Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы. 18
1.1. Исторические аспекты измерения остроты зрения в клинической и экспертной практике. 18
1.2. Физиологические основы визометрии. 24
1.3. Основные субъективные и объективные методы измерения остроты зрения, применяющиеся в офтальмологической практике. 30
Глава 2. Общая характеристика материала и методов исследования.68
Глава 3 . Исследование пространственно-частотных характеристик оптотипов, оказывающих влияние на определение остроты зрения.
3.1. Влияние профиля оптической плотности на дистанции распознавания оптотипов .70
3.2. Влияние контура на распознаваемость оптотипов. 88
3.3. Анализ влияния пространственно-частотных характеристик на распознаваемость оптотипов. 106
Глава 4. Разработка современных методов субъективной оценки остроты зрения в целях врачебной экспертизы. 120
4.1. Разработка тестовых таблиц для контрольного исследования остроты зрения 120.
4.1.1. Разработка таблиц для определения остроты зрения выше 1,0 123 для дали.
4.1.2. Разработка таблиц для определения остроты зрения для дали 128 с расстояния 1,5 м в диапазоне от ОД до 2,0 в соответствии с международными стандартами.
4.1.3. Разработка таблиц для определения остроты зрения ниже 0.1 для близи. 130
4.1.4. Разработка контрольных таблиц для определения остроты зрения с помощью модифицированных штрих-мир. 133
4.1.5. Разработка таблиц для контрольного определения остроты зрения с помощью оптотипов, имеющих сложный профиль оптической плотности. 140
4.2. Разработка контрольного исследования остроты зрения на основе определения частотно-контрастных характеристик. 147
4.2.1. Контрольное определение остроты зрения по данным визоконтрастометрии.155
4.2.2. Контрольное определение остроты зрения с помощью программы, регистрирующей верхнюю граничную частоту. 160
Глава 5 . Разработка современных методов объективной оценки остроты зрения в целях врачебной экспертизы . 167
5.1. Возможности объективного определения остроты зрения с использованием метода измерения зрительных вызванных корковых потенциалов . 168
5.2. Возможности объективного определения остроты зрения с использованием метода функциональной магнитно-резонансной томографии. 183
Глава 6. Разработка системы определения остроты зрения в экспертных целях. 193
Заключение. 206
Выводы. 209
Практические рекомендации. 211
Список литературьі. 213
Приложения. 242
- Исторические аспекты измерения остроты зрения в клинической и экспертной практике.
- Влияние профиля оптической плотности на дистанции распознавания оптотипов
- Разработка тестовых таблиц для контрольного исследования остроты зрения
- Возможности объективного определения остроты зрения с использованием метода измерения зрительных вызванных корковых потенциалов
Введение к работе
Актуальность проблемы. Исследование остроты зрения является основным тестом при оценке состояния центрального зрения человека в норме и патологии. Измерение остроты зрения - один из обязательных методов комплексного обследования больного с патологией органа зрения, позволяющий оценить зрительные функции пациента.
Острота зрения считается наиболее информативным показателем, который характеризует зрительные функции пациента и, кроме того, является также одним из главных показателей при вынесении экспертных решений в практике работы МСЭК, ВВК, ВЛК, а также служит для оценки степени тяжести процесса и дальнейшего прогноза. Основой при оценке ограничений жизнедеятельности и определения инвалидности является определение вида и степени нарушения функций (Авербах Ф.А., 1962; Серпокрыл Н.В. и др., 1963, 1968; Гончарова РЛХ, 1981; Либман Е.С., 1985; Разумовский М.И. и др., 1990; Разумовский М.И., 2009). Суждение о состоянии инвалидности должно основываться на совокупной оценке ряда характеристик, в частности, на точной оценке остроты зрения (Муравьева Э.В., 1981; Стадченко Н.А. и др., 1986). В Международной классификации болезней X пересмотра (1985) имеется раздел "Зрительные расстройства и слепота", где обозначены основные степени снижения остроты зрения (средняя степень слабовидения, высокая степень слабовидения и практическая или абсолютная слепота), которые и лежат в основе современных экспертных заключений. На основании показателей остроты зрения врач выбирает тактику лечения, может оценить степень воздействия неблагоприятных факторов на орган зрения или, при необходимости, в ходе применения нагрузочных проб, таких как фотостресс-тест, сделать заключение о динамике патологического процесса и спрогнозировать его исход (Шостак В.И., 1970; Балашевич Л.И. и др., 1970, 1973; Балашевич Л.И., 1974; Розенблюм Ю.З. и др., 1990; Сомов Е.Е., 1992; Тахтаев Ю.В., 2008).
Кроме того, острота зрения лежит в основе принятия решения по оценке профессиональной пригодности при выборе некоторых гражданских и военных специальностей.
Следует отметить, что, визометрия в целях врачебной экспертизы направлена на решение двух основных задач. С одной стороны, это задача выявления случаев симуляции и аггравации, то есть имитации снижения остроты зрения, что часто связано с нежеланием человека исполнять какие-либо служебные обязанности, либо с желанием занизить показатели в ходе медико-социальной экспертизы. С другой стороны, перед врачом стоит задача в ходе визометрии выявить случаи диссимуляции (умышленного сокрытия признаков заболевания) в виде попыток продемонстрировать более высокие показатели остроты зрения, например, при обследовании водителей, моряков или летчиков.
Не следует забывать, что кроме социальной и медицинской составляющей, существует также и юридическая. Так, например, по статье 339 Уголовного кодекса Российской Федерации (2005) предусмотрена уголовная ответственность "за уклонение от исполнения обязанностей военной службы путем симуляции болезни". Используемые методы контрольного определения остроты зрения должны быть научно обоснованы, четко описаны в соответствующих инструкциях с целью правовой защиты решений, вынесенных в ходе врачебной экспертизы, и защищать права врача.
