Đang tải... (xem toàn văn)
Cấu Trúc Luận Văn: - Phần I: Tổng Quan - Phần II: Giải phẫu học và sinh lý mắt - Phần III: Trạng thái buồn ngủ và tín hiệu EOG - Phần IV: Khảo sát thiết bị đo tín hiệu sinh học MP_30 và chương trình BS
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCMSVTH: NGUYỄN MINH TRUNG - 1 - GVHD: TH.S LÊ CAO ĐĂNGNGUYỄN ANH TUẤNCHƯƠNG I:TỔNG QUAN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCMSVTH: NGUYỄN MINH TRUNG - 2 - GVHD: TH.S LÊ CAO ĐĂNGNGUYỄN ANH TUẤNCHƯƠNG I: TỔNG QUANI.1. GIỚI THIỆU:Năm 2005 giới cảnh sát đã phát hiện: nguyên nhân của 3034 vụ tai nạn, trongđó có 1786 vụ gây nên thương tích, chính là sự buồn ngủ và mất tập trung củangười lái, chiếm 0,5% các vụ tai nạn nghiêm trọng. Tuy nhiên, các chuyên giaước tính rằng những trường hợp không thể xác định nguyên nhân chiếm 10 - 20%các vụ tai nạn. Sự mệt mỏi và buồn ngủ của người lái dễ gây tai nạn hơn gấp 2,5lần so với bất kỳ nguyên nhân nào khác[1]. Theo điều tra của các công ty bảohiểm Đức thì cứ 4 vụ tai nạn thảm khốc trên xa lộ, có 1 vụ là do sự buồn ngủ củatài xế gây ra. Thực tế này cũng đã được kiểm chứng bởi các nhà nghiên cứu tainạn ở nhiều quốc gia khác nhau. Trong đó tại Việt Nam, các tai nạn nghiêm trọngxảy ra do tình trạng buồn ngủ của tài xế cũng không phải là hiếm.Để khắc phục tình trạng buồn ngủ, nhiều biện pháp tránh tai nạn ngày càngđược ứng dụng. Các biện pháp chủ yếu được sử dụng là các công cụ xử lí ảnhchẳng hạn như nhờ vào sự quan sát động tác chớp mắt. Theo đó, một camerahồng ngoại được đặt ngay trên đầu người lái sẽ liên tục ghi lại trạng thái chớpmắt và phân tích thời gian mắt nhắm lại. Nếu thời gian này lâu hơn một khoảngthời gian định sẵn, khi đó nó sẽ phát ra âm thanh để cảnh báo. Một vài phươngpháp khác dựa vào khả năng đo trạng thái của các động tác lái xe thông thườngnhư cách cầm vô lăng hay đạp thắng . để phát tín hiệu cảnh báo. Ví dụ nhưtrường hợp người lái không di chuyển vô lăng trong thời gian quá lâu .Tuy nhiên công cụ xử lí ảnh vẫn có những nhược điểm nhất định như xử líkhông được đối với trường hợp những người ngủ nhưng vẫn mở mắt. Trong khiphương pháp EOG đánh giá tình trạng hoạt động của mắt thông qua các thông sốđiện sinh học được thu nhận qua các điện cực bề mặt có khả năng giải quyết đượctrường hợp trên. Do đó nhóm quyết định đánh giá tình trạng buồn ngủ bằngphương pháp đo “điện động nhãn đồ_EOG”. Vấn đề được đặt ra xoay quanh bacâu hỏi sau: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCMSVTH: NGUYỄN MINH TRUNG - 3 - GVHD: TH.S LÊ CAO ĐĂNGNGUYỄN ANH TUẤN Làm sao để thu nhận được tín hiệu EOG, cũng như là các thông tin có íchtừ EOG? Dùng EOG đánh giá tình trạng buồn ngủ có được hay không? Nếu được thì làm sao để cảnh báo tình trạng buồn ngủ?I.2. PHƯƠNG PHÁP LUẬN:Để trả lời câu hỏi thứ nhất, nhóm đã tìm được thiết bị MP_30 của hãngBIOPAC cùng chương trình BSL đi kèm cho phép thu nhận cũng như là phântích các dữ liệu thu được. Chương trình BSL còn cho phép liên kết với cáccông cụ xử lí khác chẳng hạn như MATLAB để có thể rút ra các thông số cóích từ tín hiệu EOG.Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về EOG và cũng đã có nhiều bài báocông bố kết quả dùng EOG đánh giá tình trạng hoạt động của mắt và một sốbệnh về thần kinh. Do đó, có thể dùng EOG đánh giá tình trạng buồn ngủthông qua hoạt động của mắt. Nhóm đã nghiên cứu và bước đầu đã lập đượcmột số thông số liên quan giữa tình trạng buồn ngủ và hoạt động của mắt.Trạng thái buồn ngủ thực ra rất phức tạp và tạo nên nhiều hiệu ứng khác nhau.Dựa vào các phép tính xác suất để so sánh các dữ liệu với nhau rồi lưu trữ,một thư mục thông tin cá nhân về người lái sẽ được khởi tạo. Từ đó kịp thờiđưa ra những cảnh báo về trạng thái buồn ngủ. Nói cách khác, tài xế đã đượccảnh báo kịp thời ngay khi chuyển đổi trạng thái tỉnh táo sang buồn ngủ trongkhi lái xe. Đây cũng là phương pháp luận của nhóm để có thể hoàn thành đềtài này. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCMSVTH: NGUYỄN MINH TRUNG - 4 - GVHD: TH.S LÊ CAO ĐĂNGNGUYỄN ANH TUẤNCHƯƠNG II:GIẢI PHẪU HỌC VÀ SINHLÝ MẮT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCMSVTH: NGUYỄN MINH TRUNG - 5 - GVHD: TH.S LÊ CAO ĐĂNGNGUYỄN ANH TUẤNCHƯƠNG II: GIẢI PHẪU HỌC VÀ SINH LÝ MẮTỞ con người, mắt hình thành rất sớm, vào khoảng tuần lễ thứ 3 của thai kỳ.Khi đó, phôi chỉ dài 3 mm. Mắt bắt nguồn từ não dưới dạng 2 túi thị nguyên thủy,lồi dần ra phía trước để cuối cùng tạo nên… võng mạc. Đây là phần nhạy cảmnhất của mắt đối với ánh sáng. Về sau, vào khoảng tháng thứ 2 của thai kỳ, lớp dacủa thai mới tạo nên những thành phần khác của mắt (như thủy tinh thể….).II.1. CẤU TẠO MẮT[2][3]:Mắt (organon visus) gồm có nhãn cầu, thần kinh mắt và những bộ phận phụthuộc như mí mắt, lông mi, các cơ mắt, các cân mạc, tuyến lệ và các màng tiếphợp (Hình 2.1).Hình 2.1: Cấu tạo mắtNhãn cầu tương tự như máy thu của hệ thống quang học, chuyển năng lượngánh sáng thành xung thần kinh. Những xung thần kinh theo đường dẫn truyền thịgiác tới vỏ não chẩm và ở đây chuyển thành hình ảnh thị giác. Nhãn cầu muốnhoạt động tốt cần phải có những bộ phận phụ thuộc. Bộ phận che chở đó là xươnghốc mắt bảo vệ phía sau và mí mắt cử động bảo vệ phía trước. Bộ phận cơ ngoạinhãn giúp nhãn cầu hoạt động mọi hướng. Bộ lệ để gìn giữ giác mạc luôn đượctrong suốt (Hình 2.2).Nhãn cầu được bao trong một lớp mô liên kết cứng nhưng đàn hồi gọi là củngmạc (sclera). Phần trước của củng mạc là giác mạc (cornea) trong suốt và congnhiều, đóng vai trò là thành phần đầu tiên trong hệ thống tập trung ánh sáng của LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCMSVTH: NGUYỄN MINH TRUNG - 6 - GVHD: TH.S LÊ CAO ĐĂNGNGUYỄN ANH TUẤNmắt. Lớp phía trong củng mạc là mạch mạc (choroid). Ðó là một lớp mô màusẫm có nhiều mạch máu chạy qua. Chúng vừa có vai trò cung cấp máu cho phầncòn lại của mắt, vừa là một lớp màng để hấp thu ánh sáng.Ngay trước vùng tiếp nối giữa phần chính của củng mạc và giác mạc, mạchmạc trở nên mỏng hơn và có nhiều cơ trơn bên trong. Phần này được gọi là thểmi (ciliary body). Phía trước thể mi, mạch mạc tách khỏi cầu mắt và mở rộngvào xoang mắt, hình thành mống mắt (iris). Mống mắt có nhiều sợi cơ trơn sắpthếp theo hình vòng và hình tia. Khi các sợi cơ vòng co lại, đồng tử (pupil) ởtrung tâm mống mắt củng co và ngược lại. Như vậy, mống mắt có vai trò trongviệc điều hòa lượng ánh sáng đi vào mắt.Hình 2.2: Sơ đồ lát cắt ngang mắt người LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCMSVTH: NGUYỄN MINH TRUNG - 7 - GVHD: TH.S LÊ CAO ĐĂNGNGUYỄN ANH TUẤNHố mắt giữa nằm trong khu vực gần chính giữa võng mạc, và nằm thẳng dọctheo trục chính của mỗi mắt. Cũng gọi là “điểm vàng”, hố mắt nhỏ (dưới 1mm2), nhưng rất chuyên biệt. Những vùng này chứa các tế bào hình nón chi chít,mật độ cao (trên 200.000 tế bào hình nón/mm2đối với mắt người trưởng thành,xem Hình 2.3).Hố mắt giữa là khu vực nhìn sắc nét nhất, và tạo ra độ phân giải không gian,độ tương phản và màu sắc rõ nhất. Mỗi mắt có chừng bảy triệu tế bào hình nón,chúng rất mỏng (đường kính 3 mm) và thon dài. Mật độ tế bào hình nón giảm ởbên ngoài hố mắt do tỉ lệ tế bào hình que so với tế bào hình nón tăng dần lên(Hình 2.3).Tại vùng rìa của võng mạc, tổng số cả hai loại cơ quan thụ cảm thị giác nàyđều giảm về cơ bản, gây ra sự mất mát sâu sắc độ nhạy thị giác tại rìa ngoài củavõng mạc. Điều này có thể bù lại bởi thực tế thì người ta nhìn liên tục các vậttrong tầm nhìn (do cử động mắt nhanh tự nhiên), nên ảnh nhận được có độ nétđồng đều. Trong thực tế, khi ảnh bị ngăn cản không cho chuyển động tương đốiso với võng mạc (thông qua một quang cụ nào đó), thì mắt không còn cảm nhậnđược cảnh sau một vài giây.Hình 2.3 : Sự phân bố tế bào hình que và hình nón trên võng mạc LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCMSVTH: NGUYỄN MINH TRUNG - 8 - GVHD: TH.S LÊ CAO ĐĂNGNGUYỄN ANH TUẤNII.1.1. NHÃN CẦU:Nhãn cầu có thể tích 6,5 ml (khoảng 1/6 thể tích hốc mắt), nặng 7,5 mg, chuvi 75 mm, đường kính trước sau 24 mm. Nó được cấu tạo bởi 3 lớp vỏ bọc chứađựng các môi trường trong suốt bên trong đó là thủy dịch, thủy tinh thể và pha lêthể lần lượt từ trước ra sau. Hai lớp ngoài của vỏ bọc tương tự như màng não củahệ thống thần kinh trung ương, còn lớp trong cùng tương tự như mô não.Màng xơ bọc ngoài (màng cứng) có nhiệm vụ che chở , gồm có giác mạc (1/6chu vi trước) và củng