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WO2004043257A1 - Device for the diagnosis and/or therapy of functional disorders of the cervical spine - Google Patents

Device for the diagnosis and/or therapy of functional disorders of the cervical spine Download PDF

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Publication number
WO2004043257A1
WO2004043257A1 PCT/DE2003/003652 DE0303652W WO2004043257A1 WO 2004043257 A1 WO2004043257 A1 WO 2004043257A1 DE 0303652 W DE0303652 W DE 0303652W WO 2004043257 A1 WO2004043257 A1 WO 2004043257A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
patient
movement
head
optical signal
emg
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE2003/003652
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Ulrich Bockholt
Alexander Bisler
Michael Kramer
Erich Hartwig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Universitaet Ulm
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Universitaet Ulm
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Universitaet Ulm, Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Universitaet Ulm
Priority to AU2003285271A priority Critical patent/AU2003285271A1/en
Publication of WO2004043257A1 publication Critical patent/WO2004043257A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Measuring devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor or mobility of a limb
    • A61B5/1113—Local tracking of patients, e.g. in a hospital or private home
    • A61B5/1114—Tracking parts of the body
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Measuring devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor or mobility of a limb
    • A61B5/1126—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor or mobility of a limb using a particular sensing technique
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/316—Modalities, i.e. specific diagnostic methods
    • A61B5/389—Electromyography [EMG]
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/74—Details of notification to user or communication with user or patient; User input means
    • A61B5/742—Details of notification to user or communication with user or patient; User input means using visual displays
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/70—Means for positioning the patient in relation to the detecting, measuring or recording means

Definitions

  • the present invention relates to a device for the diagnosis and / or therapy of functional disorders of the cervical spine (cervical spine), in particular after cervical spine acceleration injuries.
  • the cervical acceleration injury is one of the most common injuries of our time. In the vast majority of healthcare systems, it causes immense costs. No other illness or accident injury causes a similar socio-political and economic burden. The problem with cervical spine acceleration injuries, the so-called slingshot dreams, lies in the diagnostic uncertainty and the resulting lack of a therapy strategy. Imaging diagnostics can only represent structural damage. However, these are rare and only amount to 3% - 5% of the cases occurring in practice. No damage can be shown in the remaining 95% - 97% of patients, although symptoms such as pain, restricted movement, dizziness or vegetative symptoms are complained of. The treatment of cervical spine acceleration injuries usually consists of physiotherapeutic measures. However, the effectiveness of the measures is controversial. Despite therapy, rates between 14% and 56% of chronic pain courses are described. It should be borne in mind that 90% of the costs are due to the proportion of chronic Gradients. The most important goal is therefore to shorten the healing process and to minimize the number of chronic processes.
  • Imaging methods such as magnetic resonance imaging or X-ray methods, are known for diagnosing injuries to the cervical spine.
  • these methods do not allow clear diagnoses in whiplash dreams that can be correlated with the patient's complaints.
  • EMG feedback belongs to the group of bio-feedback therapies that enable active training of a patient's coordinative abilities.
  • Bio-feedback therapies are measures that are influenced by parameters that can be measured by changing bodily functions. Such functions can e.g. B. the heart rate, blood pressure, limb temperature, electrical potential shifts (EEG, EKG) or, as in the present
  • EMG muscular potential
  • sensors or adhesive electrodes derived and made optically or acoustically perceptible by a suitable feedback mechanism.
  • the EMG feedback in particular shows a particularly good effect for various pain conditions, mainly head and back pain, sleep disorders and anxious tension.
  • WO 99/06981 AI describes a method and an apparatus for the treatment of patients with anxiety using a virtual reality
  • the device in this case comprises a device which can be fixed on the patient's head and which is mechanically connected to a tracking system for recording the current movement and position of the patient's head, and a video screen on which a scene causing the patient's anxiety states is displayed, for example via an HMD (Head Mounted Display).
  • a computer controls the representation of the scene depending on the data of the head movement recorded with the tracking system.
  • sensors for detecting the patient's intensity of fear such as pulse or skin resistance sensors, are additionally provided.
  • the computer controls the depicted scene depending on the acquired data in order to achieve therapeutic success.
  • US 5482051 A describes an EMG VR system for interactive modeling of a virtual object, in particular with the hand, in which a counterforce dependent on the modeling is exerted on the hand.
  • EMG sensors are attached to the subject's hand, which register hand movements.
  • the recorded hand movements are processed by a computing processor and converted into a
  • DE 19713997 C2 deals with an EMG biofeedback device for relaxation training.
  • the feedback is used to make the test subjects aware of certain biological bodily functions and to teach them how to influence these bodily functions.
  • the EMG signals are converted into acoustic feedback signals depending on the
  • the object of the present invention is to provide a device and a method for improved diagnosis and / or therapy of functional disorders of the cervical spine, in particular after cervical spine acceleration injuries. Movement disorders are understand limitations as well as stress or position-dependent pain.
  • the present device for the diagnosis and / or therapy of functional disorders of the cervical spine, especially after cervical spine acceleration injuries has a device that can be fixed on the head of a patient to restrict the field of vision of the patient
  • the device comprises an image display device for displaying pictures or scenes for the patient and a control device connected to the image display device for generating an optical signal which moves in the displayed pictures or scenes on a predeterminable movement path and at a constant or varying speed.
  • the restriction of the field of vision due to the device that can be fixed on the patient's head and the movement of the optical signal are coordinated so that the
  • the device further comprises an EMG connected to the control device.
  • Measuring system for recording the muscular activity of the neck muscles, in particular the semispinalis capitis muscle, of the patient during the generation and movement of the optical signal, and an output interface for outputting recorded data from the tracking system and the EMG measurement system.
  • the present device is a virtual reality (VR) and EMG feedback-based system which can be used both for diagnosis and for the therapy of movement deficits of the cervical spine.
  • VR virtual reality
  • EMG feedback-based system By combining techniques from the field of virtual reality with the tracking system and the EMG measurement system, the diagnostic certainty in the case of such deficits can be increased.
  • diagnostic certainty for example, expert problems can be solved and more targeted conservative therapy can be carried out, taking into account coordinative malfunctions. This will shorten the
  • Movement paths of at least one optical signal on the image display device are predefined via the control device, which movement movements require a defined movement of the cervical spine of the patient when he follows these optical signals.
  • movement deficits are compared by comparing the
  • Tracking system detected actual and the target values of the cervical spine movement predetermined by the movement of the optical signal.
  • the Simultaneous measurement of the muscular activity of the neck muscles, especially the semispinalis capitis muscle functional disorders of the muscles can be determined. In this way, a more precise diagnosis can be made in the case of such deficits than is possible with the previously used methods.
  • the scene depicted has the task of diverting the patient's attention from pain and functional impairment in order to be able to make the diagnosis as independently of the patient's mental state as possible.
  • the present system preferably comprises an evaluation unit which automatically evaluates the data recorded with the tracking system and the EMG measurement system according to a predetermined algorithm and provides information as to whether the patient has a malfunction of the cervical spine.
  • the evaluation algorithm is based on the knowledge that the EMG
  • the amplitude of muscle stretching in a healthy patient decreases, while it increases in a patient with a dysfunction.
  • the evaluation unit can automatically evaluate the data and classify the patient.
  • the device for restricting the field of view that can be fixed on the patient's head is preferably together with the image display device as a so-called.
  • the field of view can also be restricted, for example, by means of screens or correspondingly tubular trained components can be realized.
  • the tracking system which is preferably mechanically connected directly to this device or to the HMD, can be designed, for example, as an electromagnetic tracking system. Numerous commercially available tracking systems are available to the person skilled in the art, which can also work according to other physical principles.
  • the image display device can of course also be designed independently of the device that can be fixed on the patient's head, for example as a remotely arranged projection screen.
  • the control device which can be implemented, for example, by a computer, serves to generate the movement paths and speeds of the optical signal on the image display device.
  • This optical signal can represent, for example, a light spot or another image object that is to be tracked by the patient.
  • the patient's field of vision is restricted by the device fixed to the head in such a way that he has to move his head to follow this optical signal.
  • the control device has a feedback unit, via which the predetermined movement path, usually a recurring, straight-line horizontal or vertical movement of the signal with a certain vertical or horizontal deflection or amplitude, and / or the movement speeds of the optical signal as a function of those detected by the EMG measuring system Data are affected.
  • This feedback control enables improved therapy for the patient.
  • the range of motion of the optical movement specifications can be gradually increased by the optical signal in the virtual world presented to the patient.
  • the speed of the movement path and thus the resulting head movement of the patient can be increased in stages.
  • the movement tracking by the tracking system is synchronized with the measured EMG values.
  • EMG feedback control of the VR scene prevents a patient from being overused. Once EMG values indicating pain are measured, the speed or amplitude of the movement of the optical signal is reduced.
  • the therapy can be further improved by the additional use of a device for generating counterforce for head movement.
  • this device which is connected to the control device, slight counterforces to the patient's head movement can be defined.
  • These opposing forces are also synchronized with the EMG measurement.
  • the opposing forces can be gradually increased in order to train the neck muscles sensitively.
  • the counterforce is immediately reduced or switched off by the feedback component of the control device.
  • the control device of the present device is preferably designed in such a way that it can accommodate different control modules or control programs by means of which different movement paths and speeds of the optical signal are predetermined. In this way, by appropriately using the control modules, a program for controlling the optical signals corresponding to the patient's condition can be called up.
  • Figure 1 is a schematic diagram showing the connection of the individual components according to an embodiment of the present device.
  • FIG. 2 shows a view of an embodiment of the present device in use
  • Fig. 3 exemplary measurement curves, the course of the EMG signal and the associated movement of a head
  • FIG. 1 shows a basic illustration of the present device, from which the individual components can be seen according to an embodiment of the device.
  • the device consists of the Head 2 of the patient fixable device for restricting the field of vision of the patient, a tracking system 3 with which the movements of the patient's head, in particular its position and orientation, are recorded in real time and a screen 4 for displaying a virtual scene together.
  • the screen 4 is designed together with the device for restricting the field of view as a head-mounted display 9, to which sensors of the tracking system 3 are attached.
  • the movement and orientation data recorded with the tracking system 3 are fed to a control device 5 which controls the screen 4 of the head-mounted display 9 in order to generate the predefinable movement of the optical signal.
  • the movements of the patient's cervical spine in all three axes of movement are recorded simultaneously with the tracking system 3 using a fine-wire EMG of the semispinalis capitis muscle.
  • the HMD 9 puts the patient in the virtual scene. With his gaze, he tracks the movement paths of the optical signal generated by the control device 5 in the VR scene. The field of view of the HMD 9 is so limited that the movement paths of the optical signal cannot be followed by eye movements but only by head movements.
  • the tracking system 3, which is mechanically connected to the HMD 9, detects the head position and head orientation at a high frequency of, for example, 1000 Hz.
  • the EMG of the semispinalis capitis muscle is measured simultaneously with the same frequency of 1000 Hz recorded.
  • the data obtained from the EMG measuring system 6 are checked for the presence of certain characteristics that indicate the development of pain, and when these characteristics occur the movement path and / or speed of the optical signal is influenced. This can be done by calculating the speed and path of the optical signal in real time. This EMG feedback prevents overuse of the patient and enables an essentially pain-free diagnosis or therapy.
  • the movement tracking and measurement with the EMG measuring system 6 should take place synchronously with the same frequency.
  • Motion tracking with a frequency of approx. 1000 Hz can be done, for example, with the help of the haptic display "PHANToM" from the company
  • Sensible devices take place, which is firmly connected to the HMD 9.
  • the present device can additionally be connected to a force feedback system 8 with which a meterable resistance can be opposed to the movement of the patient's head.
  • Figure 2 shows such an embodiment of the present device in use.
  • the patient 1 wears the HMD 9, which over the
  • Computer 5 is controlled to display the VR scene and the optical signal.
  • This force feedback system can counter the movement of the head of the patient 1 in all degrees of freedom of the cervical spine with a meterable resistance.
  • the dose that can be metered is calculated in real time based on the EMG feedback in order to physiologically respond precisely to the head movements that caused pain in the previous diagnosis.
  • the system calculates a therapy plan that can be checked and revised by the treating doctor.
  • the results of the diagnostic system form the basis for the therapy plan.
  • the therapy is also significantly influenced by intra-therapeutic EMG measurements.
  • the present device is started in accordance with the therapy plan.
  • the EMG of patient 1 is recorded and synchronized with the tracking and the force feedback. Become psychologically unreasonable in the EMG
  • the counterforce is immediately reduced or switched off.
  • the dosage of the opposing forces is therefore also defined depending on the measured EMG values.
  • a specific application example is a patient who complains of pain after a car accident and who is diagnosed in the clinic. should be searched. For this purpose, he is placed in a computer-generated, virtual scene by means of the HMD 9 of the present device, in which a digital city model is shown to him. However, this digital city is not illuminated, but surrounds it in the dark. However, the virtual city is partially illuminated by a headlight beam, the optical signal generated by the control device 5, which slowly wanders over the walls of the buildings. So the patient can explore the virtual city by following the beam of the headlight. Since the HMD 9 only provides a very limited field of view, it has to follow the light beam by moving the head. At the same time, this patient records an EMG of the semispinalis capitis muscle with the EMG measuring device 6 belonging to the device.
  • the light beam slowly moves through the virtual scene, which in turn is conveyed to the patient via the HMD 9, in such a way that a patient's head movement results, in which the diagnostic findings are taken into account and the injured structures are slightly stressed.
  • Opposing forces for head movement are generated by the connected force feedback system (Force Feedback System) and transferred to the HMD.
  • the neck muscles are thus trained, which should help to treat the injury and reduce pain.
  • synchronized movements of the head, EMG values and the forces exerted are registered.
  • the therapy is controlled via the EMG values by influencing the movement pathways and the forces.
  • the course of the therapy is documented very precisely by outputting the registered parameters. Successful therapy or stagnation in physiotherapy it can be recognized and displayed immediately.
  • Curves A to D show the electrical potentials of the left and right semispinalis capitis. Each side is measured once superficially and once intramuscularly (thread electrodes).
  • xl amplitude of movement with right rotation at the time when the EMG amplitude of the intramuscular signal is 10% of the maximum amplitude
  • x2 movement amplitude with left rotation at the time when the EMG amplitude of the intramuscular signal is 10% of the maximum amplitude
  • x3 EMG amplitude of the intramuscular signal with maximum flexion on the right
  • x4 EMG amplitude of the intramuscular signal with maximum flexion on the left.
  • the evaluation unit can thus automatically carry out the present evaluation and calculation for each measurement and output a corresponding classification or diagnosis.
  • the method shows a 90% correct classification of the people in the cross-validation and in a second independent group of people. This is not even nearly possible with another diagnostic method.
  • Electromyographic methods are combined with methods of virtual reality. Controlling head movement and virtual reality techniques enables an increase in diagnostic
  • the EMG feedback component which can also be used, creates a feedback mechanism that ensures the safety of the patient in the diagnostic session as well as in therapy that is also possible.
  • the present device opens up new possibilities in physiotherapy for the treatment of cervical acceleration injuries.
  • EMG amplitude is 10% of the maximum EMG amplitude

