Đề tài: TÌM HIỂU VỀ TÍN HIỆU ĐIỆN MẮTVÀ NHỮNG THIẾT BỊ ỨNG DỤNG HIỆN NAY

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG BÀI LUẬN MÔN HỌC CƠ SỞ ĐIỆN SINH HỌC Đề tài: TÌM HIỂU VỀ TÍN HIỆU ĐIỆN MẮT VÀ NHỮNG THIẾT BỊ ỨNG DỤNG HIỆN NAY Sinh viên thực hiện: Lớp ĐTYS – K51 - Nguyễn Thị Hà - Hà Minh Hải Giáo viên hướng dẫn: TS Phan Văn Kiên Hà Nội – 04/2010 Báo cáo môn học CSĐSH Tìm hiểu tín hiệu điện mắt MỤC LỤC PHẦN 1: GIỚI THIỆU CHUNG 24 DANH SÁCH THÀNH VIÊN .25 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 26 PHẦN 2: CẤU TẠO GIẢI PHẪU CỦA MẮT NGƯỜI 26 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 26 TỔNG QUAN 27 CẤU TẠO CÁC BỘ PHẬN CHÍNH 28 2.1.1 Giác mạc (cornea) 28 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 trò sinh lý quan trọng nhãn cầu Giác mạc gồm lớp có cấu tạo chức sau: 28 - Lớp biểu mô giác mạc 28 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 xòe ngón tay nhánh Các tế bào đáy hình trụ gắn chặt với tế bào đáy trước liên kết với màng Bowman .28 - Lớp màng Bowman .28 Lớp màng màng mỏng suốt áp sát vào lớp nhu mơ 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 28 - Lớp nhu mô 28 Hà Nội, 4/10/2010 Lớp Điện tử Y sinh A – K51 Báo cáo mơn học CSĐSH Tìm hiểu tín hiệu điện mắt 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 mơ góp phần tạo nên độ suốt giác mạc 28 - Lớp màng Descemet 28 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 phòng tạo nên cấu trúc bè củng mạc nơi dẫn lưu thủy dịch từ tiền phòng ngồi 28 - Lớp nội mơ 29 Là lớp tế bào hình lục giác xếp sát vào trải để mặt sau màng Descemet Đây tế bào vĩnh viễn, số lượng tế bào không đổi từ sinh khơng có tái tạo Khi vùng nội mơ bị tổn thương tế bào nội mơ lân cận trải rộng để che phủ vùng bị thương mật độ tế bào nội mơ giảm Do sử dụng phương pháp xét nghiệm đếm tế bào nội mơ để chuẩn đốn số bệnh lý mắt 29 Giác mạc bình thường khơng có mạch máu, dinh dưỡng giác mạc chủ yếu thẩm thấu từ hai cung mạch nông sâu vùng rìa từ thủy dịch nước mắt Giác mạc phục vụ bảo vệ trước mắt giúp ánh sáng tập trung vào võng mạc mặt sau mắt 29 Thủy dịch (Aqueous humor) .29 30 Đồng tử ( pupil), mống mắt ( Iris) 30 Thủy tinh thể ( Lens) 31 Thủy tinh thể (Lens) hay thấu kính mắt phần nhãn cầu nằm sau đồng tử mống mắt; thấu kính mặt lồi, có cấu trúc suốt, dày khoảng mm, rộng khoảng mm để hội tụ ánh sáng vào võng mạc đáy mắt Thủy tinh thể bao màng bán thấm nước chất điện giải, có chức điều tiết để vật thể bên ngồi dù xa hay gần có ảnh xuất võng mạc Nghĩa thủy tinh thể phồng nên hay xẹp xuống để thay đổi độ tụ giúp ta nhìn vật khoảng cách khác .31 Hà Nội, 4/10/2010 Lớp Điện tử Y sinh A – K51 Báo cáo mơn học CSĐSH Tìm hiểu tín hiệu điện mắt Đối với mắt bình thường thủy tinh thể thay đổi để có nhìn vật cách mắt từ 25 cm đến xa vô Khi khoảng cách nhìn bị giới hạn lại nhìn vật gần bệnh cận thị Còn nhìn rõ vật xa gọi bệnh viễn thị Khi thủy tinh thể bị đục (bệnh đục thủy tinh thể) giống kính bị mờ, khơng thể nhìn rõ vật xung quanh Nếu bị đục hồn tồn, hình ảnh khơng vào võng mạc gây mù .31 Dịch kính (Vitreuos humour or Vitreuos humor) .31 Dịch kính hay gọi dịch pha lê phần dịch suốt, thể keo chứa đầy buồng sau nhãn cầu phía sau thủy tinh thể trước võng mạc Dịch kính chiếm 6/10 dung tích toàn nhãn cầu Cấu tạo gồm 99 % nước, có lướ collagen Tồn khối dịch kính bao bọc màng hyaloid mà chất đặc dịch kính phần ngoại biên Màng hyaloid phía trước dính chặt với mặt sau thủy tinh thể dây chẳng Wieger Phía sau màng hyaloid dính với võng mạc hồng điểm, gai thị đơi dính với mạch máu võng mạc .32 Dịch kính có nhiệm vụ tiếp truyền tia sáng từ vào tới võng mạc; đồng thời tham gia vào việc nuôi dưỡng thủy tinh thể, võng mạc giữ cho