CN113440136B - 一种自闭症儿童前庭眼动反射记录方法 - Google Patents
一种自闭症儿童前庭眼动反射记录方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种自闭症儿童前庭眼动反射记录方法,在眼镜支架的左右两侧的左前方、右前方分别安装有第一980nm激光传感器和第二980nm激光传感器,所述第二980nm激光传感器所发出的激光束通过扩束透镜入射到左眼,光线与眼球成10度角;所述第一980nm激光传感器所发出的激光束通过扩束透镜入射到右眼,光线与眼球成10度角;所述第一980nm激光传感器用于测量右眼球的前庭眼动。通过光传播方向上的眼球位移分量与眼球位移之间的函数关系来确定眼球的前庭眼动幅度、频度与相位,以实现对自闭症儿童的前庭眼动反射快速记录。本方法可通过一套眼镜式激光传感器对自闭症儿童的前庭眼动反射快速记录,提高自闭症儿童的前庭眼动反射检测效率和精准度。
Description
技术领域
本发明涉及自闭症相关技术领域,具体为一种自闭症儿童前庭眼动反射记录方法。
背景技术
孤独症谱系障碍(AutismSpectrumDisorder,ASD)是一类以社会交往和沟通障碍、狭隘兴趣及刻板行为为主要特征的儿童神经发育障碍。近年来,全球ASD发病率显著上升,而自闭症病因尚不明确,加之诊断与干预资源严重匮乏,自闭症已演变成为全球性重大公共卫生问题。自闭症儿童通常表现出来的喜欢旋转或绕圈子跑、不晕不累;吃饭、行动、画画、敲鼓时双手协调不良;跑时跑出、爬上爬下、不听劝阻;自言自语、重得同一句话等行为,均与前庭功能失调有关。前庭眼动反射是前庭刺激引起的反射性眼球运动,目的是通过与头转方向相反的眼动,来维持视网膜成像的稳定。临床上通常使用动态前庭眼动反射对患者的前庭功能进行评功。当头部旋转运动时,眼球的位置做出相应调整,与头部做出相反的运动,用来保证眼睛看到事物的影像在视网膜上维持相对静止,并产生清晰的图像,保持视野稳定。眼动系统与前庭系统之间存在着某种关系,因此通过对头部刺激,诱发眼动反射来实现对双侧半规管的功能评估,分析眼动数据,间接对前庭功能状况进行分析。
视频眼图,通过视频记录眼动数据,用图像处理的方法换算出眼球转动角度,其优点是视频是完全非侵入性的,但这种方法被试的头部必须固定一个位置,且与相机位置相对静止,因此使头部自由的实验是不能做的;当因各种原因眯眼的状况下,无法记录其眼动数据。空间分辨率受视频像素的尺寸的限制,时间分辨率受帧率限制。
所以我们提出了一种自闭症儿童前庭眼动反射记录方法,以便于解决上述中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自闭症儿童前庭眼动反射记录方法,以解决上述背景技术提出的目前市场上现有的通过视频记录眼动数据,用图像处理的方法换算出眼球转动角度,其优点是视频是完全非侵入性的,但这种方法被试的头部必须固定一个位置,且与相机位置相对静止,因此使头部自由的实验是不能做的;当因各种原因眯眼的状况下,无法记录其眼动数据。空间分辨率受视频像素的尺寸的限制,时间分辨率受帧率限制的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种自闭症儿童前庭眼动反射记录方法,在眼镜支架的左右两侧的左前方、右前方分别安装有第一980nm激光传感器和第二980nm激光传感器,所述第二980nm激光传感器所发出的激光束通过扩束透镜入射到左眼,光线与眼球成10度角;所述第一980nm激光传感器所发出的激光束通过扩束透镜入射到右眼,光线与眼球成10度角;所述第一980nm激光传感器用于测量右眼球的前庭眼动;所述第二980nm激光传感器用于测量左眼球的前庭眼动;通过所述第一980nm激光传感器、第二980nm激光传感器对应的包裹相位条纹的倾斜方向来分别判断两只眼球的运动方向,从而捕捉眼球运动方向与头部运动方向相反的状态;通过光传播方向上的眼球位移分量与眼球位移之间的函数关系来确定眼球的前庭眼动幅度、频度与相位,从而实现对自闭症儿童的前庭眼动反射快速记录。