Наиболее часто для визометрии с экспертной целью пользуются тестовыми таблицами. Еще в 19 столетии офтальмологи для исследования остроты зрения пошли по пути создания таблиц с определенными оптотипами. В 1862 году появились таблицы Снеллена, в 1899 - таблицы с кольцами Ландольта, затем в 20-е годы прошлого столетия появились применяемые и в наше время таблицы Головина-Сивцева. Несмотря на широкую распространенность, таблицы Головина-Сивцева не лишены недостатков: в них имеется большая разница в величине знаков в разных
8 строках и неравномерность измеряемого угла при переходе от одной строки к другой; использование в качестве оптотипов различных букв предусматривает, что не все знаки узнаваемы в одинаковой степени. Оптимальными изогностичными оптотипами для визометрии считаются кольцо Ландольта и оптотип Снеллена.
Многие авторы указывают на существенную изменчивость в результатах визометрии, обусловленную субъективностью оценки. При повторных измерениях разными врачами наблюдались даже случаи разброса результатов до 4 строк по таблице Снеллена (Gibson R.A. et al., 1980; Elliott D.B. et al., 1988; Bosse J.C., 1989; Friendly D.S. et al., 1990; Arditi A. et al., 1993; Brown B. et al., 1993; Raasch T.W. et al., 1998; Siderov J. et al., 1999). Недостатком применяющихся таблиц является также то, что в каждой строке содержится разное количество оптотипов, а также то, что с их помощью невозможно провести исследование в широком диапазоне величин (Ferris F.L. et al., 1982; Howarth P.A., 1986). Кроме того, при создании тестовых таблиц для визометрии обязательно должно учитываться влияние расстояния между соседними оптотипами на их распознавание ("краудинг-эффект", "внешняя иррадиация", "contour interaction") (Бондарко В.М. и др., 1999; Levi D.M. et al., 1985; Anker S. et al., 1989). По данным современных исследований, посвященных механизмам остроты зрения, известно, что в зависимости от зрительной задачи, поставленной перед наблюдателем, и тестового объекта при оценке остроты может проявляться функционирование различных пространственных элементов, что отражается на результатах исследования (Бондарко В.М., 2001).
Большинство современных таблиц для визометрии построены по единому принципу и отличаются лишь шрифтами с соотношением ширины элемента к размеру буквы 1:5 при соотношении ширины буквы к ее высоте 1:1. Однако существует ряд таблиц, в которых данное соотношение было умышленно изменено. В нашей стране примером таких таблиц служат "Контрольные таблицы для определения остроты зрения" Б.Л.Поляка (1954),
9 рекомендованные для использования офтальмологам ВТЭК. Они были созданы для выявления симуляции при принятии экспертных решений. Работы по созданию тестовых таблиц на основе новых оптотипов ведутся постоянно, что говорит о том, что существующие таблицы все еще далеки от совершенства (Серпокрыл Н.В., 1967; Росляков В.А. и др., 1999; Рожкова Г.И. и др., 2001; Bailey IX. et al., 1976; Al-Salem M., 1989; Wong D. et al., 1989; FrisenL., 1990).
Все вышеперечисленные работы в области визометрии, в конце концов, привели к созданию международных стандартов ISO 8596 и 8597: 1994, в которых был обобщен опыт корректного проведения исследования остроты зрения с использованием стандартных оптотипов. В вышеперечисленных стандартах имеется ссылка на "Стандарт измерения остроты зрения", который был рекомендован для клинической практики ("Visual acuity measurement standard", 1988). В данных публикациях достаточно четко отражены недостатки традиционных таблиц для визометрии и даются рекомендации по использованию и составлению тестовых таблиц для визометрии.
Таблицы Головина-Сивцева достаточно удобны для повседневной практики, легко изготавливаются и именно по этим причинам используются до настоящего времени. Однако с их помощью невозможно точно измерить остроту зрения выше единицы, провести контрольное измерение остроты зрения для дали и для близи, а погрешность измерений бывает слишком высокой. Эти же недостатки обнаруживаются и у таблиц Снеллена, широко распространенных в Европе. В настоящее время многие клиники во всем мире используют новые таблицы, созданные в соответствии с международными стандартами. В нашей стране в последние годы была создана единственная тестовая таблица для исследования остроты зрения для дали в соответствии с международными стандартами - таблица РОРБА, названная по первым буквам фамилий ее авторов: Розенблюм Ю.З., Овечкин И.Г., Росляков В.А., Бершанский М.И., Айзенштат Л.И. (Росляков В.А., и
10 др., 1999; Балагута М.Г., 2001; Росляков В.А., 2001). Создан также ряд таблиц для исследования остроты зрения в различных диапазонах величин с различных расстояний (Рожкова Г.И. и др., 2001).
Для оценки зрительных функций в последние годы все шире применяют визоконтрастометрию, основанную на пространственно-частотном подходе (Волков В.В. и др., 1983; Шелепин Ю.Е. и др., 1985; Шелепин Ю.Е., 1987; Мамсурова И.Ч., 1992). Кроме того, появились работы по применению пространственно-частотного подхода в анализе показателей визометрии, что открыло новые возможности по созданию принципиально новых "исчезающих" оптотипов (Волков В.В. и др., 1987; Шелепин Ю.Е. и др., 1992; Howland В. et al., 1978; Medina A. et al., 1988; Fariza E. et al., 1990; Graf M. et al., 1996; Veitzman S. et al., 1996).
