Ординатура / Офтальмология / Немецкие материалы / Augenmotilitatsstorungen Computerunterstutzte Diagnose und Therapie_Priglinger, Buchberger_2005
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Siegfried Priglinger
Michael Buchberger
Augenmotilitätsstörungen
Computerunterstützte Diagnose und Therapie
SpringerWienNewYork
Prof. Prim. Dr. Siegfried Priglinger
Leiter der Sehschule, A.ö. Krankenhaus der Barmherzigen Brüder, Linz, Österreich
Dipl.-Ing. Dr. Michael Buchberger
Leiter der Forschungsabteilung für Medizin-Informatik, Upper Austrian Research GmbH, Softwarepark Hagenberg, Hagenberg, Österreich
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Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.ddb.de abrufbar.
ISBN 3-211-20685-X Springer Wien New York
Vorwort
Es existieren eine Reihe von Lehrbüchern, die sich mit Augenmotilitätsstörungen befassen. Aus Lehrbüchern, in der Praxis und im Erfahrungsaustausch mit KollegInnen lernen wir.
Unser Fachbereich erfordert besonders gute Kenntnisse der funktionellen Anatomie und der Biomechanik von Augenbewegungen.
Mit dem Augenmodell SEE-KID wurde ein Lehrund Lernmittel geschaffen, das ein anschauliches Denken besonders bei komplexen funktionellen Störungen unterstützt. Eine gemeinsame Oberfläche macht es möglich, Modelle anderer Autoren zu integrieren und die Ergebnisse zu vergleichen.
Die Ideen und Konzepte dieser Arbeit basieren teilweise auf dem biomechanischen Softwaresystem Orbit™, welches ebenfalls zur Simulation von Augenmuskeloperationen verwendet wird und von der Firma Eidactics angeboten wird (www.eidactics.com).
Die Autoren bedanken sich bei Studienrat Dr. Herbert Hametner, Univ.-Prof. Dr. Witold Jacak, FH Prof. Dr. Herwig Mayr,
Siegfried Priglinger
Michael Buchberger
DI. Thomas Kaltofen, Doz. Dr. Thomas Haslwanter, den Studenten des Studienganges Software-Engineering für Medizin Jahrgang 1999 in Hagenberg, Univ.-Doz. DDr. Armin Ettl, OA Dr. Robert Hörantner Ried/I, bei Pater Prior Enbelbert Raab und den Mitarbeitern der Sehschule des Krankenhauses der Barmherzigen Brüder in Linz/D. Für die Unterstützung bei der Erstellung des Manuskripts möchten die Autoren Fr. Katharina Jaks besonderen Dank aussprechen.
Besonderer Dank sei meiner Familie und meiner Frau Dr. Renate Priglinger für die Geduld und das Korrekturlesen abgestattet.
Das Buch ist unseren Patienten gewidmet und allen Kolleginnen und Kollegen, die tagtäglich schwierige operative Entscheidungen treffen müssen.
Nachfolgenden Firmen sei für Ihren Druckkostenbeitrag gedankt:
Fa. Bausch & Lomb, Johnson+JohnsonEthicon, Fa. Scheibl, Fa. Askin, TRB Chemedica, Fa. Master Aid, Fa. Zeiss, Fa. Heinz, Fa. Alcon.
Oktober 2004
Inhaltsverzeichnis
Anleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
1 |
Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
3 |
1 |
Methode und Werkzeuge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
5 |
2 |
Analytische Modelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
7 |
3 |
Struktur von biomechanischen Modellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
9 |
4 |
Geschichte der Modellierung des menschlichen Auges . . . . . . . . . . . . . . . . |
11 |
5 |
Augenmodell SEE-KID . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
14 |
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Klinische Voraussetzungen und Augenmuskelchirurgie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
15 |
6 |
Medizinische Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
18 |
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Augenmuskel-„Pulleys“ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
20 |
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Augenmuskelschichten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
22 |
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Anatomische Messdaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
22 |
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MRT-Befunde der Orbita . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
24 |
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Sektionsbefunde der Orbita . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
25 |
7 |
Physiologie der Augenmotilität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
27 |
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Kinematische Prinzipien der Augenbewegungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
29 |
8 |
Neuronale Strukturen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
33 |
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Hering’sches Gesetz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
34 |
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Sherrington’sches Gesetz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
35 |
9 Funktionelle Topographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
36 |
VIII |
Inhaltsverzeichnis |
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10 |
Analyse von Augenbewegungsstörungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
40 |
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Physiologie der Rollstrecke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
40 |
11 |
Horizontales Begleitschielen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
43 |
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Konkomitantes konvergentes Schielen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
43 |
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Konkomitantes divergentes Schielen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
45 |
12 |
Inkomitante, periphere und zentrale Augenbewegungsstörungen . . . . . |
47 |
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Fehlinnervationssyndrom Stilling-Türk-Duane I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
47 |
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Fehlinnervationssyndrom Stilling-Türk-Duane II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
48 |
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Beidseitiges Fibrosesyndrom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
49 |
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Heavy-Eye-Syndrom rechts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
51 |
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Nukleäre Schielform (VI-Parese) mit supranukleärer Blickparese nach rechts . . |
53 |
13 |
Vertikale Motilitätsstörungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
55 |
14 |
Nomenklatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
56 |
15 |
Vertikale Schielformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
58 |
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Strabismus sursoadductorius . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
59 |
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Strabismus deorsoadductorius . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
60 |
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Überfunktion des m.obl.inf. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
63 |
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Strabismus sursoadductorius durch Pulley-Verlagerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
64 |
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Höherstand des rechten Auges (+VD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
65 |
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Beidseitige Überfunktion des m.obl.inf. mit Kopfzwangshaltung . . . . . . . . . . . . . |
66 |
16 |
Differentialdiagnostische Aspekte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
69 |
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Wirkungsweise der funktionellen Topographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
71 |
17 |
SEE++ Referenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
75 |
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Überblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
75 |
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Patientenverwaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
76 |
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Medizinische Stammdaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
78 |
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Referenzdaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
89 |
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Szenarien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
91 |
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Ansichten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
96 |
Inhaltsverzeichnis |
IX |
Symbolleisten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
Operationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
Optionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
Datenexport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
Nachwort und Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
125 |
Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
127 |
Anleitung
Teil I des Buches bietet eine anschauliche Darstellung der funktionellen Anatomie und Physiologie des Augenbewegungsapparates und grundsätzlicher Prinzipien zentralnervöser Steuerung. Das Buch richtet sich an Ärzte, OrthoptistInnen und medizi- nisch-technisches Personal.