lớp thần kinh võng mạc dính với lớp biểu mơ sắc tố Khi dịch kính thay đổi cấu trúc thành phần hóa học gây nên nhiều bệnh khác 32 Võng mạc (retina) .32 Võng mạc (retina) màng bên đáy mắt Võng mạc cấu tạo 10 lớp Lớp chứa sắc tố (ngăn cản phản xạ ánh sáng nhẫn cầu) vitamin A (thành phần cần thiết để thành lập quang sắc tố) Các lớp cấu tạo nơron chính: Các tế bào nón tế bào que, tế bào ngang, tế bào lưỡng cực, tế bào amacrin, tế bào hạch Sợi trục tế bào hạch hợp lại thành dây thần kinh thị giác rời khỏi mắt vùng gai thị Vùng khơng có tế bào cảm thụ ánh sáng nên có ảnh rơi vào điểm khơng nhìn thấy vật Đó điểm mù (punctum caecum) 32 .33 Hình 2.3 Các lớp tế bào võng mạc 33 Tế bào cảm nhận ánh sáng tế bào que tế bào nón Mật độ tế bào không võng mạc Các tế bào que dài nhạy với ánh sáng cho ta nhìn vật điều kiện thiếu ánh sáng, giúp cho tầm nhìn xa Còn tế bào nón lại cần nhiều ánh sáng, lại cho ta nhận biết chi tiết nhỏ vật ta nhìn vào, đảm bảo tập trung thị lực vào điểm giúp phân biệt màu khác Mật độ tế bào không võng mạc: xa trung tâm võng mạc tế bào nón tỷ lệ tế bào que cao Tế bào nón nằm tập trung vào chỗ định độ tinh tường mắt Tại hoàng điểm (macula) phần trung tâm võng mạc có tế bào nón, vùng có độ phân giải cao nên nhìn rõ nét chi tiết Phần lớn võng mạc xung quanh hoàng điểm võng mạc ngoại vi (peripheral retina) có độ phân giải thấp hơn, giúp cho nhìn xung quanh 33 Hà Nội, 4/10/2010 Lớp Điện tử Y sinh A – K51 Báo cáo môn học CSĐSH Tìm hiểu tín hiệu điện mắt Tế bào thị giác (hay tế bào cảm nhận ánh sáng) gồm vùng: đoạn ngoài, đoạn vùng Synap Đoạn chứa nhiều đĩa, bên chứa quang sắc tố Đoạn tế bào gậy mảnh, tế bào nón dày hơn, hình chop Đoạn chứa nhiều ty thể Vùng Synap tiếp xúc với tế bào ngang tế bào lưỡng cực 33 Cơ vận nhãn (Muscle) 33 Cơ vận nhãn có tác dụng đỡ nhãn cầu tham gia vào vận động nhãn cầu 34 .34 Hình 2.4 Cơ vận nhãn .34 Mỗi mắt có vận nhãn ngoại lai vận nhãn nội vận nhãn ngoại lai bao gồm thẳng (cơ thẳng dưới, thẳng trên, thẳng trong, thẳng ngoài) chéo (cơ chéo lớn chéo nhỏ) vận nhãn nội thể mi co thắt đồng tử 34 2.2 DẪN TRUYỀN THỊ GIÁC .34 PHẦN 3: BẢN CHẤT VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC LOẠI TÍN HIỆU ĐIỆN MẮT 35 Theo tìm hiểu Phần I, receptor nhận cảm ánh sáng tế bào que tế bào nón võng mạc Tế bào que có khả nhận cảm sáng – tối, giúp nhìn vật có cường độ sáng từ mạnh đến mờ nhìn vật bóng tối Tế bào nón nhạy cảm với ánh sáng có cường độ mạnh, giúp phân biệt rõ đường nét màu sắc vật Và tín hiệu điện mắt dựa đáp ứng hai loại tế bào với kích thích ánh sáng khác Sau nhóm em xin trình bày chi tiết hai phương pháp thu nhận tín hiệu điện mắt phục vụ chẩn đoán điều trị bệnh mắt 35 GIỚI THIỆU CHUNG 36 Hà Nội, 4/10/2010 Lớp Điện tử Y sinh A – K51 Báo cáo mơn học CSĐSH Tìm hiểu tín hiệu điện mắt Trước người ta quan niệm, mắt vị trí có trường điện tế ổn định khơng liên quan đến ánh sáng kích thích Thực, trường phát với mắt bóng tối hồn tồn, với mắt nhắm lại Điện nghỉ giác mạc dây thần kinh thị giác đưa báo cáo DuBois-Reymond năm 1849 Sau giác mạc phát có điện dương so với võng mạc điện võng giác mạc đưa từ Võng mạc giác mạc mơ tả lưỡng cực cố định với cực dương giác mạc cực âm võng mạc Cường độ điện giác mạc võng mạc nằm khoảng từ 0.4 đến 1.0 mV Một phần điện võng giác mạc đo điện cực đặt bề mặt gần mắt Do đó, điện đo phụ thuộc vào hướng mắt sử dụng để ghi nhận chuyển động mắt điện đồ cầu mắt – điện nhãn đồ Và Elwin Marg đặt tên phương pháp electro oculogram năm 1951 (EOG – electro oculograp) Đến năm 1962 Geoffrey Arden phát triển ứng dụng lâm sàng Bằng cách lặp lại chuyển động mắt theo góc, đồng thời đo điện trước sau thay đổi vị trí mắt ghi lại khác biệt hai vị trí