[发明专利]基于触觉的模拟视幻觉定位系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种视觉假体技术领域的系统，具体的说，是一种基于触觉的模拟视幻觉定位系统。

背景技术

视觉的形成需要有完整的视觉通路，包括眼球的屈光系统、视网膜、视路和大脑皮层枕叶。视觉通路上任何部位发生病变均可影响视力，严重者导致失明。原发性视网膜色素变性(RP)及老年性黄斑变性(ARMD)导致的视网膜外层进行性变性，成为导致老年人失明的主要原因。视觉假体技术是利用大多数盲人往往只有视觉通路的一部分发生病变，而其余部分神经组织的结构和功能尚完好的特点，对视觉通路的完好部位施加特定的人工电刺激，来兴奋神经细胞，模拟自然光刺激的效果，使盲人产生视觉感受。

在神经工程领域，视觉通路上三处的电极刺激可有效的引发可辨别的视幻觉：视皮层、视神经和视网膜。视皮层的植入是在大脑视皮层区植入电极阵列，通过电刺激直接刺激大脑皮层产生视幻觉。视神经假体植入则是将一个箍状缠绕电极置于视神经的末端，通过单极或双极电极导入电刺激，视神经将刺激传入大脑产生视幻觉。视网膜植入分为视网膜下和视网膜前两种假体植入方式，通过在视网膜上植入电极阵列的方式，通过光信号或者电信号刺激视网膜细胞，通过视神经传入大脑，从而产生视幻觉，这种植入方式对患者的视觉通路完整性要求较高。在三种植入方式中，刺激-视幻觉之间的空间对应性较好植入方式的为视网膜植入和皮层植入，但由于植入手术方法和精确度的限制，植入电极的刺激后，预想产生的视幻觉位置和实际观察到的视幻觉位置之间还没有严格的对应关系。而对于视神经植入方式，由于神经传导的复杂性，目前对于此种植入方式的刺激-视幻觉之间的空间对应关系仍不清楚。

随着视觉假体研究的日益成熟，准确有效的视幻觉定位装置成为植入手术后帮助盲人训练和康复的重要手段。无论使用何种视觉假体植入方式，为了能更有效的为盲人个体传送有用的信息，找出植入后视幻觉在真实视野的分布图非常关键。

经对现有技术的文献检索发现，Veraart C等在Brain Research(中文刊名：实验脑研究)(1998年第813期第181-186页)上发表的Visual sensationsproduced by optic nerve stimulation using an implanted self-sizing spiralcuff electrode，该文中提出用一个半球来评估视幻觉的位置的视幻觉，具体为：被测者的头被固定在半球的正前方，一只手的食指置于固定点作为参照点，同时另一只手指出双眼所观察到视幻觉点。其不足在于：由于必须使用一只手作为参照点，在指示半球上的某些位置视幻觉点时，须绕过作为参照点的手，构成本方法的系统误差。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于触觉的模拟视幻觉定位系统。使其基于触觉对模拟视幻觉进行定位，可以对模拟视幻觉定位的准确度和离散度进行量化度量，并且可以提供量化的系统误差，以供调校。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：头盔显示器、头部辅助定位装置、触摸屏、计算机、触觉导航装置和触摸板。所述头盔显示器与计算机相连，作为产生模拟视幻觉的刺激源；所述头部辅助定位装置，用于固定每个使用者与触摸屏的相对位置和角度；所述触摸屏，用来记录使用者在判断视幻觉位置后的触觉定位，并反馈到计算机中；所述触觉导航装置，帮助使用者确定触摸屏的中心位置；所述触摸板设置于触摸屏上方，用来引导辅助使用者使用触觉感知定位模拟视幻觉位置；所述计算机产生模拟视幻觉点的位置信息，通过数据传输线传输到头盔显示器中显示，使用者根据观察到的模拟视幻觉点，直接或在导航装置辅助下在触摸屏上定位，触摸屏将定位信息通过数据传输线传送至计算机中。

所述头盔显示器采用头盔显示器HMD，HMD为市场上通用型号，产生的视幻觉可以为二维的，也可以为三维的。

所述头部辅助定位装置由一个安装在支架上的下巴固定装置和额头固定装置构成，通过平衡螺母可以调整下巴固定装置和额头固定装置的位置，用于固定每个使用者与触摸屏的相对位置和角度。

所述触摸屏尺寸范围为14到30英寸，用来记录使用者在判断视幻觉位置后的触觉定位。

所述触觉导航装置为L型结构，其基座中间固定一长直棒状物体作为支架，支架顶端由可调节螺母固定的横棒指向触摸屏的中心，长直支架和指示横棒构成L型结构，来帮助使用者确定触摸屏的中心位置。