tìm hiểu về tín hiệu điện mắt và các thiết bị ứng dụng

LỜINÓIĐẦU Ngàynay,nềnkinhtếnước tađang pháttriểnmạnhmẽ,đờisống xãhộicũng đượcnângcaonênvấnđềsứckhỏengàycàngđượcmọingườiquantâmhơn. NgànhĐiệntửYsinhcũngvìthếcàngcầnpháttriểnhơn,cầncónhữngnghiên cứu,ứngdụngthựctếhơn.Nhưng đểđạtđượcđiềuđócáckỹsưthiếtkếngoài những kiếnthứcvàkỹnăngchuyênngành điệntửthìcũngcầncómộtsốkiếnthức cơbảnvề cấutạovàhoạtđộngchứcnăngcủacáccơquan,cácphươngphápđođạc thămdòchứcnăngcủacáccơ quanvàhệthống cơquan củacơthể.Quađóhiểu đượccácphương phápứngdụngthămdò,đođạccácchứcnăngnàytrongchuẩn đoán,điềutrị. Dođó,nhómemđãchọnđềtài“Tìmhiểuvềtínhiệuđiệnmắtvàcácthiếtbịứngdụng”.Quađềtàicủa mìnhnhómemmongmuốncóthểtìmhiểuđượcnguyênlý cơsởđiệnsinhhọcsinh ra tínhiệuđiệnmắt,cácphươngpháp,kỹthuậtxửlý tínhiệu.Đồngthờinhómsẽ có nhữngtrangbịvề cácthiếtbịứngdụnghiệnnay. Nhómemxinchânthànhcảm ơnthầygiáoNguyễn PhanKiênđãtậntình hướngdẫn,giúpđỡnhómemhoànthànhđềtàinày.Trongquátrìnhthựchiệnđề tài,dokiếnthứccònhạnchếnênnhómemkhông tránhkhỏisaisót,chúng emrất mongđượcsựnhậnxétgópýcủa thầy đểbàiluậncủanhóm emđượchoànthiện hơn.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN CƠ SỞ ĐIỆN SINH HỌC Đề tài: TÌM HIỂU VỀ TÍN HIỆU ĐIỆN MẮT VÀ CÁC THIẾT BỊ ỨNG DỤNG Sinh viên thực hiện: Đỗ Đức Cường Ngô Sơn Tùng Bạch Hưng Kiên Lớp : Kỹ thuật Y sinh –K53 Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Phan Kiên Hà Nội – 05/2013 Báo cáo Bài tập lớn môn học CSĐSH MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU PHẦN 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 DANH SÁCH THÀNH VIÊN 1.2 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI PHẦN 2: CẤU TẠO GIẢI PHẪU CỦA MẮT NGƯỜI 2.1 TỔNG QUAN 2.2 CẤU TẠO CÁC BỘ PHẬN CHÍNH 2.2.1 Giác mạc (cornea) 2.2.2 Thủy dịch (Aqueous humor) 2.2.3 Đồng tử ( pupil), mống mắt ( Iris) 2.2.4 Thủy tinh thể ( Lens) 10 2.2.5 Dịch kính (Vitreuos humour or Vitreuos humor) 10 2.2.6 Võng mạc (retina) 11 2.2.7 Cơ vận nhãn (Muscle) 12 2.3 DẪN TRUYỀN THỊ GIÁC 12 PHẦN 3: BẢN CHẤT VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC LOẠI TÍN HIỆU ĐIỆN MẮT 14 3.1 GIỚI THIỆU CHUNG 14 3.2 ĐIỆN ĐỒ CẦU MẮT – EOG 15 3.2.1 Nguồn gốc điện đồ cầu mắt - EOG 15 3.2.2 Nguyên lý thu nhận tín hiệu EOG 18 3.2.3 Cách đặt điện cực dạng tín hiệu thu 23 3.2.4 Ghi nhận tín hiệu nhiễu 26 3.3 ĐIỆN ĐỒ VÕNG MẠC 27 3.3.1 Nguồn gốc tín hiệu 27 3.3.2 Nguyên lý thu nhận tín hiệu điện đồ võng mạc ERG 28 3.3.2.1 Nguyên tắc chung 28 3.3.2.2 Phương pháp thực 31 3.3.3 Điện cực dạng tín hiệu thu 33 3.3.4 Các dạng tín hiệu nhiễu 36 PHẦN 4: CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG ĐIỆN MẮT 38 4.1 THIẾT BỊ ĐO ĐIỆN ĐỒ CẦU MẮT (EOG) 38 4.1.1 Bộ khuếch đại 38 4.1.2 Bộ lọc tần số 40 4.1.3 Máy vẽ đồ thị 41 4.1.4 Các điện cực ghi nhận 42 4.2 THIẾT BỊ ĐO ĐIỆN ĐỒ VÕNG MẠC (ERG) 42 Đề tài Tìm hiểu tín hiệu điện mắt thiết bị ứng dụng Page Báo cáo Bài tập lớn môn học CSĐSH PHẦN 5: DẠNG TÍN HIỆU MỘT SỐ BỆNH THƯỜNG GẶP 43 5.1 VIÊM SẮC TỐ VÕNG MẠC VÀ CÁC BỆNH LIÊN QUAN 43 5.2 CHỨNG LOẠN DƯỠNG TẾ BÀO NÓN VÀ TẾ BÀO QUE 45 5.3 CHỨNG RỐI LOẠN HOÀNG ĐIỂM 46 5.4 ĐỘNG MẠCH TRUNG TÂM VÕNG MẠC BỊ TẮC 46 PHẦN 6: TỔNG KẾT 48 PHẦN 7: PHỤ LỤC …………………………….