ТЕХНИЧЕСКОЕ И МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ ОФТАЛЬМОДИАГНОСТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Е.П. Попечителев., З.М. Юлдашев.
Государственный электротехнический университет “ЛЭТИ”
Санкт-Петербург, 197376, ул. Проф. Попова, 5,
ГЭТУ, кафедра БМЭиОС, тел. 234-01-33
Электронные офтальмодиагностические системы (ЭОДС) являются относительно новым и в тоже время перспективным классом систем исследования функций зрения. Формирование зрительных стимулов в них осуществляется с помощью цифровых синтезаторов изображения, а для визуализации используются электронные дисплеи. Использование современной инструментальной базы (мощных персональных ЭВМ и высокоточных профессиональных электронных дисплеев) существенно повлияло на техническое и методическое обеспечение офтальмодиагностических систем.
ЭОДС является типичным примером биотехнической измерительно-вычислительной системы, ядром которой является персональная ЭВМ. Применение ПЭВМ класса PENTIUM-III позволило наряду с традиционными каналами (управления измерительным каналом оптического типа, предназначенным для тестирования испытуемого, и каналом отображения информации, предназначенного для врача-исследователя) включить дополнительно оптико-электрический измерительный канал для автоматического контроля и коррекции характеристик устройства визуализации зрительных стимулов, придать ее свойства интеллектуально-измерительной системы. ПЭВМ в ОЭДС решает следующие задачи:
синтез зрительных стимулов и функционального изменения его параметрами;
автоматическая регистрация ответной реакции испытуемого;
обработка результатов исследований;
интеллектуальная поддержка принятия решений врача;
периодическая поверка метрологических характеристик устройства визуализации зрительных стимулов;
автоматическое накопление, хранение поиск данных.
Наличие канала связи (сети) в ЭОДС позволяет использовать ее и в качестве средства телемедицины для проведения исследований функций зрения и коррекции некоторых функциональных нарушений на расстоянии. Получение сопоставимых и воспроизводимых результатов исследований связано с применением оптико-электрических измерительных каналов в месте проведения эксперимента.
Способ регистрации ответной реакции испытуемого существенно влияет на структуру и состав измерительного канала. Наряду с традиционными средствами регистрации электрофизиологических сигналов (электроретинограммы, окулограммы, вызванных зрительных потенциалов и т.д.) широко используется активно-манипуляторный метод исследования, предполагающий работу испытуемого с тестовым изображением в соответствии с заданием. Состав этих средств непосредственно связан с используемым в ЭОС методическим обеспечением.
При разработке методического обеспечения прежде всего следует принимать во внимание, что объект исследования - зрительная система содержит источники внутренних шумов (собственные шумы фоторецепторов). Их действие приводят к появлению в результатах измерения стохастической компоненты, сопоставимой с систематической. Следовательно, методики исследования и алгоритмы измерений необходимо разрабатывать с применением методов статистических измерений.
Включение ПЭВМ в ЭОДС позволяет использовать косвенные методы оценки характеристик зрения, позволяющие оценивать психофизические аспекты зрительного восприятия. Повышение точности и достоверности субъективных методов исследования обеспечивается за счет применения активно-манипуляторного метода исследования, соответствующих тестовых заданий и руководящих принципов их выполнения, которые выявляют индивидуальные особенности зрительного восприятия испытуемого.
Для косвенной оценки характеристик зрения по параметрам тестового изображения могут использоваться различные руководящие принципы выполнения задания: выбор идентичных элементов из совокупности, согласование или отслеживание изменения свойств, репродукция тестового изображения и т.д. При выполнении тестового задания на его эффективность оказывает существенное влияние психомоторные способности испытуемого, от развития которых зависит выбор тестовой реакции: нажатие на клавишу пульта управления, выбор из нескольких клавиш, указание участка изображения световым пером и т.п.
Для повышения точности косвенной оценки характеристик зрения следует использовать методы регистрации ответной реакции, которые снижают влияние субъективных факторов, обусловленных психомоторными особенностями испытуемого - инерционностью зрительно-моторной реакции, отсутствием координации движений и опыта в управлении манипулятором. В этой связи целесообразно использовать функциональное изменение параметрами тестового изображения программным модулем и фиксации испытуемым момента времени выполнения условий тестового задания. Использование однокоординатного манипулятора для фиксации реакции испытуемого предпочтительно и тем, что исключаются ошибки регистрации, характерные для многокоординатных манипуляторов.
При разработке методического обеспечения необходимо также учитывать, что зрительное восприятие - психический процесс, в котором участвуют не только зрительная система, но внимание, мышление и память. Зрительное восприятие можно характеризовать порогами обнаружения, идентификации, различения и восприятия. Структура тестового изображения и характер выполняемого испытуемым тестового задания должны соответствовать оцениваемой характеристики зрения. Это касается выбора фона тестового изображения, изменения параметров зрительного стимула, последовательности предъявления.
И, наконец, использование в структуре ЭОС микропроцессорного устройства позволяет для оценки характеристик зрения реализовать методики интеллектуальных измерений. В процессе многократных предъявлений тестовых изображений, необходимых для осуществления статистических измерений, параметры зрительных стимулов и алгоритм измерения могут изменяться в соответствии с результатами тестирования испытуемого на предыдущих итерациях измерений. Преимущество таких методик заключается в том, что при заданной статистической достоверности результатов исследований снижается количество предъявлений испытуемому зрительного стимула, продолжительность обследования зрения, а, следовательно, и влияние зрительного утомления на оцениваемую характеристику зрения.
В докладе рассматриваются примеры реализации автоматизированных ЭОДС и соответствующих методик для исследования зрения взрослых и детей дошкольного возраста.