3.5.1.1. Xây dựng hệ thống theo dõi hoạt động của mắt
* Kết cấu
Hệ thống gồm 3 phần: hệ thống cố định đầu và ghi chuyển động của mắt tự tạo, phần mềm theo dõi chuyển động của mắt (Gaze tracker) là phần mềm nguồn mã mở của đại học Copenhagen (Đan Mạch), phần mềm ghi và phân tích chuyển động của mắt (Ogama) là phần mềm nguồn mã mở của trường đại học Berlin (Đức) [71], [77], [82], [99], [109].
- Hệ thống cốđịnh đầu và ghi chuyển động của mắt:
+ Khung cố định đầu: là một khung được làm bằng sắt gắn chặt vào đế
rộng bằng gỗ, ở phía trên có khung để tỳ trán (bề mặt có gắn đệm cao su). Phía dưới là hộp đếở giữa có giá để tỳ cằm (là một bản bằng thép ôm khít vào cằm) có thể thay đổi chiều cao tùy theo kích cỡ đối tượng. Trên khung tỳ trán có gắn sợi dây cao su (có thể thay đổi chiều dài) để tăng cường cốđịnh đầu.
+ Camera: sử dụng một camera nhận cảm với ánh sáng hồng ngoại, có độ
phân giải cao, với tần suất ghi 30 hình ảnh/giây. Camera được gắn vào khung cố định qua một cần vít lò xo và một trục để có thểđiều chỉnh về khoảng cách và hướng giúp cho camera luôn ghi được hình ảnh của mắt một cách đầy đủ và rõ nét nhất.
+ Đèn chiếu sáng hồng ngoại: là hệ thống gồm 16 đèn LED chiếu ánh sáng hồng ngoại có tác dụng tăng sáng, tạo nên sự tương phản rõ nét giữa đồng tử và giác mạc nhưng không gây chói mắt cho bệnh nhân.
- Phần mềm theo dõi chuyển động của mắt (Gaze tracker): là phần mềm nguồn mã mở của đại học Copenhagen (Đan Mạch), được phát triển bởi nhóm Gaze tại Đại học Copenhagen và đóng góp từ cộng đồng, với sự hỗ trợ của hiệp hội giao tiếp bằng ánh mắt (COGAIN). Phần mềm theo dõi mắt dựa trên video, và bất kỳ máy ảnh nào nhận cảm hồng ngoại đều có thểđược sử dụng.
- Phần mềm ghi, phân tích chuyển động của mắt (Ogama) là phần mềm nguồn mã mở của trường đại học Berlin (Đức). Phần mềm này cho phép ghi và phân tích chuyển động của mắt và chuột (máy tính) trong các thí nghiệm về theo dõi chuyển động của mắt, với nhiều module tính toán như: xác định vùng quan tâm, xác định vùng chú ý, tính toán thời gian, tần suất mắt nhìn, xác định các thông số về sự cốđịnh, sự chuyển động của mắt, kích thước đồng tử, trình chiếu lại quá trình nhìn của đối tượng.
- Các phụ kiện khác:
+ Bộ máy tính cá nhân có cấu hình cao (Core Dual, chip 2GHz, RAM 4GB, 2 Video card) được cài đặt phần mềm Ogama, phần mềm Gaze tracker.
+ 02 màn hình LCD (21 inch): 01 cho đối tượng nghiên cứu, 01 cho kỹ
thuật viên, cục nguồn, các dây nối, dây nguồn…
+ Bộ bàn ghế: 01 bàn để đặt hệ thống cố định và ghi chuyển động của mắt, 02 ghế cho kỹ thuật viên và đối tượng ghi.
* Nguyên lý hoạt động của hệ thống
Camera nhận cảm với ánh sáng hồng ngoại thu nhận đầy đủ hình ảnh của mắt, và khi mắt được chiếu sáng bằng ánh sáng hồng ngoại thì đồng tử có màu
đen tương phản rõ rệt với phần giác mạch xung quanh. Dựa trên nguyên lý độ
tương phản khác biệt, phần mềm theo dõi chuyển động của mắt (Gaze tracker) xác định được kích thước và tâm của đồng tử, sau khi chuẩn độ (calibration) phần mềm sẽ xác định được vị trí tương ứng của ánh mắt trên màn hình máy tính. Tín hiệu sẽ được gửi đến phần mềm phân tích cử động của mắt (Ogama),
để xử lý và tính toán. Số liệu được trích xuất ra dưới dạng bảng dữ liệu thuận tiện cho việc xử lý thống kê, tính toán về sau.
3.5.1.2. Kết quả ứng dụng hệ thống trong nghiên cứu chuyển động của mắt ở người bình thường và bệnh nhân tâm thần phân liệt
Kết quả nghiên cứu trên các đối tượng người bình thường và bệnh nhân tâm thần phân liệt được trình bày trên các hình 3.25 – 3.28.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 Mắt P Mắt T Mũi Miệng BT BN
Hình 3.25. Tần suất nhìn vào các vùng trên hình ảnh kích thích là mặt người.
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Mắt P Mắt T Mũi Miệng BT BN
Hình 3.26. Thời gian nhìn vào các vùng trên hình ảnh kích thích là mặt người.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 Mắt P Mắt T Mũi Miệng BT BN Hình 3.27. Tần suất nhìn vào các vùng trên hình ảnh kích thích là hình giả mặt người.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 Mắt P Mắt T Mũi Miệng BT BN
Hình 3.28. Thời gian nhìn vào các vùng trên hình ảnh kích thích là hình giả mặt người Kết quả nghiên cứu trên cả 4 hình cho thấy người bình thường khi nhìn vào hình ảnh mặt người hoặc giống mặt người thường có thời gian quan sát hai mắt và mũi hơn nhiều so với ở người bệnh tâm thần phân liệt, còn các bệnh nhân tâm thần phân liệt lại có thời gian quan sát vùng miệng nhiều hơn so với ở người bình thường. Những điều đó phản ánh phần nào sự thay đổi trong nhận thức hình ảnh ở bệnh nhân tâm thần phân liệt. Phát hiện này cũng phù hợp với kết quả trong các nghiên cứu của một số tác giả về chuyển động của mắt trên bệnh nhân tâm thần phân liệt. Trong việc chẩn đoán bệnh nhân tâm thần phân liệt trước nay chủ yếu dựa vào các triệu chứng hỏi bệnh, do vậy ít đưa ra được những thông số khách quan. Với kết quả nghiên cứu này bước đầu cho thấy có thể áp dụng kỹ thuật này trợ giúp trong việc chẩn đoán, điều trị, tìm hiểu về
nhận thức của bệnh nhân tâm thần phân liệt [77], [82], [99].