CC BY
593
КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ОСТРОТЫ ЗРЕНИЯ
Е.А. Воронцов, А.С. Черноусов Научный руководитель - доктор технических наук, профессор В.М. Мусалимов
В работе приводятся краткие сведения из теории визометрии, методах контроля остроты зрения, а также классификация средств определения остроты зрения.
Введение
Зрительная система новорожденного не похожа на зрительную систему взрослого человека. Первые недели своей жизни дети практически не реагируют на зрительные раздражители. Под влиянием яркого света у них лишь сужаются зрачки, закрываются веки, глаза при этом блуждают независимо друг от друга. В этот период зрение еще слабо связано с сознанием. У новорожденного острота зрения намного слабее, чем у взрослого человека, и достигает 0,015 (у взрослого), затем, постепенно возрастает до 0,01-0,03. Такое слабое зрение объясняется тем, что сетчатка еще не сформировалась, а желтое пятно (тот участок сетчатки, благодаря которому зрение становится 100%-м) еще вообще отсутствует [1]. Кроме того, ребенок часто ошибается и в определении объема предметов. Он пытается схватить движущиеся тени, солнечного зайчика. Восприятие объема у детей развивается только тогда, когда они начинают передвигаться в пространстве. Ребенок рассматривает и активно обследует свое ближайшее окружение. На основе этого у ребенка формируются зрительные представления о расстоянии, что, в свою очередь, развивает трехмерное восприятие окружающего мира. К этому времени заканчивается один из периодов развития бинокулярного восприятия мира. Однако стереоскопическое зрение еще не отлажено полностью. По данным исследований, лишь к 10-12 годам это восприятие приближается к уровню взрослого. Разрешающая способность (острота) зрения и становление цветоощущения непосредственно связаны с выполнением зрительно-пространственных функций, а поданным становления цветоощущения можно судить и о психофизическом развитии человека.
Под остротой зрения понимают способность глаза различать две светящиеся точки раздельно. У здорового человека острота зрения условно равна единице, т. е. глаз способен различить две светящиеся точки раздельно под углом 1'. Это связано с тем, что для раздельного видения двух точек необходимо, чтобы между возбужденными колбочками находилась минимум одна невозбужденная колбочка (рис. 1).
сетчатка
Рис. 1. Разрешающая способность глаза
Необходимо учитывать, что расстояние от хрусталика до сетчатки в среднем составляет 15 мм [2]. Вследствие того, что диаметр колбочек равен 3 мк, для раздельного видения двух точек необходимо, чтобы расстояние между изображениями этих точек
на сетчатке составляло не менее 4 мк (рис. 2), а такая величина изображения получается именно при угле зрения 1'.
4 мк
Рис. 2. Фрагмент сетчатки
Острота зрения вычисляется по формуле Снеллена: V = d/D,
где V (Visus) - острота зрения, d - расстояние, с которого видит пациент, D - расстояние, с которого должен видеть глаз с нормальной остротой зрения знаки данного ряда таблицы. Существуют несколько вариантов строения (свойств) оптической системы глаза: близорукий, нормально видящий (эммеротропия), дальнозоркий. На рис. 3 представлено три варианта оптической системы глаза.
/
3-блпзорукость Рис. 3. Три варианта оптической системы глаза
Исследованием остроты зрения занимается визометрия. На рис. 4 представлены основные методы визометрии.
К стандартным средствам определения остроты зрения относятся таблицы оптоти-пов. История появления таблиц оптотипов уходит своими корнями во вторую половину 19 века, когда голландский офтальмолог, профессор Герман Снеллен (1835-1908) впервые предложил специальные таблицы для исследования остроты зрения [3] (рис. 5).
Наибольшее распространение получили десятичные таблицы, предложенные в 1875 г. Монуайе [5]. Его таблица состоит из 10 рядов букв, впоследствии были добавлены еще 2 строки - для остроты зрения 1,5 и 2,0. Десятичный способ для определения остроты зрения, предложенный более 100 лет назад, применяется и в настоящее время. В России буквы (русского алфавита) используются в таблицах Головина-Сивцева, которые впервые появились в 1928 г., вторая половина этих таблиц образована рядами оптотипов - колец Ландольта [5], предложенных в начале ХХ века немецким офтальмологом и названные его именем. Кольцо Ландольта (рис. 5) является стандартным оп-тотипом.
