Введение

Ясность зрения

Острота зрения (ОВЗ) обычно относится к ясности зрения, но технически оценивает способность животного различать мелкие детали с точностью. Острота зрения зависит от оптических и нейронных факторов. Оптические факторы глаза влияют на четкость изображения на сетчатке. Нейронные факторы включают здоровье и функционирование сетчатки, нейронных путей к мозгу и интерпретирующих способностей мозга. Наиболее часто упоминаемая острота зрения – это острота вдаль (например, "20/20"), описывающая способность человека различать мелкие детали на большом расстоянии. Эта способность снижена у людей с миопией, также известной как близорукость. Другой вид остроты зрения – острота вблизи, описывающая способность человека различать мелкие детали на близком расстоянии. Эта способность снижена у людей с гиперметропией, также известной как дальнозоркость. Распространенной оптической причиной низкой остроты зрения является рефракционная ошибка (аметропия) – нарушение преломления света в глазу. Причины рефракционных ошибок включают аберрации формы глаза или роговицы, а также снижение способности хрусталика фокусировать свет. Если суммарная рефракционная сила роговицы и хрусталика слишком велика для длины глаза, изображение на сетчатке будет сфокусировано перед сетчаткой и размыто на ней, что приводит к миопии. Аналогичное размытое изображение возникает, когда суммарная рефракционная сила роговицы и хрусталика слишком мала для длины глаза, но в этом случае сфокусированное изображение находится за сетчаткой, что приводит к гиперметропии. Нормальная рефракционная сила называется эмметропией. Другими оптическими причинами низкой остроты зрения являются астигматизм, при котором размываются контуры определенной ориентации, и более сложные неровности роговицы. Рефракционные ошибки в большинстве случаев можно скорректировать оптическими методами (например, очками, контактными линзами и рефракционной хирургией). Например, при миопии коррекция заключается в уменьшении силы преломления глаза с помощью так называемой минусовой линзы. Нейронные факторы, ограничивающие остроту зрения, локализуются в сетчатке, путях к мозгу или самом мозге. Примеры состояний, влияющих на сетчатку, включают отслойку сетчатки и дегенерацию макулы. Примеры состояний, влияющих на мозг, включают амблиопию (вызванную неправильным развитием зрительного отдела мозга в раннем детстве) и повреждения мозга, такие как травматическое повреждение мозга или инсульт. После коррекции оптических факторов остроту зрения можно рассматривать как показатель нейронной функции. Острота зрения обычно измеряется при фиксации взгляда, то есть как мера центрального (или фовеального) зрения, поскольку именно в центре она наиболее высока. Однако острота периферического зрения может быть не менее важна в повседневной жизни. Острота снижается к периферии сначала резко, а затем более постепенно, обратно пропорционально (то есть снижение примерно соответствует гиперболе). Снижение описывается формулой E2/(E2+E), где E – эксцентриситет в градусах зрительного угла, а E2 – константа, приблизительно равная 2 градусам. Например, при эксцентриситете 2 градуса острота составляет половину фовеального значения. Острота зрения – это мера того, насколько хорошо различаются мелкие детали в самом центре поля зрения; поэтому она не указывает на то, насколько хорошо распознаются более крупные объекты. Следовательно, острота зрения сама по себе не может определить общее качество зрительной функции.