Помимо субъективных методов визометрии все шире входят в клиническую практику и объективные методы оценки зрительных функций на основе нистагмографии (Шибинская Н.И., 1957, 1959 а, б; Вязовский И.А., 1962; Гусейнов Н.Н., 1965; Серпокрыл Н.В., 1966; Катичев Д.И., 1966 а, б, 1967; Фильвинский Е.И., 1967; Жалмухамедов К.Б., 1968, 1969; Werner J.F. et al., 1996; Shin Y.J. et al., 2006). Нистагмография широко применяется в экспертной практике, однако имеет ряд ограничений, в связи с чем ведется поиск альтернативных объективных методов.
Перспективным объективным методом оценки зрительных функций является регистрация зрительных вызванных корковых потенциалов (ЗВКП) (Новикова Л.А. и др., 1979 а, б, 1985; Фильчикова Л.И. и др., 1989; Шпак А.А., 1990; Руднева М.А. и др., 1992; Шамшинова A.M. и др., 2004; Ciganek L., 1961; Campbell F.W. et al., 1970; Regan D., 1978; Jenkins T.C. et al., 1985; Norcia A.M. et al., 1985 a, b; Katsumi O. et al., 1996; Lopes de Faria J.M. et al., 1998; Lauritzen L. et al., 2004). Несмотря на противоречивость в оценке информативности ЗВКП, по данным ряда исследователей они могут быть с успехом применены для определения остроты зрения и выявления случаев симуляции в экспертной практике (Petersen J., 1984; Nakamura A. et al., 2001;
Gundogan F.C. et al., 2007; Bach M. et al., 2008), а полученные результаты сопоставимы с показателями, получаемыми в ходе применения субъективных методов (Souza G.S. et al., 2007). В последние годы объективные методы оценки зрительных функций стали более доступными в связи с появлением новых компьютерных диагностических систем, кроме того, существенно повысилась их точность.
Для решения всех задач, возникающих в ходе проведения врачебной экспертизы, для точного определения остроты зрения в ходе наблюдения за динамикой развития заболевания и в случаях необходимости выявления симуляции, диссимуляции или аггравации требуется применение целого комплекса как субъективных, так и объективных методов контрольного определения остроты зрения, которые дополняют традиционные методы.
В современных условиях выявление симуляции, аггравации и диссимуляции становится весьма актуальным, в связи с тем, что ряд традиционных методов контрольного исследования остроты зрения не срабатывает, ввиду того, что симулянты знакомы со многими контрольными методами и, например, способны имитировать необходимую им величину путем пересчета угловых размеров. Имеющиеся в кабинетах офтальмологов таблицы для дали и для близи не позволяют провести адекватную контрольную оценку остроты зрения для принятия экспертного решения и врач, столкнувшись с такой проблемой, просто не может сделать правильное заключение. Для того, чтобы получить наиболее точные и достоверные данные в клинической и экспертной практике требуется применение современного набора таблиц, дополняющих традиционные и созданных в соответствии с рекомендациями международных стандартов. Кроме того, в ряде случаев возникает необходимость применить также и иные надежные и информативные современные субъективные и объективные методы измерения остроты зрения для вынесения экспертного решения. От точного определения остроты зрения во многом зависит дальнейшая судьба пациента (получение инвалидности, призыв на военную службу,
12 возможность получить водительское удостоверение или же полноценно работать по своей специальности).
Единой многоуровневой системы определения остроты зрения в целях врачебной экспертизы, позволяющей на основе современных субъективных и объективных методов визометрии решить данный вопрос полноценно, не существует.
Цель исследования. Цель диссертационной работы - разработка системы контрольного определения остроты зрения при проведении врачебной экспертизы и в клинической практике на основе современных субъективных и объективных методов визометрии.
Основные задачи исследования:
1. Изучить влияние профиля оптической плотности на
пространственно-частотные характеристики оптотипов и их
распознаваемость.
Определить возможность применения пространственно-частотного подхода в визометрии с целью контрольного определения остроты зрения по верхней граничной частоте.
На основе современных международных стандартов разработать новые субъективные методы контрольного определения остроты зрения, дополняющие традиционные методы визометрии, с целью применения их для решения задач врачебной экспертизы (выявление симуляции, диссимуляции и аггравации), а также в клинической практике.
Разработать новые объективные методы контрольного определения остроты зрения на основе регистрации зрительных вызванных потенциалов и показателей функциональной магнитно-резонансной томографии.
5. Исследовать возможность применения новых методов
субъективного и объективного контрольного исследования остроты зрения в
клинической и экспертной практике.
13 6. Разработать систему определения остроты зрения в целях врачебной экспертизы с различными алгоритмами ее реализации.
Научная новизна работы. Научная новизна исследования заключается в том, что на основе усовершенствования существующих и разработки новых методов субъективной и объективной оценки остроты зрения впервые создан алгоритм по полноценной системной оценке остроты зрения в целях врачебной экспертизы.
Впервые изучено влияние профиля оптической плотности и спектральных характеристик оптотипов на показатели остроты зрения и на этой основе разработаны тестовые таблицы для контрольного определения остроты зрения.
Впервые оценена возможность определения остроты зрения по результатам определения верхней граничной частоты и показателям визоконтрастометрии.
Впервые показана возможность высокоэффективного применения метода регистрации зрительных вызванных потенциалов в целях объективной визометрии и разработан принципиально новый метод объективного определения остроты зрения с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии.
