Documente online.
Username / Parola inexistente
  Zona de administrare documente. Fisierele tale  
Am uitat parola x Creaza cont nou
  Home Exploreaza
Upload


loading...

















































CONTRIBUTII LA MODELAREA SI SIMULAREA FUNCTIEI VIZUALE IN VEDEREA PROTEZARII SI ORTEZARII   

medicina












ALTE DOCUMENTE

MORFOLOGIA PROCESELOR DISTROFICE
Balneoterapia - Terapia cu ape minerale
Acidoza respiratorie
Alcaloza respiratorie
Fiziopatologia ascitei
Insuficienta respiratorie cronica
Schimbarea ADN
Alternative la institutionalizarea copilului seropozitiv HIV: asistenta maternala, reintegrarea, adoptia, modulele de tip familial
MODELAREA ABSORBTIEI PIROXICAMULUI SI ACIDULUI ACETILSALICILIC DIN COMPRIMATE
CANCERUL si ALIMENTATIA

CONTRIBUTII LA MODELAREA SI SIMULAREA FUNCTIEI VIZUALE IN VEDEREA PROTEZARII SI ORTEZARII


Biomecanica este stiinta care aplica legile si modurile de rationament ale mecanicii la studiul organismelor vii si, in particular, la om. Cu alte cuvinte, biomecanica este mecanica aplicata in biologie si anatomie.




Concomitent stiinta pura si stiinta aplicata, ea studiaza aspectele fundamentale ale fenomenelor mecanice din material vie si implicatiile lor fiziologice, ca si aspectele mai directe utilitare prin aplicatiile lor in terapeutica si industrie.

De aceea, putem spune ca biomecanica este si biologie si medicina interna si chirurgie si eductie fizica si reeducare neuromotorie si protezare si robotica si probleme industriale legate de sanatatea omului si ergonomie si siguranta rutiera si aeriana si traumatologie etc.

Ca si ramura a biomecanicii, optometria studiaza functiile si functionarea analizorului vizual, metodele si tehnicile de diagnostic si tratament, precum si modelarea functiei optice ca o functie redata printr-un sistem optic perfect.

Prezentul grant propune o tema interdisciplinara sub incidenta biomecanicii si a bioingineriei in general (prin partea de simulare numerica biotribologica a contactului ochi - pleoapa), cu implicatii biotehnologice - tinand cont ca toate metodele analitice si experimentale vizeaza o functie fiziologica umana - si evident optometrica pri 818j96i n modelarea optica, metodele de investigare si aparatura de specialitate. La toate acestea se adauga cunostintele in domeniul modelarii si simularii numerice, precum si a prelucrarilor statistice.

Aflata sub incidenta acestor domenii moderne de cercetare, cele ale optometriei, biomecanicii si bioingineriei in general, domenii ce vor marca cercetarea acestui secol, tema este reprezentativa in dezvoltarea cunoasterii stiintifice viitoare. Ea poate fi privita si ca o problematica a mecanicii fine tinand cont ca aici intervin studii de analiza, modelare si simulare, precum si parte experimentala ce implica aparate si tehnici optometrice (cu specific de mecanica fina si mecatronica).

Proiectul a fost prevazut pe doi ani, dupa cum urmeaza:

I.           Analiza, modelarea si simularea functiei vizuale in vederea protezarii si ortezarii baze teoretice de cercetare termen 2003

- stadiul actual al cercetarii functiei vizuale;

- modelarea optica a functiei vizuale;

- modelarea biomecanica oculara;

- simularea contactului ochi pleoapa;

- analiza comportarii analizorului vizual la socuri si vibratii.

II.        Cercetarea experimentala pentru realizarea analizei, modelarii si simularii functiei vizuale in vederea protezarii si ortezarii termen 2004

- analiza cercetarilor experimentale ale functiei vizuale;

- metode si tehnici de investigare si tratament a functiei vizuale;

- prelucrare statistica a rezultatelor experimentale obtinute;

- analiza metodelor de protezare si ortezare existente, metode de imbunatatire a acestora.