mắt, ghi ghi nhận “liên tục gián tiếp đo điện võng giác mạc” Định nghĩa điện đồ cầu mắt – điện nhãn đồ (EOG – electro oculograp) thường sử dụng nghiên cứu 36 Ban đầu điện giác mạc võng mạc coi không đổi Điện đồ cầu mắt (EOG – electro oculogram) ghi nhận dựa thay đổi điện tương đối ghi nhận hai điện cực đặt da quanh mắt Nhưng nghiên cứu sau điện võng mạc giác mạc phụ thuộc vào cường độ ánh sáng kích thích Điện võng giác mạc ổn định sau khoảng thời gian chiếu sáng liên tục thường 90 phút Khi cho kích thích sáng – tối kích thích cách liên tục, tuần hoàn, nhanh (ánh sáng flash) vào mắt tạo thay đổi điện Và điện đồ võng mạc (ERG – Electroretinogram) xây dựng dựa thay đổi điện .36 ĐIỆN ĐỒ CẦU MẮT – EOG .36 Nguồn gốc điện đồ cầu mắt - EOG 36 Điện đồ cầu mắt hay gọi điện nhãn đồ (EOG – electro oculograp) xây dựng dựa phát chênh lệch điện giác mạc võng mạc Như biết nguồn gốc tín hiệu điện sinh học tạo mơ dễ bị kích thích tế bào cơ, tế bào thần kinh Tuy nhiên có số tín hiệu điện sinh học tự phát sinh khác, điện đồ cầu mắt (EOG) EOG không tạo mơ dễ bị kích thích tạo phân cực tĩnh điện điện giác mạc điện võng mạc mắt Thông qua di chuyển mắt tạo thay đổi điện thế, ta đo xung quanh mắt 37 Hà Nội, 4/10/2010 Lớp Điện tử Y sinh A – K51 Báo cáo môn học CSĐSH Tìm hiểu tín hiệu điện mắt Sự xuất khuếch đại điện tử năm đầu thập niên 20 kỷ cho phép ghi nhận tín hiệu điện tạo tế bào thần kinh với điện nhỏ Sự ghi nhận chức tim khuếch đại điện tâm đồ tín hiệu tương tự nhỏ tín hiệu điện não đồ (EEG) Điện đo mắt thay đổi chuyển động mắt phát sở cho tín hiệu điện nhãn đồ hay điện đồ cầu mắt (EOG) Tín hiệu điện ghi nhận từ chuyển động mắt xác định chênh lệch điện áp với giác mạc mang điện dương võng mạc Điện võng giác mạc đo điện cực da gần mắt thay đổi theo hướng chuyển động khác mắt 37 Điện giác mạc sinh nhờ hoạt động chuyển hóa, trao đổi chất võng mạc, chủ yếu biểu mô sắc tố võng mạc Và giống nguồn điện chiều cần có lớp ngăn cách hay cách ly điện dương điện âm để trì chênh lệnh điện áp, có mối liên hệ chặt chẽ tế bào biểu mô sắc tố phục vụ cho chức Điện chênh lệch hai bên tế bào kết nối giác mạc võng mạc phân tán toàn mắt dẫn truyền toàn mắt Các tế bào biểu mơ sắc tố trì điện nghỉ khoảng vài mV Điện chênh lệch ghi nhận nhờ điện cực đặt da quanh mắt thay đổi chuyển động tương đối võng mạc giác mạc so với điện Điện đo thực nghiệm vào khoảng 0.4 đến 1.0 mV Phép đo điện chiều phương pháp đo tín hiệu điện nhãn đồ (EOG) phương pháp để kiểm tra chức võng mạc 38 38 Hình 3.1 Nguồn gốc sinh lý tín hiệu EOG 38 Nguồn gốc sinh lý tín hiệu EOG phức tạp Ánh sáng kích thích làm tăng kích hoạt tạo receptor nhận cảm ánh sáng, mà liên kết với receptor bề mặt đỉnh tế bào biểu mô sắc tố Các nội bào truyền dẫn kích hoạt tạo cho bề mặt đáy tế bào biểu mô sắc tố để khử cực với độ dẫn Cl- tăng Do bề mặt đáy tế bào biểu mơ sắc tố tồn điện tích âm Và điện đo gián tiếp thay đổi điện võng mạc, Điều tạo nên chênh lệch điện giác mạc võng mạc Để điện ổn định phép đo tình trạng tế bào biểu mô sắc tố mối liên hệ với receptor nhận sáng phải ngun vẹn Vì tín hiệu EOG suy giảm mà bị bong võng mạc rối loạn, thối hóa chức receptor nhận sáng hay tế bào biểu mô hay hai 39 Hà Nội, 4/10/2010 Lớp Điện tử Y sinh A – K51 Báo cáo môn học CSĐSH Tìm hiểu tín hiệu điện mắt Điện nghỉ võng mạc trường ổn định Dao động chậm tăng lên giảm xuống đạt trạng thái ổn định thích nghi ánh sáng Trong phép đo EOG điện ánh sáng đỉnh đạt sau thích nghi với ánh sáng khoảng 7-12 phút điện đáy thấp đạt sau khoảng 12 phút thích nghi với bóng tối Đây dao động chậm mà ta đo phép đo EOG lâm sàng Thực tế, dao động chậm đáp ứng lại tế bào biểu mô sắc tố Ánh sáng hấp thụ receptor nhận cảm ánh sáng