Несоответствие фиксации: диагностика и коррекция при бинокулярном зрении.

Введение

Дисперсия фиксации – это тенденция глаз отклоняться в направлении гетерофории. Если гетерофория описывает состояние вергенции при отсутствии слияния, то дисперсия фиксации характеризует небольшое расхождение зрительных осей, наблюдаемое у человека с нормальным бинокулярным зрением и способностью к слиянию, когда оба глаза открыты. Расхождение может быть вертикальным, горизонтальным или комбинированным. Величина расхождения (несколько угловых минут) значительно меньше, чем при косоглазии. В отличие от косоглазия, которое препятствует бинокулярному зрению, дисперсия фиксации сохраняет его, однако может снижать уровень стереопсиса. У пациента дисперсия фиксации может присутствовать или отсутствовать, а также может различаться при взгляде вдаль и вблизи. Люди с дисперсией фиксации чаще испытывают зрительное утомление при выполнении сложных зрительных задач; поэтому определение дисперсии фиксации входит в арсенал диагностических инструментов, используемых врачами-офтальмологами. Коррекция может включать в себя зрительную терапию, призматические очки или эргономичную организацию рабочего места.

Оптимальное бинокулярное зрение

На рис. 1 синие линии и символы иллюстрируют ситуацию оптимального бинокулярного зрения: внеглазные мышцы регулируют угол вергенции между двумя зрительными осями таким образом, чтобы объект фиксации X проецировался в каждом глазу на центр фовеи, т.е. область на сетчатке с наивысшим пространственным разрешением. Точка фиксации проецируется в оба глаза на точки сетчатки, соответствующие одному и тому же направлению взгляда в пространстве, обеспечивая единое зрение. Это означает, что зрительные оси пересекаются в объекте фиксации X. На уровне зрительной коры наблюдается идеальное пространственное совпадение, т.е. бинокулярная диспаратность равна нулю и возможно наилучшее бинокулярное суммирование. Такое оптимальное состояние встречается лишь у небольшого числа наблюдателей. Таким образом, для достижения единого зрения два физиологических механизма работают согласованно. В 1900 году, используя модифицированное крыло Маддокса, правый глаз представляли горизонтальной шкалой, а левый – стрелкой. Наблюдатель воспринимает, что стрелка указывает на одно из чисел на шкале, что свидетельствует о возможной неправильной настройке вергенции. Однако крыло Маддокса не проверяет бинокулярное зрение, поскольку отсутствует объект для фузии. Для оценки состояния бинокулярного зрения Хофман и Бильшовский ввели термин «диспаритет фиксации». В более общем смысле, этот традиционный тест вергенции является субъективным, поскольку наблюдатель сообщает о своем восприятии относительного положения двух тестовых объектов, предъявляемых раздельно каждому глазу, т.е. дихоптических объектов. Этот тест основан на предположении о связи точек сетчатки с направлениями взгляда в пространстве. Если физически выровненные дихоптические объекты кажутся субъективно выровненными, они проецируются на соответствующие точки сетчатки, и зрительные оси пересекаются в тестовом объекте; таким образом, угол вергенции соответствует расстоянию до объекта. В случае отклонения в состоянии вергенции дихоптическим объектам необходимо определенное физическое горизонтальное смещение, чтобы восприниматься как выровненные. Эти субъективные измерения согласуются с объективными данными, полученными с помощью айтрекеров, при отсутствии стимула к фузии. Для измерения субъективного диспаритета фиксации исследователи, такие как Огл, Маллетт и Уэссон, разработали тестовое оборудование, включающее объекты для фузии и дихоптические объекты с использованием перекрестно-поляризованных фильтров. Некоторые из этих устройств доступны в продаже. Если дихоптические объекты предъявляются наблюдателю в выровненном положении, угловая величина (в минутах дуги) субъективного диспаритета фиксации определяется воспринимаемым смещением двух дихоптических объектов. Это смещение можно компенсировать индивидуально подобранной призматической коррекцией (в призматических диоптриях), чтобы пациент воспринимал выравнивание. Величина призмы, необходимая для сведения диспаритета фиксации к нулю, называется выравнивающей призмой. Метод отслеживания глаз, основанный на небольших зеркалах, закрепленных на контактных линзах, позволил установить соответствие между двумя методами измерения (у одного испытуемого). Однако последующие исследования показали, что объективные данные, полученные с помощью айтрекеров, могут существенно отличаться от субъективных результатов тестов с дихоптическими объектами: при использовании центральных объектов для фузии и близко расположенных дихоптических объектов субъективная величина может быть примерно в 10 раз меньше объективной. При постепенном смещении дихоптических объектов от объекта фузии две величины становятся все более схожими. · Объективный диспаритет фиксации (oFD) определяется как ошибка вергенции глазодвигательной системы, измеряемая только с помощью айтрекеров, т.е. oFD = V – V0. Это разница между углом вергенции при бинокулярном зрении (V, красная линия на рис. 2а) и оптимальным состоянием вергенции, когда объект проецируется в каждом глазу на центр фовеолы (V0 = 2 arctan((pd)/2)/D, синяя линия на рис. 2а). V0 оценивается на основе монокулярной калибровки айтрекера, т.е. один глаз закрывается при калибровке другого, и наоборот; эта процедура предполагает, что при монокулярном зрении объект проецируется на центр фовеолы. · Субъективный диспаритет фиксации (sFD) определяется как угловая величина смещения между дихоптическими объектами, которую необходимо скорректировать до определенного смещения d, чтобы наблюдатель воспринимал дихоптические объекты как выровненные (см. пару нониусных линий на рис. 2b). Следует отметить, что это определение sFD = arctan(d/D) не относится к текущему углу вергенции. Полученный субъективный диспаритет фиксации может зависеть от пространственного расположения дихоптических и объектов фузии. Различие между oFD и sFD показано на рис. 2: диспаратность ∆ между двумя зрительными осями обычно больше угловой величины смещения нониусных линий d.

