摘要：本文根据视觉解剖与电生理特征，采用沿视觉通路提取信号的检测方法，把握视觉生理功能的全面信息。所研制的MET01系统，实现了EOG、ERG、VEP等信号的检测与分析，对视觉早期病变的诊断具有一定的临床价值。

中图分类号：R339.1文献标识码：A

文章编号：1005-202X（1999）04-0225-04

Measurement method on the clinical visual electrophysiology

DENG Qin-kai，GUO Yun-bo， FENG Qian-jin

（Dept of BME，FirstMilitary Medical University ,Guangzhou 510515,China）

Abstract: According to the characteristics of anatomy and electrophysiology of vision,the paper uses the method of sampling along the visual path ,obtains the integrated information of electrophysiology of vision. The developed system MET01 can measure EOG 、ERG and VEP as a whole ，and has valuable to clinical practice.

Key words: visual electrophysiology; electroretinogram(ERG);electro-oculogram(EOG); visual evoked potential(VEP)

前言：人类获取的信息60%是通过视觉获取的。视觉系统疾患直接威胁着人类的正常生活。不少病变是渐近的，早期发现和治疗，是临床眼科学、预防医学、流行病学的重要课题。目前我国临床主要是倚靠形态学诊断类的仪器，难于胜任早期诊断。为满足我国临床诊断的需要，通过数年的努力，我们研制了MET01仪（已通过国家鉴定），它从电生理的角度，实现了对视觉通路的全面诊断，为视觉早期病变的检测提供了一种可选择的手段。

1视觉通路的解剖生理基础

视觉系统中起感光作用的组织是视网膜（retina），使外界光线成像于视网膜上的组织有角膜、晶状体和玻璃体等。视觉通路始于视网膜，光波在视杆细胞和视锥细胞内进行能量转换，在这里迅速产生电的兴奋，作为神经冲动沿着视神经纤维，即视网膜神经节细胞的轴突向大脑枕叶传递^［1］（图1）。

图1视觉通路图

用电生理的理论和方法，跟踪视觉路径上神经传导的电活动，从而对可能出现的病变（特别是早期病变作出判断。所研制的MET01系统包含了眼电图（EOG），视网膜电流图（ERG）和视诱发电位（VEP）的综合测量。在图2右侧沿着至上而下的路径：EOG 用于检测视网膜色素上皮-光感受器复合体的功能；ERG用于反映神经节细胞以前整个视网膜的状态；VEP以皮层VEP检测P100潜伏期为重点，可反映在中枢视通路上的病变^［1,2］。

图2视觉解剖与相关电生理信号

2系统设计与实现

对视觉通路的解剖生理分析表明，为全面把握视觉通路上的病变，任何孤立的检测是难以胜任的。例如为了解视觉通路的中枢传导时间，就必须同时检测VEP和ERG，即用VEP的代表成份P100的潜伏期减去ERG代表成份b波的潜伏期。又如，当出现视网膜中央动脉闭塞时，单用ERG检测不可能发现，而必须借助于VEP检测。临床常将上述三项检测分散在不同的科室（如VEP在神内），我们认为这对视觉电生理的全面诊断是不利的。MET01系统溶合EOG、ERG、VEP检测于一体，为探索视觉电生理病变提供了一种较完整的手段。

本系统硬件系统框图如图3所示，图中有关外部刺激装置的设计，均参考ISCEV（国际临床视觉电生理学会）建议^［3，4］，自行研制，现将有关设计说明如下。

在图3中，1，2分别主施模式视觉诱发电位（P-VEP）和闪光视觉诱发电位（F-VEP）的光刺激控制。3，4，6主施视网膜电流图（ERG）的刺激与背景光控。5，6则主施眼电图（EOG）的刺激与背景光控。在系统实现中，1，2，3～6分别为三个独立实体，其中1-采用普通黑白TV由计算机控制产生不同视野的旗盘格或条纹（图4），2-采用2组4×4个红色发光二极管（LED）分别嵌在两个封闭的护目镜框内。3～6则共同组织在积分球式刺激器（Ganzfeld Simulator）内，Ganzfeld刺激器（如图5），球体直为33 cm，正面观察孔径为13.5 cm；按图3相同标号，5-是一组与观察窗口相对的与视觉水平张角为30°的红色发光管（共9个）；6-亮度可调的白炽灯光源（在球体内）投射后均匀反射到整个积分球的内球面，产生不同亮度背景光；3，4构成带衰减的闪光刺激器（详见图6），闪光灯一般置于最大亮度，步进电机带动滤光盘，可在计算机控制下置于不同的位置，盘分四部分；分别为：白色、红色、蓝色和兰色，其中每部分为8格对应8级衰减。

图3系统设计总图

图4METO1中的P-VEP刺激器

图5GANZFELD刺激器简析图

图6闪光灯刺激器简析图

本系统主要技术指标如下：

(1)、VEP：

P-VEP：黑白旗盘格（或纵横条纹）刺激

大小：4×4，3× 8，16×16，32×32，64×64，

视野：全，1/2，1/4

F-VEP：红色发光二极管（4×4）闪光刺激

视野：单眼、双眼

大小：固定

带宽：1～100 Hz

灵敏度：5 μV

（2）ERG：

刺激强度：在Ganzfeld球凹面上产生不小于1.5～3.0 cd·m^-2.s的亮度（SF），检测中SF 至少可衰减3 log单位。

背景照度：在全视野内产生17～34 cd·m^-2稳定、均匀的背景照度。

带宽：0.3～300 Hz

灵敏度：10 μV

（3）EOG

背景照度：由白炽灯调控，从绝对暗室直至大于1500LX的亮度，在球上产生均匀的漫反射。

固视点：在球内壁正对观察窗成水平排列的9个红色发光二极管LED， 成30度扇角，按0.2～0.5 Hz的速度依次点亮一个LED,每分钟扫视周期数大于10。

带宽：0.1～30 Hz

灵敏度：0.1 mV

在上述信号采集中，除EOG较大为1 mV左右，可直接放大获取外，VEP、ERG均为μV级信号，淹没在强背景噪声中，本系统主要针对高斯噪声采用相干平均法获取VEP和 ERG信号。算法如下：

设实际记录信号（量化后）为x_i(n)，真实信号为s(n)，背景噪声为n_i(n)则：

(1)

式中下标表示第个记录，变量表示该记录中的第个样本，经过相干平均，的估计值为：

（2）

如果假定n_i(n)为平稳过程，其均值为0，方差为，则m次相干平均后，信噪比可提高倍。

采用此方法，对于三种信号中最微弱的VEP仅需100次刺激，即可获得十分清晰、光滑的波形。相对于后验维纳滤波、小波分析等算法，此方法所耗CPU时间少，出波质量较高，且能满足临床实时运作的要求。

放大电路设计为多级程控，前置部分为光隔浮地电路，放大器采用集成仪用运放AD624，经过光电隔离后，先后经过高通、增益控制、低通、放大驱动等电路，其中各部分参数均用程序控制，从而可适应不同带宽，不同增益的选择要求。

在安全设计中，采用了光电隔离，它具有体积小，绝缘强度高（