биофизика

специальных навыков и будет подробнее рассмотрена в разделе, посвященном описанию программного обеспечения.

В ходе непосредственно процесса прохождения исследования после предварительной адаптации зрительной системы к фоновой яркости на экране монитора воспроизводятся тестовые стимулы фиксированной пространственной частоты и заданного цвета с контрастом, плавно (с шагом k/Bф) нарастающим по линейному закону от нулевого значения до уровня превышающего порог его восприятия обследуемым. В момент четкого различения структуры тестового стимула испытуемый сообщает об этом нажатием левой кнопки манипулятора «мышь». После этого для снятия остаточного зрительного образа, возникающего на сетчатке тестируемого глаза вследствие инерционности зрительного восприятия, весь экран перекрашивается в черный цвет, осуществляется временная задержка длительностью около 2 с, и происходит отображение адаптирующего образа. Затем исследования повторяются на следующей пространственной частоте i. Поскольку в данном случае используется субъективный метод регистрации оцениваемого медико-биологического параметра, то для повышения достоверности проводимых исследований тестирование на каждой пространственной частоте повторятся n раз. Кроме того, для снижения вероятности сознательной или бессознательной фальсификации результатов тестирования последовательность предъявления тестовых стимулов формируется случайным образом.

Необходимая обработка результатов, полученных в ходе проведения медикобиологического эксперимента, сводится к определению математического ожидания и дисперсии значения ЧКЧ зрения по каждой пространственной частоте с последующим построением интервальных оценок изучаемой медико-биологической характеристики. В результате, после соответствующей статистической обработки строятся графические зависимости ЧКЧ зрения от пространственной частоты тестовых стимулов с обязательным указанием доверительных интервалов, в которые данный параметр укладывается с заданной доверительной вероятностью (см. рис. 8).

4.3. Описание программного обеспечения

Программное обеспечение лабораторной работы выполнено в виде многооконного приложения, функционирующего в операционной среде Windows 98/2000/XP (обязательна установка на компьютере DirectX не младше 7-ой версии). Необходимое разрешение экрана – 1024х768, качество цветопередачи – 32 бита, допустимо использование ЭЛТ или ЖК-мониторов.

161

	Допуск к модулю			процесса
	проведения		тестирования
	осуществляется		только	после
	обязательной		регистрации
	испытуемого		с	помощью
	соответствующего			раздела
	программного		обеспечения
	(«Регистрация»). Внешний вид
Рис. 9. Модуль регистрации испытуемого в	экранной	формы	приложения в
системе	процессе	заполнения		анкетных
данных приведен на рис. 9. Обязательным	моментом является		заполнение поля

«Фамилия», в противном случае программный модуль выдаст соответствующее предупреждение, и допуск в основную форму приложения будет запрещен до выполнения соответствующей операции.

Задание параметров тестирования происходит с помощью активных элементов интерфейса, помещенных на экранную форму, внешний вид которой приведен в приложении 3. Данный раздел программного обеспечения позволяет определить все характеристики тестовых стимулов и условия проведения психофизиологического эксперимента, сформулированные в разделе «Методика проведения исследований»

	данных методических указаний.
		Поскольку специфика проведения медико-
		биологических исследований в условиях учебного
		учреждения	требует большей	универсальности
	Рис. 10. Предупреждение	(часто в	ущерб точности)	в	использовании
		аппаратного	обеспечения, данный		программный

продукт имеет ряд функциональных ограничений. Эти ограничения связанны, в первую очередь, с обеспечением пространственной частоты, формируемых тестовых стимулов: количество элементов дискретного растра, приходящихся на один период синусоидального сигнала не должно превышать 240. В связи с этим, при определенных величинах элемента дискретного растра, определяемых разрешающей способностью монитора и его размерами, а также определенном расстоянии от монитора до испытуемого (h), возникает ситуация когда «решетки» низких пространственных частот (0,5 и 1,0 циклов/градус) не могут быть сгенерированы. В данном случае пользователь получает предупреждение (рис. 10) и соответствующая пространственная частота автоматически исключается из процесса тестирования. Подобной ситуации можно

162

избежать, если установить меньшую величину h (примерно 1,5 … 2,5 м). Однако при этом для высокочастотных тестовых изображений нарушается закон синусоидального распределения яркости, а значит, меняется и спектральный состав тестовых образов, что может негативно сказаться на результатах исследований. Причины данного явления станут понятны, если Вы попробуете поразмышлять над минимально необходимым количеством пикселей, обеспечивающих синусоидальность распределения яркости.

