对比敏感度检查及其临床意义.doc

1、对比敏感度检查及其临床意义人类对视功能的评估多用视力、视野、双眼视功能、光觉、色觉等检查来完成。多年来，多将视力表检查的视力及视野结果作为视功能好坏的定量标准，但人眼的视觉功能不仅包括分辨高对比度的小目标的能力，还包括对各种点线与空白间明暗程度差别（即对比度或反差）的分辨能力，后者即对比敏感度（Contrast sensitivity , CS ） 。CS 能更全面地评估视觉系统的形觉功能特点，是一种新的形觉功能定量检查方法。在视觉系统的心理物理学和电生理学研究中占有重要地位，而且其检查有助于认识到某些疾病的视觉异常，从而有利于其诊断。一、发展简史1935 年 LeGrand 提议利用干涉条纹

2、作为视力测定的视标，限于当时的科技水平，未能如愿。1956 年 Schade 首先提出对比敏感度，将空间光栅用于分析视觉系统的信息传递特性。1968 年 Campbell 用示波器产生亮度按正弦分布的光栅，测量了人视觉系统感受不同空间频率的对比敏感度，结果表明人的视觉系统在辨认外界物体时所需的对比敏感度随实际物体的空间频率不同而改变。1978 年 Aarden 经过大量研究，首先设计了一组光栅卡片，将 CS 检查用于临床，来认识某些疾病视觉的异常。以后在此基础上开始已研究人眼的 P-VEP 的幅值与对比度的关系及用 P-VEP 测量对比敏感度，使对比敏感度由主观的心理物理学检查发展到客观的视觉

3、电生理检查，从而更有利于疾病的早期诊断。二、基本原理1、空间频率特性概要在电学中，某种频率的正弦电波，经滤波器后，其幅度和相位有所变化，但仍然是同一频率的电波。光学系统（如底片、视网膜）与电滤波器的性质相似，只不过电滤波器是对时间频率的波起作用，而光滤波器是对空间频率的波起作用，也就是说，实质上，光学系统是空间频率滤波器。在光学上，所谓调制度（即对比度）的定义为：M=（ImaxImin）/（Imax+Imin）其中 Imax 和 Imin 分别为物面或象面的最大光强和最小光强。任何一种图象都可以分解为许多不同空间频率的正弦波（光强按正弦波分布）光栅，即任何一种图象都是由许多不同空间频率光栅叠加

4、而成的。对于一幅图象而言，如果组成物的某空间频率的调制度为 M0（N） ，通过系统调制度变为 M（N） ，则调制传递函数为MTF= M（N）/ M 0（N）MTF 表示了各种空间频率 N 的对比度下降程度。2、视觉系统 MTF 的基本特性整个视觉系统可分为两部分：1、使外界物体在视网膜上成象的眼球光学系统（或称屈光系统） ；2、对视网膜上的象进行处理和传递，致使大脑产生感觉的视网膜大脑系统（或称感觉系统） 。整个视觉系统 MTF 为眼球光学系统 MTF 和视网膜大脑系统 MTF 的乘积，正常人眼的对比敏感度函数呈倒置的 u 形或称带通形（band-pass type） ，在中空间频率时有最高，

5、在低或高空间频率的对比敏感度下降。这表明视觉系统观看粗、细条纹轮廓较困难，而看中等条纹有关。这种特性与视网膜的感受野的侧抑制有关，是视觉图象信息处理的重要特性之一。3、激光干涉条纹视力（Interference Fringe Visual Acuity , IVA）以激光干涉条纹作为视标，在视标的对比度为最大值时（M=1） ，不改变对比度，仅改变空间频率，可测定出人眼视力分离阈值（能识别的视标最小到何种程度） ，为了区别通常所说的视力，称之为干涉条纹视力，简称为 IVA。空间频率同现行视力表视标的关系如下：视力表以识别 1 分视角视标时的视力规定为1.0，如果能分辨的空间频率是 30 周/度，

6、此时条纹每划（半周）所对应的视角正好为 1 分。所以能分辨的最高空间频率的 1/30，就可看成同视力表所对应的视力。4、多通道理论依据 CSF 特性，联系视觉系统的解剖结构及生理功能，Campbell 等提出了与视觉信息处理机构有关的多通道理论（multiple channels） ，即在视觉系统中，可能存在着多个相互独立的空间信息传递“通道” ，这些通道选择性地对较窄范围带的空间频率（一定视角内明暗相间的条纹数目）敏感，它们在视网膜上有不同的感受野。对脊椎动物的视网膜研究表明：至少存在三种不同的神经节细胞：（1）X 细胞（持续细胞） 其轴突细，持续放电约为 1min，传导速度为 20m/s，

7、对小光斑及慢刺激反应好；（2）Y 细胞（瞬时细胞）轴突粗，持续放电约为 1sec，传导速度为 40m/s，对大光斑及快刺激反应好；（3）W 细胞 轴突较 X、Y 细胞要细，主要投射至中脑上丘，与控制运动、朝向选择、对比变化检测等感受野有关。在视路中，神经节细胞各亚群的活性在不同空间频率上也不相同。其中黄斑中心凹处视觉最敏锐，该处加工处理的信息不仅包括高空间频率，还几乎包括其它空间频率，而视网膜周边部则只处理低空间频率的信息。每一空间频率均有对比度阈值，即人眼所能分辨的最低对比度，当对比度低于此阈值时，条纹间隙即成为一片均匀的灰色，人眼就不能分辨出条纹来。此阈值对比度的倒数即称对比敏感度。阈值越