……………………………………………… 50 7.1 PHỤ LỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO …………………………………………………… 50 Đề tài Tìm hiểu tín hiệu điện mắt thiết bị ứng dụng Page Báo cáo Bài tập lớn mơn học CSĐSH LỜI NĨI ĐẦU Ngày nay, kinh tế nước ta phát triển mạnh mẽ, đời sống xã hội nâng cao nên vấn đề sức khỏe ngày người quan tâm Ngành Điện tử Y sinh cần phát triển hơn, cần có nghiên cứu, ứng dụng thực tế Nhưng để đạt điều kỹ sư thiết kế kiến thức kỹ chun ngành điện tử cần có số kiến thức cấu tạo hoạt động chức quan, phương pháp đo đạc thăm dò chức quan hệ thống quan thể Qua hiểu phương pháp ứng dụng thăm dò, đo đạc chức chuẩn đoán, điều trị Do đó, nhóm em chọn đề tài “Tìm hiểu tín hiệu điện mắt thiết bị ứng dụng” Qua đề tài nhóm em mong muốn tìm hiểu nguyên lý sở điện sinh học sinh tín hiệu điện mắt, phương pháp, kỹ thuật xử lý tín hiệu Đồng thời nhóm có trang bị thiết bị ứng dụng Nhóm em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Phan Kiên tận tình hướng dẫn, giúp đỡ nhóm em hồn thành đề tài Trong q trình thực đề tài, kiến thức cịn hạn chế nên nhóm em khơng tránh khỏi sai sót, chúng em mong nhận xét góp ý thầy để luận nhóm em hồn thiện Đề tài Tìm hiểu tín hiệu điện mắt thiết bị ứng dụng Page Báo cáo Bài tập lớn môn học CSĐSH PHẦN 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 DANH SÁCH THÀNH VIÊN STT Họ tên SHSV Địa mail Đỗ Đức Cường 20083278 cuongdoit@gmail.com Ngô Sơn Tùng 20083008 nst2404@gmail.com Bạch Hưng Kiên 20081428 Ghi Nhóm trưởng bachhungkien@gmail.com 1.2 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI Đề tài “ Tìm hiểu tín hiệu điện mắt thiết bị ứng dụng” Để theo dõi cách dễ dàng luận nhóm em xin đưa vài giới thiệu sơ qua đề tài sau: Trước tiên để tìm hiểu chất tín hiệu điện mắt nhóm em đưa cấu tạo giải phẫu mắt Sau phần nhóm em xin sâu vào tìm hiểu hai loại tín hiệu mắt phổ biến sử dụng lâm sàng tín hiệu điện đồ cầu mắt (EOG) tín hiệu điện đồ võng mạc (ERG) Tiếp chúng em xin giới thiệu sơ qua số tín hiệu chẩn đốn bệnh Do cịn hạn chế thời gian, hiểu biết cịn hạn hẹp nên chúng em đề cập đến luận mang tính chất tổng quan chưa thể chi tiết, cụ thể rõ ràng Nhóm em hi vọng phát triển để đưa luận chi tiết, đầy đủ để giúp đỡ người học tập nghiên cứu Rất mong nhận quan tâm, góp ý tất người Nhóm em xin trân trọng cảm ơn! Đề tài Tìm hiểu tín hiệu điện mắt thiết bị ứng dụng Page Báo cáo Bài tập lớn môn học CSĐSH PHẦN 2: CẤU TẠO GIẢI PHẪU CỦA MẮT NGƯỜI Tìm hiểu cấu tạo mắt ban đầu hẳn đặt câu hỏi bình thường như: Làm mắt người tự điều tiết để quan sát vật gần xa? Hai mắt nhìn vật người thu nhận