优选的,所述“第一980nm激光传感器”,其内部包含有一个第一微型劈尖,且第一微型劈尖右侧特定放置一个第二光电传感器,并且第二光电传感器和半导体激光器内部封装的第一光电传感器采集到的信号,构成了第一对正交自混合信号。
优选的,所述“第二980nm激光传感器”,其内部包含有一个第二微型劈尖,且第二微型劈尖右侧特定放置一个第四光电传感器,并且第四光电传感器和半导体激光器内部封装的第三光电传感器采集到的信号,构成了第二对正交自混合信号。
优选的,所述“通过所述第一980nm激光传感器对应的包裹相位条纹的倾斜方向来判断右眼球的运动方向”是通过第一对的正交自混合信号获得其对应的包裹相位,所述“通过所述第二980nm激光传感器对应的包裹相位条纹的倾斜方向来判断右眼球的运动方向”是通过第二对的正交自混合信号获得其对应的包裹相位。
优选的,所述“通过光传播方向上的眼球位移分量与眼球位移之间的函数关系来确定眼球的前庭眼动幅度”通过如下方式实现,即利用正交位移重构算法测量眼球位移在光传播方向上的位移分量,之后利用光传播方向上的位移分量与眼球位移之间的函数关系,获得眼球位移、幅度、频率与相位,从而实现对自闭症儿童的前庭眼动反射快速记录。
优选的,所述的一种自闭症儿童前庭眼动反射记录方法包含了一种正交位移重构方法用于记录自闭症儿童的前庭眼动反射:
S1:调节第一980nm激光传感器和第二980nm激光传感器的位置,使其分别出射光与右眼、左眼的眼球法线成10°夹角;
S2:第一980nm激光传感器和第二980nm激光传感器对自闭症儿童的前庭眼动反射眼球运动进行采集;
S3:采集到的信号送到计算机进行数据处理;
S3.1对第一980nm激光传感器的第一光电传感器和第二光电传感器的自混合信号进行归一化处理,得到P1(t)和P2(t)这一对归一化的正交自混合信号;对第二980nm激光传感器的第三光电传感器和第四光电传感器的自混合信号进行归一化处理,得到P3(t)和P4(t)这一对归一化的正交自混合信号;
S3.2对P1(t)和P2(t)进行反正切处理,即φ1(t)=arctan(P2(t)/P1(t)),获得第一980nm激光传感器对应的包裹相位;对P3(t)和P4(t)进行反正切处理,即φ2(t)=arctan(P4(t)/P3(t)),获得第二980nm激光传感器对应的包裹相位;
S3.3通过第一980nm激光传感器对应的包裹相位φ1(t)信号的条纹倾斜方向判断右眼眼球运动的方向:φ1(t)信号的条纹倾斜方向右倾,右眼球向右移动、φ1(t)信号的条纹倾斜方向左倾,右眼球向左移动;通过第二980nm激光传感器对应的包裹相位φ2(t)和信号的条纹倾斜方向判断左眼眼球运动的方向:φ2(t)信号的条纹倾斜方向右倾,左眼球向左移动、φ2(t)信号的条纹倾斜方向左倾,左眼球向右移动;
S3.4通过第一980nm激光传感器判断的右眼球运动方向,与已知头部运动方向对比,捕捉到右眼眼动方向与头部运动方向相反的状态;通过第二980nm激光传感器判断的左眼球运动方向,与已知头部运动方向对比,捕捉到左眼眼动方向与头部运动方向相反的状态;
S3.5在S3.4捕捉到眼动方向与头部运动方向相反的状态下,对S3.2获得到第一980nm激光传感器对应的包裹相位φ1(t)信号进行展开,得到右眼球位移在光传播方向上的分量Drl(t)、对S3.2获得到第二980nm激光传感器对应的包裹相位φ2(t)信号进行展开,得到左眼球位移在光传播方向上位移分量Dll(t);
S3.6通过光传播方向上的眼球位移分量与眼球位移之间的函数关系来确定左右眼球的位移,即右眼眼动位移Dr(t)=Drl(t)/cos(80°)、左眼眼动位移Dl(t)=Dll(t)/cos(80°);
