Autarke Diagnostikbrille –
dank MIPI Kameras &
Embedded Vision
Das weltweit erste kabellose Video-Okulografie-System
Merlin der Zeisberg GmbH
Merlin der Zeisberg GmbH
Die Herausforderung: Millisekundenschnelle Augenbewegungen messen
Bestehende Video-Okulografie-Systeme sind kabelgebunden und nur an PCs angeschlossen einsetzbar. Diese Einschränkung wollte die Zeisberg GmbH mit der Entwicklung einer neuen Diagnostikbrille überwinden. Sie sollte autark einsetzbar sein sowie eine bessere Datenqualität und mehr Diagnosemöglichkeiten bieten.
Die Lösung: Eine autarke Diagnostik-Brille mit VC MIPI und Raspberry Pi
Das Video-Okulografie-System Merlin setzt auf Embedded Vision mit VC MIPI Kameras und einem Raspberry Pi Prozessorboard. Damit arbeitet die Brille PC-unabhängig. Mit einer hohen Bildauflösung und einer Framerate von 500 fps liefert sie genauere Daten und bietet erstmals ein Head- und Eye-Tracking in einem Medizinprodukt.
Anforderungen
Unabhängigkeit von PC und Labor:
Video-Okulografie-Systeme existieren seit über 30 Jahren, sind jedoch meist kabelgebunden und nur im Labor nutzbar. Dies erschwert die Durchführung von Tests.
Ziel der Entwicklung:
Ziel war es, eine Diagnostikbrille zu entwickeln, die ohne Kabel funktioniert und unabhängig einsetzbar ist. Das vereinfacht die Testverfahren erheblich und ermöglicht den Einsatz auch außerhalb eines Labors.
Lösung durch die Merlin-Brille:
Die Merlin-Brille arbeitet mit einem neuartigen Verfahren zur Fusion von Sensordaten, um 4-dimensionale Vektor-Informationen über die Brillenstellung im Raum bereitzustellen.
Head- und Eye-Tracking:
Merlin ermöglicht erstmals ein kombiniertes Head- und Eye-Tracking in einem Medizinprodukt, was den Untersucher bei der Durchführung der Tests unterstützt und direktes Feedback liefert.
Head- und Eye-Tracking:
Bestehende Systeme messen Kopfbewegungen über Gyroskope und Beschleunigungsdaten, liefern jedoch keine Angaben zur Kopfstellung und
-bewegung im Raum. Dies kann Testergebnisse verfälschen.
So funktionierts:
Das Zusammenspiel von Gleichgewichtsorgan und Augen messen
Das menschliche Gleichgewicht basiert auf einem komplexen Zusammenspiel mehrerer Sinne und Organe, gesteuert vom Gleichgewichtsorgan. Dieses Vestibularisorgan sitzt im Innenohr und besteht unter anderem aus drei Bogengängen, die im 90°-Winkel zueinanderstehen. Sie erkennen zum Beispiel eine schnelle Drehbewegung des Kopfes und leiten die Information an das Gehirn weiter. Der Körper reagiert auf die rotatorischen Reize unter Anderem mit schnellen Augenbewegungen und ermöglicht so stabile Bilder auch in der Bewegung.
Zeisberg Brille “Merlin”
Das Video-Okulografie-System Zeisberg Merlin misst
das Zusammenspiel von Kopfbewegung und Augenreaktion. Dazu wird beim Video-Kopf-Impulstest der Kopf des Patienten zunächst fixiert und dann vom Untersucher gedreht.
VC MIPI® Kameras
VC MIPI® Kameras zeichnen die Augenbewegung auf. Die Schnelligkeit der Augenreaktion und Sprünge in der Nachstellbewegung (Sakkaden) geben Aufschluss über Beeinträchtigungen und betroffene Bogengänge.
Raspberry Pi Elektronik
Ein Raspberry Pi Compute Module 4 ist als Prozessorboard in die Diagnostikbrille integriert. Hier werden die Kameradaten ausgewertet und zur Visualisierung und Weiterverarbeitung an einen PC oder ein Mobilgerät übertragen.
Vorteile der Merlin Diagnostikbrille
Das neue Video-Okulographie-System verbessert die Gleichgewichtsdiagnostik in Arztpraxen, Kliniken und Forschung:
PC-unabhängig
Höhere Datenqualität
Head- & Eye-Tracking
Einsatz außerhalb von Labors
Direktes Feedback für Untersucher
Neue Diagnostik-Möglichkeiten
MIPI-Kameras mit 500 fps und Global Shutter
Die VC MIPI IMX273 Kameramodule bieten mit ihrer Framerate von 500 fps eine bis zu fünf mal höhere Auflösung als bisherige Systeme. Ihr Global-Shutter-Verschluss ermöglicht dabei eine Bildaufnahme ohne Artefakte durch die Bewegung.
Nur 15 Monaten Entwicklungszeit
Das Raspberry Pi Compute Module 4, die kompatiblen VC Kameras und die RPi Entwicklungsumgebung ermöglichten die Entwicklung vom Konzept bis zum ersten Prototyp der Diagnostikbrille in lediglich 15 Monate. Das Gerät ist dank der Embedded Vision Komponenten kompakt, leicht und energieeffizient.
Zeisberg
Die Zeisberg GmbH beschäftigt sich seit über drei Jahrzehnten als Familienunternehmen mit Fragen im Bereich der Diagnose und Therapie von Gehör und Gleichgewicht sowie mit der Digitalisierung dieser Prozesse. Das Unternehmen mit Sitz im süddeutschen Metzingen verfügt über fundierte Erfahrung und umfassendes Know-how in den Bereichen Audiologie und Neurootologie.
“Wir haben uns für die VC MIPI IMX273 Kameras entschieden, weil sie eine extrem schnelle Framerate bieten sowie mit ihrem Global-Shutter-Verschluss eine Bildaufnahme ohne Artefakte ermöglichen.
Wichtig waren uns außerdem die MIPI CSI-2 Schnittstelle zum Anschluss an den Raspberry Pi sowie eine hohe Qualität und Langzeitverfügbarkeit. Bei all diesen Punkten hat uns Vision Components überzeugt – ebenso wie bei der Unterstützung des Teams zur Integration.“
Embedded Vision macht
Medizintechnik unabhängig
Embedded Vision als Technologie für die schnelle und einfache Entwicklung autarker smart Devices lässt sich auch auf weitere Medizin- und Laborgeräte
sowie in andere Branchen und Industrien übertragen: Systeme mit MIPI Kameras
und kompatiblen embedded Prozessorboards ermöglichen es, äußerst kompakte, energieeffiziente und dank onboard-Datenverarbeitung von externen PCs unabhängige Geräte zu entwickeln.
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