Landscapes

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Abstract

The invention relates to a device for the diagnosis and/or therapy of functional disorders of the cervical spine, in particular after whiplash injuries, comprising a device (2), for limiting the field of vision of the patient (1), which may be fitted to the head of a patient (1), a tracking system (3), for recording an instantaneous position and orientation of the head of the patient (1), an image representation device (4), for the representation of images or scenes for the patient (1), a controller (5, 7), connected to the image representation device (4), for the generation of an optical signal which moves along a given movement path with a given speed in the represented images or scenes and an EMG measuring system (6), connected to the controller (5, 7), for the detection of a muscular activity in the neck muscles of the patient (1) during the generation and movement of the optical signal. The device improves the quality of diagnosis in whiplash injuries and permits a controlled therapy of said injuries.

Description

Vorrichtung zur Diagnose und/oder Therapie von Funktionsstörungen der Halswirbelsäule Device for the diagnosis and / or therapy of functional disorders of the cervical spine

Technisches AnwendungsgebietTechnical application area

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vor- richtung zur Diagnose und/oder Therapie von Funktionsstörungen der Halswirbelsäule (HWS) , insbesondere nach HWS-Beschleunigungsverletzungen.The present invention relates to a device for the diagnosis and / or therapy of functional disorders of the cervical spine (cervical spine), in particular after cervical spine acceleration injuries.

•Die HWS-Beschleunigungsverletzung ist eine der häufigsten Verletzungen unserer Zeit. In der überwiegenden Mehrzahl der Gesundheitssysteme verursacht sie immense Kosten. Keine andere Erkrankung oder Unfallverletzung bedingt eine ähnliche sozialpolitische und wirtschaftliche Belastung. Die Problematik von HWS- Beschleunigungsverletzungen, den sog. Schleudertr umen, liegt in der diagnostischen Unsicherheit und der daraus resultierenden fehlenden Therapiestrategie. Die bildgebende Diagnostik kann lediglich strukturelle Schäden darstellen. Diese sind jedoch selten und betragen nur 3% - 5% der in der Praxis auftretenden Fälle. Bei den restlichen 95% - 97% der Patienten können keine Schäden dargestellt werden, obwohl Symptome wie Schmerzen, Bewegungseinsehränkung, Schwindel oder auch vegetative Symptome beklagt werden. Die Behandlung von HWS- Beschleunigungsverletzungen besteht in der Regel aus physiotherapeutischen Maßnahmen. Die Effektivität der Maßnahmen wird jedoch kontrovers diskutiert. Trotz Therapie werden Raten zwischen 14% und 56% chronischer Schmerzverläufe beschrieben. Hierbei ist zu bedenken, dass 90% der Kosten durch den Anteil der chronischen Verläufe bedingt werden. Wichtigstes Ziel ist es deshalb, die Heilungsverläufe zu verkürzen und die Anzahl chronischer Verläufe zu minimieren.• The cervical acceleration injury is one of the most common injuries of our time. In the vast majority of healthcare systems, it causes immense costs. No other illness or accident injury causes a similar socio-political and economic burden. The problem with cervical spine acceleration injuries, the so-called slingshot dreams, lies in the diagnostic uncertainty and the resulting lack of a therapy strategy. Imaging diagnostics can only represent structural damage. However, these are rare and only amount to 3% - 5% of the cases occurring in practice. No damage can be shown in the remaining 95% - 97% of patients, although symptoms such as pain, restricted movement, dizziness or vegetative symptoms are complained of. The treatment of cervical spine acceleration injuries usually consists of physiotherapeutic measures. However, the effectiveness of the measures is controversial. Despite therapy, rates between 14% and 56% of chronic pain courses are described. It should be borne in mind that 90% of the costs are due to the proportion of chronic Gradients. The most important goal is therefore to shorten the healing process and to minimize the number of chronic processes.

