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前庭测试装置

阅读：266发布：2020-05-11

专利汇可以提供前庭测试装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种用于检测和记录人的头部方位的系统包括：第一传感器，其能够关于人在三维空间中的头部方位的传感器数据；医疗数据采集系统，其配置成存储和输出来自第一传感器装置的传感器数据；以及处理器，其配置成处理来自医疗数据采集系统的传感器数据、输出表示头部方位的第一信号并且产生用于通过图形显示器来呈现的图像；其中，所述图像包括：第一参考指示；方位指示，其中，所述方位指示在图像中的位置基于来自处理器的第一信号来确定，以及当满足第一条件时的反馈指示。，下面是前庭测试装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于检测和记录人头部方位的系统，包括：
第一传感器装置，其能够提供关于在三维空间中的人的头部方位的传感器数据；
第二传感器装置，其能够提供关于所述人的眼运动的附加传感器数据；
医疗数据采集系统，其配置成存储并输出来自所述第一传感器装置的所述传感器数据和来自所述第二传感器装置的所述附加传感器数据；
存储器，其配置成存储所述人的半规管和人头部的三维模型；
计算模块，其从医疗数据采集系统接收表示所述人的凝视方向和头部的空间方位的实时传感器数据的流，并将该实时传感器数据转换为表示所述人的空间方位和前庭活动的矢量；以及
处理器，其配置成处理并组合来自所述计算模块的实时矢量数据与存储在所述存储器中的半规管和人头部的三维模型，输出表示所述头部方位的第一信号并且产生用于通过图形显示器呈现的图像；
其中所述处理器配置成从由所述第二传感器装置所提供的关于所述眼运动的所述附加传感器数据得到前庭活动的存在；
其中所述图像包括：
第一参考指示；
第二参考指示；
方位指示，其中，所述方位指示在所述图像中的位置基于来自所述处理器的所述第一信号来确定，以及
当满足第一条件时提供反馈的反馈指示，其中所述反馈指示包括：所述第一参考指示的颜色的变化、或所述第一参考指示的形状的变化、或所述第一参考指示的大小的变化、或所述第二参考指示的颜色的变化、或所述第二参考指示的形状的变化、或所述第二参考指示的大小的变化、或所述人头部的所述三维模型的二维投影的颜色的变化、或所述人头部的所述三维模型的二维投影的形状的变化、或所述人头部的所述三维模型的二维投影的大小的变化；
由此，由所述处理器产生的所述图像包括所述人头部的所述三维模型的二维投影，其中，所述二维投影的观测角度基于表示所述头部方位的所述第一信号来确定。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，当由所述第一信号表示的所述头部方位偏离根据试验方案的期望方位超过预定量时，满足所述第一条件。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述试验方案包括Dix-Hallpike试验、Epley试验或Semant试验。
4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述试验方案在检测所述人的前庭活动之前被预先确定。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一条件是所述图像中的所述方位指示的位置偏离根据试验方案的相对于所述第一参考指示的期望位置超过预定量。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述人头部的所述三维模型包括一组左半规管的第一三维模型和一组右半规管的第二三维模型。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一参考指示配置成提供关于绕着第一局部轴的第一旋转的第一反馈，以及所述第二参考指示配置成提供关于绕着垂直于所述第一局部轴的第二局部轴的第二旋转的第二反馈。
8.根据权利要求1所述的系统，还包括存储器，其配置成存储人头部的三维模型；
其中，所述人头部的所述三维模型包括一组左半规管的第一三维模型和一组右半规管的第二三维模型；以及
其中，所述处理器配置成提供所述第一三维模型、所述第二三维模型或两者的二维投影，且响应于所得到的前庭活动，改变所述二维投影的至少一部分的颜色。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器配置成从由所述第二传感器装置所提供的关于所述眼运动的所述附加传感器数据得到前庭活动。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器配置成基于来自所述第一传感器装置的所述传感器数据和来自所述第二传感器装置的所述附加传感器数据产生反馈信号。
11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一参考指示和所述方位指示被设计成帮助医师在试验方案期间精确定位所述人的头部。
12.根据权利要求2所述的系统，其中，所述方位指示被设计成在所述试验方案期间如果所述方位指示正在偏离跟踪，则点亮或改变颜色。
13.根据权利要求1所述的系统，其中，当正被检查的人的头部运动时，所述方位指示在图形显示器的主窗口内运动，并表示所述人的凝视方向。

说明书全文

前庭测试装置

技术领域

[0001] 本公开涉及用于诊断和治疗人类眩晕(vertigo)、头晕(dizziness)以及类似平衡相关的失调(similar balance-related disorders)的装置。

背景技术

[0002] 头晕是影响很大一部分人群的常见症状。前庭失调(vestibular disorders)的诊断和治疗需要将患者的头部放置在特定的位置，例如，患者头部伸直呈端坐不动。为了执行诊断或治疗，患者可能需要移动至特定的位置或以指定顺序移动到一组预定位置。患者头部的正确定位对于正确诊断和治疗是必要的。

