Nghiên cứu về giải phẫu học và sinh lý mắt

Nghiên cứu, giải phẫu học, sinh lý mắt

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SVTH: NGUYỄN MINH TRUNG - 1 - GVHD: TH.S LÊ CAO ĐĂNG NGUYỄN ANH TUẤN CHƯƠNG I: TỔNG QUAN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SVTH: NGUYỄN MINH TRUNG - 2 - GVHD: TH.S LÊ CAO ĐĂNG NGUYỄN ANH TUẤN CHƯƠNG I: TỔNG QUAN I.1. GIỚI THIỆU: Năm 2005 giới cảnh sát đã phát hiện: nguyên nhân của 3034 vụ tai nạn, trong đó có 1786 vụ gây nên thương tích, chính là sự buồn ngủ và mất tập trung của người lái, chiếm 0,5% các vụ tai nạn nghiêm trọng. Tuy nhiên, các chuyên gia ước tính rằng những trường hợp không thể xác định nguyên nhân chiếm 10 - 20% các vụ tai nạn. Sự mệt mỏi và buồn ngủ của người lái dễ gây tai nạn hơn gấp 2,5 lần so với bất kỳ nguyên nhân nào khác [1] . Theo điều tra của các công ty bảo hiểm Đức thì cứ 4 vụ tai nạn thảm khốc trên xa lộ, có 1 vụ là do sự buồn ngủ của tài xế gây ra. Thực tế này cũng đã được kiểm chứng bởi các nhà nghiên cứu tai nạn ở nhiều quốc gia khác nhau. Trong đó tại Việt Nam, các tai nạn nghiêm trọng xảy ra do tình trạng buồn ngủ của tài xế cũng không phải là hiếm. Để khắc phục tình trạng buồn ngủ, nhiều biện pháp tránh tai nạn ngày càng được ứng dụng. Các biện pháp chủ yếu được sử dụng là các công cụ xử lí ảnh chẳng hạn như nhờ vào sự quan sát động tác chớp mắt. Theo đó, một camera hồng ngoại được đặt ngay trên đầu người lái sẽ liên tục ghi lại trạng thái chớp mắt và phân tích thời gian mắt nhắm lại. Nếu thời gian này lâu hơn một khoảng thời gian định sẵn, khi đó nó sẽ phát ra âm thanh để cảnh báo. Một vài phương pháp khác dựa vào khả năng đo trạng thái của các động tác lái xe thông thường như cách cầm vô lăng hay đạp thắng . để phát tín hiệu cảnh báo. Ví dụ như trường hợp người lái không di chuyển vô lăng trong thời gian quá lâu . Tuy nhiên công cụ xử lí ảnh vẫn có những nhược điểm nhất định như xử lí không được đối với trường hợp những người ngủ nhưng vẫn mở mắt. Trong khi phương pháp EOG đánh giá tình trạng hoạt động của mắt thông qua các thông số điện sinh học được thu nhận qua các điện cực bề mặt có khả năng giải quyết được trường hợp trên. Do đó nhóm quyết định đánh giá tình trạng buồn ngủ bằng phương pháp đo “điện động nhãn đồ_EOG”. Vấn đề được đặt ra xoay quanh ba câu hỏi sau: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SVTH: NGUYỄN MINH TRUNG - 3 - GVHD: TH.S LÊ CAO ĐĂNG NGUYỄN ANH TUẤN  Làm sao để thu nhận được tín hiệu EOG, cũng như là các thông tin có ích từ EOG?  Dùng EOG đánh giá tình trạng buồn ngủ có được hay không?  Nếu được thì làm sao để cảnh báo tình trạng buồn ngủ? I.2. PHƯƠNG PHÁP LUẬN: Để trả lời câu hỏi thứ nhất, nhóm đã tìm được thiết bị MP_30 của hãng BIOPAC cùng chương trình BSL đi kèm cho phép thu nhận cũng như là phân tích các dữ liệu thu được. Chương trình BSL còn cho phép liên kết với các công cụ xử lí khác chẳng hạn như MATLAB để có thể rút ra các thông số có ích từ tín hiệu EOG. Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về EOG và cũng đã có nhiều bài báo công bố kết quả dùng EOG đánh giá tình trạng hoạt động của mắt và một số bệnh về thần kinh. Do đó, có thể dùng EOG đánh giá tình trạng buồn ngủ thông qua hoạt động của mắt. Nhóm đã nghiên cứu và bước đầu đã lập được một số thông số liên quan giữa tình trạng buồn ngủ và hoạt động của mắt. Trạng thái buồn ngủ thực ra rất phức tạp và tạo nên nhiều hiệu ứng khác nhau. Dựa vào các phép tính xác suất để so sánh các dữ liệu với nhau rồi lưu trữ, một thư mục thông tin cá nhân về người lái sẽ được khởi tạo. Từ đó kịp thời đưa ra những cảnh báo về trạng thái buồn ngủ. Nói cách khác, tài xế đã được cảnh báo kịp thời ngay khi chuyển đổi trạng thái tỉnh táo sang buồn ngủ trong khi lái xe. Đây cũng là phương pháp luận của nhóm để có thể hoàn thành đề tài này. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SVTH: NGUYỄN MINH TRUNG - 4 - GVHD: TH.S LÊ CAO ĐĂNG NGUYỄN ANH TUẤN CHƯƠNG II: GIẢI PHẪU HỌC VÀ SINH LÝ MẮT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SVTH: NGUYỄN MINH TRUNG - 5 - GVHD: TH.S LÊ CAO ĐĂNG NGUYỄN ANH TUẤN CHƯƠNG II: GIẢI PHẪU HỌC VÀ SINH LÝ MẮT Ở con người, mắt hình thành rất sớm, vào khoảng tuần lễ thứ 3 của thai kỳ. Khi đó, phôi chỉ dài 3 mm. Mắt bắt nguồn từ não dưới dạng 2 túi thị nguyên thủy, lồi dần ra phía trước để cuối cùng tạo nên… võng mạc. Đây là phần nhạy cảm nhất của mắt đối với ánh sáng. Về sau, vào khoảng tháng thứ 2 của thai kỳ, lớp da của thai mới tạo nên những thành phần khác của mắt (như thủy tinh thể….). II.1. CẤU TẠO MẮT [2][3] : Mắt (organon visus) gồm có nhãn cầu, thần kinh mắt và những bộ phận phụ thuộc như mí mắt, lông mi, các cơ mắt, các cân mạc, tuyến lệ và các màng tiếp hợp (Hình 2.1). Hình 2.1: Cấu tạo mắt Nhãn cầu tương tự như máy thu của hệ thống quang học, chuyển năng lượng ánh sáng thành xung thần kinh. Những xung thần kinh theo đường dẫn truyền thị giác tới vỏ não chẩm và ở đây chuyển thành hình ảnh thị giác. Nhãn cầu muốn hoạt động tốt cần phải có những bộ phận phụ thuộc. Bộ phận che chở đó là xương hốc mắt bảo vệ phía sau và mí mắt cử động bảo vệ phía trước. Bộ phận cơ ngoại nhãn giúp nhãn cầu hoạt động mọi hướng. Bộ lệ để gìn giữ giác mạc luôn được trong suốt (Hình 2.2). Nhãn cầu được bao trong một lớp mô liên kết cứng nhưng đàn hồi gọi là củng mạc (sclera). Phần trước của củng mạc là giác mạc (cornea) trong suốt và cong nhiều, đóng vai trò là thành phần đầu tiên trong hệ thống tập trung ánh sáng của LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SVTH: NGUYỄN MINH TRUNG - 6 - GVHD: TH.S LÊ CAO ĐĂNG