Peripheral spatial contrast sensitivity of the eyes

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

Контрастная чувствительность — это способность различать уровни яркости в статическом изображении, выявлять минимальные различия в освещённости и яркости двух соседних областей. Пространственная контрастная чувствительность (ПКЧ) характеризует способность зрительной системы воспринимать и анализировать распределение яркостей в поле зрения. Впервые этот метод применили в F.W. Campbell и J. Robson [1, 2]. По предложению профессора В.В. Волкова, эта методика получила название «визоконтрастометрия» и в 80-е годы нашла широкое применение в клинической практике [3].

По сравнению с измерением остроты зрения ПКЧ является более чувствительным методом исследования зрительных функций. В отличие от визометрии, визоконтрастометрия исследует чувствительность множества нейронных структур с разными размерами возбудительных и тормозящих зон рецептивных полей. Для оценки сохранности зрительных функций было предложено использовать в качестве тест-объектов решётки с синусоидальным распределением яркости и постепенным уменьшением контраста. В основе методики лежит гипотеза, что наиболее информативными параметрами, определяющими восприя-тие 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 в один угловой градус поля зрения наблюдателя. Эта величина называется пространственной частотой и измеряется в циклах на угловой градус (цикл/град) [4].

Тест-объекты могут предъявляться также на экране дисплея в виде программы — компьютерной визоконтрастометрии [5].

Пространственная контрастная чувствительность может быть оценена как для центрального зрения, так и для периферического. Для оценки периферической пространственной контрастной чувствительности (ППКЧ) необходимо исключить ответ от центральной зоны сетчатки.

В своё время был разработан способ исследования периферической контрастной чувствительности, при котором измерение проводили в условиях заклеивания оптической зоны линз в прямом направлении взора [6] Недостатком данного способа является то, что при измерении глаз аккомодирует на метку, при этом больной ощущает сильный дискомфорт и болезненность. Это, в свою очередь, приводит к получению недостоверных результатов и к отказу пациента от продолжения исследования. Помимо этого, не представляется возможным контролировать направление взора пациента.

Известен способ исследования ППКЧ с помощью программ, предъявляемых на мониторе компьютера при отклонённом взоре пациента [7, 8]. Однако в этом случае невозможно дифференцировать, от каких участков сетчатки мы получаем ответ, контролировать направление взора и его фиксацию, что делает невозможным проведение сравнительных исследований.

В последние годы исследование ППКЧ приобретает особую актуальность в связи с доказанной ролью ближней периферии сетчатки в регулировании роста глаза, постнатальном рефрактогенезе и формировании миопии. Наведённый различными оптическими средствами на периферию сетчатки миопический дефокус способен тормозить рост глаза и прогрессирование близорукости у детей. Однако в ряде работ [9, 10] показано, что не просто миопический или гиперметропический дефокус изображения, но и само снижение или повышение контраста изображения в зоне ближней периферии сетчатки имеют важное значение в аномальном рефрактогенезе. Считают, что оптические средства (очки или контактные линзы), наводящие периферический дефокус, изменяют и периферический контраст. Последнее положение требует подтверждения и контроля, что возможно с помощью оценки периферической контрастной чувствительности [11].

Цель. Разработать способ исследования периферической пространственной контрастной чувствительности (ППКЧ) и провести сравнительные исследования этого показателя у детей с миопией в условиях коррекции очками с высокоасферическими микролинзами HAL и обычными монофокальными линзами SVL.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Авторами был разработан способ исследования ППКЧ, при котором осуществляется визуальный контроль за фиксацией взгляда пациента в прямом направлении взора с помощью дистанционного бинокулярного авторефрактометра, а тестовое изображение направляется в выбранную зону периферии сетчатки [12].