Практическая значимость исследований:
на основе изучения механизмов влияния профиля оптической плотности оптотипов на дистанции их распознавания создан новый тип тестовых таблиц для визометрии;
разработан дополнительный набор тестовых таблиц для визометрии, дополняющих стандартные таблицы, который может быть использован в целях врачебной экспертизы;
разработан способ определения остроты зрения по верхней граничной частоте при проведении визоконтрастометрии;
- разработаны и внедрены в практику два новых современных метода
объективного определения остроты зрения: на основе регистрации
зрительных вызванных потенциалов, а также на основе регистрации
результатов функциональной магнитно-резонансной томографии;
- применение комплексной системы определения остроты зрения позволило
более точно проводить определение остроты зрения в целях врачебной
экспертизы не только в клинической практике, но также при профотборе
кандидатов для определенных профессий, экспертизе трудоспособности и в
работе врачебных комиссий.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на научно-практической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения проф. Б.Л.Поляка (Санкт-Петербург, 1999), YII съезде офтальмологов России (Москва, 2000), научной конференции "Офтальмология на рубеже веков" (Санкт-Петербург, 2001), Юбилейной научно-практической конференции, посвященной 185-летию основания первой в России кафедры офтальмологии (Санкт-Петербург, 2003), Юбилейной научно-практической конференции офтальмологов с международным участием, посвященной 100-летию кафедры и клиники глазных болезней Одесского медицинского института (Одесса, 2003), Международной научно-практической конференции "Измерительные информационные технологии и приборы в охране здоровья" (Санкт-Петербург, 2003), VI Всероссийской научно-практической конференции врачей "Актуальные вопросы клиники, диагностики и лечения" (Санкт-Петербург, 2003), научно-практической конференции "Современные возможности в диагностике и лечении витреоретинальной патологии" (Москва, 2004), VII Московском Международном салоне промышленной собственности "Архимед-2004", УШ съезде офтальмологов России (Москва, 2005), Всеармейской научно-практической конференции "Инновационная деятельность в Вооруженных Силах Российской Федерации" (Санкт-
15 Петербург, 2005), XI съезде офтальмологов Украины (Одесса, 2006), Международной научно-практической конференции "Измерительные информационные технологии и приборы в охране здоровья" (Санкт-Петербург, 2007), Юбилейной научно-практической конференции офтальмологов с международным участием, посвященной 100-летию академика Пучковской (Одесса, 2008), Юбилейной научной конференции, посвященной 190-летию кафедры офтальмологии ВМедА (Санкт-Петербург, 2008), Европейских конгрессах по зрительному восприятию - European Conference on Visual Perception (ECVP - Tubingen, Germany, 1995; Strasbourg, France, 1996; Helsinki, Finland, 1997; Oxford, UK, 1998; Trieste, Italy, 1999; St. Petersburg, Russia, 2006).
Реализация результатов работы. Материалы работы используются в диагностической и лечебной работе клиники и внедрены в учебно-педагогический процесс для курсантов, а также слушателей клинической ординатуры и факультета усовершенствования врачей на кафедре офтальмологии Военно-медицинской академии. Результаты исследования внедрены в практическую работу Центральных и окружных госпиталей Министерства обороны РФ.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 70 научных работ, в том числе 8 журнальных статей в центральных журналах, рекомендованных ВАК, глава в руководстве для врачей, 10 публикаций в зарубежной литературе. Получено два патента на полезные модели и одно решение о выдаче патента на изобретение, а также 21 удостоверение на рационализаторские предложения. Материалы диссертационного исследования отражены в отчетах о выполнявшихся плановых научно-исследовательских работах "Анализатор", "Таблица" и "Объектив".
Личный вклад автора. Тема и план диссертации, ее основные идеи и содержание разработаны совместно с научными консультантами на основании многолетних (1994-2008 гг.) целенаправленных исследований. Результаты исследований, изложенные в диссертации, получены автором лично в ходе детального анализа физиологических основ восприятия тестовых оптотипов, а также при разработке новых субъективных и объективных методов оценки остроты зрения в целях врачебной экспертизы. Автором лично разработаны принципиально новые оптотипы для проведения контрольных исследований остроты зрения и проведено сравнение их свойств с традиционными оптотипами на основе пространственно-частотного подхода. Автором также предложены новые тестовые таблицы, позволяющие повысить точность контрольной визометрии. Кроме того, автором разработаны и внедрены в практику новые объективные методы визометрии на основе регистрации зрительных вызванных потенциалов, а также регистрации показателей функциональной магнитно-резонансной томографии и доказана их высокая информативность. Автором предложена система контрольного определения остроты зрения с применением субъективных и объективных методов визометрии, основанная на применении пространственно-частотного подхода. Материал был набран лично автором и проанализирован с помощью современных статистических методов. Во всех совместных исследованиях по теме диссертации автору принадлежит формулирование общей цели и задач конкретной работы, а также анализ полученных данных.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 250 страницах и состоит из введения, 6 глав, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы и приложения. Работа иллюстрирована 64 рисунками, содержит 15 таблиц, список литературы включает 307 библиографических наименований, из которых 166 - зарубежных авторов.
17 Основные положения, выносимые на защиту:
1. Применение различных профилей оптической плотности и сложных
контуров в оптотипах для визометрии влияет на дистанцию их
распознавания и может быть успешно использовано для создания
контрольных методов исследования остроты зрения в экспертной практике.
2. Полноценное решение задач визометрии обеспечивает
дополнительный к традиционным тестовым таблицам набор контрольных
таблиц, позволяющих провести наиболее точно и полно субъективную
оценку остроты зрения.
3. Новые объективные методы определения остроты зрения на основе
регистрации зрительных вызванных потенциалов и показателей
функциональной магнитно-резонансной томографии могут быть с успехом
использованы в практике врачебной экспертизы.
4. Пространственногчастотные характеристики зрительного
анализатора и, в частности, верхняя граничная частота связаны с
показателями остроты зрения и могут быть использованы в качестве
дополнительного контрольного метода визометрии.
5. Предложенная система определения остроты зрения в целях
врачебной экспертизы, состоящая из современных субъективных и
объективных методов оценки, существенно повышает информативность
проводимых исследований и позволяет решить практически все экспертные
задачи при подозрении на симуляцию, аггравацию и диссимуляцию.
Исторические аспекты измерения остроты зрения в клинической и экспертной практике.
