Основы визоконтрастометрии
Точная оценка функционального состояния зрительного анализатора весьма важна не только для выяснения физиологических возможностей и резервов человека, но и для практической врачебной работы.
Именно поэтому офтальмологи всегда с большим интересом относятся к новым методикам, которые позволяют более точно, но в то же время достаточно просто и быстро отразить состояние и динамику зрительных функций.Оценивая функциональное состояние органа зрения, врачи в первую очередь исследуют остроту зрения, а также поле зрения у пациентов с повреждениями глаз. Традиционная визометрия с использованием таблиц Головина-Сив- цева уже на протяжении 70 лет остается основной методикой, позволяющей оценить центральное зрение. Однако, несмотря на свою распространенность и популярность, она имеет целый ряд недостатков. Прежде всего, при проведении традиционной визометрии исследование проводится при максимальном контрасте изображения оптотипов, в то время как в реальной жизни глазу приходится работать в самых разнообразных условиях освещенности объектов. Визометрия дает грубую информацию о том, как видит испытуемый самые мелкие объекты, но ничего не говорит о том, как видит испытуемый объекты, превышающие их по размеру. Это можно измерить, изменив контраст изображения, а эти измерения весьма важны для диагностики многих заболеваний. Кроме того, с математической точки зрения значимость различных строк в традиционной таблице для визометрии не одинакова. Так, в первой строке, как известно, расположено лишь два оптотипа, в то время как в десятой строке, соответствующей остроте зрения 1.0, находится уже восемь знаков. Следует отметить также, что, например, при демонстрации оптотипов во второй строке таблицы угол предъявления разрыва, лимитирующего остроту зрения, уменьшается в два раза по сравнению с первой строкой и составляет для расстояния 5 м — 10 минут (для 1-й строки) и 5 минут (для 2-й строки).
В то же время шаг изменения этого угла при сравнении 9-й и 10-й строк совершенно иной (1,11 и 1,0 минут).После целого ряда исследований для оценки сохранности зрительных функций было предложено использовать в качестве тест-объектов набор мир (решеток) с синусоидальным распределением яркости и постепенным уменьшением контраста. В нашей стране эта методика получила по предложению профессора В. В. Волкова название «визоконтрастометрия» и в 80-е гг. нашла себе широкое применение в клинической практике [2-4, 6, 7, 10, 15, 19, 20].
Методика основана на том представлении, что наиболее информативными параметрами, определяющими восприятие различных геометрических форм объектов, можно считать геометрический размер, выраженный в угловых величинах, и контраст этого объекта, выраженный в единицах контраста. Для описания геометрических размеров тестового изображения используют величину, определяемую количеством циклов (черно-белых переходов, или периодов) в одном угловом градусе поля зрения наблюдателя. Эта величина называется пространственной частотой и измеряется в циклах на угловой градус (цикл/град).
Контраст решетки определяется по формуле Michelson:
К = (L1- L2y(L + L2),
где L1 — максимальная и L2 — минимальная величины яркости в черно-белых переходах решетки; К — контраст решетки.
В соответствии с этой формулой максимально возможный контраст равен 1, а минимальный — 0. Чувствительность здорового человека к изменению контраста для разных пространственных частот различна. Она максимальна в диапазоне пространственных частот от 4 до 10 цикл/град. За пределами этого диапазона контрастная чувствительность резко падает как на низких, так и на высоких пространственных частотах. На рис. 53 изображен график контрастной чувствительности здорового испытуемого.
По оси ординат отложена контрастная чувствительность — величина, обратная пороговому контрасту, а по оси абсцисс — пространственная частота.
Положение максимума на кривой контрастной чувствительности зависит от яркости решетки, ее площади и положения в поле зрения.
Так, если яркость решетки мала, то пик контрастной чувствительности регистрируется в области низких пространственных частот, а если высока, то сдвигается в область высоких пространственных частот. Показатели нормы частотно-контрастной чувствительности у детей 9-15 лет приведены в гл. 4 (см. рис. 47).Для клинической практики в нашей стране были разработаны малый и большой атласы тестовых изображений для измерения частотно-контрастных характеристик [12, 13, 20]. Малый атлас издания 1985 г. содержит 8 изображений тестовых решеток, а большой атлас издания 1988 г. содержит набор из
Рис. 53. Кривая контрастной чувствительности (частотно-контрастная характеристика глаза человека, ЧКХ).
