结合图形视觉诱发电位的弱视辅助诊疗系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于儿童眼科诊断与治疗设备，涉及一种结合图形视觉诱发电位的弱视辅助诊疗系统。
【背景技术】
[0002]弱视是危害少年儿童视觉发育的眼病之一，常发生在视觉尚未成熟的幼儿期。弱视的诊断在临床上多用排除法，即要在排除明确的器质性疾病后，视力矫正不到0.8以上时才能下弱视诊断的结论。而对于弱视患儿，越早发现，越有利于弱视的治疗。事实上，在我国低龄儿童弱视的早检存在一些问题:一方面，一些儿童年龄小，不配合检查，导致诊断结果不准确；另一方面，主观因素对检查结果也会有较大影响。
[0003]图形视觉诱发电位(patternvisual evoked potential)，P-VEP，是利用翻转图形(如棋盘格)对视网膜进行刺激，后经过视路传送，用脑电采集技术在头皮上记录到的生理电活动。P-VEP主要是由N75、P100和N135等成分组成。临床实验表明，弱视患者的PlOO潜伏期要长于正常人，波峰幅值要小于正常人。(吴乐正，吴德正.临床视觉电生理学[M].北京科学出版社，1999.5)因此，P-VEP可以作为一种客观评价视功能的手段，用于弱视的辅助诊断。但由于P-VEP的幅值很小，常常淹没在自发脑电中，所以提取存在一定困难。普通的叠加技术由于需要的叠加次数多，并且忽略了每次试验诱发电位的变异以及多次刺激引起的神经疲劳，将直接影响P-VEP的波形。此外，在实际采集中，如何确定P-VEP的起点也是个重要的问题，由于软件内部随机时延引起的误差可能造成最终波形的不准确。
[0004]目前弱视的治疗方法还是以传统手段(如遮盖、CAM、精细作业等)为主，其效果值得肯定，但是也存在一些缺点。大多数传统治疗方法枯燥单一，不易被患儿接收，依从性比较差。而且传统手段不能结合每个患儿各自的特点，个性化程度不足，疗程较长，部分儿童难以坚持。相对于传统的治疗手段，利用多媒体治疗弱视则更能引起儿童的兴趣，提高依从性。同时，根据PlOO的幅值延时比，自动搜索最大幅值延时比对应的刺激图形参数作为最佳刺激参数，提供个性化治疗方案，可有效提高治疗效率。
【发明内容】
[0005]为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种结合图形视觉诱发电位的弱视辅助诊疗系统，解决了 P-VEP提取不精确的问题，提高治疗效率。
[0006]为了达到以上的目的，本发明采取如下技术方案予以实现:
[0007]结合图形视觉诱发电位的弱视辅助诊疗系统，包括计算机、显示器、方波发生器、脑电采集卡和光敏方波电路；计算机用于显示系统界面供患者或医生进行操作，调整参数产生翻转的棋盘格作为诊断刺激源；方波发生器由计算机驱动用以产生锁时方波并输入脑电采集卡；脑电采集卡与计算机相连，用来采集并传递患者脑电信号；光敏方波电路由棋盘格亮暗变化引发方波，作为校准信号输入脑电采集卡；
[0008]脑电采集卡采集三路信号，第一路为脑电信号，第二路为与棋盘格翻转对应的方波信号，与脑电信号构成锁时关系；第三路信号是由屏幕亮暗触发光敏方波电路发出的方波信号，这三路信号经脑电采集卡被收集并传至计算机，最终采集的数据经过滤波以及独立分量提取，得到P-VEP波形，据此波形来提取关键特征值PlOO潜伏期和波峰值，以波形和特征值的形式呈现在显示器中，并通过阈值判断来进行弱视的辅助诊断。
[0009]进一步，所述脑电采集卡采用ADS1299脑电采集卡，由6V电池盒供电，经USB接口与计算机相连。