Dem Buch beigelegt ist eine CD für das computerunterstützte Augenmodell SEEKID mit integriertem Benutzerhandbuch.
Teil II vermittelt die Grundlagen für die Anwendung. Für die richtige Handhabung von SEE-KID ist es sinnvoll vorerst die Kapitel des Teil II, bzw. das Benutzerhandbuch zu üben. Der umgekehrte Weg ist schwieriger. Er wird jedoch durch Hinweise auf Kapitel im Benutzerhandbuches unterstützt.
Anhand klinischer Beispiele soll eine Reihe von Simulationen ein Grundverständnis schaffen.
Vor Änderung entsprechender Simulationsparameter ist es zweckmäßig vorerst über deren Auswirkungen nachzudenken, um sie dann mit den tatsächlichen Reaktionen vergleichen zu können.
Ein Änderungsbericht erleichtert es die Effekte schrittweise abzuschätzen. Interaktiv können damit allgemeine Gesetzmäßigkeiten wie etwa das Hering’sche Gesetz, das Sheringgton’sche Gesetz bzw. eine funktionelle Topographie besser verstanden werden.
Dem Anwender soll mit unserem biomechanischen Augenmodell ein Instrumentarium in die Hand gegeben werden, um die Augenmotorik und deren Störungen nach dem Prinzip „learning by doing“ besser zu erfassen.
Unser Augenmodell wird ständig weiterentwickelt. Für Anregungen und Hinweise sind wir dankbar.
Einleitung
Die in diesem Buch vorgestellte Forschungsarbeit beschreibt eine erfolgreiche Kombination und Anwendung von interdisziplinärer Forschung in den Bereichen StrabismusChirurgie und Informatik. Dabei wurden Ergebnisse der medizinischen Grundlagenforschung in ein mathematisches Modell aufgenommen und anschließend als ein interaktives Software-System für den klinischen Einsatz realisiert. Das Hauptziel dieser Arbeit war eine anwendungsorientierte Forschung.
Es soll aufgezeigt werden, dass der Computer bei der Entscheidungsfindung in der Strabismus-Chirurgie nützlich sein kann.
Es wird die Verbindung typischer Schielformen, deren Diagnose und operative Behandlungsmöglichkeit in einem wohl konstruierten und klinisch einsetzbaren SoftwareSystem vorgestellt. Es handelt sich hierbei um eine neue Art der interaktiven, virtuellen Evaluierung von Augenmuskeloperationen und einer neuen Methode der präoperativen Planung, basierend auf einem biomechanischen Modell des menschlichen Auges. Auf der Grundlage von anatomischen und klinischen Messdaten sollen die Ergebnisse einer Operation besser vorausgesagt werden können. Eine sinnvolle dreidimensionale Visualisierung und Evaluierung physiologischer Daten unterstützt dabei die Interpretation von Motilitätsstörungen. Mit dieser Technologie soll die klinische Entscheidungsfindung nicht ersetzt, sondern durch möglichst objektive Daten ergänzt werden.
Die rasante Entwicklung von ComputerSystemen ermöglicht im medizinischen Bereich in zunehmendem Maße den Einsatz von Software. Leistungsfähige Computer für Bildverarbeitung und 3D-Grafiken in Kombination mit speziell entwickelten Systemen bieten eine sinnvolle Ergänzung in der medizinischen Diagnostik und Therapie. Um solche Systeme zu konstruieren, ist interdisziplinäre Forschung auf den Gebieten der Medizin, Mathematik, Physik und Informatik unumgänglich. Die Forschungsaktivitäten in den beschriebenen Disziplinen können dem Gebiet der Medizininformatik zugeordnet werden. Diese ist definiert als die Anwendung von Computern, Kommunikationsund Informationstechnologie sowie von Kommunikationsund Informationssystemen in allen Bereichen der Medizin. Dies betrifft die Bereiche der medizinischen Versorgung, der ärztlichen Ausbildung und medizinischen Forschung [BM00a]. Folglich vereint dieses Gebiet die Medizin mit mehreren Technologien und Disziplinen der Informationswissenschaft und Informatik.
In unserem Simulations-Software-System werden Methoden und Technologien aus den Gebieten der Mathematik, Physik und Software Engineering verwendet. Ein wesentliches Kriterium für den Einsatz solcher Systeme in der Praxis ist die Zuverlässigkeit und die möglichst interpretationsfreie Darstellung von medizinisch relevanten Daten