Stand der TechnikState of the art

Zur Diagnose von Verletzungen der Halswirbelsäule sind bildgebende Verfahren, wie Kernspin- oder Röntgenverfahren, bekannt. Diese Verfahren erlauben jedoch bei Schleuderträumen keine eindeutigen Diagnosen, die sich mit den Beschwerden des Patienten korrelieren lassen.Imaging methods, such as magnetic resonance imaging or X-ray methods, are known for diagnosing injuries to the cervical spine. However, these methods do not allow clear diagnoses in whiplash dreams that can be correlated with the patient's complaints.

Neuere Studien zeigen einen Zusammenhang zwischen muskulären Störungen, die mit elektromyografischen Methoden erfasst werden können, und funktioneilen Beschwerden. Durch Einsatz elektromyografischer (EMG) Messverfahren lassen sich daher bessere Diagnose- ergebnisse bei HWS-Beschleunigungsverletzungen erzielen als mit bildgebenden Verfahren. Dies ermöglicht auch eine Kopplung und Steuerung der Therapie von Schleuder- träumen durch EMG-Feedback.Recent studies show a connection between muscular disorders, which can be recorded with electromyographic methods, and functional complaints. By using electromyographic (EMG) measurement methods, better diagnostic results for cervical spine acceleration injuries can be achieved than with imaging methods. This also enables coupling and control of whiplash therapy through EMG feedback.

EMG-Feedback gehört zur Gruppe der Bio-Feedback- Therapien, die eine aktive Schulung der koordinativen Fähigkeiten eines Patienten ermöglichen. Unter Bio- Feedback-Therapien versteht man Maßnahmen, die durch Parameter beeinflusst werden, die sich an veränderlichen Körperfunktionen messen lassen. Solche Funktionen können z. B. die Herzfrequenz, der Blutdruck, die Gliedmaßen-Temperatur, elektrische Potential- Verschiebungen (EEG, EKG) oder, wie im vorliegendenEMG feedback belongs to the group of bio-feedback therapies that enable active training of a patient's coordinative abilities. Bio-feedback therapies are measures that are influenced by parameters that can be measured by changing bodily functions. Such functions can e.g. B. the heart rate, blood pressure, limb temperature, electrical potential shifts (EEG, EKG) or, as in the present

Fall, muskuläre Potentiale (EMG) sein. In den klassischen Bio-Feedback-Therapien werden autonome Funktionen zunächst mittels Sensoren bzw. Klebe- elektroden abgeleitet und durch einen geeigneten Feedback-Mechanismus optisch oder akustisch wahrnehmbar gemacht. Gerade das EMG-Feedback zeigt hierbei eine besonders gute Wirkung bei verschiedenen Schmerz- zuständen, hauptsächlich Kopf- und Rückenschmerzen, bei Schlafstörungen und bei ängstlichen Verspannungen.Case, be muscular potential (EMG). In the classic bio-feedback therapies, autonomous functions are first used using sensors or adhesive electrodes derived and made optically or acoustically perceptible by a suitable feedback mechanism. The EMG feedback in particular shows a particularly good effect for various pain conditions, mainly head and back pain, sleep disorders and anxious tension.

Die WO 99/06981 AI beschreibt ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Behandlung von Patienten mit Angstzuständen unter Einsatz eines Virtual-Reality-WO 99/06981 AI describes a method and an apparatus for the treatment of patients with anxiety using a virtual reality

(VR) -Systems . Die Vorrichtung umfasst hierbei eine am Kopf des Patienten fixierbare Einrichtung, die mit einem Trackingsystem zur Erfassung der momentanen Bewegung und Position des Kopfes des Patienten mechanisch verbunden ist, sowie einen Video-Bildschirm, auf dem eine die Angstzustände des Patienten hervorrufende Szene dargestellt wird, bspw. über ein HMD (Head Mounted Display) . Ein Computer steuert die Darstellung der Szene in Abhängigkeit von mit dem Trackingsystem erfassten Daten der Kopfbewegung. In einer weiteren Ausbildung dieser Vorrichtung sind zusätzlich Sensoren zur Erfassung der Angstintensität des Patienten, wie bspw. Puls- oder Hautwiderstands- sensoren, vorgesehen. Der Computer steuert die darge- stellte Szene in Abhängigkeit von den erfassten Daten, um einen therapeutischen Erfolg herbeizuführen.(VR) system. The device in this case comprises a device which can be fixed on the patient's head and which is mechanically connected to a tracking system for recording the current movement and position of the patient's head, and a video screen on which a scene causing the patient's anxiety states is displayed, for example via an HMD (Head Mounted Display). A computer controls the representation of the scene depending on the data of the head movement recorded with the tracking system. In a further embodiment of this device, sensors for detecting the patient's intensity of fear, such as pulse or skin resistance sensors, are additionally provided. The computer controls the depicted scene depending on the acquired data in order to achieve therapeutic success.

Weiterhin ist aus M. Steffin: Virtual reality therapy of multiple sclerosis and spinal cord injury: design considerations for a haptic-visual interface; in: G. Riva (ed) ; Virtual Reality in Neuro-Psycho- Physiology 1997; 185-208 ein System für eine VR- Therapie von Patienten mit Multipler Sklerose und Wirbelsäulenverletzungen beschrieben. Bei diesem System wird die Position eines vom Patienten ins Auge gefassten Zielobjektes über eine entsprechende Sensorik erfasst und der Arm des Patienten über ein Kraft- Rückkopplungssystem innerhalb eines Zielkorridors zum Greifen des Objektes gehalten. Das Zielobjekt sowie die aktuelle Bewegungsbahn des Armes des Patienten können diesem hierbei auch über ein HMD virtuell dargestellt werden. Durch eine gleichzeitige EMG-Rückkopplung einer Vielzahl von beteiligten Muskeln können diese Muskeln zusätzlich gezielt elektrisch stimuliert werden.Furthermore, from M. Steffin: Virtual reality therapy of multiple sclerosis and spinal cord injury: design considerations for a haptic-visual interface; in: G. Riva (ed); Virtual Reality in Neuro-Psychophysiology 1997; 185-208 a system for VR therapy of patients with multiple sclerosis and Spinal injuries described. In this system, the position of a target object the patient is looking at is detected by a corresponding sensor system and the patient's arm is held within a target corridor for gripping the object via a force feedback system. The target object and the current path of movement of the patient's arm can also be shown virtually via an HMD. Through simultaneous EMG feedback from a large number of muscles involved, these muscles can also be specifically electrically stimulated.

Die beiden letztgenannten Veröffentlichungen befassen sich jedoch nicht mit Systemen, mit denen Funktionsstörungen der Halswirbelsäule diagnostiziert oder therapiert werden können.However, the latter two publications do not deal with systems with which functional disorders of the cervical spine can be diagnosed or treated.

Die US 5482051 A beschreibt ein EMG-VR-System zur interaktiven Modellierung eines virtuellen Gegen- Standes, insbesondere mit der Hand, bei der eine von der Modellierung abhängige Gegenkraft auf die Hand ausgeübt wird. Hierzu werden EMG-Sensoren an der Hand des Probanden angebracht, die Handbewegungen registrieren. Die erfassten Handbewegungen werden von einem Rechenprozessor verarbeitet und in eineUS 5482051 A describes an EMG VR system for interactive modeling of a virtual object, in particular with the hand, in which a counterforce dependent on the modeling is exerted on the hand. For this purpose, EMG sensors are attached to the subject's hand, which register hand movements. The recorded hand movements are processed by a computing processor and converted into a

Veränderung eines über ein Head Mounted Display dargestellten virtuellen Objektes umgesetzt. Auf Basis der mit der Hand durchgeführten Modellierung wird wiederum über eine Kraft-Rückkopplungseinheit ein Gegendruck auf die Hand ausgeübt. Der Proband kann auf diese Weise ein virtuelles Objekt modellieren, das ihm auf dem Display dargestellt wird, und die entsprechende Gegenkraft bei der Modellierung "fühlen". Auf diese Weise lässt sich bspw. das "Fühlen" von entsprechend behinderten Personen trainieren oder wiederherstellen. Diese Druckschrift betrifft somit ein vollkommen anderes Anwendungsgebiet als das der vorliegenden Erfindung. Weder die Diagnose noch die Therapie von Funktionsstörungen der Halswirbelsäule können mit dieser Druckschrift in Verbindung gebracht werden.Modification of a virtual object shown on a head mounted display implemented. On the basis of the modeling carried out by hand, a back pressure is exerted on the hand via a force feedback unit. In this way, the test person can model a virtual object that is shown on the display and "feel" the corresponding counterforce when modeling. To this For example, the "feeling" of appropriately disabled people can be trained or restored. This document therefore relates to a completely different field of application than that of the present invention. Neither the diagnosis nor the therapy of dysfunction of the cervical spine can be associated with this document.

