Và tín hiệu điện mắt đã dựa trên những đáp ứng của hai loại tế bào này với sự kích thích ánh sáng khác nhau.. Điện thế võng giác mạc được đo bởi điện cực trên da gần mắt thì thay đổi the
1.1 DANH SÁCH THÀNH VIÊN
GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
Đề tài "Tìm hiểu về tín hiệu điện mắt và các thiết bị ứng dụng" sẽ được trình bày qua cấu tạo giải phẫu của mắt để hiểu bản chất tín hiệu điện mắt Nhóm em sẽ tập trung vào hai loại tín hiệu phổ biến trong lâm sàng hiện nay: tín hiệu điện đồ cầu mắt (EOG) và tín hiệu điện đồ võng mạc (ERG) Cuối cùng, chúng em sẽ giới thiệu một số tín hiệu được chẩn đoán là bệnh.
Do thời gian hạn chế và kiến thức còn chưa sâu, bài luận của chúng em chỉ mang tính tổng quan và chưa đi vào chi tiết cụ thể Chúng em hy vọng sẽ phát triển hơn nữa để có thể cung cấp một bài luận đầy đủ và chi tiết hơn, nhằm hỗ trợ mọi người trong việc học tập và nghiên cứu.
Rất mong nhận được sự quan tâm, góp ý của tất cả mọi người Nhóm em xin trân trọng cảm ơn!
2.1 TỔNG QUAN
CẤU TẠO CÁC BỘ PHẬN CHÍNH
- Lớp biểu mô giác mạc
Gồm 5-7 lớp biểu mô xếp tầng rất trật tự, không sừng hóa Lớp trên cùng là hai hàng tế bào mỏng dẹt, bề mặt có các vi nhung mao và các lỗ siêu lọc có nhiệm vụ trao đổi chất, chuyển hóa các chất và là nơi bám dính của màng nước mắt Lớp trung gian có 2-3 lớp tế bào đa diện dạng xòe ngón tay hoặc nhánh Các tế bào đáy hình trụ gắn chặt với tế bào đáy ở trước và liên kết với màng Bowman
Màng Bowman là lớp màng mỏng trong suốt, nằm sát lớp nhu mô, có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ khỏi chấn thương cơ học và chống lại vi khuẩn Khi vùng này bị tổn thương, tổ chức xơ mới sẽ hình thành, dẫn đến việc mất đi tính trong suốt của nó.
Lớp nhu mô giác mạc chiếm 90% bề dày của giác mạc, bao gồm các sợi collagen và các tế bào cố định cùng tế bào di động Khi giác mạc bị tổn thương, tế bào cố định chuyển hóa thành nguyên bào sợi, có khả năng phân chia và tổng hợp chất căn bản của tổ chức liên kết, đồng thời thực bào các mảnh vụn tế bào viêm và sợi collagen hư hại Tế bào di động, chủ yếu là bạch cầu, xâm nhập vào các khe giữa các lớp sợi, dẫn đến tình trạng thâm nhiễm bạch cầu khi giác mạc bị viêm Cấu trúc đặc biệt của lớp nhu mô này đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì độ trong suốt của giác mạc.
Màng Descemet là một cấu trúc trong suốt, bao gồm các sợi nhỏ được kết chặt bởi chất căn bản, mang lại tính dai và đàn hồi Các sợi này kéo dài liên tục đến góc tiền phòng, tạo thành cấu trúc bè củng mạc, đóng vai trò quan trọng trong việc dẫn lưu thủy dịch từ tiền phòng ra ngoài.
Nội mô giác mạc là lớp tế bào hình lục giác nằm chặt chẽ trên mặt sau của màng Descemet, với số lượng tế bào không đổi từ khi sinh ra và rất ít khả năng tái tạo Khi một khu vực của nội mô bị tổn thương, các tế bào lân cận sẽ lan rộng để bù đắp cho vùng bị thương, dẫn đến giảm mật độ tế bào nội mô Do đó, phương pháp xét nghiệm đếm tế bào nội mô có thể được sử dụng để chẩn đoán một số bệnh lý về mắt.
Giác mạc bình thường không có mạch máu và nhận dinh dưỡng chủ yếu từ thẩm thấu qua hai cung mạch nông và sâu ở vùng rìa, từ thủy dịch và nước mắt Nó không chỉ bảo vệ mắt mà còn giúp ánh sáng tập trung vào võng mạc ở phía sau.
Thủy dịch là chất lỏng trong suốt được sản sinh bởi thể mi, cung cấp chất dinh dưỡng và oxy cho mắt Thành phần của thủy dịch tương tự máu nhưng không chứa tế bào máu, đồng thời giúp duy trì cấu trúc hình học của mắt Bình thường, lượng thủy dịch được sản xuất và dẫn lưu cân bằng, giữ áp suất mắt ổn định khoảng 20-25 mmHg Sự mất cân bằng trong lưu lượng thủy dịch có thể dẫn đến tăng áp suất mắt, ảnh hưởng đến thị lực và thậm chí gây mù nếu không được điều trị kịp thời.
Hình 2.2 Giác mạc, thủy dịch, đồng tử, mống mắt, thủy tinh thể
Tiền phòng và hậu phòng đều chứa thủy dịch, với tiền phòng (Anterior chamber) là khoảng trống nằm giữa giác mạc và mống mắt Hậu phòng là phần không gian phía sau mống mắt.