[0003] 由于患者的前庭活动(即，人对方位改变的反应，“平衡感”)不能被直接监测，因而医师不得不依靠诸如眼运动反射的次级指征来客观地检测人的前庭系统活动。当头部绕着任意轴旋转时，患者将内在地并不自觉地设法通过在相应轴上反方向旋转他或她的眼睛来维持远距离的视觉图像。内耳中的半规管感觉角动量并向用于大脑中眼运动的细胞核发送信号。信号从这里被中继到眼外肌以允许他或她的凝视在头部移动时固定到一个对象上。当半规管正在被刺激而头部没有运动时，发生一种表示眼震颤的特定反应。眼运动的方向与正在被刺激的特定半规管直接有关。

[0004] 可被诊断和治疗的症状的一个示例是良性阵发性位置性眩晕(BPPV：Benign Paroxysmal Positional Vertigo)。BBPV是眩晕的最常见的原因，几乎占所有眩晕患者的
40％。BPPV的最常见原因是患者的存在于囊中的钙碳酸结晶至半规管中的位移(半规管耳石症)或至壶腹帽上的位移(耳石症)。现如今，后半规管BBPV(最常见)通过执行表示Dix-Hallpike试验(manoeuvre)的患者的特定定位的特别序列来诊断，而检查者同时通过当患者是在仰卧位置且他或她的头转向受到影响的耳朵时观察眼睛来寻找眼震颤。Dix-
Hallpike试验是用于诊断BPPV的最常见的定位序列，但也使用诸如防聋测试、侧卧和翻滚的其它试验。所选择的试验分别通过医师偏好、患者的颈部移动性以及BPPV是否呈现在后半规管、前半规管或侧半规管中的怀疑来确定。用于BPPV的治疗是通过重新定位试验。存在若干可供医师用于此目的的重新定位试验，例如，耳石重新定位治疗(Canalith
Repositioning Treatment)(表示Epley试验)、释放试验(Liberatory)(表示Semant 试验)以及所谓的BBQ翻滚试验(BBQ roll manoeuvre)。

[0005] 所有患者以这种方式治疗的试验的成功率为90％。然而，几乎40％的被治疗患者经历复发并可能需要返回到医师处进行另外的重新定位。为什么几乎40％的被治疗患者没能从上述治疗体验到立即的或持久的成功不得而知。一个原因可能是重新定位试验可能没有被医师正确地执行。如果医师在他的处置中具有执行重新定位试验与此同时记录患者的位置和反应的手段，那么，所述重新定位试验可以以更高的置信度来被医师执行，并因此，更多的患者将从治疗感受到成功。发明内容

[0006] 一种用于观察和识别异常人前庭活动的方法可被执行。所述方法可包括：调用人的选定空间方位并提供人的空间方位的视觉表示以及人的前庭运动的一个或多个运动分量。所述方法可允许例如Dix-Hallpike试验的自动执行，同时监测作为空间方位的变化指示的前庭脊髓反射连同监测空间方位。一种装置可配置成执行上述方法，并且可包括：用于确定患者的头部位置的定位或方位测量，例如加速计或类似装置；以及眼运动监测设备，例如，安装在患者头部上并设有摄像机或类似设备以便登记患者的眼运动的护目镜或眼镜。
在一些情况下，所述装置可还包括一种机构，所述机构用于在测试执行期间以自由旋转的任意360°空间方位暂停患者，所述机构能够根据在测试期间用于引起期望响应的需求，自动改变患者的空间方位。

[0007] 上述装置可能需要医师或助理在没有自动改变患者的空间方位的机构的情况下执行测试的相当程度的训练和经验。即使此类机构是可用的，但是它可能是庞大的并且昂贵的，并因此可能只能由具有必需的空间和经费来获得并使用此类机构的医师接近。

[0008] 因此，期望的是具有经济有效的用于在测试和治疗期间观察并识别异常人前庭活动的方法和系统，该方法和系统易于被接受较少附加训练的医师使用、不占用大量空间。

[0009] 根据一些实施例，设计出一种用于检测和记录人的头部方位的系统，所述系统包括：第一传感器装置，其能够至少采集关于人在三维空间中的头部方位的传感器数据；计算系统，所述计算系统包括医疗数据采集系统、处理器和图形显示器，其中，所述医疗数据采集系统配置成存储和输出来自第一传感器装置的传感器数据，所述图形显示器配置成显示由处理器形成的图像；以及所述处理器配置成处理来自所述医疗数据采集系统的传感器数据、输出表示头部方位的第一信号并产生适合被图形显示器示出的图像，所述图像至少包括：第一参考指示；方位指示，其中，所述方位指示在图形显示器中例如相对于第一参考指示的位置基于来自处理器的第一信号来确定；以及每当满足第一特定条件时的反馈信号。这允许医师以精确的和安全的方式跟随这个人方位的操作，而不涉及使用大体积的设备或复杂的训练。