Die DE 19713997 C2 befasst sich mit einem EMG- Biofeedback-Gerät für Entspannungstraining. Das Feedback wird hierbei eingesetzt, um den Probanden bestimmte biologische Körperfunktionen bewusst zu machen und die Einflussnahme auf diese Körperfunktionen beizubringen. Die EMG-Signale werden hierzu in akustische Rückmeldesignale mit in Abhängigkeit vomDE 19713997 C2 deals with an EMG biofeedback device for relaxation training. The feedback is used to make the test subjects aware of certain biological bodily functions and to teach them how to influence these bodily functions. For this purpose, the EMG signals are converted into acoustic feedback signals depending on the

EMG-Potential änderbarer Frequenz umgewandelt, die vom Patienten wahrnehmbar sind. Es wird auch ein Einsatz dieses Entspannungstrainings für muskuläre Verspannungen angeführt, die auf eine HWS-Verletzung zurück- gehen. Die mit der Technik dieser Druckschrift durchgeführte Therapie setzt allerdings auf die Wirkung von Entspannungsübungen, vergleichbar einem autogenen Training, und liefert somit keine Lösung für eine verbesserte Diagnose von Verletzungen der Halswirbel- säule.EMG potential converted to changeable frequency that can be perceived by the patient. The use of this relaxation training for muscular tension due to an injury to the cervical spine is also mentioned. However, the therapy carried out with the technique of this publication relies on the effects of relaxation exercises, comparable to autogenic training, and therefore does not provide a solution for an improved diagnosis of injuries to the cervical spine.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur verbesserten Diagnose und/oder Therapie von Funktionsstörungen der Halswirbelsäule, insbesondere nach HWS-Beschleunigungsverletzungen anzugeben. Unter Funktionsstörungen werden hierbei Bewegungsein- schränkungen sowie belastungs- oder positionsabhängige Schmerzen verstanden.The object of the present invention is to provide a device and a method for improved diagnosis and / or therapy of functional disorders of the cervical spine, in particular after cervical spine acceleration injuries. Movement disorders are understand limitations as well as stress or position-dependent pain.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Die Aufgabe wird mit der Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 sowie dem zugehörigen Verfahren gelöst . Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung lassen sich den Unteransprüchen oder der nachfolgenden Beschreibung und den Ausführungsbeispielen entnehmen.The object is achieved with the device according to claim 1 and the associated method. Advantageous configurations of the device can be found in the subclaims or the following description and the exemplary embodiments.

Die vorliegende Vorrichtung zur Diagnose und/oder Therapie von Funktionsstörungen der Halswirbelsäule, insbesondere nach HWS-Beschleunigungsverletzungen, weist eine am Kopf eines Patienten fixierbare Ein- richtung zur Einschränkung des Blickfeldes desThe present device for the diagnosis and / or therapy of functional disorders of the cervical spine, especially after cervical spine acceleration injuries, has a device that can be fixed on the head of a patient to restrict the field of vision of the patient

Patienten sowie ein, vorzugsweise mit der Einrichtung zur Einschränkung des Blickfeldes mechanisch verbundenes, Trackingsystem zur Erfassung einer momentanen Position und Orientierung des Kopfes des Patienten auf. Weiterhin umfasst die Vorrichtung eine Bilddarstellungseinrichtung zur Darstellung von Bildern oder Szenen für den Patienten sowie eine mit der Bilddarstellungseinrichtung verbundene Steuereinrichtung zur Erzeugung eines optischen Signals, das sich in den dargestellten Bildern oder Szenen auf einer vorgebbaren Bewegungsbahn und mit einer konstanten oder variierenden Geschwindigkeit bewegt . Die Einschränkung des Blickfeldes durch die am Kopf des Patienten fixierbare Einrichtung sowie die Bewegung des optischen Signals sind hierbei so aufeinander abgestimmt, dass derPatients and a tracking system, preferably mechanically connected to the device for restricting the field of vision, for detecting a current position and orientation of the patient's head. Furthermore, the device comprises an image display device for displaying pictures or scenes for the patient and a control device connected to the image display device for generating an optical signal which moves in the displayed pictures or scenes on a predeterminable movement path and at a constant or varying speed. The restriction of the field of vision due to the device that can be fixed on the patient's head and the movement of the optical signal are coordinated so that the

Patient dem optischen Signal nur durch Bewegung des Kopfes folgen kann. Die Vorrichtung umfasst weiterhin ein mit der Steuereinrichtung verbundenes EMG- Messsystem für die Erfassung der muskulären Aktivität der Halsmuskulatur, insbesondere des Musculus semispinalis capitis, des Patienten während der Erzeugung und Bewegung des optischen Signals sowie eine Ausgabeschnittstelle zur Ausgabe erfasster Daten des Trackingsystems und des EMG-Messsystems .Patient can only follow the optical signal by moving the head. The device further comprises an EMG connected to the control device. Measuring system for recording the muscular activity of the neck muscles, in particular the semispinalis capitis muscle, of the patient during the generation and movement of the optical signal, and an output interface for outputting recorded data from the tracking system and the EMG measurement system.

Bei der vorliegenden Vorrichtung handelt es sich um ein Virtual Reality (VR) und EMG-Feedback gestütztes System, das sowohl zur Diagnose als auch zur Therapie von Bewegungsdefiziten der Halswirbelsäule eingesetzt werden kann. Durch die Kombination von Techniken aus dem Bereich der virtuellen Realität mit dem Trackingsystem und dem EMG-Messsystem lässt sich die diagnos- tische Sicherheit bei derartigen Defiziten erhöhen. Durch die Verbesserung der diagnostischen Sicherheit können beispielsweise gutachterliche Probleme gelöst und eine zielgerichtetere konservative Therapie unter Berücksichtigung koordinativer Fehlfunktionen durch- geführt werden. Hierdurch wird eine Verkürzung derThe present device is a virtual reality (VR) and EMG feedback-based system which can be used both for diagnosis and for the therapy of movement deficits of the cervical spine. By combining techniques from the field of virtual reality with the tracking system and the EMG measurement system, the diagnostic certainty in the case of such deficits can be increased. By improving diagnostic certainty, for example, expert problems can be solved and more targeted conservative therapy can be carried out, taking into account coordinative malfunctions. This will shorten the

Heilungszeiten und eine Minimierung der Chronifi- zierungsrate von Patienten mit derartigen Defiziten, insbesondere mit HWS-Schleudertrauma, ermöglicht.Healing times and a minimization of the chronification rate of patients with such deficits, in particular with whiplash whiplash, are made possible.

Über die Steuereinrichtung werden Bewegungsbahnen zumindest eines optischen Signals auf der Bilddarstellungseinrichtung vorgegeben, die eine definierte Bewegung der Halswirbelsäule des Patienten bedingen, wenn er diesen optischen Signalen folgt . Hierbei werden Bewegungsdefizite durch Vergleich der mit demMovement paths of at least one optical signal on the image display device are predefined via the control device, which movement movements require a defined movement of the cervical spine of the patient when he follows these optical signals. Here, movement deficits are compared by comparing the

Trackingsystem erfassten Ist- und dem durch die Bewegung des optischen Signals vorgegebenen Soll-Werten der Halswirbelsäulenbewegung erkannt. Durch die gleichzeitige Messung der muskulären Aktivität der Halsmuskulatur, insbesondere des Musculus semispinalis capitis, können funktioneile Störungen der Muskulatur festgestellt werden. Auf diese Weise lässt sich eine exaktere Diagnose bei derartigen Defiziten stellen, als dies mit den bisher eingesetzten Verfahren möglich ist. Neben der Vorgabe der Kopfbewegungsbahn des Patienten hat die dargestellte Szene die Aufgabe, die Aufmerksamkeit des Patienten von Schmerzen und Funktionseinschränkung abzulenken, um die Diagnose möglichst unabhängig von der psychischen Verfassung des Patienten stellen zu können.Tracking system detected actual and the target values of the cervical spine movement predetermined by the movement of the optical signal. Through the Simultaneous measurement of the muscular activity of the neck muscles, especially the semispinalis capitis muscle, functional disorders of the muscles can be determined. In this way, a more precise diagnosis can be made in the case of such deficits than is possible with the previously used methods. In addition to specifying the patient's head movement path, the scene depicted has the task of diverting the patient's attention from pain and functional impairment in order to be able to make the diagnosis as independently of the patient's mental state as possible.

Vorzugsweise umfasst das vorliegende System eine Auswerteeinheit, die die mit dem Trackingsystem und dem EMG-Messsystem erfassten Daten nach einem vorgegebenen Algorithmus automatisch auswertet und eine Information darüber liefert, ob bei dem Patienten eine Funktionsstörung der Halswirbelsäule vorliegt. Der Auswerte- algorithmus basiert auf der Erkenntnis, dass die EMG-The present system preferably comprises an evaluation unit which automatically evaluates the data recorded with the tracking system and the EMG measurement system according to a predetermined algorithm and provides information as to whether the patient has a malfunction of the cervical spine. The evaluation algorithm is based on the knowledge that the EMG

Amplitude bei einer Dehnung des Muskels bei einem gesunden Patienten abfällt, während sie bei einem Patienten mit einer Funktionsstörung ansteigt. Auf Basis dieses Unterschieds kann die Auswerteeinheit eine automatische Auswertung der Daten und Klassifizierung des Patienten vornehmen.The amplitude of muscle stretching in a healthy patient decreases, while it increases in a patient with a dysfunction. On the basis of this difference, the evaluation unit can automatically evaluate the data and classify the patient.