In Fig. 1, the blue lines and characters illustrate the situation of optimal binocular vision: the extra ocular muscles adjust the vergence angle between the two visual axes so that the fixation target X is projected in each eye onto the centre of the fovea, i. e. the location on the retina with the highest spatial resolution. The fixation point is projected in the two eyes onto retinal points that correspond to the same visual direction in space so that single vision is provided. This means that the visual axes intersect at the fixation target X. On the level of the visual cortex there is a perfect spatial overlap, i. e. the binocular disparity is zero and best binocular summation is possible. Such an optimal state occurs only in a minority of observers. Thus, in order to achieve single vision, two physiological mechanisms operate hand in hand: in 1900, who applied a modified Maddox wing: the right eye is presented with a horizontal scale and the left eye with an arrow. The observer perceives that the arrow points onto one of the numbers on the scale which indicates a possible vergence mis adjustment. The Maddox wing, however, does not test binocular vision since no fusion target is present. For testing the state of binocular vision, Hofmann and Bielschowsky coined the term "fixation disparity". More generally, this traditional vergence test is a subjective test in the sense that the observer reports his/her perception of the relative position of two test targets that are presented separately to the two eyes, i. e. dichoptic targets. This test relies on the assumption that retinal points are associated with visual directions in space. If physically aligned dichoptic targets appear subjectively aligned, they are projected onto corresponding retinal points and the visual axes intersect at the test target; thus, the vergence angle agrees with the viewing distance. In case of a deviating vergence state, the dichoptic targets need to have a certain physical horizontal offset in order to be perceived in line. These subjective measures agree with objective recordings with eye trackers, if no fusion stimulus is involved. For measuring subjective fixation disparity, researchers as Ogle, Mallett, Wesson constructed test instrumentation including fusion targets and dichoptic targets using cross polarized filters in front of the eyes; some of these devices are commercially available. If the dichoptic targets are presented to the observer in physical alignment, the angular amount (in the unit minutes of arc) of subjective fixation disparity is indicated by the perceived misalignment of the two dichoptic targets. This can be compensated by the patient's individual amount of a prism eye glass (in the unit prism dioptre) so that the patient perceives alignment. The latter prism needed to reduce the fixation disparity to zero is referred to as aligning prism with an eye tracking method based on small mirrors fixed onto contact lenses: he found agreement between the two measures (in the one observer tested). However, subsequent studies found that the objective recordings with eye trackers can differ substantially from the subjective test results with dichoptic targets: with central fusion targets and closely adjacent dichoptic targets, the subjective measure can be about 10 times smaller than the objective measure. When the dichoptic targets are gradually shifted by some degree away from the fusion target, then the two measures become more and more similar. · Objective fixation disparity (oFD) is defined as the oculomotor vergence error that can only be measured with eye trackers, i. e. oFD = V – V0 This is the difference between the vergence angle in binocular vision (V, red line in Fig. 2a) and the optimal vergence state when a target is projected in each eye onto the center of the foveola (V0=2 arc tan ((pd)/2)/D), blue line in Fig. 2a). V0 is estimated from the monocular calibration of the eye tracker, i. e. the left eye is covered when the right eye calibration is made and vice versa; this procedure assumes that in monocular vision a target is projected onto the centre of the foveola. · Subjective fixation disparity (sFD) is defined as the angular amount of the offset between dichoptic targets that need to be adjusted to a certain offset d so that the observer perceives the dichoptic targets in alignment (see the pair of nonius lines in Fig. 2b). Note that this definition of sFD = arctan (d/D) does not refer to the current vergence angle. The resulting subjective fixation disparity may depend on the spatial arrangement of dichoptic targets and fusion targets. The discrepancy between oFD and sFD is shown in Fig. 2 in that the disparity ∆ between the two visual axes is typically larger than angular amount of the nonius offset d.

