D D D DVA Loss 020 040 060 080 100 120 KIT Gain a 150 s aktiv R 0 47 DVA KIT Correlation 100 s active D DVA Loss KIT Gain 100 s aktiv R 0 42 DVA KIT Correlation 150 s passive 200 1 80 1 60 x 140
20. Z rich ORL Klinik Abbildung 26 Patientenangaben 23 e Nachname und Vorname Name e Patientennummer Number e Geburtsdatum Birth Date e Untersuchungsdatum Test Date e Alter Age e Notizen Notes e Brille Glasses e Kontaktlinsen Contact lenses 3 4 2 Testbedingungen und Resultat Im mittleren Drittel Abbildung 27 sind links alle Testbedingungen bzw Parameter einstellungen wiedergegeben rechts die Resultate Options and Result Dynamic Vi DVA Loss active Abbildung 27 Testbedingungen und Resultat Testbedingungen e Detektionstyp Detection e Detektionsschwelle Limit e Durchschnittlicher Maximalwert Average Peak Hier wird der Maximalwert des Median aller Geschwindigkeits bzw Beschleunigungskurven eingetragen Sichtbare Zeit des Optoypen Visible Time Distanz vom Patienten zum Bildschirm Distance 24 e F hrungspunkt Tracking Dot e Auflistung der Richtungen in welche detektiert wurde Directions e aktiv passiv active passive Erscheint auf der rechten Seite unterhalb des DVA Loss da links kein Platz mehr war Resultate e Statische Sehsch rfe Static Visus Hier wird der Wert vom statischen Sehsch r fentest eingetragen e Dynamische Sehsch rfe Dynamic Visus Entsprechend die dynamische Sehsch rfe vom DVA Test e DVA Loss Entspricht der Differenz von der dynamischen und der statischen Seh sch rfe Die wichtigen Werte weisen eine fette Schriftart a
21. auf das Diagramm ffnet sich ein Textfenster mit den Roh daten dieser Drehung Um die Daten vorheriger Kopfdrehungen anzusehen kann man auf das ent sprechende Landolt Symbol im mittleren Teil des Programms klicken 21 e Im mittleren Bereich des Programms werden die Resultate der einzelnen Kopf drehungen angezeigt Abbildung 25 genau wie beim statischen Sehsch rfentest Die usseren schwarzen Ringe zeigen den tats chlichen auf dem Bildschirm er schienenen Landoltring der innere blaue Ring zeigt den vom Patienten gedr ckte Landoltring DJ x File Sensor Display Patient Proband Results r Rotation Data m Visus 0 3 logMAR Sm i Patient Number 2 Hide Others 2 Rotation Velocity d 3 1 ue J gd Show Median Rotation Acceleration ss Forename Hans Birth Date 10 oa 1980 visus 0 2 logMAR 1 15 cm Glasses M Contact Lenses 300 Test Date 3 gt Dec 2008 2 O CH oo 200 Static Visus 01029 logMAR wies 0 1 logMAR 0 92 em 100 Z ms est Visus now of zo __ 167 0 10A zu 400 Notiz V 100 200 300 E 400 DVA Settings Directions z S an ER ThisRetalion Medien D9 Velocity Maximum 288 0 284 0 the Left C Right Acceleration Maximum 4246 7 42583 ie Down m Sensor Data r DVA Advanced Settings 1 Time 1451 s Yaw Pich Roll Reconnect Rotation Velocity 006 001 002 is Rotat
22. detecting vestibular hypofunction J Neurol Neurosurg Psychiatry 78 1113 1118 2007 Wikipedia http de wikipedia org wiki Landoltring Michael Graf Strategien der Visusbestimmung Klin Monatsbl Augenheilkd 221 557 565 2004 34 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Dominik Angehrn Entwicklung einer Bildsteuerung f r ein Augen Phantom 2007 Semesterarbeit am Institut f r Biomedizinische Technik D ITET ETH Z rich Xsens http www xsens com Xsens MTx http www xsens com en products human_motion mtx php SparkFun http www sparkfun com SparkFun IDG300 gyro sensor http www sparkfun com datasheets Components IDG 300_Datasheet pdf SparkFun 6DOF bluetooth sensor board http www sparkfun com datasheets Sensors DataSheet 6DOF v4 Revi pdf GK Lang Augenheilkunde Thieme 2004 3 Auflage Samsung SyncMaster 940ux http www samsung com ch consumer detail spec do group computersperipherals amp type monitor amp subtype 1lcd amp model_cd LS19UBPESQ EDC amp fullspec F P Deetjen EJ Speckmann and J Hescheler Physiologie Urban und Fisher 2005 4 Auflage Lenovo 51500 http shop lenovo com ISS_Static merchandising US PDFs 1400_and_s1500_datasheet pdf 35 A Benutzerhandbuch DVA Dokumentation Dynamic Visual Acuity Version 1 1 Dominik Angehrn Diplomarbeit am IBT ETH Ziirich 12 Februar 2009 weitere Informationen und technische Details Eins
23. e Ich nehme an dieser Studie freiwillig teil Ich kann jederzeit und ohne Angabe von Gr nden meine Zu stimmung zur Teilnahme widerrufen ohne dass dies Folgen f r meine weitere Betreuung haben wird e Ich bin mir bewusst dass w hrend der Studie die in der Patienten Probandeninformation genannten Anforderungen und Einschr nkungen einzuhalten sind Im Interesse meiner Gesundheit kann mich der Pr farzt jederzeit von der Studie ausschliessen e Ich bin informiert dass eine Teilnahme bei Schwangerschaft nicht m glich ist Haben Sie erh hten Augendruck Ja _ Nein Hatten Sie fr her eine Verletzung des Auges Ja Ea Nein Sind Sie am Kopf oder am Herzen operiert worden Ja C Nein Gibt es Gr nde dass Sie nicht l ngere Zeit still sitzen k nnen Ja L Nein Ort Datum Unterschrift des Probanden Ort Datum Unterschrift des Pr farztes 20 07 08
24. kleine Spule welche den Strom durch ein kleines Kabel bezieht das von der Kontaktlinse aus dem Auge f hrt Bei einer Augenbewegung ver ndert die Spule das Magnetfeld was dann detektiert wird Beim KIT wird diese Augenbewegung erfasst und im Verh ltnis zur Kopfbewegung aufgezeichnet 11 Bei einer schnellen transienten Kopfdrehung resultiert dann aus die sem Verh ltnis von Augengeschwindigkeit zu Kopfgeschwindigkeit der sogenannte Gain Ist dieser Wert 1 so hat das Auge die Kopfbewegung vollst ndig kompensiert Je tiefer der Gain desto schlechter kann das Auge die Kopfbewegung ausgleichen Gesunde Per sonen weisen einen Gain gr sser als 0 7 auf Patienten mit einer Unterfunktion einen Gain von 0 3 bis 0 7 und Patienten mit einem vollst ndigen vestibul ren Ausfall einen Gain von kleiner als 0 3 3 Der KIT ist zurzeit das Standardverfahren vestibul re Krank heiten zu diagnostizieren Hohe Kosten und das Einsetzen einer relativ grossen meist unvertr glichen Kontaktlinse mit Kabel stellen die Nachteile dieser Methode dar Diese Grenzen sind nicht als scharf zu betrachten Abweichungen kommen durchaus vor 10 2 Methodik 2 1 Landoltringe Wahrend eines DVA Tests wird dem Patienten mehrmals ein Stimulus in Form eines Op totypen pr sentiert Der Patient soll diesen erkennen und dem Untersucher melden was er erkannt hat In den meisten bisherigen DVA Studien wurde als Optotyp der Buchstabe EI verwendet Abbildung 1
25. rung Nicht in die Resultate mit einbezogenen wurde nur eine Person welche eine Sehkor rektur von 22 Dioptrien aufwies 5 4 Weitere Studienkriterien Nebst den in dieser Studie einbezogenen Kriterien horizontal aktiv passiv 150 s und 100 s k nnen mit der hier entwickelten Apparatur in zuk nftigen Studien viele weitere Kriterien untersucht werden Nachfolgend sind einige M glichkeiten aufgelistet e vertikale Kopfdrehungen e mit und ohne Sehhilfe e andere Algorithmen zur Visusbestimmung e Variation der Distanz zum Bildschirm evtl auch Nahvisus e Verwendung eines Videobeamers anstatt eines Bildschirms e Ver nderung der Ratewahrscheinlichkeit z B nur vier verschiedene Landoltringe e andere Optotypen z B Buchstaben Zahlen e Variation der Zeitspanne w hrend welcher der Optotyp sichtbar ist 36 6 Resultate 6 1 Zeitraum KIT sowohl DVA Tests mit Probanden und Patienten wurden wahrend drei Monaten durchgef hrt vom 12 November 2008 bis 11 Februar 2009 6 2 Teilnehmende Personen Im Rahmen dieser Studie wurden 49 Probanden und 26 Patienten untersucht In Tabelle 6 sind die Altersinformationen der Subjekte aufgezeigt Anzahl Spannweite Durchschnitt Median Probanden 49 19 80 Jahre 37 Jahre 32 Jahre Patienten 26 27 72 Jahre 52 Jahre 56 5 Jahre Tabelle 6 Altersinformation der Probanden und Patienten Innerhalb der 26 Patienten wurden 4 Patienten mit beidseit
26. und zwei nicht erkannte Landoltringe zu sehen Der schwarze ussere Ring zeigt den tats chlichen Landoltring wie er auf dem Bildschirm gezeigt wurde Der blaue innere Landoltring zeigt den vom Patienten gedr ckten Ring Stimmen die L cken des usseren und des inneren Rings berein wurde der Landoltring richtig erkannt und ein gr nes H kchen erscheint in der Mitte Hat der Patient den Landoltring falsch erkannt stimmen die L cken nicht berein und ein rotes Kreuz ist inder Mitte abgebildet Wenn drei von f nf Landoltringen richtig erkannt wurden gilt der Block als bestanden und die Sehsch rfe f r den n chsten Block wird um 0 1 logMAR verbessert Werden hin gegen weniger als drei Landoltringe richtig erkannt wird die Sehsch rfe f r den n chsten Block um 0 4 logMAR herabgesetzt Werden die ersten drei Ringe schon richtig erkannt so wird gleich zum n chsten Block gewechselt weil die verbleibenden zwei Ringe im Block keinen Einfluss mehr haben Dasselbe gilt wenn nach vier Ringen schon drei richtig erkannt wurden Der statische Sehsch rfentest endet sobald der Patient einen Block nicht mehr besteht Die Sehsch rfe des Patienten ist gleich der Sehsch rfe vom zuletzt bestandenen Block Davon werden noch 0 02 logMAR pro gesehenen Landoltring im nicht bestandenen Block abgezogen Wenn also z B der Patient bei einer Sehsch rfe von 0 1 logMAR noch vier von f nf Landoltringen erkennt im n chsten Block nur noch zwei von f nf
27. weisen die geringsten p Werte auf Zur Erg nzung sind in Abbildung 20 und 21 die einzelnen Datenpunkte aller Katego rien der vier DVA Tests als Punktwolke aufgetragen Der KIT Gain ist auf der x Achse aufgetragen der DVA Loss auf der y Achse Da die KIT Werte bei allen vier Diagram men die gleichen sind ndern sich die Datenpunkte f r die vier DVA Tests nur in der Vertikalen Auch hier ist ersichtlich dass f r den passiven DVA Test mit 150 s die vier Kategorien am klarsten getrennt sind 6 8 Korrelation zwischen KIT und DVA Nullhypothesen H und I W rden der DVA Test und der KIT exakt dieselben Resultate liefern so k nnte man jedem KIT Gain einen DVA Loss zuordnen und somit die beiden Skalen aufeinander abbilden Da sich jedoch schon innerhalb des DVA Tests Abweichungen bei verschiedenen Testparameter zeigen ist eine eindeutige berf hrung der DVA Werte in KIT Werte unm glich Trotzdem wurden f r die vier DVA Tests lineare Regression zwischen KIT Gain und DVA Loss durchgef hrt um die St rke der Korrelation zu untersuchen Abb 22 zeigt die vier DVA Tests in Punktdiagrammen welche nebst den Datenpunkten auch die Re gressionsgerade enthalten Auch hier weist der passive DVA Test mit 150 s die beste Korrelation auf R 0 68 6 9 Schwellendefinition f r den DVA Test passiv 150 s Eine Unterteilung in alle vier Kategorien ist in der Praxis wenig sinnvoll weil bei Pati enten mit einseitigem Ausfall oder Unterf
28. zunehmender Sehst rke nimmt der MAR Wert deshalb ab da dann das Auge einen noch kleineren Winkel aufl sen kann In der Skala umgekehrt ist die Einheit Sehsch rfe Sie bildet den Kehrwert des MAR Wertes und wird als Dezimalzahl angegeben Wird ein Objekt vom Betrachter in einem AMAR steht f r minimum angle of resolution Eine Bogenminute ist der 60 Teil eines Winkelgrads 12 Sehscharfe Snellen MAR logMAR 2 0 6 3 0 5 0 3 1 6 6 3 75 0 63 0 2 1 25 6 4 8 0 8 0 1 1 0 6 6 1 0 0 0 0 8 6 7 5 1 3 0 1 0 63 6 10 1 6 0 2 0 5 6 12 2 0 0 3 0 4 6 15 2 5 0 4 0 32 6 20 3 2 0 5 0 25 6 24 4 0 0 6 0 2 6 30 5 0 0 7 0 16 6 38 6 3 0 8 0 12 6 48 7 9 0 9 0 1 6 60 10 0 1 0 0 08 6 75 12 6 1 1 0 06 6 100 15 8 1 2 0 05 6 120 20 0 1 8 Tabelle 1 Sehsch rfe in dezimalen Sehsch rfewerten Snellen MAR und logMAR 13 Winkel von 2 gerade noch gesehen so wird die Sehscharfe mit 0 5 angegeben Die Seh scharfe nimmt mit zunehmender Sehkraft zu Snellen stellt die Sehscharfe nicht als Dezimalzahl sondern als Bruch dar welcher der Sehsch rfe entspricht Im Z hler steht die Distanz zwischen Auge und Objekt Priifdi stanz im Nenner die Distanz in welcher das Objekt mit einer Sehsch rfe von 1 0 wahr genommen w rde Die Snellen Angabe beinhaltet also eine Information mehr n mlich die Pr fdistanz Am aussagekr ftigsten f r die Wissenschaft ist die Angab
29. 00 s liegt Im brigen soll der Sensor eine bertra gungsrate von mindestens 100Hz aufweisen da innerhalb sehr kurzer Zeit die Geschwin digkeitsschwelle bei welcher der Optotyp angezeigt wird ermittelt werden muss Horizontale Kopfrotationen sprechen nur einen Bogengang an Vertikale Drehungen werden mit den zwei anderen Bogeng ngen registriert 4 19 3 1 1 Xsens Aus einer fr heren Semesterarbeit 14 stand uns ein Xsens 15 MTx 16 Sensor zur Verf gung Abbildung 7 der die Rotationsgeschwindigkeit aller drei Rotationsachsen misst Dariiber hinaus misst dieser Sensor die Beschleunigung in allen drei Richtungen sowie das Magnetfeld und die Temperatur Abbildung 7 Xsens MTx Sensor Der MTx ist f hig Rotationsgeschwindigkeiten bis 1200 s zu messen und liefert die Messdaten mit einer Frequenz von 512Hz f r unseren Gebrauch also mehr als genti gend Angeschlossen wird der MTx via USB und mit dem vollumf nglichen SDK ist die Ansteuerung des Sensors via serieller Schnittstelle sehr einfach Um St ranf lligkeiten h ufig ausgel st durch Schwankungen des gemessenen Magnet feldes durch Stromleitungen und grossen Eisenvorkommen des komplexen Xsens MTx Sensors zu vermeiden und wegen dem hohen Preis wurde nach einer g nstigeren Alter native gesucht Der DVA Test funktioniert jedoch auch mit dem Xsens Sensor jedoch muss dieser geeignet auf dem Kopf des Patienten positioniert werden 3 1 2 SparkFun SparkFun
30. 150 s passive 100 s active 100 s passive Abbildung 15 DVA Loss f r die vier verschiedenen DVA Tests Quartile 39 Abbildung 16 zeigt ebenfalls die vier verschiedenen DVA Kriterien jedoch stellen die Boxen nicht die Quartile sondern die Konfidenzintervalle dar DVA 150 s 100 s active passive 0 800 0 700 0 600 0 500 0 400 0 300 DVA Loss 0 200 0 100 0 000 0 100 150 s active 150 s passive 100 s active 100 s passive Abbildung 16 DVA Loss fiir die vier verschiedenen DVA Tests Konfidenzintervalle In Tabelle 9 sind die p Werte f r die statistisch signifikante Unterscheidung aufgelistet aktiv passiv 150 s p 0 00093 p 0 000000044 p 0 000000000000052 100 5 0 294 Tabelle 9 t Tests fiir die Unterscheidung der vier DVA Tests Bei den zwei Testserien fiir 150 s sind der aktive und passive DVA Test statistisch signifikant unterschiedlich p 0 000093 bei den zwei Testserien fiir 100 s zeigt der t Test kein statistisch signifikanter Unterschied p 0 294 Damit wurde gezeigt dass bei Drehgeschwindigkeiten von 150 s passive Tests durchaus andere Resultate erzielen als aktive Tests 6 5 Rotationsgeschwindigkeit 150 s und 100 s Nullhypothese D Ganz deutlich sind die t Tests fiir die Unterscheidung von Kopfdrehungen mit 150 s und 100 s In Tabelle 9 sind die zwei entsp