Die am Kopf des Patienten fixierbare Einrichtung zur Einschränkung des Blickfeldes ist vorzugsweise zusammen mit der Bilddarstellungseinrichtung als sog.The device for restricting the field of view that can be fixed on the patient's head is preferably together with the image display device as a so-called.

Head Mounted Display (HMD) ausgebildet. Die Einschränkung des Blickfeldes kann dabei beispielsweise auch durch Sichtblenden oder entsprechend rohrförmig ausgebildete Komponenten realisiert werden. Das vorzugsweise direkt mit dieser Einrichtung bzw. dem HMD mechanisch verbundene Trackingsystem kann bspw. als elektromagnetisches Trackingsystem ausgebildet sein. Dem Fachmann stehen hierbei zahlreiche kommerziell erhältliche Trackingsysteme zur Verfügung, die auch nach anderen physikalischen Prinzipien arbeiten können.Head Mounted Display (HMD) trained. The field of view can also be restricted, for example, by means of screens or correspondingly tubular trained components can be realized. The tracking system, which is preferably mechanically connected directly to this device or to the HMD, can be designed, for example, as an electromagnetic tracking system. Numerous commercially available tracking systems are available to the person skilled in the art, which can also work according to other physical principles.

Neben der Ausgestaltung als HMD kann die Bild- darstellungseinrichtung selbstverständlich auch unabhängig von der am Kopf des Patienten fixierbaren Einrichtung, bspw. als entfernt angeordnete Projektionsleinwand ausgebildet sein. Die Steuereinrichtung, die bspw. durch einen Computer realisiert sein kann, dient der Erzeugung der Bewegungsbahnen und Geschwindigkeiten des optischen Signals auf der Bilddarstellungseinrichtung. Dieses optische Signal kann bspw. einen Lichtfleck oder ein sonstiges Bildobjekt darstellen, das vom Patienten verfolgt werden soll. Das Blick- feld des Patienten ist hierbei durch die am Kopf fixierte Einrichtung derart eingeschränkt, dass er zur Verfolgung dieses optischen Signals den Kopf bewegen muss .In addition to the configuration as an HMD, the image display device can of course also be designed independently of the device that can be fixed on the patient's head, for example as a remotely arranged projection screen. The control device, which can be implemented, for example, by a computer, serves to generate the movement paths and speeds of the optical signal on the image display device. This optical signal can represent, for example, a light spot or another image object that is to be tracked by the patient. The patient's field of vision is restricted by the device fixed to the head in such a way that he has to move his head to follow this optical signal.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Vorrichtung weist die Steuereinrichtung eine Feedback-Einheit auf, über die die vorgegebene Bewegungsbahn, in der Regel eine wiederkehrende, geradlinige horizontale oder vertikale Bewegung des Signals mit einer bestimmten vertikalen bzw. horizontalen Auslenkung bzw. Amplitude, und/oder die Bewegungsgeschwindigkeiten des optischen Signals in Abhängigkeit von den durch das EMG-Messsystem erfassten Daten beeinflusst werden. Diese Feedback-Steuerung ermöglicht eine verbesserte Therapie des Patienten. Zur therapeutischen Anwendung kann bspw. der Bewegungsraum der optischen Bewegungsvorgaben durch das optische Signal in der dem Patienten dargestellten virtuellen Welt schrittweise vergrößert werden. In einem weiteren Schritt kann auch die Geschwindigkeit der Bewegungsbahn und damit der resultierenden Kopfbewegung des Patienten stufenweise erhöht werden. Das Bewegungstracking durch das Trackingsystem wird mit den gemessenen EMG-Werten synchronisiert. Durch die EMG-Feedback-Steuerung der VR-Szene wird verhindert, dass ein Patient überbeansprucht wird. Sobald EMG-Werte gemessen werden, die auf Schmerzen hindeuten, wird die Geschwindigkeit oder die Amplitude der Bewegung des optischen Signals vermindert .In an advantageous embodiment of the present device, the control device has a feedback unit, via which the predetermined movement path, usually a recurring, straight-line horizontal or vertical movement of the signal with a certain vertical or horizontal deflection or amplitude, and / or the movement speeds of the optical signal as a function of those detected by the EMG measuring system Data are affected. This feedback control enables improved therapy for the patient. For therapeutic use, for example, the range of motion of the optical movement specifications can be gradually increased by the optical signal in the virtual world presented to the patient. In a further step, the speed of the movement path and thus the resulting head movement of the patient can be increased in stages. The movement tracking by the tracking system is synchronized with the measured EMG values. EMG feedback control of the VR scene prevents a patient from being overused. Once EMG values indicating pain are measured, the speed or amplitude of the movement of the optical signal is reduced.

Durch den zusätzlichen Einsatz einer Einrichtung zur Erzeugung von Gegenkräften zur Kopfbewegung kann die Therapie nochmals verbessert werden. Durch Einsatz dieser Einrichtung, die mit der Steuereinrichtung verbunden ist, können leichte Gegenkräfte zur Kopf- bewegung des Patienten definiert werden. Diese Gegenkräfte werden ebenfalls mit der EMG-Messung synchronisiert. Die Gegenkräfte können schrittweise erhöht werden, um auf diese Weise die Nackenmuskulatur sensibel zu trainieren. Bei Schmerzen oder Überbeanspruchung des Patienten, die durch die EMG-Messung erfasst werden, wird die Gegenkraft durch die Feedback- Komponente der Steuereinrichtung sofort reduziert oder abgeschaltet . Die Steuereinrichtung der vorliegenden Vorrichtung ist vorzugsweise so ausgestaltet, dass sie unterschiedliche Steuermodule oder Steuerprogramme aufnehmen kann, durch die unterschiedliche Bewegungsbahnen und Geschwindigkeiten des optischen Signals vorgegeben werden. Auf diese Weise kann durch geeigneten Einsatz der Steuermodule ein jeweils dem Patientenzustand entsprechendes Programm zur Steuerung der optischen Signale aufgerufen werden.The therapy can be further improved by the additional use of a device for generating counterforce for head movement. By using this device, which is connected to the control device, slight counterforces to the patient's head movement can be defined. These opposing forces are also synchronized with the EMG measurement. The opposing forces can be gradually increased in order to train the neck muscles sensitively. In the event of pain or overuse of the patient, which are recorded by the EMG measurement, the counterforce is immediately reduced or switched off by the feedback component of the control device. The control device of the present device is preferably designed in such a way that it can accommodate different control modules or control programs by means of which different movement paths and speeds of the optical signal are predetermined. In this way, by appropriately using the control modules, a program for controlling the optical signals corresponding to the patient's condition can be called up.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die vorliegende Vorrichtung und das zugehörige Verfahren werden nachfolgend anhand von Ausführungs- beispielen in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals kurz erläutert. Hierbei zeigen:The present device and the associated method are briefly explained again below using exemplary embodiments in conjunction with the drawings. Here show:

Fig. 1 ein Prinzipbild, das die Verbindung der einzelnen Komponenten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Vorrichtung aufzeigt;Figure 1 is a schematic diagram showing the connection of the individual components according to an embodiment of the present device.

Fig. 2 eine Ansicht einer Ausführungsform der vorliegenden Vorrichtung im Einsatz; und2 shows a view of an embodiment of the present device in use; and

Fig. 3 beispielhafte Messkurven, die den Verlauf des EMG-Signals und die zugehörige Bewegung des Kopfes einesFig. 3 exemplary measurement curves, the course of the EMG signal and the associated movement of a head

Patienten zeigen.Show patient.

Wege zur Ausführung der ErfindungWays of Carrying Out the Invention

Figur 1 zeigt eine Prinzipdarstellung der vor- liegenden Vorrichtung, aus der die einzelnen Komponenten gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung ersichtlich sind. Die Vorrichtung setzt sich aus der am Kopf des Patienten fixierbaren Einrichtung 2 zur Einschränkung des Blickfeldes des Patienten, einem Trackingsystem 3 , mit dem die Bewegungen des Kopfes des Patienten, insbesondere dessen Position und Orien- tierung, in Echtzeit erfasst werden und einem Bildschirm 4 zur Darstellung einer virtuellen Szene zusammen. Der Bildschirm 4 ist im vorliegenden Beispiel zusammen mit der Einrichtung zur Einschränkung des Blickfeldes als Head Mounted Display 9 ausgebildet, an dem Sensoren des Trackingsystemes 3 befestigt sind. Die mit dem Trackingsystem 3 erfassten Bewegungs- und Orientierungsdaten werden einer Steuereinrichtung 5 zugeführt, die den Bildschirm 4 des Head Mounted Display 9 ansteuert, um die vorgebbare Bewegung des optischen Signales zu erzeugen.FIG. 1 shows a basic illustration of the present device, from which the individual components can be seen according to an embodiment of the device. The device consists of the Head 2 of the patient fixable device for restricting the field of vision of the patient, a tracking system 3 with which the movements of the patient's head, in particular its position and orientation, are recorded in real time and a screen 4 for displaying a virtual scene together. In the present example, the screen 4 is designed together with the device for restricting the field of view as a head-mounted display 9, to which sensors of the tracking system 3 are attached. The movement and orientation data recorded with the tracking system 3 are fed to a control device 5 which controls the screen 4 of the head-mounted display 9 in order to generate the predefinable movement of the optical signal.