làm giảm nồng độ ion K+ ngoại bào tạo phân cực bề mặt đỉnh tế bào biểu mô ta đo giống sóng c kích thích ánh sáng flash phép đo ERG xảy khoảng 2-5 giây sau kích thích Hơn nữa, điện tế bào biểu mơ đạt ổn định nhanh sau khoảng 60-75 giây sau kích thích ánh sáng Đây tượng dao động nhanh tạo phân cực màng đáy tế bào biểu mô sắc tố đáp ứng lại giảm nồng độ K+ ngoại bào receptor nhận cảm ánh sáng Sóng c dao động nhanh không ghi nhận lâm sàng thông thường Ngược lại, EOG lâm sàng phép đo dao động chậm điện nghỉ tế bào biểu mô sắc tố mà không liên quan đến giảm sút nồng độ K+ khoảng võng mạc không bị ảnh hưởng tác nhân ánh sáng kích thích ngắn .39 Trong phương pháp đo điện mắt, thay đổi điện với đáp ứng ánh sáng nguồn gốc cho ghi nhận chuyển động mắt chúng xét đến suốt trình thực việc kiểm tra điện đồ võng mạc ERG Nhưng thay đổi điện diễn chậm khoảng thời gian – 10 phút, thay đổi ánh sáng kích thích phòng chấp nhận đo tín hiệu EOG .40 Nguyên lý thu nhận tín hiệu EOG 40 Nguyên tắc kỹ thuật ghi nhận ghi lại chuyển động mắt làm thay đổi điện hai điện cực quanh hốc mắt Điện thay đổi tỷ lệ thuận với góc chuyển động mắt Bằng chuyển động lặp lặp lại mắt góc, điện ghi nhận tỷ lệ với điện có giác mạc võng mạc Điện từ mắt vị trí nhìn thẳng đến mắt chuyển động sử dụng để thiết lập mức tham chiếu Điện trì mức khoảng 1,5 giây trước mắt di chuyển sang vị trí Một giây sau mắt chuyển động điện lại đưa giá trị Sự di chuyển mắt thực mặt phẳng ngang theo vị trí cách theo phương dọc Chỉ điện khác vị trí mắt ghi nhận Khi mắt nhìn thẳng vị trí điện cực mắt so với võng mạc giác mạc đối xứng nên điện thu xấp xỉ giá trị V Khi mắt chuyển động theo phương ngang chênh lệch điện tương đối võng mạc giác mạc với điện cực thay đổi 40 Hà Nội, 4/10/2010 Lớp Điện tử Y sinh A – K51 Báo cáo mơn học CSĐSH Tìm hiểu tín hiệu điện mắt Một ghi cố định chuyển động mắt cần thiết cho miêu tả chi tiết phân tích hoạt động mắt Phép đo nhiều đặc tính quan trọng chuyển động mắt biên độ, độ trễ, vận tốc thực đo cách xác chuyển động mắt ghi lại Yếu tố việc ghi nhận khả định rõ chuyển động mắt hàm thời gian, việc ghi nhận thường hiển thị giấy đồ thị vị trí mắt với điện áp tỷ lệ phân tích điện tử chuyển thành ghi đồ thị máy ghi biểu đồ Phương pháp chụp ảnh hay video sử dụng, khung phải phân tích vị trí mắt loạt vị trí so với thời điểm vẽ .40 Điện đồ cầu mắt (EOG) phương pháp chuẩn chuyển động mắt ghi phòng thí nghiệm chuyển động lâm sàng mắt Thuật ngữ điện đồ cầu mắt (EOG) điện đồ rung nhãn thường thay cho khoảng thời gian dài việc đo rung giật cầu mắt chuyển động mắt thực phương pháp EOG 41 Công nghệ thay cho phương pháp EOG số trường hợp số phòng thí nghiệm, hầu hết nghiên cứu đưa sử dụng phương pháp xác để đo chuyển động mắt Sự hiểu biết lợi hạn chế phương pháp khác ghi nhận chuyển động mắt cần thiết .41 41 Hình 3.2 Sơ đồ minh họa thu nhận tín hiệu điện nhãn đồ EOG .41 Hình 4.1 minh họa cách thu nhận điện chiều chuyển động mắt với điện da Điện ghi nhận thay đổi theo phút dòng hai điện cực Mắt da tạo thành mạch điện hoàn chỉnh với điện cực khuếch đại Điện đo phụ thuộc vào trở kháng mạch, tiếp xúc da điện cực phải trì cho có mức trở kháng ổn định suốt trình đo Sự phân biệt điện âm điện dương nên mắt giống lưỡng cực điện, hướng điện cực định điện áp Đối với mắt nhìn theo chiều ngang dương cực mắt gần với âm cực mắt khác vị trí gần mũi Do vị trí gần mũi coi điểm V Điện đo ghi nhận điện mắt điện so với điện gần điểm gần mũi ( Hình 4.2) 41 42 Hình 3.3 Hai cách ghi nhận điện mắt .42 a) Ghi nhận thay đổi điện mắt .42 b) Ghi nhận thay đổi điện hai mắt 42 Hà Nội, 4/10/2010 Lớp Điện tử Y sinh A – K51 Báo cáo môn học CSĐSH Tìm hiểu tín hiệu điện mắt Hình 4.2 minh