Khoang sau mống mắt và phần thắt ngang của thủy tinh thể được gọi là buồng sau Thủy dịch được sản xuất từ thể mi, chảy vào buồng sau, sau đó đi qua thủy tinh thể và vào buồng trước, với quá trình dẫn lưu diễn ra liên tục để duy trì nhãn áp ổn định.
2.2.3 Đồng tử ( pupil), mống mắt ( Iris) Đồng tử (pupil) còn gọi là con ngươi mắt, nó làm việc giống như màn chớp của máy ảnh để điều chỉnh lượng ánh sáng đi vào mắt Khi cường độ ánh sáng chiếu vào mắt lớn, đồng tử sẽ co lại để giảm lượng ánh sáng đi vào mắt Nhưng ban đêm, khi ánh sáng rất ít, đồng tử lại giãn ra, cho thêm ánh sáng vào mắt để ta có thể nhìn thấy được
Sự co giãn của đồng tử phụ thuộc vào mống mắt, phần bao quanh đồng tử có màu sắc khác nhau do tế bào sắc tố Mống mắt chứa các cơ co bóp giúp thay đổi kích thước đồng tử, có đường kính bình thường từ 3.4 đến 4.5 mm Đồng tử co lại hoặc giãn ra tùy thuộc vào ánh sáng chiếu vào mắt Nếu đường kính nhỏ hơn 2 mm, đó là dấu hiệu của bệnh co đồng tử, trong khi đường kính lớn hơn 5 mm được coi là chứng giãn đồng tử.
Thủy tinh thể (Lens) là một phần quan trọng của nhãn cầu, nằm sau đồng tử và mống mắt, có cấu trúc trong suốt, dày khoảng 4 mm và rộng khoảng 9 mm, giúp
2.2.5 Dịch kính (Vitreuos humour or Vitreuos humor)
Dịch kính đóng vai trò quan trọng trong việc tiếp nhận ánh sáng từ bên ngoài và truyền đến võng mạc, đồng thời hỗ trợ dinh dưỡng cho thủy tinh thể và võng mạc Ngoài ra, nó cũng giúp duy trì sự liên kết giữa lớp thần kinh của võng mạc và lớp biểu mô sắc tố Sự thay đổi về cấu trúc và thành phần hóa học của dịch kính có thể dẫn đến nhiều loại bệnh lý khác nhau.
DẪN TRUYỀN THỊ GIÁC
Cơ chế cảm nhận ánh sáng được thực hiện qua quang hóa học nhờ vào tế bào que, trong khi cơ chế nhìn màu phụ thuộc vào tế bào nón Quá trình nhìn là sự kết hợp giữa các cơ chế hóa học và vật lý, liên quan đến nhiều bộ phận như hệ thống thấu kính hội tụ của mắt, đồng tử, võng mạc, các receptor, đường dẫn truyền thần kinh và trung tâm nhận cảm của vỏ não.
Ánh sáng kích thích phù hợp với mắt nằm trong dải bước sóng khoảng 400 – 700 nm, là những tia sáng nhìn thấy được Khi ánh sáng vào mắt, tế bào thị giác
BẢN CHẤT VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC LOẠI TÍN HIỆU ĐIỆN MẮT
Theo tìm hiểu, receptor nhận cảm ánh sáng bao gồm tế bào que và tế bào nón ở võng mạc Tế bào que có khả năng cảm nhận sáng – tối, giúp nhìn được vật trong các điều kiện ánh sáng khác nhau, kể cả trong bóng tối Ngược lại, tế bào nón nhạy cảm với ánh sáng mạnh, cho phép phân biệt rõ nét các đường viền và màu sắc của vật Tín hiệu điện từ mắt được hình thành dựa trên phản ứng của hai loại tế bào này với các kích thích ánh sáng khác nhau Bài viết này sẽ trình bày chi tiết về hai phương pháp thu nhận tín hiệu điện mắt, phục vụ cho chẩn đoán và điều trị các bệnh về mắt.
GIỚI THIỆU CHUNG
Trước đây, người ta cho rằng mắt có trường điện tế ổn định và không bị ảnh hưởng bởi ánh sáng kích thích Trường điện này được phát hiện khi mắt hoàn toàn trong bóng tối hoặc khi nhắm lại Điện thế nghỉ giữa giác mạc và dây thần kinh thị giác đã được DuBois-Reymond báo cáo lần đầu.
Vào năm 1849, giác mạc được phát hiện có điện thế dương so với võng mạc, tạo ra điện thế giác mạc võng mạc, với cường độ dao động từ 0.4 đến 1.0 mV Giác mạc và võng mạc có thể được mô tả như một lưỡng cực cố định, với giác mạc là cực dương và võng mạc là cực âm Điện thế này có thể được đo bằng các điện cực đặt gần mắt, phụ thuộc vào hướng nhìn và được sử dụng để ghi nhận chuyển động của mắt trong điện đồ cầu mắt (EOG) Năm 1951, Elwin Marg đã đặt tên cho phương pháp này là electro oculogram, và đến năm 1962, Geoffrey Arden phát triển ứng dụng lâm sàng đầu tiên Bằng cách lặp lại chuyển động mắt và đo điện thế trước và sau khi thay đổi vị trí, sự khác biệt giữa hai vị trí mắt được ghi nhận, dẫn đến định nghĩa EOG hiện nay được sử dụng trong các nghiên cứu.
