Elektroretinogram (ERG) ve Elektrookulogram (EOG) İşaretlerinin

BME 251
ELEKTRORETİNOGRAM VE
ELEKTROOKULOGRAM İŞARETLERİNİN
ÖLÇÜLMESİ
7.1
ELEKTRORETİNOGRAM
İŞARETLERİNİN ÖLÇÜLMESİ
• Retina parlak bir flaş ışığı ile uyarıldığında retina içindeki ışığa
duyarlı hücreler ani olarak uyarılır ve retinanın dışında detekte
edilebilir bir senkronize cevap oluşur.
• Retinanın iç yüzeyine veya kornea üzerine yerleştirilen bir elektrod
ve vücudun herhangi bir yerine (örneğin alın, şakak veya kulak
memesi) yerleştirilen referans elektrod yardımıyla algılanabilen bu
elektriksel işarete Elektroretinogram (ERG) denir.
• Elektrod olarak çok ince, içi tuzlu su dolu bir kontakt lensin iç
yüzeyine tutturulmuş küçük ve düz bir Gümüş-Gümüş Kloriir (AgAgCİ) levha kullanılır.
• Referans elektrodu da Ag-AgCl'den yapılmıştır.
ELEKTRORETİNOGRAM
İŞARETLERİNİN ÖLÇÜLMESİ
ELEKTRORETİNOGRAM
İŞARETLERİNİN ÖLÇÜLMESİ
ELEKTRORETİNOGRAM
İŞARETLERİNİN ÖLÇÜLMESİ
•
EKG de olduğu gibi ERG'de de oldukça kompleks bir biyolojik yapıdan
işaret alınmaktadır.
•
Bu işaret, retinanın elektriksel aktivitesini gösterir. Şekilde, 2 s'lik bir flaş
ışığına karşılık elde edilen tipik bir ERG eğrisi görülmektedir. ERG işareti a,
b, c, d olarak isimlendirilen dört farklı değişim gösterir.
•
Bu tipik dalga şekli, insan dahil birçok omurgalıda benzer şekildedir.
Araştırmalar, a dalgasının sadece fotoreseptif tabakadan ortaya çıkağını
göstermektedir, b dalgası ise geniş ölçüde bipolar hücre bölgesinden elde
edilir, c dalgası da fotoreseptörlerin arkasındaki pigment epitelyum
tabakasından kaynaklanmaktadır.
ELEKTRORETİNOGRAM
İŞARETLERİNİN ÖLÇÜLMESİ
ELEKTRORETİNOGRAM
İŞARETLERİNİN ÖLÇÜLMESİ
• Parlak flaş ışığına cevabın ilk kısmı ("Early receptor potential" ERP), fotopigment moleküllerinde değişiklik meydana getiren ilk
ışınlarla ortaya çıkar, ikinci bileşen 1-5 msn sonra ortaya çıkan "Late
reseptör potantial" (LRP)'dir.
• LRP'nin, fotoreseptörlerin sinaptik uçlarına yakın kısımlarında
maksimum olduğu bulunmuştur.
• Normalde ERP ve LRP, a dalgasının üst kısmını meydana getirir.
ERP ışık yoğunluğuna göre lineer, LRP ise yaklaşık logaritmik
değişim gösterir.
• İnsan ERG'sinde a ve b dalgalarını çubuk ve koniler meydana getirir.
• Konilerin oluşturduğu dalga daha hızlıdır. Işık uyarımının sonunda
beliren d dalgasını, a ve b bileşenlerinin sönüm cevabı oluşturur.
ELEKTRORETİNOGRAM
İŞARETLERİNİN ÖLÇÜLMESİ
•
ERP, ani ışık uyaranları sonucu ortaya çıkar. LRP, fotoreseptörlerin sinaptik
uçlarından ve dış pleksform tabaka seviyesindeki diğer hücrelerden yansır, b
dalgasının büyük bir kısmı bipolar hücre aktivitesi yardımıyla meydana gelir.
•
Ancak, ganglion hücrelerinin de b dalgası sürecinde aktif oldukları
gösterilmiştir. Ganglion hücreleri dışında bütün retina hücreleri, propagasyon
yapmayan yapıdaki gradyan potansiyeli ile uygun uyarmalara cevap
verirken, retinal ganglion hücresi depolarizasyon sırasında bir aksiyon
potansiyeli üretir.
•
Göz, optik eksenin bir kutbunda tabaka halinde, şerit yapılı biyoelektrik bir
kaynağı olan küresel iletken bir yapıdır. Gözün kornea kutbunda sınır
genellikle hava, geri kalan kısımlarda ise göz yörüngesindeki yağ-kemik
yapısıdır.
•
Her iki durumda da göz, göz ağ tabakasından dışarı çok az veya hiç akim
akmayacak şekilde yüksek dirençli bir malzeme ile çevrelenmiş olur.
ELEKTRORETİNOGRAM
İŞARETLERİNİN ÖLÇÜLMESİ
• Bir kontakt lens korneanın dış yüzeyine temas ettirilir, diğer
elektroddan, gözden uzakta olduğu için retinal kaynağın yaydığı
alanlardan etkilenmediği kabul edilir.
• Küresel koordinatlarda, göz içindeki herhangi bir noktada φ0
potansiyeli, Poisson bağıntısı yardımıyla hesaplanabilmektedir.