NGUYỄN ANH TUẤN mắt. Lớp phía trong củng mạc là mạch mạc (choroid). Ðó là một lớp mô màu sẫm có nhiều mạch máu chạy qua. Chúng vừa có vai trò cung cấp máu cho phần còn lại của mắt, vừa là một lớp màng để hấp thu ánh sáng. Ngay trước vùng tiếp nối giữa phần chính của củng mạc và giác mạc, mạch mạc trở nên mỏng hơn và có nhiều cơ trơn bên trong. Phần này được gọi là thể mi (ciliary body). Phía trước thể mi, mạch mạc tách khỏi cầu mắt và mở rộng vào xoang mắt, hình thành mống mắt (iris). Mống mắt có nhiều sợi cơ trơn sắp thếp theo hình vòng và hình tia. Khi các sợi cơ vòng co lại, đồng tử (pupil) ở trung tâm mống mắt củng co và ngược lại. Như vậy, mống mắt có vai trò trong việc điều hòa lượng ánh sáng đi vào mắt. Hình 2.2: Sơ đồ lát cắt ngang mắt người LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SVTH: NGUYỄN MINH TRUNG - 7 - GVHD: TH.S LÊ CAO ĐĂNG NGUYỄN ANH TUẤN Hố mắt giữa nằm trong khu vực gần chính giữa võng mạc, và nằm thẳng dọc theo trục chính của mỗi mắt. Cũng gọi là “điểm vàng”, hố mắt nhỏ (dưới 1 mm 2 ), nhưng rất chuyên biệt. Những vùng này chứa các tế bào hình nón chi chít, mật độ cao (trên 200.000 tế bào hình nón/mm 2 đối với mắt người trưởng thành, xem Hình 2.3). Hố mắt giữa là khu vực nhìn sắc nét nhất, và tạo ra độ phân giải không gian, độ tương phản và màu sắc rõ nhất. Mỗi mắt có chừng bảy triệu tế bào hình nón, chúng rất mỏng (đường kính 3 mm) và thon dài. Mật độ tế bào hình nón giảm ở bên ngoài hố mắt do tỉ lệ tế bào hình que so với tế bào hình nón tăng dần lên (Hình 2.3). Tại vùng rìa của võng mạc, tổng số cả hai loại cơ quan thụ cảm thị giác này đều giảm về cơ bản, gây ra sự mất mát sâu sắc độ nhạy thị giác tại rìa ngoài của võng mạc. Điều này có thể bù lại bởi thực tế thì người ta nhìn liên tục các vật trong tầm nhìn (do cử động mắt nhanh tự nhiên), nên ảnh nhận được có độ nét đồng đều. Trong thực tế, khi ảnh bị ngăn cản không cho chuyển động tương đối so với võng mạc (thông qua một quang cụ nào đó), thì mắt không còn cảm nhận được cảnh sau một vài giây. Hình 2.3 : Sự phân bố tế bào hình que và hình nón trên võng mạc LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SVTH: NGUYỄN MINH TRUNG - 8 - GVHD: TH.S LÊ CAO ĐĂNG NGUYỄN ANH TUẤN II.1.1. NHÃN CẦU: Nhãn cầu có thể tích 6,5 ml (khoảng 1/6 thể tích hốc mắt), nặng 7,5 mg, chu vi 75 mm, đường kính trước sau 24 mm. Nó được cấu tạo bởi 3 lớp vỏ bọc chứa đựng các môi trường trong suốt bên trong đó là thủy dịch, thủy tinh thể và pha lê thể lần lượt từ trước ra sau. Hai lớp ngoài của vỏ bọc tương tự như màng não của hệ thống thần kinh trung ương, còn lớp trong cùng tương tự như mô não. Màng xơ bọc ngoài (màng cứng) có nhiệm vụ che chở , gồm có giác mạc (1/6 chu vi trước) và củng mạc (5/6 còn lại). Nơi củng mạc và giác mạc gặp nhau gọi là rìa