CC BY
22
кодера на реальном канале ТЧ с ограничением полосы пропускания и дальнейшую их обработку Турбо-блок декодером (таблица 1). Был выбран Турбо-блок код с параметрами сверточного кода к = 5, О = (33/37) и параметрами блочного кода п = 127, к = 120, й =1 и полиномом О = 211, длиной перемежителя N = 64000 и общей скоростью ТБК К = 0,45. Многопозиционные сигналы были выбраны с параметрами 5 = 8, т = 2 и / =1.
Использование Турбо-блок кода в синтезе с МВС сигналами позволило достичь вероятности ошибки 10-8 при передаче многопозиционных временных сигналов в канале ТЧ.
ВЫВОДЫ
Кодовые конструкции на основе синтеза Турбо блочных и Турбо кодов позволяют получить высокие результаты энергетической эффективности, сравнимые с Турбо кодами для гауссовского канала связи, но без порога эффективности. Использование данных кодовых конструкций вместе с МВС показало высокую эффективность на реальных каналах ТЧ с группированием ошибок.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК
1. Захарченко Н. В. Выбор средств связи АСУ: Учебное пособие. - Одесса: УГАС, 1975. - 110 с.
2. Расчет эффективности совместного использования РЦК и МВС: Учебное пособие / Под ред. Н. В. Захарченко. -Одесса: УГАС, 1996. - 68 с.
3. Захарченко М. В., Улеев О. П., Топалов В. В. Ймов1р-шсть помилкового прийому сигнальноТ конструкцп над-лишкового багатопозицшного часового коду при i-кратно-му повторены // Радютехыка. - Випуск № 112. - 1999. -С. 52-55.
4. Горохов С. М., Захарченко В. М., Топалов В. В. Ефек-тивнють використання широтночмпульсноТ модуляцп при передач! дискретноТ ¡нформацп // Зб1рник наукових праць УДАЗ за 1-е п1вр1ччя. - 1999. - С. 44-48.
5. Berro C, Glavieux A, Thitimajshima P. Near Shannon limit error correcting coding and decoding // Turbo codes. Proc. International Conference on Communications. -May 1993. - Pp. 1064-1070.
6. Robertson P., Hoeher P., Villebrun E. Optimal and suboptimal maximum a posteriori algorithms suitable for turbo decoding // European Trans. on Telecommun. - Vol. 8. -Mar./Apr. 1997. - Pp. 119-125.
7. Matthew C. Valenti. Iterative Detection and Decoding for Wireless Communications // Disertation for the degree of Doctor of Philosophy in Electrical Engineering. - Blacksburg-Virginia, 1999. - P. 217.
8. Tolhuizen, S. Baggen and E. Hekstra-Nowacka. Union bounds on the performance of product codes // Proc. IEEE International Symposium on Information Theory. -MIT, Mass, Boston, August 1998. - P. 267.
9. Pyndiah R., Glavieux A., Picart A., Jasq S. Near optimum decoding of product code // Proc. IEEE Globecom Conf. -San Francisco, November 1994. - Pp. 339-343.
Надшшла 2.03.06 Шсля доробки 17.04.06
В1дображуеться принципи формування кодера та декодера нових складених Турбо конструкцш. Приведена виведена анал1тична границя ймов1рност1 помилки для нових конструкцш. Ощнюеться енергетична ефективтсть складених Турбо конструкцш з межою Шенона та Турбо кодами. Проводятся вим1рювання ефективност1 нових со-ставних Турбо конструкцш з багатопозщшними часо-вими сигналами на реальних каналах тональноi частоти.
The coder and the decoder of new compound Turbo constructions is presented in article. We show the deduced analytical border of error probability for new constructions. Power efficiency of compound Turbo constructions with Shannon limit and the Turbo codes is estimated. Measurements of efficiency of the Turbo constructions with multiposition time signals on real voice-frequency channels are made.
Таблица 1 - Результаты измерения и декодирования данных на каналах ТЧ
В, бод 100 200 700
Р, Гц 700 700 700
С, бит/с 67,5 135 472,5
Вероятность дробления 6,90E-04 7,98E-04 1,30E-02
Вероятность увел. число переходов 2,40E-04 2,20E-04 1,25E-02
Вероятность умен. число переходов 4,50E-04 5,78E-04 5,12E-04
Вероятность смещения >10% 6,96E-03 8,38E-03 1,50E-02
Е Вероятности ошибки МВК 7,65E-03 9,18E-03 2,80E-02
Вероятность ошибки бита до ТБК 6,00E-03 8,20E-03 2,18E-02
Вероятность ошибки бита после ТБК 5,3E-12 2,67E-11 2,16E-08
УДК 691.385
Е. Я. Швец, Л. Л. Веревкин
МИКРОКОНТРОЛЛЕРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ АМБЛИОПИИ
Представлены результаты разработки нового устройства, предназначенного для восстановления зрения амб-лиопичного глаза, перспективность которого заключается в возможности проведения комплекса лечебных мероприятий для детей различных возрастных групп.