hình ảnh trung thực nhất? Mắt người thu nhận hình ảnh nào, cấu tạo mắt sao? Và rất nhiều câu hỏi Để trả lời cho câu hỏi đó, đồng thời để hiểu sở điện sinh học mắt trước tiên tìm hiểu cấu tạo giải phẫu mắt 2.1 TỔNG QUAN Mắt người nằm hai lỗ hốc hai bên sống mũi, có gị lơng mày trán, giáp xương má; hệ thống quang học phức tạp, giúp người cảm nhận xạ điện từ nằm vùng ánh sáng nhìn thấy Đây phận phát ánh sáng có cấu trúc phức tạp điều kỳ diệu mà tạo hóa ban tặng cho người Khi ánh sáng kích thích mắt có hệ thống tiếp nhận gửi xung điện dọc theo thần kinh thị giác đến vùng vỏ não phân tích hiển thị hình ảnh giúp người thể quan sát vật xung quanh Đề tài Tìm hiểu tín hiệu điện mắt thiết bị ứng dụng Page Báo cáo Bài tập lớn mơn học CSĐSH Đề tài Tìm hiểu tín hiệu điện mắt thiết bị ứng dụng Page Báo cáo Bài tập lớn môn học CSĐSH Mắt người gồm có nhãn cầu, hệ thần kinh phận phụ thuộc mí mắt, lơng mi, mắt, tuyến lệ, màng tiếp hợp… Nhãn cầu thành phần quan trọng đỡ vận nhãn, so sánh máy ảnh kỳ diệu đặc tính quang học xác Nhãn cầu gồm lớp màng: Màng củng mạc, màng màng bồ đào, màng võng mạc Nhìn vào hình 2.1 phần củng mạc phía trước mắt biến đổi thành giác mạc Sau giác mạc thủy dịch Tiếp theo đồng tử, mống mắt, thủy tinh thể Nằm sau thủy tinh thể khối dịch lỏng gọi dịch kính Sau tìm hiểu rõ cấu tạo chức phận 2.2 CẤU TẠO CÁC BỘ PHẬN CHÍNH 2.2.1 Giác mạc (cornea) Ánh sáng vào mắt thông qua giác mạc Giác mạc nối tiếp với củng mạc lồi phía trước bọc lớp suốt gọi kết mạc Đây vùng có cấu tạo giải phẫu đặc biệt có vai trị sinh lý quan trọng nhãn cầu Giác mạc gồm lớp có cấu tạo chức sau: Đề tài Tìm hiểu tín hiệu điện mắt thiết bị ứng dụng Page Báo cáo Bài tập lớn môn học CSĐSH - Lớp biểu mô giác mạc Gồm 5-7 lớp biểu mô xếp tầng trật tự, khơng sừng hóa Lớp hai hàng tế bào mỏng dẹt, bề mặt có vi nhung mao lỗ siêu lọc có nhiệm vụ trao đổi chất, chuyển hóa chất nơi bám dính màng nước mắt Lớp trung gian có 2-3 lớp tế bào đa diện dạng xịe ngón tay nhánh Các tế bào đáy hình trụ gắn chặt với tế bào đáy trước liên kết với màng Bowman - Lớp màng Bowman Lớp màng màng mỏng suốt áp sát vào lớp nhu mô Màng Bowman có chức chống lại tác nhân gây chấn thương học kháng khuẩn Khi vùng bị tổn thương tổ chức xơ thay làm cho vùng tính suốt - Lớp nhu mô Chiếm 90% bề dày giác mạc Bao gồm sợi liên kết chất sợi collagen tế bào cố định tế bào di động Khi giác mạc bị tổn thương tế bào cố định biến thành nguyên bào sợi có khả phân chia, tổng hợp nên chất tổ chức liên kết thực bào mảnh vụn tế bào viêm, sợ collagen bị hư hại Còn tế bào di động gồm tế bào bạch cầu tới khe kẽ lớp sợi, tế bào giác mạc vùng rìa Khi giác mạc bị viêm tế bào di động tăng cao gây nên tình trạng thâm nhiễm bạch cầu vùng viêm Cấu trúc đặc biệt lớp nhu mô góp phần tạo nên độ suốt giác mạc - Lớp màng Descemet Màng Descemet suốt có cấu tạo gồm sợi nhỏ kết chặt với nhờ chất làm nên