способ количественной оценки цветовой чувствительности фоторецепторов сетчатки глаза

Формула изобретения

Способ количественной оценки цветовой чувствительности фоторецепторов сетчатки глаза, заключающийся в том, что используют таблицы, построенные в соответствии с матрицей таблиц контрастных оптотипов для определения контрастной чувствительности глаза, при этом в качестве оптотипов используют кольца Ландольта, геометрические параметры которых уменьшаются сверху вниз в вертикальных колонках, соответствуя остроте зрения от 0,1 до 1,5, отличающийся тем, что для дифференцированной оценки цветовой чувствительности каждого из типов фоторецепторов, реагирующих только на синий, зеленый или красный цвет, используют таблицы, оптотипы в которых окрашены соответственно либо в синий, либо в зеленый, либо в красный цвет, а цветовые тона в каждой таблице ослабевают в горизонтальных строках слева направо, сначала определяют правильно ли пациент воспринимает цвет оптотипов одной из таблиц и в случае неправильного цветоощущения делают вывод о потере цветовой чувствительности соответствующего типа фоторецепторов, а в случае правильного цветоощущения определяют остроту зрения глаза для демонстрируемого цвета оптотипов по левой колонке таблицы, затем по оптотипам в горизонтальной строке, соответствующей полученному значению остроты зрения, путем идентификации оптотипов фиксируют оптотипы с наименеее слабой окраской и определяют численное значение цветовой чувствительности данного типа фоторецепторов как величину, обратно пропорциональную значению контрастности тона окраски оптотипа, на котором закончилась идентификация.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине и предназначено для использования в офтальмологии.

Еще в XIX в. английский врач и физиолог Томас Юнг установил, что в сетчатке глаза имеются три типа фоторецепторов, каждый из которых отвечает за один из трех основных цветов видимого света: синий, зеленый и красный. Все остальные цвета получаются путем сочетания этих трех цветов. Это свойство человеческого глаза называется трихроматическим цветным зрением [1, с.47].

Однако часть людей страдает недостаточным цветоощущением, при котором трудно различать определенные цвета или их сочетания. К ним относятся около 7% мужчин и лишь 0,5% женщин. Чаще всего глаз при таком заболевании использует все три основных цвета, но в неправильных пропорциях. Другим случаем нарушения цветовосприятия является реагирование лишь на два основных цвета: обычно красный и зеленый, реже синий [1, с.49].

Для выявления нарушения цветовосприятия в настоящее время применяются различные псевдоизохроматические таблицы, впервые предложенные Штиллингом в 1876 г., на которых изображены цифры или фигуры кружочками одного цвета на фоне кружочков другого цвета [2, с.117]. В СНГ чаще всего используются цветные таблицы Е.Б. Рабкина.

Применение этих таблиц при диагностике позволяет выявить только полных цветослепых, но людей с частичным нарушением функций одного из типов фоторецепторов сетчатки эти таблицы не дают возможности обнаружить. Тем более, ни о какой количественной оценке цветовой чувствительности различных типов фоторецепторов здесь не может быть речи.

В связи с тем, что офтальмологу при обследовании пациентов важно знать, каковы у него цветовые ощущения и насколько правильно пациент воспринимает различные цвета, то эта задача может быть решена только путем количественной оценки цветовой чувствительности каждого из типов фоторецепторов сетчатки. При этом для того, чтобы заявляемый способ можно было бы использовать в условиях поликлиники, где окулист ограничен во времени, методика определения цветовой чувствительности должна быть предельно простой и не занимать много времени.

Цветные таблицы Е.Б. Рабкина являются наиболее близким аналогом по назначению, но, как было сказано, они могут дать только суммарную качественную оценку функционирования всех типов фоторецепторов сетчатки глаза одновременно.

Появление в медицинской практике способа определения контрастной чувствительности глаза с помощью таблиц контрастных оптотипов [3] позволило применить примерно такой же подход к количественной оценке цветовой чувствительности фоторецепторов сетчатки глаза, разумеется, после разработки специальных таблиц, обеспечивающих проведение дифференцированной количественной оценки каждого из типов фоторецепторов в отдельности. По этой причине в качестве прототипа заявляемого изобретения целесообразно принять способ определения контрастной чувствительности глаза, изложенный в [3], в котором по черным оптотипам, приведенным на фиг.1, вначале по левой колонке определяют остроту зрения глаза, а затем по горизонтальной строке, соответствующей полученной остроте зрения, определяют суммарную контрастную чувствительность глаза как результат функционирования всех типов фоторецепторов сетчатки одновременно.