Die Bewegungen der Halswirbelsäule des Patienten in allen drei Bewegungsachsen (Flexion/Extension, axiale Rotation, Seitflexion) werden zeitgleich zu der Erfassung mit dem Trackingsystem 3 mit einem fine-wire EMG des Musculus semispinalis capitis aufgezeichnet. Durch das HMD 9 wird der Patient in die virtuelle Szene versetzt. Er verfolgt mit seinem Blick die Bewegungsbahnen des durch die Steuereinrichtung 5 erzeugten optischen Signals in der VR-Szene. Das Blickfeld des HMD 9 ist so stark eingeschränkt, dass die Bewegungsbahnen des optischen Signals nicht durch Augenfolge- bewegungen sondern ausschließlich durch Kopfbewegungen verfolgt werden können. Das Trackingsystem 3, das mit dem HMD 9 mechanisch verbunden ist, erfasst die Kopf- position und KopfOrientierung mit hoher Frequenz von bspw. 1000 Hz. Das EMG des Musculus semispinalis capitis wird zeitgleich mit der gleichen Frequenz von 1000 Hz aufgenommen. Durch die in der SteuereinrichtungThe movements of the patient's cervical spine in all three axes of movement (flexion / extension, axial rotation, lateral flexion) are recorded simultaneously with the tracking system 3 using a fine-wire EMG of the semispinalis capitis muscle. The HMD 9 puts the patient in the virtual scene. With his gaze, he tracks the movement paths of the optical signal generated by the control device 5 in the VR scene. The field of view of the HMD 9 is so limited that the movement paths of the optical signal cannot be followed by eye movements but only by head movements. The tracking system 3, which is mechanically connected to the HMD 9, detects the head position and head orientation at a high frequency of, for example, 1000 Hz. The EMG of the semispinalis capitis muscle is measured simultaneously with the same frequency of 1000 Hz recorded. By in the control device

5 enthaltene Feedback-Einheit 7 werden die vom EMG- Messsystem 6 erhaltenen Daten auf Vorliegen von bestimmten, auf die Entstehung von Schmerz hinweisenden Charakteristiken überprüft und bei Auftreten dieser Charakteristiken die Bewegungsbahn und/oder Geschwindigkeit des optischen Signals beeinflusst. Dies kann durch eine Berechnung der Geschwindigkeit und Bahn des optischen Signals in Echtzeit erfolgen. Durch dieses EMG-Feedback wird eine Überbeanspruchung des Patienten vermieden und eine im Wesentlichen schmerzfreie Diagnose oder Therapie ermöglicht.5 contained feedback unit 7, the data obtained from the EMG measuring system 6 are checked for the presence of certain characteristics that indicate the development of pain, and when these characteristics occur the movement path and / or speed of the optical signal is influenced. This can be done by calculating the speed and path of the optical signal in real time. This EMG feedback prevents overuse of the patient and enables an essentially pain-free diagnosis or therapy.

Um eine möglichst exakte Auswertbarkeit der erfassten Daten sowie eine zuverlässige Funktion des EMG-Feedback zu gewährleisten, sollten das Bewegungs- tracking und die Messung mit dem EMG-Messsystem 6 synchron mit der gleichen Frequenz erfolgen. Bewegungs- tracking mit einer Frequenz von ca. 1000 Hz kann bspw. mit Hilfe des haptischen Displays "PHANToM" der FirmaIn order to ensure that the recorded data can be evaluated as precisely as possible and that the EMG feedback functions reliably, the movement tracking and measurement with the EMG measuring system 6 should take place synchronously with the same frequency. Motion tracking with a frequency of approx. 1000 Hz can be done, for example, with the help of the haptic display "PHANToM" from the company

Sensable Devices erfolgen, das mit dem HMD 9 fest verbunden wird.Sensible devices take place, which is firmly connected to the HMD 9.

Zur therapeutischen Anwendung kann die vorliegende Vorrichtung zusätzlich mit einem Kraftrückkopplungs- system 8 verbunden werden, mit dem der Bewegung des Kopfes des Patienten ein dosierbarer Widerstand entgegengesetzt werden kann. Figur 2 zeigt eine derartige Ausgestaltung der vorliegenden Vorrichtung im Einsatz. Der Patient 1 trägt das HMD 9, das über denFor therapeutic use, the present device can additionally be connected to a force feedback system 8 with which a meterable resistance can be opposed to the movement of the patient's head. Figure 2 shows such an embodiment of the present device in use. The patient 1 wears the HMD 9, which over the

Rechner 5 zur Darstellung der VR-Szene sowie des optischen Signals angesteuert wird. Das EMG-MesssystemComputer 5 is controlled to display the VR scene and the optical signal. The EMG measuring system

6 ist am Hals des Patienten 1 angebracht und überträgt die gemessenen Daten, ebenso wie ein in dieser Darstellung nicht erkennbares Trackingsystem am HMD 9, an den als Steuereinrichtung dienenden Rechner 5. Das HMD 9 ist weiterhin mechanisch mit dem Arm eines Kraft- ruckkopplungssystems 8 verbunden, das ebenfalls über den Rechner 5 angesteuert wird. Dieses Kraftrückkopplungssystem kann der Bewegung des Kopfes des Patienten 1 in allen Freiheitsgraden der Halswirbelsäule einen dosierbaren Widerstand entgegensetzen. Der dosierbare Widerstand wird in Echtzeit auf Grundlage des EMG- Feedbacks berechnet, um genau die Kopfbewegungen physiotherapeutisch anzusprechen, bei denen in der vorherigen Diagnose ein Schmerz aufgetreten ist. Dazu wird vom System ein Therapieplan berechnet, der vom therapierenden Arzt geprüft und überarbeitet werden kann. Grundlage für den Therapieplan sind die Ergebnisse des Diagnosesystems. Die Therapie wird zusätzlich maßgeblich durch intratherapeutisch aufgezeichnete EMG- Messwerte beeinflusst .6 is attached to the neck of the patient 1 and transmits the measured data, as well as a tracking system on the HMD 9, which cannot be recognized in this illustration, on the computer 5 serving as a control device. This force feedback system can counter the movement of the head of the patient 1 in all degrees of freedom of the cervical spine with a meterable resistance. The dose that can be metered is calculated in real time based on the EMG feedback in order to physiologically respond precisely to the head movements that caused pain in the previous diagnosis. For this purpose, the system calculates a therapy plan that can be checked and revised by the treating doctor. The results of the diagnostic system form the basis for the therapy plan. The therapy is also significantly influenced by intra-therapeutic EMG measurements.

Dem Therapieplan entsprechend wird das die vorliegende Vorrichtung gestartet. Zeitgleich mit der Therapie wird das EMG des Patienten 1 aufgezeichnet und mit dem Tracking sowie der Kraftrückkopplung synchroni- siert. Werden im EMG psychotherapeutisch unzumutbareThe present device is started in accordance with the therapy plan. At the same time as the therapy, the EMG of patient 1 is recorded and synchronized with the tracking and the force feedback. Become psychologically unreasonable in the EMG

Schmerzen erkannt, wird die Gegenkraft sofort reduziert oder abgeschaltet . Auch die Dosierung der Gegenkräfte wird daher in Abhängigkeit von den gemessenen EMG- Werten definiert.If pain is detected, the counterforce is immediately reduced or switched off. The dosage of the opposing forces is therefore also defined depending on the measured EMG values.

Als konkretes Anwendungsbeispiel soll ein Patient betrachtet werden, der sich nach einem Autounfall über Schmerzen beklagt und zur Diagnose in der Klinik unter- sucht werden soll . Dazu wird er mittels des HMD 9 der vorliegenden Vorrichtung in eine computergenerierte, virtuelle Szene versetzt, in der ihm ein digitales Stadtmodell gezeigt wird. Diese digitale Stadt ist allerdings nicht beleuchtet, sondern umgibt ihn in Dunkelheit. Allerdings wird die virtuelle Stadt partiell durch einen Scheinwerferstrahl, dem von der Steuereinrichtung 5 erzeugten optischen Signal, ausgeleuchtet, der langsam über die Mauern der Gebäude wandert. Der Patient kann also die virtuelle Stadt erkundschaften, indem er dem Strahl des Scheinwerfers folgt . Da das HMD 9 nur ein sehr eingeschränktes Blickfeld liefert, muss er dem Lichtstrahl durch Kopfbewegungen folgen. Gleichzeitig wird von diesem Patienten ein EMG des Musculus semispinalis capitis mit der zur Vorrichtung gehörenden EMG-Messeinrichtung 6 aufgenommen.A specific application example is a patient who complains of pain after a car accident and who is diagnosed in the clinic. should be searched. For this purpose, he is placed in a computer-generated, virtual scene by means of the HMD 9 of the present device, in which a digital city model is shown to him. However, this digital city is not illuminated, but surrounds it in the dark. However, the virtual city is partially illuminated by a headlight beam, the optical signal generated by the control device 5, which slowly wanders over the walls of the buildings. So the patient can explore the virtual city by following the beam of the headlight. Since the HMD 9 only provides a very limited field of view, it has to follow the light beam by moving the head. At the same time, this patient records an EMG of the semispinalis capitis muscle with the EMG measuring device 6 belonging to the device.