Для проведения сравнительных и динамических исследований важно обеспечить попадание изображения в одну и ту же зону, что требует строгой фиксации направления взора пациента и возможности контроля этого со стороны исследователя. Эта задача была решена благодаря использованию бинокулярного дистанционного авторефрактометра 2Win (Италия). Прибор имеет объект для фиксации взора пациента по зрительной линии и опцию контроля правильности этой фиксации по феномену Пуркинье, отражающемуся в центре зрачка пациента. Малейшее отклонение взора отображается на картинке, представленной на экране прибора, что позволяет врачу постоянно контролировать и мотивировать пациента к удержанию правильного направления взора.

Исследование проводится следующим образом. По прямой линии на расстоянии 200 см, согласно требованиям выбранного метода визоконтрастометрии (прог-рамма «Зебра», Астроинформ, Россия), перед исследуемым глазом (второй глаз закрыт заслонкой) расположен аппарат (Рефрактометр бинокулярный ручной 2WIN), который держит ассистент так, чтобы мишень прибора находилась на уровне глаз пациента. Пациенту предлагают смотреть постоянно на экран прибора, где демонстрируются мигающие световые сигналы, а ассистент непрерывно держит под контролем фиксацию взгляда. С этой целью используется такая опция прибора, как положение световой метки в центре зрачка.

Тестовое изображение (программа «Зебра») направляют в выбранную зону периферии сетчатки, например, 15 градусов от центра фовеа. Для этого в 15-градусной периферии поля зрения, на расстоянии 0,54 м от точки фиксации взора расположен экран компьютера, на котором врач-исследователь предъявляет чёрно-белые синусоидальные решётки с вертикальной ориентацией (рис. 1). Расстояние 0,54 м рассчитано по таблицам Брадиса исходя из расстояния до объекта и необходимого угла отклонения от центра, составляющего 15 градусов. Расстояние от глаза пациента до экрана компьютера по диагонали также отмерено и составляет 200 см. Пространственные частоты варьируют от 0,5 до 16 цикл/град, угловые размеры составляют 3,1° х 3,1°. Пациент оценивает задачу периферическим зрением и выдаёт ответ, когда контраст становится неразличим. Разработанный способ позволяет измерить периферическую пространственную чувствительность в зоне 15 градусов от центра фовеа к периферии сетчатки, а также проводить сравнительные и динамические исследования.

 

Рис. 1. Пример расчёта дистанции от пациента до точки фиксации взгляда, контролируемого рефрактометром бинокулярным ручным, и экрана, демонстрирующего тестовую программу «Зебра» в отклонении 15 градусов от точки фиксации.

 

РЕЗУЛЬТАТЫ

Изучали значения ППКЧ в трёх диапазонах пространственных частот: низких (0,5–2,0 цикл/град), средних (4,0–8,0 цикл/град) и высоких частот (11,31–16,0 цикл/ град).

ППКЧ была исследована описанным способом у 20 пациентов с миопией слабой и средней степени. Возраст пациентов варьировал от 8 до 13 лет (в среднем 11,4±1,5), степень миопии составляла от -1,0 до -3,75 (в среднем 2,66±1,5 дптр). Среди обследованных было 8 мальчиков и 12 девочек. Пациентов обследовали в очках с высокоасферическими микролинзами HAL и в пробной оправе с коррекцией монофокальной сферической линзой SVL.

Очковые линзы специальной конструкции с использованием высокоасферических микролинз HAL (Highly Aspherical Lenslet) создают градиентный периферический дефокус. Очковые линзы специального дизайна показали высокую эффективность в лечении прогрессирующей близорукости [13]. Исследование проводилось монокулярно.

Периферическая пространственная контрастная чувствительность в очках с кольцами высокоасферичных микролинз оказалась ниже, чем в обычных монофокальных очковых линзах (табл. 1). Наиболее выраженным это снижение было на средних и высоких пространственных частотах, где оно достигало 30–50%. Выявленные различия ППКЧ на высоких частотах (8; 11,31 и 16 цикл/ град) оказались статистически достоверны. Так, в очках с высокоасферическими микролинзами ППКЧ была достоверно ниже, чем в монофокальной коррекции: соответственно 7,5 и 10,8 на частоте 8 цикл/град, 5,8 и 9,05 на частоте 11,31 цикл/град, а также 4,4 и 9,2 на частоте 16 цикл/ град.

