Biosignalerfassung. Olaf Eick. Formen Bioelektrischer Signale- ERG/EOG

Transkript

1 Biosignalerfassung Olaf Eick Formen Bioelektrischer Signale- ERG/EOG

2 Bau des Augapfels

3 Bau des Augapfels

4 Akkomodationsvorgang Akkomodationsvorgang Die Schärfe der Abbildung auf der Netzhaut wird durch die variable Einstellung der Brechkraft der Linse erreicht. Die Linse ist von einem Muskelring (Ziliarmuskel) umgeben, der beim Zusammenziehen die Linse zur Kugel werden läßt und bei seiner Erschlaffung diese flach zieht.

5 Akkomodationsvorgang Dieser Muskel wird durch Nerven aus dem Oculomotoriuszentrum im Gehirn gesteuert und zwar so, dass bei unscharfem Bild (die Bildpunkte werden grösser) die Richtung der Kontraktion geändert wird. Dadurch wechseln Kontraktion und Erschlaffung dauernd ab und pendeln um einen Optimalwert. Akkomodationsvorgang Mit Hilfe der Augenmuskeln wird das Auge so lange bewegt, bis der zu fixierende Gegenstand auf der Stelle des maximalen Auflösungsvermögens (gelber Fleck) auf der Netzhaut abgebildet wird (höchste Zapfendichte), Regelungsvorgang, bis eine maximale Erregung der Zapfen erreicht wird (ca. 10 Hz).

6 Umwandlung Licht in Erregung Anzahl über alle Sinnesorgane aufgenommene Informationen: ca bit/s. Nervensystem reduziert im Verhältnis :1. Daraus folgt, dass das gleiche Reizmuster von jedem Mensch individuell wahrgenommen wird.

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8 Lichtempfindliche Zapfen und Stäbchen in Netzhaut Sehpurpur (Abkömmling von Vit. A) wird durch Absorption von Licht gespalten Spaltprodukte erregen Photorezeptoren, die auf Bipolarzellen weitergegeben wird Rezeptive Feld durch Zusammenschalten mehrerer Photorezeptoren auf eine Bipolarzelle Lichtstrahl führt zur Erregung der nachgeschalteten Nervenzellen Von Bipolarzellen gelangt die Erregung über weitere synaptische Verbindungen auf Sehnervenzellen und -fasern, die sie an das Gehirn weitergeben Rezeptorpotential ist proportional zur Reizstärke (wenn keine Adaption)

9 Auflösung Auflösung 2 Punkte werden nur dann als getrennte Gegenstände erkannt, wenn ihre Bildpunkte auf der Netzhaut so weit auseinander liegen, dass sich ein unerregter Zapfen zwischen den beiden erregten befindet (Punktsehschärfe). Zapfenbreite im gelben Fleck (Macula lutea) etwa 3µm

10 Auflösung Noniussehschärfe Das Auge erkennt die Bruchstelle einer versetzt fortgeführten Linie deshalb, weil die Zapfen, bzw. deren nachgeschaltete Nervenzellen untereinander in Verbindung stehen und erkennen, wenn nach der Bruchstelle im Mittel mehr Zapfen aus der anderen Bildhälfte erregt werden als vor der Bruchstelle. Adaption

11 Adaption Anpassung des Auges an die Helligkeit: Trifft helles Licht auf das Auge, so wird der in den Zapfen befindliche Sehpurpur abgebaut. Die Abbauprodukte führen zur Erregung. Gleichzeitig wird mit einer bestimmten Geschwindigkeit der Sehpurpur rückgebildet und steht dem Sehvorgang wieder zur Verfügung. Zu Beginn der Beleuchtung überwiegt der Abbau, später stehen weniger Abbauprodukte zur Verfügung, was zur Abnahme der Erregung führt.