S3.7从S3.6得到的左右眼眼动位移中,提取眼球的前庭眼动幅度、频度与相位,记录自闭症儿童的前庭眼动反射。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:该自闭症儿童前庭眼动反射记录方法;
针对现有的动态前庭眼动反射传感器需要被试的头部必须固定一个位置,且与相机位置相对静止,因此使头部自由的实验是不能做的;当因各种原因眯眼的状况下,无法记录其眼动数据。空间分辨率受视频像素的尺寸的限制,时间分辨率受帧率限制等局限,利用激光自混合干涉的特点、构建了一种新的检测方法。利用本方法可以记录自闭症儿童的动态前庭眼动反射,改进了头部自由、咪眼等情况下传统方法无法测量的问题,提高了自闭症儿童的前庭眼动反射检测效率和自由度。此外,本方法利用自混合干涉条纹的倾斜方向来判断左、右眼球的运动方向,可以快速捕捉眼球运动方向与头部运动方向相反的状态;利用正交位移重构算法获得眼动位移,提高了测量精准度。综上所述,本方法可以通过一套眼镜式传感器对自闭症儿童的前庭眼动反射快速记录,提高了自闭症儿童的前庭眼动反射检测效率和精准度、自由度。
附图说明
图1为本发明用于自闭症儿童的动态前庭眼动反射记录的结构示意图;
图2为本发明第一980nm激光传感器和第二980nm激光传感器相对于左右眼球放置位置的结构示意图;
图3为本发明第一980nm激光传感器结构示意图;
图4为本发明第二980nm激光传感器结构示意图;
图5为本发明用于记录自闭症儿童的前庭眼动反射的一种正交位移重构方法流程图。
图中:1、第一980nm激光传感器;2、第二980nm激光传感器、3、眼镜支架;4、右眼;5、左眼;6、第一光电传感器;7、第一半导体激光器;8、第一980nm激光传感器的准直透镜;9、第一微型劈尖;10、第二光电传感器;11、第三光电传感器;12、第二半导体激光器;13、第二980nm激光传感器的准直透镜;14、第二微型劈尖;15、第四光电传感器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5,本发明提供一种技术方案:一种自闭症儿童前庭眼动反射记录方法,在眼镜支架的左右两侧的左前方、右前方分别安装有第一980nm激光传感器和第二980nm激光传感器,第二980nm激光传感器所发出的激光束通过扩束透镜入射到左眼,光线与眼球成10度角;第一980nm激光传感器所发出的激光束通过扩束透镜入射到右眼,光线与眼球成10度角;第一980nm激光传感器用于测量右眼球的前庭眼动;第二980nm激光传感器用于测量左眼球的前庭眼动;通过第一980nm激光传感器、第二980nm激光传感器对应的包裹相位条纹的倾斜方向来分别判断两只眼球的运动方向,从而捕捉眼球运动方向与头部运动方向相反的状态;通过光传播方向上的眼球位移分量与眼球位移之间的函数关系来确定眼球的前庭眼动幅度、频度与相位,从而实现对自闭症儿童的前庭眼动反射快速记录。
“第一980nm激光传感器”,其内部包含有一个第一微型劈尖,且第一微型劈尖右侧特定放置一个第二光电传感器,并且第二光电传感器和半导体激光器内部封装的第一光电传感器采集到的信号,构成了第一对正交自混合信号;
“第二980nm激光传感器”,其内部包含有一个第二微型劈尖,且第二微型劈尖右侧特定放置一个第四光电传感器,并且第四光电传感器和半导体激光器内部封装的第三光电传感器采集到的信号,构成了第二对正交自混合信号;
“通过第一980nm激光传感器对应的包裹相位条纹的倾斜方向来判断右眼球的运动方向”是通过第一对的正交自混合信号获得其对应的包裹相位,“通过第二980nm激光传感器对应的包裹相位条纹的倾斜方向来判断右眼球的运动方向”是通过第二对的正交自混合信号获得其对应的包裹相位;