Острота зрения является ведущей функцией, на которую обращает внимание врач при исследовании пациента. Остальные функции глаза (периферическое зрение, бинокулярное зрение, аккомодация и т.д.), как правило, рассматриваются позже с учетом остроты зрения.
Под остротой зрения подразумевается способность глаза видеть раздельно две светящиеся точки под наименьшим углом зрения. Острота зрения характеризует центральное зрение человека и на ее величину, прежде всего, оказывает влияние состояние оптики глаза (рефракция, прозрачность преломляющих сред глаза, диаметр зрачка), а также функциональное состояние центральных отделов сетчатки. В Большой медицинской энциклопедии острота зрения определяется как мера способности глаза обнаруживать, различать и узнавать объекты на окружающем фоне (Розенблюм Ю.З. и др., 1982),
В настоящее время принято выделять три основные ступени, характеризующие центральное зрение: режимы обнаружения, различения и распознавания объектов. Первая или низшая ступень - способность заметить объект - обозначается как minimum visibile (наименьшее из видимого). Вторая ступень - minimum separabile - способность различить минимальные детали замеченного объекта. Высшей ступенью зрительного восприятия является способность опознать объект в целом при наименьших размерах его деталей - minimum cognoscibile (самое малое из узнаваемого). Высшая ступень зрительного восприятия зависит не только от угловых размеров объектов, но и от опыта исследуемого и целого ряда других характеристик его высшей нервной деятельности. Дополнительно, некоторые авторы выделяют также уровень minimum legibile и minimum deformabile как отдельные ступени зрительного восприятия. Многие годы единой методики определения остроты зрения не существовало и зрение описывали по субъективным ощущениям больного: "зрение ослабело , "улучшилось", "больной различает крупные предметы", "больной может посчитать монеты" и т.д. Считается, что первыми исследователями остроты зрения были астрономы и первой "пробой зрения" (по-арабски Alkor) названа была маленькая звезда, находящаяся возле звезды Mizar - срединной звезды хвоста Большой Медведицы. Первые письменные упоминания о математической величине, характеризующей остроту зрения, относятся к 1674 г. Математик и астроном Robert Hooke в своих работах указывает, что при нормальном зрении человек способен невооруженным глазом увидеть две звезды, расположенные под углом в 1 минуту (Ноишевский К., 1912).
В "Обзоре методов исследования остроты зрения" К. Ноишевского (1912) указывается» что со времен Hooke a одна минута считалась и считается до настоящего времени тем наименьшим угловым расстоянием между двумя точками, которое еще различается нормальным человеческим глазом. Сообщается, что Buffon в 1743 году в результате проведенных исследований пришел к тем же результатам, что и Гук. Struve, наоборот, получил меньшие размеры угла зрения, характеризующие нормальную сепарабильную остроту зрения - 51 сек. Современные работы также свидетельствуют о возможности измерения остроты зрения в норме порядка 4.0, что соответствует 15 сек. (Schwiegerling J., 2000).
Основой для исследования остроты зрения у большинства авторов служило определение minimum separabile. Следует сразу отметить, что точечный источник света или яркая белая точка на черном фоне могут быть замечены исследуемым независимо от угловой величины точки, а только за счет ее яркости. Наглядным примером является способность человеческого глаза обнаружить на небосклоне яркие звезды, диаметр которых значительно меньше одной минуты. Происходит это за счет того, что на сетчатке глаза формируются круги светорассеяния, которые и позволяют обнаружить светящуюся точку (явление иррадиации). На самом деле мы достаточно часто встречаемся в повседневной жизни с явлением иррадиации. Например, худые женщины используют это явление, надевая светлые платья, чтобы выглядеть полнее, а полные, наоборот, чтобы казаться тоньше, предпочитают тёмные платья. Из этих примеров следует, что обнаружение белой точки на черном фоне становится предметом определения абсолютной световой чувствительности глаза, а не остроты зрения. Таким образом, обнаружение темных объектов на светлом фоне является более адекватным методом исследования остроты зрения. Влиянию иррадиации на показатели остроты зрения посвящены работы К.И. Цыкуленко (1927), А.З Гольденберга (1928), Е.В. Кленовой (1934) и многих других исследователей.
Контраст изображения также оказывает выраженное влияние на показатели остроты зрения. Например, в связи с явлением иррадиации при рассматривании белого квадрата на черном фоне угол зрения для стороны квадрата, по Ауберту, составляет всего 18 сек., а при рассматривании черного квадрата на белом фоне величина угла зрения повышается до 30 сек. Подобный угол, минимальный для видения черной физиологической точки на белом фоне, нашли и Т. Meyer - 30-36 сек., Huck - 30 сек., Гофман -34 сек. В настоящее время подавляющее большинство тестов для определения остроты зрения основано на предъявлении черных стимулов на белом фоне.