Bei einer Flexion von 12,5°, einer axialen Rotation von 7,4° und einer Seitflexion von 1,3° bemerkt er einen leichten Schmerz . Der Scheinwerferstrahl verlangsamt sich, wandert auf eine axiale Rotation von 15° zurück, um sich erneut den 17° zu nähern. Wiederum stellt sich der leichte Schmerz ein, der aufgrund der Messwerte des EMG-Messsystems 6 von der Steuereinrichtung 5 erkannt wird. Die zugehörigen Daten der KopfOrientierung werden über das Trackingsystem 3 erhalten. Dieses Szenario wird mehrmals modifiziert und wiederholt, so dass schließlich sehr genaue Daten über das Bewegungsdefizit des Patienten vorliegen. Einen Tag nach der Diagnose benutzt dieser Patient die vorliegende Vorrichtung als TherapieSystem. Dazu sollen seine Halsmuskeln physiotherapeutisch trainiert werden. Vom Therapiesystem wurde ein Vorschlag für einen Therapieplan ausgegeben. Dieser wurde vom Arzt untersucht, modifiziert oder bestätigt. Im Therapieplan werden folgende therapeutische Parameter festgelegt :With a flexion of 12.5 °, an axial rotation of 7.4 ° and a lateral flexion of 1.3 °, he notices a slight pain. The headlight beam slows down, moves back to an axial rotation of 15 ° to approach 17 ° again. Again, the slight pain arises, which is recognized by the control device 5 on the basis of the measured values of the EMG measuring system 6. The associated data of the head orientation are obtained via the tracking system 3. This scenario is modified and repeated several times, so that ultimately very precise data about the patient's movement deficit are available. One day after the diagnosis, this patient uses the present device as a therapy system. To do this, his neck muscles should be trained in physiotherapy. A proposal for a therapy plan was issued by the therapy system. This was examined, modified or confirmed by the doctor. The following therapeutic parameters are defined in the therapy plan:

Dauer der Therapieeinheit - Skalierung der GegenkräfteDuration of the therapy unit - scaling of the opposing forces

Festlegung der Kopfbewegungen, d.h. der Bewegungsbahn und -Geschwindigkeiten des optischen SignalsDetermination of head movements, i.e. the movement path and speeds of the optical signal

Nach dem Starten der Therapie wandert der Lichtstrahl langsam so durch die virtuelle Szene, die dem Patienten wiederum über das HMD 9 vermittelt wird, dass eine Kopfbewegung des Patienten resultiert, bei der die diagnostischen Erkenntnisse berücksichtigt sind und die verletzten Strukturen leicht beansprucht werden. DieAfter starting the therapy, the light beam slowly moves through the virtual scene, which in turn is conveyed to the patient via the HMD 9, in such a way that a patient's head movement results, in which the diagnostic findings are taken into account and the injured structures are slightly stressed. The

Gegenkräfte zur Kopfbewegung werden durch das angeschlossene Kraftrückkopplungssystem (Force-Feedback- System) generiert und auf das HMD übertragen. Somit werden die Halsmuskeln trainiert, was zur Therapie der Verletzung und zur Reduzierung der Schmerzen beitragen soll . Bei der therapeutischen Anwendung werden Synchronbewegungen des Kopfes, EMG-Werte und ausgegebene Kräfte registriert. Über die EMG-Werte wird die Therapie durch Beeinflussung der Bewegungsbahnen sowie der Kräfte gesteuert. Der Verlauf der Therapie wird durch Ausgabe der registrierten Parameter sehr genau dokumentiert. Ein Therapieerfolg bzw. eine Stagnation in der Physiotherapie kann somit sofort erkannt und dargestellt werden.Opposing forces for head movement are generated by the connected force feedback system (Force Feedback System) and transferred to the HMD. The neck muscles are thus trained, which should help to treat the injury and reduce pain. In the therapeutic application, synchronized movements of the head, EMG values and the forces exerted are registered. The therapy is controlled via the EMG values by influencing the movement pathways and the forces. The course of the therapy is documented very precisely by outputting the registered parameters. Successful therapy or stagnation in physiotherapy it can be recognized and displayed immediately.

Im Folgenden wird anhand der Figur 3 ein Beispiel für einen Auswertealgorithmus erläutert, mit dem die erfassten Daten automatisch von einer Auswerteeinheit des vorliegenden Systems ausgewertet werden können.An example of an evaluation algorithm with which the acquired data can be automatically evaluated by an evaluation unit of the present system is explained below with reference to FIG. 3.

Der Patient führt auf einem Stuhl sitzend eine maximale Drehbewegung des Kopfes nach rechts und nach links, sowie eine maximale Kopfbeuge- und KopfStreckbewegung aus. Dabei werden der Bewegungsausschlag und die elektrische Aktivität des Semispinalismuskels mit dem EMG-Messsystem gemessen und aufgezeichnet . Das erhaltene EMG-Rohsignal wird dann gleichgerichtet, normiert und mit Faktor 20 geglättet. Nach diesen Schritten werden die in den Figuren 3a bis 3d dargestellten Kurven erhalten. Hierbei beschreibt die Kurve E in den Figuren 3a und 3b die Bewegung des Kopfes bei Flexion/Extension und in den Figuren 3c undSitting on a chair, the patient performs a maximum rotational movement of the head to the right and to the left, as well as a maximum head bending and head stretching movement. The movement deflection and the electrical activity of the semispinalism muscle are measured and recorded with the EMG measuring system. The raw EMG signal obtained is then rectified, normalized and smoothed by a factor of 20. After these steps, the curves shown in FIGS. 3a to 3d are obtained. Here, curve E in FIGS. 3a and 3b describes the movement of the head during flexion / extension and in FIGS. 3c and

3d die Bewegung des Kopfes bei Rotation. Die Kurven A bis D zeigen die dabei auftretenden elektrischen Potentiale des linken und rechten M. semispinalis capitis. Jede Seite wird einmal oberflächlich und einmal intramuskulär (Fadenelektroden) gemessen.3d the movement of the head during rotation. Curves A to D show the electrical potentials of the left and right semispinalis capitis. Each side is measured once superficially and once intramuscularly (thread electrodes).

Die elektrischen Potentiale der Patienten (Fig. 3b und 3d) und der Probanden (Fig. 3a und 3c) unterscheiden sich bei beiden Bewegungen deutlich von einander. Um diesen Unterschied zu definieren, wurden in Vorstudien durch eine Diskriminanzanalyse vier Parameter bestimmt, die das EMG-Signal bestmöglich beschreiben. Diese Parameter sind: xl= Bewegungsamplitude bei Rechtsrotation zum Zeitpunkt, an dem die EMG Amplitude des intramuskulären Signals 10% der maximalen Amplitude beträgt; x2= Bewegungsamplitude bei Linksrotation zum Zeitpunkt, an dem die EMG Amplitude des intramuskulären Signals 10% der maximalen Amplitude beträgt; x3= EMG Amplitude des intramuskulären Signals bei maximaler Flexion rechts; und x4= EMG Amplitude des intramuskulären Signals bei maximaler Flexion links.The electrical potentials of the patients (Fig. 3b and 3d) and the test subjects (Fig. 3a and 3c) differ significantly from each other in both movements. In order to define this difference, four studies were carried out in preliminary studies using a discriminant analysis, which best describe the EMG signal. These parameters are: xl = amplitude of movement with right rotation at the time when the EMG amplitude of the intramuscular signal is 10% of the maximum amplitude; x2 = movement amplitude with left rotation at the time when the EMG amplitude of the intramuscular signal is 10% of the maximum amplitude; x3 = EMG amplitude of the intramuscular signal with maximum flexion on the right; and x4 = EMG amplitude of the intramuscular signal with maximum flexion on the left.

Die Werte für diese Parameter werden von der Auswerteeinheit aus den Messungen bestimmt und in folgende Entseheidüngsrege1 eingesetzt :The values for these parameters are determined by the evaluation unit from the measurements and used in the following decision-making rule1:

-0.0018-xf -0.0036 - x\ -5.4851 - x\ -9.1879 - x\-0.0018-xf -0.0036 - x \ -5.4851 - x \ -9.1879 - x \

-0.0002• xxx2 -0.071• xxxz +0.0228• xxx + 0.1326 - x2x3 +0.0868 - x2x +1.9538 - x3x4 -0.0002 • x x x 2 -0.071 • x x x z + 0.0228 • x x x + 0.1326 - x 2 x 3 +0.0868 - x 2 x +1.9538 - x 3 x 4

-0.2055 • x +0.2895• x2 -7.7464• x3 +4.1561• x4 -9.5097 Wird ein Wert größer Null erhalten, so liegt keine Funktionsstörung der Halswirbelsäule vor. Ist der berechnete Wert kleiner Null, so wird eine Funktionsstörung angenommen. Die Auswerteeinheit kann somit automatisch bei jeder Messung die vorliegende Aus- wertung und Berechnung durchführen und eine entsprechende Klassifizierung bzw. Diagnose ausgeben.-0.2055 • x + 0.2895 • x 2 -7.7464 • x 3 + 4.1561 • x 4 -9.5097 If a value greater than zero is obtained, there is no malfunction of the cervical spine. If the calculated value is less than zero, a malfunction is assumed. The evaluation unit can thus automatically carry out the present evaluation and calculation for each measurement and output a corresponding classification or diagnosis.