Другим моментом, связанным с погрешностью формирования тестовых изображений, является дискретность монитора, на котором они воспроизводятся. Если внимательно посмотреть на рисунок, приведенный в приложении 3, то можно заметить, что число пикселей, приходящихся на период тестового стимула, в общем случае не является целым. Это значит, что на один период сигнала приходится одно количество элементов дискретного растра, а на другой – другое. Иными словами формируемый тестовый стимул имеет апериодическую структуру, что противоречит основным принципам визоконтрастометрических исследований. В данной версии программного обеспечения используется следующее решение сформулированной проблемы: при формировании тестовых изображений их синтез в соответствии с аналитическим соотношением, приведенным в разделе «Методика проведения исследований», производится лишь для элементов дискретного растра в пределах первого периода сигнала (в случае, приведенном в приложении 3, для 191 точки). Остальная часть тестового образа получается путем последовательного копирования первой части изображения требуемое число раз. Нетрудно понять, что, обеспечивая, таким образом, периодичность тестового стимула, мы несколько искажаем его пространственную частоту,

		причем величина искажений будет неравномерна для различных
		областей пространственного спектра.
		Процесс проведения исследований может быть успешно
		осуществлен только в том случае, если все подлежащие
		использованию	тестовые	стимулы, размещены		в	папке
		«Решетки» (полную файловую организацию программного
		обеспечения см. в приложении 4). Непосредственно синтез
		тестовых изображений и их размещение в требуемом месте
		осуществляется пользователем системы с помощью модуля
	Рис. 11.	программного обеспечения «Синтез». Данная операция может
		быть опущена,	если такие параметры		тестирования		как:
	Информационное
	сообщение	расстояние от испытуемого		до монитора	и размер	элемента
	дискретного растра	(горизонтальный размер тестового изображения) соответствуют
			163

установленным по умолчанию величинам. В противном случае синтез и запоминание новых тестовых образов обязателен. При сохранении графических файлов система автоматически присваивает им необходимые названия, изменение которых недопустимо. В случае необходимости могут быть восстановлены исходные тестовые образы,

Рис. 12. Сообщение об резервная копия которых изначально записана в папке окончании тестовых «Изображения по умолчанию». Автоматизация этого процесса обеспечивается выбором кнопки «Загрузить набор

по умолчанию».

Рис. 13. Форма представления результатов исследований

После запуска модуля программного обеспечения, отвечающего непосредственно за реализацию процесса проведения исследований, на экран выводится изображение, приведенное на рис. 11. Исследования проводятся в соответствии с описанной ранее методикой. Следует отметить, что в любой момент времени процесс тестирования может быть прерван путем нажатия кнопки клавиатуры «Esc». Сохранения результатов при этом не происходит.

164

Рис. 14. Модуль информационного обеспечения

По окончании тестирования на мониторе появляется соответствующее сообщение (см. рис. 12), после чего пользователю открывается возможность просмотра и сохранения полученных результатов.

Описываемая версия программного обеспечения позволяет просмотреть результаты тестовых исследований как в графическом (гистограмма), так и в текстовом виде (рис. 13). Текстовый вариант может быть выведен на печать или сохранен в форме электронного файла на соответствующем носителе. По умолчанию файл результатов назван по фамилии зарегистрированного в системе пользователя и размещается в папке «Результаты». Данная операция осуществляется с помощью соответствующих элементов управления

ВНИМАНИЕ! Данная версия программного обеспечения позволяет пользоваться только текущими результатами исследований. Повторное прохождение теста уничтожает (перезаписывает) предыдущий результат.

В состав программного обеспечения лабораторной работы входит также модуль сервисной информации (рис. 14), позволяющий получить краткую справку об используемой методике и о процессе проведения исследований.

4.4. Задание по лабораторной работе

1.Внимательно изучите общие принципы проведения визоконтрастометрических исследований и биотехническую методику изучения ЧКЧ зрения, реализуемую в данном варианте лабораторной работы.

2.Подготовьте бланк задания по выполнению лабораторной работы в соответствии

сформой, приведенной в приложении 2, и заполните его у преподавателя непосредственно перед началом занятия.

165

3.Ознакомьтесь с программным обеспечением и убедитесь в наличии всех необходимых атрибутов (очки со съемными непрозрачными стеклами, удлинитель (в случае необходимости) для манипулятора мышь), необходимых для успешного осуществления психофизиологического эксперимента.