ĐIỆN ĐỒ CẦU MẮT – EOG
3.2.1 Nguồn gốc của điện đồ cầu mắt - EOG Điện đồ cầu mắt hay còn gọi là điện nhãn đồ (EOG – electro oculograp) được xây dựng dựa trên phát hiện về sự chênh lệch điện thế giữa giác mạc và võng mạc Như chúng ta đã biết nguồn gốc chính của những tín hiệu điện sinh học là được tạo ra bởi những mô dễ bị kích thích như tế bào cơ, tế bào thần kinh Tuy nhiên cũng có một số những tín hiệu điện sinh học tự phát sinh khác, đó chính là điện đồ cầu mắt (EOG) EOG không được tạo ra bởi những mô dễ bị kích thích nhưng được tạo ra bởi sự phân cực tĩnh điện giữa điện thế giác mạc và điện thế võng mạc của mắt Thông qua sự di chuyển của mắt tạo ra sự thay đổi điện thế, và ta có thể được đo xung quanh mắt
Sự xuất hiện của các bộ khuếch đại điện tử vào đầu những năm 1920 đã cho phép ghi nhận tín hiệu điện cực nhỏ từ tế bào thần kinh và cơ, trong đó có chức năng của cơ tim qua điện tâm đồ và tín hiệu điện não đồ (EEG) Điện thế đo được từ chuyển động mắt, được gọi là điện đồ cầu mắt (EOG), phản ánh sự chênh lệch điện áp giữa giác mạc và võng mạc, với giác mạc có điện thế dương hơn Sự thay đổi điện thế này, được đo bằng điện cực trên da gần mắt, phụ thuộc vào hướng chuyển động của mắt và được tạo ra từ hoạt động trao đổi chất của các biểu mô sắc tố võng mạc Để duy trì sự chênh lệch điện áp, cần có một lớp cách ly giữa điện thế dương và âm, với các tế bào biểu mô sắc tố đóng vai trò quan trọng Điện thế nghỉ của các tế bào này khoảng vài mV, và điện thế chênh lệch ghi nhận được từ chuyển động tương đối của võng mạc và giác mạc dao động từ 0.4 đến 1.0 mV Phép đo này là phương pháp cơ bản để kiểm tra chức năng của võng mạc.
Hình 3.1 Nguồn gốc sinh lý của tín hiệu EOG
Tín hiệu EOG có nguồn gốc sinh lý phức tạp, liên quan đến sự kích thích ánh sáng làm tăng hoạt động của các receptor nhận cảm ánh sáng, kết nối với các receptor trên bề mặt đỉnh của tế bào biểu mô sắc tố Sự kích hoạt nội bào dẫn đến việc khử cực tại bề mặt đáy tế bào biểu mô sắc tố, tạo ra điện tích âm Điện thế này được đo gián tiếp qua sự thay đổi điện thế trên võng mạc, tạo ra chênh lệch điện thế giữa giác mạc và võng mạc Để đảm bảo độ ổn định trong phép đo EOG, tình trạng của tế bào biểu mô sắc tố và mối liên hệ với các receptor nhận sáng cần phải được duy trì Tín hiệu EOG sẽ suy giảm khi có hiện tượng bong võng mạc hoặc rối loạn chức năng của các receptor hoặc tế bào biểu mô Điện thế nghỉ của võng mạc không ổn định, với dao động chậm liên tục tăng giảm ngay cả khi đạt trạng thái ổn định sau thích nghi ánh sáng Điện thế ánh sáng đỉnh đạt được sau khoảng 7-12 phút thích nghi với ánh sáng, trong khi điện thế đáy thấp nhất đạt được sau một khoảng thời gian tương ứng.
Trong quá trình thích nghi với bóng tối, dao động chậm được đo bằng phép đo EOG lâm sàng không phải là phản ứng của các tế bào biểu mô sắc tố Ánh sáng hấp thụ bởi các receptor ánh sáng làm giảm nồng độ ion K+ ngoại bào, tạo ra sự phân cực ở bề mặt tế bào biểu mô, tương tự như sóng c trong phép đo ERG, xảy ra sau 2-5 giây kích thích Điện thế tế bào biểu mô ổn định nhanh chóng sau khoảng 60-75 giây kích thích ánh sáng, phản ánh hiện tượng dao động nhanh do phân cực của màng đáy tế bào biểu mô sắc tố Sóng c và dao động nhanh không được ghi nhận trong lâm sàng thông thường, trong khi EOG lâm sàng đo dao động chậm của điện thế nghỉ tế bào biểu mô sắc tố, không liên quan đến sự giảm nồng độ K+ dưới võng mạc và không bị ảnh hưởng bởi tác nhân ánh sáng kích thích ngắn.
Trong phương pháp đo điện mắt, sự thay đổi điện thế do ánh sáng gây ra là cơ sở cho việc ghi nhận chuyển động của mắt trong quá trình kiểm tra điện đồ võng mạc (ERG) Tuy nhiên, sự thay đổi điện thế này diễn ra chậm, kéo dài từ 5 đến 10 phút, vì vậy cần lưu ý rằng những thay đổi ánh sáng trong phòng có thể ảnh hưởng đến tín hiệu EOG.