Влияние профиля оптической плотности на дистанции распознавания оптотипов
Кроме того, для сравнения были синтезированы обычные кольца Ландольта (черное на белом фоне - оптотип 6а, белое на черном фоне — 6Ь, черное на сером фоне — 6с, белое на сером фоне - 6d) с простым прямоугольным профилем оптической плотности контура. У стандартных колец Ландольта, имевших соотношение 1:5, размер внешнего диаметра составлял 14,5 мм, а величина разрыва - 2,9 мм, то есть соответствовала толщине контура "исчезающих" оптотипов. Таким образом, в данной серии экспериментов мы провели сравнение дистанций распознавания для 10 различных оптотипов, построенных с использованием элемента (толщины ножки или толщины контура, окаймляющего оптотип) равного 2,9 мм и соответствующего углу в 1 мин. с расстояния 10 м. Изображения были отпечатаны с помощью струйного принтера высокого разрешения на матовой плотной бумаге. На одном листе на тест 75 карте был расположен один оптотип. Все расчеты угловых и линейных величин при создании различных оптотипов проводились нами по формуле, приведенной Д.А. Сивцевым (1925) и взятой им за основу при составлении своих таблиц: X=2htga/2, где X — размер элемента и разрыва в кольце Ландольта; а - угол зрения (1 мин); h — расстояние до тест-объекта. Из приведенных Д.А. Сивцевым (1925) расчетов следует, что для 5-метрового расстояния величина разрыва в кольце Ландольта должна составлять 1,4544 мм, а размер всего кольца - 7,27. Округляя эти цифры, мы в своих расчетах для построения оптотипов использовали величины 1,45 и 7,25 мм. У всех контурированных оптотипов ширина контура была одинаковой и составляла 2,9 мм. В зависимости от используемого профиля оптической плотности черные и белые элементы, из которых был построен контур, имели разные геометрические размеры (ширину). Так, например, контур оптотипа №1 с двойным черно-белым профилем (чб) состоял из двух элементов (белого и черного), каждый из которых имел ширину 1,45 мм. Таким образом, черный и белый элемент вместе составляли контур шириной 2,9 мм.
Оптотип №2 имел тройной черно-бело-черный контур (чббч) с шириной составляющих его элементов, соответственно, 0,725 мм - 1,45 мм -0,725 мм (в сумме - 2,9 мм).Оптотип №3 имел контур с соотношением составляющих элементов 1:2:3:2:1 (чббчччббч, по Medina A. et al., 1988) и их шириной 0,322 мм -0,644 мм - 0,966 мм - 0,644 мм - 0,322 мм (в сумме — 2,9 мм).
Оптотип №4 имел контур с соотношением элементов 1:2:2:2:1 (чббччббч) и их шириной 0,3625 мм - 0,725 мм - 0,725 мм - 0,725 мм -0,3625 мм (в сумме — 2,9 мм). Измерения порогов распознавания. Тест-карты с данными оптотипами располагали в стандартном аппарате Рота, предназначенном для освещения бумажных тестов. Освещенность оптотипов составляла 600 лк. Аппарат Рота был расположен в помещении, освещенность которого составляла 10 лк. Тест-карты с изображенными на них оптотипами были квадратными, что позволяло предъявлять один и тот же оптотип в одном из четырех положений.
Методом пределов (Бардин К.В., 1976) измеряли пороговую дистанцию, при которой возможно правильное распознавание ориентации разрыва оптотипа. Для изогностичных оптотипов, которыми являются кольца Ландольта, пороги различения и распознавания представляют одну и ту же величину. Для измерения порогов распознавания использовали классический психофизический метод пределов, а именно его разновидность - методику пошагового приближения, применявшуюся еще создателями классических оптотипов в 19 веке. Испытуемым последовательно предъявляли изолированные тестовые фигуры. Тест-карту, на которой был изображен оптотип, помещали в одном из четырех положений. Испытуемых просили трижды медленно подходить к каждой тест-карте с изолированным изображением оптотипа. Регистрировали дистанцию распознавания ориентации разрыва данного оптотипа, при которой испытуемый при предъявлении оптотипов в четырех разных ориентациях, как минимум, в трех случаях давал правильные ответы. Несмотря на кажущуюся простоту, метод имеет большую угловую точность. Сложность использования метода пошагового приближения заключается в необходимости проведения измерения в длинных помещениях с фиксированными условиями освещения.
Обработка и синтез изображений. Первичный синтез изображений был осуществлен автором с помощью программы Corel Draw v.ll, а для обработки и анализа изображений была использована программа «Спектр», разработанная сотрудником лаборатории физиологии зрения Института физиологии им. И.П. Павлова РАН С.А. Прониным. Использовано было и программное обеспечение В.Н. Паука и В.Б. Макулова (Pauk V.N. et al., 1992). С помощью данных программ мы получали двумерный спектр для фиксированного размера тестовых изображений, а затем получали его одномерные сечения. По полученному сечению определяли пиковую пространственную частоту, в которой сосредоточена основная энергия в спектре, и подбирали уровень, по которому определяли верхнюю граничную частоту, которую сравнивали с дистанцией распознавания.
Результаты и обсуждение. Для "исчезающих" фигур с различными профилями контура и "неисчезающих" оптотипов были получены различные дистанции распознавания, представленные ниже в таблице 1. Для "исчезающего" оптотипа №1 (имеющего черно-белый профиль с соотношением 1:1) дистанция распознавания составила 31,88 м. Для "исчезающего" оптотипа №2 (имеющего тройной черно-бело-черный профиль с соотношением 1:2:1) дистанция распознавания — 25,21 м. Для оптотипа №3 (с соотношением 1:2:3:2:1) дистанция распознавания составила- 18,81 м. Для оптотипа№4 (с соотношением 1:2:2:2:1) дистанция распознавания составила — 21,54 м.
Для сравнения измеряли дистанции распознавания контурированных "неисчезающих" оптотипов и стандартных колец Ландольта. Для оптотипа №5а, представляющего собой контурное черное кольцо Ландольта с прямоугольным профилем, расположенное на сером фоне, дистанция распознавания составила — 45,13 м. Для оптотипа №5Ь, представляющего собой контурное белое кольцо Ландольта с прямоугольным профилем, расположенное на сером фоне, дистанция распознавания составила — 45,54 м. Статистически значимой разницы в дистанциях распознавания оптотипов 5а и 5Ь обнаружено не было (Р 0.05).
Разработка тестовых таблиц для контрольного исследования остроты зрения
При разработке современных тестовых таблиц для визометрии необходимо основываться на международных стандартах и отечественных разработках, а также учитывать для каких целей будут служить данные таблицы и в каких условиях они будут использоваться.