“通过光传播方向上的眼球位移分量与眼球位移之间的函数关系来确定眼球的前庭眼动幅度”通过如下方式实现,即利用正交位移重构算法测量眼球位移在光传播方向上的位移分量,之后利用光传播方向上的位移分量与眼球位移之间的函数关系,获得眼球位移、幅度、频率与相位,从而实现对自闭症儿童的前庭眼动反射快速记录;
一种自闭症儿童前庭眼动反射记录方法包含了一种正交位移重构方法用于记录自闭症儿童的前庭眼动反射:
S1:调节第一980nm激光传感器和第二980nm激光传感器的位置,使其分别出射光与右眼、左眼的眼球法线成10°夹角;
S2:第一980nm激光传感器和第二980nm激光传感器对自闭症儿童的前庭眼动反射眼球运动进行采集;
S3:采集到的信号送到计算机进行数据处理;
S3.1对第一980nm激光传感器的第一光电传感器和第二光电传感器的自混合信号进行归一化处理,得到P1(t)和P2(t)这一对归一化的正交自混合信号;对第二980nm激光传感器的第三光电传感器和第四光电传感器的自混合信号进行归一化处理,得到P3(t)和P4(t)这一对归一化的正交自混合信号;
S3.2对P1(t)和P2(t)进行反正切处理,即φ1(t)=arctan(P2(t)/P1(t)),获得第一980nm激光传感器对应的包裹相位;对P3(t)和P4(t)进行反正切处理,即φ2(t)=arctan(P4(t)/P3(t)),获得第二980nm激光传感器对应的包裹相位;
S3.3通过第一980nm激光传感器对应的包裹相位φ1(t)信号的条纹倾斜方向判断右眼眼球运动的方向:φ1(t)信号的条纹倾斜方向右倾,右眼球向右移动、φ1(t)信号的条纹倾斜方向左倾,右眼球向左移动;通过第二980nm激光传感器对应的包裹相位φ2(t)和信号的条纹倾斜方向判断左眼眼球运动的方向:φ2(t)信号的条纹倾斜方向右倾,左眼球向左移动、φ2(t)信号的条纹倾斜方向左倾,左眼球向右移动;
S3.4通过第一980nm激光传感器判断的右眼球运动方向,与已知头部运动方向对比,捕捉到右眼眼动方向与头部运动方向相反的状态;通过第二980nm激光传感器判断的左眼球运动方向,与已知头部运动方向对比,捕捉到左眼眼动方向与头部运动方向相反的状态;
S3.5在S3.4捕捉到眼动方向与头部运动方向相反的状态下,对S3.2获得到第一980nm激光传感器对应的包裹相位φ1(t)信号进行展开,得到右眼球位移在光传播方向上的分量Drl(t)、对S3.2获得到第二980nm激光传感器对应的包裹相位φ2(t)信号进行展开,得到左眼球位移在光传播方向上位移分量Dll(t);
S3.6通过光传播方向上的眼球位移分量与眼球位移之间的函数关系来确定左右眼球的位移,即右眼眼动位移Dr(t)=Drl(t)/cos(80°)、左眼眼动位移Dl(t)=Dll(t)/cos(80°);
S3.7从S3.6得到的左右眼眼动位移中,提取眼球的前庭眼动幅度、频度与相位,记录自闭症儿童的前庭眼动反射。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种自闭症儿童前庭眼动反射记录方法,在眼镜支架的左右两侧的左前方、右前方分别安装有第一980nm激光传感器和第二980nm激光传感器,所述第二980nm激光传感器所发出的激光束通过扩束透镜入射到左眼,光线与眼球成10度角;所述第一980nm激光传感器所发出的激光束通过扩束透镜入射到右眼,光线与眼球成10度角;所述第一980nm激光传感器用于测量右眼球的前庭眼动;所述第二980nm激光传感器用于测量左眼球的前庭眼动;通过所述第一980nm激光传感器、第二980nm激光传感器对应的包裹相位条纹的倾斜方向来分别判断两只眼球的运动方向,从而捕捉眼球运动方向与头部运动方向相反的状态;通过光传播方向上的眼球位移分量与眼球位移之间的函数关系来确定眼球的前庭眼动幅度、频率与相位,从而实现对自闭症儿童的前庭眼动反射快速记录;
所述第一980nm激光传感器,其内部包含有一个第一微型劈尖,且第一微型劈尖右侧放置一个第二光电传感器,并且第二光电传感器和半导体激光器内部封装的第一光电传感器采集到的信号,构成了第一对正交自混合信号;