12 Räumliches Sehen Querdisparation binasal (entfernte Gegenstände) bitemporal (näherer Gegenstände)

13 Das Elektroretinogramm (ERG) ERG

14 ERG ERG ist Aufzeichnung eines von der Netzhaut produzierten Aktionspotentials, das entsteht, wenn sie von Licht adäquater Intensität stimuliert wird. Aufgenommen wird zwischen aktiver Elektrode, die mit einer Kontaktlinse verbunden ist und auf der Hornhaut des Patienten platziert wird und einer Referenzelektrode an der Stirn des Patienten. Das Potential zwischen den beiden Elektroden wird anschließend verstärkt und die Antwort angezeigt. Indikation zur ERG-Aufnahme Klassische Indikation zur Durchführung eines ERG ist der Verdacht auf Retino Pathia Pigmentosa, bei der frühzeitig skotopische (Nachtsehen, Stäbchen) und photopische Potentiale erloschen sind.

15 Differenzierung Stäbchen-Antworten können isoliert untersucht werden durch Stimulation des dunkeladaptierten Auges mit schwachem Licht. Zapfen-Antworten können isoliert untersucht werden durch Stimulation des lichtadaptierten Auges mit hellen Lichtblitzen oder Flickerlicht bei Hz. Stäbchen können bei dieser Frequenz nicht antworten.

16 ERG-Verlauf Die normale ERG-Antwort ist biphasisch. Die a-welle ist die initiale negative Ablenkung, die in den Photorezeptoren (Zapfen und Stäbchen) entsteht. Die b-welle ist die positive Ablenkung, die Prozesse repräsentiert, die in der Bipolarzellregion stattfinden. Die Amplitude der b-welle wird vom Tal der a-welle bis zum Gipfel der b-welle gemessen. ERG-Verlauf

17 Pathologische ERG- Veränderungen Das Elektrookulogramm (EOG)

18 EOG Das Auge ist ein Dipol mit vorderem (+) und hinterem (-) Augenpol. Beim EOG werden die Lageveränderungen des Ruhepotentials der Netzhaut mit 2 Schläfenelektroden aufgezeichnet. Das Elektrookulogramm mißt die Aktionspotentialdifferenz zwischen elektrisch negativer Hornhaut und elektrisch positivem Augenhintergrund. EOG

19 EOG Das EOG erfaßt Störungen in den äußeren Netzhautbezirken, besonders im Bereich der Rezeptoren und des Pigmentepithels. Es eignet sich zur Früherkennung von Intoxikationen, heredodegenerativen Netzhauterkrankungen, besonders auch zur Differentialdiagnose bei hereditären Makulopathien. EOG-Messung Die Elektroden werden an der Haut in der Nähe der medialen und lateralen Kanthi angebracht. Der Patient wird anschließend angewiesen, rhythmisch, mit Exkursionen konstanter Amplitude, von einer Seite zur anderen zu blicken. Jedes Mal, wenn das Auge sich bewegt, macht die Hornhaut die nächstgelegene Elektrode positiv mit Bezug auf die andere. Die zwischen beiden Elektroden produzierte Potentialdifferenz wird verstärkt und aufgezeichnet. Der Test wird sowohl in lichtadaptiertem als auch in dunkeladaptiertem Zustand durchgeführt.

20 EOG-Messung Da eine große Variation der EOG-Amplitude bei normalen Personen existiert, wird das Ergebnis kalkuliert, indem das Niveau der maximalen Höhe des Potentials bei Licht (Lichtgipfel) durch die minimale Höhe des Potentials im Dunkeln (Dunkeltal) dividiert wird. Dieser Wert wird mit 100 multipliziert und in % ausgedrückt. Der normale Wert liegt über 185%. Das EOG reflektiert die Aktivität des RPE (Retinales Pigmentepithel) und der Photorezeptoren.

21 EOG-Indikationen Analyse von Augenbewegungen (oculomotorisches Zentrum) Läsionen in verschiedenen Hirnregionen Neurologische Erkrankungen (Multiple Sklerose) Muskelerkrankungen Lesestörung Schlafstadien Steuerung von Hilfsgeräten bei Querschnittsgelähmten Verdacht auf vitelliforme Makula Dystrophie