8、低，则 CS 越高。在此理论基础上将不同空间频率作为横坐标，将条纹与空白之间亮度的对比度作为纵坐标，即将视角与对比度结合起来，测定人眼对各种不同空间频率的图形所能分辨的对比度，从而得出对比敏感度函数（Contrast sensitivity functional ，CSF） 。三、检查方法及其影响因素（一）对比敏感度的检查方法有以下几种：1、正弦波条纹显示器 最早使用的正弦波条纹是用电子示波器显示的，后来用计算机控制的显示仪来显示，但价格较高，近年来改用电视屏显示正弦波条纹的方法则较经济。2、Aarder 光栅图片 1978 年 Aarder 首先研制并用于临床，每套 7 张图片，1 张为示范

9、，17 张的空间频率依次增加，分别为 0.2、0.4、0.8、1.6、3.2 和 6.4 周/度。此方法价格低，且图片易携带，科研、临床均可用。整个图由 A、B 、C、D、E5 个空间频率组成，每个空间频率上的图片再按对比度的不同依次分为 9 个等级。检查的时候先调整好光的亮度，依次检查每个空间频率。3、投射式光栅简易装置 Aarder 光栅图片具有高精确度的特点，但不能测试更高的空间频率，投射式光栅简易装置弥补了 Aarder 光栅图片法的不足。我国温州产的 MTF 即在此基础上研制。（二）影响检查的因素1、光栅的方向2、光栅的宽度和长度3、光波的波长4、光栅的运转速度5、眼球运动效应四、C

10、SF 在眼科的临床应用1、视神经疾病视觉系统具有频率特异的视觉通道，因此，不同的通道损害将会使相应空间频率的CS 下降。视神经炎急性期 CS 下降显著，随着病情的好转，CS 可恢复，但多数基本恢复后 CS仍异常。多发性硬化视神经病变的 CS 其改变有 5 类：各空间频率的 CS 均下降；中空间频率的 CS 下降；高或中高空间频率的 CS 下降；低空间频率的 CS 下降；各空间频率的 CS 均正常。2、弱视所有的弱视患者均有 CS 的缺损，但不同原因所致的弱视其 CS 改变不同。其中斜视性弱视只表现为高空间频率上的 CS 下降，但 CS 的下降与视力下降程度并不一致。屈光参差性弱视在各空间频率上

11、的 CS 均下降，其下降与视力下降程度基本平行。形觉剥脱性弱视的 CS 在低空间频率上大致正常，而其它空间频率则下降。CS 的测试不仅用于弱视的诊断、鉴别，还用于弱视的治疗，1978 年 Cambell 提出，大脑的视觉纤维细胞对具有一定空间频率和一定方向的图形产生活动反应，根据这个原理，设计了视觉刺激仪，利用反差强、空间频率不同的条栅作为刺激源刺激弱视眼来提高视力，并不断转动条栅使弱视眼的视细胞在各个方向上都能接受不同空间频率条栅的刺激。这种视觉刺激疗法，可以使视力明显地恢复，而且平时不用遮盖，容易被患者接受，方法比较简便，疗程又短，特别对那些中心凹注视的中度、轻度病人，双眼性屈光不正性弱视

12、效果最好。而且有报道说通过视觉刺激疗法治疗的视力提高是永久的，不受年龄影响。3、黄斑部疾病黄斑疾病目前尚缺乏理想的早期诊断方法，FFA 在黄斑病的诊断中具有重要作用，但大多数黄斑疾病早期的 FFA 是正常的。有报道视力正常的老年黄斑变性也有 CSF 的异常，单眼黄斑变性的对侧眼约有 1/4 出现 CSF 下降，提示 CSF 是检查早期老年黄斑变性视功能改变的较有效的方法，可能成为该病的亚临床诊断方法。各种黄斑病变均有 CS 的下降。中浆的 CS 受损主要在高频区，峰值左移，且低于正常值，在其视力正常或接近正常时，CS 就低于正常，严重时低空间频率也下降。4、视网膜病变糖尿病视网膜病变和视网膜色

13、素变性的早期，高空间频率的 CS 下降，晚期各空间频率均下降。在糖尿病出现眼底改变前，已有部分 CS 下降。糖尿病视网膜病变早期只表现为低、中空间频率 CS 的下降，当黄斑受累时，才普遍都下降。网脱术后中高空间频率的CS 下降，病变严重时，低空间频率上也下降。眼球钝挫伤时即使视力正常，其他检查也无异常，仍有部分患者的 CS 持续异常。在视网膜震荡时整个 CS 均下降，尤以高空间频率为明显。5、高眼压症和青光眼高眼压是代表正常人眼压分布曲线的高限，应该无视乳头和视野的损害，但经大量的 CS 检查发现，即使视乳头和视野常规检查正常，其 CS 也会明显改变。有人认为青光眼患者的神经损伤不足 50%时

14、，一般检查方法不能发现眼底和视野改变，对青光眼的早期诊断，CS 显然要比眼底、视野敏感得多。大量青光眼患者，不论其为何种类型，即使中心视力为 1.0，甚至比 1.0 还好，CS 也下降，尤以高空间频率最先受累，中晚期波及低空间频率部分。6、屈光不正轻度的屈光不正在高空间频率时其 CS 下降，随着屈光不正程度的增加，中或低空间频率时的 CS 也下降。如果屈光手术未能完全矫正屈光不正，其术后的 CS 曲线与屈光不正相似。7、其他疾病白内障、垂体腺瘤、药物（如酒精、布洛芬） 、有毒化学物品等也可引起不同空间频率上 CS 的下降，在此不作赘述。CSF 具有的高度敏感性是许多其他检查所无法比拟的，但它的低特异性决定了其在眼科临床上尚需与其他检查相结合，而且对于其临床应用尚有待于进一步深入研究。