Burada σ0; göz içi ortamın iletkenliğini, iret ise retinanın akım
yoğunluğunu göstermektedir.
ELEKTRORETİNOGRAM
İŞARETLERİNİN ÖLÇÜLMESİ
• ERG ölçümlerinde, retinal kaynak belirlenmek istenir. Retinal kaynak
oldukça karmaşıktır. Yapının tabakalı olması zorluklara yol açar.
• En önemli problemlerden biri, fotoreseptörlerin dağılımından dolayı
retinanın uniform olmamasıdır. Foveada ise bipolar veya ganglion
hücre tabakası yoktur.
• Retinanın belli bir bölgesinden ERG'yi kaydetmek mümkündür.
• ERG kaydı, genellikle alt kesim frekansı 0.2-0.8 Hz olan
kuvvetlendiricilerle yapılır, c dalgasının uzun süreli olması
dolayısıyla, ERG'nin bu üçüncü önemli bileşeninin kaydı için de
kuvvetlendirme yapılır.
• ERG mikrovolt seviyesinde olduğundan 1000 kazançlı bir
kuvvetlendirici gerekir.
ELEKTROOKULOGRAM
İŞARETLERİNİN ÖLÇÜLMESİ
•
Göz hareketlerinin incelenmesi gözün çevresinde oluşan ve
Elektrookulogram (EOG) olarak isimlendirilen elektriksel kökenli biyolojik
işaretlerin ölçülmesiyle yapılabilir.
•
Göz yuvarlağı bir dipol gibi davranır ve göz hareketleri, dipol değişiminin
vektör momenti olarak izlenebilir.
•
Ölçülen potansiyel, retinanın görsel adaptasyonu, göz yuvarlağının
uzunluğu ve uyarımlara cevap gibi birçok faktörle değişir.
•
Buna ek olarak mutlak potansiyel farkında kişiden kişiye değişen farklılıklar
mevcuttur. Bütün bunlara rağmen bu metod, büyük göz hareketini
incelemek için faydalı olmaktadır.
•
EOG'nin ölçümünde, orta şiddetteki bir ışığın söndürülmesinden sonra, sabit
potansiyelin genliğinde bir azalma gözlenir. Kuvvetli bir ışık
uygulanmasından sonra ise genlikte büyük bir yükselme, daha sonra da
düşme görülür.
ELEKTROOKULOGRAM
İŞARETLERİNİN ÖLÇÜLMESİ
EOG
ELEKTROOKULOGRAM
İŞARETLERİNİN ÖLÇÜLMESİ
•
EOG gözün sağ ve soluna, burna
ve şakağa yerleştirilen yüzey
elektrodları ile ölçülür.
•
İleri doğru bakılırken dipol iki
elektroda göre simetriktir ve EOG
çıkışı sıfır olur.
•
Bakış sola kaydırıldığında, pozitif
kornea sol elektroda yaklaşır ve
daha pozitif olur. Bakışın yatay
açısı ile EOG çıkışı arasında
+30°'ye yaklaşan lineer bir ilişki
vardır.
•
Elektrodlar düşey göz hareketlerini
izlemek üzere gözün alt ve üstüne
de yerleştirilebilir. Duyarlık 0.5-1.5
derece arasındadır.
ELEKTROOKULOGRAM
İŞARETLERİNİN ÖLÇÜLMESİ
•
EOG ölçülmesi AC veya DC olarak yapılabilir. AC kayıtlarında, sadece
gözün hareket hızını belirlemek mümkündür.
•
Bu amaçla zaman sabiti 0.1-3 sn arasında değişen EEG ve EKG cihazları
kullanılır. Zaman sabiti küçükse alçak frekanslı göz titremeleri tespit
edilemez. Ancak hızlı hareketin yönü ve yaklaşık genliği belirlenebilir.
•
Gözün gerçek pozisyonunu belirlemek gerekiyorsa DC-kayıt gereklidir.
Burada da, algılanan mikrovoltlar seviyesindeki işaret üzerinde, alçak
frekanslarda elektrodlarda oluşan gürültü, sorun çıkarabilir.
•
Kullanılan elektrodlar polarize olabilir ve dirençleri deri ile temas sırasında
değişebilir. Bunu önlemek için ya uygun bir elektrod pastası veya polarize
olmayan Ag-AgCl elektrodlar kullanılır.
ELEKTROOKULOGRAM
İŞARETLERİNİN ÖLÇÜLMESİ
• EOG, uyku ve rüya araştırmalarında bebek ve çocukların göz
hareketlerinin izlenmesi ve okuma yeteneği ile göz yorgunluklarının
belirlenmesinde sık sık kullanılan bir metoddur.
• Göz üzerinde çeşitli ölçmeler için Ultrasonik cihazlar da kullanılabilir.
Böyle bir cihaz, A modunda çalışmaktadır ve çalışma frekansı 6-15
MHz arasındadır.
• Ölçmeler, hastanın gözüne anestezik bir ilaç damlatıldıktan sonra
küçük kalem tipi bir prob göze değdirilerek yapılır.
• Böylece çeşitli göz hastalıkları, retinal farklılıklar, korneal
farklılıklar, tümörler ve yabancı cisimler belirlenebilir. Bu cihaz,
"Ophthalmograph" adı ile bilinmektedir.