Das Verfahren zeigt in der Crossvalidierung sowie in einem zweiten unabhängigen Personenkollektiv eine 90% korrekte Klassifizierung der Personen. Dies ist nicht einmal annähernd durch ein anderes diagnostisches Verfahren möglich.The method shows a 90% correct classification of the people in the cross-validation and in a second independent group of people. This is not even nearly possible with another diagnostic method.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie dem zugehörigen Verfahren werden koordinative Fehl- funktionen der Muskulatur als Schmerzursache nachgewiesen. Hierbei werden elektromyographische Methoden mit Methoden der virtuellen Realität verknüpft. Die Steuerung der Kopfbewegung und Techniken der virtuellen Realität ermöglicht eine Erhöhung der diagnostischenWith the device according to the invention and the associated method, coordinative malfunctions of the muscles are proven as the cause of pain. Electromyographic methods are combined with methods of virtual reality. Controlling head movement and virtual reality techniques enables an increase in diagnostic

Sicherheit des Verfahrens. Durch die ebenfalls einsetzbare EMG-Feedback-Komponente wird ein Rückkopplungs- mechanismus geschaffen, der die Sicherheit des Patienten in der diagnostischen Sitzung sowie in einer ebenfalls möglichen Therapie gewährleistet. Mit der vorliegenden Vorrichtung werden neue Möglichkeiten in der Physiotherapie zur Behandlung von HWS- Beschleunigungsverletzungen eröffnet . Process security. The EMG feedback component, which can also be used, creates a feedback mechanism that ensures the safety of the patient in the diagnostic session as well as in therapy that is also possible. The present device opens up new possibilities in physiotherapy for the treatment of cervical acceleration injuries.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 Patient1 patient

2 Einrichtung zur Einschränkung des Blickfeldes 3 Trackingsystem2 Device for restricting the field of vision 3 Tracking system

4 Bilderzeugungseinrichtung4 imaging device

5 Steuereinrichtung5 control device

6 EMG-Messsystem6 EMG measuring system

7 Feedback-Einheit 8 Kraft-Rückkopplungssystem7 Feedback unit 8 Force feedback system

9 Head Mounted Display9 Head Mounted Display

10 EMG Amplitude bei maximaler Flexion10 EMG amplitude with maximum flexion

11 Bewegungsamplitude zum Zeitpunkt, an dem die EMG Amplitude 10% der maximalen Amplitude beträgt11 Movement amplitude at the time when the EMG amplitude is 10% of the maximum amplitude

12 EMG Amplitude ist 10% der maximalen EMG Amplitude12 EMG amplitude is 10% of the maximum EMG amplitude

A Oberflächenelektrode EMG rechtsA EMG right surface electrode

B Oberflächenelektrode EMG links C Fadenelektrode EMG rechtsB EMG left electrode C EMG right electrode

D Fadenelektrode EMG linksD EMG thread electrode on the left

E Bewegungskurve des Kopfes E movement curve of the head

Claims

Patentansprüche claims 1. Vorrichtung zur Diagnose und/oder Therapie von1. Device for diagnosis and / or therapy of Funktionsstörungen der Halswirbelsäule, insbesondere nach HWS-Beschleunigungsverletzungen, mit - einer am Kopf eines Patienten (1) fixierbaren Einrichtung (2) zur Einschränkung des Blickfeldes des Patienten (1) ,Malfunctions of the cervical spine, especially after cervical spine acceleration injuries, with - a device (2) that can be fixed on the head of a patient (1) to restrict the patient's field of vision (1), - einem Trackingsystem (3) zur Erfassung einer momentanen Position und Orientierung des Kopfes des Patienten (1) ,- a tracking system (3) for detecting a current position and orientation of the patient's head (1), - einer Bilddarstellungseinrichtung (4) zur Darstellung von Bildern oder Szenen für den Patienten (1) ,an image display device (4) for displaying images or scenes for the patient (1), - einer mit der Bilddarstellungseinrichtung (4) verbundenen Steuereinrichtung (5, 7) zur- A control device (5, 7) connected to the image display device (4) Erzeugung eines optischen Signals, das sich in den dargestellten Bildern oder Szenen auf einer vorgebbaren Bewegungsbahn und mit vorgebbaren Geschwindigkeiten bewegt, wobei die Ein- schränkung des Blickfeldes und die Bewegung des optischen Signals so aufeinander abgestimmt sind, dass der Patient (1) dem optischen Signal nur durch Bewegung des Kopfes folgen kann;Generation of an optical signal that moves in the images or scenes shown on a predeterminable movement path and at predefinable speeds, the restriction of the field of view and the movement of the optical signal being coordinated with one another in such a way that the patient (1) receives the optical signal can only follow by moving the head; - einem mit der Steuereinrichtung (5, 7) verbundenen EMG-Messsystem (6) für die Erfassung einer muskulären Aktivität der Halsmuskulatur des Patienten (1) während der Erzeugung und Bewegung des optischen Signals, und - einer Ausgabeschnittstelle zur Ausgabe erfasster Daten des Trackingsystems (3) und des EMG- Messsystems (6) .- An EMG measuring system (6) connected to the control device (5, 7) for detecting a muscular activity of the neck muscles of the patient (1) during the generation and movement of the optical signal, and - An output interface for the output of recorded data from the tracking system (3) and the EMG measuring system (6). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die am Kopf fixierbare Einrichtung (2) zur Einschränkung des Blickfeldes zusammen mit der Bilddarstellungseinrichtung (4) als Head Mounted Display (9) ausgebildet ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the fixable on the head device (2) for restricting the field of view together with the image display device (4) is designed as a head mounted display (9). 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswerteeinheit vorgesehen ist, die die mit dem Trackingsystem (3) und dem EMG-Messsystem (6) erfassten Daten nach einem vorgegebenen Algorithmus automatisch auswertet und eine Information darüber liefert, ob bei dem Patienten eine Funktionsstörung der Halswirbelsäule vorliegt.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that an evaluation unit is provided which automatically evaluates the data recorded with the tracking system (3) and the EMG measuring system (6) according to a predetermined algorithm and provides information about whether at the patient has a dysfunction of the cervical spine. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (5, 7) eine Feedback- Einheit (7) zur Beeinflussung der Bewegungsbahn und/oder Bewegungsgeschwindigkeiten des optischen Signals in Abhängigkeit von den erfassten Daten des EMG-Messsystems (6) aufweist.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the control device (5, 7) a feedback unit (7) for influencing the movement path and / or movement speeds of the optical signal as a function of the detected data of the EMG measuring system (6). 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Feedback-Einheit (7) derart ausgebildet ist, dass sie die Bewegung des optischen Signals verlangsamt oder stoppt, sobald Daten des EMG- Messsystems (6) erhalten werden, die auf Schmerzen des Patienten (1) hindeuten.5. The device according to claim 4, characterized in that the feedback unit (7) is designed such that it detects the movement of the optical signal slows down or stops as soon as data from the EMG measuring system (6) are received, which indicate pain of the patient (1). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Trackingsystem (3) und das EMG-Messsystem (6) zueinander synchronisiert sind und mit der gleichen Messfrequenz arbeiten.Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the tracking system (3) and the EMG measuring system (6) are synchronized with each other and work with the same measuring frequency. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilddarstellungseinrichtung (4) zur Darstellung einer virtuellen Szene ausgebildet ist.7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the image display device (4) is designed to display a virtual scene. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (5, 7) unterschiedliche Steuermodule aufnehmen kann, durch die unterschiedliche Bewegungsbahnen und -geschwindigkeiten des optischen Signals vorgegeben werden.8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the control device (5, 7) can accommodate different control modules by which different movement paths and speeds of the optical signal are predetermined. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (5, 7) ein Steuermodul aufweist, durch das zunächst ein Bewegungsraum des optischen Signals schrittweise vergrößert und anschließend die Bewegungsgeschwindigkeit stufen- weise erhöht werden.9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the control device (5, 7) has a control module, by means of which initially a movement space of the optical signal is increased step by step and then the movement speed is increased step by step. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (5, 7) mit einer Einrichtung (8) zur Erzeugung von Gegenkräften zur Kopfbewegung des Patienten verbunden ist und diese Gegenkräfte in Abhängigkeit von den erfassten Daten des EMG-Messsystems (6) beeinflusst. 10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the control device (5, 7) is connected to a device (8) for generating counterforces for head movement of the patient and influences these counterforces as a function of the recorded data of the EMG measuring system (6).
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