通過在陰極射線示波器或其他的顯示器顯示出多部位的刺激圖形,實現對視網膜後極部多個小區域的功能測試,測試視網膜後極部可選取61個六邊形、103個六邊形、241個六邊形或更多,也可以選擇其他刺激圖形,以下為了敘述方便,均選用六邊形作為刺激圖形來說明。如果按以前局部測定的思路去考慮,則必須分別刺激每個小的六邊形,經多次閃光疊加後獲取每個小六邊形的反應,這樣要完成所有六邊形刺激就要花費很長時間,另外用此方法記錄到的每個六邊形的反應噪聲也較大,信噪比較小,因而結果不可靠,臨床上難以使用。此方法應用偽隨機二元序列環控製,使刺激野各小區交替、重疊進行閃光或圖形翻轉刺激,即在幾乎同時刺激各六邊形,通過用單通道角膜電極記錄混合反應信號,信號經差分放大器放大後輸入計算機,再經過快速轉換,得到血序列與角膜電極信號的刺激反應互相關函數,從而分離提取各刺激部位的波形,這些波形客觀地反映視網膜各部位的功能。的基本原理同上,但刺激區域劃分、大小、刺激形式及記錄電極等有所不同。
第一節 互相關函數
視覺係統屬信息學科領域的係統,分析這樣的係統可以用所謂黑箱的方法,即在不知道該係統具體結構和狀態的情況下,給該係統輸入信號,再記錄其輸出信號,分析輸人信號與輸出信號的關係,以認識該係統的結構和狀態。在多焦電生理記錄中,係統(指所研究的視覺係統)獲得的輸入信號是多信道的(每個信道的輸入信號即為每個六邊形小區域所接受的刺激)輸出的信號為單通道(即從一個接觸鏡電極得到一個總的反應),我們所要做的工作是要從單通道的輸出信號與多通道的輸入信號中,通過相互關係分析出所研究的視覺係統的特性。
線性係統可以用其脈衝響應來描述,脈衝響應可以直接用脈衝輸入來檢測。然而,如果使用白噪聲作為輸入信號可以在相同的記錄時間內得到較好的信噪比。這時脈衝響應(從輸入信號補)與響應信號的互相關函數計算得到。
在我們所研究的係統中,輸人信號為多通道刺激信號,輸出信號是誘發電生理反應,它隻存在於從刺激開始後的有限時間內,在此時間後的可以認為等於。所以互相關函數的積分可以隻對有電生理信號的時間段積分。
取定的誘發電生理信號時間,在時刻之後,輸出信號不再與輸入信號有相關性。沒有相關性。
這時如果第二個輸入信號與第一個信號有相同的序列結構,但時間延遲開始刺激,那麼它的脈衝響應將會出現在互相關函數中,其出現的時間為。這樣,兩個輸入的脈衝反應可以通過一個互相關分析在同一個記錄中提取。以此類推,用相同的時間序列信號刺激每一輸入信道,各信道之間的刺激延遲使各通道間的反應互不相關(正交)。
實際過程較此要複雜得多。以刺激六邊形為例,每一個六邊形小區所受的刺激相當於一個輸入通道。每個六邊形小區都同時受到相同的序列刺激,但各個序列起始點不同,相互間間隔時間。當第一個六邊形小區受刺激有反應時,根據公式計算互相關函數,獲取第一塊六邊形小區反應,其他六邊形小區反應均為零;經過一定間隔時間,第二塊六邊形小區有反應,根據公式獲取第二塊六邊形小區反應,再經過相同間隔時間第三塊六邊形小區有反應,根據公式又獲取第三塊六邊形小區反應,以此類推,可以獲取每個六邊形小區的脈衝響應,也就是用互相關變換從同一記錄中分離出各小區刺激對應的視覺係統反應。各通道的反應通過計算序列與反應環的相關函數獲取原始數據。每個通道的反應以相等的延遲間隔時間分布在相關函數的一個環內。原始數據再經處理便得到每個六邊形的反應曲線。
如果應用上述公式進行互相關函數的計算,需要花費很長的計算時間。在應用了序列作為輸入刺激的情況下,互相關的計算可以通過一種快速變換的方法,並將轉換成快速變換,此方法比常規方法快1530倍,大大節省了計算量。
第二節 偽隨機 m 序列
偽隨機 m 序列是產生刺激過程和結果分析的核心部分,目前采用二元序列環,或稱兩種狀態的序列環。所謂兩種狀態,即設定有光刺激或無光刺激,例如設定有光刺激為白色標記(用數字1代表);另一種無光刺激為黑色標記序列環包含著的一係列變化。這個變化應為隨機的,但又必須滿足以下兩個條件,①在任何時刻刺激野有近50%的六邊形是黑,近50%是白;②在不同刺激起始時間,僅在此起始時間的六邊形有反應,而所有其他六邊形反應均排除,致使各個局部六邊形反應互不相關(或稱正交)。因而這種序列環屬偽隨機序列環刺激,它可以由計算機根據數字的定義以及應用程序的需要而產生。
對一個偽隨機序列環主要的參數有:①表示序列環的基本過程,一個序列環由若幹步組成,各步內容完全相同,步數是根據我們需要設定的一個指數,由於應用序列環,所以起始點和終止點為同一點。對儀器常設置為14或15,則對應的步數分別為16383步和32767步。②步長,表示每一步含的幀數,因不同測試目的需要,可以適當調整步長,例如測定視網膜外層視錐細胞功能,可設置1幀/步,要想測定視扞細胞功能,則步長可以加長,即插入更多的無光刺激的暗幀。③基本間隔時間,代表二步間的間隔時間,也即每一個步長所需時間,每幀時間,因而時是幀時間的整數倍。④總的測試時間。⑤延遲時間或稱間隔時間,因每個六邊形開始刺激的時間並不同時起步,而有一定的延遲間隔,延遲的時間與刺激六邊形的個數有關,這就意味著最多可作28個時延遲,這樣,每個六邊形反應的互相重疊的可能性也較小。如果序列環過短,則每個六邊形序列環的起點相距太近,這樣各六邊形的反應可能有過多重疊,使信噪比降低,理論上應用盡量長的序列,但序列越長,所需花費的測試時間也更長,太長測試時間會引起受檢者的疲勞,影響測試結果,因而必須選擇合適的序列長度。采用修正序列,即在常規的序列開始或結尾時加1或減1,這樣對一個曆序列其加總量與減1的總量相等,而這個加入的1或減去的1在刺激時不移位,由於使用了這種矯正方法,減少了係統誤差,因此在較短的達到較高的信噪比,通常對61個六邊形或103個六邊形,一階函數核的一個循環時間為47。二階函數核時間需要重複多次循環,取其平均值。