© Швец Е. Я., Веревкин Л. Л., 2006
ВВЕДЕНИЕ
Амблиопия - понижение зрения, обусловленное функциональными расстройствами зрительного анализатора,
возникающими, в основном, в период развития зрительной системы.
Все методы лечения амблиопии можно разделить на две большие группы. К первой группе относятся методы, требующие активного участия больного (метод засветки с определением феномена последовательного образа, метод на основе занятий с локализатором-кор-ректором и т. д.). Ко второй группе принадлежат методики, которые не предполагают сознательного участия пациента (метод окклюзии, метод засветки красным светом, метод на основе занятий с «Амблиоспек-лом» и др.) [1]. Каждая из групп имеет свои преимущества и недостатки. Наиболее эффективно лечение, когда пациент сознательно пытается сохранить в памяти последовательный образ, при этом включаются резервные механизмы в коре и подкорке головного мозга, которые снимают процессы торможения в амблио-пичном глазе. Однако такие методы применимы для детей старшего возраста, так как маленький ребенок не всегда может сообразить, как фиксировать последовательный образ. Пассивное воздействие на амблио-пичный глаз - раздражение сетчатки красным светом или наблюдение зерен на «Амблиоспекле» - применимо для детей младшего возраста. Но участие у таких детей высших корковых связей при этом снижается, что ухудшает качество лечения.
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
Целью настоящей работы была разработка специализированного электронного устройства, в котором объединяются преимущества существующих методик лечения амблиопии и пациенту предлагаются оптические образы с переменным цветом свечения и регулируемой длительностью предъявления тест-объектов (оптотипов) во времени. Дополнительным условием эффективности разрабатываемого устройства являлось обеспечение возможности регулирования яркости оптотипа в соответствии с индивидуальными особенностями зрения пациента.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ ПОДХОД
К РАЗРАБОТКЕ МЕТОДИКИ
Световой поток, сформированный источником излучения в изображения, т. е. содержащий зрительную информацию, является раздражителем рецепторов сетчатки и нейронов. При этом возбуждающее действие на детекторные элементы вызывает ответную реакцию в виде зрительного образа. Одним из способов раздражения сетчатки является наблюдение светового поля через сканирующие его отверстия (рис. 1). Если расположить отверстия 1 во вращающемся непрозрачном диске 2 по спирали Архимеда, а за диском предъявлять подсвеченные тест-объекты 3, то будут последова-
Рисунок 1 — Размещение вращающегося диска с отверстиями относительно панели с подсвеченным оптотипом
Равномерное сканирование объекта достигается тем, что все отверстия на диске движутся с одинаковой угловой скоростью, проходя разные расстояния на своих окружностях за один и тот же промежуток времени. Кроме того, области сканирования освещенного сектора отверстиями с постоянной линейной скоростью смещаются к центру диска. При этом каждая область сканирования тест-объекта запоминается зрительным анализатором и дает возможность слить изображение в единое целое. Таким образом в связи с инертностью зрительного восприятия возникает эффект последовательного образа.
Распознавание глазом различных геометрических фигур способствует развитию форменного зрения.
При восстановлении зрения амблиопичного глаза эффективны упражнения на локализацию наблюдаемого объекта. Разрабатываемая методика предусматривает сканирование отверстиями восьми областей предъявления тест-объектов и распознавание пациентом программно предъявляемого оптотипа в одной из них.
За счет изменения скорости вращения диска с отверстиями считывание тест-объектов для амблиопичного глаза происходит с нагрузкой. Уменьшение скорости вращения позволяет одновременно с локализацией проводить упражнения для тренировки верзионных движений глаза (переноса взора с одного предмета на другой, находящийся на таком же удалении) производимых по дуге, образованной при переносе взора с уходящего за область сектора отверстия на входящее в него.
Расположение панели с тест-обектами на некотором удалении от вращающегося диска приводит к развитию глубинного зрения. При этом тренировка аккомодационного аппарата глаза происходит за счет различия расстояний при наблюдении фрагмента оптотипа, видимого сквозь отверстие в поверхности вращающегося диска.
Применение в качестве подсветки программно выбранного сектора красного, зеленого и белого цветов эффективно как реализация методики засветки сетчатки цветовыми полями. Переключение подсветки сектора
с определенной частотой и разным цветом свечения позволяет выполнить раздражение сетчатки модулированным световым потоком.
Изменение времени предъявления пациенту различных тестовых объектов приводит к развитию статической остроты зрения.