Определение

Острота зрения – это мера пространственного разрешения зрительной системы. VA, как её иногда называют специалисты по оптике, тестируется путем определения способности человека, чье зрение проверяется, различать так называемые оптотипы – стилизованные буквы, кольца Ландольта, детские символы, символы для неграмотных, стандартизированные кириллические буквы в таблице Головина-Сивцева или другие узоры – на печатной таблице (или иным способом) с определенного расстояния. Оптотипы представлены черными символами на белом фоне (то есть при максимальном контрасте). Расстояние между глазами человека и таблицей для проверки устанавливается таким образом, чтобы приблизить «оптическую бесконечность» при фокусировке линзы (дальняя острота) или на определенном расстоянии чтения (ближняя острота). Значение 6/6 считается порогом нормальной остроты зрения, что эквивалентно 20/20 по американской шкале: на расстоянии 6 метров или 20 футов глаз с такой остротой способен различать контуры, отстоящие друг от друга примерно на 1,75 мм. Острота зрения 6/12 указывает на более низкую производительность, а 6/3 – на более высокую. У здоровых людей острота зрения обычно составляет 6/4 или выше (в зависимости от возраста и других факторов). В записи 6/x зрение числитель (6) обозначает расстояние в метрах от испытуемого до таблицы, а знаменатель (x) – расстояние, с которого человек с остротой зрения 6/6 смог бы различить тот же оптотип. Таким образом, 6/12 означает, что человек с остротой зрения 6/6 различит тот же оптотип с расстояния 12 метров (то есть в два раза больше). Это равносильно тому, что при остроте зрения 6/12 человек обладает вдвое меньшим пространственным разрешением и для различения оптотипа требуется изображение в два раза большего размера. Удобный способ выразить остроту зрения – преобразовать дробь в десятичное число: 6/6 соответствует остроте (или Visus) 1,0 (см. ниже), а 6/3 – 2,0, что часто достигается у хорошо скорректированных здоровых молодых людей с бинокулярным зрением. Использование десятичных значений для обозначения остроты зрения является стандартом в европейских странах в соответствии с европейской нормой (EN ISO 8596, ранее DIN 58220). Точное расстояние, на котором измеряется острота зрения, не имеет значения, если оно достаточно велико и размер изображения оптотипа на сетчатке одинаков. Этот размер определяется как зрительный угол, то есть угол, под которым оптотип виден глазу. Для остроты зрения 6/6 = 1,0 размер буквы на таблице Снеллена или таблице Ландольта С составляет 5 угловых минут (1 угловая минута = 1/60 градуса), что соответствует 43-му кеглю на расстоянии 20 футов. При разработке типичного оптотипа (например, буквы E Снеллена или кольца Ландольта С) критический зазор, который необходимо различить, составляет 1/5 от этого значения, то есть 1 угловую минуту. Это значение используется в международном определении остроты зрения.

Острота зрения является мерой зрительной функции и не связана с рецептом на очки, необходимым для коррекции зрения. Цель обследования глаз – определить рецепт, который обеспечит максимально возможную остроту зрения после коррекции. Полученная острота зрения может быть выше или ниже 6/6 = 1,0. Фактически, у пациента, которому диагностирована острота зрения 6/6, часто бывает и более высокая острота зрения, поскольку после достижения этого стандарта пациент считается обладающим нормальным (в смысле не нарушенным) зрением, и проверка с использованием меньших оптотипов не проводится. Пациенты с остротой зрения 6/6 или «лучше» (20/15, 20/10 и т. д.) все равно могут получить пользу от коррекции очков при других проблемах со зрительной системой, таких как дальнозоркость, травмы глаз или пресбиопия.

Измерение

Острота зрения измеряется психофизическим методом и, таким образом, устанавливает связь между физическими характеристиками стимула и восприятием субъекта, а также его реакцией на него. Измерение может проводиться с использованием таблицы для проверки зрения, изобретенной Фердинандом Моноером, оптическими приборами или компьютерными тестами, такими как FrACT. Необходимо следить за тем, чтобы условия обследования соответствовали стандарту, включая правильное освещение помещения и таблицы, соблюдение правильного расстояния до таблицы, достаточное время для ответа, допустимый процент ошибок и так далее. В европейских странах эти условия стандартизированы европейским стандартом (EN ISO 8596, ранее DIN 58220).

История

ГодСобытие1843 Типы тестов зрения были изобретены в 1843 году немецким офтальмологом Генрихом Куехлером (1811–1873) в Дармштадте, Германия. Он обосновывал необходимость стандартизации тестов зрения и создал три таблицы для чтения, чтобы избежать запоминания.1854 Эдуард Йейгер фон Яксталь, венский окулист, усовершенствовал типы тестов для проверки зрения, разработанные Генрихом Куехлером. Он опубликовал на немецком, французском, английском и других языках набор образцов для чтения, чтобы задокументировать функциональное зрение. Он использовал шрифты, доступные в Государственной типографии в Вене в 1854 году, и обозначил их номерами из каталога этой типографии, которые сейчас известны как числа Ягера.1862 Герман Снеллен, голландский офтальмолог, опубликовал в Утрехте свою книгу Probebuchstaben zur Bestimmung der Sehschärfe [Тестовые буквы для определения остроты зрения, содержащую таблицы для измерения остроты зрения]. В более поздних изданиях своей книги Снеллен назвал буквы на своих таблицах оптотипами и выступал за стандартизированные тесты зрения. Оптотипы Снеллена не идентичны тестовым буквам, используемым сегодня. Они были напечатаны шрифтом "Egyptian Paragon" (то есть с засечками).1888 Эдмунд Ландольт представил прерванное кольцо, теперь известное как кольцо Ландольта, которое впоследствии стало международным стандартом.1894 Теодор Вертхайм в Берлине представил подробные измерения остроты периферического зрения.1978 Хью Тейлор использовал эти принципы проектирования для создания "Таблицы E" для неграмотных, которая позже использовалась для изучения остроты зрения австралийских аборигенов.