họa hai cách ghi nhận điện thay đổi mắt Hình 4.1 a) Điện cực đặt hai bên hai mắt để đo chuyển động mắt Điện cực dương đặt hai bên sống mũi với vị trí tương ứng, điện cực dương đặt hai bên thái dương Vì võng mạc mang điện dương giác mạc nên mắt chuyển động sang bên phải ta thu nhận điện dương ngược lại Hình 4.2 b) Ghi nhận điện hai mắt với điện cực đặt giống hai lưỡng cực đặt nối tiếp Khi mắt chuyển động sang bên phải điện cực đặt khóe mắt gần thái dương trái dương điện cực đặt khóe mắt gần thái dương phải Và mắt bình thường điện thu trường hợp b) lớn gần gấp đôi so với điện thu mắt trường hợp a) 42 Khi ghi nhận tín hiệu hai điện cực đặt hai bên khóe mắt thu tín hiệu lớn hơn, mắt chuyển động sang hai bên bên khóe mắt điện cực dương mắt điện cực âm nằm bên khóe mắt lại Việc ghi nhận điện hai mắt cho tín hiệu mạnh hơn, khơng thể kiểm tra chuyển động mắt Kiểm tra chuyển động mắt phải kiểm tra cẩn thận trước phương pháp ghi nhận điện nhãn đồ với mắt Tốt nên đặt bốn điện cực với đầu để ghi nhận điện đồ cầu mắt cho mắt cho hai mắt Sau kiểm tra chuyển động mắt tìm mối liên quan, sau với điện cực đặt hai bên khóe mắt sử dụng để đo tín hiệu điện nhãn đồ để có tín hiệu lớn 42 Để có tìm hiểu rõ quan sát bảng tóm tắt tiêu chuẩn điện nhãn đồ EOG sau: 43 Bảng 3.1 Những tiêu cở điện nhãn đồ EOG .43 Phương pháp lâm sàng 44 Trang bị cho bệnh nhân 44 Sự điều tiết đồng tử 44 - Không điều tiết ánh sáng có cường độ đáp ứng khoảng 400-600 cd/m2 44 - Giãn ánh sáng kích thích có cường độ yếu khoảng 50-100cd/m2 .44 Vị trí đặt điện cực .44 Hai điện cực da đặt mắt đặt gần khóe mắt tốt 44 Liếc mắt nhanh (Di chuyển mắt cách đột ngột) 44 Các mắt luân phiên chuyển động bên sau 1-2.5 giây (hoàn thành chu kỳ từ trái qua phải phải qua trái sau khoảng chu kỳ 2-5 giây); tối thiểu 10 chu kỳ/phút suốt kiểm tra 44 Giai đoạn thích nghi 44 Phòng sáng có cường độ sáng 35-70 lux khoảng 15 phút trước tiến hành pha tối; tránh ánh sáng mặt trời chiếu trực tiếp, tia phóng xạ suốt 60 phút làm kiểm tra 44 Pha tối .44 Có hai phương pháp lựa chọn: 44 Hà Nội, 4/10/2010 10 Lớp Điện tử Y sinh A – K51 Báo cáo môn học CSĐSH Tìm hiểu tín hiệu điện mắt Đáp ứng tế bào que đặc trưng sóng b khơng đặc trưng sóng a điện hoạt động tế bào que kích thích nhỏ Nhưng tín hiệu khuếch đại lớn tế bào bên võng mạc Sự kết hợp đáp ứng tế bào que tế bào nón ta có sóng a sóng b riêng biệt Điện dao động thường bao gồm gợn sóng lớn theo sau gợn nhỏ giai đoạn tăng dần sóng b Các gợn sóng theo thứ tự xuất OP1, OP2, OP3, OP4 hình vẽ Đáp ứng tế bào nón đặc trưng sóng a sóng b Đáp ứng tế bào nón với ánh sáng flash tần số 30 Hz bao gồm sóng b cung cấp cho ta phương pháp chắn để đo đáp ứng tế bào nón Các dạng tín hiệu nhiễu Tín hiệu nhiễu nguồn cung cấp lớn nhiều tín hiệu ERG, làm ảnh hưởng đến tín hiệu ghi nhận Nhiễu thường nhiễu điện lưới 50, 60 Hz khắc phục cách tắt thiết bị dùng điện lưới gây nhiễu Và mạch thu nhận tín hiệu có triệt tần, để loại bỏ tần số gây nhiễu Đồng thời hoạt động tim, cơ, não gây nên tín hiệu nhiễu Hình 12 Một vài loại tín hiệu nhiễu Hà Nội, 4/10/2010 63 Lớp Điện tử Y sinh A – K51 Báo cáo mơn học CSĐSH Tìm hiểu tín hiệu điện mắt Những tín hiệu nhiễu thường khơng ảnh hưởng đến tín hiệu ERG chuẩn tín hiệu nhỏ khơng ảnh hưởng đến khác Tuy nhiên nhiễu tượng giật, co thắt mí mắt chuyển động mắt thường cản trở việc ghi nhận tín hiệu ERG chuẩn Các nhiễu thường loại bỏ cách chọn loại điện cực, vị trí đặt điện cực phù hợp với loại thuốc gây mê với cố gắng bệnh nhân để giữ điện cực cố định Hà Nội, 4/10/2010 64 Lớp Điện tử Y sinh A – K51 Báo cáo mơn học CSĐSH Tìm hiểu tín hiệu điện mắt PHẦN 4: CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG ĐIỆN MẮT Hầu