4.Проведите предварительные исследования, позволяющие правильно установить время адаптации и время ожидания ответной реакции испытуемого, которые обеспечат минимальное время реализации тестового задания без потери диагностической значимости. Результаты пробных исследований не сохраняются.

5.Осуществите оценку величин порогового контраста обнаружения тестовых стимулов в соответствии с полученным ранее заданием. Распечатайте или перепишите результаты и получите подпись преподавателя.

6.Проведите статистическую обработку результатов исследования и определите доверительные интервалы ЧКХ при заданном уровне вероятности.

7.Постройте графические зависимости ЧКЧ зрения от пространственной частоты в виде удобном для проведения сравнительного анализа.

8.Сформулируйте выводы по работе.

4.5. Требования к отчету

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

1.Краткое теоретическое введение.

2.Описание хода проведения психофизиологического эксперимента, включающее

всебя установленные параметры тестирования и протоколы хода проведения исследования, подписанные преподавателем.

3.Описание математических методов, используемых для статистической обработки результатов психофизиологических экспериментов.

4.Графические зависимости полученных результатов исследований (с обязательным отображением доверительных интервалов).

5.Выводы по работе.

4.6. Примерный список контрольных вопросов

1. Сформулируйте, для каких целей может быть использована биотехническая методика исследования ЧКЧ зрения, реализованная в данном варианте лабораторной работы (диагностика состояния зрения, скрининг, эргономические исследования, офтальмоконтроль, клиническая диагностика, прецизионная оценка ЧКЧ и т.д.).

166

2.Регулировкой каких параметров тестовых стимулов можно повысить точность проведения исследований по изучению ЧКЧ зрения?

3.В каких случаях целесообразно задавать высокие значения яркости фона тестового изображения, а в каких – низкие?

4.Продумайте, какие законы изменения контраста тестовых стимулов могут быть использованы при проведении данных медико-биологических исследований.

5.Чем должно лимитироваться задаваемое время адаптации зрительной системы обследуемого к фоновому изображению?

6.Какими факторами определяется погрешность синтеза пространственной частоты тестовых стимулов?

7.Будут ли зависеть результаты тестовых испытаний от цвета формируемых «синусоидальных решеток»?

167

5. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ СЛУХОВОГО АНАЛИЗАТОРА

Цель работы: экспериментальное определение порогов слшимости человека по воздушной проводимости и сравнительные оценочные исследования этих порогов по костной проводимости.

5.1. Общие положения

Звуковые волны представляют собой продольные механические колебания. Они испускаются источником звука колеблющимся телом и распространяются в твердых телах, жидкостях, газах в виде колебаний давления.

Человеческое ухо, как правило, воспринимает частоты от 16 Гц до 20 кГц. При одинаковом звуковом давлении и одинаковой интенсивности громкость звуков различной частоты по-разному воспринимается ухом. Громкость это сила звука, воспринимаемая человеком субъективно, она зависит от слуха и является физиологической характеристикой. Для сравнения интенсивностей звука или звукового давления используют такую характеристику, как уровень интенсивности или уровень звукового давления.

Уровнем интенсивности Lp называется умноженный на 10 десятичный логарифм отношения двух интенсивностей звука; уровнем звукового давления L называется умноженный на 20 десятичный логарифм отношения звуковых давлений. В соответствии с данным определением можно записать: Lp = 10lg(I/I0) и L = 20lg(P/P0), где: I0 = 10-12 Вт/м2 и P0 = 2 10-5 Па соответственно порог слышимости и пороговое звуковое давление на частоте 1 кГц, т.е. минимальная интенсивность звука I0 или звуковое давление P0, которые различаются человеческим ухом на частоте 1 кГц. Пороговые значения приняты как стандартные. Уровни интенсивности в численном выражении обычно определяются в децибелах (дБ).

Определение порогов слышимости осуществляется подачей испытуемому чистых тонов (синусоидальных колебаний одной частоты) различной интенсивности и различной частоты. Регистрация результатов производится по ответам пациента в виде аудиограммызависимости порогов слышимости от частоты. Аудиограмма определяется отдельно для каждого уха и характеризует индивидуальные особенности испытуемого. Пороги слышимости зависят от длительности предъявления чистого тона, от состояния человека, от внешнего шума, который может дополнительно воздействовать на испытуемого (так называемый маскирующий шум).

