تکنیکهای ثبت حرکت چشم

تکنیکهای ثبت حرکت چشم

اهمیت

ثبت حرکات چشم برای تشخیص نقص سامانۀ دهلیزی اهمیت فراوانی دارد. سیستم دهلیزی محیطی در عمق استخوان گیجگاهی تعبیه شده، در نتیجه دسترسی به آن غیر ممکن است. پس نمی توان آنرا مستقیماً مشاهده کرد ( مثل شبکیۀ چشم که از طریق افتالموسکوپی و بطور مستقیم قابل رؤیت می باشد). اما ارتباطاتی بین نورونهای درجۀ دوم دهلیزی و سیستم حرکتی چشم و جود دارند که این ارتباطات از طریق سیستم عصبی مرکزی مهیا می شوند. این اتصالات فرد را قادر می سازد ( به شرط سلامت دهلیز و سیستم حرکتی چشم ها ) که جابجا شده و بدون هیچ مشکلی اشیاء را ببیند. این عملکرد حرکتی چشم را بنام رفلکس دهلیزی – چشمی ( Vestibulo-Ocular Reflex) یا VOR می شناسند. با اندازه گیری و کمیت گذاری این رفلکس است که می توانیم بطور غیر مستقیم وضعیت عملکردی سیستم دهلیزی محیطی و مرکزی را استنتاج کنیم. ضمناً از طریق همین ارتباطات است که می توانیم دینامیک زیر سیستم ها یا سامانه های جنبی حرکت چشم را بررسی کنیم ( مثل حفظ خیرگی یا Gaze، تعقیب یا Pursuit، اپتوکینتیک ).

تکنیکهای ثبت حرکت چشم

اندازه گیری VOR و حرکات چشمی به روشهای پیچیده ای نیاز دارد. در این روشها حرکات چشمی به پیامهای الکتریکی تبدیل می شوند که می توان این پیامها را رقومی یا دیجیتالی، پردازش و تحلیل کرد. حداقل چهار شیوه برای انجام این کار وجود دارد: ۱) الکترو اکولوگرافی ( EOG) یا الکترونیستاگموگرافی ( ENG )، ثبت ویدیویی، سیم پیچ جستجوی صلبیه یا Scleral search Coil و ثبت ویدئویی مادون قرمز.

الکترواکولوگرافی یا الکترونیستاگموگرافی

شبکیۀ چشم در حکم مبدل الکتریکی سیستم بینایی است که پتانسیل قرنیه ای شبکیه ای، ( Corneoretinal) یا CPR را تولید می کند. در واقع CPR یک سیگنال بیو الکتریک است که در حین الکترواکولوگرافی ثبت می گردد. الکترو اکولوگرافی هم یک روش ثبت است که در الکترونیستاگموگرافی یا ENG استفاده می شود. کرۀ چشم مثل یک باتری دو قطبی است که قطب مثبت آن قرنیه و قطب منفی آن شبکیه می باشد. این پتانسیل ها را می توان از طریق الکترودهایی که به سطح پوست و اطراف چشم ها چسبانیده می شوند ثبت نمود. قوت این سیگنال یا پتانسیل از ۱ یا چند میلی ولت است. با نصب دو الکترود در کانتوسهای خارجی چشم ها و استفاده از یک تقویتگر افتراقی می توان حرکات چشم ها را روی کاغذ ثبت نمود. اگر چشم ها بطرف راست حرکت کنند الکترود مستقر در کانتوس خارجی چشم راست دارای شارژ یا پتانسیل مثبت می شود و الکترود کانتوس خارجی چشم چپ دارای پتانسیل منفی ( یا پتانسیل مثبت آن کم می شود ). بنابراین چنانچه الکترود چشم راست سیگنال ۵+ میلی ولت و الکترود چشم چپ سیگنال ۲+ میلی ولت پیدا کند جمع دو سیگنال در تقویتگر افتراقی ۳+ میلی ولت خواهد بود. حرکت چشم به طرف چپ عکس این حالت را پدید آورده و سیگنال الکترود چشم چپ ۵+ میلی ولت و سیگنال الکترود چشم راست ۲+ میلی ولت می شود و جمع این دو سیگنال در تقویتگر افتراقی ۳- میلی ولت خواهد شد. در ثبت EOG رسم بر این است که ولتاژ های مثبت بصورت حرکت یا انحراف قلم بطرف بالا (یا مثبت) و ولتاژ منفی به شکل حرکت یا انحراف قلم بطرف پایین (یا منفی) نمود می یابد. یک فرد با تجربه و در حالت چشم غیر مسلح می تواند تا حد ۵/۰ درجه حرکات چشمی را کشف و ردیابی نماید. نویز پایه یا حداقل در سیستم های EOG حدود ۱ درجه است. لذا به روش EOG می توان انحراف های ۱ درجه ای چشم را کشف کرد. البته این میزان حساسیت با این فرض بدست می آید که سیستم ثبت ما هیچ نویز اضافی نداشته باشد. بالاترین محدودۀ حرکتی که می توان با EOG ثبت نمود حدود ۴۰ درجه است.

تکنیک ثبت ویدئویی

این روش نسبتاً جدید است و قابلیت اطمینان، دقت و راحتی خوبی داشته و کاربرد آن ساده می باشد. در این تکنیک از سیستم های تعقیب ویدئویی برای مکان یابی مردمک استفاده شده و از خواص انعکاسی سطح قرنیه برای محاسبۀ موقعیت و زاویۀ خیرگی  بهره می برد. در اغلب دستگاهها از یک دوربین که روی یک عینک مخصوص سوار شده استفاده می کنند. استفاده از این روش به سرعت در حال گسترش و اشاعه است. در حال حاضر این سیستم ها به دو گروه تقسیم می شوند: الف) مردمک – روشن، ب) مردمک – تیره. سیستم مردمک – تیره از نور مادون قرمز بهره می گیرد. انعکاس نور از شبکیه سبب می شود که مردمک روشن بنظر بیآید ( درست مثل قرمز شدن مردمکها در عکاسی با نور فلاش معمولی ). در هر دو سیستم سیگنالهای ویدئویی توسط رایانه تحلیل می شوند و موقعیت مردمک ها تعیین می گردند.

سیم پیچ جستجوی صلبیه

این روش به سال ۱۹۶۳ میلادی و توسط رابینسون و برای ثبت حرکات چشم ابداع شد. در این تکنیک یک لنز تماسی ( که در آن یک سیم پیچ تعبیه شده است ) روی چشم فرد قرار می گیرد. قبل از استقرار لنز تماسی از قطرۀ بیحسی چشمی استفاده می کنند. سپس فرد در یک میدان مغناطیسی ناشی از جریان متناوب قرار می  گیرد (این میدان توسط یک سیم پیچ خارجی ایجاد می گردد). حرکت چشم ها و ایجاد جریان القایی در سیم پیچ لنز تماسی به نسبت میدان مغناطیسی خارجی ما را در تعقیب و ثبت حرکات چشمی کمک می کند.

تکنیک مادون قرمز

در این روش با مقایسۀ مقدار نور مادون قرمز منعکس شده از عنبیه و صلبیۀ چشم به حداقل دو ردیاب نوری (Photodetector) موقعیت افقی چشم مشخص می شود. این روش برای ثبت نیستاگموس چندان مفید نیست.

مقایسۀ مختصات و ویژگیهای تکنیکهای ثبت حرکات چشمی

معایب و محاسن تکنیکهای ثبت حرکات چشمی