彩色多焦视觉诱发电位的视野检测应用及系统开发

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视野检测对青光眼等慢性眼疾病的早期诊断、预防和管理有重要意义,其它一些疾病比如癫痫也可能会影响视野从而亦需视野检测。传统视野检测方法受被试主观因素影响较大,因此近二十年来逐渐发展出以多焦视觉诱发电位(mfVEP)客观检测视野的方法。mfVEP技术中,在被试多个视野区域同时呈现以正交伪随机编码控制的不同呈现模式的视觉刺激,通过类似于码分多址(CDMA)无线通信中编解码的方式,从枕区(初级视觉区)电极中记录到的脑电信号中解码得到每个视野所对应的视觉响应,以此判定被试各视野的视力情况。尽管mfVEP提供了传统视野检测方法的客观度量,然而由于mfVEP技术中的长时间的黑白交替刺激给很多被试带来不适,难以配合顺利完成检测,因此mfVEP技术一直未能得到临床上的广泛接受和应用。本论文提出使用彩色等亮度刺激改善mfVEP的被试舒适性,设计并实现彩色mfVEP视野检测系统,通过对一组被试的测试研究其视野检测的实际性能,并与传统黑白mfVEP技术的结果作比较。论文根据视觉颜色颉颃理论,选用等亮度的红色和绿色作为mfVEP视觉刺激中所使用的棋盘格色块的颜色,替换传统的黑白色对。经问卷调查,本文所设计的等亮度红绿刺激具有很好的舒适性,远优于传统mfVEP的黑白刺激。论文进而设计并实现了模式翻转和模式给撤两种范式下等亮度红绿刺激mfVEP视野检测的软硬件平台,支持多种视野划分的刺激呈现、最优伪随机m序列的自动计算、一阶及二阶非线性核响应mfVEP解码、基于主成分分析(PCA)的噪声去除与电极融合、视野检测结果计算及其可视化呈现等系列功能。基于论文设计的红绿等亮度mfVEP视野检测平台,我们采集了10个视野正常被试的彩色mfVEP数据,另外采集了10个视野正常被试的黑白mfVEP数据,以评估论文提出的新型彩色mfVEP视野检测的性能。统计分析表明,在实验检测的36个视野中,共有8个视野检测结果呈现出彩色mfVEP与传统黑白mfVEP的显著差异,且在这些有显著差异的视野中,彩色mfVEP的检测结果均优于黑白mfVEP。其它28个视野的检测结果,两种mfVEP技术未呈现显著差异。同时论文使用在特定视野不呈现视觉刺激的方式模拟了视野缺失,实验结果表明彩色mfVEP能有效检测视野缺失。实验结果表明,论文提出的等亮度红绿刺激mfVEP技术,不仅解决了传统黑白刺激带来的被试舒适性的关键问题,使得被试能够顺利使用mfVEP这一先进的视野检测的客观方法,而且其视野检测性能亦明显优于传统黑白刺激mfVEP。这可能会为mfVEP视野检测技术的临床推广起到关键作用。为达到此目的,彩色mfVEP技术的可用性及视野检测性能尚需进行广泛的临床检验。
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