3.2.2 Nguyên lý thu nhận tín hiệu EOG
Kỹ thuật ghi nhận chuyển động mắt dựa trên việc đo điện thế giữa hai điện cực quanh hốc mắt, với điện thế thay đổi tỷ lệ thuận với góc di chuyển của mắt Khi mắt di chuyển lặp đi lặp lại ở cùng một góc, điện thế ghi nhận tỷ lệ với điện thế giữa giác mạc và võng mạc Điện thế được thiết lập ở mức tham chiếu 0 khi mắt nhìn thẳng và duy trì trong khoảng 1,5 giây trước khi chuyển động sang vị trí mới Một giây sau khi di chuyển, điện thế trở lại giá trị 0 Sự di chuyển diễn ra trong mặt phẳng ngang với các vị trí cách đều theo phương dọc, chỉ ghi nhận các điện thế khác nhau giữa các vị trí của mắt Khi mắt nhìn thẳng, vị trí của điện cực so với võng mạc và giác mạc là đối xứng, dẫn đến điện thế thu được xấp xỉ giá trị.
0 V Khi mắt chuyển động theo phương ngang thì sự chênh lệch điện thế tương đối giữa võng mạc và giác mạc với điện cực cũng thay đổi
Ghi nhận chính xác sự chuyển động của mắt là cần thiết để phân tích hoạt động cơ của mắt, bao gồm các đặc tính như biên độ, độ trễ và vận tốc Việc ghi lại chuyển động mắt thường được thể hiện dưới dạng đồ thị vị trí với điện áp tỷ lệ, cho phép phân tích điện tử hoặc chuyển thành bản ghi đồ thị Phương pháp chụp ảnh hoặc video cũng được sử dụng, yêu cầu phân tích từng khung hình để xác định vị trí mắt theo thời gian Điện đồ cầu mắt (EOG) là phương pháp tiêu chuẩn để ghi nhận chuyển động mắt trong các phòng thí nghiệm lâm sàng, và thuật ngữ EOG thường được sử dụng thay thế cho điện đồ rung nhãn do sự tương đồng trong việc đo lường.
Công nghệ hiện đại đã thay thế phương pháp EOG trong nhiều trường hợp và phòng thí nghiệm, với nhiều nghiên cứu hiện tại sử dụng các phương pháp chính xác hơn để đo sự chuyển động của mắt Việc hiểu rõ các lợi thế và hạn chế của các phương pháp khác nhau trong việc ghi nhận chuyển động của mắt là rất quan trọng.
Hình 3.2 Sơ đồ minh họa sự thu nhận tín hiệu điện nhãn đồ EOG
Hình 4.1 mô tả quá trình thu nhận điện thế một chiều từ chuyển động của mắt kết hợp với điện thế trên da, được ghi nhận theo từng phút qua dòng điện giữa hai điện cực Mắt và da tạo thành một mạch điện hoàn chỉnh với các điện cực và bộ khuếch đại, trong đó điện thế đo được phụ thuộc vào trở kháng của mạch Do đó, việc duy trì tiếp xúc ổn định giữa da và điện cực là rất quan trọng trong suốt quá trình đo Mỗi mắt hoạt động như một lưỡng cực điện, với hướng của điện cực quyết định điện áp Khi mắt nhìn theo chiều ngang, dương cực của một mắt sẽ gần với âm cực của mắt kia tại vị trí gần mũi, được coi là điểm 0 V Điện thế ghi nhận từ mỗi mắt là so với điện thế gần 0 V tại điểm gần mũi (Hình 4.2).
Hình 3.3 minh họa hai phương pháp ghi nhận điện thế trên mắt: a) Ghi nhận sự thay đổi điện thế riêng lẻ trên mỗi mắt và b) Ghi nhận sự thay đổi điện thế tổng thể trên cả hai mắt.
Hình 4.2 trình bày hai phương pháp ghi nhận điện thế thay đổi của mắt Trong hình 4.1 a), điện cực được đặt ở hai bên của cả hai mắt để đo chuyển động, với điện cực dương ở hai bên sống mũi và hai bên thái dương Do võng mạc có điện thế dương hơn giác mạc, khi mắt chuyển động sang bên phải, điện thế thu nhận được sẽ dương và ngược lại Trong hình 4.2 b), điện thế được ghi nhận trên cả hai mắt với điện cực đặt như hai lưỡng cực nối tiếp Khi mắt chuyển động sang bên phải, điện cực tại khóe mắt gần thái dương trái sẽ có điện thế dương hơn điện cực ở thái dương phải Đối với mắt bình thường, điện thế thu được trong trường hợp b) sẽ lớn gần gấp đôi so với điện thế thu được từ mỗi mắt trong trường hợp a).
Khi ghi nhận tín hiệu giữa hai điện cực ở khóe mắt, tín hiệu thu được sẽ mạnh hơn khi mắt chuyển động Một bên khóe mắt sẽ là điện cực dương và bên còn lại là điện cực âm Mặc dù việc ghi nhận điện thế trên cả hai mắt cho tín hiệu mạnh hơn, nhưng không thể kiểm tra chuyển động của từng mắt riêng biệt Do đó, cần kiểm tra chuyển động của mắt bằng phương pháp ghi nhận điện nhãn đồ với một mắt Tốt nhất là sử dụng bốn điện cực để ghi nhận điện đồ cầu mắt cho mỗi mắt hoặc cả hai Sau khi xác định mối liên quan giữa chuyển động của từng mắt, điện cực ở khóe mắt có thể được sử dụng để đo tín hiệu điện nhãn đồ, từ đó thu được tín hiệu lớn hơn Để có cái nhìn rõ hơn, hãy tham khảo bảng tóm tắt các tiêu chuẩn của điện nhãn đồ EOG.
