Устройство для исседования зрительной системы Советский патент 1986 года по МПК A61B3/00 

импульсов .к выходу кнопочного пере- ,ключателя, а выход элемента ИЛИ -к входу генератора пилообразного напряжения, синхронизирующему входу регистра частоты и к входгш установки нуля первого, второго и третьего регистровр выход генератора импульсов соединен с первым входом элемента И и с входами блока задержки и счетчикаj второй вход элемента И подключен к выходу фор120914У

г-шрователя рамки, а выход - к управляющему входу аналогового ключа, выход счетчика связан со стробирую- Ещм входом схемы сравнения, а выход блока задержки соединен с синхронизирующими входами первого и второго регистров, со стробирующим входом аналого-цифрового преобразователя и через инвертор с синхронизирующш-j входом третьего регистра,а вкодэлектроэнцефалографа связанс электродами.

Изобретение относится к кл .ассу диагностических, предназначено д.пя сценки состояния зрительной систе- 1ЧЫ и может быть использовано при проведении массовых обследований зрения у населения 3 профотборе и профориентации по зрению клинических и лабораторных исследованийj судебно-медицинской экспертизы„

Цель изобретения - раздельное получение ответного сигнала на тестовый сигнал о

На чертеже изображено устройство для исследования зрительной системы

Устройство содержит синхрогене- ратор 1, последовательно соединенные блок 2 задержки ,и формирователь 3 рамки, состоящий из двух блоков задержки, выходы которых соединены с входами элемента И; перестраиваемый генератор 4 выход которого подключен к входу формирователя 5 полос, состоящего из счетчикг; и цифроаналогового преобразователя, выход формирователя Ь полос связан с информационным входом аналогового ключа 6, выход которого соединен с первым входом регулятора 7 контраста, сумматор 8, входы которого подключены к выходу регулятора 7 контраста и первому выходу регулятора 9 яркости, а выход - через блок 10 окрашивания с управляющим входом цветного кинескопа 11, блок 12 развертки цветного кинескопа 11, вход которого вместе с входом бло- ка 2 задержки и первым входом перестраиваемого генератора 4 связан с первым выходом синхрогенератора

1J второй выход которого подключен к входу регулятора 9 яркости, ре- г истр 13 частоты, выход которого соединен с управляющим входом перестраиваемого генератора 4 и входом цифроаналогового преобразователя 14 двухкоординатный регистратор 15, первый вход которого связан с выходом цифроаналогового преобразователя 14,

а второй вход - с выходом делителя 16 аналоговых сигналов, Генератор 17 пилообразного напряжения, выход которого соединен с управляющим, входом регулятора 7 контраста и первым

входом делителя 16 аналоговых сигналов, второй вход которого связан с вторым выходом регулятора 9 яркости, кнопочный переключатель 18, выход которого подключен к установочному

Еходу регистра 13 частоты и через

генератор 19 импульсов к входам счетчика 20J блока 21 задержки и первому входу элемента И 22, второй вход которой связан с выходом формирователя 3 рамки а выход - с управляющим входом аналогового ключа 6, электро- знцефалограф 23, выход которого под- юпючен к первому входу аналого-цифро вого преобр азователя (АЦП) 24, регистр 25, выход которого соединен с вторым входом цифрового сумматора 2.6, регистр 27, информационный вход которого связан с выходом регистра 28, а выход - с первым входом цифрового сумматора 26, схему 29 сравнения, первый вход которой вместе с информационным входом регистра 28 подключен к выходу сумматора 26, второй вход - к выходу регистра 30,

3

а -вход стробирования к выходу счетчика 20, блок 31 задания уровня сравнения, выходы которого связаны с информационным и синхронизирующим входами регистра 30, элемент ИЛИ 32, первый вход которого соединен с выходом схемы 29 сравнения, второй вход - с выходом кнопочного переключателя 18, а выход - с син- хронизир гющим входом регистра 13 частоты, входом генератора 17 пилообразного напряжения и установочными входами регистров 25,27 и 28, выход блока 21 задержки связан с входом стробирования АЦП 24, синхронизирующими входами регистров 25 и 27 и через инвертор 33 с синхронизирующим входом регистра 28, а вход электроэнцефалографа 23 связан с электродами 34 и 35.