I.           Analiza, modelarea si simularea functiei vizuale

in vederea protezarii si ortezarii baze teoretice de cercetare


In scopul definirii corecte a problemelor si pentru a realiza o analiza complexa a functiei vizuale, s-au propus urmatoarele obiective

anatomia si fiziologia analizorului vizual;

analiza subsistemului oculomotor;

analiza functiei vizuale;

metode si tehnici de cercetare a functiei vizuale;

interpretari experimentale ale functiei vizuale;

defectele oculare si principalele metode de protezare si ortezare;

analizei formarii imaginii pe retina;

calculului functiei de transfer a retinei;

simularii optice a functiei vizuale utilizand programe moderne de simulare optica;

modelarea biomecanica oculara, cu referire la:

analiza principiilor modelarii in biomecanica oculara;

modelarea biomecanica a globilor oculari;

calculul stabilitatii vizuale si a perceptiei spatiale;

analiza biotribologica a contactului dintre ochi si pleoapa in timpul alergarii;

studiul miscarii descendente a pleoapei - inceperea clipirii,

analiza evenimentului exterior in timpul miscarii pleoapei influenta socului datorat alergarii,

studiul opririi din miscarea de forfecare simpla.

analiza comportarii analizorului vizual la socuri si vibratii, urmarindu-se

analiza unor modele vibrationale umane;

propunerea si studiul unui model complet de analiza a comportarii organismului uman la vibratii.


I.1. Realizarea unui studiu cu privire la stadiul actual al cercetarilor privind tema data


Acest studiu prezinta principalele probleme cu privire la stadiul actual al cercetarii functiei vizuale, aspecte ce cuprind: anatomia si fiziologia analizorului vizual; analiza subsistemului oculomotor si a functiei vizuale; metodele si tehnicile de cercetare a functiei vizuale; interpretari experimentale ale functiei; defectele oculare si principalele metode de protezare si ortezare.

In urma studiilor si a cercetarilor, s-au desprins urmatoarele concluzii:

I.2. Modelarea optica a functiei vizuale

Pentru a realiza simularea optica a functiei vizuale este necesara realizarea unei modelari matematice a fenomenelor ce implica aceasta functie si anume: analiza formarii imaginii pe retina si calculul functiei de transfer optic. Acest studiu incepe prin a prezenta o modelare a functiei vizuale prin analiza celor trei componente ale sale si anume: senzatia de lumina, vederea colorata si senzatia de forma, face calculul functiei de transfer optic a sistemului vizual si realizeaza simularea optica a acestuia prezentand modelul optic ocular si determinand calitatea imaginii obtinute prin acesta.

Utilizarea programului de simulare optica OSLO presupune:

Figura I.2.1. Introducerea datelor de intrare ale sistemului optic

Figura I.2.2. Traseul razelor Figura I.2.3. Analiza diagramei fasciculului de lumina

In dezvoltarea acestui capitol s-au desprins urmatoarele concluzii:

Aceasta cercetare isi propune sa prezinte aspecte legate de anumite prelucrari statistice ale functiei vizuale, precum si o analiza statistica proprie realizata in scopul gasirii cauzelor care influenteaza aparitia si frecventa ametropiilor oculare.

Pentru a intelege mai bine fenomenele legate de miscarile oculare si ceea ce implica acestea, acest studiu prezinta aspecte din biomecanica oculara si anume: principii ale modelarii, probleme privind statica oculara, analiza dinamica a miscarilor oculare, un studiu matematic asupra acestor miscari, precum si calculul stabilitatii vizuale si a perceptiei spatiale si modul in care acest calcul poate fi computerizat.


Prin prezentarea unor aspecte ce privesc modelarea biomecanica a analizorului vizual s-au desprins urmatoarele concluzii:

I.5. Simularea contactului ochi-pleoapa

Miscarea descendenta a pleoapei;

Eveniment exterior in miscarea pleoapei;

Oprirea din miscarea de forfecare simpla.

Prin aceasta simulare s-au desprins urmatoarele concluzii:

I.6. Comportarea analizorului vizual la socuri si vibratii

In prima parte a acestui studiu sunt evidentiate unele din rezultatele cercetarilor in domeniul influentei socurilor si a vibratiilor asupra organismului uman, iar partea a doua este consacrata studiului teoretic al influentei vibratiilor folosind modele existente si un model propriu propus.