Bảng 3.1 Những chỉ tiêu cở bản của điện nhãn đồ EOG
Trang bị cho bệnh nhân
Sự điều tiết của đồng tử
- Không điều tiết khi ánh sáng có cường độ đáp ứng khoảng 400-600 cd/m 2
- Giãn ra nếu ánh sáng kích thích có cường độ yếu khoảng 50-100cd/m 2
Vị trí đặt điện cực Hai điện cực da đặt trên mỗi mắt và đặt càng gần khóe mắt càng tốt
Liếc mắt nhanh (Di chuyển mắt một cách đột ngột)
Các mắt thực hiện chuyển động luân phiên sang hai bên sau mỗi 1-2.5 giây, hoàn thành một chu kỳ từ trái sang phải và ngược lại trong khoảng thời gian 2-5 giây Trong suốt bài kiểm tra, cần đạt tối thiểu 10 chu kỳ mỗi phút.
Phòng sáng có cường độ sáng 35-70 lux trong khoảng hơn
15 phút trước khi tiến hành pha tối; tránh ánh sáng mặt trời chiếu trực tiếp, những tia phóng xạ trong suốt 60 phút làm kiểm tra
Có hai phương pháp lựa chọn:
Tỷ số Arden là tỷ số giữa đỉnh cao nhất khi có ánh sáng và đáy thấp nhất khi có bóng tối Khi ánh sáng tắt, giá trị EOG được đo khoảng 15 phút trong bóng tối, biên độ nhỏ nhất (đáy thấp nhất) thường ghi nhận sau khoảng 11-12 phút.
– Tỷ số đỉnh cao nhất ứng với kích thích ánh sáng với đường cơ bản thích nghi với bóng tối
Sau hơn 40 phút thích nghi với bóng tối, giá trị EOG ghi nhận khoảng 5 phút trước khi có ánh sáng, nhằm thiết lập biên độ cơ bản cho quá trình thích nghi này.
4.1 THIẾT BỊ ĐO ĐIỆN ĐỒ CẦU MẮT (EOG)
Bộ khuếch đại
Điện thế của Electro-Oculogram (EOG) do chuyển động của mắt tạo ra rất nhỏ, với cường độ khoảng 5-20 µV cho mỗi độ chuyển dời Để sử dụng cho việc ghi biểu đồ hoặc số hóa, điện thế này cần được khuếch đại khoảng 10^3 lần Ngoài điện thế từ chuyển động mắt, các điện cực còn nhận điện thế không mong muốn từ hoạt động cơ bắp và nguồn điện trong phòng Việc loại bỏ điện thế tạp từ các tần số không mong muốn là cần thiết, thường được thực hiện qua bộ lọc tích hợp trong các bộ khuếch đại Tín hiệu EOG cần được chuyển đổi thành đồ họa để phục vụ phân tích và tạo bản ghi quan sát được Máy vẽ đồ thị sử dụng bút mực hoặc bút nhiệt để biến đổi điện áp thành các đường trên giấy Các thiết bị ghi thường tích hợp bộ khuếch đại và bộ điều khiển, và khi lắp ráp, mỗi phần thiết bị có thể có nhiều bộ điều khiển Trong trường hợp này, nên giữ nguyên các bộ điều khiển, nhưng mỗi loại nên được thiết lập ở mức cố định Điều quan trọng là kết quả truyền tín hiệu qua các phần thiết bị có thể khác nhau, đặc biệt về đáp ứng tần số, từ bất kỳ thiết lập nào.
Thiết bị điện đo điện đồ cầu mắt gồm nhiều kênh phức hợp, cho phép thu ghi tín hiệu đồng thời Trong đó, ba kênh chính thu tín hiệu dịch chuyển mắt sang trái, phải và một kênh thu tín hiệu dịch chuyển thẳng đứng Số lượng kênh càng nhiều, khả năng thu nhận các kích thích và vận tốc dịch chuyển mắt càng tốt Các thiết bị điện tử tạo ra điện áp tỷ lệ với sự biến đổi hoặc tốc độ của điện áp EOG phụ thuộc vị trí Mặc dù tốc độ tín hiệu hữu ích cho phân tích chuyển động nhanh của mắt, tần số cao có thể dẫn đến nhiễu, làm giảm độ chính xác trong việc đánh giá vận tốc mắt.
Mỗi kênh trong phần khuếch đại của thiết bị EOG bao gồm 4 khối điều khiển chính: khối tăng ích, offset, khối đáp ứng tần số thấp và khối đáp ứng tần số cao Khối tăng ích có thể điều chỉnh để phù hợp với chuyển động của mắt, giúp liên kết điện áp EOG với sự di chuyển, ví dụ, mỗi mm trên giấy tương ứng với 1 độ di chuyển của mắt Việc điều chỉnh khối tăng ích cho phép tăng cường chi tiết chuyển động hoặc mở rộng sự di chuyển để tránh vượt quá giới hạn trên biểu đồ Khối tăng ích thường được điều khiển bởi hai núm: một cho điều chỉnh thô và một cho điều chỉnh tinh Điều khiển bù cho phép thiết lập một điểm không cố định, thường là điện áp 0, làm tâm của bút ghi Do điện áp EOG có thể bị trôi theo thời gian, việc điều chỉnh định kỳ cả khối tăng ích và khối bù là cần thiết trong quá trình ghi tín hiệu Điện áp EOG được đo tại các điện cực trên bề mặt, nhưng có thể bị nhiễu từ các nguồn bên ngoài như nhiễu công nghiệp 60Hz Bộ khuếch đại vi sai được thiết kế để loại trừ điện áp chung giữa hai điện cực, chỉ khuếch đại điện áp chênh lệch, giúp tín hiệu EOG rõ ràng hơn và giảm thiểu ảnh hưởng của nhiễu không mong muốn.