所述第二980nm激光传感器,其内部包含有一个第二微型劈尖,且第二微型劈尖右侧放置一个第四光电传感器,并且第四光电传感器和半导体激光器内部封装的第三光电传感器采集到的信号,构成了第二对正交自混合信号;
所述自闭症儿童前庭眼动反射记录方法包含了一种正交位移重构方法用于记录自闭症儿童的前庭眼动反射:
S1:调节第一980nm激光传感器和第二980nm激光传感器的位置,使其分别出射光与右眼、左眼的眼球法线成10°夹角;
S2:第一980nm激光传感器和第二980nm激光传感器对自闭症儿童的前庭眼动反射眼球运动进行采集;
S3:采集到的信号送到计算机进行数据处理;
S3.1对第一980nm激光传感器的第一光电传感器和第二光电传感器的自混合信号进行归一化处理,得到P1(t)和P2(t)这一对归一化的正交自混合信号;对第二980nm激光传感器的第三光电传感器和第四光电传感器的自混合信号进行归一化处理,得到P3(t)和P4(t)这一对归一化的正交自混合信号;
S3.2对P1(t)和P2(t)进行反正切处理,即φ1(t)=arctan(P2(t)/P1(t)),获得第一980nm激光传感器对应的包裹相位;对P3(t)和P4(t)进行反正切处理,即φ2(t)=arctan(P4(t)/P3(t)),获得第二980nm激光传感器对应的包裹相位;
S3.3通过第一980nm激光传感器对应的包裹相位φ1(t)信号的条纹倾斜方向判断右眼眼球运动的方向:φ1(t)信号的条纹倾斜方向右倾,右眼球向右移动、φ1(t)信号的条纹倾斜方向左倾,右眼球向左移动;通过第二980nm激光传感器对应的包裹相位φ2(t)和信号的条纹倾斜方向判断左眼眼球运动的方向:φ2(t)信号的条纹倾斜方向右倾,左眼球向左移动、φ2(t)信号的条纹倾斜方向左倾,左眼球向右移动;
S3.4通过第一980nm激光传感器判断的右眼球运动方向,与已知头部运动方向对比,捕捉到右眼眼动方向与头部运动方向相反的状态;通过第二980nm激光传感器判断的左眼球运动方向,与已知头部运动方向对比,捕捉到左眼眼动方向与头部运动方向相反的状态;
S3.5在S3.4捕捉到眼动方向与头部运动方向相反的状态下,对S3.2获得到第一980nm激光传感器对应的包裹相位φ1(t)信号进行展开,得到右眼球位移在光传播方向上的分量Drl(t)、对S3.2获得到第二980nm激光传感器对应的包裹相位φ2(t)信号进行展开,得到左眼球位移在光传播方向上位移分量Dll(t);
S3.6通过光传播方向上的眼球位移分量与眼球位移之间的函数关系来确定左右眼球的位移,即右眼眼动位移Dr(t)=Drl(t)/cos(80°)、左眼眼动位移Dl(t)=Dll(t)/cos(80°);
S3.7从S3.6得到的左右眼眼动位移中,提取眼球的前庭眼动幅度、频率与相位,记录自闭症儿童的前庭眼动反射。
2.根据权利要求1所述的一种自闭症儿童前庭眼动反射记录方法,其特征在于:所述通过所述第一980nm激光传感器对应的包裹相位条纹的倾斜方向来判断右眼球的运动方向是通过第一对的正交自混合信号获得其对应的包裹相位,所述通过所述第二980nm激光传感器对应的包裹相位条纹的倾斜方向来判断右眼球的运动方向是通过第二对的正交自混合信号获得其对应的包裹相位。
3.根据权利要求1所述的一种自闭症儿童前庭眼动反射记录方法,其特征在于:所述通过光传播方向上的眼球位移分量与眼球位移之间的函数关系来确定眼球的前庭眼动幅度通过如下方式实现,即利用正交位移重构算法测量眼球位移在光传播方向上的位移分量,之后利用光传播方向上的位移分量与眼球位移之间的函数关系,获得眼球位移、幅度、频率与相位,从而实现对自闭症儿童的前庭眼动反射快速记录。
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