 

Таблица 1. Периферическая пространственная контрастная чувствительность у детей с миопией, корригированной очками с высокоасферическими микролинзами HAL и обычными монофокальными линзами SVL

Тable 1. Peripheral spatial contrast sensitivity in children with myopia corrected by glasses with highly aspherical lenslet HAL and single-vision lenses

Чувствительность, дБ Sensitivity, dB	Частота цикл/град Frequency cycle/deg
	0,5	0,7	1	1,41	2	2,82	4	5,65	8	11,31	16
HAL (n=20)	9,4±3,7	11,0±6,0	11,0±6,2	12,7±5,3	12,3±6,2	11,3±5,7	10,3±6,2	9,7±5,3	7,5+5,3	5,8±3,4	4,4±3,9
SVL (n=20)	10,5±4,1	10±3,7	10,4±4,3	11,7±5,0	12,4±6,8	11,8±6,3	12±7,6	10,4±5,3	10,8±7,2**	9,05±7,2**	8,2±5,4*

Примечание: * достоверно (р <0,01) по сравнению с высокоасферическими микролинзами HAL; ** достоверно (р <0,05) по сравнению с высокоасферическими микролинзами HAL.

Note: * significant (p <0.01) when compared with highly aspherical lenslet HAL; ** significant (p <0.05) when compared with highly aspherical lenslet HAL.

 

Таким образом, периферическая пространственная контрастная чувствительность в очках с кольцами высокоасферических микролинз HAL по сравнению с этим показателем в монофокальных очках достоверно снижается на высоких пространственных частотах.

Пример 1.

Пациент С., 11 лет. Диагноз: OИ — миопия слабой степени. Рефракция OD=-1,5 дптр, OS=-1,5 дптр. Исследования проводили с коррекцией сначала в очках с высокоасферическими микролинзами HAL, а затем обычной монофокальной линзой SVL в пробной оправе. После закрытия окклюдером левого глаза производили исследование ППКЧ правого глаза с помощью программы «Зебра» (ООО Астроинформ, Россия). Программа измеряет ахроматическую контрастную чувствительность в широком диапазоне пространственных частот. При проведении исследования положение правого глаза фиксировал ассистент с помощью прибора 2Win, экран с демонстрируемой программой ППКЧ находился в 15 градусах правее в поле зрения пациента. Предъявляемые пациенту стимулы путём опроса фиксировались исследователем.

Отмечается снижение ППКЧ в очках с высокоасферическими микролинзами HAL, особенно выраженное на высоких пространственных частотах (8; 11.31; 16), что обусловлено влиянием колец высокоасферичных микролинз, расположенных по всей периферии очковой линзы (табл. 2).

 

Таблица 2. Периферическая пространственная контрастная чувствительность у пациента С. с миопией, корригированной очками с высокоасферическими микролинзами HAL и обычной монофокальной линзой SVL

Тable 2. Peripheral spatial contrast sensitivity in children corrected by glasses with highly aspherical lenslet HAL and single-vision lenses

Чувствительность, дБ Sensitivity, dB	Частота цикл/град Frequency cycle/deg
	0,5	0,7	1	1,41	2	2,82	4	5,65	8	11,31	16
HAL (n=20)	8	8	6	8	8	6	6	6	2	4	0
SVL (n=20)	10	10	8	8	10	10	8	6	8	6	4

 

Пример 2.

Пациент Н., 11 лет. Диагноз: OИ — миопия средней степени. Рефракция OD=-4,0 дптр, OS=-3,75 дптр. В пробную оправу поместили монофокальные сферические линзы SVL, полностью корригирующие аномалию рефракции, и исследовали периферическую ПКЧ в этих условиях. Затем произвели измерение ППКЧ в очках с высокоасферическими микролинзами HAL той же силы. При проведении исследования положение правого глаза фиксировал ассистент с помощью прибора 2Win, экран с демонстрируемой программой ППКЧ находился в 15 градусах правее в поле зрения пациента. Предъявляемые пациенту стимулы путём опроса фиксировались исследователем.