giác củng mạc. Màng mạch máu giữa (màng nuôi và màng nhện) gồm có hắc mạc, thể mi, và mống mắt gọi chung là màng bồ đào. Nó cung cấp dinh dưỡng phần lớn cho những lớp khác. Lớp trong cùng là võng mạc. Đây là lớp cảm thụ quang chuyên hóa cao tinh tế có nguồn gốc từ ngoại bì thần kinh và nghèo khả năng tái sinh (Hình 2.2). II.1.1.1. CÁC LỚP MÀNG BỌC:  CÁC LỚP MÀNG BỌC: GIÁC MẠC: Giác mạc là phần trước nhất của lớp bọc ngoài, trong suốt so với củng mạc màu trắng đục. Đó là mặt khúc xạ chính của mắt, chiếm 2/3 công suất khúc xạ của toàn bộ nhãn cầu, khoảng 43 D ở mặt trước giác mạc. Cấu tạo: giác mạc có 5 lớp cơ bản đó là biểu mô, màng Bowmann, chủ mô, màng Descemet và nội mô ( Hình 2.4). Hình 2.4 : Cấu tạo của giác mạc LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SVTH: NGUYỄN MINH TRUNG - 9 - GVHD: TH.S LÊ CAO ĐĂNG NGUYỄN ANH TUẤN Dinh dưỡng: dinh dưỡng giác mạc thông qua bơm thủy dịch cung cấp glucose, muối khoáng, vitamine C và lấy đi những chất biến dưỡng. Máy bơm nội mô chịu trách nhiệm cho sự trong suốt của giác mạc thông qua sự khử nước (94 %), 6% còn lại thông qua sự bốc hơi ngang qua biểu mô. Hệ thống mạch máu rìa cũng góp phần nhỏ vào sự dinh dưỡng giác mạc. Thần kinh: giác mạc rất nhạy cảm gồm các thần kinh mi ngắn và mi dài sau từ mặt trong củng mạc ra ngoài rìa rồi vào giác mạc bằng 70  80 nhánh. Đi khoảng 2-3 mm những nhánh này mất bao myeline và chia thành hai nhóm: (1) Nhóm trước đi dưới màng Bowmann, xuyên qua tạo thành mạng dưới biểu mô; (2) Nhóm sâu đi trong lớp sâu của chủ mô nhưng không đến vùng trung tâm. CŨNG MẠC : Lớp sợi có vai trò chính bảo vệ nhãn cầu. Nó có màu trắng đục do cấu tạo của các sợi đan chéo nhau và có kích thước khác nhau, có độ ngậm nước cao hơn so với giác mạc (68% là nước). Cấu tạo: củng mạc có 3 lớp không rõ ràng (lớp thượng củng mạc, lớp nhủ mô và lớp trong cùng gồm bó sợi nhỏ hơn, chứa tế bào sắc tố và sợi đàn hồi). Củng mạc được nuôi dưỡng bởi mạch máu thượng củng mạc phía ngoài và hắc mạc ở bên trong, nhưng nhu mô củng mạc được xem như vô mạch. Cách cực sau 3 mm phía trong và 1mm phía dưới là lá sàng nơi gắn của thần kinh thị vào nhãn cầu. RÌA CŨNG GIÁC MẠC : Rìa là vùng chuyển tiếp rộng 1 mm ở ngoại vi giác mạc. Đó là vùng nối kết giữa biểu mô lát tầng có gai của giác mạc và biểu mô hình trụ của kết mạc nhãn cầu. Kết mạc rìa cũng có nhiệm vụ cho sự tái sinh của lớp biểu mô giác mạc bị mất đi. Ngoài ra nó còn chứa nhiều tế bào của hệ thống miễn nhiễm: bạch cầu đa nhân, lympho bào, đại thực bào, sắc tố bào và tương bào. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SVTH: NGUYỄN MINH TRUNG - 10 - GVHD: TH.S LÊ CAO ĐĂNG NGUYỄN ANH TUẤN  MÀNG BỒ ĐÀO: MỐNG MẮT: Mống mắt là màn chắn sáng điều chỉnh lượng ánh sáng vào phần sau nhãn cầu. Mống mắt có dạng chóp nón cụt dẹt, đáy là chân mống, đỉnh là bờ đồng tử được nâng đỡ bởi thủy tinh thể. Màu sắc của mống tùy thuộc số lượng sắc tố trong nhủ mô trước. Cơ mống mắt: mống mắt có 2 lớp cơ trơn. Lớp phía trước là cơ vòng chạy vòng quanh đồng tử, được điều khiển bởi hệ giao cảm. Cơ tia được điều khiển bởi hệ giao cảm, đó là mảng cơ khu trú phía sau nhu mô mống mắt , trải rộng xung quanh lớp cơ vòng cho tới thể mi. Cấu tạo: từ trước ra sau gồm có: (1) Nội mô liên tục với nội mô lưới bè; (2) Màng ngăn trước do sự đậm đặc của nhủ mô; (3) Nhu mô gồm mô liên kết lỏng lẻo chứa những cấu trúc như cơ vòng, thần kinh, và mạch máu, tế bào sắc tố; (4) Màng ngăn sau là màng phát triển ra trước của màng Bruch; (5) Biểu mô sau gồm 2 lớp tế bào đều chứa sắc tố, có nguồn gốc từ phần trước nhất của chén thị. THỂ MI: Bên cạnh cấu tạo mạch máu dồi dào (cung động mạch mống mắt lớn và nhánh nối động mạch mi trước và mi dài sau), thể mi có ba chức năng: điều tiết, sản xuất thủy dịch và đường thoát bồ đào củng mạc. Cấu tạo: thể mi có thể chia làm 2 lớp phôi thai: lớp biểu mô thần kinh và trung bì. [...]... TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM  LỆ BỘ : Lệ bộ gồm có tuyến lệ với những ống thoát dẫn vào củng đồ trên ngoài và hệ thống thoát dẫn nước mắt vào hốc mũi bao gồm 2 tiểu lệ quản, túi lệ và kênh lệ mũi Nước mắt rửa và làm ướt mắt, phần lớn bốc hơi ở bề mặt mắt, chỉ phần thừa chảy xuống mũi II.1.3 THẦN KINH:  ĐƯỜNG DẪN TRUYỀN THỊ GIÁC: Đường dẫn truyền thị giác bắt đầu từ võng mạc và chấm dứt ở vỏ... CẦU:  BỘ PHẬN CHE CHỞ: gồm có xương hốc mắt ở phía sau và mí mắt ở phía trước XƯƠNG HỐC MẮT: Xương hốc mắt có dạng một hình tháp vuông góc, đáy mở ra phía trước, đỉnh ứng với lỗ thị và khe bướm thông với tầng giữa đáy sọ Nó được cấu tạo bằng 7 xương liên kết thành bốn thành (thành trên hay trần hốc mắt; thành trong; thành dưới hay sàn hốc mắt và thành bên hốc mắt) SVTH: NGUYỄN MINH TRUNG NGUYỄN ANH... thị, hướng ra trước, phía ngoài và hơi xuống dưới để vào ống thị Tiếp tục theo hướng trên thần kinh vào hốc mắt gắn vào nhãn cầu, nơi gắn ở ngay phía trên và cách cực sau nhãn cầu 3 mm về phía trong Chiều dài tổng cộng của thần kinh thị là 5-6 cm Giao thoa thị: là một dải dẹt thon, kích thước 8×12 mm, đặt tại chỗ nối của thành trước và sàn sau của não thất thứ ba, nằm nghiêng với bờ sau ở trên bờ trước,... cảm và do đó tỉ lệ với cường độ ánh sáng Giữa cường độ ánh sáng R và tần số xung thần kinh F trong các dây thần kinh thị giác ở giới hạn nhất định có mối liên hệ sau: F = m log R + n m, n : hằng số II.4 SỰ CẢM NHẬN ÁNH SÁNG VÀ MÀU SẮC: Mắt người có các cơ quan thụ cảm trong võng mạc và hệ quang học gồm giác mạc, mống mắt, con ngươi, thủy dịch và thủy tinh dịch, một thủy tinh thể có tiêu cự thay đổi, và. .. trình thuộc về quang hệ và quá trình