Cercetarea experimentala pentru realizarea

in vederea protezarii si ortezarii

In scopul definirii corecte a problemelor si pentru a realiza o analiza complexa a functiei vizuale, s-au propus urmatoarele obiective

Aceste metode clasice de investigare a functiei vizuale au fost sistematizate dupa cum reiese din tabelul urmator.


Explorarea acuitatii vizuale


Metode de explorare cu optotipi

optotipi

Explorarea refractiei oculare


Metode obiective totale

Oftalmoscopia directa cu imagine dreapta

Schiascopia

Refractometria (optometria)

Metode obiective partiale

Cheratometria (oftalmometria)

Explorare cu oftalmometrul topografic

Oftalmoscopul

Schiascopul

Cilindrul Jackson

Cilindrul astitest

Refractometrul

Eriscopul Peter

Oftalmometrul Helmholtz

Explorarea simtului luminos


Explorare cu adaptometrul Goldmann-Weekers

Explorare cu adaptometrul Hartinger

Explorare cu adaptometrul ADM

Adaptometrul Golmann

Adaptometrul Hartinger

Adaptometrul ADM

Explorarea campului vizual


Metode campimetrice

Angioscotometria

Schiascotometria

Perimetria

Campimetre

Angioscometrul Evans

Stereocampimetre Lloyd

Perimetre cu cupola

Explorarea vederii colorate


Metode ce folosesc culori spectrale

Metode ce folosesc culori pigmentare

Colorimetre

Anomaloscoape

Explorarea motilitatii pupilare


Metode de examinare clinica

Examinarea statica a pupilei

Examinarea dinamica a pupilei

Metode speciale de pupilometrie

Pupilometria de comparatie

Pupilometria tangentiala

Pupilometria de proiectie

Pupilometria diferentiala

Pupilometrul Haab

Discul pupilometric

Perimetru

Aparat Burnke

Pupilometrul Hess

Pupilometrul Engel

Electropupilografic

Inregistrari video

Explorarea oftalmotonusului


Tonometria de indentatie

Tonometria de aplanatie

Metode goniometrice

Directe sau indirecte

Tonometre

Gonioscoape Koeppe si Shaffer

Goniometre Goldmann, Van Beuningen si Thorne

Explorarea echilibrului oculomotor si a vederii binoculare


Examen obiectiv

Examen subiectiv

Sinoptofor

Amblioscop

Explorarea paraliziilor oculare




Nistamografie

Electromiografie miografica

Electronistamograf

Electromiograf

Alte tehnici si metode de explorare


Fluorometria

Oftalmodinamometria

Angiografia fluorescenta

Electrofiziologia clinica

Echografia oculo-orbitara

Fluoromicroscoape

Oftalmodinamometre

Standuri electrice si electronice

Standuri cu dispozitive LASER


Metodele moderne sunt mai putin variate. Cateva exemple sunt prezentate in tabelul urmator:

Metoda optica pentru determinarea raspunsului pupilar in infrarosu

Elemente componente: S - sursa; C - condensor; D - diafragma; Ob - obiectiv; IR - filtru pentru infrarosu.

Functionare: Imaginea sursei in infrarosu este proiectata pe pupila ochiului. Fluxul incident pe retina este independent de marimea pupilei. Fiecare canal este afectat de patru filtre de densitate neutrala cu atenuarile de 0,5; 1,0; 2,0; 4,0.

Metoda optica pentru determinarea senzatiei de lumina a ochiului uman

Elemente componente: S -sursa de lumina; C -sistem optic de colimare; F -filtru; Ld -lama divizoare; Exp -sistem optic de expandare; Fd -fotodetector; Ob -obiectiv.

Functionare: Fasciculul luminos provenit de la sursa de lumina este colimat cu ajutorul sistemului optic de colimare si traverseaza filtrul, este apoi divizat de lama divizoare. Fasciculul orizontal este expandat de sistemul de expandare si apoi cade incident pe fotodetectorul. Celalalt fascicul traverseaza sistemul optic. Pozitionand fotodetectorul exact in franja paterna a fasciculului se va obtine imaginea transformata de sistemul optic al ochiului.


