Dass eine Erkrankung des Gehirns die Bewegungen der Augen oder die Reaktionen der Pupillen beeinflusst, sei schon lange bekannt, sagt Dominik Senn, CEO beim Startup MachineMD. Doch für Ärztinnen oder Experten ist das Beobachten, Messen und Bewerten der Augen aufwändig und fehleranfällig.
VR-Brille: Vom Computer Game in die Klinik
Diese Aufgabe soll deshalb in Zukunft eine Virtual-Reality-Brille und Software übernehmen, die MachineMD zusammen mit Spezialistinnen des Schweizer Zentrums für Elektronik und Mikrotechnik (CSEM) entwickelt.
Bei der VR-Brille handelt es sich um ein hochwertiges kommerzielles Gerät, das für Computer-Games entwickelt wurde. Zwei Bildschirme zeigen einen optischen Reiz, während Kameras die Reaktionen der Augen und Pupillen beobachten.
In einem von insgesamt acht Tests wird jeweils ein Auge mit einer hellen Fläche geblendet, während das andere Auge dunkel bleibt. Kameras und Software registrieren die Reaktionen der Pupillen auf den Reiz – möglicherweise ein Anzeichen dafür, dass bei der Signalverarbeitung im Gehirn etwas nicht stimmt. In weiteren Tests geht es um das Gesichtsfeld, wie schnell sich die Augen bewegen oder wo sie hinschauen.
Künstliche Intelligenz analysiert Blickrichtung
Verstehen, wo jemand hinblickt, sei eine grosse Herausforderung, erklärt Sareh Saeedi vom Schweizer CSEM. Sie beschäftigt sich schon lange mit der digitalen Analyse von Blickrichtungen und hat an der Software für die Brille gearbeitet.
Anders als bei einem Fotoapparat sieht man einem Auge von aussen kaum an, worauf sich der Blick wirklich richtet – zu gross sind die physiologischen Unterschiede. Um das Problem zu lösen, setzten die Wissenschaftlerinnen des CSEM auf künstliche Intelligenz, auf sogenanntes maschinelles Lernen. Sie trainierten spezielle Software mit tausenden Aufnahmen von Augen und den Angaben, auf welchem Punkt im Raum der Fokus liegt. Die Software lernte so selbständig, den Blick richtig zu interpretieren.
Synthetische Daten statt Aufnahmen von Menschen
Die Aufbereitung der Trainingsaufnahmen von Hand sei aufwändig und fehleranfällig, sagt Andrea Dunbar, Spezialistin für künstliche Intelligenz beim CSEM. Statt Aufnahmen von menschlichen Augen wurden deshalb von einem Computer generierte Bilder für das Training verwendet, sogenannte synthetische Daten.
Neben Effizienz und Präzision hat dieses Vorgehen noch weitere Vorteile: Der Rechner kann auch beliebig viele Aufnahmen von Augen mit seltenen Krankheiten generieren und aufwändige Abklärungen rund um den Schutz der Privatsphäre entfallen.
Anfang 2024 soll eine erste Version der VR-Brille auf den Markt kommen. Die von MachineMD entwickelt Software kann dann einen Bericht generieren, der Expertinnen oder Ärztinnen einen Hinweis gibt, ob etwas nicht stimmt. Später soll die Software auch Diagnosen von Krankheiten wie Multiple Sklerose oder Alzheimer stellen können.
