具有视力计功能的手持式视网膜对比敏感度测量仪的研制与应用△

金晨晖 滕坚 司马晶 张艳玲

视网膜对比敏感度函数(retina contrast sensitive function，RCSF)，又称视网膜调制传递函数，利用成像于晶状体附近的两个相干点光源的干涉作用，避开人眼屈光系统的影响，在视网膜上形成频率大小不同的干涉条纹，同时相应地改变干涉条纹的背景亮度，得到不同频率下人眼可识别的条纹最小对比度，它是以Y轴为最小可识别对比度的倒数，X轴为条纹频率，记录并绘制成的曲线。RCSF与对比敏感度函数(contrast sensitive function，CSF)的区别在于:RCSF的改变免受人眼屈光介质的影响，主要由造成视神经受损的眼部疾引起，如视神经疾病、青光眼、黄斑部病变、弱视等;CSF的改变可以由人眼屈光系统异常、视觉功能异常以及各类眼底疾病引起。因此，在临床上联合应用RCSF和CSF来准确、较早地判断眼部疾病的发生位置及类型，并对早期发生的眼部疾病进行及时干预，以获得较好的治疗效果。

有关人眼RCSF的测量床诊断眼部疾病的作用的深入研究尚少，目前研究较多关注RCSF测量装置原理与方法。如周传清等［1］、宋文熹等［2］研制 RCSF测定装置采用的是平板法设计原理;金成鹏等［3］研制的激光视力仪光学系统采用的是双道威棱镜法设计原理。以上方法设计的装置移动性差，外观尺寸较大，临床应用繁琐，不利于测量装置的小型化和临床应用的普及。滕坚等［4］使用振幅型正弦光栅加零级空间滤波的方法测量 RCSF，这使测量仪器小型化。本研究基于滕坚等［4］的理论分析，采用干涉性更好的全息光栅，来设计制作手持式的 RCSF测量仪，并针对正常人群的测量来研究该仪器的测量重复性和可靠性。另外，通过对白内障患者进行临床测量，以进一步确定该仪器的有效性和临床合理的测量方式，为该设备能在临床上对此类眼科疾病进行有效检查提供依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料与分组 选择在校大学生48例(48眼)，年龄18～21(19.52±1.01)岁，作为 RCSF 测量组;收集2012年4月至6月在深圳市第二人民医院眼科确诊为成熟期白内障患者20例(33眼)，年龄28～80(54.9±15.41)岁，并接受白内障囊外摘出及超声乳化吸出联合人工晶状体植入术，作为干涉条纹视力测量组。应用RCSF样机对48例学生和20例白内障患者分别进行RCSF和最佳矫正视力测量。纳入标准:每例学生双眼至少一眼无特殊眼部异常，且屈光度≤0.50 DS;白内障患眼矫正远视力均无法辨认0.1视标，且不伴有其他影响视功能的眼部疾病。

1.2 仪器 日本Topcon电脑验光仪RM8800;国产台式平板微机控制 RCSF测定仪(温州医学院研制)，为温州雷蒙光电科技有限公司 RM800对比敏感度测理仪的原型机;本研究仿真机为手持式RCSF测量仪样机(简称样机)3台。

1.3 方法

1.3.1 样机的设计 分别完成原理样机、结构样机、外观样机及仿真样机的研制。原理样机和结构样机是同步完成的，先根据试验要求完成内部结构设计，用计算机数字控制工艺制作一台样机，配合前期的试验使用，以确定内部结构的数据设计、操作方式等。第一台仿真样机是在以上研制的基础上完成，试用后作进一步改进，又完成两台仿真样机，其外观见图1。

Figure 1 Hand-hold prototype of instrument measuring RCSF 手持式RCSF样机

图1 中 C 指调节对比度，共6 档，即 0、1、2、3、4、5，分别代表对比度 100.00%、50.00%、25.00%、12.50% 、6.25%、1.56%，对应的敏感度值分别是 0、0.3、0.6、0.9、1.2、1.8;G 指调节不同空间频率条纹或对应视力值，共 6 档，即 1、2、3、4、5、6，分别代表在视网膜产生的条纹频率 2.4 c·d－1、3.6 c·d－1、6.0 c·d－1、9.0 c·d－1、15.0 c·d－1、24.0 c·d－1;D 指调节条纹方向，共3档，从上至下分别代表患者所观察条纹方向为左倾30°、垂直、右倾30°;F指固定额托;S指患者观察孔。