31. 17 bietet eine ganze Palette von Beschleunigungs und Geschwindigkeitssenso ren Darunter befindet sich ein zweiachsiger Rotationssensor 18 der via Kommunikations Einheit 19 angesteuert wird Da wir f r unsere Zwecke alle drei Achsen ben tigen werden an der Kommunikationsplatine zwei Rotationssensoren angeschlossen Rotationssensor Der Rotationssensor kann Winkelgeschwindigkeiten bis zu 500 s messen Weil pro Sensor nur zwei Achsen gemessen werden werden zwei dieser Sensoren ben tigt Diese m ssen rechtwinklig zu einander am Kopf angebracht werden damit alle drei Rotationsachsen gemessen werden Da bei zwei mal zwei Achsen eine Achse berfl ssig ist wird beim zweiten Sensor nur eine Achse angeschlossen SDK Software Development Kit 20 Bei einer Kopfdrehung in horizontaler Ebene soll nur eine einzige Achse angesprochen werden n mlich die Yaw Achse ebenso bei einer Drehung in vertikaler Ebene Um diese zwei Achsen mit einem Sensor abzudecken muss dieser entweder vorne an der Stirn oder am Hinterkopf platziert und so ausgerichtet werden dass keine berschneidung der beiden Achsen m glich ist Der zweite Sensor welcher nur eine Achse Roll misst kann entweder an einer Seite des Kopfes oder oben auf dem Kopf angebracht werden In Abbildung 8 a ist ein solcher Rotationssensor zu sehen a Rotationssensor b Kommunikationsplatine mit Bluetooth Adapter Abbildung 8 Sensor und Kommunikations Einheit von Spark
32. Ausfall unterschieden Somit existieren vier Kategorien Proband gesund Patient gesund nicht betroffene Seite Patient mit Unterfunktion Patient mit Ausfall H Die DVA Loss Werte bei den Probanden korrelieren mit den KIT Werten I Die DVA Loss Werte bei den Patienten korrelieren mit den KIT Werten KIT Werte und DVA Loss Werte stellen zwei Skalen dar mit deren Hilfe Personen kategori siert werden k nnen Wenn man einen Schritt weiter geht kann man diese Skalen inein ander berf hren d h ein DVA Loss Wert kann einem KIT Wert zugeordnet werden und umgekehrt Es existiert sozusagen eine Umrechnugsformel von DVA Loss zu KIT Gain Zusammenfassung der Nullhypothesen In Tabelle 4 sind die neun Nullhypothesen A bis I tabellarisch aufgelistet Nullhypothese Zielpersonen Test DVA Kriterium A Probanden KIT B Probanden DVA alle C Probanden DVA aktiv passiv D Probanden DVA 100 s 150 s E Probanden KIT und DVA links rechts F Probanden und Patienten DVA alle G Patienten DVA alle H Probanden KIT und DVA alle I Patienten KIT und DVA alle Tabelle 4 Nullhypothesen Um die drei verschiedenen DVA Kriterien zu untersuchen m ssen folglich acht DVA Tests je Versuchsperson durchgef hrt werden Tabelle 5 aktiv passiv 100 s links rechts links rechts 150 s links rechts links rechts Tabelle 5 DVA Kriterien 34 5 2 Versu
33. Dynamic Visual Acuity Dominik Angehrn 27 Februar 2009 Diplomarbeit am Institut fiir biomedizinische Technik IBT unter der Betreuung von PD Dr Kai Uwe Schmitt und Prof Dr Peter B siger Departement fiir Elektrotechnik und Informationstechnologie D ITET an der ETH Ziirich Zusammenfassung Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde ein computergesteuertes Gerat zur Beurteilung des vestibulookul ren Reflex VOR entwickelt welches es erm g licht Optotypen auf einem separaten Bildschirm w hrend einer Kopfdrehung anzuzeigen Durch das Erkennen von verschieden grossen Landoltringen er rechnet das Programm die dynamische Sehsch rfe DVA welche ausschlag gebend f r die Beurteilung des VOR ist Zur Validierung und Erprobung des Ger ts wurde eine klinische Studie mit 49 Probanden und 26 Patienten durchgef hrt Mit der entwickelten DVA Apparatur und der durchgef hrten Studie bietet dieser DVA Test ein erprobtes System um den VOR und somit das damit verbundene Gleichgewichtsorgan zu berpr fen F r eine bestm gliche Ka tegorisierung in vestibul ren Ausfall vestibul re Unterfunktion und gesund wurden Tests mit verschiedenen Kriterien durchgef hrt und analysiert mit dem Ergebnis dass passive DVA Tests mit einer Kopfrotationsgeschwindig keit von 150 s die besten Resultate liefern Der DVA Test stellt durch einfa ches Tragen eines Headset und mittels Durchf hrung weniger Kopfdrehungen eine komfortable Alternative zum Kopf
34. Fun Kommunikationsplatine Abbildung 8 b zeigt die Kommunikations Einheit an welcher die einzelnen Sensoren an geschlossen werden Nebst Rotationssensoren k nnen auch kompatible Beschleunigungs sensoren und Magnetfeldsensoren angebracht werden Ein integrierter Bluetooth Adapter mit Antenne in der Platine erm glicht die bertragung der Sensordaten via serieller Kom munikation an ein beliebiges Bluetooth Ger t mit einer maximalen Frequenz von 120Hz Da die einzelnen Sensoren nicht zwingend auf die Kommunikationsplatine gesetzt wer den m ssen k nnen sie auch abgesetzt davon platziert werden und mit einem Kabel verbunden werden Dies erm glicht die Verwendung des Bluetooth Adapters abseits vom Kopf des Patienten was wegen der Strahlung und Erw rmung der Antenne sinnvoll ist So f hrt ein ca 1 5 m langes Kabel von der Kommunikations Einheit zum Kopf des Patienten wo es sich zu den zwei kleinen Rotationssensoren aufteilt Da ein solches Ka bel einen sehr kleinen Widerstand aufweist sind keine St rungen zu erwarten F r eine einfachere Handhabung und eine allf llige Demontage oder Auswechslung der Sensoren wurden am Kabel und an den Sensoren kleine Steckverbindungen angel tet 21 Nebst dem Bluetooth Adapter und den Anschliissen fiir die Sensoren befinden sich auf der Platine ein Anschluss fiir die Stromversorgung ein Ein Aus Schalter zwei Leucht dioden LED fiir Stromversorgung und Bluetooth Konnektivitat sowie eine dreifarbi
35. NG DER DYNAMIC VISUAL ACUITY DVA Einf hrung In der HNO Klinik des Universitatsspitals Z rich werden u a auch das Gleichgewichtssystem und Schwindelerscheinungen untersucht Eine in der Literatur beschriebene M glichkeit zur Diagnostik ist die Messung der sogenannten dynamic visual acuity DVA Hierbei wird neben dem vestibul ren auch das optische System beansprucht d h ein Patient muss w hrend einer Kopfrotation eine visuelle Aufgabe l sen Im Rahmen dieser Diplomarbeit soll ein Aufbau zur Durchf hrung von DVA Messungen entwickelt und durch Probandenversuche validiert werden Aufgabenstellung Es ist ein Versuchsstand aufzubauen mit dem es m glich ist die sogenannte dynamic visual acuity DVA zu messen Der Aufbau besteht dabei grunds tzlich aus einem Sensor zur Messung der Drehbeschleunigung einen Monitor f r den die Untersucher in und einem Monitor f r den die Proband in Der Sensor ist in geeigneter Form am Kopf des r Proband in zu fixieren W hrend der Messung f hrt der die Proband in eine rasche Kopfdrehung aus Wird dabei eine Mindestgeschwindigkeit erreicht erscheint auf dem Monitor des r Proband in ein Landolt Ring Der die Untersucher in gibt vor wie gross der Ring sein soll und in welcher Richtung er ge ffnet sein soll Der Proband in muss w hrend des Kopfdrehens versuchen den Ring zu erkennen Der Ring erscheint jedoch nur f r einen sehr kurzen Zeitraum Das Experiment wird mit verschieden grossen
36. Test vorgenommen werden e Verschiebung der instabilen Leinwand verursacht Verzerrungen des Bildes e Sehr hohe Kosten e Kurze Lebensdauer 12Selbst bei den Probanden dieser Studie hat niemand einen solch guten DVA Wert erreicht 26 3 3 Eingabeger t Wie in Kapitel 2 5 beschrieben soll f r die R ckmeldung der pr sentierten Optotypen ein Eingabeger t an die DVA Apparatur angeschlossen werden Eine M glichkeit ist ein solches Ger t mit acht Drucktaster selbst zu bauen Die Tasten k nnen dann so gross ge w hlt werden dass sie den Anspr chen gen gen Die schwierige Ansteuerung vom Laptop aus und die mit Kosten verbundene Herstellung eines solchen Ger ts veranlassten uns eine einfachere Variante zu suchen In Abbildung 12 a ist eine externe Zahlenfeldtas tatur abgebildet welche einfach per USB an den Laptop angeschlossen und angesteuert werden kann a Erste Variante b Weiterentwicklung Abbildung 12 Externe Zahlenfeldtastatur als Eingabeger t Die Tasten weisen eine herk mmliche Tastengr sse auf und sind somit einfach w hlbar Auf die Ziffern 1 bis 9 exklusive 5 wurden Papierst cke geklebt welche zuvor mit allen acht m glichen Landoltringen bedruckt wurden Um zu verhindern dass andere Tasten im und neben dem Zahlenfeld anw hlbar sind wurde eine Lage Karton so unter diese Tasten gelegt dass diese nicht mehr gedr ckt werden k nnen und somit kein Signal mehr ausl sen Das Abl ten der nicht ben tigten
37. Wegen seiner quadratischen Form liegt es nahe ihn in vier verschiedenen Richtungen darzustellen ffnung rechts unten links oder oben EMS W Abbildung 1 Optotyp E in vier Richtungen Sollte der Patient den Optotypen nicht gesehen haben muss er trotzdem eine Wahl abgeben Forced Choice Die Wahrscheinlichkeit einen Optotypen aus vier verschieden orientierten Optotypen zu erraten liegt bei 25 Da ein Block aus fiinf Wiederholun gen besteht und bei drei korrekt erkannten Optotypen als bestanden angesehen wird ergibt sich eine Ratewahrscheinlichkeit von ca 1 5 Prozent gem ss Formel 1 Statis tisch gesehen wird so jedes 64 Mal ein Block f lschlicherweise als erkannt betrachtet Bei durchschnittlich acht Bl cken vier auf die rechte Seite vier auf die linke Seite tritt dieser Fall bei jedem achten Patienten ein SEHR 4 i Pr 0 0156 1 Ble Pr 10 5 1 x In heutigen Sehtests wird kaum noch der Buchstabe EI verwendet Vielmehr muss der Patient Zahlen Buchstaben oder Landoltringe in verschiedenen Gr ssen erkennen Landoltringe sind genormte Kreisringe mit einer ffnung im Ring Abbildung 2 5d Abbildung 2 Dimensionen eines Landoltrings 12 Der Aussendurchmesser entspricht fiinf Einheiten der Innendurchmesser drei Einhei ten Die Offnung weist eine Breite von einer Einheit auf Fiir Sehtests eignen sich Landoltringe da die Offnung theoretisch in beliebig vielen Richtungen pr sen
38. also um 0 4 logMAR erh ht Auf diese Weise wird schnell eine obere Grenze ermittelt Wird der Block nach der groben Antastung bestanden drei oder mehr Optotypen richtig erkannt so wird die Sehsch rfe mit der feinen Abtastung von nun an nur noch verbessert und zwar f r den n chsten Block um 0 1 logMAR also um 0 1 logMAR verringert Dieses Prozedere wird solange weitergef hrt bis ein Block nicht mehr bestanden wird Dann ist die Schwelle gefunden und der Test wird beendet Mit diesem Algorithmus zuerst Grobantastung mit 0 4 logMAR Schritten und der Verfeinerung mit 0 1 logMAR Schritten wird effizient an die dynamische Sehsch rfe DVA hin gearbeitet 15 Beispiel Angenommen der statische Visus SVA eines Patienten sei 0 1 logMAR Der DVA Test beginnt bei 0 1 logMAR 0 4 logMAR also bei 0 3 logMAR Nehmen wir an er hat eine Unterfunktion auf dieser Seite so wird er keinen der Optotypen dieses Blocks erkennen Somit verschlechtert sich der Visus fiir den n chsten Block nochmals um 0 4 logMAR auf 0 7 logMAR Diese Sehsch rfe stellt f r den Patienten keine Herausforderung dar und er erkennt einen Optotypen nach dem anderen Nach drei erkannten Optotypen wird der Block beendet da die letzten zwei nicht mehr relevant sind Der Visus f r den n chsten Block wird nun um 0 1 logMAR auf 0 6 logMAR verbessert Bei diesem Block erkennt der Patient gerade noch drei Optotypen und erreicht somit den n chsten Block mit 0 5 logMAR An diese
39. as DVA passive 150 s e we V DVA active 100 s A DVA passive 100 s 0 20 0 15 0 10 0 05 0 00 lt 30 30 39 40 49 50 59 gt 60 Age Abbildung 14 Altersabh ngigkeit zwischen den f nf Altersgruppen 38 Altersgruppe lt 29 30 39 40 49 50 59 gt 60 Anzahl Probanden 19 15 6 4 5 KIT Gain 0 815 0 845 0 84 0 77 0 805 DVA Loss aktiv 150 s 0 35 0 34 0 31 0 35 0 38 DVA Loss passiv 150 s 0 35 0 38 0 42 0 37 0 4 DVA Loss aktiv 100 s 0 23 0 23 0 29 0 39 0 31 DVA Loss passiv 100 s 0 26 0 29 0 35 0 27 0 38 Tabelle 8 Unterteilung der Probanden in die f nf Altersgruppen 6 4 Aktiver und passiver DVA Test Nullhypothese C In Abbildung 15 sind die DVA Loss Werte der Probanden f r die vier verschiedenen DVA Kriterien aktiv passiv 150 s 100 s in einem Boxplot dargestellt Abgrenzungen der Boxen entsprechen dem 25 bzw dem 75 Quartil Dabei wurden die DVA Loss Werte f r Kopfdrehungen nach links und nach rechts zusammengef hrt gepoolt Pro Fall sind 98 DVA Loss Werte ber cksichtigt Da die jeweiligen Werte vom gleichen Probanden stammen wurden gepaarte t Tests Signifikanzniveau o 0 05 zweiseitig durchgef hrt DVA 150 s 100 s active passive 0 800 0 700 0 600 0 500 0 400 0 300 DVA Loss 0 200 0 100 0 000 0 100 150 s active
40. beim KIT deutlich voneinander getrennt d h eine Kategorisierung ist m glich Man kann jedoch auch sehen dass sich die Spann weiten der Kategorien teilweise leicht und teilweise stark berlappen denn wie oben erw hnt sind die Abgrenzungen in Tabelle 11 nicht scharf einzuhalten Wenn ein Patient kein Schwindelorgan mehr besitzt und einen KIT Gain von 0 5 aufweist so w rde er theoretisch als Patient mit Unterfunktion eingestuft werden obwohl er bestimmt einen Ausfall hat Beim KIT wird nur in ein Auge eine Search Coil gesetzt 42 1 20 1 00 0 80 0 60 KIT Gain 0 40 KIT 0 20 0 00 Loss Hypofunction Unaffected Side Healthy Abbildung 18 Kategorisierung mittels KIT In Tabelle 12 sind fiir den KIT in der ersten Zeile die einzelnen p Werte der t Tests Si gnifikanzniveau a 5 ungleiche Varianz zweiseitig aufgelistet welche die statistisch signifikante Unterscheidung der benachbarten Kategorien aufzeigen Ausfall Unterfunktion gesunde Seite Test Unterfunktion gesunde Seite Proband KIT p 0 000000061 p 0 0000041 p 0 0030 DVA 150 s aktiv p 0 0017 p 0 0025 p 0 0083 DVA 150 s passiv p 0 000017 p 0 000081 p 0 00015 DVA 100 s aktiv p 0 000028 p 0 13 p 0 0044 DVA 100 s passiv p 0 00013 p 0 069 p 0 0010 Tabelle 12 t Tests Kategorisierung mittels KIT und DVA Eb