[0010] 在一个实施例中，所述第一特定条件是表示头部方位的第一信号偏离根据特定试验方案的头部方位超过预定量。在另一实施例中，所述第一特定条件是上述方位指示偏离根据特定试验方案的相对于第一参考指示的期望位置超过预定量。这允许系统的显示器在正在被检查或治疗的人的头部运动的执行期间向医师提供快速且有效的反馈。

[0011] 在一个实施例中，所述处理器通过在图像显示器中改变方位指示(orientation indicator)的颜色、形状或大小来产生反馈信号。在一个实施例中，所述系统包括配置成至少保存人头部的所存储的三维模型的存储器。在进一步的实施例中，通过所述处理器产生的图像包括所存储的人头部的三维模型的二维投影，其中，所述二维投影的观测角度
(viewing angle)基于表示头部方位的第一信号来确定。在另一实施例中，第一参考指示配置成提供关于围绕第一局部轴的旋转的反馈，以及第二参考指示配置成提供关于围绕垂直于第一局部轴的第二局部轴的旋转的反馈。所述反馈信号连同人头部的三维模型的二维投影的观测角度的改变使得医师很容易在检查期间连续跟随人的头部的方位，并立即纠正来自预定的头部旋转的任何偏离。

[0012] 在一个实施例中，所述系统包括能够采集关于人的眼睛运动的传感器数据的第二传感器装置，并且，优选地，所述处理器配置成从由第二传感器装置提供的关于人的眼睛运动的传感器数据得到前庭活动。

[0013] 所述处理器还可配置成基于来自第一传感器装置的传感器数据和来自第二传感器装置的传感器数据生成一或多个反馈信号。

[0014] 一个反馈信号可与例如相对于参考位置的人的一只或两只眼睛的位置相关，例如，建立执行的校准程序。例如，当一只眼睛或两只眼睛驻留在预定位置范围内时，所述一只或两只眼睛可用一种颜色指示，以及当一只眼睛或两只眼睛驻留在预定位置范围之外
时，用另一种颜色指示。

[0015] 在进一步的实施例中，存储器所存储的人头部的三维模型分别包括所存储的一组左半规管和一组右半规管的三维模型。在一个实施例中，所述处理器配置成响应于所导出的前庭活动，提供所存储的上述两组半规管的三维模型的二维投影并分别改变一组左半规管和一组右半规管的各半规管的颜色。所述一组左半规管和所述一组右半规管的半规管的模型的二维投影分别以人头部的三维模型的二维投影的观测角度改变它们的观测角度，并且此外，每当根据关于人眼运动的采集数据，例如，通过改变颜色，检测到前庭活动时，分别改变它们的外观。该特征允许医师在头部操作期间跟随被检查或治疗的人的前庭活动，因此使医师更容易确定来自在检查或治疗期间的人的异常的前庭响应。

[0016] 在一些实施例中，所述特定试验方案选自Dix-Hallpike试验、Epley试验和Semant试验之一者。一个实施例提供在检测人的前庭活动之前被选择的特定试验方案(manoeuvre)。该特征允许医师在对被检查人执行试验之前选择，例如Dix-Hallpike试验，并由于系统能够事先“预知”Dix-Hallpike试验要被执行，使系统精确地和以正确的顺序帮助试验的各运动，因此提供用于引导的期望头部转动角度的顺序并具有在试验的执行期间引导医师的能力。

[0017] 一种用于检测和记录人头部方位的系统包括：第一传感器装置，其能够提供关于人头部在三维空间中的方位的传感器数据；医疗数据采集系统，其配置成存储并输出来自第一传感器装置的传感器数据；以及处理器，其配置成处理来自医疗数据采集系统的传感器数据，输出表示头部方位的第一信号并产生由图形显示器呈现的图像；其中，所述图像包括：第一参考指示；方位指示，其中，在图像中的方位指示的位置基于来自处理器的第一信号来确定；以及当满足第一条件时的反馈指示。

[0018] 可选地，当由第一信号表示的头部方位偏离根据试验方案的期望方位超过预定量时，满足第一条件。

[0019] 可选地，所述试验方案包括Dix-Hallpike试验、Epley试验或Semant试验。

[0020] 可选地，所述试验方案是在检测人的前庭活动之前被预先确定。

[0021] 可选地，根据试验方案，第一条件是所述方向指示在图像中的位置偏离相对于第一参考指示的所述图像中的期望位置超过预定量。

[0022] 第一参考指示可像标尺或数字线一样形成，所述标尺或数字线带有沿着所述标尺或数字线的数字，其显示所述标尺或数字线上从在讨论的数字到标有数字零的参考点的有向距离。所述数字可以以头部围绕第一轴，例如水平轴的角旋转的度数来显示，在这种情况下，第一参考指示在所述图像中被优选显示为水平标尺或数字线。所述方位指示可在对应于头部围绕第一轴，例如水平轴的当前角旋转的位置相对于第一参考指示来定位。当所述方位指示在围绕第一轴的角旋转的预期范围之外时，可满足第一条件。

