Биотехническая система для исследования зрения детей
Зрение играет большую роль в жизнедеятельности человека. Зрительная система является одной из важных сенсорных систем организма и обеспечивает получение и обработку более 80% информации об окружающем нас мире. Формирование зрения наблюдается в возрасте от 2 до 9 лет. В этом возрасте активно развиваются функции пространственного, бинокулярного, глубинного, стереоскопического и цветового зрения, которые в дальнейшем определяют способность человека воспринимать окружающий мир в многообразии. В процессе формирования зрения имеют место и отклонения от нормального развития, которые приводят к нарушениям аккомодации, развития бинокулярного зрения и другим заболеваниям глаз. Поэтому проблема диагностики состояния и контроля уровня развития зрения детей является одной из социально значимых. Недостаточная эффективность существующих технических и методических средств для исследования зрения детей явилась причиной разработки биотехнической системы.
Рассматриваемая биотехническая система предназначена для клинических исследований состояния зрения детей дошкольного возраста - оценки остроты зрения, цветоразличительной способности, частотно-контрастной чувствительности зрения. Рассмотрим основные компоненты разработанной биотехнической системы.
Разработанная биотехническая система БТС является типичным примером интеллектуальной информационно - измерительной системы.
Ядро системы составляет микропроцессорное устройство (компьютер), МПУ, которое обеспечивает управление цифровым синтезатором изображения ЦСИ, блоками регистрации БР ответной реакции испытуемого, отображения БО результатов исследования, панелью управления ПУ врача. Ввод в МПУ сигналов, характеризующих ответную реакцию испытуемого, осуществляется через устройства ввода УВ. Содержательная часть перечисленных блоков и модулей может быть раскрыта компонентами, широко известными в компьютерных системах. В этом случае можно перейти к следующему уровню детализации структуры БТС. Например, ЦСИ может быть реализован на основе графического контроллера или высокоскоростного видеоконтроллера ВК. Устройство ввода УВ может быть представлен в виде параллельного порта, а ПУ - клавиатурой персонального компьютера. Структурная схема аппаратного обеспечения БТС представлена на рис.1.
Программной обеспечение разработанной офтальмодиагностической системы состоит из десяти модулей. При запуске программного комплекса пользователь входит в Меню верхнего уровня, которое содержит следующие модули: “Параметры компьютера”, “Регистрационная карта”, “Острота зрения”, “Частотно-контрастная чувствительность зрения”, “Цветовое зрение”, “Тестирование”, “Обработка результатов”, “Просмотр результатов”, “О программе”, “Завершение результатов”.
Рисунок 1 Структурная схема офтальмо-диагностической системы
ПЭВМ - персональная электронно-вычислительная машина; ВК - видеоконтроллер; ДИ - дисплей испытуемого; И - испытуемый; ПИ - пульт испытуемого; ЭОИП - электро-оптический измерительный преобразователь; ДВ - дисплей врача; В - врач-исследователь; ПВ - пульт врача П- печать.
Модуль “Конфигурация компьютера” обеспечивает согласование программного комплекса с конкретным аппаратным обеспечение. Поскольку разработанный комплекс может работать с мониторами и видеокартами различных типов, удовлетворяющих минимальным требованиям, сформулированным в пункте “аппаратное обеспечение”, то пользователю необходимо задать в явном виде используемый аппаратный состав, если он отличается от стандартного. Это относится к видеоконтроллеру, дисплею испытуемого, типу пульта испытуемого (одно - или двух координатные манипуляторы). Кроме того, при использовании в системе дисплея испытуемого, отличающегося от принятого по умолчанию линейными размерами экрана, система должна будет произвести пересчет угловых размеров выводимого тесового изображения.
Модуль “Регистрационная карта” осуществляет автоматический поиск регистрационной карты испытуемого по его идентификаторам для ее заполнения врачом на этапе формирования анамнеза и врачебного заключения или оперативного просмотра результатов предыдущих исследований. Результаты обследования фиксируются в регистрационной карте автоматически при подтверждении этой операции врачом. Регистрационная карта представляет собой автоматизированную базу данных.
Модуль “Острота зрения” обеспечивает задание конкретных параметров исследования остроты зрения: угловые размеры начального зрительного стимула, число разрядов уравновешивания (шагов приближения), количество повторов, способ регистрации ответной реакции.
Модуль “Частотно-контрастная чувствительность зрения” обеспечивает задание конкретных параметров исследования пространственных передаточных характеристик зрения.
Модуль “Цветовое зрение” обеспечивает задание конкретных параметров исследования цветового зрения: эталонные цвета, максимальное различие между эталонным фоном и тестовым стимулом, количество повторов.
Модуль “Тестирование” обеспечивает контроль фиксации испытуемого на заданном расстоянии от дисплея для обеспечения заданных угловых размеров стимулов и тестирование испытуемого. В процессе тестирования эффективность выполнения тестового задания.
Модуль “Обработка результатов” предназначен для указания интересующих статистических характеристик, которые необходимо оценить при обработке измерительной информации (средне выборочное значение, выборочная дисперсия) задания доверительной вероятности или указания доверительного интервала. Модуль используется для предварительной обработки измерительной информации.
Модуль “Просмотр результатов” предназначен для указания типа отображения и документирования полученных результатов. Модуль обеспечивает просмотр, ранее полученный результатов исследования зрения и сравнения их с усредненными индивидуальными и групповыми показателями. Модуль можно рассматривать как элемент интеллектуальной поддержки принятия решения врача.
Модуль “О программе” обеспечивает пользователю информацию о назначении системы, ее функциональных возможностях, используемых методиках исследования, основных технических, в том числе и метрологических, характеристики, информацию об условиях эксплуатации системы и т.д.
Модуль “Завершение работы” предназначен для выхода из программного комплекса.
Методика исследования зрения представляет собой совокупность действий, направленных на:
обеспечение определенных условий исследования в биотехнической системе (обеспечение угловых размеров тестовых объектов на экране электронно-лучевой трубки ЭЛТ, зрительного внимания и сосредоточенности, воздействия на определенные участки сетчатки, исключения влияния внешних факторов, снижающих точность результатов оценки пороговых характеристик зрения);
- регистрацию ответной реакции испытуемого на тестовое воздействие;
- обработку и оценку информативных показателей регистрируемых сигналов;
- анализ результатов исследований и формирование врачебного заключения о состоянии зрительной системы испытуемого.
Каждое исследование зрительной системы направлено на оценку определенной пороговой характеристики зрения, для получения которой разрабатывается соответствующая методика исследования.