Клинические диагностические критерии

Различия в диспропорции фиксации могут значительно варьироваться у наблюдателей с нормальным бинокулярным зрением. Следующие условия субъективной диспропорции фиксации чаще встречаются у наблюдателей, испытывающих зрительное утомление. Субъективная диспропорция фиксации при зрении вблизи (sFD0) обычно больше в экзо-направлении, а выравнивающие призмы (sP0) обычно имеют большее основание внутрь, что указывает на тенденцию глаз к недостаточной конвергенции. В большинстве этих исследований использовался блок Маллетта, состоящий из небольшой центральной фиксационной буквы X, окруженной двумя буквами O, по одной с каждой стороны от X. Кривая призматической диспропорции фиксации (измеряемая субъективно при зрении вблизи) обычно имеет более крутой наклон (см. рис. 3b), что означает, что бинокулярная система не может достичь небольшой диспропорции фиксации при принудительной вергенции призмами с основанием внутрь и основанием наружу. Другой подход был предложен Х.Дж. Хаасом, который предложил набор дихоптических тестов с центральными и более периферическими целями для фузии, а также дополнительные стереотесты, которые в основном использовались для зрения вдаль. Такие призмы облегчали зрительное утомление и оставались стабильными с течением времени. Эффективность призматических очков подвергалась критике, поскольку первоначальная диспропорция фиксации может вновь возникнуть со временем из-за адаптивности вергентной системы. Однако можно предположить, что вергенция имеет тенденцию быть менее адаптивной у наблюдателей со зрительным утомлением, поэтому у этих наблюдателей призмы могут постоянно уменьшать естественную диспропорцию фиксации. Визуальная эргономика компьютерного рабочего места может учитывать индивидуальную кривую диспропорции фиксации вблизи: физиологический эффект тренировки визуальной вергенции также был подтвержден для других функций вергенции.