В стандарте ISO 8596 [4] приведена следующая формулировка общих требований к оптотипам: «Остроту зрения, равную 1, представляет кольцо Ландольта, наружный диаметр d которого охватывает угол 5' , а ширина и разрыв кольца - угол 1' при соот-
ветствующем расстоянии наблюдения». Подробное описание кольца Ландольта приведено в табл. 1.
Рис. 4. Методы визометриии
Рис. 5. Пример таблицы оптотипов (таблица Сивцева)
Рис. 6. Кольцо Ландольта
Размер оптотипа
Угол наблюдения разрыва и ши- Минимальное
Острота зрения Логарифм вели- рины кольца число предъяв-
чины разрыва Минуты дуги Допустимое отклонение, % лений
0,05 +1,3 20
0,063 (0,06) +1,2 16 2
0,08 +1,1 12,5
0,1 +1 10
0,125 +0,9 8
0,16 +0,8 6,3 3
0,2 +0,7 5
0,25 +0,6 4 ± 5
0,32 (0,3) +0,5 3,2
0,4 +0,4 2,5
0,5 +0,3 2
0,63 (0,6) +0,2 1,6 5
0,8 +0,1 1,25
1,0 0 1
1,25 -0,1 0,8
1,6 -0,2 0,63
,02 -0,3 0,5 ±10 5
Таблица 1. Степени остроты зрения
При размещении более одного оптотипа на общем поле (при формировании таблиц) следует выдерживать интервалы между оптотипами (горизонтальные и вертикальные).
Острота зрения Минимальный промежуток между стандартными оптотипами
Менее 0,06 2-х кратная ширина разрыва кольца Ландольта
0,06 - 0, 125 диаметр кольца Ландольта
0,16 - 0,32 1,5-кратный диаметр кольца Ландольта
0,4 - 1,0 2- кратный диаметр кольца Ландольта
Свыше 1,0 3- кратный диаметр кольца Ландольта
Таблица 2. Интервалы между стандартными оптотипами (от края до края)
Требованиям стандартов ISO отвечают таблицы, выполненные типографским способом, в частности, таблицы Головина-Сивцева. Кроме этого, в соответствии с международными стандартами ISO 8596 и ISO 8597 были разработаны таблицы РОРБА, названные так по первым буквам имен авторов - Ю.З. Розенблюма, И.Г. Овечкина, В.А. Рослякова, М.И. Бершанского, Л.И. Айзенштата. Особенности этих таблиц по сравнению с таблицами Головина-Сивцева состоят в следующем:
• имеется оптотип для определения остроты зрения 0,05, являющейся границей форменного зрения;
• изменение размеров оптотипов происходит равномерно от строки к строке с коэффициентом 1,26 (кроме первых трех для слабовидящих);
• использованные буквы можно интерпретировать как в русском, так и в латинском алфавитах;
• использовано одиннадцать букв вместо семи, что затрудняет их запоминание
• мала дискретность при переходе от одной к другой строке в оптотипах для низкой и высокой остроты зрения.
Таблица Сивцева-Головина Таблицы Снеллена
20 футов 6 метров
0,1 20/200 6/60
- 20/160 6/48
- 20/125 6/38
0,3 20/100 6/30
- 20/80 6/24
0,3 20/63 6/20
0,4 20/50 6/15
0,5 20/40 6/12
0,6 20/32 6/10
0,7 - -
0,8 20/25 6/7.5
0,9 - -
1,0 20/20 6/6
- 20/16 6/5
1,5 20/12.5 6/3.75
2,0 20/10 6/3
Таблица 3. Соответствие показателей остроты зрения при использовании различных таблиц
В настоящее время выпускаются таблицы РОРБА с буквами и кольцами Ландоль-та. Следует отметить, что стандарты также определяют соответствие различных таблиц для проверки остроты зрения.
На сегодняшний день существуют средства автоматизации проверки остроты зрения [3], в частности, проекторы оптотипов (табл. 4).
Современные проекторы знаков характеризуются большим разнообразием тест-объектов. Для исследования остроты зрения каждый прибор имеет три- четыре вида тест-объектов. Например, в модель АСР-7 (разные модификации АСР-7Е, АСР-7М, АСР-7ЕМ, АСР-7Я) включены: кольца Ландольта, цифры, буквы, знаки Снеллена, детские картинки. Диапазон измерения остроты зрения в зависимости от предлагаемого тест-объекта представлен в табл. 5. Кроме этого, используется большое количество специальных тестов для проведения исследования астигматизма, а также различных нарушений бинокулярного зрения и стереозрения: лучистая фигура, четырехточечный тест, красно-зеленый, поляризационный стереотест и др.