168

5.2. Описание лабораторной установки

Пороги слышимости определяют с помощью аудиометра поликлинического АП-02. Регистрация результатов производится на бланке аудиограммы по ответам пациента путем нанесения точек в месте пересечения планок, связанных с переключателями частоты и интенсивности звука. Прибор обеспечивает определение порогов слышимости по воздушной и костной проводимостям на 9 фиксированных частотах: 121, 250, 500, 1000, 2000, 3000, 4000, 6000, 8000 Гц. Изменение уровня интенсивности производится ступенями через 5 дБ. Изменение уровня интенсивности маскирующего шума осуществляется в пределах от 20 до 100 дБ ступенями через 10 дБ. В приборе предусмотрено устройство прерывания подачи тона. Аудиометр конструктивно оформлен в виде настольного прибора. На наклонной плоскости крышки прибора расположены следующие органы управления: клавиша включения сети; переключатель телефонов воздушной проводимости; переключатель рода работ включение телефонов воздушной и костной проводимости; переключатель интенсивности маскирующего шума; переключатель и кнопка прерывания (подачи) тона. На той же плоскости располагается индикаторная лампа. Лампа ответов пациента расположена над переключателем интенсивности. На горизонтальной панели прибора располагается бланк аудиограммы, который фиксируется прижимом с помощью специальной кнопки.

На задней стенке прибора расположены: вилка для подключения шнура питания, держателя предохранителей, клемма для заземления прибора и розетки для подключения кнопки пациента, телефона костной проводимости, телефонов воздушной проводимости.

5.3. Порядок проведения работы

На горизонтальной панели прибора установить бланк аудиограммы, для чего переключатель «ТОН» вывести в крайнее нижнее положение, нажать кнопку прижима и остановить бланк аудиограммы, совместив два крайних отверстия планки переключателя интенсивности тона с крайними точками заштрихованной области бланка. Установить органы управления прибора в исходные положения: переключатель рода работ в положение «В»; переключатель интенсивности маскирующего шума в положение «НЕТ»; переключатель прерывания подачи тона в направлении стрелки; переключатель «ПЕРЕГОВОРЫ» в положение, противоположное направлению стрелки.

Пациента посадить так, чтобы он не видел органов управления прибора, и дать ему кнопку пациента, которую необходимо нажимать, когда он слышит тон в телефоне. После

169

этого надеть пациенту телефону воздушной проводимости. В зависимости от того, с какого уха начинают исследование, переключатель телефонов ставят в положение, при которой цвет надписи «ТОН» соответствует цвету чашки телефона со стороны исследуемого уха.

Для исследования воздушной проводимости, передвинув ручку, переключателя интенсивности тона, подать через телефон в исследуемое ухо отчетливо слышимый пациентом тон. Получив от пациента сигнал о слышимости тона (свечение лампы «ОТВЕТ»), постепенно уменьшать интенсивность тона до тех пор, пока пациент не перестанет слышать тон.

Повторив 2 3 раза увеличение и уменьшение интенсивности тона, находят то положение переключателя (минимальную интенсивность), при которой пациент еще слышит звук в телефоне. После этого в месте пересечения планок через отверстие в планке на бланке аудиограммы поставить карандашом точку. Далее установить переключатель в положение «минус 10». Сдвинув переключатель частот в следующее положение, повторить процедуру определения порога слышимости. Рекомендуется следующий порядок чередования частот в процессе исследования: 1000, 2000, 3000, 4000, 6000, 8000, 500, 250, 125 Гц.

Точки, соответствующие порогам слышимости на разных частотах для одного уха, соединяют линиями, которые в совокупности и представляют собой аудиограмму.

Устройство прерывания подачи тона работает в двух режимах. Если переключатель сдвинут в направлении стрелки, нажим кнопки прекращает подачу тона в телефоны, в противоположном положении переключателя тон будет подаваться при нажатии кнопки. Этим устройством пользуются для контроля правильности ответов исследуемого.

Для наследования костной проводимости необходимо вернуть все переключатели в исходное положение, переключатель рода работ установить в положение «К». Дать пациенту телефон костной проводимости, который он должен прижать к сосцевидному отростку височной кости со стороны исследуемого уха. Исследование проводится так же, как и по воздушной проводимости, но в диапазоне частот от 125 до 4000 Гц. Следует учесть, что максимальное значение уровня интенсивности тона соответствующих частот на 40 дБ меньше, чем в режиме работы с телефоном воздушной проводимости.

При исследовании порогов слышимости с маскирующим шумом на одно ухо подается чистый тон, а на другое ухо маскирующий шум. Включение и регулирование интенсивности маскирующего шума производится переключателем. Исследование слуха в этом случае проводится описанным выше способом. Чтобы убедиться, что пациент в ходе

исследования слышит именно тон, а не маскирующий шум, надо нажать кнопку

170