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Can a smartphone app with AI replace the VNG in caloric testing?

Abstract

Introduction Dizziness is one of the most common symptoms in medicine, but the diagnosis is very complex and depends on the examiner"s expertise. In addition, this experience and expensive, equipment-based, error-prone diagnostics are not available across the country.

Methods An Android smartphone app was developed that can be used by oneself or third parties for nystagmography. VNG was carried out on 19 healthy volunteers at rest and after caloric testing of each ear in a conventional manner and using the smartphone app. In addition, a KIT was performed with the VNG. The app was used and evaluated directly on the smartphone without any additional hardware. The purpose of the self-developed app is to check whether the VNG-App on the smartphone using AI (eye tracking) can replace the VNG gold standard with infrared technology.

Results Taking into account a limit of 6 nystagmus in the same direction, nystagmus could be detected in 72% of the recordings. A sensitivity of 81%, PPV of 67% and specificity of 42% were achieved. An average SPV of 14°/s (± 0.2 SEM) vs. 12.4°/s (± 0.8) and frequency of 16 (± 0.7) in 20 s vs. 36.9 (± 3.2) in 30 s was achieved in the VNG app group and gold standard VNG group. When comparing both techniques with regard to the individual SPV per side, a small bias of 0.9 was observed. A total of 6 subjects were measured with vestibular hypofunction according to the SPV in the gold standard, which was not confirmed by the mobile VNG app or the KIT.

Discussion Our findings show that a mobile, cost-effective and modified VNG using AI is feasible and that it can approximate the common VNG in the event of failure or absence. Limitations of the VNG app are the lack of fixation suppression as well as light dimming and the frame rate of 30 vs. 120 Hz.

Einleitung Schwindel gehört zu den häufigsten Symptomen der Medizin, jedoch ist die Diagnostik sehr komplex und von der Expertise des Untersuchers abhängig. Zudem ist diese Erfahrung sowie teure, apparative, störanfällige Diagnostik nicht flächendeckend vorhanden.

Methoden Es wurde eine Android Smartphone-App entwickelt, die in Eigen- oder Fremdnutzung zur Nystagmographie genutzt werden kann. An 19 gesunden Probanden wurde in Ruhe und nach beidseitiger kalorischer Spülung die VNG in herkömmlicher Weise sowie mittels Smartphone-App durchgeführt. Zusätzlich erfolgte ein KIT mit der VNG. Die Anwendung und Auswertung der App erfolgte direkt auf dem Smartphone ohne weitere Hardware. Mit der eigenentwickelten App soll überprüft werden, ob die VNG-App auf dem Smartphone mittels KI (Eye-Tracking) der VNG in Infrarottechnik ersetzen kann.

Ergebnisse Beim Grenzwert von 6 Nystagmen in gleicher Richtung konnten in 72% der Aufnahmen Nystagmen detektiert werden. Dabei wurde eine Sensitivität von 81%, PPV 67% und Spezifität 42% erzielt. Eine durchschnittliche GLP 14°/s (± 0,2 SEM) vs. 12,4°/s (± 0,8) sowie Frequenz von 16 (± 0,7) in 20 s vs. 36,9 (± 3,2) in 30 s wurde in der VNG-App Gruppe sowie VNG Gruppe erzielt. Im Vergleich beider Techniken hinsichtlich des einzelnen GLPs je Seite wurde ein geringer Bias (0,9) abgebildet. Insgesamt wurden 6 Probanden nach GLP im Goldstandard mit einer vest. Unterfunktion gemessen, welche sich durch die VNG-App sowie dem KIT nicht bestätigte.

Diskussion Unsere bisherigen Erkenntnisse zeigen, dass mittels KI eine mobile,kostengünstige und modifizierte VNG machbar ist und bei Ausfall oder Fehlen der herkömmlichen VNG diese annähern kann. Limitationen der VNG-App sind die fehlende Fixationssuppression sowie Abdunkelung und Bildfrequenz von 30 vs. 120 Hz.

Die Autorin gib an, dass kein Interessenkonflikt besteht.