Для удобства работыпроекторы часто снабжены горизонтальными и вертикальными масками для быстрого предъявления нужной строки, столбца или даже отдельно-
го знака. Таблица 6 представлена для оценки скорости смены масок и скорости выбора теста в различных моделях проекторов.
Мод. Фирма, страна Расст. проекции, м Кол-во проецир. кадров Увеличение на расстоянии 5 м, крат Способ управления Габариты, мм Масса кг
АСР-7М Topcon Япония 3 - 6,1 30 30 Дистанционный (без прогр) 196x292 х237 6
АСР-7Е Topcon Япония 3 - 6,1 30 30 Дистанционный (с прогр) 196x292 х237 6
АСР-4 Topcon Япония 3 - 6 - 24 Дистанционный 176x353 х249 6
СР-4 Topcon Япония 3 - 6 - 24 Ручной 176x353 х249 5,5
SCP-660 Nidek Япония 2,9 - 6,1 26 - Дистанционный
Selectra P-O-C Leica/Reic hert, Германия 2,4 - 6,1 25 Дистанционный (програм.) 197x219 х173 6,1
L-4800 Inami, Япония 3 - 6 24 35 Дистанционный 200x325 х195 4,5
Robochar t HCP 710 Hoya, Япония 2,9 - 6,1 16 Дистанционный (непрограм. Без масок и фильтров) 340x220 х280 6,5
HCP 720 2,9 - 6,1 16 Дистанционный (непрограм. с масками и фильтрами) 340x220 х280 6,5
HCP 721 2,9 - 6,1 16 Дистанционный (програм. с масками и фильтрами) 340x220 х280 6,5
SZP-250 Carl Zeiss, Германия Дистанционный
Таблица 4. Проекторы оптотипов
Обозначение 1 типа диска с тестами Диапазон определения остроты зрения для тест-объектов
Кольцо Лан-дольта Детские картинки Цифры Знаки Снеллена Буквы
1 F 0,05, 2,0 0,1 , 1,0 0,1 , 1,5 0,1 , 1,5 -
1 А - 0,1 , 1,0 0,1 , 1,5 0,1 , 1,5 0,05 , 2,0
С
0,2 . 1,25
0,1 . 1,0
0,05 . 2,0
Таблица 5. Диапазон остроты зрения для различных видов оптотипов группы знаков АСР-7
Фирма, Модель Скорость смены кад- Скорость смены масок,
страна ра, кадр/сек кадр/сек
Topcon, Япония СР-4 1 1
АСР-4 1 1
АСР-6Е 0,2 0,3
АСР-7 0,2 0,2
АСР-7М 0,2 0,2
АСР-7Е 0,2 0,2
АСР-7ЕМ 0,2 0,2
№ёек,Япония SCP-660 0,3 -
Inami, Япония L-4800 0,2 0,3
Hoya, Япония Robochart
НСР-710 0,5 -
НСР-711 0,5 -
НСР-720 0,5 -
НСР-721 0,5 -
Таблица 6. Скорости смены масок и скорости выбора теста
Имеется большое разнообразие функционального исполнения проекторов знаков «Robochart» фирмы «Hoya», Япония. В настоящее время изготавливаются 4 модели этой группы приборов:
• НСР-710 - непрограммируемая модель без масок и фильтра,
• НСР-711 - программируемая модель без масок и фильтра,
• НСР-720 - непрограммируемая модель с масками и фильтрами,
• НСР-721 - программируемая модель с масками и фильтрами. При этом поставляются испытательные таблицы 6 типов:
• Тип А - японские символы, кольца Ландольта, циферблаты часов;
• Тип В - буквы алфавита, картинки, фиксированные точки поля;
• Тип С - цифры, картинки, фиксированные точки поля;
• Тип D - буквы алфавита, кольца Ландольта, циферблаты часов;
• Тип Е - таблицы Снеллена, картинки, фиксированные точки поля;
• Тип F - цифры, кольца Ландольта, фиксированные точки поля.