Учитывания измерения

Измерение остроты зрения включает в себя не только способность видеть оптотипы. Пациент должен быть расположен к сотрудничеству, понимать, что такое оптотипы, уметь общаться с врачом и многое другое. Если хотя бы один из этих факторов отсутствует, то измерение не будет отражать истинную остроту зрения пациента. Острота зрения – это субъективный тест, то есть, если пациент не хочет или не может сотрудничать, тестирование невозможно провести. Пациент, находящийся в сонном состоянии, в состоянии опьянения, или страдающий заболеванием, изменяющим его сознание или психическое состояние, может не достичь максимальной возможной остроты зрения. Пациенты, не умеющие читать и писать на языке, на котором представлены буквы и/или цифры на таблице, будут ошибочно зарегистрированы как имеющие очень низкую остроту зрения, если это неизвестно. Некоторые пациенты не сообщат врачу, что не знают оптотипы, если их об этом прямо не спросят. Повреждение мозга может привести к тому, что пациент не сможет распознавать печатные буквы или правильно их назвать. Нарушение моторики может привести к неправильному ответу на показанный оптотип и, как следствие, к искажению результатов измерения остроты зрения. На результаты измерения остроты зрения могут влиять такие факторы, как размер зрачка, яркость фона, время экспозиции, тип используемых оптотипов, а также эффекты взаимодействия от соседних визуальных контуров (или эффект "скопления").

Испытания на детях

Согласно исследованию, опубликованному в 2009 году, острота зрения новорожденного составляет примерно 6/133, развиваясь до 6/6 после шести месяцев у большинства детей. Измерение остроты зрения у младенцев, детей, не владеющих речью, и особых групп населения (например, людей с инвалидностью) не всегда возможно с помощью таблицы для проверки зрения. Для этих групп населения необходимы специализированные тесты. В качестве базового этапа обследования необходимо проверить, способны ли визуальные стимулы фиксироваться, центрироваться и отслеживаться. Более формальные тесты, использующие методы предпочтительного взгляда, применяют карты остроты Теллера (предъявляемые техником из-за окна в стене), чтобы определить, проявляет ли ребенок большую зрительную внимательность к случайному представлению вертикальных или горизонтальных полос с одной стороны по сравнению с чистым листом с другой – полосы становятся постепенно тоньше или ближе друг к другу, и конечная точка фиксируется, когда ребенок на коленях у взрослого одинаково предпочитает обе стороны. Другой распространенный метод – электрофизиологическое тестирование с использованием визуально-вызванных (кортикальных) потенциалов (ВВП или ВЭКП), которые могут быть использованы для оценки остроты зрения в сомнительных случаях и при подозрении на серьезную потерю зрения, например, при врожденном амаврозе Лебера. Тестирование остроты зрения с помощью ВВП в некоторой степени напоминает метод предпочтительного взгляда, использующий серию черно-белых полос (синусоидальных решеток) или шахматных узоров (которые вызывают более сильные реакции, чем полосы). Поведенческие реакции не требуются, вместо этого регистрируются мозговые волны, возникающие при предъявлении узоров. Узоры становятся все более тонкими, пока вызванная мозговая волна полностью не исчезнет, что считается конечной точкой измерения остроты зрения. У взрослых и более старших детей, способных концентрироваться и следовать инструкциям, конечная точка, полученная с помощью ВВП, очень хорошо соответствует психофизической оценке при стандартном измерении (то есть субъективной оценке, определяемой вопросом о том, когда испытуемый больше не может видеть узор). Существует предположение, что это соответствие применимо и к гораздо более младшим детям и младенцам, хотя это не всегда так. Исследования показывают, что вызванные мозговые волны, а также полученные показатели остроты зрения, к одному году становятся очень похожими на взрослые. По причинам, которые не до конца понятны, до нескольких лет острота зрения, определяемая поведенческими методами предпочтительного взгляда, обычно отстает от показателей, полученных с помощью ВВП – прямой физиологической оценки ранней зрительной обработки в мозге. Возможно, для созревания более сложных поведенческих и внимательных реакций, включающих области мозга, не участвующие непосредственно в обработке зрительной информации, требуется больше времени. Таким образом, зрительная кора может обнаруживать наличие более тонкого узора (что отражается в вызванной мозговой волне), но "поведенческий мозг" маленького ребенка может не считать его достаточно заметным, чтобы уделить ему особое внимание. Простой, но менее распространенный метод – проверка окуломоторных реакций с помощью оптикокинетического барабана, в котором испытуемый помещается внутрь барабана и окружен вращающимися черно-белыми полосами. Это вызывает непроизвольные резкие движения глаз (нистагм), поскольку мозг пытается отслеживать движущиеся полосы. У взрослых существует хорошая корреляция между остротой зрения, определяемой с помощью оптикокинетического барабана, и обычной таблицей для проверки зрения. Потенциально серьезной проблемой этого метода является то, что процесс рефлекторный и опосредованный на уровне нижних отделов ствола мозга, а не зрительной коры. Таким образом, у человека может быть нормальная оптокинетическая реакция, но при этом он может быть кортикально слепым, не имея сознательного зрительного восприятия.

