Устройство для исседования зрительной системы

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECllYEi JlHH (51) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2i ) 3756607/28-13 (22) 21.06.84 (46) 07. 02. 86, Бюл. У 5 (71) Ленинградский электротехнический институт им.В.И. Ульянова (Ленина) (72) З.М.Юлдашев, Е.П.Попечителев и Н.К.Гигаури (53) 615.47(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1145990, кл. А 61 В 3/00, 1983. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЗРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ, содержащее синхрогенератор, последовательно соединенные блок задержки и формирователь рамки, перестраиваемый генератор, выход которого подключен к входу формирователя рамки, аналоговый ключ, информационный вход которого подключен к выходу формирователя рамки, а выход — к первому входу регулятора контраста, сумматор, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу регулятора контраста и первому выходу регулятора яркости, а выход — к блоку окрашивания, выход которого связан управляющим входом цветного кинескопа, блок развертки цветного кинескопа, вход которого вместе с входом блока задержки и первым входом перестраиваемого генератора связан с первым выходом синхрогенератора, второй выход которого соединен с входом регулятора яркости, регистр частоты, вход установки нуля которого подключен к кнопочному переключателю, а выход — к управляющему входу перестраиваемого генератора и через цифроаналоговый

„„Я0„„1209149 A преобразователь — к первому входу двухкоординатного регистратора, генератор пилообразного напряжения, выход которого связан с управляющим входом регулятора контраста и с первым входом делителя аналоговых сигналов, второй вход которого подключен к второму выходу регулятора яркости, а выход — к второму входу двухкоординатного регистратора, отличающее с я тем, что, с целью раздельного получения ответного сигнала на тестовый сигнал, в него введены электроэнцефалограф, аналого-цифровой преобразователь, четыре регистра, цифровой сумматор, схема сравнения, элементы И и ИЛИ, генератор импульсов, счетчик, блок .. задержки, инвертор и блок задания, причем выход электроэнцефалографа соединен с первым входом аналогоцифрового преобразователя, а его выход — с информационным входом первого регистра, первый и второй входы цифрового сумматора подключены соответственно к выходам первого и второго регистров, а выход сумматора— к первому входу схемы сравнения и информационному входу третьего регистра, информационный вход второго регистра соединен с выходом третьего регистра, второй вход схемы сравнения связан с выходом четвертого регистра, информационный и синхронизирующий входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами блока задания, первый вход элемента ИЛИ подключен к выходу схемы сравнения, второй вход - вместе с входом генератора импульсов .к выходу кнопочного пере,ключателя, а выход элемента ИЛИ -к входу генератора пилообразного напряжения, синхронизирующему входу регистра частоты и к входам установки нуля первого, второго и третьего регистров, выход генератора импульсов соединен с первым с,ходом элемента И и с входами блока задержки и счетчика, второй вход элемента И подключен к выходу фор1209149

1 миравателя рамки, а выход — к управляющему входу аналогового ключа, выход счетчика связан со стробирующим 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 синхронизирующим входом третьегорегистра,а входэлектроэнцефалографа связанс электродами.

Изобретение относится к классу диагностических, предназначено для сценки состояния зрительной системы и может быть использовано при г;роведении массовых обследований

=-,påíHí у населения, профотборе и профориентации по зрению, клинических и лабораторных исследований, судебно-медицинской экспертизы.

Цель изобретения — раздельное получение ответного сигнала на тестовый сигнал.

На чертеже изображено устройство дпя исследования зрчтельной системы,Устройство содержит синхрогенератор 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 счетчика и цифроаналогового преобразователя, выход формирователя 5 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 блока 2 задержки и первым входом перестраиваемого генератора 4 связан с первым выходом синхрогенератора

1О

27

2

1, второй выход которого подключен к ходу регулятора 9 яркости, регистр 13 частоты, выход которого соединен с управляющим входом перестраиваемого генератора 4 и входом цифроаналогового преобразователя двухкоординатный регистратор 15, первый вход которого связан с выходом цифроаналогового преобразователя 14, е 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, и:нопочный переключатель 18, выход которого подключен к установочному входу регистра 13 частоты и через генератор 19 импульсов к входам счетчика ?О, 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=-нцефалограф 23, выход которого поди.пючен к первому входу аналого-цифро кого преобразователя (АЦП) 24, регистр 25, выход которого соединен с вторым входом цифрового сумматора

26, 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

IIîäêëþ÷eH к выходу сумматора 26, второй вход — к выходу регистра 30, 1209149

10 !