41. beitet haben und der Thread unseres Programms wieder an der Ausf hrung ist Die Wahrscheinlichkeit dass der Thread genau zwischen Signalempfang und Signalweiterleitung unterbrochen wird hangt von der Anzahl Befehle ab die dazwischen ausgef hrt werden m ssen In unserem Fall muss berpr ft werden ob die Geschwindigkeit im Datensignal vom Sensor die Schwelle berschritten hat Dann ist der Befehl zum Neuzeichnen auf dem Bildschirm weiterzugeben Als Absch tzung f r einen Threadunterbruch f r diese geringe Anzahl Befehle wurde eine Wahrscheinlichkeit von maximal 10 angenommen Die durchschnittliche Zeitverz gerung bedingt durch Threadunterbr che l sst sich dann errechnen zu _ 90 10 10ms ee Ef K 100 KE VGA Kabel Die Grafikbefehle werden von der Grafikkarte des Laptops ber das VGA Kabel zum Bildschirm bertragen Dabei entsteht eine vernachl ssigbare zeitliche Ver z gerung von ts Bildschirm Bildschirme besitzen eine Reaktionszeit Diese beschreibt die Zeit zwischen Ankommen des Signals vom Kabel bis zur Farb nderung des Pixels auf dem Bildschirm Eine typische Reaktionszeit betr gt 5 ms Der verwendete Bildschirm 21 weist ebenfalls eine Reaktionszeit von 5 ms auf tg Ims Der Bildaufbau eines Bildschirms wird mit dessen Bildwiederholungsrate beschrieben Bei TFT Monitoren betr gt diese Frequenz typisch 60 Hz Von einem Bildaufbau zum n chsten Bildaufbau verstreichen also 16 7 ms Je nachde
42. boxen werden an gew hlt wenn der Patient die entsprechende Sehhilfe im Alltag tr gt Der Test wird normalerweise mit der Sehkorrekturhilfe des Patienten durchgef hrt Diese Information erscheint auf dem Resultateblatt Test Datum Test Date Das Test Datum wird automatisch eingetragen kann jedoch ge ndert werden Dieses Datum wird f r die Altersberechnung ben tigt und dient zur Dateibenennung Sehsch rfe Static Visus Die Sehsch rfe ist die einzige Patienteninformation die das Programm f r eine Durchf hrung des DVA Tests ben tigt Das Programm bietet die M glichkeit die Sehsch rfe zu eruieren und einzutragen kann jedoch auch von Hand eingetragen werden wenn sie bekannt ist Die Einheit ist log MAR die wissenschaftliche Angabe der Sehsch rfe Notizen Notes In diesem Eingabefeld k nnen Notizen vom Untersucher eingegeben werden z B welche Krankheit der Patient hat oder aufgetretene Schwierigkeiten w h rend dem Test Die Notizen erscheinen auf dem Resultateblatt 3 2 2 Sehsch rfetest Static Visus Test Durch das Anklicken des Button Test Visus Now wird ein statischer Sehsch rfentest gestartet Um ein exaktes Ergebnis zu erhalten muss der Patient in genau f nf Meter Entfernung zum Bildschirm sitzen Sollte diese Distanz nicht eingehalten werden k nnen muss unter Advanced Settings der Wert Distance angepasst werden Siehe 3 2 3 DVA Parametereinstellungen Distanz zum Bildschirm Auf dem Bildsc
43. chgef hrter DVA Studien 1 3 Literatur bersicht ist anzu nehmen dass sich die DVA Loss Werte bei aktiven DVA Tests von denjenigen bei pas siven DVA Tests unterscheiden Um dies zu untersuchen wurden bei allen Probanden aktive sowie passive DVA Tests durchgef hrt D Die DVA Loss Werte bei Probanden sind f r Geschwindigkeitsschwellen von 100 s und 150 s gleich Um ein unteres Limit f r die Kopfrotationsgeschwindig keit zu ermitteln wurden bei allen Probanden DVA Tests mit einer Mindestrotationsge schwindigkeit von 100 s bzw 150 s durchgef hrt E Probanden mit einer Asymmetrie in den KIT Werten weisen keine Asymmetrie in den DVA Loss Werten auf Asymmetrien bei Kopfdrehungen zur rechten und linken Seite kommen bei Probanden vor Bei einer Differenz der KIT Gain Werte zwischen rechts und links von mehr als 0 1 ist eine Asymmetrie beim Probanden vorhanden Diese sollte bei den jeweiligen DVA Loss Werten nicht ersichtlich sein 8Nach Absprache mit Prof Dr med Dominik Straumann der Neurologie 33 F Probanden lassen sich aufgrund der DVA Loss Werte nicht von Patienten mit einer Unterfunktion unterscheiden G Patienten mit einer Unterfunktion lassen sich aufgrund der DVA Loss Werte nicht von Patienten mit einem Ausfall unterscheiden Die DVA Loss Werte sind dann aus sagekr ftig wenn mit ihnen eine Person als gesund oder krank kategorisiert werden kann Innerhalb der Patienten wird zudem zwischen Unterfunktion und
44. chlich R ckstellsakkaden untersuchten wurden die DVA Werte f r aktive Kopfdrehungen nicht f r alle Kategorien im Artikel erw hnt und fehlen deshalb in Tabelle 16 DVA Werte sind dort f r aktive und passive Tests bei ausgef hrter Sakkade und nicht ausgef hrter Sakkade bei Probanden angegeben Zu beachten ist dass Tian et al Untersuchungen mit Optotyppr sentation ab 50 s und 75 s machte was im Vergleich zu unseren Tests mit 100 s und 150 s sehr tiefe Geschwindigkeiten sind und wom glich nicht dieselben Systeme zur Augenfixation beanspruchen Die angegebenen DVA Werte f r die passiven Tests decken sich quantitativ mit den DVA Loss Werten dieser Studie Herdman machte die DVA Tests in 5 mit einer Detektionsgeschwindigkeit von 120 s und erreichte damit berraschend kleine DVA Werte selbst die Patienten wiesen kleinere DVA Werte auf als unsere Probanden Jedoch zeigte auch Herdman dass sich passive DVA Tests statistisch signifikant von aktiven DVA Tests unterscheiden mittels t Test In dieser Studie wurden Kopfrotationen mit Optotyppr sentation ab einer Drehge schwindigkeit von 100 s und 150 s durchgef hrt wobei mit 150 s die wesentlich bessere Kategorisierung erreicht wurde Laut Dr med Hegemann und 6 7 muss die Kopfrotationsgeschwindigkeit ber 100 s liegen um nur den VOR ansprechen zu k n nen Tabelle 17 zeigt die Detektionsgeschwindigkeiten der in Kapitel 1 3 erw hnten Stu dien Autor Re
45. chsprotokoll e Als Erstes wird der SVA des Patienten bzw des Probanden mit dessen Sehhilfe bestimmt Daf r wird der im DVA Programm implementierte SVA durchgef hrt Alternativ kann der SVA auch eingegeben werden wenn er bereits bekannt ist e Im n chsten Schritt erfolgen die acht verschiedenen DVA Tests Hierf r wird dem Patienten bzw dem Probanden das Headset mit dem Sensor auf den Kopf gesetzt In f nf Meter Entfernung steht der Bildschirm f r die Pr sentation der Optotypen In jede Richtung erfolgt zuerst ein bungsdurchlauf um den Patienten bzw den Probanden mit dem DVA Test vertraut zu machen Der Untersucher startet den DVA Test indem er den entsprechenden Button im Programm anklickt Nach einer Kopfdrehung beim aktiven Test dreht der Patient bzw der Proband den Kopf selbst beim passiven Test wird der Kopf vom Un tersucher gedreht erscheint ab einer vordefinierten Geschwindigkeit der Optotyp auf dem Bildschirm Der Patient bzw der Proband dr ckt die Taste auf dem Ein gabeger t entsprechend dem Optotpyen den er w hrend der Kopfdrehung gesehen hat Dieser Vorgang wiederholt sich gem ss dem in Kapitel 2 4 beschriebenen Algo rithmus bis der DVA ermittelt ist Am Ende jedes DVA Tests wird der DVA Loss berechnet e Nach den acht DVA Tests wird der KIT durchgef hrt Beim KIT wird dem Pati enten bzw dem Probanden eine Kontaktlinse mit integrierter Spule Search Coil ins rechte Auge eingesetzt Deshalb darf der Pati
46. des sen Landolt Ring demjenigen auf dem Bildschirm entspricht Danach erscheint der n chste Ring e Nach f nf Landolt Ringen Abbildung 2 wird die Sehsch rfe angepasst Hat der Patient die Patientin 3 oder mehr Ringe richtig erkannt wird die Sehsch rfe verbessert ansonsten verringert Visus 0 4 logMAR 1 83 GGG Abbildung 2 5 Landoltringe bilden einen Block e Der statische Visustest endet sobald eine Stufe nicht mehr gesehen wird Die sta tische Sehsch rfe wird automatisch in logMAR eingetragen e F r den dynamischen Test muss nun das Headset auf den Kopf des Patienten der Patientin aufgesetzt werden Abbildung 3 Abbildung 3 Headset auf dem Kopf des Patienten der Patientin e Bei DVA Settings die Richtung angeben in welche getestet werden soll e Aktiv passiv ausw hlen aktiv Patient Patientin dreht Kopf selbst passiv Kopf wird vom Untersucher von der Untersucherin gedreht e Unten links eventuell Abweichungen vom Standardtest eingeben Wenn alle Einstellungen vorgenommen sind kann der DVA Test mit einem Klick auf Start DVA Test gestartet werden Achtung Der Kopf des Patienten der Patientin muss beim Klicken auf diesen Knopf ruhig gehalten werden damit das Programm den Sensor wenn n tig kalibrieren kann Der Patient Die Patientin dreht den Kopf oder wird vom Untersucher von der Untersucherin gedreht kurz und relativ schnell in eine Richtung Wurde die Schwell
47. dynamischen Sehsch rfe DVA die statische Sehsch rfe SVA abgezogen wird Hat der Patient eine statische Seh sch rfe von 0 1 logMAR und eine dynamische Sehsch rfe von 0 24 logMAR so ist sein DVA Loss gleich 0 24 logMAR 0 1 logMAR was 0 34 logMAR entspricht e Das Programm generiert nach dem DVA Test automatisch eine PDF Datei in der s mtliche Daten dieses Tests gespeichert werden sowie eine CSV Datei in welcher die Rohdaten aller Drehungen sowie des Median gespeichert sind Diese Datei en werden in einem Verzeichnis gespeichert welches folgende Struktur aufweist C DVA Results Nachname_ Vorname Geburtsdatum Untersuchungsdatum Die generierten Dateien werden in diesem Verzeichnis gespeichert unter dem Da teinamen active left 150 pdf bzw active left 150 csv abh ngig von den Test bedingungen aktiv passiv Richtung Geschwindigkeitsdetektionslimit Diese zwei Dateien k nnen durch einen Klick auf den Show Result Button im unteren rechten Bereich des Programms neu generiert werden Der Untersucher wird dann aufge fordert einen Speicherort f r die Dateien festzulegen 3 4 Das Resultateblatt Nach dem Beenden eines DVA Tests wird automatisch die PDF Datei mit den Resultaten generiert gespeichert und ge ffnet Abbildung 4 3 4 1 Patientenangaben Im oberen Drittel Abbildung 26 des Resultateblattes werden alle Patientenangaben die im Programm eingegeben wurden bernommen DVA Universit tsspital
48. e Standard 150 sek bei einer Drehung in die vorgegebene Richtung berschritten erscheint f r standardm ssig 100 Millisekunden ein Landolt Ring auf dem Bildschirm Der Patient Die Patientin dr ckt wie beim statischen Test die Taste auf dem Eingabeger t welche dem gesehenen Landolt Ring entspricht Nach 5 Drehungen wird die Sehsch rfe angepasst Hat der Patient die Patien tin 3 oder mehr Ringe richtig erkannt wird die Sehsch rfe f r die n chste Stufe verbessert ansonsten verringert Der dynamische Test endet sobald eine Stufe nicht mehr gesehen wird Die dyna mische Sehsch rfe wird nun berechnet Das Programm generiert eine PDF Datei mit den Resultaten dieses DVA Tests und ffnet diese Abbildung 4 Oben stehen die Patientenangaben im mittleren Teil die Testbedingungen mit den Resultaten und im unteren Teil ein Stufendiagramm das von der statischen Sehsch rfe bis zur dynamischen Sehscharfe alle Stufen aufzeigt DVA Universit tsspital Z rich ORL Klinik Abbildung 4 Resultate auf dem PDF e Nun k nnen noch weitere Tests unter anderen Testbedingungen durchgef hrt wer den e Nach den Tests das Programm schliessen den Laptop herunterfahren und den Bild schirm ausschalten 2 Versuchsaufbau Um einen DVA Test durchf hren zu k nnen werden verschiedene Komponenten ben tigt e Laptop e Bildschirm e Headset e Eingabeger t 2 1 Laptop Der Laptop welcher vom Untersucher vo
49. e darzustellen Wie das DVA Programm mit dem neuen Bildschirm kalibriert wird ist in 3 1 2 Erkennung und Kalibrierung des Bildschirms Kalibrierung des Zweiten Bildschirms beschrieben Samsung SyncMaster 940ux Um die Optotypen anzuzeigen wird ein 19 Zoll Samsung SyncMaster 940ux Bildschirm 4 mit einer Aufl sung von 1280 x 1024 Pixel und 5 Millisekunden Reaktionszeit ver wendet Abbildung 6 2 3 Headset Das Headset Abbildung 7 mit dem integrierten Sensor ist via Funkverbingung Blue tooth mit dem Laptop verbunden Den Strom bezieht der Sensor ber ein USB Kabel das am Laptop angeschlossen ist Abbildung 7 Headset mit integriertem Sensor Sensor Um die Kopfdrehungen zu messen ist ein dreiachsiger Rotationssensor von SparkFun 5 im Headset eingebaut Er besteht aus einem externen Board 6 welches die Daten via Funkverbindung zum Laptop schickt und zwei kleinen Rotationsmessern 7 welche im Headset integriert sind Mit diesen Sensoren sind Rotationen bis zu 500 s m glich Achtung Das meint nicht dass der Kopf des Patienten mit so hoher Geschwindigkeit gedreht werden soll 2 4 Eingabeger t Das Eingabeger t ist ein herk mmliches Tastaturzahlenfeld das via USB an den Laptop angeschlossen ist Abbildung 8 Abbildung 8 Eingabegerat Auf den Zahlentasten 1 9 ohne 5 sind jeweils Landolt Ringe aufgeklebt welche der Patient w hrend eines DVA Tests dr cken muss 3 Versuchsablauf 3 1 Ger tee
50. e des Visus in logMAR Dieser ist der zur Basis 10 logarithmisierte Wert des MAR und stellt die Sehsch rfe somit in einer logarithmischen Skala dar Grund daf r ist die bessere Handhabung f r statistische Auswertungen und die Sehsch rfenabstufung Kapitel 2 3 Wenn man z B den geometrischen Mittelwert aus mehreren Visuswerten bilden m chte braucht man nur das arithmetische Mittel der entsprechenden logMAR Werte zu bilden und dann das Ergebnis zu delogarithmieren Bei spiel Der Mittelwert von Visus 0 1 und Visus 0 4 betr gt nicht 0 25 sondern 0 2 Auszug aus Strategien der Visusbestimmung 13 Visusbestimmung mit Landoltringen In Kombination mit Landoltringen l sst sich der Visus bzw der minimale Aufl sungs winkel leicht bestimmen Dazu wird die ffnung im Landoltring betrachtet Wird diese 13 gerade noch erkannt bzw vom Auge gerade noch aufgel st entspricht die ffnung dem MAR F r eine Sehscharfe von 1 0 MAR 1 ist die ffnung in einer Entfernung von f nf Metern 1 45 Millimeter gross der Durchmesser des Landoltrings dementsprechend f nf Mal gr sser 7 3mm Die Gr sse des Landoltrings wird so lange variiert bis die ffnung gerade noch erkannt wird Mit Hilfe der Pr fdistanz d und der Gr sse des Landoltrings bzw dessen ffnung h kann dann der MAR mit einer der unten stehenden Formeln berechnet werden Di MAR e 189 60 d h MAR arctan D 2 60 3 h MAR arctan 5 60