[0023] 可选地，所述图像包括第二参考指示。

[0024] 所述第二参考指示可像标尺或数字线一样形成，所述标尺或数字线带有沿着所述标尺或数字线的数字，其显示所述标尺或数字线上从在讨论的数字到标有数字零的参考点的有向距离。所述数字可以以头部围绕第二轴的角旋转的度数来显示。第二轴可与第一轴垂直。第二轴可以为垂直轴，在这种情况下，第二参考指示在图像中被优选显示为垂直标尺或数字线。所述方位指示可在对应于头部围绕第二轴，例如垂直轴的当前角旋转的位置相对于第二参考指示来定位。当所述方向指示是在绕着第二轴的角旋转的期望范围外时，可满足第一条件，或者当所述方位指示在绕着第一轴的角旋转的期望范围外和/或在绕着第二轴的角旋转的期望范围外时，可满足第一条件。

[0025] 可选地，所述方向指示可具有笛卡尔坐标系的图像的形式，例如，所述坐标系带有下面关于人的头部定义的x轴、y轴和z轴，并且其方位可在所述图像中相对于形成第一参考指示的另一个笛卡尔坐标系显示，并且所述另一笛卡尔坐标系例如具有例如对应于所选择的试验方案的人的头部期望起始位置的水平x轴和水平y轴和垂直z轴。因此，可选地，在人的头部的期望起始位置，所述方位指示和第一参考指示重叠，并且当人的头部根据所选择的试验方案期望地旋转时，所述方位指示在所述图像中在对应于人的头部的当前旋转的位置被显示，并且当所述方位指示在例如围绕x轴、y轴和z轴的角旋转的期望范围外时，可满足第一条件。

[0026] 可选地，所述反馈指示包括所述方位指示的颜色、形状或大小的变化。

[0027] 可选地，所述系统还包括存储器，其配置成存储人头部的三维模型。

[0028] 可选地，所述反馈指示包括(1)人头部的三维模型的二维投影、(2)第一参考指示或(3)第二参考指示的颜色、形状或大小的变化。

[0029] 可选地，人头部的三维模型包括一组左半规管的第一三维模型和一组右半规管的第二三维模型。

[0030] 可选地，由处理器产生的图像包括人头部的三维模型的二维投影，其中，二维投影的观测角度基于表示头部方位的第一信号来确定。

[0031] 可选地，由处理器产生的图像包括第二参考指示。

[0032] 可选地，第一参考指示配置成提供关于围绕第一局部轴的第一旋转的第一反馈，以及第二参考指示配置成提供关于围绕垂直于第一局部轴的第二局部轴的第二旋转的第二反馈。

[0033] 可选地，所述系统还包括能够提供关于人眼运动的传感器数据的第二传感器装置，其中，所述处理器配置成从由第二传感器装置提供的关于眼运动的传感器数据得到前庭活动。

[0034] 可选地，所述系统还包括存储器，其配置成存储人头部的三维模型；其中，所述人头部的三维模型包括一组左半规管的第一三维模型和一组右半规管的第二三维模型；并且其中，所述处理器配置成(1)提供第一三维模型、第二三维模型或两者的二维投影，并(2)响应于所得到的前庭活动，改变所述二维投影的至少一部分的颜色。

[0035] 可选地，所述系统还包括图形显示器。

[0036] 本文描述的一或多个实施例提供一种经济有效的用于在测试或治疗期间观察和识别异常人的前庭活动的方法和系统，其容易由接受较少的附加训练的医师使用，不会占用很大的空间。因此，本文描述的一或多个实施例的优点超过已知的装置和方法，如在美国专利No.6800062中所描述的装置和方法。

[0037] 其它特征和实施例将在以下的具体实施方式中描述。附图说明

[0038] 下面更详细描述实施例，其中：

[0039] 图1是说明前庭测试装置的方框示意图，

[0040] 图2示出显示前庭响应和头部方向的示例性显示器，

[0041] 图3a示出在头部运动期间在正确位置的方向目标，以及

[0042] 图3b示出在头部运动期间在非正确位置的方向目标。

具体实施方式

[0043] 在下文中参考附图描述各种实施例。全文中相同的附图标记是指相似的元件。因此，将不再结合每个附图详细描述相似的元件。还应当指出，附图仅旨在帮助实施例的描述。它们并非旨在作为所要求保护的发明的列举说明或作为所要求保护的发明的范围的限制。此外，说明性实施例不需要具有所示的所有方面或优点。结合特定实施例描述的方面和优点不必局限于该实施例而是可以在任何其它实施例中实施，即使没有这样的示出或如果没有这样明确地描述。

[0044] 图1中的方框示意图示出用于测试和检查人的前庭活动的临床设置1。所述临床设置1包括计算机化系统2、以用于检测人的方位例如，人头部的方位的方位传感器4形式提供的第一传感器装置、以用于检测正在被检查的人的眼(eye)5运动的眼运动检测器形式提供的第二传感器装置、以及用于在检查期间实时显示方位和前庭活动的显示器3。所述计算机化系统2包括数据采集模块7、计算模块8、保存人的头和半规管的三维模型的存储器9和用于向显示器3提供输出信号的图形处理器10。所述计算机化系统2可实施为专用的计算装置或可实施为经设计用于在标准的现成个人计算机上执行的应用。