Методика исследования частотно- контрастной чувствительности зрения с помощью предлагаемого устройства

заключается в следующем.

I

Перед началом тестирования испытуемого врач устанавливает электрод 34 к зрительной области коры больших полушарий (затылочная область головы), для регистрации вызванного потенциала второй электрод 35 (индифферентный) устанавливается в точке тела с нулевым потенциалом, например, на мочке уха. После ус- тановки электродов врач регистрирует электроэнцефалограмму зрительной области и оценивает ее максимальную амплитуду для задания уровн сравнения вызванного зрительного потенциала. При периодическом тестировании зрительным стимулом у испытуемого появляется вызванный зрительный потенциал, амплитуда которого достигает единиц микровольт. Наряду с вызванной активностью существует спонтанная активност головного мозга, амплитуда которой достигает десятков мкВ. Вызванный потенциал (обозначим сигналом s(t) сильно зашумлен спонтанной активностью (обозначим шумом N(t). Вы- делить вызванный потенциал непосредственно, используя методы частотной фильтрации или амплитудной селекции, невозможно.

Обозначим общий сигнал (электро- энцефалограмму зрительной области коры) через s(t). При периодической стимуляции испытуемого и синхрон

ном накоплении регистрируемого сигнала s(t) из него выделяется вызванный потенциал s(t):

5 .S;(t)(t)+S; (t)is;(t) ,

так как спонтанная активность представляет собой случайный процесс, математическое ожидание которого равно Л 0. При конечном количестве засветок п 15 + 30 среднее значение спонтанной активности значительно меньше значения вызванного потенциала:

,(t).-l-|:3;(t).

0

0

5

0

5

0

5

5

Для установления факта наличия вызванного потенциала нет необхо- дидмости регистрировать вызванный потенциал полностью, а достаточно фиксировать его характерную точку, например амплитуду потенциала в момент времени Г после засветки.

Оценка максимальной амплитуды электроэнцефалограммы испытуемого врачом при настройке прибора необходима для задания уровня сравнения вызванного зрительного потенциала и количества засветок h тестового изображения. При высокой амплитуде спонтанной составляющей с целью снижения ошибочных измерений требуется большее число засветок п и установки высокого уровня сравнения вызванного потенциала.

I

После установки электродов и задания уровня сравнения врач нажимает на кнопочный прерыватель, в результате чего устанавливается минимальная частота синусоидальных полос, запускается генератор импульсов, обеспечивающий периодическую засветку тестового изображения, и генератор пилообразного напряжения, обеспечивающий медленное увеличение амплитуды синусоидальных полос, а следовательно , и контраста тестового изображения. С помощью электроэнцефалографа регистрируется электрическая активность зрительной области коры больших полушарий . При достижении контраста изображения порогового значения в электроэнцефалограмме испытуемого появляется вызванный зрительный потенциал. Он выделен из ЭЭГ (вернее характерная

точка вызванного потенциала в момент времени sC E j) с помощью цифровых блоков устройства (регистров, цифрового сумматора) и при его превышении заданного уровня сравнения срабатывает схема сравнения, сигнал с которой поступает на генератор пилообразного,напряжения и устанавливает его в исходное состояние (сигнал пилообразного напряжения начинает изменяться с нулевого уровня).

Одновременно сигнал сравнения поступает на синхронизирующие вход регистра частоты, при этом устанавливается следующая частота синусоидальных полос, Их амплитуда медленно нарастает с нулевого уровня. На входы двухкоординатного регистратора поступают сигналы частоты синусоидальных полос и контраста изображения. При появлении сигнала сравнения на бумажном носителе двухкоординатного регистратора фиксируются истинные значения порогового контраста.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает автоматическую регистрацию цветовой частотно- контрастной чувствительности зрения но в отличие от известного не субьек тивным, а объективным методом путем фиксации значений контрастной чувствительности по вызванному зрительному потенциалу.

. Устройство работает следующим образом.