В соответствии с международными стандартами нормальной величине остроты зрения соответствует угол зрения в 1 мин. Как известно, в нашей стране принята децимальная система отражения остроты зрения, то есть угол зрения в 1 мин соответствует остроте зрения 1,0, а угол зрения в 10 мин соответствует остроте зрения 0,1 (0,1, 0,2, 0,3, 0,4 и т.д.), исследование остроты зрения для дали проводят с использованием таблиц Головина-Сивцева с расстояния 5 м при стандартных условиях освещенности (аппарат Рота) в затемненном помещении. При этом нижний край осветителя таблицы должен располагаться на расстоянии 1,2 м от пола. В ходе исследования пациенту предлагают последовательно прочитать строки, составленные из оптотипов Ландольта или буквенных знаков, с целью определения строки с минимальной величиной оптотипов, распознаваемых пациентом. При записи результатов исследования используют понятие о полной или неполной остроте зрения. Под полной остротой зрения понимается такая, при которой все знаки в соответствующей строке названы правильно. Если же в строках таблицы, соответствующих остроте зрения 0,3, 0,4, 0,5 и .0,6 неправильно назван или неузнан один знак, а в строках 0,7, 0,8 0,9 и 1,0 два знака, то такая острота зрения оценивается по соответствующей строке с добавлением слова неполная.
Исследование остроты зрения для близи проводят с помощью таблиц Сивцева для близи с расстояния 33 см. Пациенту предлагают прочитать 121 текст, составленный из знаков, соответствующих определенной остроте зрения. Как правило, данную методику применяют при подборе очковой коррекции. При исследовании остроты зрения ниже 0,1 для дали, как правило, используют три способа: а) Определение дистанции распознавания первой строки в таблице Головина-Сивцева при приближении пациента к таблице с дальнейшим пересчетом остроты зрения. Например, если пациент распознал знаки в первой строке с расстояния 2,5 м, то острота зрения составляет 0,05; б) Определение дистанции, с которой пациент способен правильно считать количество пальцев врача при их приближении к глазу с расстояния 5,0 м; в) Использование оптотипов проф. Б.Л. Поляка для остроты зрения ниже 0,1, которые предъявляют пациенту с различных расстояний. Данный способ является наиболее точным из перечисленных выше и используется для экспертной оценки. В некоторых случаях допустимо использовать в экспертных целях контрольные таблицы проф. Б.Л. Поляка и штрих-миры. Известно, что при эмметропии у лиц молодого возраста величина остроты зрения для дали соответствует показателям остроты зрения для близи. Данное соответствие следует использовать в целях контрольного определения остроты зрения у молодых эмметропов. При аномалиях рефракции, а также при развитии с возрастом пресбиопии остроту зрения для дали и для близи определяют как без коррекции, так и с очковой коррекцией.
Перечисленные таблицы для определения остроты зрения не обеспечивают полноценное проведение визометрии для решения отдельных экспертных вопросов, а также не приспособлены для использования в полевых условиях.
Следует сразу отметить, что в соответствии с мировой практикой невозможно создание одной универсальной таблицы для решения всех задач визометрии, то есть необходимо иметь набор таблиц для различных целей, которые врачи смогли бы использовать на разных этапах работы с пациентами. Набор таблиц, используемых в медицинском пункте полка или в полевых условиях, будет отличаться от набора таблиц, используемых в поликлинических условиях или в специализированном офтальмологическом стационаре.
С экономической точки зрения полный переход на таблицы, соответствующие международным стандартам, потребует больших финансовых затрат, что на данном этапе нецелесообразно. Кроме того, введение международных стандартов в отображение результатов визометрии потребует существенной переработки всех регламентирующих документов и приказов, что также невозможно произвести одномоментно. Наиболее целесообразным является плавный переход на современные таблицы, начинать который необходимо с внедрения таблиц для решения отдельных задач визометрии.
Современные таблицы для визометрии должны соответствовать следующим общим требованиям: а) Содержать одинаковое количество знаков в каждой строке; б) Строки должны быть составлены из знаков одинаковой сложности (изогностичных оптотипов); в) Между оптотипами в таблице должна соблюдаться определенная дистанция с учетом краудинг-эффекта; г) Таблицы должны быть компактными и легко размещаться в аппарате Рота; д) Таблицы должны иметь дополнительное современное защитное покрытие, которое существенно увеличит срок их использования (ламинирование) или должны быть выполнены на белом пластике. Целесообразным является включение в разрабатываемый комплект дополнительных таблиц для исследования остроты зрения для дали выше 1,0 (от 1.0 до 3.0), таблицы для контрольного определения остроты зрения 123 для дали, таблицы для исследования остроты зрения с укороченной дистанции (1,5 м), совмещенной с таблицей для близи, а также таблицы для исследования остроты зрения ниже 0,1 для близи. Для удобства использования таблицы должны быть выполнены на плотной белой бумаге формата А4 или А5 и ламинированы с использованием прозрачных пленок. 4.1.1. Разработка таблиц для определения остроты зрения выше 1,0 для дали. Таблицы для определения остроты зрения выше 1.0 предназначены для точного исследования остроты зрения в диапазоне от 1,0 до 3,0 и являются дополнением к стандартным таблицам Головина-Сивцева. Как известно, острота зрения 1,0 является нижней границей нормы. Как правило, у молодых людей острота зрения превышает этот показатель. В стандартных таблицах Головина-Сивцева оптотипы расположены в 12 строках и 10 строка соответствует остроте зрения 1,0, 11 строка — 1,5, а 12 строка — 2,0. То есть, грубый шаг межу величиной остроты зрения выше 1,0 не позволяет провести точное измерение более высокой величины остроты зрения или отметить динамику остроты зрения. Например, если исходная острота зрения у человека составляла 2,0, а при развитии заболевания плавно снижалась и стала составлять 1,0, то зрительный угол изменился в два раза. Таблицы Сивцева не позволяют точно проследить за данной динамикой. Например, после современных лазерных рефракционных операций острота зрения в отдельных случаях может составлять 2,0-3,0, а эти величины также невозможно измерить, используя традиционные таблицы Сивцева. Кроме того, целесообразно иметь точную информацию о высокой остроте зрения у лиц целого ряда профессий (летчиков, космонавтов, моряков и т.д.).
