3D Eye Tracking System: Vom All in den klinischen Alltag

Das Gleichgewichtssystem des Menschen ist primär für die Wahrnehmung der Schwerkraft zuständig. Jedoch erst das in der Evolution eingeübte Zusammenspiel zwischen dem Gleichgewichtssinn und den durch Augen und den Tastsinn gelieferten Informationen im Gehirn ermöglicht eine optimale Orientierung im Raum. Seit vielen Jahren befasst sich ein Wissenschaftlerteam der Freien Universität Berlin um Prof. Clarke mit Störungen des menschlichen Gleichgewichtssystems auf der Erde sowie bei Astronauten in Schwerelosigkeit.

Bei diesen Untersuchungen wird das Gleichgewichtssystem über die Messung der kompensatorischen Augenbewegungen analysiert. Mehrere Generationen von Diagnoseapparaturen wurden hierfür entwickelt und zur Forschung auf der russischen Raumstation MIR sowie in Universitätskliniken genutzt. Die neueste Entwicklung, das 3D Eye Tracking Device (ETD) wurde in verschiedenen Flugzeugparabel-Kampagnen des DLR getestet und im Frühjahr 2004 mit der holländischen Taximission zur Internationalen Raumstation ISS gebracht. Ein Vorteil des ETD gegenüber den bisherigen Diagnoseapparaten liegt darin, dass Augenbewegungen nicht nur zwei-, sondern dreidimensional erfasst werden können. Durch eine digitale Bildaufzeichnung sowie eine Datenreduktion ist eine direkte Auswertung, zum Beispiel während einer laufenden Augenuntersuchung, möglich. Zusätzlich wurden die Geräte für die Weltraumforschung wesentlich leichter gebaut, wodurch sie am Astronauten, aber auch am Patienten auf der Erde besser eingesetzt werden können. Insgesamt können mit Hilfe des ETD somit präzisere und schnellere Informationen beispielsweise über die Auswirkungen der Schwerelosigkeit auf das Gleichgewichtssystem gewonnen werden.

Bei jedem Raumfahrer wurden während des sechsmonatigen Aufenthalts auf der ISS Messungen der Augen- und Kopfbewegungen in dreiwöchigen Abständen durchgeführt. Zurück auf der Erde erfolgten während der ersten 14 Tage an jedem zweiten Tag weitere Messungen.

Bereits wenige Wochen nach Abschluss der Mission des holländischen Kosmonauten André Kuipers im April 2004 zeigte die Auswertung der ersten Messungen, dass sich die so genannte Listingsche Ebene, das heißt die horizontale, vertikale und drehende Bewegung des Auges, sich in Abhängigkeit von den Schwerkraftbedingungen ändert. Der Befund bestätigte sich bei den weiteren Kosmonauten und passt auch zu den Ergebnissen aus Parabelflügen. Die Konsequenzen dieses Befundes für unser Verständnis der Raumorientierung sind noch gar nicht absehbar. Offenbar wird nicht nur das Gleichgewichtssystem, sondern auch die allgemeine Steuerung der Augenbewegung und damit möglicherweise der Sehvorgang selbst durch Schwerkraft beeinflusst. Zudem ist die Wechselwirkung im zentralen Nervensystem zwischen dem Gleichgewichtssystem und der Augenmotorik offenbar weniger koordiniert. Nach dem Raumflug gleichen sich die Systeme unter normalen Schwerkraftbedingungen nach längerer Zeit wieder an. Die Ergebnisse bestätigen, dass die Schwerkraft die maßgebliche Bezugsgröße für unsere räumliche Orientierung darstellt. Insgesamt tragen diese Erkenntnisse zu unserem Verständnis dieser Hirnfunktionen und schließlich zur Verfeinerung der klinischen Diagnostik bei. 

Inzwischen wird das 3D Eye Tracking Device bereits durch die Firma Chronos Vision erfolgreich vermarktet. Die Anwendungsbereiche sind höchst unterschiedlich; Beispiele sind unter anderem:

  • Feststellung der Müdigkeit von LKW- und Busfahrern
  • Verlaufskontrolle bei der Laser-Hornhaut-Abtragung zur Behandlung von Kurzsichtigkeit
  • Diagnose verschiedener neurologischer Erkrankungen, zum Beispiel auch von Schwindel


3D Eye Tracking Device:

Orientation of Listing's Plane

Forschungsgebiet:Humanphysiologie: Neurophysiologe
Zeitraum:April 2004 bis Mai 2008
Einsatzbereich:Russischer Teil
Partner:ESA, Russland, NASA
Status:abgeschlossenes Experiment
Ansprechpartner: Dr. Ing. Andrew H. Clarke, Freie Universität Berlin

Zuletzt geändert am: 13.07.2011 12:15:37 Uhr

URL dieses Artikels

  • http://www.dlr.de/dlr/desktopdefault.aspx/tabid-10342/538_read-601/

Sergey Krikalev experimentiert mit dem Eye Tracking Device auf der ISS

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Der russische Kosmonaut Sergey Krikalev führte ein Experiment mit dem Eye Tracking Device durch. Das wohl umfangreichste abgeschlossene deutsche Experiment der Raumfahrtmedizin befasste sich mit der Bewegungskrankheit - auch Kinetose genannt.

Eye Tracking in der Medizin

Eye Tracking in der Medizin

Eye Tracking kommt auf der Erde zum Beispiel in der Augenlaser-Chirurgie zum Einsatz.

Links

  • DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin
    (http://www.dlr.de/me)
  • Freie Universität Berlin
    (http://www.fu-berlin.de/)