Метод и аппаратура для выявления аномалий пространственного восприятия (стр. 3 )

В состав аппаратуры входят датчики (сенсоры) изображений, которые непрерывно отслеживают и записывают движение зрачка. Поскольку оба датчика для отслеживания движения зрачков обоих глаз одинаковы, на схеме показан только один из них - датчик 34. Датчик изображений, или устройство 34 для отслеживания движения зрачка, должно быть установлено так, чтобы оно не загораживало поле зрения пациента. Устройство 34 для отслеживания движения зрачка соединено с центральным процессором CPU через блок сбора данных 34', который получает данные от датчика положений 34 и передает их на центральный процессор CPU для дальнейшей обработки.

Описав в целом аппаратуру 20, представляющую предмет изобретения, можно рассмотреть некоторые отдельные узлы этого устройства.

Узел 22 для фиксации положения головы - это устройство, на котором голова пациента (на рисунке не показана) закрепляется неподвижно. Это приспособление широко применяется в любой офтальмологической аппаратуре и относится к типу, описанному в патенте США № 5 689 325, выданном в 1997 году N. Isogаi. Как это обычно бывает, фиксатор положения головы снабжен механизмом для подбора выгодного положения фиксатора и, следовательно, положения глаз пациента, которое заключается в том, что глаза находятся на одной линии Х-Х (рисунки 1 и 2), проходящей через центры О 1 и О2 экранов 24 и 26.

Данные о положении зрачка, полученные с помощью датчика изображений 34, используются для регистрации движения глаза во время проведения тестирования. Такой датчик не является секретным изобретением (см., например, патент США № 6 334 683, выданный в 2002 году Г. Эпплу и др.). Обычная, основанная на использовании видеокамеры, следящая система автоматически распознает и отслеживает положение глаза, ориентируясь на своеобразные ориентиры, присутствующие в изображениях человеческого глаза. Такая система требует освещения глаза, например, инфракрасными лучами. Обычно используется ИК - излучение с длиной волны от 850 до 930 нм, поскольку оно обеспечивает хороший контраст между зрачком и радужной оболочкой глаза. К тому же использование ИК - излучения позволяет избежать смешивания со светом от разных других оптических источников, не испускающих ИК- излучения.

Изображение глаза, освещенного невидимым инфракрасным излучением от ИК - источника 22, а, строится отслеживающим датчиком 34 при помощи видеокамеры, чувствительной к ИК- излучению. В нормальных условиях зрачок глаза выглядит как темное отверстие на освещенном фоне. Данные о темном изображении зрачка поступают в центральный процессор CPU 32 через блок сбора данных и обрабатывающее информацию устройство 34', которое выдает данные о размере зрачка и координатах его положения относительно скана камеры. Центральный процессор 32 соединен с дисплеем 33, на котором наглядно можно видеть результаты тестирования.

Описание устройства для освещения глаза и его положение относительно глаза пациента на стойке для фиксации положения головы можно найти, напри­мер, в патенте США № 5 668 622, выданном в 1997 году на имя К. Шарбонье и др.

Ближний экран 24 может быть изготовлен из прозрачного материала с высоким коэффициентом пропускания, не менее, например, 99.0%. Этот экран может быть плоским или иметь небольшую отрицательную кривизну (с радиусом кривизны от 30 до 60 см) по отношению к устройству 28, генерирующему подвижное изображение. Он может быть изготовлен из стекла или пластика и покрыт составом, частично поглощающим и рассеивающим свет с предуказанной длиной волны 632.8 или 532 нм, который излучается лазером, создающим подвижное изображение. Экран должен обеспечивать четкое видение пациентом изображения на дальнем экране в том положении, когда голова пациента зафиксирована в узле 22.

Экран дальнего плана 26 может быть прозрачным или непрозрачным, его можно изготовить из стекла, пластика или других материалов. Он, например, может быть сделан из непрозрачного стекла. Непрозрачный материал более предпочтителен. Экран дальнего обзора 26 может быть цветным для повышения цветового контраста и лучшего восприятия движущегося изображения. Он может иметь покрытие, частично поглощающее и рассеивающее падающий на него свет. Криволинейная форма профиля этого экрана показана на рисунке 1. Она может быть сферической, иметь форму параболоида вращения или же любой другой подходящий профиль. Средний радиус его кривизны может находиться в пределах от 80 до 150 см. Указанные числа не следует воспринимать как ограничивающие полет мысли изобретателя, они даны только в качестве примера.

Устройства 28 и 30, генерирующие подвижные изображения, включают лазерные источники света или системы, отклоняющие световой луч, которые могут создавать световые пучки, имеющие в статическом положении размер от 2 до 5 мм на соответствующем экране. Движения светового луча управляются так называемым электрооптическим генератором изображений или генераторами лазерного изображения, имеющими отклоняющую головку, которая управляет положением светового пятна в широком диапазоне скоростей движения с возможностью задавать координаты пятна от светового луча. Такие лазерные источники света выпускаются для широкой продажи (см., например, International Laser Production, http://www. /DPSS_LASER_SYSTEMS. html). Упомянутые лазерные источники могут воспроизводить движение светового пятна со скоростями от минимальной до настолько высокой, что она уже не воспринимается человеческим глазом. В предлагаемом изобретении наиболее оптимальными скоростями движения светового пятна на ближнем экране 24 и на дальнем экране 26 следует считать скорости в диапазоне 1–100 см/с.

