VR-Oculomotor Test System (VR OTS)

Das VR-Oculomotor Test System VR OTS wurde von der TE&M GmbH zu einem Medizinprodukt der Risikoklasse I entwickelt.
VR OTS ist ein VR-Videospiel.  VR OTS ist die Abkürzung für Virtual Reality Ocular Motor Test System. Es ist ein CE-zertifiziertes Medizinprodukt und testet innerhalb einer Minute die binokulare Sehfunktion in 9 verschiedenen Blickrichtungen. VR OTS testet spielerisch die Fusionsfähigkeit und dokumentiert gleichzeitig die Augenbewegungen durch Eye-Tracking.

Binokulare Fusion (einfach „Fusion“) bezieht sich auf die Fähigkeit des Gehirns, Informationen, die von jedem Auge separat empfangen werden, zu einem einzigen, vereinheitlichten Bild zusammenzufügen. Störungen der Fusionsfähigkeit treten bei vielen neuro-ophthalmologischen Erkrankungen auf.

Medizinische Indikationen für den Einsatz sind:

1. Asthenopische Beschwerden
2. Dekompensierte Heterophorien
3. Durchblutungs- oder Stoffwechselstörungen des Mittelhirns (PostCovid, Schlaganfall, Schädel-Hirn-Trauma, Alkohol, Cannabis).
4. Defekte im visuellen Kortex V1 (Schlaganfall)
5. Defekte der Hirnnerven III, IV und VI

Der Nutzer sieht bei VR OTS vier Bälle, die virtuell in 2 m Entfernung vor dem Nutzer schweben. Einer der 4 Bälle erscheint dem Benutzer näher. Der näher schwebende Ball soll mit einem Controller markiert werden. In einem Durchgang werden 81x die Bälle gezeigt. Dabei variieren der Schwierigkeitsgrad (Disparitätsdifferenz) und die Blickrichtung.

VR OTS dokumentiert

• die Erkennenszeit (Fusionslatenz) für jede Blickrichtung und jeden Schwierigkeitsgrad
• die Fehlerquoten
• die Augenbewegungen durch Eye-Tracking

Patente

• EU-Patent: 16185273.6 Erfassung der zerebralen Kognitionszeit
• US-Patent: S/N 16/563,330. VERFAHREN ZUR QUANTITATIVEN ERFASSUNG DER FUSIONSFÄHIGKEIT BEI KONJUGIERTEN AUGENBEWEGUNGEN

VR-Okulomotor Test System monitort visuelle Kognitionsfähigkeit bei Patienten mit Post Covid

Der neurokognitive Virtual Reality Test (VR OTS)  zeigte bei Patienten mit PostCovid signifikante verlängerte Erkennenszeiten von 3D-Objekten (Fusionslatenzen)

 In einer Studie von Mehringer et al (2023) wurden 15 Kontrollpersonen und 20 Post-COVID-Patienten mit VR OTS untersucht. Während der psychophysischen Durchführung der Sehaufgaben wurden gleichzeitig die Augenbewegungen und die Pupillendurchmesser mittels Eye Tracking aufgezeichnet. Daraus wurden Merkmale der drei Hauptdatengruppen Stereosehfähigkeit, Pupillendurchmesser und Blickverhalten extrahiert und verschiedene A.I.-Klassifikatoren trainiert. Der Random Forest-Klassifikator erzielte mit 71 % Genauigkeit das beste Ergebnis. Die aufgezeichneten Daten deuten darauf hin, dass Post-COVID mit einer verminderten Stereosehfähigkeit und veränderten Augenbewegungen assoziiert ist. 1

1 Mehringer W, Stoeve M, Krauss D, Ring M, Steussloff F, Güttes M, Zott J, Hohberger B, Michelson G, Eskofier B. Virtual reality for assessing stereopsis performance and eye characteristics in Post-COVID. Sci Rep. 2023 Aug 13;13(1):13167

VR OTS ermöglicht schnelles Screening von fraglicher neu auftretender Diplopie

Häufige Ursachen von neu auftretender Diplopie wurden von Gindelskhi Sagiv [1] beschrieben. Wichtiger Befund der Studie von Gindelskhi Sagiv [1] war, dass bei neu auftretender Diplopie bei 47 % der Patienten ≤65 Jahren positive MRT-Befunde gefunden wurden.

Bei  26 % der Patienten >65 Jahren wurden positive MRT-Befunde gefunden.  In dieser Studie wurden N=210 Patienten ≥18 Jahre mit neu aufgetretener binokularer Diplopie untersucht. Davon waren 75 Patienten ≤65 J. und 135 > 65 J. In beiden Gruppen waren am häufigsten neurogene Hirnnervenlähmungen. Bei den älteren Erwachsenen waren sie häufiger mikrovaskulär bedingt (96 % gegenüber 74 %), während tumorbedingte Hirnnervenlähmungen bei den jüngeren Erwachsenen häufiger auftraten (15% gegenüber 2%). Das Sagging-Eye-Syndrom (SES, altersbedingte Distanzesotropie durch Degeneration des Bindegewebes der extraokularen Muskeln) war mit 12% die zweithäufigste Ätiologie in der Gruppe der älteren Erwachsenen, verglichen mit 1,3 % in der Gruppe der jüngeren Erwachsenen. Eine dekompensierte Heterophorie trat bei 16 % der jüngeren Erwachsenen auf, verglichen mit 12% der älteren Erwachsenen, wobei bei letzteren eine Kataraktoperation häufiger Auslöser war.