Bộ lọc tần số
Bộ lọc tần số cao và tần số thấp đóng vai trò quan trọng trong việc loại bỏ nhiễu không mong muốn và hiện tượng trôi điện áp, ảnh hưởng đến độ chính xác của quá trình thu tín hiệu Nhiễu thường nằm ở tần số cao, trong khi chuyển động của mắt thuộc tần số thấp hơn Bộ lọc tần thấp cho phép điện áp tần thấp đi qua và giảm thiểu nhiễu tần cao, với tần số giới hạn trên là nơi điện áp bị suy giảm 3dB Thiết lập tần số qua bộ khuếch đại EOG được điều chỉnh từ 0.05Hz đến 100Hz, nhằm cân bằng giữa thông tin hữu ích và nhiễu Nghiên cứu cho thấy thông tin chủ yếu nằm dưới 100Hz, và tần số cao có thể được lọc ra mà không mất nhiều dữ liệu Giá trị khoảng 30Hz thường cho tín hiệu chấp nhận được, trong khi thiết lập thấp hơn có thể dẫn đến việc đo vận tốc thấp nhưng có thể không chính xác Tất cả thiết bị cần tái lập chính xác sự thay đổi nhanh trong chuyển động mắt, mặc dù một số máy vẽ đồ thị không thể ghi lại tín hiệu ở tần số cao Giới hạn tần số cao bị ảnh hưởng bởi đặc tuyến tần số của máy thu ghi, và cần thực hiện số hóa trên máy tính với tốc độ ít nhất 100Hz, đảm bảo bộ lọc không vượt quá một nửa tần số lấy mẫu để ngăn ngừa hiện tượng răng cưa.
Máy vẽ đồ thị
Sau khi tín hiệu EOG được khuếch đại và lọc, nó cần được ghi lại bằng máy vẽ đồ thị để hiển thị chuyển động của mắt Các phương pháp ghi bao gồm số hóa trực tiếp, lưu trữ trên ổ cứng hoặc băng FM, có thể sử dụng đồng thời Bản ghi tín hiệu EOG có thể chứa tới 8 kênh thông tin, bao gồm 2 kênh vị trí ngang, 2 kênh dọc, 1 kênh cho vị trí đích và 4 kênh bổ sung cho vận tốc Nếu bộ ghi có số kênh ít hơn, cần sử dụng bộ chuyển mạch để cung cấp dữ liệu chính cho từng phần của ENG Giấy vẽ thường được in với hệ thống lưới 1mm và tốc độ giấy được điều chỉnh theo dụng cụ đo Bút nhiệt là phương pháp phổ biến để ghi tín hiệu, đơn giản và sạch sẽ, trong khi bút mực áp lực phức tạp hơn, cần thời gian sấy khô và có thể lộn xộn Tuy nhiên, giấy ghi bằng mực dễ xử lý và thể hiện tốt hơn Hầu hết các đầu ghi hiện đại được thiết kế để có độ thẳng cao, giảm thiểu lỗi đo lường.
Các điện cực ghi nhận
Các điện cực ghi nhận và cách đặt điện cực ta đã đề cập đến mục 3.2.3 ở trên.
CHỨNG LOẠN DƯỠNG TẾ BÀO NÓN VÀ TẾ BÀO QUE
4.1 THIẾT BỊ ĐO ĐIỆN ĐỒ CẦU MẮT (EOG) 4.1.1 Bộ khuếch đại Điện thế của Electro-Oculogram được sinh ra bởi sự chuyển động của mắt là rất nhỏ, cường độ tăng khoảng 5-20 àV trờn một độ chuyển dời của mắt Điện thế này cần được khuếch đại lên khoảng 10 3 lần để có thể sử dụng dùng cho việc điều khiển ghi biểu đồ hoặc để rời rạc hóa (số hóa) bằng máy tính Ngoài điện thế tạo nên bởi sự di chuyển của mắt, các điện cực còn nhận thêm điện thế không mong muốn từ các nguồn sinh học khác như sự hoạt động của các bắp cơ, và cả nguồn điện có trong các loại dây dẫn trong phòng Cần xóa bỏ điện thế tạp của các thành phần tần số không mong muốn của tín hiệu điện Bộ lọc ở đây là những khối dùng để chặn điện áp ở tần số không mong muốn và thường được tích hợp trong các bộ khuếch đại Tín hiệu điện áp EOG cần được biến đổi thành dạng thể hiện bằng đồ họa nhằm phục vụ cho công việc phân tích và để tạo ra một bản ghi có thể quan sát được Máy vẽ đồ thị biến đổi điện áp thành những đường trên giấy bằng cách sử dụng một bút mực hoặc một bút nhiệt Máy thu ghi thường được cấu tạo cùng với bộ khuếch đại – chúng là một phần của các thiết bị có đặt sẵn một bộ điều khiển Khi các bộ phận riêng lẻ của các thiết bị được lắp ráp lại với nhau để khuếch đại, lọc và ghi tín hiệu EOG, mỗi phần của các thiết bị này có thể có một vài bộ điều khiển Trong trường hợp này, tốt nhất là nên để yên tất cả chúng đấy, tuy nhiên, một bộ điều khiển của mỗi loại được thiết lập ở mức cố định Thêm nữa, điều quan trọng cần biết là kết quả tổng thể của việc truyền tín hiệu qua các phần của thiết bị có thể là khác nhau, đặc biệt với đáp ứng tần số, từ bất kỳ một thiết lập riêng lẻ nào
Thiết bị điện đo điện đồ cầu mắt có nhiều kênh phức hợp, cho phép thu ghi tín hiệu đồng thời Đặc biệt, thiết bị có 3 kênh để ghi nhận sự dịch chuyển của mắt sang trái và phải, cùng với một kênh thu tín hiệu theo phương thẳng đứng Việc thu nhận nhiều kênh giúp phân tích các kích thích và vận tốc dịch chuyển của mắt Các thiết bị này tạo ra điện áp tỷ lệ với sự biến đổi hoặc tốc độ của điện áp EOG theo vị trí Mặc dù tốc độ tín hiệu hữu ích cho phân tích chuyển động nhanh của mắt, nhưng tần số cao có thể gây ra nhiễu, làm giảm độ chính xác trong việc đánh giá vận tốc mắt.