[0045] 眼运动检测器6和方位传感器4可被内置于自包含的(self-contained)头部安装式单元(图1未示出)中，例如，在欧洲专利申请EP 14169653.4中所描述的类型。所述的头部安装式单元是相对小且轻的一块硬件，其允许人在佩戴所述单元时自由地运动他或她的头部。所述头部安装式单元可优选实施为通过例如可调节的头带固定在人的头部的一副护目镜。眼运动检测器6可实施为例如经由半透明反光镜不断地监测人的眼的小型摄像机。为了同时监测人的左眼和右眼的运动，眼运动检测器6可被加倍。方位传感器4可被实施为安装在头部安装式单元上的加速度计单元。在检查期间，头部安装式单元被固定在正被检查的人的头部，并且关于眼运动和空间方位的数据被馈送到计算机化系统2的数据采集模块7。
在执行人的正确检查之前，包括方位校准程序还优选包括眼位置校准程序在内的校准程序被执行，以便能够利用人的参考平衡位置正确协调从头部安装式单元收集的数据。

[0046] 在人穿戴经校准的头部安装式单元的检查期间，当医师观察临床设置(clinical setup)1的显示器3时，人的头部由执行检查的医师被放置在一系列不同的位置或方位。通过在检查期间观看显示器3，医师可检测正在检查的人的实际方位和前庭反应。前庭反应在人的无意识的眼运动中被反射并因此来自眼运动检测器6的数据通过用于计算对应前庭反应的计算模块8被使用。计算的结果被提供到图形处理器10并与由专用存储器9提供的所存储的人头部和一对关联的半规管的单位模型结合，用于在用于由执行检查的医师观察的显示器3的视区(view port)产生人头部和的半规管的实时二维透视投影。

[0047] 图2示出示例性图片，如可由图1的显示器3提供的。图2示出包括人头部21的透视投影的主窗口20、数据窗口28、一组操作控制29、30、31、32以及一组标签窗口33、34、35和36。人头部21的透视投影还包括一组左半规管22L、一组右半规管22R、例如构成第一参考指示的示例的水平参考指示25、例如构成第二参考指示的示例的垂直参考指示26、以及方位指示27。所述方位指示27表示由方位传感器4确定的人头部方位的二维投影。在透视投影21中，所述一组左半规管22L具有通过暗色强调的指示那些半规管中的前庭活动的后半规管
23和前半规管24。为清楚起见，一组左半规管22L和一组右半规管22R分别显示为在距离主窗口20的人头部21一定距离的空间中浮动。

[0048] 在使用系统1期间，医师通过激活在主窗口20的“中心”按钮29校准头部安装式单元来启动数据收集会话。该校准利用佩戴头部安装式单元且笔直朝前的人的头部来完成。接着，在校准后所进行的人头部的任何后续运动被记录并在激活“中心”按钮29时，相对于校准点，例如人的头部的方位被显示。当人在空间中运动他或她的头部时，人头部21的透视投影角在主窗口20中相应地运动，在一组左半规管22L和一组右半规管22R的透视投影角保持它们相对于人头部21的相对位置的同时随着人头部21运动。

[0049] 所述校准程序可包括眼位置校准程序。光源，例如低功率的激光光源可被放置在头部安装式单元上并配置成在人佩戴头部安装式单元时，优选在人的前视方向发射光束。作为校准程序的一部分，在定位人时，医师可告诉待检查的人将头部保持在放松的前视位置，使得光束照射驻留在待检查人的前方的墙壁上的固定点。医师也可以告诉人专注于所述固定点。医师随后可激活主窗口20中的“中心”按钮29，由此当“中心”按钮29被激活时，建立人头部的参考位置和参考方位，即人头部的位置和方位，并且可选地，建立人眼睛的参考位置，即可选地，眼睛的位置和方位。随后，在人检查期间所执行的眼运动测量和方位测量优选地参考所建立的人头部的参考位置和参考方位来进行，并且优选地，参考人眼的参考位置来进行。

[0050] 所述处理器可进一步配置成基于来自眼运动检测器6和方位传感器4的传感器数据来产生一个或多个反馈信号。

[0051] 一个反馈信号可与例如相对于所建立的参考位置的人的一只或两只眼睛的位置相关，例如与所建立的执行眼位置校准程序相关。例如，当一只或两只眼睛驻留在预定位置范围内时，一只或两只眼睛可用一种颜色指示，并且当一只或两只眼睛驻留在预定位置范围外时，用另一种颜色指示。例如，当转动人的头部至预定位置时，医师可告诉待检查的人要专注于固定点。如果一只或两只眼睛如显示器所示的用对应颜色指示一只或两只眼睛停留在预定位置范围内，则人的头部已被正确地定位并准备好检查。