Некоторые основные способы тестирования с использованием разработанного метода и аппаратуры, которые описывались со ссылкой на рисунки 1 и 2, теперь будут пояснены с помощью рисунков 2 – 6. Тестирование пространственного восприятия, показанное на рисунке 2, может выполняться путем проецирования движущегося объекта, т. е. проекцией светового пятна на ближний 24 или на дальний экран 26 (рисунок 1) с помощью генераторов подвижных изображений 28 или 30. В верхней части рисунка 2 показан пример движения светового пятна LS1, которое движется вдоль избранной траектории - по овалу TL1, указанному стрелкой. На нижней части рисунка 2 показана траектория ЕР1, вдоль которой следует взгляд пациента в то время, когда пациент отслеживает перемещение светового пятна LS1. В случае нормального восприятия траектория должна быть подобна траектории TL1, т. е. не содержать нистагмических движений.

Тестирование начинается с заранее определенного места светового пятна - от точки Y1. Сначала световое пятно LS1 движется по направлению движения часовой стрелки с заранее заданной скоростью от точки Y1 к точке Y2 (рисунок 2). Затем движение пятна LS1 прерывается на время, достаточное для того, чтобы глаз аккомодировался к следующему наблюдению (около 0.8 - 1.2 секунды). При необходимости пациента можно спросить, готов ли он к следующему этапу тестирования. Затем движение светового пятна LS1 возобновляется из той же самой точки Y1 в точку Y2, но теперь уже в противоположном направлении. В обоих этих случаях устройство 34, регистрирующее данные тестирования, отслеживает и регистрирует характер движения (рисунок 1). Записанные данные передаются в центральный процессор CPU и при необходимости воспроизводятся на мониторе 33.

В случае нормального пространственного восприятия траектория движения ТЕ1 зрачка в любой своей части будет лишена каких-либо нистагмов. На рисунке 3 крупным планом показан нистагм N1, который имел место в зоне Z1 рисунка 2. Хотя этот нистагм может включать возвратное движение зрачка вдоль той же самой линии, для простоты объяснения на этом рисунке нистагмическое движение отображено зигзагообразной линией. Такой нистагм означает, что в какой-то момент времени пациент не видит световое пятно LS1, и это обстоятельство может быть расценено как дефицит пространственного восприятия у пациента.

Другой пример из этого же теста, представленного на рисунке 2, может указывать на еще один дефект пространственного восприятия, который представлен на рисунке 4. В случае дефицита пространственного восприятия взгляд пациента при отслеживании гладкой траектории TL1 (рисунок 2) может отсекать какую-то часть траектории и укорачивать путь отслеживания. Это "отсекание" (спрямление траектории) показано на рисунке 4 как движение взгляда по хорде N2. Отсекание может иметь место в любой части траектории движения зрачка ТЕ2.

Рисунки 5, а – 5, d иллюстрируют тест, подобный тесту, показанному на рисунке 2, но здесь представлено линейное возвратное движение светового пятна. Линией Н показана горизонтальная плоскость, в которой лежит линия Х-Х, указанная на рисунке 1, т. е. линия, проходящая через среднюю точку между глазами пациента и центрами экранов 24 и 26. В этом случае на рисунке 5, а линия Х1-Х2 изображает траекторию TL2 светового пятна LS2 на дальнем экране 26, а линия Х3-Х4 отображает траекторию TL3 светового пятна LS3 на ближнем экране 24. Легко заметить, что горизонтальная плоскость, обозначенная линией Н, расположена между траекториями TL2 и TL3.

В этом тесте световое пятно TL2 начинает движение от точки Х1 вперед (на рисунке 5, а - справа налево), а затем от точки Х2 двигается в обратном направлении ( на рисунке - слева направо).

На рисунке 5, b линия ТЕ2 обозначает траекторию движения зрачка ЕР2 при следовании за движением светового пятна LS3 на ближнем экране 24 (рисунок 1). Дефект, который может быть выявлен в этом тесте, обычно проявляется во внезапном отклонении взгляда вниз (траектория TEdown) или вверх (траектория TEup), как показано на рисунке 5, b. Автор изобретения отмечает, что этот явление обычно чаще происходит при тестировании движения взгляда только на экране ближнего обзора. Нормальному пространственному восприятию должна соответствовать прямолинейная траектория на обоих экранах, без признаков внезапного отклонения.

На рисунке 5с криволинейная траектория ТЕ3 служит признаком другой аномалии, при которой в ответ на прямолинейное движение светового пятна LS2 (рисунок 5а) в прямом и обратном направлениях, траектория движения глазного зрачка ЕР3 представляет собой кривую линию.

На рисунке 5, d представлена еще одна аномалия пространственного восприятия, подобная той, что была показана на рисунке 3, но заключается она в линейном нистагмическом движении в виде зигзагообразной линии N2. Зигзагообразная линия показана условно, поскольку на самом деле это движение может быть возвратно-поступательным вдоль той же самой прямой линии. На одной и той же прямолинейной траектории ТЕ4, показанной на рисунке 5, d, может быть более одного нистагма.