[0010]进一步，所述脑电采集卡包括三个银盘电极，分别为脑电信号负极电极、正极电极和参考电极。
[0011]进一步，所述光敏方波电路采用光敏二极管搭建而成，由棋盘格亮暗变化引发方波。
[0012]进一步，独立分量提取算法如下:
[0013](I)、对采集的数据X进行中心化，使其均值为O ;
[0014](2)、对数据进行白化，X — Z，Z为白化后的数据；
[0015](3)、随机选择一个初始权矢量W ；
[0016](4)、令W*= E {Zg(WTZ)}-E V (WtZ) } W ;其中E {...}为求矩阵所有列向量均值的运算；{…Γ是矩阵转置的运算；g(u) =tanh(u)，g' (u)为g(u)对u求导；W *为W的新值；
[0017](5)、W = w7 ff* I (I ff* I = (ff*.w*)1/2)
[0018](6)、如果不收敛，返回第(4)步，如果收敛则W的新值和老值指向同一方向，即他们的点积为I，最终可得到P-VEP波形。
[0019]本发明具有以下创新点:
[0020](I)本系统在P-VEP的提取中加入了锁时方波信号以及光敏校准信号，能更加精确地找到P-VEP波形的起点，有利于进行波形的处理和特征值的计算。
[0021](2)本系统进行了 P-VEP波形提取算法的优化，运用了独立分量提取的方法，能通过少次视觉刺激得到较理想的P-VEP波形；
[0022](3)本系统通过利用P-VEP的特征值来进行刺激图形的筛选，自动变换刺激图形参数并根据PlOO幅值延时比来确定最佳的刺激图形；同时，结合多媒体，本系统容易被弱视患J L接受，提尚治疗的依从性。
[0023](4)本系统利用P-VEP特征值等客观数据，提供了一种方便、量化的辅助诊断系统，通过改变刺激图形参数，多次测量P-VEP波形，并自动搜索得出对视网膜与视路产生最大程度激发与刺激的图案参数，据此提供个性化的治疗方案(以游戏方式实现)，趣味性强，容易被儿童接受，有利于治疗效率的提尚。
【附图说明】
[0024]图1为本发明的硬件结构图
[0025]图2为本发明的软件结构图
[0026]图3为本发明的系统诊断流程图
[0027]图4为本发明的系统治疗的流程图
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
[0029]结合图形视觉诱发电位的弱视辅助诊疗系统包括计算机、显示器、方波发生器、ADS1299脑电采集卡和光敏方波电路。计算机中可以显示系统界面，供患者或是医生进行操作，调整参数后，可产生翻转的棋盘格，作为诊断刺激源。方波发生器由计算机驱动用以产生锁时方波。脑电采集卡由6V电池盒供电，经USB与计算机相连，用来采集并传递脑电信号。脑电采集卡上共有三路信号。第一路即为脑电信号，其中脑电信号负极接鼻根上方5cm处，正极接前后中线枕外粗隆向上10%，参考电极接耳垂处；第二路信号为与棋盘格翻转对应的方波信号，与脑电信号构成锁时关系；第三路信号是由屏幕亮暗触发光敏电路发出的方波信号。这三路信号经脑电采集卡被收集并传至计算机。计算机软件部分分为辅助诊断部分和治疗部分。其中辅助诊断部分由信号收集、信号独立分量提取、刺激图形以及波形显示构成；治疗部分由最优图形刺激参数搜索，用户数据库，个性化多媒体构成。
[0030]采集来的数据经过计算机软件的处理，包括简单滤波以及独立分量提取，得到P-VEP波形，据此波形来提取关键特征值PlOO潜伏期和波峰值，并通过阈值判断来进行弱视的辅助诊断。之后分别用不同参数的图形对患儿进行刺激，得到多组特征值即PlOO的幅值延时比。治疗部分则自动寻找P10最大幅值延时比对应的刺激参数作为对患者