Острота зрения: высокая контрастность и низкая контрастность
Visual Acuity: High Contrast and Low Contrast
Rebecca Sumalini и PremNandhini Satgunam
Rebecca Sumalini and PremNandhini Satgunam
1.1 Введение
1.1 Introduction
Зрение состоит из многих компонентов. К ним относятся острота зрения, контрастная чувствительность, поля зрения, 3D-зрение, восприятие движения и т. д. Из всех этих компонентов наиболее важным является острота зрения — способность глаза различать и воспринимать мелкие объекты. Существуют различные методы и способы измерения этой разрешающей способности глаза. Все эти методы используют черные буквы на белом фоне. Парадоксально, но ни одна из реальных сцен и ситуаций не выглядит черно-белой. Визуальной функцией, которая более актуальна для реальных ситуаций, является контрастная чувствительность. Контрастная чувствительность — это способность глаза обнаруживать самый тусклый объект, и она в значительной степени зависит от фона (например, белая бусина, помещенная на белый стол, имеет худший контраст, чем серая бусина на белом столе). Эта способность глаза различать контраст объекта на фоне также связана с размером объекта. Если эта способность будет отображена для различных размеров объектов, мы получим функцию контрастной чувствительности (CSF). Интересно, что острота зрения при высокой контрастности (или просто острота зрения) представляет собой лишь одноточечное измерение в рамках CSF (см. разд. 2.3.2). Тем не менее, мы в основном делаем выводы и соотносим жалобы пациентов и функциональные нарушения зрения (например, распознавание лиц, наливание воды в чашку) со значением остроты зрения. К сожалению, измерение контрастной чувствительности в основном ограничивалось практикой лечения слабовидения или исследованиями. Однако для тех пациентов, чьи симптомы не объясняются «обычной» остротой зрения, измерение контрастной чувствительности или остроты зрения при низкой контрастности может быть информативным.
There are many components of vision. These include visual acuity, contrast sensitivity, visual fields, 3D vision, motion perception, etc. Of all these components, the most important compo nent is visual acuity, the ability of the eye to resolve and perceive small targets. There are vari ous methods and ways to measure this resolution capacity of the eye. All these methods use black letters on a white background. Ironically, none of the real-world scenes and scenarios appear in black and white. The visual function that is more relevant to the real-world scenario is contrast sen sitivity. Contrast sensitivity is the ability of the eye to detect the dimmest target and largely depends on the background (for example, a white bead placed on a white tabletop has poorer con trast than a gray bead on a white tabletop). This ability of the eye to distinguish the contrast of the target against the background is also related to the size of the object. If this ability is mapped for different target sizes, we arrive at the contrast sensitivity function (CSF). Interestingly, high- contrast visual acuity (or visual acuity) is only a single-point measurement within the CSF (see Sect. 2.3.2). Yet, we mostly draw conclusions and correlate patients’ complaints and functional vision difficulties (e.g., identifying faces, pouring water into a cup) with the visual acuity value. Unfortunately, measures of contrast sensitivity have been mainly restricted to low-vision prac tice or research. However, for those patients whose symptoms are not explained through the “regular” visual acuity, measuring contrast sensi tivity or low-contrast visual acuity may be insightful.
В этой главе уделяется равное внимание остроте зрения, контрастной чувствительности и остроте зрения при низкой контрастности. Обсуждается важность этих измерений с использованием общепринятых и коммерчески доступных тестов. Также рассматриваются некоторые особые сценарии, при которых традиционные измерения затруднены, с предложением доступных альтернативных вариантов.
This chapter gives an equal importance to visual acuity, contrast sensitivity, and low- contrast visual acuity. The importance of these measurements, with commonly used and com mercially available tests, is discussed. Some spe cial scenarios in which the conventional measurements are difficult are also discussed, with available alternate options.