[0052] 当校准程序结束时，医师可通过在主窗口20中激活“开始”按钮30来开始采集运动和前庭响应数据。

[0053] 与人头部21的透视投影一起运动的是方位指示27。当人头部运动时，方位指示27将分别相对于垂直参考指示26和水平参考指示25相应地运动。垂直参考指示26和水平参考指示25的位置通过要执行检查的类型来确定。在例如医师希望利用系统1的帮助执行Dix-Hallpike试验的情况下，医师必须在第一运动中使人的头部围绕垂直穿过人头部的轴运动并在第二运动中围绕从人的一只耳朵到另一只耳朵的轴运动。通过医师以在第一运动期间方位指示27停留在垂直参考指示26上并且在第二运动期间方位指示27停留在水平参考指示25上的方式使人的头部运动，方位指示27帮助医师执行Dix-Hallpike试验。优选地，如果在第一或第二运动期间方位指示27正在偏离跟踪，那么方位指示27可点亮或改变颜色。角容差(angle tolerance)可内置在所述系统中。

[0054] 以这种方式，系统1的显示器3可在例如Dix-Hallpike试验的执行期间向医师实时提供正反馈，指导医师必须在患者的头部和/或躯干执行的运动，以便检索所需的检查或治疗结果。头部21、两组半规管22L和22R的二维投影与相对于垂直参考指示26和水平指示25的方位指示27的组合提供了人头部运动的高精确度的二维投影。由于眼运动检测器6正在监测人的眼睛的事实，所述系统可通过使半规管22L和22R的二维投影的各半规管在窗口20中点亮或改变颜色来指示例如眼震颤(nystagmus)的存在，从而指示在那些半规管中的前庭活动。这在图2中指示为左后半规管23和左前半规管24的指示正在被检查的人的左后半规管和左前半规管的活动的颜色变暗。

[0055] 某些类型的检查可能需要被测试的人禁止观看(vision denied)，即，被蒙住眼睛。这是由于多数人很自然使用他们的视力以便确定他们在空间中的方位的这一事实。为了从检查中排除这种感觉形态，在检查或治疗期间，正被检查的人可在一只或两只眼睛上佩戴深色或不透明的眼罩。眼罩被优选地放置在当佩戴护目镜时的护目镜下面并且由阻塞除了电磁谱的红外范围之外的所有光的材料制造，从而使得这个人在整个检查时期内没有任何视觉线索。系统1的眼运动检测器6配置成能够在光谱的红外线范围内感测，由此，即使正被检查的人不能看见任何东西，仍允许检测眼运动。由于即使人不能看见任何东西，仍存在眼睛平衡反射，所以这种检查的策略有效排除检查的视觉线索(visual cue)，因此在检查期间或检查之后将信号与平衡器官有效地隔离以供详细分析。

[0056] 在检查期间，图1中的计算机化系统2的数据采集模块7向计算模块8提供表示正被检查的人的头部凝视方向和空间方位的实时数据。这些数据由计算模块8分类、过滤和记录并且分别转换为表示在两组半规管22L和22R中的空间方位和前庭活动的矢量。提供该矢量至用于产生图2所示的人头部21的实时二维投影的图形处理器10的第一输入端。同时，由专用存储器9提供的所存储的人头部和相关联的半规管的三维模型被施加到图形处理器10的第二输出端，所述图形处理器用于分别计算适合在显示器3上显示的人头部21和对应的一组左半规管22L和一组右半规管22R的正确二维表示的投影。

[0057] 三维坐标系被定义为标准的右手坐标系，其中，x轴在人头部从一只耳朵到另一只耳朵，y轴从人顶骨(parietal bone)的顶部穿过颈部，以及z轴从人头部的背面到鼻尖。下面将参考该坐标系。人头部绕着三个轴x、y和z轴的方位角可使用三个旋转矩阵表示为Tait-Bryan链式旋转，其中

[0058]

[0059]

[0060] 以及

[0061]

[0062] 以弧度表示的三个旋转角α、β和γ描述人头部绕着三个轴相对于原点(在校准时间处设置)的旋转。由图1中的旋转传感器4提供的数据被用于计算正在被检查的人头部的旋转角度。在校准时间处，旋转角α、β和γ为零，并且来自旋转传感器4的数据被表示为矢量，因此：在校准时间处，

[0063]

[0064] 以及

[0065]