Все рассмотренные методики в настоящее время реализованы в отдельных приборах. Их отличает сложность конструкции, дороговизна, они применимы только в стационарных условиях и кабинетах охраны зрения детей. Перспективным является объединение наиболее эффективных методик в одном устройстве.
РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ АМБЛИОПИИ
С целью повышения эффективности лечения амбли-опии пациентов всех возрастных групп разработано микроконтроллерное устройство «Плеофор» (рис. 2), которое создает пассивную нагрузку на сетчатку амблио-пичного глаза и реализует активное сознательное участие в лечении пациента даже младшего возраста [2].
Задачей разрабатываемого устройства является повышение остроты зрения амблиопичного глаза до уровня 0,3-0,4, при котором возможно слияние изображений, что необходимо для проведения мероприятий по лечению косоглазия и восстановлению бинокулярного зрения.
Устройство позволяет получить на экране последовательный образ, производить засветку амблиопичного глаза слепящими полями белого, красного и зеленого цвета свечения, производить тренировку аккомодационного аппарата, фузионных резервов, распознавать тест-объекты с различной степенью нагрузки на орган зрения.
Устройство состоит из непрозрачного диска 1 с отверстиями, расположенными по спирали Архимеда. Перед диском 1 установлен прозрачный экран 2. За диском размещена сменная панель 4 с оптотипами, расположенными в восьми секторах. Диск 1 вращается электродвигателем 3. Оптотипы на панели 4 через па-
нель 5 подсвечиваются светодиодами 6 в определенном порядке. Порядок включения светодиодов и скорость вращения диска управляется микроконтроллером 7 по специально разработанной программе. Во время вращения диска 1 пациент последовательно видит фрагменты подсвеченного тест-объекта на панели 4 и должен, подсознательно объединяя их, получить полное изображение оптотипа, подсвечиваемого светодиодами 6 через панель 5 [3].
Способность слить зрительным анализатором промежуточные фрагменты тест-объекта (рис. 3), видимые через отверстия в непрозрачном диске, в непрерывное изображение, близка к способности сохранять последовательный образ, так как в основе обоих феноменов находится эффект инертности зрительного восприятия.
Получение полного изображения оптотипа, в результате слияния его фрагментов в единое целое, для ребенка намного легче, чем удержание последовательного образа. Это происходит подсознательно и пациент даже не замечает, как он получил полное изображение оптотипа. Скорость вращения диска с отверстиями изменяется регулировкой с пульта управления устройства и контролируется показаниями на дисплее. Использование управляемых светодиодов обеспечивает возможность предъявлять группы оптотипов в различных местах панели 4. Благодаря этому имеет место упражнение на локализацию.
Когда пациент наблюдает оптотип через подвижные отверстия диска 1, то, благодаря спиральному расположению отверстий, процесс предъявления фрагментов оптотипа происходит по окружности и к центру. Если использовать радиальную щель, то процесс слияния идет только по кругу, в направлении вращения. Таким образом, использование отверстий, расположенных по спирали, дает более эффективную нагрузку на амблио-пичный глаз, чем использование радиальной щели.
Разработанная схема обеспечивает управление скоростью вращения диска с отверстиями, программное переключение позиции предъявляемых оптотипов, изменение яркости и цвета подсветки оптотипов, визуальный контроль выполнения программы. На функциональной
ЖКИ индикатор Двигатель
Микроконтроллер Схема синхронизации
Клавиатура Светодиодная панель
Рисунок 4 - Функциональная схема устройства для лечения амблиопии «Плеофор»
схеме (рис. 4) дисплей (ЖК индикатор) предназначен для контроля режимов лечебных мероприятий, проводимых на устройстве «Плеофор».
С клавиатуры поступает команда на микроконтроллер о начале выполнения программы, изменении режимов, занесении данных о времени проведения сеанса и режимах в память, остановке программы. Микроконтроллер осуществляет общее управление устройством в соответствии с выбранной пользователем программой.
Схема синхронизации обеспечивает включение на светодиодной панели заданного контроллером сектора с оптотипами при прохождении мимо него верхнего отверстия вращающегося диска.
Светодиодная панель состоит из восьми секторов, каждый из которых подсвечивается одним из трех све-тодиодов белого, красного или зеленого цвета свечения. Схема управления светодиодной панелью позволяет менять яркость свечения.
Схема электрическая принципиальная устройства для лечения амблиопии представлена на рис. 5.
Микроконтроллер АТ9082313 предназначен для управления процессом функционирования устройства.
Жидкокристаллический индикатор МТС -816204ХКСИ8-01 отображает информацию о режимах программного обеспечения в текстовом формате, что удобно при выполнении лечебных мероприятий.