1.3.2 检查方法 RCSF测量组检查方法:选择两名在医院实习的大三学生作为检查者，对其详细讲解样机的结构与使用方法。将48例被测者随机平均分配给两名检查者进行检查，测量2次，比较2次测量结果差异，以此来判断该样机的测量结果的重复性或一致性。另外，将手持式装置在6个空间频率(2.4 c·d－1、3.6 c·d－1、6.0 c·d－1、9.0 c·d－1、15.0 c·d－1、24.0 c·d－1)下所测量 48 眼 RCSF 值，与平板微机控制RCSF测定仪所测量的60眼正常眼RCSF值进行比较［5］，以此判断手持式装置的有效性。

干涉条纹视力测量组检查方法:运用样机的干涉条纹视力计功能，对白内障患者进行术前、术后3 d的潜视力检查，分析前后检查结果的一致性，以验证该样机免于人眼屈光介质的影响程度以及临床实用性。为获得样机干涉条纹视力计功能，需要让白内障患者辨认在最大对比度情况下(100.00%)能看见的最大SF值，即患者的最佳矫正视力或潜视力。

1.3.3 统计学方法 对于同一名被测者在某一空间频率下连续测量2次的RCSF结果一致，记录为一致1次;术前预测视力与术后视力相差1行以内者，为术前与术后视力值一致，否则为不一致。本研究数据通过Excel表格及SPSS 11.5软件包进行处理，本研究样机与平板微机控制RCSF测定仪的测量差异性;对术前与术后最佳矫正视力相关性进行线性相关分析。采用独立样本t检验。

2 结果

2.1 样机测量一致性 48名被测者的2次 RCSF测量结果见表1。在48名被测者的测量结果中，对应空间频率 2.4 c·d－1到 24.0 c·d－1的 2 次测量中，其结果不一致次数分别是0次、0次、2次、4次、4次、9次，一致率分别是 100.0%、100.0%、95.8%、91.7%、91.7%、81.3%。该样机的测量一致性随着条纹空间频率的增加而降低。

2.2 样机与平板微机控制RCSF测定仪的测量差异性 6个空间频率下所测量RCSF值与温州医学院研制的平板微机控制RCSF测定仪所测量的60眼正常眼 RCSF值见表2，除 24.0 c·d－1外，其余空间频率测量结果与平板微机RCSF测定仪的测量结果相比，差异均无统计学意义(均为P＞0.05)。

表1 48名正常眼2次RCSF的测量结果Table 1 Two measured results of RCSF in 48 normal eyes

表2 手持式RCSF测量仪样机和平板微机控制RCSF测定仪所测RCSF值比较Table 2 Comparison of RCSF measured by handhold prototype and computer controlled measuring instrument

2.3 样机预测白内障术后视力 33眼白内障患眼术前、术后3 d的最佳矫正视力检查结果见表3。33眼中有19眼术前无法用样机测出最佳矫正视力，故用“0”表示。术前和术后最佳矫正视力之间具有相关性(r=0.382，P=0.028);＞20～40岁、＞40～60岁和＞60～80岁组，术前与术后视力测量一致性分别为 34.4% 、53.7% 和 25.9% 。

3 讨论

在国内基于平板法、双道威棱镜法、光栅法制作的RCSF测量装置都有相关报道，而本研究基于团队前期的研究成果［6］，首次利用全息光栅制作出手持式RCSF测量样机，且具有干涉视力计功能，经临床试用，体现出其具有较好的移动性、测量稳定性和有效性等特点。

表3 样机测量不同年龄白内障眼术前、术后3 d的视力Table 3 Visual acuity before surgery and 3 days after surgery in cataract patients with different years old by the prototype