R. Sumalini Институт реабилитации зрения, Kallam Amji Reddy Campus, L V Prasad Eye Institute, Хайдарабад, Индия e-mail: rebecca@lvpei.org
R. Sumalini Institute of Vision Rehabilitation, Kallam Amji Reddy Campus, L V Prasad Eye Institute, Hyderabad, India e-mail: rebecca@lvpei.org
P. Satgunam (☒) Brien Holden Institute of Optometry and Vision Sciences, Prof. Brien Holden Eye Research Centre, L V Prasad Eye Institute, Hyderabad, Telangana, India e-mail: premnandhini@lvpei.org
P. Satgunam (☒) Brien Holden Institute of Optometry and Vision Sciences, Prof. Brien Holden Eye Research Centre, L V Prasad Eye Institute, Hyderabad, Telangana, India e-mail: premnandhini@lvpei.org
1.2 История
1.2 History
1.2.1 Инструменты для проверки остроты зрения
1.2.1 Visual Acuity Tools
История стандартизированного тестирования остроты зрения восходит к 1862 году, когда голландский офтальмолог Герман Снеллен разработал тест, широко известный как таблица Снеллена [1]. Наиболее часто используемым обозначением остроты зрения является дробь Снеллена (например, 20/20 или 6/6) — формат, легко понятный всем клиницистам и исследователям. Числитель представляет собой расстояние тестирования, а знаменатель — расстояние, с которого буква должна быть видна. Таким образом, острота зрения 20/200 означает, что объект, который виден с 200 футов человеку с нормальным зрением, виден только с более близкого расстояния в 20 футов человеку с нарушением зрения. Таблица Снеллена, несмотря на ее широкое применение, имеет несколько ограничений. К ним относятся неравное количество букв в каждой строке остроты, неравномерная прогрессия размера оптотипов между строками, неравномерные интервалы между буквами и вопросы к надежности. Для устранения этих недостатков в 1976 году Яном Бейли и Яном Лови-Китчином была разработана таблица logMAR [2]. Эта таблица имела одинаковое количество букв, равномерную прогрессию и пропорциональные интервалы между буквами.
The origin of standardized visual acuity testing dates back to 1862 by the Dutch ophthalmolo gist Hermann Snellen; this test is widely known as the Snellen chart [1]. The most commonly used notation for visual acuity is the Snellen fraction (e.g., 20/20 or 6/6), a format easily understood by all clinicians and researchers. The numerator is the test distance, and the denominator is the distance from which the let ter should be visible. Therefore, visual acuity of 20/200 indicates what is visible from 200 feet to a normally sighted individual, is only visible from a closer distance of 20 feet to someone with visual impairment. The Snellen acuity chart, despite its wide use, has several limita tions. These include an unequal number of let ters in each acuity line, unequal size progression of optotypes between acuity lines, unequal spacing between the letters, and reliability con cerns. To address these shortcomings, the log MAR chart was developed in 1976 by Ian Bailey and Jan Lovie-Kitchin [2]. The chart had a uni form number of letters, uniformly spaced pro gression, and proportionate spacing between the letters.
В 1982 году Национальный институт зрения использовал набор букв Слоуна (т. е. буквы без засечек) и принципы logMAR, описанные Бейли и Лови [2], и создал современную «золотую стандартную» таблицу ETDRS (Early Treatment of Diabetic Retinopathy Study) (рис. 1.1, слева) [3]. В дополнение к английским буквам были разработаны несколько других оптотипов для лиц, не знакомых с английскими оптотипами, таких как буквы разных языков (например, китайского [4], арабского [5], хинди [6]), символы LEA (названные в честь изобретателя Леа Хюваринена) [7] (рис. 1.1, в центре), перевернутая буква Е [8] и таблицы Landolt C [9]. Современный компьютерный инструмент измерения остроты зрения COMPlog (рис. 1.1, справа) [10] обладает рядом преимуществ, таких как простота в использовании, легкость в обслуживании и возможность перемешивания оптотипов как между собой, так и внутри групп по мере необходимости.