thuộc về quang lượng tử  Quá trình thuộc về quang hệ: những thành phần của quang hệ phối hợp với nhau, tạo nên ảnh của các vật rơi vào tầm nhìn của mắt  Quá trình thuộc về lượng tử: gồm các phản ứng quang hóa xảy ra khi ánh sáng tác dụng lên tế bào thị giác (tế bào hình que, hình nón) và biến nó thành tín hiệu điện truyền lên não Dưới tác động của ánh sáng và sự hiện... TỔNG QUAN VỀ GIẤC NGỦ: III.1.1 NHỊP ĐIỆU SINH HỌC: Hình 3.1: Chu kỳ nhiệt độ cơ thể người cũng là nhịp điệu sinh học Mọi hoạt động sống của sinh vật là một chuỗi những thay đổi định kỳ Tất cả những biểu hiện đó được gọi là nhịp điệu sinh học Chẳng hạn như nhịp thức ngủ của con người, nhịp hoạt động ngày - đêm của các loài động vật và thời kỳ đâm hoa kết quả vào mỗi mùa xuân của cây cỏ Nhịp thức -... lại của cơ thể và môi trường Vì vậy, nhịp điệu sinh học vừa mang tính nội tại (như khi ta đưa các sinh vật vào hang tối, chúng vẫn giữ được nhịp thức ngủ như cũ), vừa mang tính ngoại cảnh (ví dụ công nhân làm ca đêm sẽ thích nghi bằng cách ngủ bù vào ban ngày) Đối với con người - đặc biệt là trẻ em, trong quá trình sống và phát triển, hoạt động luân phiên thức ngủ là một nhu cầu sinh lý tự nhiên không... ĐĂNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM II.5 SỰ DỊCH CHUYỂN CỦA MẮT: Có 3 dạng chính:  Vận động nhanh về một phía (Saccade)  Vận động nhìn đuổi theo (Smooth pursuit)  Phản xạ không thuộc thị giác (Non-optical reflex) SACCADE:  Chức năng của vận động nhanh sinh lý về một phía là đưa vật cần chú ý vào trung tâm hoàng điểm một cách nhanh chóng hoặc di chuyển mắt nhìn từ vật này sang vật... thị, dải thị, thể gối bên, tia thị, và vỏ não cảm thụ Sáu phần này sẽ lần lượt được khảo sát về mối tương quan giải phẫu học và sự định vị các bó thần kinh bên trong (Hình 2.6) Hình 2.6: Tương quan của đường dẫn truyền thị giác và sự phân bố bó sợi thần kinh bên trong đường này SVTH: NGUYỄN MINH TRUNG NGUYỄN ANH TUẤN - 17 - GVHD: TH.S LÊ CAO ĐĂNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM Tương quan... CAO ĐĂNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM II.2 SỰ ĐIỀU TIẾT CỦA MẮT[3]: Sự điều tiết của mắt là hoạt động sinh lí điều chỉnh thành phần thủy tinh thể nhằm làm thay đổi hệ số khúc xạ và mang các vật ở gần mắt vào điểm hội tụ sắc nét Trong sự điều tiết, sự co cơ tròn làm thư giãn sức căng trên thủy tinh thể, mang lại sự thay đổi hình dạng của mô trong suốt và mềm dẻo đó, đồng thời củng hơi . ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SVTH: NGUYỄN MINH TRUNG - 5 - GVHD: TH.S LÊ CAO ĐĂNG NGUYỄN ANH TUẤN CHƯƠNG II: GIẢI PHẪU HỌC VÀ SINH LÝ MẮT Ở con người, mắt. TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SVTH: NGUYỄN MINH TRUNG - 4 - GVHD: TH.S LÊ CAO ĐĂNG NGUYỄN ANH TUẤN CHƯƠNG II: GIẢI PHẪU HỌC VÀ SINH LÝ MẮT LUẬN