mạc (5/6 còn lại). Nơi củng mạc và giác mạc gặp nhau gọilà rìa giác củng mạc. Màng mạch máu giữa (màng nuôi và màng nhện) gồm cóhắc mạc, thể mi, và mống mắt gọi chung là màng bồ đào. Nó cung cấp dinhdưỡng phần lớn cho những lớp khác. Lớp trong cùng là võng mạc. Đây là lớpcảm thụ quang chuyên hóa cao tinh tế có nguồn gốc từ ngoại bì thần kinh vànghèo khả năng tái sinh (Hình 2.2).II.1.1.1. CÁC LỚP MÀNG BỌC: CÁC LỚP MÀNG BỌC:GIÁC MẠC:Giác mạc là phần trước nhất của lớp bọc ngoài, trong suốt so với củng mạcmàu trắng đục. Đó là mặt khúc xạ chính của mắt, chiếm 2/3 công suất khúc xạcủa toàn bộ nhãn cầu, khoảng 43 D ở mặt trước giác mạc.Cấu tạo: giác mạc có 5 lớp cơ bản đó là biểu mô, màng Bowmann, chủ mô,màng Descemet và nội mô ( Hình 2.4).Hình 2.4 : Cấu tạo củagiác mạc LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCMSVTH: NGUYỄN MINH TRUNG - 9 - GVHD: TH.S LÊ CAO ĐĂNGNGUYỄN ANH TUẤNDinh dưỡng: dinh dưỡng giác mạc thông qua bơm thủy dịch cung cấpglucose, muối khoáng, vitamine C và lấy đi những chất biến dưỡng. Máy bơm nộimô chịu trách nhiệm cho sự trong suốt của giác mạc thông qua sự khử nước (94%), 6% còn lại thông qua sự bốc hơi ngang qua biểu mô. Hệ thống mạch máu rìacũng góp phần nhỏ vào sự dinh dưỡng giác mạc.Thần kinh: giác mạc rất nhạy cảm gồm các thần kinh mi ngắn và mi dài sautừ mặt trong củng mạc ra ngoài rìa rồi vào giác mạc bằng 70 80 nhánh. Đikhoảng 2-3 mm những nhánh này mất bao myeline và chia thành hai nhóm:(1) Nhóm trước đi dưới màng Bowmann, xuyên qua tạo thành mạng dưới biểu mô;(2) Nhóm sâu đi trong lớp sâu của chủ mô nhưng không đến vùng trung tâm.CŨNG MẠC :Lớp sợi có vai trò chính bảo vệ nhãn cầu. Nó có màu trắng đục do cấu tạo củacác sợi đan chéo nhau và có kích thước khác nhau, có độ ngậm nước cao hơn sovới giác mạc (68% là nước).Cấu tạo: củng mạc có 3 lớp không rõ ràng (lớp thượng củng mạc, lớp nhủmô và lớp trong cùng gồm bó sợi nhỏ hơn, chứa tế bào sắc tố và sợi đàn hồi).Củng mạc được nuôi dưỡng bởi mạch máu thượng củng mạc phía ngoài và hắcmạc ở bên trong, nhưng nhu mô củng mạc được xem như vô mạch.Cách cực sau 3 mm phía trong và 1mm phía dưới là lá sàng nơi gắn của thầnkinh thị vào nhãn cầu.RÌA CŨNG GIÁC MẠC :Rìa là vùng chuyển tiếp rộng 1 mm ở ngoại vi giác mạc. Đó là vùng nối kếtgiữa biểu mô lát tầng có gai của giác mạc và biểu mô hình trụ của kết mạc nhãncầu. Kết mạc rìa cũng có nhiệm vụ cho sự tái sinh của lớp biểu mô giác mạc bịmất đi. Ngoài ra nó còn chứa nhiều tế bào của hệ thống miễn nhiễm: bạch cầu đanhân, lympho bào, đại thực bào, sắc tố bào và tương bào. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCMSVTH: NGUYỄN MINH TRUNG - 10 - GVHD: TH.S LÊ CAO ĐĂNGNGUYỄN ANH TUẤN MÀNG BỒ ĐÀO:MỐNG MẮT:Mống mắt là màn chắn sáng điều chỉnh lượng ánh sáng vào phần sau nhãncầu. Mống mắt có dạng chóp nón cụt dẹt, đáy là chân mống, đỉnh là bờ đồng tửđược nâng đỡ bởi thủy tinh thể. Màu sắc của mống tùy thuộc số lượng sắc tốtrong nhủ mô trước.Cơ mống mắt: mống mắt có 2 lớp cơ trơn. Lớp phía trước là cơ vòng chạyvòng quanh đồng tử, được điều khiển bởi hệ giao cảm. Cơ tia được điều khiển bởihệ giao cảm, đó là mảng cơ khu trú phía sau nhu mô mống mắt , trải rộng xungquanh lớp cơ vòng cho tới thể mi.Cấu tạo: từ trước ra sau gồm có:(1) Nội mô liên tục với nội mô lưới bè;(2) Màng ngăn trước do sự đậm đặc của nhủ mô;(3) Nhu mô gồm mô liên kết lỏng lẻo chứa những cấu trúc như cơ vòng, thần kinh,và mạch máu, tế bào sắc tố;(4) Màng ngăn sau là màng phát triển ra trước của màng Bruch;(5) Biểu mô sau gồm 2 lớp tế bào đều chứa sắc tố, có nguồn gốc từ phần trước nhấtcủa chén thị.THỂ MI:Bên cạnh cấu tạo mạch máu dồi dào (cung động mạch mống mắt lớn vànhánh nối động mạch mi trước và mi dài sau), thể mi có ba chức năng: điều tiết,sản xuất thủy dịch và đường thoát bồ đào củng mạc.Cấu tạo: thể mi có thể chia làm 2 lớp phôi thai: lớp biểu mô thần kinh vàtrung bì. [...]... nhau, tạo nên ảnh của các vật rơi vào tầm nhìn của mắt Quá trình thuộc về lượng tử: gồm các phản ứng quang hóa xảy ra khi ánh sáng tác dụng lên tế bào thị giác (tế bào hình que, hình nón) và biến nó thành tín hiệu điện truyền lên não Dưới tác động của ánh sáng và sự hiện diện của sinh tố A, các hợp chất hóa học cản quang trong tế bào hình nón và hình que bị phân giải, tạo nên những sản phẩm tác động. .. nhịp thức ngủ của con người, nhịp hoạt động ngày - đêm của các loài động vật và thời kỳ đâm hoa kết quả vào mỗi mùa xuân của cây cỏ Nhịp thức - ngủ của con người đã được hình thành từ rất lâu đời do sự tác động qua lại của cơ thể và môi trường Vì vậy, nhịp điệu sinh học vừa mang tính nội tại (như khi ta đưa các sinh vật vào hang tối, chúng vẫn giữ được nhịp thức ngủ như cũ), vừa mang tính ngoại cảnh (ví... toàn (không có khô mặt nữa bên) vì tế bào này chia 2 nhánh, một theo động mạch cảnh trong và một theo động mạch cảnh ngoài II.1.4 MẠCH MÁU: ĐỘNG MẠCH: ĐỘNG MẠCH NUÔI DƯỠNG HỐC MẮT: Động mạch mắt xuất phát từ động mạch cảnh trong ngay khi động mạch này xuyên qua trần màng cứng của xoang hang để rời khỏi xoang này Hình 2.9: Động mạch mắt và các nhánh phân bố SVTH: NGUYỄN MINH TRUNG NGUYỄN ANH TUẤN - 23... Do độ dốc của trần hốc mắt, gốc cơ trực trên và cơ trực trong nằm trong mặt phẳng phía trước các cơ khác và vì vậy 2 cơ này bám nhiều hơn vào màng cứng của thần kinh thị Chuyển động của nhãn cầu thực hiện quanh tâm của chuyển động mà gần như tương ứng với tâm nhãn cầu, khoảng 13,4 mm phía sau tâm mặt trước giác mạc Chuyển động xảy ra quanh 3 trục đi ngang qua tâm chuyển động và thẳng góc với nhau Ba... KHOA TP.HCM Thời gian ngủ có liên