Синхрогенератор 1 вырабатывает смесь строчных и кадровых синхроимпульсов, необходимых для синхронной и синфазной работы блоков 12 развертки цветного кинескопа 11, блока 2 задержки и перестраиваемого генератора 4.Блок 12 развертки обеспечивает задержку строчных и кадровых синхроимпульсов на время о и -и , определяющих местоположение прямоугольной электронной рс1мки на экране кинескопа. Эта рамка используется для задания необходимых угловых размеров тест-объекта (синусоидальные полосы воспроизводятся внутри электронной рамки) - Блок 2 обеспечивает задание координат х и у, левой и верхней границ рамки. Блок 3, состоящий из двух блоков задержки и элемента И - сигналы прямоугольной электронной рамки. Каждый из блоков 2 задержки обеспечивает

задержку импульсов на с/, и i-y , т.е. задание координат х и у правой и нижней границ рамки. На их выводах формируются сигналы двух полос

вертикальной с координатами границ X..и Xj и горизонтальной с координатами границ у и у . На выходе элемента И блока 3 получают сигнал прямоугол.ьной рамки.

Синхроимпульсы с первого выхода синхрогенератора 1 поступают также на первый вход перестраиваемого генератора 4 и синхронизируют его работу. На выходе блока 4 формируются прямоугольные импульсы, частота которых зависит от кода, устанавливаемого регистром 13 частоты на втором входе блока 4. Прямоугольные импульсы с выхода блока 4 поступают на формирователь полос 5, который состоит из двоичного счетчика и цифроаналогового преобразователя. На выходе формирователя 5 полос цифровым методом формируются

синусоидальные сигналы, синхронизиро ванные относительно строчных и кадровых синхроимпульсов. Этот синусоидальный сигнал подается на информационный вход аналогового ключа 6,

на его управляющий вход поступает сигнал с выхода элемента И 22. Так как на первый вход элемента И 22 поступают импульсы засветки с выхода генератора 19 импульсов и сигнал рамки с выхода блока 3, управляющий сигнал с выхода блока 22 обеспечивает периодическую засветку синусоидальных полос внутри прямо- угольной рамки. I

Сигнал с выхода аналогового ютюча 6 поступает на первый вход регулятора 7 контраста, на его выходе амплитуда синусоидальных полос медленно меняется по линейному закону,

так как на упрвляющий вход регулятора 7 контраста поступает сигнал с выхода блока 17. Для задания необходимого уровня яркости фона, на котором обеспечивается подсветка

полос с синусоидальным распределением яркости на вход регулятора яркости со второго выхода блока 1 поступают строчные гасящие импульсы. С помощью блока обеспечивается

регулировка амплитуды гасящих импульсов. На выходе сумматора 8 фор- мируется сигнал синусоидальных полос, насаженный на сигнал фона. 0т

ношение амплитуды синусоиды & к амплитуде сигнала фона (постоянной составляющей В) определяет контрас изображ иия к Б/Вд. С помощью блока 10 окрашивания формируются цве- товые сигналы красного U., зеленого U- и синего Ug цветов, обеспечивающих воспроизведение тестового изображения в необходимых цветах.

Цветовые сигналы U, , U Ug по- даются на управляющие электроды цветного кинескопа 11 и воспроизводятся. При запуске предлагаемого устройства путем нажатия на кнопочный переключатель 18 сигнал управления поступает на установочный вход регистра 13 частоты и устанавливает код минимальной частоты синусоидальных полос. Сигнал запуска с выхода блока 18 поступает также че- рез элемент ИЛИ 32 на установочные входы регистров 25,27 и 28 и сбрасывает их в нуль. Поступив на вход генератора 19 импульсов, сигнал запуска переводит его в рабочий ре- жим - генерации прямоугольных импульсов.

