Angewandte Forschung & Entwicklung

VR Fusion Trainer / Virtual Reality System zur Diagnostik und Behandlung von Strabismus

PROJEKTZIEL:

Wir arbeiten an einem auf VR-Technik basierendes Trainingsprogramm für Patienten, die schielen und dadurch nicht dreidimensional sehen können. Ziel ist es, VR-Brillen, die jetzt kostengünstig werden, dazu zu benutzen, dass Schiel-Patienten im virtuellen Raum trainieren können, zwei Bilder zu einem Bild zu „fusionieren“, um auf diese Weise räumlich sehen zu „lernen“. Die VR-Technik bietet hierbei Möglichkeiten, die konventionelle Trainingsmethoden in einer Sehschule nicht bieten können. Zielgruppe sind neben Kindern vor allem Erwachsene, die bislang so gut wie nicht therapiert werden, da es noch immer als unmöglich gilt, im Erwachsenenalter räumliches Sehen zu erlernen.

MEDIZINISCH-ANATOMISCHER HINTERGRUND:

Wir können räumlich sehen, weil unser Gehirn aus den zwei Bildern, die unsere beiden Augen produzieren ein – räumliches – Bild berechnet. Dieser Vorgang wird als Fusion bezeichnet. Für eine solche Fusion ist Voraussetzung, dass die beiden Bilder auf sogenannte korrespondierende Netzhautflächen projiziert werden und dass sich beide Augen koordiniert bewegen, damit entsprechend kongruente Bilder entstehen. Wenn eine Person schielt, dann bewegen sich die Augäpfel aber leider nicht kontrolliert / synchron und es kommt zu Achsabweichungen der beiden Augen. Die Folge davon ist, dass Bilder eben nicht auf korrespondierenden Netzhautflächen landen. In einem solchen Fall entstehen Doppelbilder, die massiv stören. Einen leichten Versatz von zwei Bildern kann das Gehirn durch seine „Rechenpower“ ausgleichen bzw. ignorieren. Ist der Versatz zu groß oder sind die Augenbewegung in einer oder mehreren Achsen nicht koordiniert, dann schaltet das Gehirn gewissermaßen eines der Bilder „aus“, um die „Störung“ zu entfernen. Die Person kann dann nicht räumlich sehen, weil aus einem einzigen Bild keine Tiefeninformation gewonnen werden kann. Gerade bei Kindern ist das fatal. Das Kind kann dann nicht lernen nicht zu fusionieren und nicht stereoskopisch sehen – mit allen Folgen für den Alltag. Hat das Gehirn erst einmal ein Auge „abgeschaltet“ bzw. verwertet dessen Information nicht, ist es für den Betroffenen sehr schwer, später noch das Fusionieren „zu lernen“, insbesondere wenn er älter ist und räumliches Sehen nie gekannt hat. Wird ein solcher Sehfehler zu einem späteren Zeitpunkt im Leben durch ein Prisma in der Brille korrigiert, kann zwar theoretisch die „geometrische“ Grundlage für eine Fusion geschaffen werden, allerdings „weiß“ das Gehirn nicht, was zu tun ist. Es muss sich zu sehr anstrengen und bleibt dann trotzdem dabei, nur mit einem Auge zu sehen. Deswegen gilt diese Fehlsichtigkeit nach wie vor als nicht therapierbar im Erwachsenen-Alter.

FORSCHUNGS- UND ENTWICKLUNGSANSATZ:

Ein Schielpatient, der nie räumlich gesehen hat, weiß nicht, was er sehen müsste. Das Hauptproblem beim Erwachsenen besteht im Prinzip also darin, dass sein Gehirn nicht „weiß“, was es mit zwei Bildern tun soll. Auch eine synchrone Bewegung der beiden Augen liegt oft nicht hundertprozentig vor. In der Praxis schaut der Patient dann eben nur mit einem Auge – aus Bequemlichkeit des Gehirns. Im Alltag bzw. der Realität, z.B. auf der Straße beim Autofahren oder Spazierengehen, findet sich nämlich kein „Reiz“, der dazu führt, dass sich das Gehirn umgewöhnt. Das störende zweite Bild wird daher vom Gehirn ausgeblendet/unterdrückt oder aber der Patient „sieht“ abwechselnd mal mit dem einen und dann mit dem anderen Auge, ohne dies wirklich steuern zu können. In der virtuellen Realität kann man dagegen diese Reize für das Gehirn aktiv setzen und so optimierte Trainingsmöglichkeiten für stereoskopisches Sehen bieten. Die Stärke der VR-Technik besteht darin, dass man über eine VR-Brille auf jedes Auge speziell „räumlich“ angepasste Bilder schicken kann, welche den Sehachsenfehler des Patienten berücksichtigen. Dies ist in der „analogen“ Realität praktisch unmöglich. Man kann also auf die falsche Sehachse – gewissermaßen „achsenkorrigiert“ – ein Bild schicken, welches es so in der Realität gar nicht geben kann, also quasi ein völlig falsches 3-D-Bild, das ein gesunder Mensch unsinnig finden und nicht fusionieren würde, das aber für den Fehlsichtigen mit seinem Sehachsenproblem plötzlich Sinn ergibt. Hat das Gehirn diesen Sinn erst einmal realisiert und angefangen zu fusionieren, kann die Sehachse über ein Prisma und eine schrittweise Korrektur der „falschen“ Bilder Stück für Stück durch Training in der VR-Umgebung korrigiert werden. Das Verfahren setzt also auf die sogenannte neuronale Plastizität des Gehirns. Da VR-Brillen zudem freie Kopfbewegung im Raum ermöglichen, ohne dass das dargestellte Objekt die Position im Raum verändert, können mit dieser Technik zusätzlich auch die Augenmuskeln und deren Koordination trainiert werden.

KOOPERATIONSPARTNER

Am Projekt arbeiten:

  • Hochschule Ansbach: Prof. Dr. Martin Müller (Konzeption, Projektsteuerung, Entwicklung Vertriebsmodell)
  • Multimedia Studio Rolf-Dieter Klein (3D-/VR-Programmierung)
  • Korkor Kommunikation Josef Korkor (User-Interface-Design)
  • Augenarztzentrum mit Sehschule Jaksche & Kollegen in Ansbach (augenärztliche Untersuchungen, Test-Trainings)

PROJEKTSTAND:

Nach einer positiven Vorprüfung durch die Bayerische Forschungssitzung und zwei sehr positiven Gesprächen mit Frau Dagmar Williams von der Bayerische Forschungssitzung erstellen wir derzeit in Zusammenarbeit mit der Servicestelle Forschung und Transfer (SFT) der Hochschule Ansbach einen Förderantrag für die Bayerische Forschungsstiftung.

 

Forschungsinteresse

KI in der Medienproduktion

Bei meiner Lehrtätigkeit und meiner eigenen wissenschaftlichen Arbeit im Rahmen meines Masterstudiums gilt mein Interesse der Erforschung von Zusammenhängen und Veränderungen im Kontext der voranschreitenden Verschmelzung von KI mit Prozessen der Medienproduktion. Die vorliegende Mindmap zeigt meine perspektivische Eingrenzung des Dachthemas „KI & Medienproduktion“ zur Strukturierung von Forschungsfragen in die Bereiche „Determinanten & Ursachen“, „Auswirkungen & Folgen“, „Bezug zu anderen Fachbereichen“ und „Mögliche Entwicklungen in der Zukunft“. Die sich daraus ergebenden Fragestellungen bieten zahlreiche Anknüpfungspunkte für Lehre und interdisziplinäre Forschung mit Kollegen aus anderen Fakultäten oder Fachbereichen.

Forschungsfeld / Mindmap zur Aufbereitung von Forschungsfragen

Kontakt aufnehmen

Bitte senden Sie eine Email. Sie wird schnellstmöglich beantwortet.