Возможности объективного определения остроты зрения с использованием метода измерения зрительных вызванных корковых потенциалов
Одним из методов объективной оценки остроты зрения является регистрация ЗВКП, при котором измерения связаны с выделением слабых изменений электрической активности мозга в ответ на предъявление стимулов разного углового размера либо разной пространственной частоты.
Работы в области измерения остроты зрения с помощью вызванных потенциалов проводятся уже более 30 лет (Гнездицкий и др., 2001; Шамшинова A.M. и др., 2004; Campbell F.W. et al., 1970; Regan D., 1978; Petersen J., 1984; Jenkins T.C. et al., 1985; Fagan J.E. et al., 1985; Norcia A.M. et al., 1985 a, b; Wiener D.E. et al., 1985). Однако до сих пор этот метод сопряжен со значительными трудностями, и точность измерения остается недостаточно высокой, так что некоторые авторы поставили под сомнение саму возможность точной оценки остроты зрения электрофизиологическими методами. Основным недостатком этого метода является высокая вариабельность амплитуды вызванного потенциала, зависящая от многих факторов, таких как усталость и внимание испытуемого, сопротивление электродов и шумы электроэнцефалограммы (ЭЭГ), длительность проведения исследования (Шамшинова A.M. и др., 2004; Fagan J.E. et al., 1985; Wiener D.E. et al., 1985; Lauritzen L. et al., 2004).
Подходом, в некоторой степени решающим эти проблемы, является описанный в литературе метод "sweep" вызванных потенциалов (Norcia A.M. et al., 1985), при котором испытуемому за короткое время предъявляется весь набор пространственных частот при высокой временной частоте смены стимулов - 12-20 Гц. Однако такая высокая временная частота стимуляции вызывает ответ нейронных каналов преимущественно избирательных именно к этим частотам. При изменении пространственно-временных характеристик стимуляции активируются различные каналы зрительной системы, такие как фазические и тонические каналы (магно- и парво-проводящие пути), каждый из которых имеет свою временную и пространственно-частотную полосу пропускания (Kulikowski J.J. et al., 1973; Watson A.B. et al., 1981). Каналы, избирательные к высоким временным частотам, отражают работу магно (крупно) клеточных систем, имеющих малую пространственную разрешающую способность и большие рецептивные поля. Каналы, избирательные к низким временным частотам, отражают работу парво (мелко) клеточных систем, имеющих высокую пространственную разрешающую способность и небольшие рецептивные поля.
Поэтому точность измерения остроты зрения с помощью ЗВКП существенно зависит от временной частоты предъявления стимулов (Heravian SJ. et al., 1999). Полоса пропускания парво системы (обеспечивает высокую разрешающую способность) обычно не превышает 10-12 Гц, а полоса пропускания магно системы достигает 20-30 Гц. Доминирование той или иной системы сугубо индивидуально (Куликовский Я. и др., 1999). Возможно, именно поэтому не получено высокой корреляции между значениями остроты зрения, полученными в электрофизиологических и психофизических исследованиях.
Согласно исследованиям П. Томсона (Thompson Р., 1983), смена доминирования двух независимых проводящих каналов в зрительной системе происходит при увеличении частоты стимуляции свыше 8 Гц, частота стимуляции около 8 Гц в той или иной степени активирует оба канала. Для решения клинических задач важно оценить состояние обеих систем, так как в реальных условиях наблюдения они работают вместе. Поэтому, чтобы одновременно активировать оба канала зрительной системы (фазический и тонический) для определения остроты зрения, нами была выбрана временная частота стимуляции 8 Гц.
Однако анализ вызванных потенциалов в режиме стимуляции с частотой 8-12 Гц обычно затруднен из-за спонтанно возникающего альфа-ритма в электроэнцефалограмме, частота которого близка к частоте стимуляции, а амплитуда значительно превышает амплитуды регистрируемых ответов. Как следствие, сигнал искажается, и возникают большие погрешности при определении остроты зрения с помощью зрительных вызванных потенциалов, особенно у испытуемых с доминированием в ЭЭГ альфа-ритма. Общепринятым способом оптимизации отношения сигнал-шум является увеличение количества усреднений ответов на каждый стимул, но при этом возрастет общее время обследования. В данной работе, с целью выделения вызванного потенциала (сигнала) из спонтанно-возникающих ритмов ЭЭГ (шума), мы применили метод независимых компонент, который позволяет разделить исходную ЭЭГ на несколько максимально независимых составляющих (Bell A J. et al., 1995; Makeig S. et al.» 2002).Целью данного раздела нашей работы являлась разработка метода объективного измерения интегральной остроты зрения с помощью ЗВКП, не зависящего от индивидуальных особенностей ЭЭГ испытуемого.
В исследовании принимали участие 26 человек в возрасте от 17 до 25 лет с остротой зрения от 0,1 до 2,0. У каждого испытуемого оценивали монокулярную и бинокулярную остроту зрения сначала электрофизиологическими методами, а затем психофизическими: в стандартных условиях освещенности с расстояния 5 м с использованием таблиц Головина-Сивцева, а также разработанных нами таблиц для остроты зрения выше 1,0. Зрительные вызванные потенциалы в электрофизиологическом исследовании регистрировали в ответ на предъявление стимулов различной пространственной частоты. Стимуляцию проводили с помощью профессионального монитора фирмы «Sony», с высоким разрешением и частотой смены кадров 120 Гц