Metoda optica de analiza a vederii colorate

Elemente componente: L1, , L11 -sisteme optice centrate; Og1, , Og7 -oglinzi; Ld -lame divi-zoare; Cd -cub divizor; Obt -sistem de obturare; S -sistem de iluminare; P, P -filtre de culoare.

Functionare: Ochiul drept, prin intermediul celor trei cai optice realizate din insiruirea de lentile si sisteme de reflexie, este supus unor succesiuni de stimuli cu diferite lungimi de unda. Reactiile la stimulii colorati ai acestui ochi se transmit si la cel stang, unde iluminarea cu un fascicul in infrarosu permite inregistrarea raspunsurilor pupilei ochiului si computerizarea acestora. Sistemul este foarte fiabil si ofera rezultate exacte asupra comportarii analizorului vizual la diversi stimuli, cu diferite lungimi de unda.

Metoda optica de analiza a senzatiei de forma

Elemente componente: Og1, ,Og4 -oglinzi plane; Og5 -oglinda sferica; Og6 -oglinda parabolica; Ld1, , Ld3 -lame divizoare; D1, , D3 - diafragme iris; F1, , F3 -filtre de culoare; FL1, , FL3 -filtre Louvre; SL -sistem lenticular.

Functionare: Cele trei cai optice, realizate prin devierea fasciculelor cu ajutorul sistemelor de reflexie, converg pe retina ochiului de studiat. Se obtine astfel un semnal ce culege informatii asupra senzatiei de forma a ochiului de studiat.





Metoda optica pentru analiza motilitatii pupilare

Elemente componente: PL1, PL2 - lame jumatate de unda; Og1,Og2, Og3 - oglinzi; Cd1, Cd2 - cuburi divizoare; L1, L2, L3 - lentile; P - prisma; F filtru.

Functionare: Asemanatoare cu ce prezentata in exemplul anterior.



Metoda holografica de studiu a functiei vizuale


Functionare: Cele doua lungimi de unda ale dipozitivelor LASER se combina pe cubul divizor, obtinandu-se astfel o marime intre 4764,8A corespunzator dispozitivului cu argon si 4762,3A, corespunzator celui cu krypton. Fasciculul astfel obtinut este dirijat prin intermediul oglinzilor pe distantierul optic de interferenta. Standul prezentat este utilizat pentru inregistrarea hologramei in volum a fundului de ochi studiat.






Functionare: Cei doi stimuli sunt primiti de cele doua linii generate de monitorul televizat. Subiectul trebuie sa incerce sa fuzioneze cele doua imagini primite de la cele doua ecrane intr-o singura impresie vizuala. Parametrii stimulului astfel obtinut pot fi calculati functie de distanta dintre ecran si ochii subiectului, de modul de separatie dintre cele doua linii de pe ecrane, de distanta interpupilara a subiectului si de puterea de dispersie a prismei utilizate.

Metoda oftalmoscopica de scanare cu dispozitiv LASER

Elemente componente: L1, , L6 - lentile; Og1, Og2 - oglinzi; M -modulator.

Functionare: Fasciculul provenit de la dispozitivul LASER este mai intai modulat, apoi parcurge sistemul L1-L2-Og1-L3-L4-Og2-L5 si este proiectat pe fundul de ochi al pacientului. Aici, acest fascicul se reflecta, este proiectat prin lentila L6, iar apoi este fotomultiplicat. Standul prezinta posibilitatea atat a studiului elementelor optice refringente ale ochiului, cat si a corectiei eventualelor vicii de refractie ale ochiului.

Metoda optica pentru analiza motilitatii pupilare cu ajutorul radiatiei LASER


Functionare: Unda    emerge prin lama jumatate de unda de la laserul cu ioni de argon. Prisma Forester desparte fasciculul in doua fascicule polarizate ortogonal de egala intensitate. Cubul divizor Cd1 si oglinda Og3 creeaza o figura de inerferenta cu fasciculul ce parcurge traseul Og1 - Og2 - Cd2. Doua motoare pas cu pas, dirijate de un sistem microprocesorizat, rotesc si translateaza oglinda Og3 astfel incat cele doua fascicule sa se intalneasca in acelasi punct. Prisma de polarizare Glan-Thompson se roteste astfel incat una din cele doua unde polarizate sa se transmita mai departe prin D1 si L1.