Задача заявляемого изобретения - разработать способ количественной оценки цветовой чувствительности отдельно каждого типа фоторецепторов сетчатки глаза, затрачивая на эту процедуру возможно меньшее время.

Сущность заявляемого изобретения заключается в следующем. Для дифференцированной количественной оценки цветовой чувствительности каждого из типов фоторецепторов сетчатки глаза предлагаются специально разработанные таблицы цветных оптотипов, цвета которых соответствуют тем цветам, на которые может реагировать только один из типов фоторецепторов, т.е. оптотипы каждой из таблиц окрашены либо в синий, либо в зеленый, либо в красный цвет. Всего должно применяться три вида таблиц, приведенных на рисунках: фиг.2, 4. В каждой из таблиц достаточно разместить четыре колонки оптотипов, геометрические параметры которых в каждой колонке уменьшаются сверху вниз в соответствии с международными нормативами, применяемыми в таблицах, используемых для определения остроты зрения, например в таблице Головина-Сивцева.

При этом в качестве оптотипов целесообразно использовать модифицированные кольца Ландольта. Суть модификации заключается во введении двух дополнительных колец с двойным вертикальным или двойным горизонтальным разрезом, что уменьшает вероятность правильного угадывания тест-объекта с 0,25 до 0,17. Геометрические параметры колец Ландольта на разрабатываемых таблицах соответствуют геометрическим параметрам колец на таблице Головина-Сивцева для строк: 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,5.

Значение цветовой чувствительности обследуемого типа фоторецепторов является величиной, обратно пропорциональной минимальному (пороговому) значению контрастности оптотипа, который способен опознать пациент. Оно определяется по формуле

где S - значение цветовой чувствительности обследуемого типа фоторецепторов;

К_п - пороговая величина контрастности оптотипов наиболее слабого тона окраски, правильно идентифицируемых при обследовании.

Тона окраски оптотипов в каждой из таблиц уменьшаются в горизонтальных строках слева направо таким образом, чтобы охватить диапазон цветовой чувствительности каждого из типов фоторецепторов от минимального значения, соответствующего больному глазу с минимальной чувствительностью, до максимального, соответствующего чувствительности здорового глаза.

Как известно, контрастность объекта относительно фона определяется по формуле

где Е_ф - величина светового потока, отраженного от фона, на котором наблюдается объект;

Е_об - величина светового потока, отраженного от наблюдаемого объекта.

Проведенные испытания показали, что максимальная контрастность оптотипов различного цвета относительно одного и того же белого фона, рассчитанная по формуле (2), различна и составляет:

- для оптотипов синего цвета - 0,8(3);

- для оптотипов зеленого цвета - 0,6(6);

- для оптотипов красного цвета - 0,77.

Соответственно минимальная цветовая чувствительность глаза будет равна 1,2; 1,5; 1,3.

Среднестатистическое значение максимальной цветовой чувствительности здорового глаза, определенное по формуле (1), как показали испытания, составило для всех цветов оптотипов примерно 5, что соответствует контрастности тест-объектов относительно фона 0,2.

Для удобства работы окулиста и оценки результатов обследования последующие значения цветовой чувствительности целесообразно выражать во всех цветных таблицах целыми числами в пределах рабочего диапазона таблиц: 2; 3. Для этой цели на всех таблицах были подобраны тона цветов оптотипов, контрастность которых составила: 0,5; 0,33.

Таким образом, диапазон значений определяемой цветовой чувствительности фоторецепторов сетчатки глаза на таблицах приведен следующий:

- для синего цвета - 1,2; 2; 3; 5;

- для зеленого цвета - 1,5; 2; 3; 5;

- для красного цвета - 1,3; 2; 3; 5.

Эти числа показаны под соответствующими колонками оптотипов в каждой цветной таблице.

Порядок количественной оценки цветовой чувствительности каждого из типов фоторецепторов должен быть следующим. Вначале пациенту предъявляют одну из цветных таблиц, например синего цвета, и выясняют, в каком цвете он видит эту таблицу. Если цвет оптотипов назван неправильно, то делается вывод об отсутствии цветоощущений фоторецепторов синего цвета. Если цвет назван правильно, то по левой колонке оптотипов в таблице определяют остроту зрения глаза для данного цвета оптотипов. Это делается путем идентификации оптотипов с наименьшими геометрическими параметрами, которые и будут соответствовать остроте зрения. Необходимо иметь в виду, что острота зрения глаза по цветным оптотипам может существенно отличаться от остроты зрения того же глаза по черным оптотипам. Кроме того, острота зрения глаза для таблиц разного цвета может быть различной.