51. eachten dass die horizontale Schraube am Hinterkopf positioniert ist und nicht vorne an der Stirn Derjenige Sensor welcher Yaw und Pitch Achsen misst sitzt vorne an der Stirn unter der ledernen Abdeckung des Headsets Der andere Sensor zust ndig f r die Roll Achse sitzt rechts an der Seite des Headsets wo das Kabel vom vorderen Sensor vorbeif hrt Von dort f hrt es nach hinten wo es dann vom Headset wegf hrt und so den Patienten nicht st rt 23 3 2 Bildschirm Fur die Darstellung der Optotypen bzw der Landoltringe wird ein zusatzlicher Bildschirm ben tigt der in einem Abstand von f nf Metern vom Patienten positioniert wird 3 2 1 Minimale Sehsch rfe Umso schlechter die Sehsch rfe eines Patienten desto gr sser muss der Landoltring darge stellt werden Irgendwann ist jedoch die Maximalgr sse bedingt durch die Bildschirmab messungen erreicht Bei einem Standard 19 Zoll TFT Bildschirm Samsung SyncMaster 940ux 21 betragen die Abmessungen Breite zon und H he Hyg zon 11 Wio zeit 37 5cm Hig 30 1cm 4 Der gr sste darstellbare Landoltring weist also einen Durchmesser Landoltring 30 1cm auf was gem ss Gleichung 5 mit Abstand zum Bildschirm d 5m einem Visus V 1 62 logMAR entspricht Dies ist die minimale Sehsch rfe welche ein Patient f r diesen Bildschirm 21 haben muss Sollte ein Patient eine noch schlechtere Sehsch rfe aufwei sen m sste ein gr sserer Bildschirm verwendet we
52. edreht wurde Dabei interessieren vor allem die Drehrichtung Orientierung und die Maximalgeschwindigkeit mit der gedreht wurde In erster Linie ist es wichtig Drehungen in horizontaler Ebene Yaw zu erfassen da diese Drehungen aus medizinischer Sicht die besten Resultate liefern Des Weiteren sind horizontale Kopfdrehungen die nat rlichsten Bewegungen des menschlichen Kopfes und k nnen mit bisherigen DVA Tests 2 3 4 5 6 7 9 verglichen werden Nebst der horizon talen Kopfdrehung interessiert aber auch die Drehung in vertikaler Ebene Pitch 4 7 welche z B beim Kopfnicken vollf hrt wird Drehungen in der dritten Rotationsebene Roll sind eher uninteressant da solche Bewegungen Kopf zur Seite kippen im Alltag kaum vorkommen Diese Achse dient bei unserem DVA Test nur als Kontrollachse denn bei horizontalen und vertikalen Kopfrotationen wird nie zu 100 in genau der entspre chenden Rotationsachse gedreht Jede Drehung um eine Achse weist einen kleinen Anteil in den beiden anderen Achsen auf Um dem Untersucher eine R ckmeldung zu geben wie gross der Anteil in der Roll Ebene w hrend einer horizontalen bzw vertikalen Dre hung war wird der Maximalwert des Roll Anteil angezeigt In Abbildung 6 sind die drei Drehachsen veranschaulicht ID Yaw Pitch Roll Abbildung 6 Rotationsachsen Yaw Pitch und Roll Kopfdrehungen erreichen eine Geschwindigkeit bis ca 400 s weshalb unsere Anforde rung an den Sensor bei mindestens 5
53. eint ein Fenster gem ss Abbildung 15 a wurde der zweite Bildschirm korrekt erkannt Erscheint ein Fenster gem ss Abbildung 15 b wurde nur der Hauptbildschirm des Lap tops erkannt Der zweite Bildschirm muss noch angeschlossen werden Pr e Number of Displays 2 J i Number of Displays 1 Screen 1 Resolution 1280 x 800 Screen 2 Resolution 1280 1024 Screen 1 Resolution 1280 x 800 a zweiter Bildschirm angeschlossen und er b zweiter Bildschirm nicht erkannt kannt Abbildung 15 Bildschirm Information Anschliessen und Erkennen eines zweiten Bildschirms unter Windows XP 1 Bildschirmkabel anschliessen und Bildschirm einschalten 2 Rechtsklick auf Desktop Abbildung 16 a 3 Eigenschaften ausw hlen 4 Oben auf Eigenschaften Tab wechseln Abbildung 16 b 11 a Rechtsklick auf Desktop Display Properties L sel Gel we b Klick auf Eigenschaften Tab Display Properties c Rechtsklick auf Bildschirm 2 Angef gt Display Properties rx 2 Default Monitor on NVIDIA Quadro FX 570M d Einstellen der Aufl sung Abbildung 16 Anf gen eines zweiten Bildschirms 12 5 Rechtsklick auf den zweiten Symbol Bildschirm Abbildung 16 c 6 Angefiigt anw hlen 7 Falls noch nicht richtig erkannt Standard Aufl sung des angeschlossenen Bild schirms einstellen Abbildung 16 d Standard 19 Zoll Bildschirm 1280 x 1024
54. en 0 4 logMAR Schritten eher den Probanden DVA 0 38 angepasst So ist die Grobantastung meist nach einem Schritt bereits abgeschlossen Bei Patienten allerdings m ssen ca zwei bis drei Schritte von 0 4 logMAR durchgef hrt werden um in den Bereich des DVA von ca 1 19 logMAR vorzutasten Wenn also der DVA Test zur Diagnose verwendet wird und keine Probanden mehr untersucht werden m ssen k nnen nochmals ca f nf bis zehn Kopfrotationen eingespart werden wenn bei der Grobantas tung ein erster Schritt von z B 1 0 logMAR durchgef hrt wird Dann w rde sich der Durchschnitt der Anzahl Kopfrotationen f r den passiven DVA Test mit 150 s um 7 5 auf 20 1 ndern Bei einer Untersuchung auf beide Seiten m sste ein Patient den Kopf dann im Durchschnitt 40 mal drehen Bei vielen langwierigen Tests erzielen die Versuchspersonen gegen Ende des Tests schlechtere Resultate was auf eine Erm dung hindeuten k nnte Bei dieser Studie k nnen wir M digkeit jedoch ausschliessen da die DVA Tests und der KIT zusammen h chstens 1 5 Stunden dauerten und dazwischen zwangsl ufig f r die Pr paration des KIT eine Pause eingelegt wurde Ausserdem wurden alle Tests am Tag durchgef hrt und die Pro banden und Patienten erschienen fit zu den Tests Zusammenfassend konnte in dieser Arbeit gezeigt werden dass das neu entwickelte DVA System durchaus eine Alternative zum KIT darstellt Denn mit den durchgef hrten DVA Tests konnte gezeigt werden dass gesunde Pe
55. en Altersgruppen eingeteilt wurden In unserer Studie wurden 4 Probanden in der Altersgruppe 50 59 Jahre und 5 Probanden in der Altersgruppe gt 60 Jahre untersucht Mit solch kleiner Anzahl l sst sich keine aussagbare Statistik durchf hren Vorausgesetzt f r diese Studie waren mindestens 10 Probanden pro Altersgruppe um eine Altersabh ngigkeit der DVA Loss Werte zu analysieren Zu erw hnen bleibt dass in dieser Studie DVA Loss Werte untersucht wurden in 3 5 wurden jedoch DVA Werte bei auf 0 logMAR korrigiertem SVA miteinander verglichen Eine Altersabh ngigkeit w rde die Schwellendefinition Kapitel 6 9 deutlich erschwe ren weil dann f r jede Altersgruppe eigene Schwellen definiert werden m ssten Aktive und passive Kopfdrehungen wurden in 5 6 untersucht 7 hingegen un tersuchte nur passive DVA Tests Bei diesen zwei Studien wurde wie in der hier durch gef hrten Studie gezeigt dass sich passive und aktive Kopfrotationen signifikant vonein ander unterscheiden In 5 6 wird dies mit der Unvorhersehbarkeit der Kopfrotationen begr ndet Nicht nur die Richtung der Kopfdrehung sind unvoraussagbar sondern auch der Zeitpunkt wann der Kopf vom Untersucher gedreht wird In der Studie dieser Arbeit kann als Grund nur die Unvorhersehbarkeit der Zeit genannt werden weil die Richtung f r jeden DVA Test vorgegeben war Andere Gr nde daf r dass passive Kopfrotationen h here und somit schlechtere DVA Loss Werte aufwiesen si
56. en Block bestimmt Der Visus des zuletzt erkannten 16 Blocks 0 6 logMAR wird um 0 02 logMAR pro erkanntem Optotyp des letzten Blocks verbessert also nach unten korrigiert In diesem Beispiel wurde im letzten Block noch ein Optotyp erkannt und somit wird der DVA mit 0 6 logMAR 0 02 logMAR 0 58 logMAR berechnet Auf der rechten Seite des Stufendiagramms ist griin der DVA Loss dargestellt Dieser stellt die Differenz aus DVA und SVA dar in diesem Fall 0 58 logMAR minus 0 1 logMAR 0 68 logMAR alternativer Algorithmus Wahrend der Entwicklung und der Testphase der Arbeit wurde ein anderer Algorithmus untersucht Dieser tastet sich auch grob ber die dynamische Sehsch rfe mit 0 4 logMAR Schritten Danach wird zun chst mit einem 0 2 logMAR Schritt verbessert Wird diese Stufe erkannt so wird in einem letzten Schritt um 0 1 logMAR verbessert ansonsten um 0 1 logMAR verschlechtert Der Nachteil dieses Algorithmus liegt jedoch darin dass die Sehsch rfe Schwelle nach der Grobantastung eingeschr nkt wird da die Feinabtastung mit 0 2 logMAR und 0 1 logMAR maximal 0 3 logMAR verbessert werden kann Wenn nun zu Beginn ein Block f lschlicherweise nicht erkannt wurde und somit der n chste Block um 0 4 logMAR verschlechtert wird ist es unm glich nochmals an die wirkliche Schwelle heranzutasten Einen Vorteil hat dieser Algorithmus jedoch Durch den 0 2 logMAR Schritt kann bei 50 aller F lle eine Stufe eingespart werden Wenn man den z
57. enfalls sind die p Werte f r die Kategorisierung der vier verschiedenen DVA Tests untereinander aufgelistet Die entsprechenden Boxplots zur Kategorisierung sind in Ab bildung 19 dargestellt Daraus ist ersichtlich dass der passive DVA Test mit Kopfrota tionsgeschwindigkeiten von 150 s die beste Kategorisierung liefert Dies zeigt sich auch 43 DVA Loss DVA Loss 2 00 1 80 1 60 1 40 1 20 1 00 0 80 0 60 0 40 0 20 0 00 0 20 2 00 1 80 1 60 1 40 1 20 1 00 0 80 0 60 0 40 0 20 0 00 0 20 DVA 150 s active Loss Loss Hypofunction Unaffected Side Healthy a 150 s aktiv DVA 100 s active Hypofunction Unaffected Side Healthy c 100 s aktiv DVA Loss DVA Loss 2 00 1 80 1 60 1 40 1 20 1 00 0 80 0 60 0 40 0 20 0 00 0 20 2 00 1 80 1 60 1 40 1 20 1 00 0 80 0 60 0 40 0 20 0 00 0 20 DVA 150 s passive Loss Hypofunction Unaffected Side Healthy b 150 s passiv DVA 100 s passive Loss Hypofunction Unaffected Side Healthy d 100 s passiv Abbildung 19 Kategorisierung mittels DVA 44 in Tabelle 12 Die t Tests fiir den passiven DVA Test mit 150 s
58. ent bzw der Proband keine eigene Kontaktlinse tragen und diese erst zwei Stunden nach dem KIT wieder einsetzen Weil der DVA mit korrigiertem Visus stattfinden muss und weil nach dem KIT Sehst rungen auftreten k nnen wird der KIT nach dem DVA durchgef hrt Nach dem Einsetzen der Search Coil wird der Kopf des Patienten bzw des Proban den fixiert indem er das Kinn auf eine Vorrichtung legt An der Stirn wird ebenfalls eine Search Coil f r die Berechnung der Relativbewegung angebracht Nun erfolgt die Kalibrierung der Search Coils wof r der Patient bzw der Proband mit den Augen einem Laserpunkt folgt Wenn die Kalibrierung abgeschlossen ist beginnt der eigentliche KIT Hierf r be wegt sich der Laserpunkt nicht mehr Die Aufgabe des Patienten bzw des Proban den ist es nun mit den Augen st ndig den Laserpunkt zu fixieren Der Untersucher dreht den Kopf des Patienten bzw des Probanden zuf llig nach links oder nach rechts w hrend die Augen auf den Laserpunkt fixiert sind Nach einigen Kopfdrehungen auf beide Seiten endet der KIT und dem Patienten bzw dem Probanden werden die Search Coils wieder entfernt Danach wird durch manuelle Analyse des Untersuchers der Gain in beide Richtungen links und rechts ermittelt 35 5 3 Ausschlusskriterien Personen die mindestens eine der folgenden Ausschlusskriterien aufwiesen wurden fiir die Studie als Proband nicht zugelassen e Schwangerschaft gt 4 Monat e hochgradige Sehst
59. entspricht also exakt der Rotationsgeschwindigkeit des Headset bzw des Sensors t Oms Bluetooth Verbindung Die Sensordaten werden via Bluetooth mit 115 2 kHz bertra gen Dadurch entsteht eine Zeitverz gerung von ca 0 01 ms welche vernachl ssigbar ist tg Laptop Weil der Sensor eine Datenpunkttibertragung von 100 Hz hat kommen alle 10 ms Geschwindigkeitsdaten im Laptop an Sendet der Sensor die aktuellen Daten gerade dann wenn die Geschwindigkeitsschwelle berschritten wurde ist die Verz gerung 0 ms Wird die Geschwindigkeitsschwelle unmittelbar nach dem Senden eines Datenpunktes erreicht so verstreichen jedoch bis zu 10 ms bis die tats chliche Geschwindigkeit beim Programm angelangt ist Der Durchschnitt liegt hier beim arithmetischen Mittel also bei 5 ms Oms 1072 3 2 Windowsprogramme werden in sogenannten Threads ausgeftihrt Dabei handelt es sich um einzelne Ausfiihrungsprozesse welche der Reihe nach aufgerufen werden um ihre Arbeit zu verrichten Kommt das Sensorsignal im Laptop an und wird noch in demselben Thread ausgef hrt so existiert keine erw hnenswerte Zeitverz gerung In seltenen F llen kann es jedoch vorkommen dass der Thread genau dann abgegeben wird nachdem das 5ms 28 Signal vom Sensor angekommen ist und erst sp ter weiterarbeitet wenn der Thread wieder aufgerufen wird Bei einem solchen Thread Unterbruch dauert es ca 10 ms bis alle anderen Threads ihre Zeit durchgear
60. er Untersucher bei Ihnen und erkl rt Ihnen was Sie genau machen m ssen Die Untersuchung dauert maximal 30 Minuten die gesamte Untersuchung beinhaltet das Setzen in den Stuhl das Anlegen der Kontaktlinse und deren Eichung durch gezielte Augenbwegungen maximal 60 Minuten Mehrmals w hrend des Versuchs fragen wir Sie ob Sie mit dem Experiment weiterfahren m chten Sie k nnen zu jedem Zeitpunkt w hrend der Untersuchung deren Abbruch verlangen Wir werden Ihren Wunsch voll respektieren die Kontaktlinsen sofort entfernen und Ihnen aus dem Stuhl helfen 3 Risiken Bei wenigen Menschen kann es durch die Bewegungen zu einer leichten Verspannung der Halswirbels ule kommen die sich aber von alleine bald wieder l sen wird und meist nach Ende der Untersuchung innerhalb weniger Minuten verschwindet Einige Studienteilnehmer ca 10 haben im Anschluss an die Untersuchung w hrend mehrerer Stunden ein Fremdk rpergef hl in den Augen das aber nach sp testens 24 Stunden verschwindet Es besteht ein geringes Risiko weniger als 1 der Studienteilnehmer dass es zu einem kleinen Kratzer an der Hornhaut kommt In diesem Fall werden wir Sie von einem Augenarzt untersuchen lassen der Ihnen eventuell das Tragen eines Augenverbands w hrend eines Tages verordnet Solche Hornhautverletzungen heilen ohne Schaden aus Ausser bei Auftreten dieser beschriebenen seltenen Komplikationen kann problemlos ein Auto gelenkt werden Bei Auftreten von Komplikationen is
61. erden alle am Laptop angeschlossen und von diesem gesteuert Um eine einfache Bedienbarkeit f r den Untersucher zu gew hrleisten wurde ein Programm mit graphischer Benutzeroberfl che GUI programmiert Ger t Anschluss Kommunikation Sensor Bluetooth seriell Bildschirm VGA Windows Plug amp Play Eingabeger t USB Windows Plug amp Play Tabelle 3 Peripherieger te der DVA Apparatur 4 1 Laptop F r die Entwicklung der DVA Apparatur und f r die Durchf hrung von DVA Tests wurde ein Lenovo ThinkPad SL500 23 gekauft welcher nur f r die Benutzung im Zusammen hang mit DVA Tests bestimmt ist 4 2 Betriebssystem Als Benutzerumgebung wurde das Betriebssystem Windows XP installiert weil am Uni versit tsspital Z rich standardm ssig dieses Betriebssystem eingesetzt wird und die zu k nftigen Benutzer des DVA Tests damit vertraut sind Beim Installieren des Betriebssystem wurde ein Benutzer mit Administrationsrechten ohne Passwort angelegt Benutzername USZ DVA Passwort 4 3 Programmiersprache Als Programmiersprache f r die Entwicklung des DVA Programms wurde C gew hlt eine Weiterentwicklung von C Visual Studio 2008 wurde als Programmierumgebung verwendet 4 4 Benutzerhandbuch Im Verlauf der Arbeit wurde ein Benutzerhandbuch f r das DVA Programm geschrie ben In diesem sind alle Funktionen des Programms sowie alle benutzerspezifischen Ein zelheiten und Fehlerbehandlungen besc