Functionare: Radiatia provenita de la dispozitivul YAG este expandata prin sistemul Exp1, sufera o reflexie pe oglinda Og1 si este proiectata pe ochiul pacientului prin obiectivul OB. Optometristul vizeaza ochiul pacientului utilizand ocularul, care primeste informatii de pe fundul de ochi prin intermediul sistemelor OB si F. Dispozitivul He-Ne este utilizat pentru punerea la punct a sistemului.



Diversitatea sistemelor vii impune stabilirea unor criterii de selectie a datelor experimentale, din cauza diferentelor existente in ceea ce priveste dimensiunile, forma, sensibilitatea si modul de reactie al diferitilor oameni, precum si din cauza ca toti acesti factori se pot modifica cu timpul, cu experienta si cu conditiile ambiante specifice; chiar la un singur individ este necesara, cunoasterea unor date experimentale cu caracter statistic, pentru care trebuie efectuat un numar mare de observatii si un control amanuntit.

, asemeni celei din modelarea numerica, a condus la urmatoarele concluzii:

Ø               cresterea fortei pana la valoarea de 30 N nu a intervenit in starea generala a subiectului, iar functia vizuala este in parametri normali;

Ø               atingerea pragului de 35-40 N a indus stare generala proasta si disconfort;

Ø               peste 40 N starea s-a agravat, subiectul acuzand pierderea echilibrului, stare generala proasta (ameteli si greturi) si pierderea acuitatii vizuale.

Utilizarea deplasarii actuatorului ca data de intrare conduce la urmatoarele rezultate:

Ø               s-a marit deplasarea de la la 4 mm, cazuri in care subiectul nu a acuzat modificari in starea generala si nici tulburari ale functiei vizuale indiferent de valoarea frecventei;

Ø               pentru pragul de 5 mm, variatia frecventei de la la 4 Hz nu a indus modificari, in schimb la frecventa de 5 Hz si apoi la 6 Hz starea s-a inrautatit pana la pierderea echilibrului;

Ø               Text Box: 
Figura II.3.2.
Text Box:  
Figura II.3.3.

asemanator s-au desfasurat masuratorile pentru o amplitudine de 10 mm, frecventa de rezonanta s-a situat in jurul valorii de 5 Hz




II.4. Metode de protezare si ortezare oculare


Lentile pentru corectie


Lentile combinate

Lentile sfero-torice

Lentile sfero-cilindrice

Lentile cilindru cruce



Lentile axometrice

Lentile convergente





Lentile divergente

Lentile plan convexe

Lentile biconvexe

Lentile periscopice

Lentile punctuale

Lentile menisc

Lentile plan concave

Lentile biconcave

Lentile periscopice

Lentile lenticulare

Lentile menisc


Lentile prismatice




Lentile bifocale

Lentile multifocale



Lentile astigmice

Lentile cilindrice

Lentile torice


Lentile pentru protectie


Lentile filtrante

Lentile protectie la lumina



Lentile absorbante

Lentile protectie industriale

Sticle protectoare incolore

Sticle protectoare colorate

Un alt mod de ortezare a analizorului vizual consta in utilizarea lentilelor de contact. Corectia defectului de refractie este in acest caz realizata prin aplicarea directa pe fata anterioara a corneei a unui sistem optic. Un dezavantaj al lentilelor de contact este ca, in cazul utilizarii lor, poate sa apara un astigmatism rezidual care exista chiar dupa corectarea astigmatismului fetei anterioare a corneei. Avantajele folosirii lentilelor de contact sunt: acuitatea vizuala este in general mult mai buna decat aceea data de lentilele pentru ochelari in toate cazurile de miopie forte; campul de vedere nu este limitat; campul vizual este normal caci nu exista aberatii periferice ca la lentilele pentru ochelari.

