結(jié)合圖形視覺(jué)誘發(fā)電位的弱視輔助診療系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于兒童眼科診斷與治療設(shè)備，涉及一種結(jié)合圖形視覺(jué)誘發(fā)電位的弱視輔助診療系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]弱視是危害少年兒童視覺(jué)發(fā)育的眼病之一，常發(fā)生在視覺(jué)尚未成熟的幼兒期。弱視的診斷在臨床上多用排除法，即要在排除明確的器質(zhì)性疾病后，視力矯正不到0.8以上時(shí)才能下弱視診斷的結(jié)論。而對(duì)于弱視患兒，越早發(fā)現(xiàn)，越有利于弱視的治療。事實(shí)上，在我國(guó)低齡兒童弱視的早檢存在一些問(wèn)題:一方面，一些兒童年齡小，不配合檢查，導(dǎo)致診斷結(jié)果不準(zhǔn)確；另一方面，主觀因素對(duì)檢查結(jié)果也會(huì)有較大影響。
[0003]圖形視覺(jué)誘發(fā)電位(patternvisual evoked potential)，P-VEP，是利用翻轉(zhuǎn)圖形(如棋盤(pán)格)對(duì)視網(wǎng)膜進(jìn)行刺激，后經(jīng)過(guò)視路傳送，用腦電采集技術(shù)在頭皮上記錄到的生理電活動(dòng)。P-VEP主要是由N75、P100和N135等成分組成。臨床實(shí)驗(yàn)表明，弱視患者的PlOO潛伏期要長(zhǎng)于正常人，波峰幅值要小于正常人。(吳樂(lè)正，吳德正.臨床視覺(jué)電生理學(xué)[M].北京科學(xué)出版社，1999.5)因此，P-VEP可以作為一種客觀評(píng)價(jià)視功能的手段，用于弱視的輔助診斷。但由于P-VEP的幅值很小，常常淹沒(méi)在自發(fā)腦電中，所以提取存在一定困難。普通的疊加技術(shù)由于需要的疊加次數(shù)多，并且忽略了每次試驗(yàn)誘發(fā)電位的變異以及多次刺激引起的神經(jīng)疲勞，將直接影響P-VEP的波形。此外，在實(shí)際采集中，如何確定P-VEP的起點(diǎn)也是個(gè)重要的問(wèn)題，由于軟件內(nèi)部隨機(jī)時(shí)延引起的誤差可能造成最終波形的不準(zhǔn)確。
[0004]目前弱視的治療方法還是以傳統(tǒng)手段(如遮蓋、CAM、精細(xì)作業(yè)等)為主，其效果值得肯定，但是也存在一些缺點(diǎn)。大多數(shù)傳統(tǒng)治療方法枯燥單一，不易被患兒接收，依從性比較差。而且傳統(tǒng)手段不能結(jié)合每個(gè)患兒各自的特點(diǎn)，個(gè)性化程度不足，療程較長(zhǎng)，部分兒童難以堅(jiān)持。相對(duì)于傳統(tǒng)的治療手段，利用多媒體治療弱視則更能引起兒童的興趣，提高依從性。同時(shí)，根據(jù)PlOO的幅值延時(shí)比，自動(dòng)搜索最大幅值延時(shí)比對(duì)應(yīng)的刺激圖形參數(shù)作為最佳刺激參數(shù)，提供個(gè)性化治療方案，可有效提高治療效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種結(jié)合圖形視覺(jué)誘發(fā)電位的弱視輔助診療系統(tǒng)，解決了 P-VEP提取不精確的問(wèn)題，提高治療效率。
[0006]為了達(dá)到以上的目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0007]結(jié)合圖形視覺(jué)誘發(fā)電位的弱視輔助診療系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)、顯示器、方波發(fā)生器、腦電采集卡和光敏方波電路；計(jì)算機(jī)用于顯示系統(tǒng)界面供患者或醫(yī)生進(jìn)行操作，調(diào)整參數(shù)產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)的棋盤(pán)格作為診斷刺激源；方波發(fā)生器由計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)用以產(chǎn)生鎖時(shí)方波并輸入腦電采集卡；腦電采集卡與計(jì)算機(jī)相連，用來(lái)采集并傳遞患者腦電信號(hào)；光敏方波電路由棋盤(pán)格亮暗變化引發(fā)方波，作為校準(zhǔn)信號(hào)輸入腦電采集卡；
[0008]腦電采集卡采集三路信號(hào)，第一路為腦電信號(hào)，第二路為與棋盤(pán)格翻轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)的方波信號(hào)，與腦電信號(hào)構(gòu)成鎖時(shí)關(guān)系；第三路信號(hào)是由屏幕亮暗觸發(fā)光敏方波電路發(fā)出的方波信號(hào)，這三路信號(hào)經(jīng)腦電采集卡被收集并傳至計(jì)算機(jī)，最終采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)濾波以及獨(dú)立分量提取，得到P-VEP波形，據(jù)此波形來(lái)提取關(guān)鍵特征值PlOO潛伏期和波峰值，以波形和特征值的形式呈現(xiàn)在顯示器中，并通過(guò)閾值判斷來(lái)進(jìn)行弱視的輔助診斷。
[0009]進(jìn)一步，所述腦電采集卡采用ADS1299腦電采集卡，由6V電池盒供電，經(jīng)USB接口與計(jì)算機(jī)相連。
[0010]進(jìn)一步，所述腦電采集卡包括三個(gè)銀盤(pán)電極，分別為腦電信號(hào)負(fù)極電極、正極電極和參考電極。