55 а -вход стробирования к выходу счетчика 2О, 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 синхронизирующим 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 частотноконтрастной чувствительности зрения с помощью предлагаемого устройства заключается в следующем.

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 установки электродов врач регистрирует электроэнцефалограмму зрительной области и оценивает ее максимальную амплитуду для задания уровня сравнения вызванного зрительного потенциала. При периодическом тестировании зрительным стимулом у испытуемого появляется вызванный зрительный потенциал, амплитуда которого достигает единиц микровольт. Наряду с вызванной активнос— тью существует спонтанная активность головного мозга, амплитуда которой достигает десятков мкВ. Вызванный потенциал (обозначим сигналом s(t) сильно эашумлен спонтанной активностью (обозначим шумом N(t), Выделить вызванный потенциал непосредственно, используя методы частотной фильтрации или амплитудной селекции, невозможно.

Обозначим общий сигнал (электроэнцефалограмму зрительной области коры) через s(t). При периодической стимуляции испытуемого и синхронном накоплении регистрируемого сигнала s(t) из него выделяется вызванный потенциал s(t): так как спонтанная активность представляет собой случайный процесс, математическое ожидание которого равно М„ = О. При конечном количестве засветок п > 15 + 30 среднее значение спонтанной активности значительно меньше значения вызванного потенциала:

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

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

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 вьщелен из ЭЭГ (вернее характерная

1209149 точка вызванного потенциала в момент времени s() с помощью цифровых блоков устройства (регистров, цифрового сумматора) и при его превьппении 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 синхрониэирующий вход регистра частоты, при этом устанавли вается следующая частота синусоидальных полос. Их амплитуда медленно нарастает с нулевого уровня. На входы двухкоординатного регистратора поступают сигналы частоты синусоидальных полос и контрас.та изображения. При появлении сигнала сравнения на бумажном носителе двухкоординатного регистратора фиксируются истинные значения порогового контраста.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает автоматическую регистрацию цветовой частотноконтрастной чувствительности зрения, но в отличие от известного не субьек тчвным. 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 ь„ и определяющих местоположение з прямоугольной электронной рамки 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 у1 левой и верхней границ рамки. Блок

3, состоящий из двух блоков задержки и элемента И вЂ” сигналы прямоугольной электронной рамки. Каждый иэ блоков 2 задержки обеспечивает

5 !

О

f5

2»

55 задержку импульсов на с „è i т,е.

2 2 задание координат х и у правой

2 2 и нижней границ рамки, На их выводах формируются сигналы двух полос вертикальной с координатами границ х и х и горизонтальной с координатами границ у и у, На выходе

1 z элемента И блока 3 получают сигнал прямоугольной 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 блоха 3, управляющий сигнал с выхода блока 22 обеспечивает периодическую засветку синусоидальных полос внутри прямоугольной рамки.

Сигнал с выхода аналогового ключа 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 формируется сигнал синусоидальных полос, насаженный на сигнал фона. От,7 12091 ношение амплитуды синусоиды о к амплитуде сигнала фона (постоянной составгчющей В ) определяет контраст изображ сия к = 1/Во . С помощью блока 10 окрашивания формируются цветовые сигналы красного U, зеленого

U< и синего U цветов, обеспечивающйх воспроизведение тестового изображения в необходимых цветах.