hệ với độ tuổi không? Thời gian ngủ tùy thuộc vào tuổi tác và yêu cầu của từng cơ thể Ở người lớn, cứ 1 giờ hoạt động phải được bù bằng nửa giờ ngủ Ở trẻ em, nhu cầu ngủ rất cao, cứ 1 giờ hoạt động phải bù lại bằng 2 giờ ngủ, tức là gấp 4 lần người lớn Tuổi càng nhỏ, nhu cầu ngủ càng cao (trẻ sơ sinh ngủ 20-22 tiếng mỗi ngày) Khi lớn lên, nhu cầu ngủ sẽ giảm dần, đến... NON_OPTICAL REFLEX: Chức năng của phản xạ (tiền đình) không do thị giác là duy trì vị trí của mắt có liên quan với bất kỳ sự thay đổi nào của đầu và vị trí của cơ thể Dẫn truyền của vận động này xuất phát từ mê đạo tai trong và những thần kinh cảm thụ bản thân ở nhóm cơ cổ làm trung gian truyền thông tin cho vận động đầu và cổ Những sợi hướng tâm liên kết xi-náp ở nhân tiền đình và đi qua trung tâm nhìn... chỉnh tiêu cự của mắt để mang ảnh chính xác vào tiêu điểm trên lớp tế bào nhạy sáng có trên võng mạc Tiêu điểm trong mắt được điều khiển bởi sự kết hợp của các thành phần gồm mống mắt, thủy tinh thể, giác mạc, và mô cơ, có thể làm thay đổi hình dạng của thủy tinh thể sao cho mắt có thể hội tụ cả những vật ở gần lẫn ở xa Hình 2.11 Sự điều tiết của mắt người II.3 SỰ MÃ HÓA THÔNG TIN THỊ GIÁC [4]: Khi... động đến màng các tế bào que và nón, gây nên một xung động thần kinh, truyền những thông tin thị giác theo các sợi thần kinh, qua giao thoa thị giác (optic chiasma) Trong lớp vỏ não ở dưới, thông tin từ mỗi mắt được duy trì dưới dạng cột vạch trội thị giác Khi tín hiệu thị giác được truyền tới lớp trên của vỏ não, thông tin từ hai mắt hợp nhất với nhau và sự nhìn hai mắt được thiết lập SVTH: NGUYỄN MINH... ngơi của các tế bào thần kinh vỏ não Nói chính xác hơn, đó là quá trình ức chế tự vệ, quá trình này bao trùm các tế bào - các nơron của vỏ não và lan truyền dẫn tới những vùng sâu hơn của não Khi đó, các nơron chấm dứt việc đáp lại những tín hiệu kích thích và chúng ở trong trạng thái ức chế Như vậy, các tế bào của vỏ não chịu trách nhiệm đảm bảo giấc ngủ Cùng với các tế bào của vỏ não, các bộ phận của. .. ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM CHƯƠNG III: TRẠNG THÁI NGỦ VÀ TÍN HIỆU EOG SVTH: NGUYỄN MINH TRUNG NGUYỄN ANH TUẤN - 34 - GVHD: TH.S LÊ CAO ĐĂNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM CHƯƠNG III: TRẠNG THÁI NGỦ VÀ TÍN HIỆU EOG III.1 TỔNG QUAN VỀ GIẤC NGỦ: III.1.1 NHỊP ĐIỆU SINH HỌC: Hình 3.1: Chu kỳ nhiệt độ cơ thể người cũng là nhịp điệu sinh học Mọi hoạt động sống của sinh vật là một chuỗi những thay . đánh giá tình trạng buồn ngủthông qua hoạt động của mắt. Nhóm đã nghiên cứu và bước đầu đã lập đượcmột số thông số liên quan giữa tình trạng buồn ngủ và. đượctrường hợp trên. Do đó nhóm quyết định đánh giá tình trạng buồn ngủ bằngphương pháp đo điện động nhãn đồ_ EOG”. Vấn đề được đặt ra xoay quanh bacâu