Устройство для исседования зрительной системы

(56) АвторскоВ 1145990, кл 8-1 ео вухкоо ератор Бюл. У 8.8)свидетельство СССР А 61 В 3/00, 1983. ора, второи ен с входом выход котрегуляторты, входподключенателю, а воду пересчерез ци орого соеди а яркости, установкик кнопочыход - к уп траиваемого фроаналоговы гис с уля кото ому пере равля енератора ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕПЬСТ скии электротехничесим,В.И. Ульянова (Ленина) ев, Е.П.Попечителев(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЗРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ, содержащеесинхрогенератор, последовательносоединенные блок задержки и формирователь рамки, перестраиваемый генератор, выход которого подключен квходу формирователя рамки, аналоговый ключ, информационный вход которого подключен к выходу формирователярамки, а выход - к первому входу регулятора контраста, сумматор, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу регулятора контраста и первому выходурегулятора яркости, а выход - кблоку окрашивания, выход которогосвязан управляющим входом цветногокинескопа, блок развертки цветногокинескопа, вход которого вместе свходом блока задержки и первым входом перестраиваемого генератора связан с первым выходом синхрогенераЯ 0120914 атель - к первому вхо натного регистратора, илообразного напряжени выход которого связан с управляющим входом регулятора контраста ис первым входом делителя аналоговыхсигналов, второй вход которого подключен к второму выходу регулятораяркости, а выход - к второму входу двухкоординатного регистратора,о т л и ч а ю щ е е 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, блокзадержки, инвертор и блок задания,причем выход электроэнцефалографасоединен с первым входом аналогоцифрового преобразователя, а его выход - с информационным входом первого регистра, первый и второй входыцифрового сумматора подключены соответственно к выходам первого и второго регистров, а выход сумматора -к первому входу схемы сравнения иинформационному входу третьего регистра, информационный вход второгорегистра соединен с выходом третьего регистра, второй вход схемысравнения связан с выходом четвертого регистра, информационный исинхронизирующий входы которогосоединены соответственно с первыми вторым выходами блока задания,первый вход элемента ИЛИ подключенк выходу схемы сравнения, второйвход - вместе с входом генератораимпульсов .к выходу кнопочного пере,ключателя, а выход элемента ИЛИ -квходу генератора пилообразногонапряжения, синхронизирующему входу регистра частоты и к входам установки нуля первого, второго итретьего регистров, выход генератора импульсов соединен с первымвходом элемента И и с входами блока задержки и счетчика, второй входэлемента И подключен к выходу Фор 1209149миравателя 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 вход электроэнцефалографа связанс электродами.Изобретение относится к классу диагностических, предназначено для сценки состояния зрительной системы и может быть использовано при г;роведении массовых обследований зрения 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 для 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 21, второй выход которого подключен к ходу регулятора 9 яркости, регистр 13 частоты, выход которого соединен с управляющим входом перестраиваемого генератора 4 и входом цифроаналогового преобразователядвухкоординатный 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 20, 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, электрознцефалограф 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 подключен к выходу сумматора 26, второй вход - к выходу регистра 30, 120914910 5 20 25 30 35 40 45 50 55 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 синхронизир 5 ющим 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.1 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 микро- вольт. Наряду с вызванной активностью существует спонтанная активность головного мозга, амплитуда которой достигает десятков мкВ, Вызванный потенциал (обозначим сигналом з(С) сильно эашумлен спонтанной активностью (обозначим шумом И, Выделить вызванный потенциал непосредственно, используя методы частотной фильтрации или амплитудной селекции, невозможно.Обозначим общий сигнал (электро- энцефалограмму зрительной области коры) через з(С). При периодической стимуляции испытуемого и синхронном накоплении регистрируемого сигнала з(с) из него выделяется вызванный потенциал в(Т): так как спонтанная активность представляет собой случайный процесс,математическое ожидание которогоравно М = О. При конечном количестве засветок и ) 15 + 30 среднее значение спонтанной активности значительно меньше значения вызванногопотенциала: Для установления Факта наличиявызванного потенциала нет необходимости регистрировать вызванныйпотенциал полностью, а достаточнофиксировать его характерную точку,например амплитуду потенциала в момент времени ". после засветки,Оценка максимальной амплитудыэлектроэнцефалограммы испыуемоговрачом при настройке прибора необходима для задания уровня сравнениявызванного зрительного потенциалаи количества засветок И тестовогоизображения. При высокой амплитудеспонтанной составляющей с целью снижения ошибочных измерений требуется большее число засветок и и установки высокого уровня сравнения выз-,ванного потенциала,1 