Mỗi kênh trong phần khuếch đại của thiết bị EOG bao gồm bốn khối điều khiển quan trọng: khối tăng ích, offset, khối đáp ứng tần số thấp và khối đáp ứng tần số cao Khối tăng ích có thể điều chỉnh để phù hợp với chuyển động của mắt, với khả năng khuếch đại điện áp EOG theo mức độ di chuyển của mắt Việc điều chỉnh khối tăng ích giúp tạo ra mối liên hệ trực tiếp giữa các đường trên đồ thị với chuyển động của mắt, cho phép tăng độ chi tiết hoặc mở rộng sự di chuyển của mắt trên biểu đồ Khối tăng ích thường được điều khiển bởi hai núm, một cho điều chỉnh thô và một cho điều chỉnh tinh Điều khiển bù cho phép thiết lập một vị trí trung tâm cho mắt, thường là điện áp 0, và cần điều chỉnh định kỳ do điện áp EOG bị trôi theo thời gian Điện áp EOG được đo tại các điện cực trên bề mặt, nhưng có thể bị nhiễu bởi các dao động không liên quan đến chuyển động của mắt, như nhiễu công nghiệp 60Hz từ nguồn điện Bộ khuếch đại vi sai được thiết kế để loại trừ điện áp chung giữa các điện cực, chỉ khuếch đại điện áp chênh lệch, giúp giảm thiểu ảnh hưởng của nhiễu không mong muốn lên tín hiệu EOG.
Bộ lọc tần số cao và thấp đóng vai trò quan trọng trong việc loại bỏ nhiễu không mong muốn và hiện tượng trôi điện áp, ảnh hưởng đến độ chính xác trong thu tín hiệu Nhiễu thường thuộc tần số cao, trong khi chuyển động của mắt nằm ở tần số thấp hơn Bộ lọc tần thấp cho phép điện áp ở tần số thấp đi qua và suy giảm nhiễu tần số cao, với tần số giới hạn trên là điểm mà điện áp giảm 3dB Thiết lập tần số cho bộ khuếch đại EOG được điều chỉnh từ 0.05Hz đến 100Hz, nhằm cân bằng giữa thông tin hữu ích và nhiễu Nghiên cứu cho thấy ít thông tin bị mất khi lọc tần số cao trên 100Hz, trong khi hầu hết thông tin nằm dưới ngưỡng này Mặc dù có thể thiết lập ngưỡng tần số cao cao hơn, nhưng do tạp âm trong EOG, ngưỡng thường bị giới hạn dưới 100Hz Giá trị khoảng 30Hz tạo ra tín hiệu chấp nhận được, trong khi thiết lập thấp hơn có thể ghi nhận vận tốc thấp nhưng dễ gây hiểu nhầm Tất cả thiết bị cần tái lập chính xác sự thay đổi nhanh trong chuyển động mắt, mặc dù một số máy vẽ đồ thị không đủ nhanh để ghi lại tín hiệu tần số cao Ngưỡng tần số cao thực sự bị giới hạn bởi đặc tuyến tần số của máy thu ghi, và cần thực hiện số hóa trên máy tính với tốc độ ít nhất 100Hz để đảm bảo chất lượng tín hiệu, đồng thời bộ lọc phải có tần số giới hạn không vượt quá một nửa tần số lấy mẫu để tránh hiện tượng răng cưa.
Sau khi tín hiệu EOG được khuếch đại và lọc, nó cần được ghi lại bằng máy vẽ đồ thị để thể hiện chuyển động của mắt Các phương pháp ghi gồm số hóa trực tiếp, lưu trữ trên ổ cứng hoặc băng FM, và có thể sử dụng đồng thời Bản ghi tín hiệu EOG có thể chứa tới 8 kênh thông tin, bao gồm 2 kênh cho vị trí ngang, 2 kênh cho vị trí dọc, 1 kênh cho vị trí đích và 4 kênh cho vận tốc của từng tín hiệu Nếu bộ ghi có ít kênh hơn, sẽ cần bộ chuyển mạch để cung cấp dữ liệu chính Giấy vẽ có hệ thống lưới với khoảng cách 1mm và tốc độ giấy điều chỉnh qua dụng cụ đo Bút nhiệt là phương pháp thu tín hiệu phổ biến, đơn giản và sạch sẽ, trong khi bút ghi mực yêu cầu thời gian sấy khô và có thể gây lộn xộn Hầu hết các đầu ghi hiện đại có thiết kế thẳng, giúp giảm thiểu lỗi đo lường.