[0066] 在检查期间。矢量由数据采集模块7根据来自旋转传感器4的数据产生，并且用作计算模块8的输入。

[0067] 在结构上，人类的三个半规管被表示为横向半规管(围绕横向平面(transversal plane)的纵轴操作)、前半规管(围绕冠状面(coronal plane)的前后轴操作)和后半规管(围绕矢状面(sagittal plane)的横向轴操作)。正如以上所陈述，半规管的活动不能被直接监测。相反，在使用眼运动检测器6的检查期间，前庭眼反射(vestibulo-ocular reflex)被用于检测前庭活动。例如，如果正被检测的人的头部在横向平面中从左侧移动到右侧，则由于前庭眼反射，该人的眼睛将以相反的方向从右向左运动。眼运动检测器6记录这种行为并将其解译为水平运动矢量如果人的头部改为是在矢状面中上下运动，则所述人的眼
睛将分别下上运动。眼运动检测器6记录这种行为并将其解译为垂直运动矢量最后，如
果所述人的头部是在冠状面中倾斜或旋转，则所述人的眼睛将在相反的方向旋转。眼运动检测器6记录这些眼运动并将所述行为解译为旋转运动矢量从眼运动检测器6导出运
动矢量和的方式超出了本申请的范围。

[0068] 矢量和也用作计算模块8的输入，其目的是导出表示对特定半规管的前庭刺激存在的一组矢量。这组矢量可用以下的方式导出：

[0069] 所述矢量被归一化；

[0070] 以及

[0071] 对于左眼，导出刺激矢量

[0072]

[0073] 以及

[0074]

[0075] 其中

[0076] k1、k2和k3是常数。

[0077] 同样，对于右眼，导出刺激矢量

[0078]

[0079] 以及

[0080]

[0081]

[0082] 常数k1、k2和k3以Llateral、Lanterior、Lposterior、Rlateral、Ranterior和Rposterior的各值可分别取值为0或1的方式来选择。矢量和由计算模块8用作图形处理器10的输入。

[0083] 在使用期间，图形处理器10采用由专用存储器9提供的人头部的三维表示并通过将矢量施加到所述三维表示产生它的二维表示，从而产生用于所述表示的二维映射角。
下一步，图形处理器10分别采用刺激矢量和并使用它们以确定在图2的主窗口20中所
示的人头部的投影的该组半规管22L和22R中的各半规管的颜色。如由从眼运动检测器6所提供的矢量和所导出的，当正被检查的人的半规管中没有显著活动时，用中性
色描绘所述半规管。在以上述方式检测正被检查的人的一或多个半规管中的前庭活动时，图形处理器10改变半规管的颜色，该颜色是活动被检测为偏离用于说明无前庭活动的颜色的所述中性色的颜色，如图2中的半规管23和24所示。以这种方式，在检查佩戴旋转传感器4和眼运动检测器6的人的期间，可在系统1的显示器3上同时监测头部方位和前庭活动。

[0084] 为了在例如Dix-Hallpike试验的执行期间提供人的头部的更安全且更精确的指示，以水平参考指示25、垂直参考指示26和方位指示27的形式在显示器3的主窗口20中提供另外的指示。方位指示27是三维点P在人头部21的二维表示前面的假想面F上的二维投影，平面F垂直于矢量点P被定义为矢量与假想面F相交的点这可被表示为：

[0085] 其中

[0086] 换句话说，每当头绕着三个轴中的一个轴转动时，方位指示27紧密跟随正被检查的人的头部的方向。在设置Dix-Hallpike试验的期间，以如下方式将水平参考指示25和垂直参考指示26投射到平面F上：在Dix-Hallpike试验的第一正确运动期间，方位指示27与垂直参考指示26重叠，并且在Dix-Hallpike试验的第二正确运动期间，方位指示27与水平参考指示25重叠。当在主窗口20中显示时，水平参考指示25和垂直参考指示26两者具有细长的形状，并且该特征使医师容易跟随正被检查的人头部的运动。通过向系统1提供例如在任意方向五度的容差，每当运动从正确的运动偏移过多，医师可容易地被警告，例如，在此类情况下，通过使方位指示27改变颜色、纹理或一般外形，从而允许医师以安全和简单的方式执行运动的更正。使用系统1执行检查的方式在下面更详细地描述。

[0087] 如果选择Dix-Hallpike试验来检测例如在正被检测的人的该一组左半规管中的BPPV，则该选择可在图2中的主窗口20的测试设置选项卡33中被输入到系统1。现在，系统1在主窗口20中显示水平参考指示25和垂直参考指示26。正被检查的人正端坐在检查床上并且在Dix-Hallpike试验的第一步，将他或她的头转动45度到被测试的一侧(即，在这种情况下的左侧)。随着仍以这样的方式转动头部，人被向下放到在检查床的背部，而不是迅速地以这种方式使头部进一步向后倾斜20°-30°。在Dix-Hallpike试验的该部分期间，执行试验的医师观察在显示器3上的主窗口20，尤其是眼睛保持在方位指示27上。当正被检查的人的头部运动时，方位指示27绕着主窗口20运动，并且通常表示人的凝视方向。如果头的角度与所期望的45度差异过大，或者如果正被检查的人的运动进入到卧位太慢，则在主窗口20中的方位指示27改变颜色，例如改变成红色，以便指导医师正确执行运动。在Dix-Hallpike试验的第二步骤期间，当保持头向左转动45°时，正被检查的人回到直立的坐姿，医师仍保持眼睛在方位指示27上，以便提供用于Dix-Hallpike试验的第二步骤的正确速度和角度。