Оптопара БА1 в схеме синхронизации формирует сигнал и передает его на соответствующий вход мультиплексора ББ3 при прохождении синхронизирующим отверстием вращающегося диска того сектора, адресный код которого задан микроконтроллером. Этот код передается и на дешифратор ББ2, который выбирает группу подключаемых светодиодов в секторе. Получив информацию от микроконтроллера, мультиплексор, в соответствии с заданной программой, определяет цвет свечения сектора и посредством дешифратора ББ1 подключает один из коммутирующих свето-диоды транзисторов УТ2-УТ4. Светодиоды УБ1-УБ9 красного цвета свечения, УБ10-УБ17 белого цвета свечения, УБ18-УБ25 зеленого цвета свечения.
Постоянное напряжение 12 В от внешнего источника питания необходимо для обеспечения работы электродвигателя. Стабилизатор интегральный БЛ3 преобразует это напряжение в 5 В для питания интегральных микросхем и внутренних узлов схемы.
Двигатель постоянного тока имеет возможность менять скорость вращения при изменении потенциала коллектора транзистора УТ1. Режим изменения скорости задается с выхода РВ3/ОС1 микроконтроллера, в соответствии с выбранной на клавиатуре программой.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Методика проведения тренировки следующая: ребенка сажают перед аппаратом на расстоянии 33 см от оп-тотипа так, чтобы глаза пациента находились приблизительно на уровне центра диска. За диском с отверстиями предъявляют различные оптотипы. Пациент должен назвать фигуру, буквы, направление разрыва в кольцах Ландольта и т. п. Тренировки проводят в течение 15 минут. Если у ребенка амблиопия с неправильной фиксацией, то сначала делают засвечивание большим безрефлексным офтальмоскопом, а затем проводят тренировку на разработанном устройстве «Плеофор».
Эффективность методики была подтверждена во второй детской больнице города Запорожье у двадцати пяти больных с амблиопией слабой и средней степени. Из них десять больных возрастом пять - шесть лет. Среди этих детей у пяти была амблиопия низкой степени, у трех средней и у двух высокой. Больные с низкой степенью амблиопии получали лечение только разработанной методикой на устройстве «Плеофор». Больные со средней и высокой степенью амблиопии сначала получали засветы методом Кюперса, а затем удержание последовательного образа было заменено считыванием оптотипа по разработанной методике. Повышение остроты зрения наблюдалось в среднем на две десятых.
У тринадцати больных с разными формами астигматизма острота зрения на оба глаза была 0,3-0,4. После подбора очков острота зрения повысилась до 0,4-0,5. Не ожидая месячного срока ношения окуляров, после сужения зрачков, сразу был назначен десятидневный курс лечения новым методом, острота зрения в очках поднялась до 0,8-0,9. Эти дети быстро адаптировались к ношению очковой коррекции.
ВЫВОДЫ
Существенным достоинством предлагаемого аппарата является возможность одновременного выполнения формирования эффекта последовательного образа, изменения времени предъявления пациенту разных тестовых объектов для развития статической остроты зрения, распознавание глазом различных геометрических фигур для развития форменного зрения. Панель с тест-объектами располагается на расстоянии от вращающегося диска, что обеспечивает возможность тренировки глубинного зрения. За счет применения различных по цвету излучателей появляется возможность
Рисунок 5 - Схема электрическая принципиальная устройства «Плеофор»
осуществлять терапию с разными цветами и яркостью предъявляемых оптотипов. Микроконтроллерная система управления позволяет автоматически регулировать частоту предъявления оптотипов, автоматически изменять цвет и позицию оптотипа, а также применить элементы биоадаптивной обратной связи в процессе восстановления бинокулярного зрения.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК
1. Офтальмология: Учебник / Под ред. Е. И. Сидоренко. -М.: ГЭОТАР-МЕД, 2002. - С. 320-322.
2. Декларацшний патент. УкраТна. Апарат для лтування амблюпп «Плеофор» / Поправка О. М., Верьовюн Л. Л., Швець 6. Я., Червоний ¡. Ф., Сидоренко М. Г., Посунь-
ко О. П., Багаев Р. А. (УкраТна). - № 61226; Заявл. 30.09.04; Опубл. 15.04.05; Бюл. № 4. - 6 с. 3. Веревкин Л. Л., Посунько А. П., Слюсаревская А. А. Аппарат для лечения амблиопии // Праш ¡X науково-тех-шчноТ конференцп викладач1в та студент1в ЗД¡А. -Частина 3. - Запор1жжя: ЗД¡А. - 2004. - С. 61-64.
Надшшла 15.03.06
Представлет результати розробки нового пристрою, призначеного для в1дновлення зору амблютчного ока, перс-пективтсть якого полягае в можливост1 проведення комплексу лтувальних заход1в для д1тей р1зних втових груп.
The results of development of device of the sight of ambliopia eye perspective of which consists in possibility of lead through of complex of medical measures for the children of different age-dependent groups intended for renewal are represented.