62. erden soll Standardm ssig betr gt diese Zeitspanne 100ms Distanz zum Bildschirm Optotype Distance Sollte die Distanz zum Bildschirm nicht f nf Meter betragen kann sie hier eingestellt werden Es muss jedoch beachtet werden dass die Landoltringe im Fernfeld des Patienten gesehen werden und dass die Landoltrin ge immer kleiner werden je kleiner die Distanz ist und somit keine M glichkeit besteht extrem kleine Ringe wahrheitsgetreu darzustellen Diese Einstellung beeinflusst auch den statischen Sehsch rfentest d h auch bei ei nem statischen Sehtest muss die Distanz angepasst werden sollten die f nf Meter nicht eingehalten werden k nnen Standardm ssig betr gt die Distanz vom Bildschirm zum Patienten 5m F hrungspunkt Show Tracking Dot Mit dieser Checkbox kann der F hrungspunkt an und abgeschaltet werden Rechts von der Checkbox kann zudem der Durchmesser des Punktes in Millimeter angegeben werden Der F hrungspunkt erscheint in der Mitte des Bildschirms wo auch die Landoltringe angezeigt werden Er dient dazu die Mitte des Bildschirms besser fixieren zu k nnen Wenn ein Landoltring angezeigt wird verschwindet der F hrungspunkt und erscheint wieder sobald kein Landoltring mehr angezeigt wird Der F hrungspunkt wird standardm ssig mit einem Durchmesser von 3mm angezeigt 3 3 Starten eines DVA Tests Nachdem die Funktionalit t des Sensors und des zweiten Bildschirms gew hrleistet sind sowie die optionalen Tes
63. erkennt so wird von der Sehsch rfe 0 1 logMAR noch 2 mal 0 02 logMAR abgezogen bzw verbessert was eine statische Sehsch rfe von 0 14 logMar ergibt Dieses Resultat wird dann bei den Patientenangaben automatisch eingetragen und kann f r diesen Patienten nicht mehr ge ndert werden 3 2 3 DVA Parametereinstellungen Nachdem die Patientenangaben eingetragen sind und die statische Sehsch rfe bestimmt ist k nnen die Einstellungen f r den dynamischen Test gemacht werden Abbildung 22 zeigt den unteren linken Teil des Programms 17 Mm Settings Directions WEE C Up passive Left Ze Right Start Test m DVA Advanced Settings Rotation Velocity 150 ds Rotation Acceleration Optotype Visible Time ms Optotype Distance Je Show Tracking Dot mm a 3 Abbildung 22 Erweiterte Einstellungen Richtungen Directions Mit den vier kleinen runden Checkboxen kann die Richtung angegeben werden in welche das Programm reagieren soll Das Programm zeigt jedoch immer einen Landoltring an egal in welche Richtung der Kopf das Headset gedreht wird Es werden jedoch nur Drehungen in die Richtung ausgewertet welche der angew hlten Checkbox entspricht Somit k nnen Patienten blinde Tests durchgef hrt werden d h der Patient weiss nicht in welche Richtung ausgewertet wird Die Standardeinstellung ist links Aktiv Passiv passive Es kann entweder die runde
64. ferenz Jahr Kopfrotationsgeschwindigkeit Demer et al 2 1994 40 s Herdman et al 3 1998 120 s Tian Demer et al 9 2001 1000 s 1600 s 2800 s Schubert et al 4 2002 120 Tian Demer et al 6 2002 50 s 75 8 Schubert et al 7 2006 120 s Tabelle 17 Kopfrotationsgeschwindigkeiten oder beschleunigungen bisheriger DVA Studien Tian et al untersuchte in 9 Rotationsbeschleunigungen anstatt Geschwindigkeiten Dabei kann eine Kopfdrehung mit einer Beschleunigung von 2800 Ze mit einer Kopfdre hung einer Geschwindigkeit von 150 s verglichen werden Bei DVA Tests mit 40 s 50 s und 75 s wird der VOR zwar beansprucht die Au genbewegung wird bei solch kleinen Drehgeschwindigkeiten jedoch auch von anderen ves tibul ren okulomotorischen Mechanismen beeinflusst 6 7 Ob bei DVA Tests mit solch geringen Geschwindigkeiten also wirklich die Funktionalit t des VOR beurteilt werden kann ist deshalb und nach den Erkenntnissen dieser Studie fraglich Man k nnte sich 52 sogar berlegen DVA Tests mit einer Detektionsgeschwindigkeit von 200 s durchzuf h ren was den DVA Test jedoch unangenehmer macht In Tabelle 15 in Kapitel 6 10 sind die Durchschnitte der Anzahl Kopfdrehungen aufgelistet Weil f r die Studie der Testalgorithmus f r Probanden und Patienten dersel be war beide Gruppen jedoch unterschiedliche DVA Loss Bereiche aufweisen wurde der Algorithmus mit d
65. ge Status LED fiir Fehlermeldungen und Dateniibertragungsanzeige Abbildung 9 Abbildung 9 Kommunikationsplatine in Plastikgeh use Die LED f r die Stromversorgung leuchtet wenn die Platine mit Strom versorgt und der Schalter eingeschaltet ist Die Bluetooth LED leuchtet sobald eine Bluetooth Verbindung mit den Sensoren hergestellt ist W hrend der Daten bertragung blinkt die Status LED abwechselnd rot gr n blau Bluetooth Kennung Bluetooth Ger te besitzen standardm ssig eine Kennung Pass wort Die Kennung dieses SparkFun Sensors lautet 1234 und ist somit ein Fabrikati onsstandard Um eine Verbindung mit einem Bluetooth Ger t aufzubauen m ssen die beteiligten Bluetooth Ger te Sensor und Laptop einmalig gekoppelt werden Dazu muss das Passwort des zu koppelnden Ger ts am Laptop eingegeben werden Stromversorgung Um die Kommunikationsplatine und die Sensoren mit Strom zu versorgen muss eine Stromquelle mit 4 2 bis 7 Volt angeschlossen werden Da der Strom von Batterien sehr teuer ist und man das Ger t jedes Mal abschalten oder die Batterien entfernen muss wurde entschieden den Strom vom Laptop zu beziehen Dieser wird f r DVA Tests so wieso ben tigt und seine USB Buchsen beliefern angeschlossene Ger te mit 5 Volt was f r unsere Zwecke ausreicht Bei einem maximalen Stromverbrauch von 150 mA besitzt die Kommunikationsplatine eine Leistungsaufnahme von 750 mW bei 5 Volt wovon der Hauptanteil f r die Bluetoot
66. geben 150 s 100 s Total aktiv passiv aktiv passiv links und rechts Probanden 18 1 17 5 20 9 19 0 151 0 Patienten 26 0 27 6 20 1 21 6 190 6 Tabelle 15 Durchschnittliche Anzahl Kopfrotationen Bei der Z hlung war der Algorithmus noch nicht implementiert bei welchem direkt zur n chsten Visusstufe gewechselt wird wenn die ersten drei Optotypen erkannt wurden Man kann erkennen dass bei den Patienten mehr Kopfrotationen n tig sind um den DVA zu ermitteln Dies liegt haupts chlich daran dass ein bis zwei Schritte von 0 4 logMAR mehr gebraucht werden um in den DVA Bereich eines Patienten vorzutasten Die Probanden dieser Studie mussten im Durchschnitt 151 0 Kopfdrehungen ausf hren die Patienten 190 6 Kopfdrehungen 49 6 11 Durchschnittskurve der Kopfrotationen passiv 150 s Weil der Optotyp nur w hrend einer Kopfdrehung auf dem Bildschirm sichtbar sein soll wurden die Kopfrotationskurven Drehgeschwindigkeit analysiert Fiir den passiven Test mit einer Geschwindigkeitsschwelle von 150 s ist in Abbildung 23 a die Durchschnitts kopfrotation fiir Probanden n 33 und in Abbildung 23 b diejenige fiir Patienten n 26 abgebildet Somit bildet sich die Durchschnittskurve bei den Probanden aus 1155 33 Probanden 17 5 Kopfrotationen 2 Seiten Kurven bei den Patienten aus 1435 26 Patienten 27 6 Kopfrotationen 2 Seiten Kurven 150 s 150 s
67. h Antenne aufgebracht wird 22 3 1 3 Headset Die beiden Rotationssensoren k nnen nicht ohne Weiteres am Kopf des Patienten ange bracht werden Es w re usserst umst ndlich sie bei jedem Patienten erneut an der Stirn und an der Seite des Kopfs so zu befestigen dass die Achsen korrekt im Raum liegen Ausserdem k nnten die offenen Leiterplatinen den Patienten verletzen und sehen nicht vertrauensw rdig aus Um auch Kurzschl sse bei der Ber hrung mit der Haut zu ver meiden m ssten die Sensoren in ein Geh use eingebaut werden und dann auf dem Kopf befestigt werden Die Befestigung muss so erfolgen dass sich die Sensorgeh use durch die Tr gheit bei schnellen Kopfdrehungen nicht l sen k nnen und keine Zeitverz gerung der Rotationskurve verursachen Aus diesen Gr nden und um eine einfache Bedienbarkeit f r den Untersucher zu gew hrleisten wurden die Sensoren in ein bestehendes Headset der ORL Klinik integriert Abbildung 10 a a Headset b Headset auf dem Kopf des Patienten Abbildung 10 Verstellbares Headset mit zwei integrierten Rotationssensoren Das Headset wiegt 187 Gramm was im Vergleich zum Gewicht eines Kopfs wenig ist Bei Kopfdrehungen hindert es den Patienten nur unwesentlich Durch die symmetrische Gewichtsverteilung erh ht sich das Tr gheitsmoment des Kopfs minim Dieses Headset wird gem ss Abbildung 10 b auf den Kopf des Patienten gesetzt und mit den zwei Einstellschrauben festgezurrt Dabei ist zu b
68. hirm korrekt angeschlossen und ka libriert sind und bevor ein DVA Test durchgefiihrt werden kann miissen die Patienten angaben und die Parameter f r den DVA Test eingestellt werden 3 2 1 Patientenangaben Im linken oberen Teil des Programms befinden sich die Eingabefelder f r die Patienten angaben Abbildung 20 M Patient Proband Patient Number Muster Forename Hans Birth Date fo oa gt fiso Glasses IV Contact Lenses Test Date 11 DI Dec DI 2008 DI Static Visus 0 00 Di logMAR Test Visus now Notes Vd peripher vestibul re Unterfunktion links PAA E u Abbildung 20 Patientenanbagen Patientennummer Patient Number Hier kann die Patientennummer des Patienten eingegeben werden Diese Nummer wird vom Programm nicht weiter verwendet kommt jedoch auf das Resultateblatt Nachname Name Der Nachname des Patienten Der Name erscheint auf dem Resul tateblatt und wird fiir die Dateibenennung des Resultateblattes verwendet Wie die Datei exakt benannt wird ist in 3 3 Starten eines DVA Tests letzter Punkt beschrieben Vorname Forename Der Vorname des Patienten Wird gleich verwendet wie der Nachname Geburtsdatum Birth Date Hier muss das Geburtsdatum des Patienten eingegeben werden Erscheint auf dem Resultateblatt wird f r die Altersberechnung verwendet und dient zur Dateibenennung Brille Glasses Kontaktlinsen Contact Lenses Diese zwei Check
69. hirm erscheint der erste Landoltring in einer Gr sse so dass die L cke im Ring einer Sehsch rfe von 0 4 logMAR entspricht Die L cke wird zuf llig in eine von acht Richtungen angezeigt Der Patient muss nun auf dem Eingabeger t die Taste dr cken auf welcher der von ihm gesehene Ring abgebildet ist Alternativ kann auch der Untersucher den entsprechenden Knopf im unteren mittleren Teil des Programms anklicken Sollte das Eingabeger t die Eingabe des Patienten nicht registrieren muss gepr ft werden ob der NumLock aktiviert ist Wenn ja muss der NumLock deaktiviert werden damit die Ziffertasten nicht gesperrt sind MAR steht f r Minimum Angle of Resolution und beschreibt die kleinste noch wahrnehmbare Aufl sung in Bogenminuten logMAR ist der zur Basis 10 logarithmisierte Wert vom MAR Die klinische Angabe erfolgt meistens als Sehsch rfe welche durch den Kehrwert des MAR Wertes ausgedr ckt wird Eine Sehsch rfe von 2 0 entpricht also einem MAR von 0 5 und einem logMAR von 0 3 16 Danach erscheint der n chste Landoltring und der Patient dr ckt wieder auf die ent sprechende Taste Die Resultate werden im mittleren Teil des Programms veranschau licht Nach sp testens f nf Landoltringen ist der erste Block fertig Abbildung 21 Visus 0 4 logMAR 1 83 YOOVOND Abbildung 21 Bestandener Block mit 5 Landoltringen 3 erkannt In dieser Abbildung sind drei korrekt erkannte Landoltringe
70. hop lenovo com ISS_Static merchandising US PDFs s1400_and_ s1500_datasheet pdf Bild von Samsung SyncMaster 940ux http www productwiki com upload images samsung_syncmaster_940ux jpg Samsung SyncMaster 940ux http www samsung com ch consumer detail spec do group computersperipherals amp type monitor amp subtype 1cd amp model_cd LS19UBPESQ EDC amp fullspec F SparkFun http www sparkfun com SparkFun 6DOF bluetooth sensor board http www sparkfun com datasheets Sensors DataSheet 6DOF v4 Revi pdf SparkFun IDG300 gyro sensor http www sparkfun com datasheets Components IDG 300_Datasheet pdf 26 Einverstandniserklarung Information f r Versuchspersonen Patienten und Probanden Studie Untersuchungen der Augenbewegungen und der Sehscharfe w hrend Kopfbewegungen bei gesunden Freiwilligen und Patienten mit St rungen eines oder beider Gleichgewichtsorgane Studie zur Erforschung der Anpassungsmechanismen des menschlichen Gehirns an Anderungen der Gleichgewichtsfunktion Sehr geehrte Patientin Probandin sehr geehrter Patient Proband nachfolgend finden Sie Informationen zur Studie an der Sie teilnehmen m chten 1 Einleitung und Ziel der Untersuchung In diesem Experiment untersuchen wir die Stabilisierung der Augen und damit des Sehens bei schnellen Kopfbewegungen Es wird Ihr Kopf passiv und f r Sie unvorhersehbar vom Untersucher gedreht w hrend Sie erstens einen Laserpunkt fixieren und dabei Ihre Kopf
71. hrieben Die Version 1 1 des Benutzerhandbuchs befindet sich im Anhang A GUI graphical user interface 15C wird ausgesprochen als C Sharp 31 4 5 Patientenangaben F r einen DVA Test werden folgende Angaben des Patienten ben tigt e Patientennummer e Name und Vorname e Adresse e Geburtsdatum e Sehhilfe Brille oder Kontaktlinsen Diese Angaben k nnen vor dem DVA Test im Programm eingegeben werden und er scheinen nach dem Test auf dem Resultateblatt 4 6 Statischer Visustest SVA Vor dem dynamischen Visustest DVA muss ein SVA durchgef hrt werden Dieser Seh sch rfentest wurde auf den Sehtest der ORL Klinik abgestimmt 4 7 DVA Parameter F r den DVA Test m ssen folgende Parameter bestimmt werden k nnen e Richtung der Kopfdrehungen nach links nach rechts nach oben nach unten e Aktiver oder passiver Test e Geschwindigkeits oder Beschleunigungsdetektion Geschwindigkeits bzw Beschleunigungsschwelle Zeitspanne wie lange der Optotyp sichtbar ist Distanz zum Optotyp 4 8 Resultate Am Ende eines DVA Tests soll ein Resultateblatt mit den Ergebnissen als PDF Datei generiert und gespeichert werden Darauf sollen alle Patientenangaben Testbedingungen Testparameter SVA DVA DVA Loss 7 Durchschnittswerte der Kopfdrehungen und der Testverlauf als Stufendiagramm ersichtlich sein Zus tzlich zum Resultateblatt sollen alle Rotationskurven in einer Textdatei csv abgelegt werden