16 синусоидальных тестовых решеток в диапазоне пространственных частот от 0,37 до 18 цикл/град. Изображение каждой из решеток имеет переменный контраст от 0 до 1. Исследование проводится при предъявлении тестовых решеток в аппарате Рота при стандартных условиях освещенности с расстояния 1,5 м. При этом испытуемому демонстрируют изображение черно-белой решетки, соответствующей определенной пространственной частоте. Отмечают тот пороговый уровень контраста, при котором пациент обнаруживает наличие полос. Данные заносят в специальный бланк и строят график, названный видеограммой (рис. 54), где по оси абсцисс откладывают пространственную частоту, а по оси ординат — процент зрительной сохранности относительно нормальной контрастной чувствительности, принятой за 100%. Подобное представление данных для клинических целей удобнее кривой контрастной чувствительности, представленной на рис. 53.
Особенность видеограммы заключается в том, что она содержит информацию о норме контрастной чувствительности, определенной предварительно создателями атласа. Подобная форма представления данных позволяет офтальмологу в повседневной практике сразу видеть, насколько соответствует контрастная чувствительность данного испытуемого норме.
Шкала сохранности нанесена прямо на тестовое изображение, что облегчает считывание информации.Помимо «Пособия по визоконтрастопериметрии» для проведения исследования контрастной чувствительности Научно-производственным предприятием «Физиология и технология» Института физиологии им. И. П. Павлова РАН в 1989 г. был разработан и выпускался аппаратно-программный диагностический комплекс «Эрготест-ДТ». Теперь с помощью разработанных нами
Визоконтрастометрия при повреждении глаз ■ 183
Рис. 54. Вариант нормальной видеограммы.
новых программ на базе стандартных IBM-совместимых компьютеров при соответствующем фотометрировании монитора без каких-либо дополнительных устройств можно синтезировать изображения на SVGA-дисплее, предъявлять их испытуемому, обрабатывать полученные данные, иметь базу данных, принимать решение о пациенте и распечатывать полученную информацию на принтере в виде видеограммы. В ЭВМ нами была также заложена информация о нормальной контрастной чувствительности. Поэтому и видеограмма, построенная ЭВМ, отображается в виде процентов относительно нормы. Следует отметить, что компьютерная методика исследования достаточно точна и позволяет проконтролировать ответы испытуемого, что важно при решении вопросов врачебной экспертизы.
Следует обратить внимание на тот факт, что дальнейшее развитие методики визоконтрастометрии позволило создать атлас тестовых изображений из букв определенного пространственно-частотного состава. Набор таких букв разной частоты и разного контраста позволяет измерять контрастную чувствительность в режиме распознавания [8, 9, 11, 14, 18].
В традиционной визоконтрастометрии для клинической практики оказалось удобным обращать внимание на сохранность зрительных функций в трех основных диапазонах пространственно-частотного спектра: в диапазоне низких (0,3-1,0 цикл/град), средних (1,0-10,0 цикл/град) и высоких (10,0-30,0 цикл/ град) пространственных частот.
Отмечено, что каждый диапазон несет определенную информацию о зрительном образе и имеет соответствующую анатомофизиологическую основу.184 ■ Глава 5
Рис. 55. Усредненные видеограммы при миопии слабой, средней и высокой степени.
Приведем простой пример, позволяющий описать характер передачи изображения с точки зрения частотно-контрастных характеристик зрительного анализатора. Изображение какого-либо объекта, например дерева, содержит в своем пространственно-частотном спектре целый ряд составляющих. Так, общая форма кроны дерева условно соответствует низким, ветви — средним, а листва — высоким пространственным частотам. Если страдает чувствительность хотя бы в одном из диапазонов, восприятие образа заметно искажается.
Контрастная чувствительность в центре и на периферии поля зрения различна. Центральные отделы сетчатки в фовеа избирательны ко всем пространственным частотам, и только они могут воспринимать высокие пространственные частоты. Отделы сетчатки, располагающиеся периферичнее макулярной зоны, могут воспринимать только низкие пространственные частоты. Соответственно, различным образом страдает контрастная чувствительность при поражении центральных или периферических отделов сетчатки. Так, при поражении макулярной зоны или папилломакулярного пучка теряется чувствительность к высоким пространственным частотам, скотома в зоне Бьеррума приводит к снижению чувствительности в области средних пространственных частот, а поражения периферии — к снижению чувствительности в области низких пространственных частот.