Отмечается снижение ППКЧ в очках с высокоасферическими микролинзами HAL, особенно выраженное на средних и высоких пространственных частотах (2,0; 2,82; 4,0; 8; 11,31; 16), что обусловлено влиянием колец высокоасферичных микролинз, расположенных по всей периферии очковой линзы (табл. 3).

 

Таблица 3. Периферическая пространственная контрастная чувствительность у пациента Н. с миопией, корригированной очками с высокоасферическими микролинзами HAL и обычной монофокальной линзой SVL

Тable 3. Peripheral spatial contrast sensitivity in children corrected by glasses with highly aspherical lenslet HAL and single-vision lenses

Чувствительность, дБ Sensitivity, dB	Частота цикл/град Frequency cycle/deg
	0,5	0,7	1	1,41	2	2,82	4	5,65	8	11,31	16
HAL	16	14	14	18	20	14	16	22	20	10	14
SVL	12	18	20	24	30	28	32	28	30	28	22

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Разработан новый способ исследования периферической пространственной контрастной чувствительности в строго определённой выбранной зоне периферии сетчатки. Это позволяет проводить сравнительные и динамические исследования. С помощью нового метода исследована ППКЧ у детей с миопией средней и слабой степени, корригированной различными оптическими средствами. Показано, что высокоасферические микролинзы HAL, по сравнению с обычными монофокальными линзами SVL, снижают периферическую пространственную контрастную чувствительность сетчатки. Возможно, этим объясняется тормозящий прогрессирование миопии эффект данных линз.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Источник финансирования. Авторы заявляют об отсутствии внешнего финансирования при проведении исследования.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Вклад авторов. Все авторы подтверждают соответствие своего авторства международным критериям ICMJE (все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией). Наибольший вклад распределён следующим образом: Е.П. Тарутта — сбор и анализ литературных источников, написание текста и редактирование статьи; С.Э. Кондратова — обследование пациентов, обзор литературы, сбор и анализ литературных источников, подготовка и написание текста статьи; С.В. Милаш — обследование пациентов, сбор и анализ литературных источников, подготовка и редактирование текста статьи; Н.А. Тарасова — обследование пациентов, написание текста и редактирование статьи.

ADDITIONAL INFO

Funding source. This study was not supported by any external sources of funding.

Competing interests. The authors declare that they have no competing interests.

Author contribution. E.P. Tarutta designed the study; S.Ed. Kondratova, S.V. Milash and N.A. Tarasova examined patients, analyzed data, wrote the manuscript with input from all authors. Thereby, all authors made a substantial contribution to the conception of the work, acquisition, analysis, interpretation of data for the work, drafting and revising the work, final approval of the version to be published and agree to be accountable for all aspects of the work.

About the authors

Elena P. Tarutta

Helmholtz National Medical Research Center of Eye Diseases

Email: elenatarutta@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8864-4518

MD, Dr. Sci. (Med.), Рrofessor

Russian Federation, Moscow

Svetlana E. Kondratova

Helmholtz National Medical Research Center of Eye Diseases

Author for correspondence.
Email: svetlana26.03@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6522-5310
SPIN-code: 9095-2169

ophthalmologist

Russian Federation, Moscow

Sergey V. Milash

Helmholtz National Medical Research Center of Eye Diseases

Email: sergey_milash@yahoo.com
ORCID iD: 0000-0002-3553-9896
SPIN-code: 5224-4319

MD, Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, Moscow

Natalia A. Tarasova

Helmholtz National Medical Research Center of Eye Diseases

Email: tar221@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-3164-4306
SPIN-code: 3056-4316

MD, Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, Moscow

References

Supplementary files