[0088] 在Dix-Hallpike试验的执行期间，系统1记录并显示正被检查的人的运动和反应。头部角度在主窗口20中人的头部21的二维表示中反映，从而允许医师在检查期间以精确的方式跟随头部方位。正被检查的人的前庭系统的反应在与人头部表示21一起显示的半规管
22L和22R的二维表示中反映，从而允许医师在检查期间实时监测正被检查的人的前庭反
应。通过使用作为运动辅助的方位指示27的定位和着色，水平参考指示25和垂直参考指示
26为医师提供执行Dix-Hallpike试验的运动的指导。当Dix-Hallpike试验已经被执行时，医师可通过选择在主窗口20中的“收集”选项卡35来浏览所记录的数据并借助所记录的数据执行后续分析，以便建立例如BPPV的准确诊断。由系统1提供的辅助机制通过参考图3a和
3b更详细地描述。

[0089] 图3a示出Dix-Hallpike试验的第一步骤执行后的方位指示27。如以上所陈述，Dix-Hallpike试验的第一步骤包括：当保持头部直立时，将正被检查的人的头部从纵轴的原点向疑似患侧(suspected affectedside)转动45°，在这种情况下是左侧。方位指示27将在显示器3中随着转动头部而运动，在这种情况下运动到左侧。在图3a中，方位指示27是在横轴的45°和纵轴的0°处做标记。在图3a中也示出垂直框V和水平框H。正如图3a所指示的，在图2中这些框表示水平参考指示25和垂直参考指示26并且示出方位指示27被视为“正确地”水平地和垂直地定位的限制范围。只要方位指示27的中心在那些限制范围内，当在图2的主窗口20中示出时，方位指示27被系统分配浅淡的或中性的颜色。Dix-Hallpike试验的第一步骤的旋转容差限制范围是从水平面的原点的大约42°到约47°并且从垂直面的原点
的大约-3°到约3°。选定这些限制范围仅用于说明的目的并且在图3a和图3b所示的示例中任意选择。

[0090] 图3b示出Dix-Hallpike试验的第一步骤执行后的方位指示27。然而在这种情况下，医师还没有将正被检查的人的头部向左侧转动足够多，而是仅距离原点约41°。所述方位指示仍在沿图3b中的纵轴的0°。由于现在方位指示27在由垂直框V定义的预定范围之外，现在满足反馈条件，并且当在图2中的主窗口20中显示时，方位指示27由所述系统分配更暗的对比色，因此向医师提供清晰的反馈信号，即，在Dix-Hallpike试验的第一步骤中，正被检查的人的头部没有向左侧转动足够多。一旦医师进一步充分转动正被检查的人的头部到右侧，以使方位指示27落入垂直框V定义的限制范围内，则终止满足所述反馈条件并因此，方位指示27将在主窗口20中再次变回到中性色。如果头部的转动过冲(overshot)，例如转动正被检查的人的头部多于约47度，那么再一次满足反馈条件并且方位指示27将再一次改变至指示医师试验误差的对比色。

[0091] 可使用系统1来诊断或缓解各种前庭症状。缓解BPPV的程序的示例是Epley重新定位试验，其通过允许位于受影响的半规管内自由浮动的粒子借助重力从半规管回流到内耳的椭圆囊中来工作。Epley试验涉及患者的与Dix-Hallpike试验相似的操作顺序，但有一点更复杂并因此更难以正确地执行。已经使用系统1且例如Dix-Hallpike试验来确定人的BPPV的原因的程度和位置，医师可以相似的方式设置系统1，以便执行Epley试验同时观察主窗口20，以在Epley试验的各种步骤期间提供引导。医师可随后再次执行Dix-Hallpike试验，以便确定Epley试验是否已经提供对患者的改善以及何种程度的改善。

[0092] 借助系统1的显示器3的主窗口20提供的详细的引导手段，医师可迅速且安全地执行各种范围的不同前庭活动，而不用担心对正被检查或治疗的人所执行的运动是否足够精确到有效。

[0093] 在优选的实施例中，系统1的眼运动检测器6和旋转传感器4被内置在轻重量的一对护目镜中，例如在欧洲专利申请EP 14169653.4中所描述的类型。来自护目镜的传感器的数据的处理可在运行合适软件的提供系统1的计算机化系统2的功能性的标准个人计算机
上执行。数据采集、记录和存储可由通过个人计算机提供的标准存储装置提供，并且用于在检查期间所记录的数据的后续分析的装置可由软件提供。

[0094] 根据本文描述的一或多个实施例的系统提供对人的前庭系统中各种疾病的诊断和治疗的改善并且对遭受BPPV的人的诊断和治疗尤其有用。

[0095] 尽管具体特征已经显示并描述，但是应当理解，它们非旨在限制所要求保护的发明，并且在不脱离所要求保护的本发明的精神和范围的情况下下，进行各种改变和更改对于本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。所要求保护的发明旨在覆盖所有替代、更改和等同形式。

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