"Нормальная" острота зрения

Острота зрения зависит от точности фокусировки света на сетчатке, целостности нервных элементов глаза и способности мозга к интерпретации. "Нормальная" острота зрения (в центральном, то есть фовеальном зрении) часто определяется как способность, установленная Германом Снелленом, распознавать оптотип, занимающий 5 угловых минут, что соответствует диаграмме Снеллена 6/6 метров, 20/20 футов, 1,00 десятичной или 0,0 logMAR. У молодых людей средняя острота зрения здорового эмметропического глаза (или аметропического глаза с коррекцией) составляет примерно 6/5 – 6/4, поэтому называть остроту зрения 6/6 "идеальным" зрением неточно. Напротив, Цчернинг пишет: "Мы также обнаружили, что у лучших глаз острота зрения приближается к 2, и мы можем быть почти уверены, что если при хорошем освещении острота равна лишь 1, то глаз имеет достаточно выраженные дефекты, которые легко установить". Восприятие движения вперед ограничено порогом обнаружения угловой скорости (SAVT), а острота восприятия горизонтального и вертикального движения – порогами бокового движения. Предел бокового движения обычно ниже порога восприятия надвигающегося объекта, и для объекта заданного размера боковое движение становится более информативным из двух, как только наблюдатель удаляется на достаточное расстояние от траектории движения. Ниже этих порогов субъективная постоянность восприятия проявляется в соответствии с законом Стивенса и законом Вебера-Фехнера.

Предельный порог обнаружения угловой скорости (SAVT)

Существует определенный предел остроты зрения при обнаружении надвигающегося движения приближающегося объекта. Этот предел рассматривается как порог обнаружения угловой скорости (SAVT) для остроты зрения. Его практическое значение составляет 0,0275 рад/с. Для человека с пределом SAVT, надвигающееся движение объекта размера S, движущегося со скоростью v, не будет обнаружено, пока его расстояние D не станет равным

где член S²/4 опущен для небольших объектов на больших расстояниях, используя приближение малых углов. Чтобы превысить SAVT, объект размера S, движущийся со скоростью v, должен находиться ближе, чем D; на большем расстоянии наблюдается субъективная постоянство восприятия. SAVT можно измерить как расстояние, на котором надвигающийся объект впервые обнаруживается:

где член S² опущен для небольших объектов на больших расстояниях, используя приближение малых углов. SAVT имеет такое же значение для безопасности вождения и спорта, как и статический предел. Формула выведена из производной зрительного угла по расстоянию, а затем умноженной на скорость для получения скорости визуального расширения во времени.

Боковое движение

Существуют также пределы остроты восприятия горизонтального и вертикального движения. Их можно измерить и определить по пороговому обнаружению движения объекта, движущегося на расстоянии D со скоростью v, ортогонально направлению взгляда, от точки наблюдения B, с использованием следующей формулы:

Поскольку тангенс угла зрения равен отношению ортогонального расстояния к расстоянию до точки наблюдения, угловая скорость (рад/с) бокового движения является просто производной арктангенса, умноженной на скорость. На практике это означает, что объект, движущийся ортогонально, не будет восприниматься как движущийся, пока не достигнет расстояния, при котором

для бокового движения обычно ≥ 0,0087 рад/с, с возможной зависимостью от отклонения от фовеи и ориентации движения. Скорость выражается в единицах расстояния, а нулевое расстояние соответствует направлению прямо перед наблюдателем. Большие расстояния до объекта, малые расстояния до точки наблюдения и низкие скорости обычно снижают заметность бокового движения. Обнаружение при малом или нулевом расстоянии до точки наблюдения возможно благодаря изменениям масштаба, характерным для приближающегося объекта.