hết phòng thí nghiệm sử dụng máy móc thiết bị thương mại để khuếch đại thu liệu điện mắt Những thiết bị cấu tạo nên khuếch đại, lọc, thu nhận tín hiệu nhỏ gọn tiện lợi Tuy thế, số phòng thí nghiệm ưa dùng linh kiện rời cho phần chức máy mục đích nâng cao lợi ích linh động Các điện cực đặt thể bệnh nhân gây sốc điện cực dẫn điện Do đó, tất thành phần máy móc điện gắn lên thể người bệnh cần phải cách điện hoàn toàn nhằm tránh gây sốc, tất bệnh viện kiểm tra cách định kỳ máy móc để đảm bảo an tồn thiết bị Hầu hết máy móc thương mại thường thiết kế tương đối an toàn, ra, thiết bị thiết bị thay gây điều ngồi ý muốn Tất máy móc thiết bị kết nối tới hệ thống cấp nguồn, kết nối tới người bệnh thông qua điện cực, u cầu phải ý cách điện hồn tồn Những bệnh nhân phải sử dụng ống thơng tim phải dùng máy điều hòa nhịp tim có dây nối qua da người bệnh khơng phép trải qua cơng đoạn kiểm tra điện mắt, họ người vơ nhạy cảm với dòng điện cho dù nhỏ THIẾT BỊ ĐO ĐIỆN ĐỒ CẦU MẮT (EOG) Bộ khuếch đại Hà Nội, 4/10/2010 65 Lớp Điện tử Y sinh A – K51 Báo cáo môn học CSĐSH Tìm hiểu tín hiệu điện mắt Điện Electro-Oculogram sinh chuyển động mắt nhỏ, cường độ tăng khoảng 5-20 µV độ chuyển dời mắt Điện cần khuếch đại lên khoảng 103 lần để sử dụng dùng cho việc điều khiển ghi biểu đồ để rời rạc hóa (số hóa) máy tính Ngồi điện tạo nên di chuyển mắt, điện cực nhận thêm điện không mong muốn từ nguồn sinh học khác hoạt động bắp cơ, nguồn điện có loại dây dẫn phòng Cần xóa bỏ điện tạp thành phần tần số khơng mong muốn tín hiệu điện Bộ lọc khối dùng để chặn điện áp tần số không mong muốn thường tích hợp khuếch đại Tín hiệu điện áp EOG cần biến đổi thành dạng thể đồ họa nhằm phục vụ cho công việc phân tích để tạo ghi quan sát Máy vẽ đồ thị biến đổi điện áp thành đường giấy cách sử dụng bút mực bút nhiệt Máy thu ghi thường cấu tạo với khuếch đại – chúng phần thiết bị có đặt sẵn điều khiển Khi phận riêng lẻ thiết bị lắp ráp lại với để khuếch đại, lọc ghi tín hiệu EOG, phần thiết bị có vài điều khiển Trong trường hợp này, tốt nên để yên tất chúng đấy, nhiên, điều khiển loại thiết lập mức cố định Thêm nữa, điều quan trọng cần biết kết tổng thể việc truyền tín hiệu qua phần thiết bị khác nhau, đặc biệt với đáp ứng tần số, từ thiết lập riêng lẻ Thiết bị điện đo điện đồ cầu mắt bao gồm nhiều kênh phức hợp cho phép đồng thời thu ghi tín hiệu lúc Đáng kể kênh phục vụ cho việc thu ghi tín hiệu dịch chuyển mắt sang trái, sang phải theo phương ngang cách độc lập kênh thu tín hiệu theo phương dịch chuyển thẳng đứng mắt Càng nhiều kênh hữu ích để đồng thời thu nhận kích thích với vận tốc dịch chuyển mắt Sự phân biệt chỗ thiết bị điện tử tạo điện áp tỷ lệ với biến đổi, tỷ lệ với tốc độ điện áp EOG phụ thuộc vị trí Tốc độ tín hiệu hữu ích cho việc phân tích chuyển động nhanh mắt, với tần số cao, mức độ nhiễu việc ghi tín hiệu EOG phân biệt thành tín hiệu có độ nhiễu cao hơn, điều nói chung khơng cho phép đánh giá xác vận tốc mắt Hà Nội, 4/10/2010 66 Lớp Điện tử Y sinh A – K51 Báo cáo mơn học CSĐSH Tìm hiểu tín hiệu điện mắt Mỗi kênh phần khuếch đại thiết bị EOG thường chứa khối điều khiển quan trọng: khối tăng ích, offset, khối đáp ứng tần số thấp khối đáp ứng tần số cao Khối tăng ích phần khuếch đại thay đổi để phù hợp với chuyển động mắt, ví dụ với di chuyển 10 o, với điện áp EOG liên kết nó, khuếch đại lên điện áp định trước di chuyển bút vẽ đồ thị khoảng cách định trước (giả dụ 10mm) Điều chỉnh khối tăng ích cho phép phương pháp trực tiếp đơn giản liên quan đường đồ thị tới di chuyển mắt Trong ví dụ tiếp theo, mm giấy đồ thị tương ứng với o di chuyển mắt Khối tăng ích tăng lên để tăng chi tiết cho chuyển động mắt để quan sát được, giảm xuống để