72. icht der Diplomarbeit bei Kai Uwe Schmitt IBT ETH Z rich Inhaltsverzeichnis 1 Durchf hrung eines DVA Tests 2 Versuchsaufbau 241 RE EE CECR E E EE EE ECKE KE WT EE EE 2A EE er ee Eu 3 Versuchsablauf 3 1 Ger teeinstellungen vor dem amp 3 1 1 Erkennung und Kalibrierung des 3 1 2 Erkennung und Kalibrierung des Bildschirms 3 2 Parametereinstellungen vor dem 82 Batientenangaben aan ss en ge 3 2 2 Sehscharfetest Static Visus Deet 3 2 3 DVA Parametereinstellungen 3 3 Dtarten eines DVA Tests a ra ee ds Gh D 3 4 Das Result teblatt as free an Bar 34 1 JPatientenangabent cn lan ee eter h bus 3 42 Testbedingungen und Resultat 3 4 3 Stufendiasramme Ee EE eebe De a 56 1 Durchfiihrung eines DVA Tests Vergewissern dass Bildschirm Sensor und Eingabeger t am Laptop angeschlossen sind Bildschirm einschalten Laptop einschalten Stuhl f r Patient Patientin so positionieren dass die Augen des Patienten der Patientin einen Abstand von 5 Metern zum Bildschirm haben DVA Programm starten Doppelklick auf die Verkn pfung auf dem Desktop Nach der Sensorsuche erscheint das Programm auf dem Laptop gem ss Abbildung 1 ll Sl File Sensor Display Patient Proband Pests Paton Data Patient Number
73. ie richtige Darstellung der Optotypen ein Parameter im Programm ge ndert werden siehe 3 2 3 DVA Parametereinstellungen Distanz zum Bildschirm Abbildung 6 19 Zoll Samsung SyncMaster 940ux 3 Anforderungen Der Bildschirm sollte eine m glichst hohe Aufl sungsdichte mindestens 34 Pixel cm haben d h eine hohe Aufl sung bei kleinen Abmessungen um auch Landoltringe bei einer Sehch rfe von 0 3 logMAR anzuzeigen Entspricht in 5 Meter Entfernung einem Landolt Ring mit 3 6 Millimeter Durchmesser Bei einem 19 Zoll Bildschirm und einer Aufl sung von 1280 x 1024 enspricht einer Pixeldichte von ca 34 2 Pixel cm werden f r einen Durchmesser von 3 6 Millimeter ca 12 Pixel ben tigt was einen Ring schon ein bisschen kantig aussehen l sst Die Gr sse des Bildschirms beschr nkt die Gr sse der Landoltringe d h um auch sehr schlechte Sehsch rfen darzustellen muss der Bildschirm m glichst gross sein Da die Optotypen beim dynamischen Test nur f r sehr kurze Zeit angezeigt werden ben tigt der Bildschirm eine kleine Reaktionszeit Standard sind hier 5 Millisekunden welche nicht berschritten werden sollten Um den Bildschirm am Laptop anschliessen zu k nnen ist ein mindestens 8 Meter langes Bildschirmkabel n tig Kalibrierung Wenn ein anderer Bildschirm verwendet wird muss das Programm kalibriert werden um auf dem Bildschirm wahrheitsgetreue Landolt Ringe anzuzeigen bzw die Ringe in der richtigen Gr ss
74. ienter wird muss die Anzahl Kopfdrehungen m glichst klein sein Bei bisherigen DVA Tests und Sehtests ist es blich jeweils f nf Wiederholungen pro Sehsch rfe Stufe zu durchlaufen und bei drei von f nf richtig erkannten Optotypen in die n chst bessere Stufe ansonsten in die n chst schlechtere Stufe zu wechseln Um die Vergleichbarkeit der diagnostischen Ergebnisse zu gew hrleisten verwenden wir dieselbe Methodik Die einzige Anpassung innerhalb eines Blocks die vorgenommen wurde ist der Ab bruch einer Stufe wenn die ersten drei Optotypen richtig erkannt wurden und somit die n chsten zwei verbleibenden Optotypen keinen Einfluss mehr haben auf das Resultat dieses Blocks Dasselbe gilt wenn nach vier Optotypen schon drei erkannt wurden Auch dann kann der letzte verbleibende Optotyp weggelassen werden Mit dieser Methode k n nen vor allem bei Bl cken mit Sehsch rfen welche vom Patienten ohne Probleme gesehen werden die Anzahl Kopfdrehungen um bis zu 40 reduziert werden Einsparungen in der Anzahl der Kopfdrehungen k nnen zudem gemacht werden wenn sich das Programm schneller an die gesuchte Sehsch rfe herantastet F r eine grobe Antastung an die Visus Schwelle beginnt unser Algorithmus mit dem ersten Block bei 0 4 logMAR ber dem statischen Visus des Patienten Solange der Block nicht bestanden wird weniger als drei Optotypen richtig erkannt so wird die Sehsch rfe des n chsten Blocks wiederum um 0 4 logMAR verschlechtert
75. igem Ausfall 2 mit einem Ausfall und einer Unterfunktion 4 mit beidseitiger Unterfunktion 11 mit einseitigem Ausfall oder Unterfunktion links 4 Ausfalle und 7 Unterfunktionen und 5 mit einseitiger Unterfunktion rechts untersucht Bei insgesamt 26 Patienten konnen 52 Seiten untersucht werden Die Aufteilung der verschiedenen Kategorien der jeweiligen Seite ist aus Tabelle 7 ersichtlich links rechts gepoolt Patienten alle Kategorien 26 26 52 Ausfall 8 4 4 6 4 2 14 Unterfunktion 13 4 7 2 9 4 5 22 nicht betroffene Seite 5 11 16 Probanden 49 49 98 Tabelle 7 Anzahl der Untersuchungen bei Aufteilung auf beide Seiten 6 3 Altersabh ngigkeit Nullhypothesen A und B F r die Pr fung der Altersabh ngigkeit wurden die Probanden in die beschriebenen f nf Altersgruppen unterteilt Abbildung 14 zeigt den Verlauf der Mediane ber die Altersgruppen f r KIT und DVA Die exakten Median Werte von KIT Gain und DVA Loss sind in Tabelle 8 aufgelistet Wie schnell ersichtlich ist besteht keine Abnahme der dynamischen Sehst rke mit zunehmendem Alter Es konnte also keine Altersabh ngigkeit gezeigt werden 19F r die Untersuchungen der Kategorien wurden die beiden Seiten zusammengef hrt gepoolt 37 KIT Gain DVA Loss Age dependency KIT 0 75 KIT 0 55 0 50 lt 30 30 39 40 49 50 59 gt 60 Age Age dependency DVA I Fg 48 DVA active 150 s oa
76. instellungen vor dem DVA Test Bevor ein DVA Test durchgef hrt werden kann muss die Konnektivit t des Sensors und die Anzeige auf dem zweiten Bildschirm gew hrleistet sein 3 1 1 Erkennung und Kalibrierung des Sensors Beim Programmstart wird nach dem Sensor gesucht gem ss Abbildung 9 Wird der Sensor korrekt erkannt leuchten dessen Leuchtdioden abwechselnd rot gr n blau und die aktuellen Sensorwerte erscheinen im rechten Teil des Programms bei Sensor Data Sollte der Sensor nicht erkannt werden bleibt das Fenster in Abbildung 9 ge ffnet und auf dem Laptop erscheint eine entsprechende Fehlermeldung Neuerkennung des Sensors e Das USB Kabel des Sensors muss am Laptop angeschlossen sein ber dieses Kabel wird der Sensor mit Strom versorgt dient aber nicht f r die Daten bermittlung Der Sensor ist mit Strom versorgt wenn mindestens eine Leuchtdiode auf dem Scanning for Xsens Sensor Scanning for SparkFun Sensor Available Ports SparkFun Sensor found Abbildung 9 Sensorsuche Sensor leuchtet Abbildung 10 Sollte dies nicht der Fall sein ist entweder der Sensor oder das USB Kabel defekt Abbildung 10 Sensor mit Stromversorgung e Wenn der Sensor mit Strom versorgt ist kann im Menu des Programms auf Sensor und dann auf Reconnect Abbildung 11 geklickt werden um den Suchvorgang zu starten Dieser Vorgang kann auch gestartet werden indem man auf den But ton Reconnect bei Sensor Data i
77. ion Acceleration 0000 0050 0025 ie Calibrate Display Visus 00 logMAR Si m ape Close oO O Repeat Abort Test Abbildung 25 W hrend dem DVA Test e Alternativ zum Eingabeger t kann der Untersucher auf dem Laptop im unteren mittleren Bereich auf den vom Patienten gesehenen Landoltring klicken Ausserdem kann der Untersucher hier eine Drehung wiederholen indem er auf Repeat klickt e Die Sehsch rfe des ersten F nferblocks entspricht der statischen Sehsch rfe des Patienten plus 0 4 logMAR e Nach sp testens f nf Kopfdrehungen ist ein Block beendet und die Sehsch rfe wird angepasst Hat der Patient drei oder mehr Ringe richtig erkannt wird die Sehsch rfe f r den n chsten Block um 0 1 logMAR verbessert Hat der Patient jedoch nur zwei oder weniger Ringe erkannt so wird die Sehsch rfe f r den n chsten Block um 0 4 logMAR verringert e Hat der Patient bereits die ersten drei Ringe richtig erkannt so wird sofort zum n chsten Block bergegangen da die beiden verbleibenden Ringe keinen Einfluss 22 mehr haben Dasselbe gilt wenn nach vier Ringen schon drei erkannt wurden e Sobald der Patient einen Block nicht mehr sieht also nur noch zwei oder weniger Ringe erkennt endet der Test und die dynamische Sehsch rfe wird auf die gleiche Weise wie beim statischen Test berechnet e Der DVA Loss wird dann berechnet indem von der
78. m wann der n chste Bildaufbau erfolgt kann der neue Farbwert eines Pixel also mit 0 ms bis 16 7 ms Verz gerung auf dem Bildschirm erscheinen Im Durchschnitt ergibt das eine Zeitverz gerung von 8 3 ms 1 _ Oma rm 17 5 8 3ms 13 Wenn die Verz gerung mehr als 5ms betr gt kann theoretisch die Reaktionszeit ts weggelassen werden weil die Reaktionszeit w hrend des Bildaufbaus schon abgelaufen ist 29 Theoretische Latenz Von der Kopfdrehung bis zum Anzeigen des Optotypen verstreicht also theoretisch eine durchschnittliche Zeit t eine minimale Zeit tmin und eine maximale Zeit tmar Glei chungen 8 tg ti t t3 t4 ts te t7 19 3ms 8 tmin OMS tmaz 41 7ms Das menschliche Auge sieht mit einer Frequenz von ca 60 Hz 22 Visuelles System S 90 134 also wird alle 17 ms ein Bild wahrgenommen Bei einer Latenz der DVA Apparatur von ca 20 ms heisst das dass der Optotyp im zweiten oder dritten vom Auge wahrgenommenen Bild erscheint Praktische Latenz Leider war es unm glich die tats chliche Latenz in der Praxis zu messen Daf r m ss te man am Anfang und am Ende der Signalstrecke eine Zeitmessung installieren Beim Bildschirm k nnte man ein Helligkeitssensor anbringen um die Zeit des Anzeigen eines Landoltrings zu detektieren Am Sensor ist es jedoch unm glich eine Geschwindigkeits berschreitung direkt abzufragen 30 4 Programm Die einzelnen Peripheriegerate Tabelle 3 w
79. m Block scheitert der Patient da er nur noch einen Optotypen erkannt hat Der DVA Test ist mit vier Blocks beendet davon drei Bl cke mit f nf Optotypen und ein Block mit drei Optotypen also insgesamt 18 Optotypen bzw Kopfdrehungen Der Verlauf dieses Beispiels ist in Abbildung 4 als Stufendiagramm dargestellt 3 3 3 5 1 5 Abbildung 4 Stufendiagramm Verlauf der einzelnen Stufen eines Tests Auf der x Achse ist von links nach rechts der zeitliche Verlauf des Tests aufgetragen auf der y Achse die Sehsch rfe in logMAR Der erste Punkt im Verlauf stellt den stati schen Visus dar gekennzeichnet mit einer blauen horizontalen Linie bei logMAR 0 1 Die folgenden Punkte beschreiben die durchlaufenen Bl cke jeweils auf der H he des entsprechenden Visus Unterhalb der Punkte ist aufgezeigt wie viele Optotypen erkannt wurden und wie viele Optotypen der Block enthielt Enthielt der Block f nf Optotypen und wurden drei davon richtig erkannt so steht 3 5 Der letzte Punkt bei dem der Test beendet ist stellt zugleich den dynamischen Visus DVA dar zus tzlich gekennzeichnet mit einer roten horizontalen Linie Eigentlich wurde der letzte Block mit einem Visus von 0 5 logMAR durchgef hrt und m sste auch dort liegen Da dieser Block nicht erkannt wurde der Block zuvor bei 0 6 logMAR jedoch schon muss der DVA dazwischen lie gen Wo genau zwischen 0 5 logMAR und 0 6 logMAR der DVA liegt wird anhand der Anzahl erkannter Optotypen im letzt
80. m rechten Teil des Programms klickt Danach erscheint wieder das Infofenster mit dem Suchvorgang Abbildung 9 Results Calibrate Sensor Info Abbildung 11 Neuerkennung des Sensors e Sollte der Sensor nicht erkannt werden obwohl er mit Strom versorgt ist konnen keine Daten via Bluetooth gesendet werden Eine korrekt funktionierende Bluetoo thumgebung ist Voraussetzung f r das Funktionieren des Sensors Bluetoothger te m ssen untereinander gekoppelt werden damit sie eine sichere Verbindung aufbau en k nnen Der Kopplungs PIN des Sensors lautet 71234 e Wenn der Sensor korrekt erkannt wird schliesst sich das Suchfenster und die Sens ordaten werden bei Sensor Data angezeigt Die Leuchtdioden des Sensors blinken zuerst ein paar Mal w hrend der Initialisierung und Konfiguration Bei der Daten bertragung leuchten sie dann abwechselnd rot gr n blau Bei korrekt angeschlossenem und erkanntem Sensor k nnen Sensorinformationen ber das Programmmenu Sensor und dann Sensor Info Abbildung 12 angezeigt werden File Sensor Display Help Patiei Reconnect Results Calibrate a wa uwa Abbildung 12 Sensorinformation Kalibrierung des Sensors e Sollten die Sensorwerte ausserhaulb eines akzeptablen Bereichs mehr als 5 liegen muss der Sensor neu kalibriert werden Wenn ein DVA Test gestartet wird priift das Programm die Sensorwerte automatisch und fo
81. n Asymmetrien welche mit dem KIT aufgezeigt werden konnten mit dem DVA Test hier nicht nachgewiesen werden 6 7 Kategorisierung mittels DVA Test Nullhypothesen F und G Beim KIT wurden Patienten und Probanden gem ss Tabelle 11 in drei Kategorien ge sund Unterfunktion Ausfall wobei jedoch beachtet werden muss dass die angegebenen Schwellen keine scharfen Abgrenzungen darstellen sondern eher Richtlinien sind Zudem weichen die linke und rechte Seite geringf gig voneinander ab KIT Gain Kategorie lt 0 3 Ausfall 0 3 0 7 Unterfunktion gt 0 7 gesund Tabelle 11 Kategorisierung mittels KIT Eine weitere Kategorie welche untersucht werden kann sind die Kopfdrehungen von Patienten mit einseitigem Ausfall oder Unterfunktion hin zur gesunden Seite Ob diese Seite wirklich gesund ist bzw nicht von der anderen Seite beeinflusst wird kann hier nicht beurteilt werden und wir verwenden f r diese Kategorie die Bezeichnung gesunde Seite Abbildung 18 zeigt in einem Boxplot die Kategorisierung in die vier Gruppen mittels KIT Dabei entsprechen die obere und untere Abgrenzung der Box dem 75 bzw dem 25 Quartil Somit liegt genau die H lfte aller Werte innerhalb der Box Die dickere Linie innerhalb der Box kennzeichnet den Median und die zwei d nnen Linien welche oben bzw unten von der Box weg f hren stellen die Spannweite aller Werte dar Wie zu erwarten ist sind die vier Kategorien
82. n der Untersucherin bedient wird steht direkt neben oder hinter dem Patienten so dass dieser nicht darauf sehen kann Abbildung 5 Lenovo SL500 Hardware F r den DVA Test wird ein Laptop ben tigt der ber einen Bluetooth Adapter mindes tens zwei USB Anschl sse und einen DVI oder VGA Anschluss verf gen muss Software Um auf dem Laptop das DVA Programm zu benutzen ist ein Windows XP Betriebs system mit NET Framework 2 0 n tig Um die Resultate welche als PDF Datei gespei chert werden zu ffnen wird ein entsprechendes Programm ben tigt z b Adobe Acrobat Reader 1 Eine Installation des DVA Programms ist nicht erforderlich es reicht aus die Pro grammdateien auf den Laptop zu kopieren Standardm ssig in das Programme Ver zeichnis C Programme DVA Voraussetzung f r die Benutzung des Sensors ist eine korrekt eingerichtete Bluetooth Umgebung mit serieller Kommunikation SPP Nachfolgend wird anstelle beider Geschlechter nur noch das m nnliche Geschlecht verwendet Lenovo SL500 F r die Entwicklungsarbeiten und die erste Studie wurde ein Lenovo SL500 Laptop 2 verwendet Abbildung 5 Dieser Laptop erfiillt die gestellten Voraussetungen und das DVA Programm wurde darauf eingerichtet 2 2 Bildschirm Der zweite Bildschirm auf welchem die Optotypen Landolt Ringe angezeigt werden steht i A in 5 Meter Entfernung zu den Augen des Patienten Der Abstand kann va riiert werden jedoch muss f r d