Цветовые сигналы U,,U и U по- 1п даются на управляющие электроды цветного кинескопа 11 и воспроизводятся. При запуске предлагаемого устройства путем нажатия на кнопочный переключатель 18 сигнал управ- 1с ления поступает на установочный вход регистра 13 частоты и устанавливает код минимальной частоты синусоидальных полос. Сигнал запуска с выхода блока 18 поступает также через 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- 25 жим — генерации прямоугольных кмпульсов

Импульсы, формируемые блоком 19, поступают на первый вход элемента

И 22 и обеспечивают периодическую засветку синусоидальных полос. Так как вызванный зрительный потенциал появляется в ЭЭГ с некоторой задержкой, обусловленной инерционностью зрительного восприятия, а предлагаемое устройство введен блок 21 задержки, который обеспечивает выбор необходимой точки (отсчета) вызванного потенциала. Для этого электроэнцефалограмма зрительной области коры больших полушарий испытуемого,.регистрируемая с помощью блока 23, подается на первый вход

АЦП 24, а на его вход стробкроаания подается сигнал с выхода блока 21 задержки, вход которого стробирует работу АЦП 24. На выходе блока

24 устанавливается цифровой код

ЭЭГ s;(1:) в момент времени с . Этот код переписывается в регистр 25 по переднему фронту сигнала блока 21 задержки.

П сть íà j òîé засветке тестового изображения сигнал ЭЭГ имеет код

Sj(), это означает, что íà j-том импульсе сигнала блока 21 задержки в регистре 25 записан код Sj().

Этот код суммируется в блоке 26 с

49 8 кодом S (7), На вьроде блока 26

3 устанавливается код 8 (-,). Этот

<1 код записан в регистр 28 по переднему фронту импульса синхронизации, поступающего с выхода инаертора 33, что равносильно синхронизации по заднему франту сигнала, формируемого на выходе блока 21 задержки.

Перезапись кода Б () а регистр

;=1 1

27 происходит по переднему фронту сигнала блока 21 задержки.

Таким образом, прк суммировании кодов с .:",.:. :;:. а.л".:фроаого сумматора 26 ко -I дов 8; (С к» Б; (С ), необходимо, г."о :: о -. б;-,1.тк установлены на его ахо,: .. -ц от р:.манна. С этой целью ксполь=-yeтся дополнительный регистр.

28, а который записывается результат с- ммы7:.Б (. ), а то время, когда коды на выходах блоков 25 и 27 неизменны. По мере суммирования кодов амплитуды характерной точки вызва нного зрительного потенциала

2:8 (--,) он достигает некоторого уровня S„, задаваемого с помощью клавиатуры 31 задания уровня сравнения к хранящегося в регистре 30.

Как только сигнал .СS,(.,) преаы1=1 шает уровень сравнения S, cpa6aтыа лет блок .,. импульс сравнения

2л рУ поступает через элемент KIH 32 на генератор 17 пилообразного напряжения и сбрасывает его а исходное состояние (на его выходе сигнал начинает линейно возрастать с уроння нуля), Использование блока 20 необходимо для защиты схемы сравнения от ложного срабатывания. Это возможно а том случае, когда в начале исследований при количестве засветок тестового изображения п < E = 5+8 зарегистрирован выброс случайной составляющей И;(. ), превышающий заданный уровень сравнения вызванного потенциала. По мере возрастания значения n a следовательно, и увеличения соотношения сигнал/шум в результате накопления сигнала вероятность ложного срабатывания блока 29 снижается. В счетчике 20 задается код числа 1, при превыше1нии которого сигнал переполнения поступает на акад стробирования схемы 29 сравнения и разрешает сравнение кодов. Поступая на синхрониэирующий вход регистра 13 частоты, импульс сравнения устанавливает код

Составитель В.Скоробогатова

Редактор МкБланар Техред 3,Палий Корректор E.Сирохман к3акаэ 336/6 Тираж 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

- na делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент",. г.ужгород, ул.Проектная, 4

9 1 следующей частоты синусоидальных полос, он же поступает на установочные входы регистров 25,27 и 28, обнуляя при этом их содержание.

В процессе исследований на бумажном 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

209149

10 ь .изображения К = — — . При достижет В

0 нии контраста тестового изображения порогового значения блок 17 установ5 лен в исходное состояние, а максимальное отклонение самописца блока

Ъмакс

15 по оси контраст К = — — на замакс g о данной частоте Ж соответствует зна1О чению порогового контраста К ..р

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