1 Gindelskhi Sagiv R, Levy N, Huna-Baron R, Leiba H, Paz T, Rappoport D. Diplopia in the Younger Adult (≤65 Years Old) Compared With Older Adult (>65 Years Old) Population-Presentation, Progression, and Outcome. J Neuroophthalmol. 2023 Sep 1

VR-Okulomotor Test System erkennt Fusionsprobleme bei Patienten mit Gehirnerschütterung beim Sport

Telemedizinisch & K.I.-unterstützte Detektion von Gehirnerschütterungen am Spielfeldrand

Es gibt 3,8 Mio sportassoziierte Gehirnerschütterungen in den USA pro Jahr. Gehirnerschütterungen sind Folge einer direkten oder indirekten Krafteinwirkung auf den Kopf. Patienten mit Gehirnerschütterung zeigen häufig Symptome wie Kopfschmerzen, Müdigkeit, Irritabilität, Lichtempfindlichkeit, Gedächtnis- und Sprachprobleme. 9 von 10 Patienten mit stumpfen Schädelhirntraumata zeigen zudem Sehstörungen, speziell Störungen der Okulomotorik und Fusion [1,2]. Es wurde gezeigt, dass der Grad der gestörten Kontrolle über Augenbewegungen mit dem Grad der Gehirnerschütterung korreliert. Viele der verfügbaren Screening-Methoden für Gehirnerschütterungen sind entweder aufwendig oder überprüfen die Okulomotorik nur unzureichend. Das Deutsche Ärzteblatt berichtet 2016: „…Das leichte Schädel-Hirn-Trauma (SHT) ist eine häufige Ursache für einen Kranken­haus­auf­enthalt und kann in manchen Fällen sogar zum Tod führen. Die Häufigkeit des leichten SHT und insbesondere einer Gehirnerschütterung wird immer noch zu häufig als eine zu leichte Verletzung eingeschätzt und in ihren Konsequenzen unterschätzt (1–3). Derzeit muss davon ausgegangen werden, dass etwa 40–50 Prozent der Gehirnerschütterungen übersehen werden (2, 5–11)……Kommt es zu einer zweiten oder weiteren Gehirnerschütterung, steigt das Risiko für einen noch protrahierteren Verlauf beziehungsweise für Komplikationen bis zur (teilweise malignen) Hirnschwellung (Second Impact Syndrome) (36, 37). Diese seltenen Fälle sind mit einer Letalität von bis zu 50 Prozent und einer Morbidität bis zu 100 Prozent assoziiert…“

Talkingeyes & More GmbH in Kooperation mit der Technischen Fakultät der Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (Department of Computer Science, Machine Learning and Data Analytics Lab (MaD Lab), FAU) entwickelte ein VR-System, das folgende Eigenschaften aufweist:

• Bestimmung der Fusionsfähigkeit in 9 Blickrichtungen (=konjugierte Augenbewegungen)
• Messung der Reaktionszeit in ms bei Erkennung des visuellen 3D-Stimulus

Die Methode ist von der Talkingeyes & More GmbH patentiert: Erteiltes Patent Nummer 16185273.6: Verfahren zur Erfassung der zerebralen Kognitionszeit sowie Vorrichtung zur Erfassung der zerebralen Kognitionszeit.

Erste klinische Ergebnisse bei Patienten mit Hirnerschütterung wurden bereits publiziert:

Detection of Mild Traumatic Brain Injury with a Virtual Reality System. Kara D, Ring M, Mehringer W, Michelson G. Journal of Medical and Biological Engineering 2020

Dabei konnte gezeigt werden, dass die Reaktionszeit von Patienten mit mildem oder moderatem Schädel-Hirntrauma (SHT) signifikant länger (p ≤ 0.001) ist als die der Kontrollgruppe. Die Reaktionszeit von Patienten mit moderatem SHT war signifikant länger (p ≤ 0.001), als die der Patienten mit mildem TBI.

Im Laufe der Zeit verbesserte sich die Okulomorik hinsichtlich Fusionsfähigkeit und Reaktionszeit. Eine Woche nach dem stumpfen SHT waren die Reaktionszeiten signifikant besser als direkt bei stationärer Aufnahme. Zwei Monate später kam es zu einer weiteren signifikanten Besserung der Reaktionszeiten. Vor allem in den Blickrichtungen nach links und rechts war das Verschmelzen der Bilder des RA und LA (Fusion) nicht möglich bei stationärer Aufnahme. Bei beiden Gruppen kam es nach 2 Monaten zu einer Normalisierung der Fusion der Bilder vom RA und LA und damit zu einem Stereosehen bei Seitblick.