83. nd Unaufmerksamkeit des Probanden bzw des Patienten und m gliches Blinzeln bei initiierten ruckartigen Kopfbewegungen Weil der Optotyp nur sehr kurze Zeit sichtbar war w rde der Landoltring bei Unaufmerksamkeit nicht regis triert und bei Augenzwinkern gar bersehen werden In Tabelle 16 sind die DVA Werte der Studien von Tian et al 6 und 5 sowie die DVA Loss Werte dieser Studie aufgef hrt Tian et al Herdman Diese Studie 50 s 75 s 120 s 100 s 150 s Patienten aktiv n a n a 0 25 0 14 0 81 0 41 0 87 0 52 kranke S passiv 0 66 0 36 1 08 0 47 0 32 0 16 1 01 0 65 1 27 0 59 Patienten aktiv n a n a 0 19 0 12 0 40 0 30 0 43 0 23 gesunde S passiv 0 36 0 22 0 47 0 53 0 23 0 15 0 44 0 30 0 54 0 25 Probanden aktiv n a n a 0 03 0 03 0 27 0 28 0 34 0 24 passiv 0 26 0 13 0 36 0 14 0 05 0 04 0 28 0 24 0 38 0 22 Tabelle 16 DVA Werte in logMAR in Studien mit aktiven und passiven DVA Tests Durchschnitt 4 51 2 Standardabweichung Es ist zu beachten dass bei Tian et al und Herdman DVA Werte bei unserer Studie jedoch DVA Loss Werte aufgef hrt sind Diese beiden Werte sind vergleichbar weil bei Tian et al und Herdman der statische Visus auf 0 logMAR korrigiert wurde und somit der DVA gleichzeitig dem DVA Loss entspricht Weil Tian et al in 6 haupts
84. ng gute Seh sch rfe bzw 0 8 in Richtung schlechte Sehsch rfe Diese Schritte entsprechen auf der logMAR Skala einer Addition bzw Subtraktion von logMAR 0 1 da diese Skala loga rithmisch ist und somit eine Multiplikation auf der MAR Skala in eine Addition auf der Gei solch kleinen Winkeln spielt es keine Rolle ob man die Berechnung mittels h Winkel in rad Radius oder mit dem Tangens durchf hrt der Fehler ist verschwindend klein Absolut korrekt w re die mittlere Formel Faktor 60 f r die Umrechnung von Grad in Bogenminuten 7 14 logMAR Skala umwandelt Von einer Optikusneuritis genesen wird ein Patient auf die Frage wann die Halfte der Besserung von Visus 0 04 bis 1 0 erreicht war sicher nicht die Zeit nennen als der Visus 0 5 betrug sondern die als er etwa bei 0 2 lag also dem 5fachen des Anfangswertes und einem Fiinftel des Erreichten Auszug aus Strategien der Visusbestimmung 13 Die H lfte liegt deshalb nicht beim arithmetischen Mittel sondern beim geometri schen Mittel In der logMAR Skala dementsprechend beim arithmetischen Mittel Aus diesen oben genannten Griinden ist 0 1 logMAR auch die Abstufung die beim Durchfiihren eines DVA Tests dieser Arbeit verwendet wurde 2 4 Reduzierung der Kopfdrehungen Ziel dieses DVA Tests ist es eine g nstigere schnellere und trotzdem zuverl ssige Alter native zum Kopf Impuls Test KIT zu bieten Damit der Test schneller bzw effiz
85. r sucht diesen zu erkennen Dieser DVA Test von Demer wurde weiterentwickelt und mit wachsender Verf gbar keit elektronischer Ger te in einem computergesteuerten Verfahren implementiert S J Herdman et al 3 machten es somit m glich den DVA Test mittels einer Computersteue rung zu vereinheitlichen Ein Testprotokoll wurde vorgegeben und mit 42 Probanden und 55 Patienten 29 mit einseitigem Ausfall 26 mit beidseitiger Unterfunktion validiert Vertikale Kopfdrehungen Schubert untersuchte im Jahr 2002 Kopfdrehungen in vertikaler Richtung 4 und zeigte darin dass keine Unterschiede zwischen Drehungen in horizontaler und vertikaler Ebe ne bestehen Dies zeigte er durch Tests mit 30 Probanden und 34 Patienten 13 mit einseitiger Unterfunktion 11 mit beidseitigem Ausfall und 10 mit Schwindel Aktiv Passiv Mit dem computergesteuerten DVA Test war es m glich auch andere Kriterien in den Test einzubringen So befasste sich S J Herdman 2001 mit der zentralen Vorprogrammie rung bei voraussagbaren und bei unvoraussagbaren Kopfrotationen 5 Unvoraussagbare Kopfdrehungen wurden durchgef hrt indem ein Untersucher den Kopf des Probanden bzw des Patienten drehte Die Resultate zeigten eindeutig dass die Testergebnisse mit unvoraussagbaren Drehungen wesentlich schlechter ausfielen als bei voraussagbaren Kopf drehungen Auch wurde erkannt dass Patienten welche seit l ngerer Zeit einen beid seitigen Ausfall haben sich gut adaptieren k
86. rchmesser gem ss Gleichung 6 aufgelistet Spalte 3 zeigt die Anzahl Pixel mit welchen ein Landoltring in f nf Metern auf einem Samsung SyncMaster 940ux 21 dargestellt wird 3 41 2 2 In der vierten Spalte sind analog zur dritten Spalte die Anzahl Pixel aufgelistet mit welchen ein Landoltring in f nf Metern auf einem 15 4 Zoll Laptop mit Aufl sungsdichte p 5 80 dargestellt wird Sehsch rfe V Durchmesser Pizel bei Pizxel bei 3 412 p 5 80 0 4 logMAR 2 90 mm 9 9 16 8 0 3 logMAR 3 64 mm 12 4 21 1 0 2 logMAR 4 59 mm 15 7 26 6 0 1 logMAR 5 78 mm 19 7 33 5 0 0 logMAR 7 27 mm 24 8 42 2 1 62 logMAR 30 1 cm 1027 4 1746 0 Tabelle 2 Sehscharfe V in logMAR entsprechender Durchmesser des Landoltrings in 5m Abstand Anzahl Pixel Pizel bei p 3 41 Feel und Anzahl Pixel Pixel bei 5 802126 Wie in der Tabelle 2 ersichtlich muss bei unserem Bildschirm 21 ein Landoltring bei 0 3 logMAR in 5m Abstand mit 12 Pixel horizontal und vertikal dargestellt werden Mit so wenigen Pixel wird ein Kreis nicht mehr kreisrund sondern eher achteckig dargestellt veranschaulicht in Abbildung 11 a skaliert und Abbildung 11 b Originalgr sse Der selbe Landoltring wird mit einer Aufl sungsdichte von 5 80 Feel mit 21 Pixeln dargestellt Abbildung 11 c und 11 d 25 a 12 x 12 Pixel b c 21 x 21 Pixel e 2 Abbildung 11 Landoltringe bei 0
87. rden Bei der in dieser Arbeit durch gef hrten Studie mit diesem 19 Zoll Bildschirm kam dieser Fall genau einmal vor mit V 1 88 logMAR PLandoltring V log 2 60 arctan oz 5 PLandoltring tan 5 2 5 6 Gleichung 6 rechnet einen Visus V in logMAR wieder zuriick in den Durchmesser eines Landoltrings PLandoltring 3 2 2 Minimale Aufl sungsdichte Ein weiteres Kriterium ist die Aufl sungsdichte p Pixel mm Diese Gr sse beschreibt wieviele Pixel ein Bildschirm pro Millimeter darstellen kann Ein Standard 19 Zoll Bild schirm Samsung SyncMaster 940ux 21 besitzt eine Aufl sung von 1280 x 1024 Pixeln Die jeweilige Anzahl Pixel Pixel dividiert durch die Abmessung W bzw H Gleichung 4 ergibt die Aufl sungsdichte p zu 10 F nf Meter ist der Standard Abstand um den Fernvisus zu testen 20 Begutachtung S 570 578 11 Achtung Nicht alle 19 Zoll Bildschirme weisen dieselben Abmessungen auf 24 Pixel Ee 7 Abmessung 7 1280 Pixel Pixel PWis zen 375mm mm 1024 Pixel Pixel 301mm aN mm Horizontale und vertikale Aufl sungsdichte PZW zon Stimmen meist ber ein Kleine Abweichungen k nnen jedoch vorkommen Die Aufl sungsdichte wird erst bei sehr guten Sehsch rfen wichtig wo es darum geht sehr kleine Landoltringe darzustellen In Tabelle 2 sind gute Sehsch rfen besser als 0 0 logMAR mit dazugeh rigen Landoltringdu
88. rdert bei inakzeptablen Werten Schwelle 8 s den Untersucher auf den Sensor zu kalibrieren e Um den Sensor manuell zu kalibrieren muss im Menu des Programms auf Sensor und dann auf Calibrate Abbildung 13 geklickt werden Alternativ kann man auch den Button Calibrate bei Sensor Data im rechten Teil des Programms anklicken Sensor Display Help Reconnect Results Sensor Info Abbildung 13 Kalibrierung des Sensors e Eine Meldung am Laptop erscheint dass das Headset f r die Kalibrierung f r zwei Sekunden ruhig gehalten werden muss Wird also das Headset nicht mehr bewegt kann auf OK geklickt werden 10 e Die Sensorwerte bei Sensor Data im rechten Teil des Programms zeigen nach zwei Sekunden die neu kalibrierten Werte an welche sich im Bereich 5 s bewegen sollten Der Sensor ist nun kalibriert 3 1 2 Erkennung und Kalibrierung des Bildschirms Fiir den korrekten Betrieb des Programms und somit eines DVA Tests muss ein zweiter Bildschirm angeschlossen sein Um dies zu tiberpriifen klickt man im Menu des Pro gramms auf Display und dann auf Display Info Abbildung 14 Om File Sensor Display Help Patient Probari Reinitialize Results Patient Number Calibrate Name Display Info gt Abbildung 14 Menu Display Info Ein kleines Fenster ffnet sich welches die angeschlossenen Bildschirme aufzeigt Er sch
89. rechenden p Werte ersichtlich Hier zeigt 40 sich eindeutig dass sich DVA Tests mit 150 s von denjenigen mit 100 s deutlich un terscheiden Fiir aktive Drehungen p 0 000000044 sowohl fiir passive Drehungen p 0 000000000000052 sind die Drehungen mit 150 s und 100 s statistisch signifikant unterschiedlich 6 6 Asymmetrie Nullhypothese E Eine Asymmetrie bei einem Proband besteht wenn die Differenz der KIT Werte fiir links und rechts gr sser ist als 0 1 was bei 9 Probanden 18 der Fall war Die Mediane f r KIT Gain und DVA Loss sind in Tabelle 10 aufgelistet und in Abbildung 17 als Balkendiagramm dargestellt KIT Gain DVA Loss 150 s 100 s aktiv passiv aktiv passiv bessere Seite High 0 93 0 38 0 38 0 3 0 32 schlechtere Seite Low 0 77 0 4 0 38 0 26 0 28 Tabelle 10 Auflistung der Mediane f r Probanden mit Asymmetrie KIT Asymmetry DVA 1 00 1 00 0 90 0 90 0 80 0 80 0 70 0 70 0 60 0 60 c B Low Ae a 5 0 50 9 050 E High lt x a 0 40 040 0 30 0 30 0 20 0 20 0 10 0 10 0 00 0 00 KIT active 150 5 passive 150 s active 100 s passive 100 s Abbildung 17 Probanden mit Asymmetrie Mediane fiir KIT und DVA Al Im Balkendiagramm ist ersichtlich dass die Balkenh hen High und Low bei den DVA Tests sich nicht so deutlich unterscheiden wie beim KIT Fiir 100 s aktiv sowie passiv ist sogar eine Umkehrung der Asymmetrie zu erkenne
90. rsonen und Patienten ohne Gleichge wichtsorgan oder dessen Erkrankung als solche erkannt werden und dies mit sehr hoher Sensitivit t und Spezifit t Es wurde gezeigt dass passive DVA Tests mit Kopfrotations geschwindigkeiten von 150 s die besten Ergebnisse liefern Im Gegensatz zum KIT kann ein DVA Test berall durchgef hrt werden ohne Einset zen von Kontaktlinsen und ohne Hornhautbet ubung Sowohl das simple Tragen eines Headsets sowie die Durchf hrung weniger Kopfrotationen und eine kurze Testzeit spre chen f r den DVA Test Um mit dem DVA Test Funktionsst rungen des VOR diagnostizieren zu k nnen m s sen jedoch noch weitere DVA Kriterien und Parameter in Studien untersucht werden Der Grundstein daf r wurde mit der Entwicklung dieser DVA Apparatur gelegt 53 Literatur 1 2 3 4 Gast 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Rudolf Probst Gerhard Grevers and Heinrich Iro Hals Nasen Ohren Heilkunde Thieme 2004 2 Auflage Joseph L Demer V Honrubia and R W Baloh Dynamic visual acuity a test for oscillopsia and vestibulo ocular reflex function The American Journal of Otology 15 3 340 347 1994 Susan J Herdman Ronald J Tusa Philip Blatt Alejandra Suzuki Paul J Venuto and Dale Roberts Computerized dynamic visual acuity test in the assessment of vestibular deficits The American Journal of Otology 19 790 796 1998 Michael C Schube
91. rt Susan J Herdman and Ronald J Tusa Vertical dynamic visual acuity in normal subjects and patients with vestibular hypofunction Otology and Neurotology 23 372 377 2002 Susan J Herdman Michael C Schubert and Ronald J Tusa Role of central pre programming in dynamic visual acuity with vestibular loss Arch Otolaryngol Head Neck Surg 127 1205 1210 Oct 2001 Jun ru Tian Igor Shubayev and Joseph L Demer Dynamic visual acuity during passive and self generated transient head rotation in normal and unilaterally vesti bulopathic humans Exp Brain Res 142 486 495 2002 Michael C Schubert Americo A Migliaccio and Charles C Della Santina Dynamic visual acuity during passive head thrusts in canal planes JARO 7 329 338 2006 Mark M J Houben Janine Goumans and Johannes van der Steen Recording three dimensional eye movements Scleral search coils versus video oculography In vestigative Ophthalmology and Visual Science 47 1 Jan 2006 Jun ru Tian Igor Shubayev and Joseph L Demer Dynamic visual acuity during transient and sinusoidal yaw rotation in normal and unilaterally vestibulopathic humans Exp Brain Res 137 12 25 2001 Joel A Goebel Nilubon Tungsiripat Belinda Sinks and Jaime Carmody Gaze stabilization test A new clinical test of unilateral vestibular dysfunction Otology and Neurotology 28 68 73 2006 M Jorns H derli Dominik Straumann and A Palla Accuracy of the bedside head impulse test in
92. s 12 2 3 14 2 4 Reduzierung der 15 2 9 ee 17 Umsetzung 19 Bilis MO CTISOB Ody Be ahead EE 19 SENE oa ME E S ab a re a es ate 3 20 3 1 2 SparkBune wk Ya oe eee eee ENEE 20 3 1 32 Headset cee eat oo a a a RE Ae Be 23 a2 Bildschiem or EE Sante eg EE 24 3 2 1 Minimale Sehsch rfe 24 3 2 2 Minimale Aufl sungsdichte 24 3 92 31 x a AN ete Gd 26 3 32 Eingabeger t re Ae a deen 27 93 4 De ee Ge EE AE a 28 Programm 31 Oba Auge an a 31 4 2 Betriebssystem icra 2 2820 Sure 2 hema deel d el ar aed 31 4 3 Programmiersprache 31 4 4 Benutzerhandbuch 31 4 5 32 4 6 Statischer Visustest 32 272 DYA Parameter 7 a A See FORO a Q 32 4 8 Resultaten 2 al ek Bae ke er et ee es ee ee 32 Studiendesign 33 Sele sNullhypothesen x 24a A ae Oh ae pue hh qu Ae as 33 5 2 Versuchsprotokoll x eera a Cannon 35 5 3 Ausschlusskriterien 36 5 4 Weitere Studienkriterien
93. t wurden Altersabh ngigkeit Herdman untersuchte in 3 5 nicht nur passive und aktive DVA Tests sondern auch die Altersabh ngigkeit In beiden Studien wurde gezeigt dass ltere Leute h here DVA Werte aufweisen Ganz K rper Rotationen Nebst den schnellen transienten Kopfdrehungen in eine Richtung wurden von Tian Shubayev und Demer auch Ganz K rper Rotationen untersucht 9 Daf r wird der Pa tient auf einen Drehstuhl gesetzt der dann mit 2Hz sinusf rmig nach links und rechts dreht maximal mit 130 s 17 Probanden und 11 Patienten mit einseitigem vestibul rem Ausfall absolvierten den Ganz K rper Rotationstest und einen DVA Test mit schnellen Transient meint hier eine ruckartige kurze Kopfdrehung in eine Richtung so wie sie beim DVA Test vorkommt transienten Kopfdrehungen sowie einen Search Coil Test 8 zur Kontrolle In beiden vor aussagbaren Tests waren die Patienten keineswegs schlechter als die Probanden Nur in danach durchgefiihrten unvoraussagbaren also passiven Tests resultierte ein Unter schied zwischen Kopfdrehungen gesunder Personen und Kopfdrehungen kranker Personen in die Richtung der erkrankten Seite Die Ergebnisse bei Drehungen in Richtung zur ge sunden Seite waren dieselben wie bei den Probanden Blickstabilisierung w hrend Kopfschiitteln Ein weiterer Test die Funktionalit t des VOR zu berpr fen wurde 2006 von Goebel et al entwickelt 10 In diesem Test sch ttelt der Proband bz