mở rộng di chuyển mắt để khơng tạo đường ngồi giới hạn biểu đồ Thiết lập khối tăng ích thường điều khiển núm tách biệt nhau, dùng để điều chỉnh thô với cài đặt phạm vi cố định, núm dùng để điều chỉnh tinh Điều khiển bù, đơi gọi chỉnh điểm không, cho phép với vị trí đặc biệt mắt- theo hướng thẳng, biểu diễn điện áp cố định, hầu hết thường điện áp 0, tâm bút ghi Vì điện áp EOG bị trơi theo thời gian, nên việc điều chỉnh lại khối tăng ích khối bù điều cần thiết theo định kỳ suốt q trình ghi tín hiệu Điện áp EOG đo điện cực bề mặt có chứa dao động nhỏ, chúng khơng có quan hệ với di chuyển mắt xem nhiễu Một nguồn nhiễu mà đâu có nhiễu cơng nghiệp- nhiễu 60Hz phát xạ điện từ trường tất nguồn lượng điện Điện cực EOG dây hoạt động ăng- ten thu nhận sóng 60Hz Bộ khuếch đại vi sai có đầu vào thiết kế cho có khả loại trừ điện áp chung điện cực khuếch đại điện áp chênh lệch chúng Khi hai điện cực thu nhận chung nhiễu cơng nghiệp, khơng khuếch đại tín hiệu EOG khuếch đại Điện áp tỷ lệ với di chuyển mắt, yếu tố quan tâm tín hiệu tín hiệu luôn bị tạp âm làm ảnh hưởng gọi nhiễu không mong muốn Bộ lọc tần số Hà Nội, 4/10/2010 67 Lớp Điện tử Y sinh A – K51 Báo cáo mơn học CSĐSH Tìm hiểu tín hiệu điện mắt Bộ lọc tần số cao lọc tần số thấp kiểm soát việc loại bỏ nhiễu khơng mong muốn tượng trơi điện áp, ảnh hưởng tới xác q trình thu tín hiệu Nhiễu khơng mong muốn tách từ điện áp dựa tần số Điều có nghĩa hầu hết nhiễu thuộc khoảng tần số cao, trái lại, chuyển động mắt thuộc tần số thấp Thiết bị điện tử mà cho điện áp tần thấp qua đồng thời làm suy giảm điện áp nhiễu tần số cao gọi lọc tần thấp Tần số giới hạn lọc tần số mà điện áp bị suy giảm 3dB Thiết lập tần số qua khuếch đại EOG điều chỉnh bước khoảng 0.05Hz tới 100Hz Thiết lập cân bằng, vài thơng tin hữu ích có ghi chuyển động mắt lại thuộc tần số cao giống nhiễu Giới hạn tần số loại làm méo phần có tín hiệu thu khơng đo xác chuyển động mắt với tần số cao Nghiên cứu tần số chuyển động mắt cho thấy có thơng tin bị tần số cao 100Hz lọc ra, hầu hết thơng tin có tần số 100Hz Ngưỡng tần số cao thiết lập cao tốt, EOG vốn có tạp âm thiết lập thường bị giới hạn tới thấp 100Hz Giá trị khoảng 30Hz cho tín hiệu thu chấp nhận được, thiết lập thấp sử dụng đồ thị biểu diễn tạp âm vượt mức cho phép, phép đo vận tốc thấp giả tạo Ý tưởng là, tất thiết bị sử dụng tái lập lại cách xác thay đổi nhanh xuất chuyển động mắt Một vài máy vẽ đồ thị, dù cách dịch chuyển bút ghi nhanh đến mức đủ để ghi lại tín hiệu tần số cao Và ngưỡng giới hạn tần số cao thực bị giới hạn đặc tuyến tần số máy thu ghi Để xem xét vấn đề cách cẩn thận cần phải thực số hóa máy tính Tốc độ rời rạc hóa (số hóa ) cần phải thấp 100Hz cao hơn, lọc có tần số giới hạn không vượt nửa tần số lấy mẫu, cần đảm bảo điều trước tín hiệu đưa tới lấy mẫu, nhằm ngăn ngừa tượng cưa Máy vẽ đồ thị Hà Nội, 4/10/2010 68 Lớp Điện tử Y sinh A – K51 Báo cáo mơn học CSĐSH Tìm hiểu tín hiệu điện mắt Sau tín hiệu EOG khuếch đại mức thích hợp lọc, chúng phải ghi lại hình dạng máy vẽ đồ thị, đường mà tương ứng với chuyển động mắt Các phương pháp bao gồm: số hóa trực tiếp, lưu trữ ổ cứng, băng FM Tất phương pháp sử dụng đồng thời Những ghi chi tiết tín hiệu EOG có tới kênh thơng tin: kênh thể vị trí theo phương ngang, kênh theo phương dọc, kệnh cho vị trí đích, thêm vào kênh bổ xung cho vận tốc tín hiệu vị trí Bộ ghi với số kênh cho phép u cầu có chuyển mạch cho đầu vào tín hiệu để cung cấp liệu quan tâm cho phần ENG Giấy vẽ in với hệ thống lưới với đường kẻ nhỏ, thường với khoảng cách 1mm tốc độ giấy điều chỉnh thông qua phạm vi dụng cụ đo dòng minimeters giây Bút nhiệt đánh dấu giấy phương pháp chung tín hiệu thu có ưu điểm đơn giản