Импульсы, формируемые блоком 19, поступают на первый вход элемента И 22 я обеспечивают периодическ то засветку синусоидальных полос. Так как вызванный зрительный потенциал появляется в ЭЭГ с некоторой задержкой, обусловленной инерционностью зрительного восприятия, в предлагаемое устройство введен блок 21 задержки, который обеспечивает выбор необходимой точки (отсчета) вызванного потенциала. Для этого электроэнцефалограмма зрительной облас- ти коры больших полушарий испытуемого, .регистрируемая с помощью блока 23, подается на первый вход АЦП 24, а на его вход стробирования подается сигнал с выхода блока 21 задержки, вход которого стробиру- ет работу АЦП 24. На выходе блока 24 устанавливается цифровой код ЭЭГ SJ (t) в момент времени t . Этот код переписывается в регистр 25 по переднему фронту сигнала блока 2 задержки.

njfeTb на j-той засветке тестового изображения сигнал ЭЭГ имеет код SjCi s) это означает, что на j-том импульсе сигнала блока 21 задержки в регистре 25 записан код SjCt)- Этот код суммируется в блоке 26 с

г

ю 20 25

209149

кодом

«,v

устанавливается код518 код записан в регистр 28

На вьрсоде блока 26 (С,). Этот

по переднему фронту импульса синхронизации, поступающего с выхода инвертора 33, что равносильно синхронизации по заднему фронту сигнала, формируемого на выходе блока 21 задержки. Перезапись кода.213 . (С) в регистр 27 происходит по переднему фронту сигнала блока 21 задержки.

Таким образомS при суммировании ко- дэБ С лс гоь ь п.г.-хфрового сумматора 26 ко15 ч т

ю 0 5

о у

5

5

0

дов iJ;(C,) и г1й-(), необходимо,

( S 1

о.пи установлены на его Bxop.i x г-дноррнменно. С этой целью используется дополнит ельный регистр, 28, 3 кото.рый записывается резуль- тат сумгиыТ:3; (J), в то время, когда коды нз выходах блоков 25 и 27 неизменны. По мере суммирования кодов амплитуды характерной точки вызванного зрительного потенциала

ZS -(С-) он достигает некоторого

«-1

уровня задаваемого с помощью

рславиатур ы 31 задания уровня сравнения и хранящегося в регистре 30. Как только сигнал S-Sj ( ьз) превышает уровень сравнения S , срабатывает блок 29 J, импульс сравнения поступает через элемент ИЛИ 32 на генератор 17 пилообразного напряжения и сбрасывает его в исходное состояние (на его выходе сигнал начинает линейно возрастать с уровня нуля),

Использование блока 20 необходимо для защиты схемы сравнения от ложного срабатывания. Это возможно в том случае, когда в начале исследований при количестве засветок тестового изображения п i J 5+8 зарегистрирован выброс случайной составляющей N (Jj), превышающий заданный уровень сравнения вызванного потенциала. По мере возрастания значения п, а следовательно, и увеличения соотношения сигнал/шум в рез-ультате накопления сигнала вероятность ложного срабатывания блока 29 снижается. В счетчике 20 задается код числа f, при превышении которого сигнал переполнения поступает ка вход стробирования схемы 29 сравнения и разрешает сравнение кодов. Поступая на синхронизирующий вход регистра 13 частоты, импульс сравнения устанавливает код

следующей частоты синусоидальных полос, он же поступает на устаног вочные входы регистров 25,27 и 28, обнуляя при этом их содержание,

В процессе исследований на бумаж- ном носителе двухкоординатного регистратора 15 фиксируются значения пороговых контрастов на задаваемых :частотах синусоидальных полос (частотно-контрастная чувствительность зрения). На первый вход блока 15 через цифроаналоговый преобразователь 14 подается сигнал частоты синусоидальных полос, а на его второй вход - сигнал с выхода делителя 16 аналоговых сигналов, равный значению текущего контраста тестового

При достижеизображения К

НИИ контраста тестового изображения порогового значения блок 17 установлен в исходное состояние, а максимальное отклонение самописца блока

15 по оси контраст К --- на В„

данной чдстоте coj соответствует значению порогового контраста К .

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает повышение точности результатов исследований за счет фиксации истинных значений контрастной чувствительности по появлению вызванного зрительного потенциала.

Редактор М.Бланар

Составитель В.Скоробогатова

Техред 3.Палий Корректор Е.Сирохман

Заказ 336/6 Тираж 659 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР па делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал 1ШП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4