94. t alle 19 Zoll Bildschirme weisen dieselben Bildschirmabmessungen auf Deshalb sollte auch beim Anschliessen eines anderen 19 Zoll Bildschirms eine Kalibrierung vorgenom men werden e Im Menu Display auf Calibrate klicken Abbildung 17 b 13 e Auf dem zweiten Bildschirm erscheint eine schwarze rechteckige Fl che gem ss Abbildung 18 Abbildung 18 Kalibrierungsrechteck auf dem zweiten Bildschirm e Auf dem Laptop erscheint ein kleines Eingabefenster gem ss Abbildung 19 x Square Width in cm Square Height in cm he eg Abbildung 19 Kalibrierungseingabe auf dem Laptop e Mit einem Massband oder Lineal m ssen nun die Breite und die H he des schwarzen Rechtecks auf dem angeschlossenen Bildschirm abgemessen werden und auf dem Laptop im Kalibrierungsfenster unter Square Width in cm und Square Height in cm in Zentimeter eingegeben werden e Um die Kalibrierung abzuschliessen auf OK klicken Das Programm weiss nun wie gross der Bildschirm ist und kann die anzuzeigenden Landoltringe entsprechend skalieren um sie in der richtigen Gr sse anzuzeigen e Nach dem Kalibrieren wird der Benutzer gefragt ob er die eingegebenen Werte beim n chsten Start des DVA Programms beibehalten will Dies sollte nur gew hlt werden wenn f r l ngere Zeit ein anderer Bildschirm verwendet wird 14 3 2 Parametereinstellungen vor dem DVA Test Nachdem die Hardware Sensor und zweiter Bildsc
95. t hingegen darauf zu verzichten bevor nicht der Pr farzt die Fahrtauglichkeit best tigt hat Eine Teilnahme bei fortgeschrittener Schwangerschaft gt 4 Monat hochgradiger Sehst rung oder erh htem Augendruck ist nicht m glich 4 Studien Zeitplan Vorgesehen sind drei Experimente eines bei dem die Augenbewegung mittels der Kontaktlinse gemessen wird und zwei bei denen Sie die Position des Sehzieles beurteilen Die Experimente finden auf Wunsch an 2 verschiedenen Tagen statt das Intervall zwischen beiden Experimenten sollte nicht mehr als 2 Wochen betragen Bei Patientinnen und Patienten mit akuten subakuten L sionen der 82 Gleichgewichtsorgane Erkrankungsbeginn lt 3 Monate erste Testung fr hestens 1 Woche nach Erkrankungsbeginn sind weitere 6 Monate und 1 Jahr nach Erkrankungsbeginn vorgesehen Bei Patientinnen und Patienten mit Erkrankungsbeginn gt 3 Monaten bez bei gesunden Probandinnen und Probanden sind keine weiteren Verlaufskontrollen vorgesehen 5 R cktritt von der Studie Die Teilnahme an der Studie ist absolut freiwillig Ein direkter pers nlicher Nutzen entsteht f r sie nicht Sie k nnen jederzeit ohne Angabe von Gr nden von der Studie zur cktreten Falls Sie als Patient teilnehmen h tte dieses keinerlei negative Folgen f r ihre weitere Betreuung Selbstverst ndlich haben Sie auch eine Bedenkfrist 6 Versicherung Sie sind w hrend Ihrer Teilnahme an dieser Studie speziell versichert Diese Versicher
96. teinstellungen vorgenommen wurden inklusive statischer Seh sch rfentest kann nun ein DVA Test durchgef hrt werden e Daf r wird das Headset auf den Kopf des Patienten gesetzt und mittels den zwei Einstellschrauben festgemacht Abbildung 3 so dass die eine Einstellschraube nach oben zeigt die andere nach hinten e Der Patient sitzt auf einem Stuhl so dass seine Augen einen Abstand von f nf Me ter zum Bildschirm haben Sollte ein anderer Abstand gew hlt werden muss die 19 Distanz im Programm angepasst werden gem ss 3 2 3 DVA Parametereinstellun gen Paragraph Distanz zum Bildschirm Der Patient sollte nicht auf den Laptop sehen k nnen e F r die Landoltring R ckmeldungen erh lt der Patient das Eingabeger t in die H nde Abbildung 23 a a aktiver DVA Test b passiver DVA Test Abbildung 23 Patient w hrend dem DVA Test e Durch einen Klick auf Start DVA Test im linken Teil des Programms wird der DVA Test gestartet e Beim Dr cken dieses Start Button berpr ft der Sensor ob die Sensorwerte akzep tabel sind oder ob der Sensor neu kalibriert werden muss Deshalb muss der Kopf des Patienten beim Dr cken des Start Button ruhig gehalten werden e Das Programm ist nun bereit f r die erste Kopfbewegung Bei einem aktiven Test dreht der Patient seinen Kopf selbst in die ausgew hlte Richtung Abbildung 23 a bei einem passiven Test wird der Kopf des Patienten vom Untersucher gedreht Abbildung
97. tiert werden kann In der Praxis sind jedoch nur acht verschiedene Landoltringe gem ss Abbildung 3 gebr uchlich da so eine R ckmeldung noch m glich ist Im Vergleich zu Zahlen und Buchstaben k nnen Landoltringe wegen ihrer Einfachheit auch bei Kindern und Analphabeten eingesetzt werden COOOQSOOQ Abbildung 3 Optotyp Landoltring in acht Richtungen Bei acht verschiedenen Richtungen reduziert sich die Ratewahrscheinlichkeit bei fiinf Wiederholungen um das 32 fache im Vergleich zur Ratewahrscheinlichkeit bei vier Rich tungen auf ca ein halbes Promill gem ss Formel 2 Die Wahrscheinlichkeit dass ein Patient drei von f nf Landoltringe richtig err t kommt statistisch gesehen nur noch etwa jedes 2000 Mal vor 5 5 Prandoltring 3 6 Cl 5 Prandoltring 10 5 1 D Prandoltring 0 000488 2 oo ta Die Reduzierung der Ratewahrscheinlichkeit und die einfache Skalierung der Ringe auf die gew nschte Sehscharfe veranlassten uns den Landoltring als Optotypen f r den DVA Test zu w hlen 2 logMAR Die Sehsch rfe auch Visus genannt kann in verschiedenen Einheiten gemessen wer den Gebr uchlich sind Sehsch rfe Snellen MAR und logMAR Tabelle 1 beinhaltet ausgew hlte diskrete Sehsch rfewerte in allen vier Einheiten Der wohl intuitivste jedoch am wenigsten gebr uchliche Wert ist der MAR Beschrie ben wird damit der kleinste noch wahrnehmbare Aufl sungswinkel in der Einheit Bogen minute TI Mit
98. uf 3 4 3 Stufendiagramm Im unteren Drittel Abbildung 28 veranschaulicht ein Stufendiagramm die Resultate wobei die x Achse den Testverlauf und die y Achse die Sehsch rfe darstellt Da die Seh sch rfe nach oben zunimmt bzw sich verbessert nehmen die logMAR Werte nach oben ab Abbildung 28 Stufendiagramm Die blaue horizontale Linie veranschaulicht die statische Sehsch rfe Auf ihr liegt der erste Punkt Die n chsten Punkte symbolisieren jeweils einen Block von f nf Kopfdrehungen Unter halb der Punkte ist angegeben wieviele Landoltringe gesehen wurden Steht z B 3 5 so heisst das dass drei von f nf Ringen richtig erkannt wurden und dieser Block somit bestanden ist Wurde ein Block nicht bestanden so f hrt die Linie zu einem Punkt dessen Sehsch rfe um 0 4 logMAR schlechter ist die Linie geht also nach unten Wurde ein Block bestanden so f hrt die Linie zum n chsten Punkt dessen Sehsch rfe um 0 1 logMAR besser ist die Linie geht also nach oben Die Linie steigt dann solange an bis ein Block wieder nicht mehr gesehen wird Die ses Niveau des letzten Punktes entspricht dann der dynamischen Sehsch rfe und ist als horizontale rote Linie eingezeichnet Der DVA Loss entspricht der Differenz der dynamischen und der statischen Sehsch rfe und ist gr n dargestellt Literatur 1 2 3 4 5 6 7 Adobe Acrobat Reader http get adobe com reader Lenovo SL500 http s
99. ung bernimmt die Kosten aller m glichen Sch den die im Rahmen dieser Studie auftreten k nnen Ihr Pr farzt wird in diesem Falle die notwendigen Schritte einleiten 7 Datenschutz Ihre Daten dieser Studie werden vertraulich behandelt Zugang haben nur die involvierten Personen und die staatlichen Beh rden sofern ein Grund zur Kontrolle der Daten gegeben ist Im Falle einer Wissenschaftlichen Publikation werden Daten nur anonymisiert zug nglich sein 8 Kosten Im Rahmen des klinischen Versuchs werden Ihnen oder Ihrer Krankenkasse keine Kosten entstehen 9 Leitung der Studie Dr med Stefan Hegemann Oberarzt der Klinik f r Ohren Nasen Hals und Gesichtschirurgie und Prof Dr med Dominik Straumann Leitender Arzt Neurologische Klinik und Poliklinik 10 Kontaktperson Bei Unklarheiten Notf llen oder unerwarteten oder unerw nschten Ereignissen die w hrend der Studie oder nach Abschluss auftreten k nnen Sie sich jederzeit an die untenstehende Kontaktperson wenden Dr med S Hegemann Klinik f r Ohren Nasen Hals und Gesichtschirurgie Frauenklinikstrasse 24 8091 Z rich Tel 41 255 58 00 Z rich 29 August 2008 Schriftliche Einverstandniserklarung der Patientin Probandin bez des Patienten Probanden zur Teilnahme an einer Studie Bitte lesen Sie dieses Formular sorgf ltig durch und beantworten die Fragen gewissenhaft Bitte fragen Sie wenn Sie etwas nicht verstehen oder wissen m chten
100. ung Kapitel 3 beschrieben Damit der Untersucher dann die entwickelte Apparatur anwenden kann musste ein Programm geschrieben werden welches die einzelnen Ger te steuert und den Testablauf automa tisiert Anforderungen an das Programm und die Programmierung sind in Kapitel 4 ersichtlich das dazugeh rige Benutzerhandbuch befindet sich im Anhang A Durchf hrung einer Studie F r die Validierung und die Erprobung des entwickelten DVA Systems wurde in einem zweiten Teil der Arbeit eine klinische Studie in der ORL Klinik des Universit tspitals Z rich durchgef hrt Das Design der Studie mit den ver schiedenen Parametern befindet sich in Kapitel 5 und die Resultate in Kapitel 6 Zum Schluss wurden die Resultate in der Diskussion Kapitel 7 analysiert und mit bisherigen DVA Studien verglichen Das entwickelte DVA System sowie die gefundenen Resultate wurden abschliessend in einem Vortrag an der ORL Klinik pr sentiert Nachfolgend wird anstelle beider Geschlechter nur noch das m nnliche Geschlecht verwendet 1 1 Aufgabenstellung uzh eth ZU rich PD Dr Kai Uwe Schmitt Universitat und ETH Z rich ETH Z rich ETZ F90 Institut f r Biomedizinische Technik Gloriastrasse 35 8092 Z rich Tel 41 44 632 7536 Fax 41 44 632 1193 schmitt biomed ee ethz ch www biomed ee ethz ch DIPLOMRARBEIT Departement Informationstechnologie und Elektrotechnik D ITET HS 2008 Angehrn Dominik ENTWICKLUNG EINES VERSUCHSAUFBAUS ZUR MESSU
101. unktion die nicht betroffene Seite nicht von der gesunden Seite eines Probanden unterschieden werden muss Daf r kann man einfach die andere Seite testen um zu eruieren ob der Patient nun einen einseitigen Ausfall oder eine Unterfunktion aufweist Dementsprechend existieren f r die Praxis nur drei Kategorien Ausfall Unterfunktion und Normal In Tabelle 13 sind die bestm glichen Schwellen definiert mit entsprechender Spezifit t und Sensitivit t Wie beim KIT sind diese Schwellen mit Vorsicht zu geniessen und sollen nicht alleine ausschlaggebend f r eine Diagnose verwendet werden Kategorien Ausfall Unterfunktion Unterfunktion Normal DVA KIT DVA KIT Schwelle 1 0 logMAR 0 3 0 57 logMAR 0 7 Sensitivitat 92 9 78 6 95 5 90 9 Spezifitat 90 9 81 8 93 9 96 9 Tabelle 13 Schwellendefinition fiir den DVA Test passiv 150 8 45 DVA Loss DVA Loss DVA KIT Correlation 150 s active 2 00 1 80 1 60 140 1 20 A 1 00 A Fr 0 80 x v A A See YY 060 A v gt D n A 6 0 20 0 00 0 20 0 00 0 20 040 0 60 0 80 1 00 KIT Gain a 150 s aktiv DVA KIT Correlation 150 s passive 200 A 180 160 140 1207 20 r 4 100 y X 080 d wv v e v V v 060 ee 7 m a d 040 GA 0 20 E D 0 00 0 20 0 00 0 20 040 0 60 0 80 1 00 KIT Gain b 150 s passiv m Healthy Unaffected Side
102. uvor beschriebenen Nachteil ausser Betracht l sst so braucht man mit diesem Verfahren nach der Grobantastung im Durchschnitt nur noch zwei Bl cke mit dem verwendeten Algorithmus im Durchschnitt 2 5 Bl cke Abbildung 5 2 5 Feedback Nach jedem pr sentierten Optotyp muss der Patient eine Antwort abgeben Um nicht den Umweg ber den Untersucher zu nehmen welcher das Ergebnis in das Programm einspeist und um eine potentielle Fehlerquelle und Verf lschung der Resultate zu ver meiden sollte die M glichkeit bestehen das Feedback direkt vom Patienten zu erhalten Die einfachste und zuverl ssigste L sung ist ein Eingabeger t mit entsprechenden Tasten f r die Optotyp R ckmeldung F r eine einfache Durchf hrung des Tests mit Patienten mit schlechtem Visus sollten diese Tasten m glichst gross sein Dadurch wird das zeitgleiche Dr cken zweier Tasten verhindert 17 Abbildung 5 Vergleich der beiden Algorithmen Links verwendeter Algorithmus Rechts alternativer Algorithmus Von oben nach unten Alle vier m glichen Ab st nde des DVA zw 0 7 und 0 6 zw 0 6 und 0 5 zw 0 5 und 0 4 und zw 0 4 und 0 3 logMAR 18 3 Umsetzung 3 1 Sensor Wichtiger Bestandteil des DVA Tests ist die Messung der Kopfrotation Diese Messwerte werden nicht nur gebraucht um ab einer gewissen Rotationsgeschwindigkeit den Optoty pen anzuzeigen sondern auch um dem Untersucher eine Vorstellung zu geben auf welche Art und Weise der Kopf g
103. w der Patient den Kopf mit einer vorgegebenen Rotationsgeschwindigkeit Ist diese Rotationsgeschwindigkeit er reicht wird zufallig in einer Rechts oder Linksrotation ein Optotyp E prasentiert Der Proband bzw der Patient muss dann bestimmen in welche Richtung die Offnung des Optotypen zeigt Nach 5 Wiederholungen wird die Geschwindigkeit mit 10 s oder 10 s angepasst je nach dem ob der Optotyp richtig erkannt wurde oder nicht So wird eine Geschwindigkeitsschwelle ermittelt mit der die pr sentierten Optotypen gerade noch gesehen werden 14 Probanden und 14 Patienten mit einseitigem Ausfall wurden in die Validierung mit einbezogen Die Probanden erreichten im Durchschnitt eine Schwelle von 147 s Patienten in Richtung zur erkrankten Seite 84 s und in die Richtung zur gesun den Seite 112 s Nachteil dieses Tests ist das st ndige Kopfsch tteln des Patienten was verst ndlicherweise nicht als angenehm empfunden wird Der Test weist eine Spezifit t von 93 vergleichbar mit bisherigen DVA Tests und eine Sensitivit t von 64 deutlich niedriger als bei bisherigen DVA Tests auf Scleral Search Coils und Kopf Impuls Test KIT Um die tats chlichen Augenbewegungen zu erfassen wurde ein semi invasiver Test ent wickelt bei welchem dem Patienten eine Kontaktlinse aufs Auge gesetzt wird 8 Der Patient sitzt w hrend des KIT innerhalb eines konstanten Magnetfeldes welches dau ernd gemessen wird Die eingesetzte Linse enth lt eine

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