Bút ghi cách sử dụng mực in áp lực thường phức tạp hơn, đòi hỏi thời gian sấy khô mực, lộn xộn, giấy thường dễ dàng để xử lý cách gấp, thể tốt Hầu hết đầu ghi đại uốn cho thẳng gần thẳng lỗi đo lường thường nhỏ Các điện cực ghi nhận Các điện cực ghi nhận cách đặt điện cực ta đề cập đến mục 3.2.3 THIẾT BỊ ĐO ĐIỆN ĐỒ VÕNG MẠC (ERG) Các thiết bị đo điện đồ võng mạc giống thiết bị đo điện nhãn đồ (EOG) có số đặc điểm khác sau (Quan sát thêm bảng 3.2): - Tín hiệu ERG có biên độ đỉnh vào khoảng vài trăm µV có nhiễu lớn nên việc lấy trung bình tín hiệu quan trọng - Bộ tiền khuếch đại ERG thường có băng thơng từ 0.3Hz đến 300Hz - Hệ số khuếch đại từ 103 đến 104 lần - Trở kháng đầu vào nhỏ cỡ 10 MΩ - Điện cực ghi nhận khác với EOG đề cập đến mục 3.3.3 Hà Nội, 4/10/2010 69 Lớp Điện tử Y sinh A – K51 Báo cáo mơn học CSĐSH Tìm hiểu tín hiệu điện mắt PHẦN 5: DẠNG TÍN HIỆU MỘT SỐ BỆNH THƯỜNG GẶP Dấu hiệu lâm sàng kiểm tra điện sinh lý mắt rút với phát triển công 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 đoán 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 VIÊM SẮC TỐ VÕNG MẠC VÀ CÁC BỆNH LIÊN QUAN Hà Nội, 4/10/2010 70 Lớp Điện tử Y sinh A – K51 Báo cáo môn học CSĐSH Tìm hiểu tín hiệu điện mắt Hình 5.1 Đáp ứng ERG bệnh viêm sắc tố võng mạc – RP Quan sát tồn 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 lại sóng a suy giảm trường hợp đáp ứng tổng hợp tế bào que tế bào nón với kích thích bóng tối Hà Nội, 4/10/2010 71 Lớp Điện tử Y sinh A – K51 Báo cáo mơn học CSĐSH Tìm hiểu tín hiệu điện mắt 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 ông 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 khơng thấy đáp ứng ERG, mắt trái bị suy giảm Còn quan sát trực quan hình ta thấy tượng sắc tố võng mạc kết thành cục hai mắt lượng mạch máu suy giảm nhiều CHỨNG LOẠN DƯỠNG TẾ BÀO NĨN 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 Hà Nội, 4/10/2010 72 Lớp Điện tử Y sinh A – K51 Báo cáo mơn học CSĐSH Tìm hiểu tín hiệu điện mắt Hình 5.3 Tín hiệu ERG thu người đàn ông 47 tuổi mắc bệnh rối loạn chức tế bào nón tế bào que CHỨNG RỐI LOẠN HOÀNG ĐIỂM Hà Nội, 4/10/2010 73 Lớp Điện tử Y sinh A – K51 Báo cáo môn học CSĐSH Tìm hiểu tín hiệu điện mắt 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 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 Hà Nội, 4/10/2010 74 Lớp Điện tử Y sinh A – K51 Báo cáo mơn học CSĐSH Tìm hiểu tín hiệu điện mắt 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 Hà Nội, 4/10/2010 75 Lớp Điện tử Y sinh A – K51 Báo cáo mơn học CSĐSH Tìm hiểu tín hiệu điện mắt 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 thông tin Một lần cho phép nhóm em gửi lời cảm ơn thầy giáo Phan Văn 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, 4/10/2010 76 Lớp Điện tử Y sinh A – K51 Báo cáo mơn học CSĐSH Tìm hiểu tín hiệu điện mắt Hà Nội, ngày tháng năm 2010 Nhóm sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Hà Hà Minh Hải PHẦN 7: PHỤ LỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO STT Tên tài liệu Mục đích - Slide - Sách giáo trình mơn học Cơ sở điện sinh học - Tìm hiểu sở lý thuyết - Góp phần phân tích vấn đề Handbook of balance function testing Gary P.Jacobson; Craig W.Newman ; Jack M.Kartush - Tìm hiểu nguyên lý, phương pháp thực Electrophysiology of Vision – Clinical Testing and Applications ; Byron L.Lam - Tìm hiểu nguyên lý, chất, phương pháp thực - Các trang web: http://www.dientuvietnam.net/ http://vbeg.org/ www.thietbiysinh.com.vn/ http://kemike.sweb.cz/medic/entries/ELEC TROOCULOGRAPH.html http://tusach.thuvienkhoahoc.com/wiki/Sác h:Điện_từ_sinh_học - Học hỏi kinh nghiệm, trao đổi kiến thức Hà Nội, 4/10/2010 77 Lớp Điện tử Y sinh A – K51