对48名18～21岁正常人群RCSF的测量结果显示，除在 24.0 c·d－1处(81.3%)外，均体现出优异的测量稳定性(大于90.0%)，且随着条纹空间频率的增加，测量稳定性呈现下降趋势。这可能是因为随着条纹宽度的不断变窄，被测者在同样的对比度下辨认条纹方向的难度不断增大，进而参与过多的猜测因素，所以在RCSF的测量过程中，可以适当增加高频率光栅的测量次数以尽量抵消稳定性的影响;而测量低频率光栅时，可以减少或仅测量1次，以缩减测量时间，进而提高测量效率。在与平板微机RCSF测定仪的测量比较中，除空间频率24.0 c·d－1外，RCSF测量值均表现出较好的一致性。空间频率24.0 c·d－1处的测量差异可能与手持式装置的对比度档位设置跨度较大有关，不能更加精确地测量高空间频率的对比敏感度，可以通过增加对比敏感度变化档位来解决。

在该样机的测量有效性分析中，因为RCSF免于屈光系统的影响，且正常屈光系统对人眼CSF影响较小，RCSF的测量结果与正常人眼CSF具有一定的可比性，本样机测量的RCSF较符合人眼CSF的倒“U”曲线图，所测正常人群最高对比敏感度位于3～6 c·d－1处，这一结果较符合之前研究结果［7-8］，实际上，为了提高床检查效率，可以仅检查该空间频率段的对比敏感度以诊断视神经损伤的眼部疾病。另外，因为人眼不同空间频率的正常值范围会受到周边环境亮度的影响，所以测量结果只是用于临床对比参考，而不能作为人眼标准值。不过人眼在明视觉环境亮度下的对比敏感度阈值较稳定［9］，本样机所测量RCSF与心理物理法所测量正常人群CSF结果基本一致［10］。

在测量20例(33眼)白内障患者的试验中，将样机的功能调整为干涉视力计，通过判断术前、术后视力值的一致性来确认该样机免于人眼屈光介质的影响程度以及临床实用性。术前、术后视力测量的相关性一般(r=0.382)，差异有统计学意义(P=0.028)。不过需要特别注意，在33眼成熟的白内障患眼中，有19眼术前无法辨认眼底条纹，说明干涉条纹无法穿透混浊的介质。不过在 ＞20～40岁组中，有2眼是外伤性白内障，介质混浊不局限于晶状体，再加上样本较小，不能完全说明该样机在该年龄组的测量表现。对于＞60～80岁组，可能是因为年龄较大带来的交流与识别困难或视功能退化，而导致无法辨认干涉条纹。但是，对于＞40～60岁组，术前、术后视力预测一致率达到53.7%，具有较好的临床应用性，这一结果与之前国内的临床报道具有一致性［11-13］，如徐国旭等［11］和袁朝旭等［12］测得术后视力与术前预测相差2行者的一致率分别为56.5%和61.1%，而陈燕等［13］利用 Heine干涉条纹视力计预测的一致率为43.9%。

本研究亦发现，利用本样机所测量正常人群RCSF的最高对比敏感度是1.8，没有达到预先设置的最高测量值2.1，主要原因可能是:本样机的对比度改变是通过改变电流强度来实现的，当需要改变微弱的条纹对比度时，效果较差。今后可以考虑采用之前研究所采用的双偏正片法来改进。另外，在测量白内障患者时，发现RCSF测量结果易受到屈光介质混浊度的影响，这将导致实际测量结果很接近RCSF，而非真正的RCSF，故建议该类装置用于非屈光混浊眼部疾病患者的RCSF测量，其干涉视力计功能可用于眼部屈光介质混浊疾病患者。

本样机是国内外首台移动式RCSF测量仪，其设计技术水平、方法先进，并获得国家发明专利。通过临床试用，完全可以应用于造成视神经损伤眼部疾病的筛查或诊断，同时具有干涉视力计的功能。与常规CSF检查相比，本研究RCSF样机具有测量步骤简便和可分段评估人眼CSF的优势;与同类台式仪器比较，具有轻便、可移动性的优势，为行动不便的眼部疾病患者提供更加贴心的临床检查服务，另外还具有较为低廉的开发成本。今后，为了更加突出本研究样机的临床可操作性，电、机、算一体化将是该装置产品化工作中的重要内容。

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