In 1982, the National Eye Institute used the Sloan letter set (i.e., non-serif letters) and logMAR principles as described by Bailey and Lovie [2] and produced the current “gold-standard” ETDRS chart (Early Treatment of Diabetic Retinopathy Study) (Fig. 1.1, left) [3]. In addition to English letters, several other optotypes have been developed for individuals unfamiliar with English optotypes, such as letters of different languages (e.g., Chinese [4], Arabic [5], Hindi [6]), LEA symbols ((named after the inventor Lea Hyvarinen) [7]) (Fig. 1.1, middle), tumbling E [8], and Landolt C charts [9]. The recent computer-based visual acuity measurement tool, COMPlog (Fig. 1.1, right) [10] has several advantages such as ease of use, easy maintenance, and the ability to shuffle between and within optotypes whenever required.
Основываясь на принципе преимущественного выбора, тесты с использованием решеток являются методами выбора для лиц довербального/невербального возраста. Роберт Фантц впервые описал этот принцип в 1965 году [11]. В настоящее время используемые карты остроты зрения Teller acuity cards-II (рис. 1.2, слева) представляют собой модифицированный прототип того же метода после нескольких итераций. Доступно несколько тестов с решетками (такие как карты остроты зрения Keeler и LEA gratings paddle), включая тесты на базе приложений, такие как приложение Peekaboo Vision (рис. 1.2, справа) [12].
Based on the preferential-looking principle, grating acuity tests are the tests of choice for preverbal/non-verbal individuals. Robert Fantz first described the principle in 1965 [11]. The currently used Teller acuity cards-II (Fig. 1.2, left) is a modified prototype of the same after several iterations. A handful of grating acuity tests are available (such as Keeler acuity cards and LEA gratings paddle), including the app-based grating acuity test, such as the Peekaboo Vision application (Fig. 1.2, right) [12].
Близорукость (острота зрения вблизи) является важным показателем, учитывая, что большинство наших повседневных действий включают несколько задач вблизи, таких как чтение, письмо и домашние дела (включая приготовление пищи), чтобы назвать несколько. Карточки Ягера были впервые разработаны австрийским офтальмологом Эдуардом Ягером в 1854 году для проверки остроты зрения вблизи [13]. Размер текста для чтения прогрессирует от 0.37 до 2.5 мм [14]. Эти карточки были выведены из употребления из-за отсутствия стандартизации [15]. В 1980 году Ян Бейли и Ян Лови-Китчин разработали таблицы для чтения слов Бейли–Лови (рис. 1.3); они состояли из случайных слов с логарифмической прогрессией строк.
Near visual acuity is a valuable measurement given that most of our day-to-day activities involve several near tasks such as reading, writing, and household chores (including cooking), to name a few. Jaeger cards were first developed by the Austrian ophthalmologist Eduard Jaeger in 1854 for checking near visual acuity [13] . The text size of the reading text progresses from 0.37 to 2.5 mm [14] . These cards have been discontinued because of a lack of standardization [15] . In 1980, Ian Bailey and Jan Lovie-Kitchin developed the Bailey–Lovie word reading charts (Fig. 1.3); these consisted of random words with a logarithmic progression of lines.
Рис. 1.1 Тесты на распознавание остроты зрения: (слева) таблица ETDRS, (в центре) символы LEA и (справа) электронная таблица COMPlog. ETDRS — исследование по раннему лечению диабетической ретинопатии, COMPlog — компьютеризированный логарифмический тест
Fig. 1.1 Recognition acuity tests: (left) ETDRS chart, (middle) LEA symbols, and (right) COMPlog electronic chart. ETDRS early treatment of diabetic retinopathy study, COMPlog computerized logarithmic test
Рис. 1.2 (слева) Оценка остроты зрения с помощью Teller acuity cards-II (без тестовой платформы) и (справа) приложение Peekaboo Vision
Fig. 1.2 (left) Grating acuity assessment using teller acuity cards-II (without testing stage) and (right) the Peekaboo Vision application