Elektronische Sehhilfe

Sensorbrille heilt Schwachsichtigkeit

28. März 2022, 14:42 Uhr | Fraunhofer IBMT
Fraunhofer IBMT Brille Sensorik Schwachsichtigkeit
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Gegen Schwachsichtigkeit bei Kindern hat Fraunhofer IBMT eine adaptive Shutterbrille mit elektronisch gesteuerten Flüssigkristallen entwickelt.

Normalerweise verarbeitet das Gehirn die Bilder beider Augen gleichzeitig. Bei Kindern bevorzugt das Gehirn jedoch manchmal die Bilder eines Auges, meist weil sie schärfer sind. Leider werden die Bilder des anderen Auges dann vernachläßigt und das Sehen entwickelt sich nicht richtig. Die entstehende Krankheit heißt Amblyopie, zu deutsch Schwachsichtigkeit.

Für die Therapie wurde bisher das gesunde Auge mit einem Pflaster abgedeckt, damit sich das geschwächte Auge vollständig 'nachentwicklen' kann und sich Schielen ausgleicht. Leider tragen viele Kinder das Pflaster aus Scham und die Therapie ist weniger erfolgreich. Ein weiterer Nachteil dieser Therapieform ist das eingeschränkte räumliche Sehen.

Multimodale Sensorintelligenz gegen Unfälle

Das Fraunhofer-Institut IBMT arbeitet im BMBF-Verbundprojekt »InsisT« an einer wirksamen Therapie-Alternative, die jetzt als Demonstrator bereit steht. Eine elek­tronische Sehhilfe mit multimodaler Sensorintelligenz verdunkelt dabei das gesunde Auge adaptiv und unterstützt die Kinder beim korrekten Tragen. Dank der neuen Technologie lässt sich die Okklusion des Auges so steuern, dass sie bei bewegungs­intensiven Aktivitäten wie Laufen, Springen oder Fahrradfahren unterbrochen werden kann, um Unfälle aufgrund eines fehlenden räumlichen Sehvermögens zu vermeiden.

Für die Steuerung der Brille sorgen intelligente Algorithmen, die durch eine effiziente Verarbeitung der multimodalen Sensordaten erstmals ein kontinuierliches Therapiemonitoring ermöglichen. Die Sensordaten bein­halten Messwerte eines Beschleunigungssensors und von Körperkontaktsensoren. Die Algorithmen überwachen den Zustand der Trageposition, die Aktivität des Trägers und das konfigurierte Okklusionsmuster, um daraus die effektive Trage- und Okklusions­dauer zu berechnen. Abgeleitete Zustandsvariablen werden zum Zwecke der Proto­kollierung und späteren Analyse im Brillengestell gespeichert, so dass die Brille auch ein Datenlogger ist. Die Verdunkelung der LCD-Gläser erfolgt elektronisch. Der Verdun­kelungseffekt entsteht durch das Ein- und Ausschalten der integrierten Flüssigkristalle. Der Takt der Okklusion lässt sich steuern und individuell anpassen, was ein wesentlicher Vorteil gegenüber der bisherigen Therapie mit Klebepflaster ist.

Eine App zur transparenten Behandlung

Das Fraunhofer-Instituts für Biomedizinische Technik IBMT entwickelte nicht nur die Brillenelektronik der derzeit 45 Gramm schweren Sehhilfe, sondern auch die verdunkelnden Algorithmen sowie eine Smartphone-App, mit der die Eltern des erkrankten Kindes die Therapie überwachen können. Sämtliche Informationen werden in einer sicheren digitalen Patientenakte gesammelt, ebenfalls eine Entwicklung der IBMT-Wissenschaftler. Die datenschutz­konforme Weban­wen­dung ist für den Arzt zugänglich, der den Therapieverlauf kontrollieren, anpassen und optimieren kann. Er erfährt, ob und wie lange die Brille getragen wurde. Diese Transpa­renz fehlte bei der bisherigen Behandlungsmethode. Ziel dieses digitalen Therapie­managementsystems ist es, erstmals eine individualisierte Therapie von Amblyopie bei Kindern möglich zu machen.

Aufgrund des adaptiven Shutterbetriebs und der integrierten Sensorintelligenz geht der realisierte Demonstrator weit über den Stand einfacher Shutterbrillen mit fest vorgege­benem Okklusionsmuster hinaus. Dieses innovative »Wearable« stellt die technolo­gische Basis für eine individualisierte Therapie von Amblyopie bei Kindern mit konti­nuierlichem Therapiemonitoring dar. Die Forscher streben mit diesem neuen Therapieansatz an, die durchschnittliche Tragezeit mindestens zu verdoppeln und damit die Zahl der erfolgreichen Thera­pien deutlich zu erhöhen.

Unternehmen für Go-to-Market gesucht

Für die Weiterentwicklung des funktionalen Demostrators werden interessierte Medizintechnikunternhemen gesucht - die Technik ist mit Anpassungen aber auch für weitere Anwendungen einsetzbar. (uh)


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