[0011]進(jìn)一步，所述光敏方波電路采用光敏二極管搭建而成，由棋盤(pán)格亮暗變化引發(fā)方波。
[0012]進(jìn)一步，獨(dú)立分量提取算法如下:
[0013](I)、對(duì)采集的數(shù)據(jù)X進(jìn)行中心化，使其均值為O ;
[0014](2)、對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行白化，X — Z，Z為白化后的數(shù)據(jù)；
[0015](3)、隨機(jī)選擇一個(gè)初始權(quán)矢量W ；
[0016](4)、令W*= E {Zg(WTZ)}-E V (WtZ) } W ;其中E {...}為求矩陣所有列向量均值的運(yùn)算；{…Γ是矩陣轉(zhuǎn)置的運(yùn)算；g(u) =tanh(u)，g' (u)為g(u)對(duì)u求導(dǎo)；W *為W的新值；
[0017](5)、W = w7 ff* I (I ff* I = (ff*.w*)1/2)
[0018](6)、如果不收斂，返回第(4)步，如果收斂則W的新值和老值指向同一方向，即他們的點(diǎn)積為I，最終可得到P-VEP波形。
[0019]本發(fā)明具有以下創(chuàng)新點(diǎn):
[0020](I)本系統(tǒng)在P-VEP的提取中加入了鎖時(shí)方波信號(hào)以及光敏校準(zhǔn)信號(hào)，能更加精確地找到P-VEP波形的起點(diǎn)，有利于進(jìn)行波形的處理和特征值的計(jì)算。
[0021](2)本系統(tǒng)進(jìn)行了 P-VEP波形提取算法的優(yōu)化，運(yùn)用了獨(dú)立分量提取的方法，能通過(guò)少次視覺(jué)刺激得到較理想的P-VEP波形；
[0022](3)本系統(tǒng)通過(guò)利用P-VEP的特征值來(lái)進(jìn)行刺激圖形的篩選，自動(dòng)變換刺激圖形參數(shù)并根據(jù)PlOO幅值延時(shí)比來(lái)確定最佳的刺激圖形；同時(shí)，結(jié)合多媒體，本系統(tǒng)容易被弱視患J L接受，提尚治療的依從性。
[0023](4)本系統(tǒng)利用P-VEP特征值等客觀數(shù)據(jù)，提供了一種方便、量化的輔助診斷系統(tǒng)，通過(guò)改變刺激圖形參數(shù)，多次測(cè)量P-VEP波形，并自動(dòng)搜索得出對(duì)視網(wǎng)膜與視路產(chǎn)生最大程度激發(fā)與刺激的圖案參數(shù)，據(jù)此提供個(gè)性化的治療方案(以游戲方式實(shí)現(xiàn))，趣味性強(qiáng)，容易被兒童接受，有利于治療效率的提尚。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本發(fā)明的硬件結(jié)構(gòu)圖
[0025]圖2為本發(fā)明的軟件結(jié)構(gòu)圖
[0026]圖3為本發(fā)明的系統(tǒng)診斷流程圖
[0027]圖4為本發(fā)明的系統(tǒng)治療的流程圖
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0029]結(jié)合圖形視覺(jué)誘發(fā)電位的弱視輔助診療系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)、顯示器、方波發(fā)生器、ADS1299腦電采集卡和光敏方波電路。計(jì)算機(jī)中可以顯示系統(tǒng)界面，供患者或是醫(yī)生進(jìn)行操作，調(diào)整參數(shù)后，可產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)的棋盤(pán)格，作為診斷刺激源。方波發(fā)生器由計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)用以產(chǎn)生鎖時(shí)方波。腦電采集卡由6V電池盒供電，經(jīng)USB與計(jì)算機(jī)相連，用來(lái)采集并傳遞腦電信號(hào)。腦電采集卡上共有三路信號(hào)。第一路即為腦電信號(hào)，其中腦電信號(hào)負(fù)極接鼻根上方5cm處，正極接前后中線枕外粗隆向上10%，參考電極接耳垂處；第二路信號(hào)為與棋盤(pán)格翻轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)的方波信號(hào)，與腦電信號(hào)構(gòu)成鎖時(shí)關(guān)系；第三路信號(hào)是由屏幕亮暗觸發(fā)光敏電路發(fā)出的方波信號(hào)。這三路信號(hào)經(jīng)腦電采集卡被收集并傳至計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)軟件部分分為輔助診斷部分和治療部分。其中輔助診斷部分由信號(hào)收集、信號(hào)獨(dú)立分量提取、刺激圖形以及波形顯示構(gòu)成；治療部分由最優(yōu)圖形刺激參數(shù)搜索，用戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)，個(gè)性化多媒體構(gòu)成。
[0030]采集來(lái)的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)軟件的處理，包括簡(jiǎn)單濾波以及獨(dú)立分量提取，得到P-VEP波形，據(jù)此波形來(lái)提取關(guān)鍵特征值PlOO潛伏期和波峰值，并通過(guò)閾值判斷來(lái)進(jìn)行弱視的輔助診斷。之后分別用不同參數(shù)的圖形對(duì)患兒進(jìn)行刺激，得到多組特征值即PlOO的幅值延時(shí)比。治療部分則自動(dòng)尋找P10最大幅值延時(shí)比對(duì)應(yīng)的刺激參數(shù)作為對(duì)患者