đặc tính tương đối dai đàn hồi Các sợi màng kéo dài liên tục tới góc tiền phịng tạo nên cấu trúc bè củng mạc nơi dẫn lưu thủy dịch từ tiền phịng ngồi Đề tài Tìm hiểu tín hiệu điện mắt thiết bị ứng dụng Page 10 PHẦN 5: DẠNG TÍN HIỆU MỘT SỐ BỆNH THƯỜNG GẶP Dấu hiệu lâm sàng kiểm tra điện sinh lý mắt rút với phát triển cơng nghệ điện sinh học Ví dụ như, với phát triển nhanh điện đồ võng mạc, ta đánh giá chức võng mạc Dựa việc so sánh tín hiệu thu với tín hiệu chuẩn tiêu rút ta chẩn đốn bệnh Khi quan sát tín hiệu điện nhãn đồ (EOG) hay tín hiệu (ERG) thấy xuất triệu chứng bất thường, khác so với tín hiệu chuẩn biểu bệnh Với loại bệnh khác có dạng tín hiệu điện mắt thu khác Dựa nghiên cứu lâm sàng mà nghiên cứu đưa biểu loại bệnh khác Có loại suy giảm tín hiệu EOG tín hiệu ERG khơng bị thay đổi, có loại trường tín hiệu ERG bị suy giảm Tùy vào tín hiệu thu được, với hiểu biết lâm sàng mà bác sĩ đưa chẩn đốn xác bệnh Sau phân tích số tín hiệu ghi nhận phát bệnh thường gặp 5.1 VIÊM SẮC TỐ VÕNG MẠC VÀ CÁC BỆNH LIÊN QUAN Hình 5.1 Đáp ứng ERG bệnh viêm sắc tố võng mạc – RP Quan sát toàn tín hiệu ERG bệnh viêm sắc tố võng mạc (RP – Retinitis pigmentosa): Cả đáp ứng tế bào que tế bào nón suy giảm phát bệnh RP với suy giảm cách rõ rệt đáp ứng tế bào que Khi bệnh tiến triển gần tín hiệu bị suy giảm hết Rất trường hợp xảy tượng sóng b bị suy giảm cịn lại sóng a suy giảm trường hợp đáp ứng tổng hợp tế bào que tế bào nón với kích thích bóng tối Hình 5.2 Tín hiệu ERG người đàn ông 52 tuổi bị bệnh viêm sắc tố giác mạc bất đối xứng Quan sát tín hiệu ERG thu người đàn ơng 52 tuổi bị mắc chứng bệnh viêm sắc tố võng mạc khơng cân đối hai mắt Hình vẽ có độ phân giải 20/20 với hai mắt Hình cho thấy tượng bất đối xứng hai mắt Mắt phải không thấy đáp ứng ERG, mắt trái bị suy giảm Cịn quan sát trực quan hình ta thấy tượng sắc tố võng mạc kết thành cục hai mắt lượng mạch máu suy giảm nhiều 5.2 CHỨNG LOẠN DƯỠNG TẾ BÀO NÓN VÀ TẾ BÀO QUE Người mắc bệnh này, tín hiệu ERG thu được: Tín hiệu đáp ứng với ánh sáng tế bào hình nón bị suy giảm nhiều so với suy giảm đáp ứng tế bào hình que kết hợp đáp ứng hai loại tế bào với kích thích bóng tối Hình 5.3 Tín hiệu ERG thu người đàn ông 47 tuổi mắc bệnh rối loạn chức tế bào nón tế bào que 5.3 CHỨNG RỐI LOẠN HỒNG ĐIỂM Hình 5.4 Tín hiệu ERG tín hiệu EOG người đàn ơng 31 tuồi mắc bệnh rối loạn hồng điểm Nhận thấy, tín hiệu ERG thu hồn tồn bình thường, có tín hiệu EOG bị suy giảm mạnh 5.4 ĐỘNG MẠCH TRUNG TÂM VÕNG MẠC BỊ TẮC Bệnh động mạch trung tâm võng mạc bị tắc, viết tắt CRAO (Central Retinal Artery Occlusion) Quan sát điện đồ võng mạc bệnh nhân 77 tuổi bị mắc bệnh CRAO mắt bên phải nhận thấy: Các trường tín hiệu thu bị suy giảm cách nghiêm trọng Trong đáp ứng tổng hợp tế bào que tế bào nón với đáp ứng bóng tối sóng b bị suy giảm nhiều sóng a Quan sát hình vẽ bên Hình 5.5 Điện đồ võng mạc