Exista urmatoarele categorii de lentile de contact:

lentilele sclerale sunt lentile care acopera ansamblul conjunctiva si cornee si sunt formate din trei zone distincte: partea sclerala, partea limbica si partea din cornee care prezinta curburi diferite;

lentilele corneene sunt lentile care acopera corneea si sunt aderente prin proprietatea lor de capilaritate.

lentile de contact speciale, si anume: lentile usoare pentru corectia miopiei forte; lentile astigmate cu raze de curbura interioare si exterioare, lentile avand o prisma inferioara incorporata care nu se roteste, lentile bifocale pentru afaki sau prezbiti.







III. Concluzii finale si contributii personale


Concluzii generale:


Frecventa ametropiilor depinde de un mare numar de factori: economico-sociali, varsta, profesie, sex etc. De cele mai multe ori greu de decelat. Ei intervin in geneza ametropiilor simple. Precizia statisticilor de mai sus este determinata de factori economici (exista persoane cu probleme oculare care nu se prezinta la medic din cauze economice sau sociale lipsa educatiei in domeniu), precum si de metodele de investigare utilizate.

Tehnicile experimentale de analiza a comportarii organismului uman la socuri si vibratii trebuie sa se efectueze in laborator, in conditii simulate si controlate.

Acuratetea experimentelor cu deplasari ca date de intrare a fost mai mare decat a celor ce au utilizat forta sinusoidala ca data de intrare.

Contributii personale si originale:


In dezvoltarea amplei problematici ce face subiectul acestei lucrari de cercetare, colectivul de autori au adus urmatoarele contributii personale si originale:

in urma unei analize riguroase si a parcurgerii unui bogat si variat material bibliografic se realizeaza sistematizarea notiunilor anatomice si fiziologice ale analizorului vizual in scopul utilizarii acestora de catre ingineri;

pornind de la lucrari similare din literatura de specialitate, s-a conceput modele matematice utile analizei formarii imaginii pe retina;

s-a dedus functia de transfer optic, esentiala caracterizarii sistemului vizual;

utilizand cel mai modern program de simulare optica OSLO, s-a prezentat modelul optic ocular si s-a analizat calitativ functia vizuala - pentru un ochi emetrop - prin caracteristicile si functiile sale specifice: s-au dedus si reprezentat grafic functiile de transfer optic si cele de imprastiere; s-au analizat aberatiile sistemului optic si modul in care lungimea de unda influenteaza functia vizuala;

s-a realizat o prelucrare statistica a ametropiilor oculare si s-au evidentiat factorii ce o influenteaza;

prin utilizarea unui model matematic al miscarilor oculare, s-a analizat si reprezentat grafic dependenta proiectiei pupilare de unghiurile de rotatie ale ochiului;

pornind de la o lucrare de referinta in domeniu [H2], s-a conceput o schema de computerizare a calculului perceptiei spatiale si al stabilitatii vizuale, necesare caracterizarii biomecanice a analizorului vizual;

in urma unor stagii de specializare la Laboratorul de Mecanica Contactului, al Institutului National de Stiinte Aplicate din Lyon (Franta) s-a realizat simularea contactului dintre ochi si pleoapa, utilizand medii de programare moderne ce aplica metoda elementului finit;

conceperea, analiza si verificarea unui model propus pentru studiul comportarii analizorului vizual la vibratii in urma caruia s-a ajuns la concluzia ca organismul uman modelat ca un sistem de mase, arcuri si amortizoare se comporta asemeni tuturor sistemelor mecanice, cele mai afectate parti ale organismului fiind ochii, capul (sistemele neurologice) si viscerele;

conceperea si realizarea unui stand experimental care verifica modelul teoretic de mai sus.







loading...










Document Info


Accesari: 4602
Apreciat:

Comenteaza documentul:

Nu esti inregistrat
Trebuie sa fii utilizator inregistrat pentru a putea comenta


Creaza cont nou

A fost util?

Daca documentul a fost util si crezi ca merita
sa adaugi un link catre el la tine in site

Copiaza codul
in pagina web a site-ului tau.




Coduri - Postale, caen, cor

Politica de confidentialitate

Copyright Contact (SCRIGROUP Int. 2020 )