4.1.4 Các điện cực ghi nhận
Các điện cực ghi nhận và cách đặt điện cực ta đã đề cập đến mục 3.2.3 ở trên
4.2 THIẾT BỊ ĐO ĐIỆN ĐỒ VÕNG MẠC (ERG)
Các thiết bị đo điện đồ võng mạc tương tự như các thiết bị đo điện nhãn đồ (EOG), nhưng chúng có những đặc điểm khác biệt quan trọng Những khác biệt này có thể được xem xét kỹ lưỡng trong bảng 3.2.
- Tớn hiệu ERG cú biờn độ đỉnh chỉ vào khoảng vài trăm àV và cú nhiễu lớn nên việc lấy trung bình tín hiệu là rất quan trọng
- Bộ tiền khuếch đại ERG thường có băng thông từ 0.3Hz đến 300Hz
- Hệ số khuếch đại từ 10 3 đến 10 4 lần
- Trở kháng đầu vào nhỏ nhất là cỡ 10 MΩ
- Điện cực ghi nhận thì khác với EOG và đã được đề cập đến trong mục 3.3.3
DẠNG TÍN HIỆU MỘT SỐ BỆNH THƯỜNG GẶP
Dấu hiệu lâm sàng từ các bài kiểm tra điện sinh lý mắt đã được cải thiện nhờ sự phát triển của công nghệ điện sinh học Một ví dụ điển hình là điện đồ võng mạc, cho phép đánh giá chức năng của võng mạc một cách chính xác Bằng cách so sánh các tín hiệu thu được với tín hiệu chuẩn và các chỉ tiêu đã được xác định, chúng ta có thể chẩn đoán các bệnh lý cơ bản liên quan đến mắt.
Khi quan sát tín hiệu điện nhãn đồ (EOG) và tín hiệu điện võng mạc (ERG), sự xuất hiện của những triệu chứng bất thường so với tín hiệu chuẩn có thể chỉ ra sự hiện diện của bệnh Mỗi loại bệnh sẽ tạo ra những dạng tín hiệu điện mắt khác nhau, và các nghiên cứu lâm sàng giúp xác định các biểu hiện riêng biệt của từng bệnh Một số trường hợp có thể ghi nhận suy giảm tín hiệu EOG mà không ảnh hưởng đến ERG, trong khi những trường hợp khác lại cho thấy tín hiệu ERG bị suy giảm Dựa vào các tín hiệu thu được và kiến thức lâm sàng, bác sĩ có thể đưa ra chẩn đoán chính xác về bệnh lý Bài viết này sẽ phân tích một số tín hiệu ghi nhận để phát hiện các bệnh thường gặp.
5.1 VIÊM SẮC TỐ VÕNG MẠC VÀ CÁC BỆNH LIÊN QUAN
Hình 5.1 Đáp ứng ERG trong bệnh viêm sắc tố võng mạc – RP
Trong bệnh viêm sắc tố võng mạc (RP), cả đáp ứng của tế bào que và tế bào nón đều bị suy giảm, với sự suy giảm rõ rệt hơn ở tế bào que khi mới phát hiện bệnh Khi bệnh tiến triển, hầu hết các tín hiệu đều bị giảm sút Chỉ có rất ít trường hợp xảy ra hiện tượng sóng b suy giảm, trong khi sóng a vẫn duy trì ở mức giảm ít hơn trong đáp ứng tổng hợp của tế bào que và tế bào nón khi bị kích thích bằng bóng tối.
Hình 5.2 Tín hiệu ERG của người đàn ông 52 tuổi bị bệnh viêm sắc tố giác mạc bất đối xứng
Quan sát tín hiệu ERG của một người đàn ông 52 tuổi mắc bệnh viêm sắc tố võng mạc cho thấy sự bất đối xứng rõ rệt giữa hai mắt Mắt phải không có phản ứng ERG, trong khi mắt trái bị suy giảm chức năng Hình ảnh cho thấy các sắc tố võng mạc kết thành cục và lượng mạch máu ở cả hai mắt đều giảm đáng kể.
5.2 CHỨNG LOẠN DƢỠNG TẾ BÀO NÓN VÀ TẾ BÀO QUE
Bệnh nhân mắc bệnh này cho thấy tín hiệu ERG cho thấy sự suy giảm đáng kể trong phản ứng ánh sáng của tế bào hình nón, trong khi sự suy giảm của tế bào hình que ít hơn Sự kết hợp phản ứng của cả hai loại tế bào này với kích thích bóng tối cũng bị ảnh hưởng.
Hình 5.3 Tín hiệu ERG thu được của người đàn ông 47 tuổi mắc bệnh rối loạn chức năng tế bào nón và tế bào que
CHỨNG RỐI LOẠN HOÀNG ĐIỂM
Hình 5.4 Tín hiệu ERG và tín hiệu EOG của người đàn ông 31 tuồi mắc bệnh rối loạn hoàng điểm
Nhận thấy, tín hiệu ERG thu được hoàn toàn bình thường, chỉ có tín hiệu EOG là bị suy giảm mạnh.