Затем по строке, соответствующей полученной остроте зрения, определяют величину цветовой чувствительности данного типа фоторецепторов (в нашем случае синего). Для этого перемещают взгляд пациента по строке до той колонки, далее которой пациент не может правильно идентифицировать оптотипы. Внизу под оптотипами данной колонки указано значение цветовой чувствительности обследуемого фоторецепторов.

После этого последовательно по аналогичной методике определяют величину цветовой чувствительности для фоторецепторов, реагирующих на зеленый и красный цвета.

С целью исключения погрешностей измерения, обусловленных различными условиями освещенности таблиц, при определении цветовой чувствительности каждого типа фоторецепторов необходимо применять оптимальную освещенность таблиц, равную примерно 300 люкс, которую может обеспечить аппарат Ротта. Поэтому при измерении цветовой чувствительности фоторецепторов следует цветные таблицы помещать в аппарат Ротта. Габариты таблиц специально рассчитаны на применение их в этом аппарате.

Перечень чертежей, поясняющих суть заявляемого изобретения:

- фиг.1 - таблица контрастных оптотипов для определения контрастной чувствительности глаз;

- фиг.2 - таблица оптотипов, окрашенных в синие тона, для определения величины цветовой чувствительности фоторецепторов, реагирующих на синий цвет;

- фиг.3 - таблица оптотипов, окрашенных в зеленые тона, для определения величины цветовой чувствительности фоторецепторов, реагирующих на зеленый цвет;

- фиг.4 - таблица оптотипов, окрашенных в красные тона, для определения величины цветовой чувствительности фоторецепторов, реагирующих на красный цвет.

Заявляемый способ количественной оценки цветовой чувствительности различных типов фоторецепторов относится к диагностике глазных заболеваний. Обсуждая сведения, подтверждающие возможность осуществления рассматриваемого способа, необходимо сослаться на уже упомянутые факторы потери цветовой чувствительности фоторецепторов сетчатки глаза в [1, с.49]. Применяемый в прототипе способ определения контрастной чувствительности глаз с помощью таблиц контрастных оптотипов, характеризующий суммарную оценку функционирования всех типов фоторецепторов сетчатки, позволяет сделать вывод о том, что при последовательной дифференцированной оценке величины цветовой чувствительности каждого из типов фоторецепторов путем использования таблиц с цветными оптотипами будут получены количественные значения цветовой чувствительности каждого типа фоторецепторов в отдельности.

Определение величины цветовой чувствительности любого типа фоторецепторов сетчатки глаза осуществляется в следующей последовательности. Одну из цветных таблиц оптотипов, например приведенную на фиг.2, помещают в аппарат Ротта. Прикрыв левый глаз, определяют правильность цветоощущений правого глаза. В случае неправильного восприятия цвета делают вывод о потере цветовой чувствительности данного типа фоторецепторов. В случае правильного цветоощущения определяют по левой колонке оптотипов остроту зрения правого глаза по наименьшим кольцам Ландольта, которые способен правильно опознать пациент. Затем пациент смещает взгляд вправо по той строке оптотипов, которая соответствует остроте зрения глаза, определенной по демонстрируемой таблице, до тех пор, пока он способен правильно опознавать эти оптотипы. Последние правильно опознанные оптотипы будут характеризовать цветовую чувствительность данного типа фоторецепторов, величина которой указана на таблице внизу под колонкой оптотипов, на которой была остановлена операция опознавания. Затем, закрыв правый глаз, повторяют те же операции и определяют цветовую чувствительность левого глаза для того же типа фоторецепторов. Меняя последовательно оставшиеся таблицы цветных оптотипов в аппарате Ротта, по аналогичной методике определяют величину цветовой чувствительности двух других типов фоторецепторов сетчатки глаза.

Изготовление цветных таблиц оптотипов может производиться как типографским способом, так и на цветных принтерах высокой разрешающей способности и высокого качества печати после разработки таблиц методом компьютерной графики.

Использованные источники

1. Цинн У., Соломон Г. Зрение, очки и контактные линзы. - С.-Петербург: «Питер», 1996. С.47; 49.

2. Шамшинова А.Н., Волков В.В. Функциональные методы исследования в офтальмологии. - М.: Медицина, 1999. С.117.

3. Патент РБ № 9853, МПК-А61В 3/02, БИ № 5, 2007.