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 синусоидалмных полос, аследовательно , и контраста тестового изображения, С помощью электроэнцефалографа регистрируется электрическая активность зрительнойобласти коры больших полушарий . Придостижении контраста изображенияпорогового значения в электроэнцеФалограмме испытуемого появляетсявызванный зрительный потенциал. Онвьщелен из ЭЭГ (вернее характернаяточка вызванного потенциала в момент времени в(1; ) 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 следующимобразом,Синхрогенератор 1 вырабатываетсмесь строчных и кадровых синхроимпульсов, необходимых для синхронной и синфазной работы блоков 12развертки цветного кинескопа 11,блока 2 задержки и перестраиваемогогенератора 4, Блок 12 развертки обеспечивает задержку строчных и кадровых синхроимпульсов на время ь иопределяющих местоположениезпрямоугольной электронной рамки наэкране 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 1левой и верхней границ рамки. Блок3, состоящий из двух блоков задержки и элемента И - сигналы прямоугольной электронной рамки. Каждыйиэ блоков 2 задержки обеспечивает 5 О 15 20 30 35 40 45 50 55 задержку импульсов на2 г задание координат х и у правойг г 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 выходе1 гэлемента 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 прямо-. угольной 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 = ь/Во . С помощью блока 10 окрашивания формируются цветовые сигналы красного У, зеленого П и синего У цветов, обеспечивающйх воспроизведение тестового изображения в необходимых цветах.Цветовые сигналы П , П и Пв по даются на управляющие электроды цветного кинескопа 11 и воспроизводятся. При запуске предлагаемого устройства путем нажатия на кнопочный переключатель 18 сигнал управ ления поступает на установочный вход регистра 13 частоты и устанавливает код минимальной частоты синусоидальных полос. Сигнал запуска с выхода блока 18 поступает также че р 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 кмпульсов.Импульсы, формируемые блоком 19, поступают на первый вход элемента И 22 и обеспечивают периодическую З. 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 области коры больших полушарий испытуемого,.регистрируемая с помощью блока 23, подается на первый вход АЦП 24, а на его вход стробкрования подается сигнал с выхода блока 21 задержки, вход которого стробирует работу АЦП 24. На выходе блока 24 устанавливается цифровой код ЭЭГ з;(й) в момент времени с , Этот код переписывается в регистр 25 по переднему фронту сигнала блока 21 задержки. Псть на 3-той засветке тестового изображения сигнал ЭЭГ имеет код Б 3( нэ), это означает, что на 1-том 55 импульсе сигнала блока 21 задержки в регистре 25 записан код Б,1.Этот код суммируется в блоке 26 с 49 8кодом Б , На вьроде блока 263устанавливается кодБ ( .,), Этоткод записан в регистр 28 по переднему фронту импульса синхронизации,поступающего с выхода инвертора 33,что равносильно синхронизации позаднему фронту сигнала, формируемого на выходе блока 21 задержки.Перезапись кода Б ( . ) в регистр27 происходит по переднему фронтусигнала блока 21 задержки.Таким образом, прк суммировании код,.в с .:.,:., ь.л",.1 ф . ового сумматора 26 кодов Б; (С ) кБ; (С ), необходимо,ч "о:. о."., о.-,1 лк установлены на еговхо,.".;х -тногр:.менно. С этой цельюкспольэуется дополнительный регистр.28, в который записывается результат суммы 7:.Б;(. ), в то время, когда коды на выхо,цах блоков 25 и 27неизменны. По мере суммирования кодов амплитуды характерной точкивызванного зрительного потенциалаЕБ;(,) он достигает некоторогоуровня Б, задаваемого с помощьюклавиатуры 31 задания уровня сравнения к хранящегося в регистре 30.Как только сигнал,СБ;(7,) превы 1-1шает уровень сравнения Б срабатывает блокимпульс сравнения2 лкр Упоступает через элемент ИЗИ 32 нагенератор 17 пилообразного напряжения и сбрасывает его в исходноесостояние (на его выходе сигналначинает 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 пУ = 5+8 зарегистрирован выброс случайной составляющей И;( . ), превышающий заданный уровень сравнения вызванного потенциала. По мере возрастания значения и, а следовательно, и увеличения соотношения сигнал/шум в результате накопления сигнала вероятность ложного срабатывания блока 29 снижается. В счетчике 20 задается код числа 1, при превышерии которого сигнал переполнения поступает на вход стробирования схемы 29 сравнения и разрешает сравнение кодов. Поступая на синхрониэирующий вход регистра 13 чаСтоты, импульс сравнения устанавливает код- по" делам113035, Мо 659комитета С и открытий Раушская на Тираж арственно изобретен ква, Ждписно 4 тент",. г.ужг филиал ул.Проектная,9слеЯующей частоты синусоидальных полос, он же поступает на устано 1- вочные входы регистров 2527 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 20914910ь.изображения К = -- . При достижек ВО нии контраста тестового изображенияпорогового значения блок 17 установ лен в исходное состояние, а максимальное отклонение самописца блокаЪмакс15 по оси контраст К = -- на замакс Воданной частоте Ж соответствует зна О чению порогового контраста КйорТаким образом, предлагаемое устройство обеспечивает повышение точности результатов исследований засчет фиксации истинных значений контрастной чувствительности по появлению вызванного зрительного потенциала.