bệnh nhân 77 tuổi mắc bệnh CRAO mắt phải Trên đây, nhóm em đề cập đến số tín hiệu bệnh quan sát điện đồ võng mạc điện nhãn đồ Khi thấy bất thường tín hiệu ta chẩn đốn loại tín hiệu bệnh Cần xem xét, so sánh kỹ với tín hiệu chẩn đốn bệnh tiêu chuẩn để đưa kết luận xác PHẦN 6: TỔNG KẾT Trên tìm hiểu nhóm em điện đồ cầu mắt (EOG) điện đồ võng mạc (ERG) Qua luận nhóm em mong muốn cung cấp cho người đọc thông tin hai loại tín hiệu điện mắt Người đọc tìm thấy thơng tin nguồn gốc điện sinh học, phương pháp thu nhận tín hiệu, tiêu chuẩn cần thiết thực phép ghi nhận, dạng tín hiệu chuẩn thu được…Đồng thời qua đề tài, chúng em học tập nhiều điều, ví dụ như: - Có hội áp dụng kiến thức học vào thực tế, nâng cao khả tìm hiểu, phân tích vấn đề - Nâng cao kỹ tìm kiếm tài liệu, tiếp cận với tiếng Anh chuyên ngành Điện tử Y sinh - Nâng cao khả làm việc theo nhóm - … Hiện nay, ngành Điện tử Y sinh giai đoạn phát triển Là sinh viên chuyên ngành Điện tử Y sinh chúng em mong muốn có điều kiện để phát triển đề tài, có báo cáo đầy đủ chi tiết nữa, cung cấp nhiều thơng tin Trong q trình thực hiện, chúng em gặp khơng khó khăn: - Kỹ tìm tài liệu cịn nên nhiều thời gian tìm mà tài liệu thu khơng phải phù hợp - Khả đọc dịch tiếng Anh cịn có nhiều từ chun ngành chúng em không tra nghĩa cụ thể - Khả phân tích vấn đề cịn chưa sâu, chưa triệt để - Kiến thức cịn hạn hẹp nên tính logic luận chưa cao - … Tuy luận nhóm em chưa hẳn tồn vẹn, kết ghi nhận trình phấn đấu chúng em Nhóm em mong nhận quan tâm, góp ý tất người để nhóm phát triển đề tài Một lần cho phép nhóm em gửi lời cảm ơn thầy giáo Nguyễn Phan Kiên tận tình hướng dẫn, giúp đỡ nhóm em hồn thành đề tài Trong q trình thực đề tài, kiến thức hạn chế nên nhóm em khơng tránh khỏi sai sót, chúng em mong nhận xét góp ý thầy tất người để luận nhóm em hồn thiện Nhóm em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 30 tháng 05 năm 2013 Nhóm sinh viên thực hiện: PHẦN 7: PHỤ LỤC 7.1 PHỤ LỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO • MẠCH XỬ LÝ TÍN HIỆU Y SINH (2010) – PGS.TS NGUYỄN ĐỨC THUẬN • GIẢI PHẪU SINH LÝ & BỆNH VỀ MẮT (2009)- ThS.BS Võ Thành Liêm • EOG TEST , UW MEDICINE –UNIVERSITY OF WASHINGTON MEDICAL CENTER • Eyeboard Electrooculography (EOG) System – Blog.makezine.com ... giải phẫu mắt người Nó sở để tìm hiểu tín hiệu điện mắt Trong phần nhóm em xin trình bày chất tín hiệu điện mắt cách thức thu nhận tín hiệu Đề tài Tìm hiểu tín hiệu điện mắt thiết bị ứng dụng Page... nhận điện mắt điện so với điện gần Đề tài Tìm hiểu tín hiệu điện mắt thiết bị ứng dụng Page 25 Báo cáo Bài tập lớn môn học CSĐSH điểm gần mũi ( Hình 4.2) Đề tài Tìm hiểu tín hiệu điện mắt thiết bị. .. tài Tìm hiểu tín hiệu điện mắt thiết bị ứng dụng Page 23 Báo cáo Bài tập lớn mơn học CSĐSH vẽ Đề tài Tìm hiểu tín hiệu điện mắt thiết bị ứng dụng Page 24 Báo cáo Bài tập lớn môn học CSĐSH Điện đồ