В настоящее время проекторы зрительных знаков выпускаются многими зарубежными фирмами: «Topcon», «Takagi», «Tomey» (Япония); «Carl Zeiss» (Германия), «Essilor» (Франция), «Mentor» (США) и другими. В России оптические компоненты к проекторам выпускаются, например, фирмой «Олис» [7] . В лаборатории офтальмоэр-гономики и оптометриипри Московского научно-исследовательского института глазных болезней им. Гельмгольца созданы проекторы знаков для исследования остроты зрения и подбора очков.
Метод определения остроты зрения, в котором в качестве тестов используются одиночные знаки (кольца Ландольта, знаки Снеллина. Головина-Сивцева и др.), контрасты которых с фоном близки к единице, дает неполную информацию о состоянии
зрения. Более качественную оценку можно получить с помощью тестов, контраст которых с фоном является переменным. Это позволит с большей достоверностью проводить профессиональный отбор, особенно там, где требуется высокая острота зрения при наблюдении объектов малых контрастов, на ранних этапах проводить диагностику нарушения функций зрения при некоторых заболеваниях. Кроме того, поскольку частотно-контрастная характеристика (ЧКХ), или функция передачи модуляции (ФПМ), является одной из основных характеристик оценки качества многих оптических приборов, то значение ЧКХ глаза является необходимым для интегральной оценки качества оптического прибора, работающего совместно с глазом наблюдателя.
Получить сведения о ЧКХ глаза можно косвенным путем - по субъективной оценке, определяемой либо по пороговому контрасту периодических решеток известной пространственной частоты, необходимой для ее обнаружения на пределе разрешения, либо по пороговой частоте решетки при заданном контрасте тестовых полос.
На основании изложенного можно дать следующие рекомендации. Если требуется провести экспресс-диагностику («быструю» диагностику), то целесообразно использовать портативные таблицы оптотипов, предназначенные для наблюдения с расстояния до 1 м. Такие таблицы выполняются в виде альбомов или небольших плакатов (до 300x300 мм.) Но такая диагностика подразумевает значительную погрешность в определении остроты зрения. Для более качественной оценки необходимо помещение, позволяющее наблюдать таблицы с расстояния до 6 м., стандартные таблицы оптотипов, специальное устройство подсветки и определенная освещенность в помещении. Стандартные таблицы могут быть реализованы с помощью проекторов оптотипов (табл. 4). В зависимости от требований к процессу диагностики (скорость, объем, точность) можно выбрать необходимое устройство проекции оптотипов. Среди быстродействующих проекторов с наименьшими габаритами следует отметить модель АСР-7Е («Topcon», Япония).
Для определения ЧКХ зрения требуется комплекс мероприятий и средств. Материальная база включает в себя проектор оптотипов с масками и фильтрами (желательно программируемый), персональный компьютер, специальное помещение. Поэтому такое обследование возможно проводить только в стационаре. Поскольку габариты в данном случае не играют существенной роли, то внимание следует обратить на быстродействие, увеличение и способ управления. В связи с этим для научных исследований можно порекомендовать наиболее приемлемое оборудование таких фирм, как «Topcon» (Япония) - модель АСР-4, «Nidek» (Япония) - модель SCP-660, «Carl Zeiss» (Германия) -SZP-250, «Essilor» (Франция).
Существующие на сегодняшний день средства и большая часть методов не позволяют провести комплексную оценку свойств зрения.
Работа проведена в рамках исследования по созданию принципиально новой методики и средств комплексного исследования характеристик зрения.
Литература
1. Волков В.В., Луизов В.А., Овчинников Б.В., Травникова Н.М. Эргономика зрительной деятельности человека. Л.: Машиностроение, 1980. 112 с.
2. Кравков С В. Глаз и его работа. М.: Изд-во АН СССР, 1950. 532 с.
3. Тамарова Р.Н. Оптические приборы для исследования глаза. М.: Медицина, 1982.
4. Стандарт ISO 8596.
5. Исследование остроты зрения по таблицам оптотипов в соответствии с международными стандартами ISO. / http://www.olis.ws/clauses/iso/iso.htm
6. Диагностика внимания, Кольца Ландольта. / http://www.adalin.mospsy.ru/r_02_00/r_02_05e.shtml
7. Оптическое оборудование фирмы «Олис»./ http://www.8a.ru/firms/g1190.html
