Рычкова С.И.

ФГБУН «Институт проблем передачи информации им. А.А. Харкевича» РАН, Большой Каретный пер., 19, Москва, 127051, Российская Федерация

Фазовая гаплоскопия и особенности стереовосприятия при косоглазии

Журнал: Вестник офтальмологии. 2018;134(4): 11-16

Просмотров : 254

Загрузок : 4

Как цитировать

Рычкова С. И. Фазовая гаплоскопия и особенности стереовосприятия при косоглазии. Вестник офтальмологии. 2018;134(4):11-16.
Rychkova S I. Phase haploscopy and characteristics of stereoscopic perception in strabismic patients. Vestnik Oftalmologii. 2018;134(4):11-16.
https://doi.org/10.17116/oftalma201813404111

Авторы:

Рычкова С.И.

ФГБУН «Институт проблем передачи информации им. А.А. Харкевича» РАН, Большой Каретный пер., 19, Москва, 127051, Российская Федерация

Все авторы (1)

Несмотря на то что возможность применения альтернирующего предъявления изображений раздельно правому и левому глазу для развития бинокулярных зрительных функций давно привлекает внимание офтальмологов и физиологов, до сих пор отсутствует серьезное физиологическое обоснование режимов его использования [1—3].

Классическим, широко известным в офтальмологии прибором, позволяющим предъявлять изображения в альтернирующем режиме, является синоптофор [3]. Недостатком данного способа является не только фазовое (по времени), но и механическое разделение полей зрения, а также ограниченный диапазон частот предъявления стимулов. В связи с этим в лечении косоглазия и амблиопии стали применять жидкокристаллические очки, действие которых основано на фазовом (по времени) разделении полей зрения правого и левого глаза [4], а также специальные компьютерные программы, позволяющие попеременно предъявлять изображение правому и левому глазу в условиях гаплоскопии [5, 6]. Данные способы не предусматривают механического разделения полей зрения и имеют гораздо больший диапазон варьирования частоты предъявления стимулов по сравнению с синоптофором. Показано, что использование принципа фазовой гаплоскопии в консервативном лечении косоглазия позволяет уменьшать или полностью устранять остаточный угол девиации, развивать фузионную способность и бинокулярное зрение, а также повышать остроту зрения у большинства пациентов.

Однако, несмотря на востребованность принципа фазовой гаплоскопии, данный способ применяется в офтальмологической практике без четкого представления о том, какие частоты необходимы для восприятия определенных характеристик стереоизображений и какие режимы альтернирующего предъявления стимулов лучше использовать для тренировки бинокулярных функций.

В связи с этим исследование частот попеременного предъявления стереоизображений, при которых возможно стереовосприятие в норме и у пациентов с нарушениями зрительных функций, является актуальной проблемой и имеет большое значение для дальнейшего развития способов коррекции различных нарушений бинокулярного зрения.

В предыдущих публикациях [7, 8] мы сообщали о результатах изучения минимальных (пороговых) частот попеременного предъявления стереоизображений у взрослых и детей без нарушений бинокулярного зрения и у детей с косоглазием. Было показано, что у всех испытуемых без нарушений бинокулярного зрения при определенных частотах стимуляции возникал стереоэффект как с линейными, так и со случайно-точечными изображениями. При этом для восприятия случайно-точечных стереотестов требовалась более высокая частота попеременного предъявления стимулов, чем для простых линейных изображений. Установлено, что большинство детей с остаточной микродевиацией или непостоянным углом косоглазия, несмотря на отрицательные результаты исследования стереозрения cо стандартными статическими стереотестами, были способны к восприятию объема в условиях попеременного предъявления простых линейных стереоизображений. Однако для получения стереоэффекта таким пациентам требовалась более высокая частота предъявления стимулов, чем испытуемым с сохранными бинокулярными функциями. К восприятию объема при тестировании случайно-точечными изображениями была способна лишь небольшая часть (около 30%) детей с нарушениями бинокулярного зрения, и для этого требовалась более высокая частота попеременного предъявления стимулов.

Данные наблюдения касались только пороговых значений частот попеременного предъявления стереостимулов, поэтому следующей задачей стало определение не только минимальных, но и максимальных значений частот, при которых возможно стереовосприятие у пациентов с нарушениями бинокулярного зрения.

Цель работы — исследование диапазона частот альтернирующего предъявления стереостимулов, в пределах которого возможно стереовосприятие у пациентов с косоглазием.

Материал и методы

Исследованы 34 пациента с косоглазием на фоне аметропии в возрасте от 10 до 15 лет (в среднем 12,9± 1,1 года) и 32 человека контрольной группы с аметропией без нарушений бинокулярного зрения в возрасте также от 10 до 15 лет (в среднем 13,4±1,2 года).

В группе пациентов с косоглазием острота зрения составляла в среднем 0,52±0,03 и разница в остроте зрения правого и левого глаза не превышала 0,1. Косоглазие у 25 (73,5%) пациентов данной группы было сходящимся на фоне гиперметропической рефракции и у 9 (26,5%) — расходящимся на фоне миопической рефракции. У 12 пациентов данной группы была остаточная микродевиация (угол косоглазия меньше 10˚) после оперативного лечения содружественного косоглазия и у 22 — непостоянный угол аккомодационного косоглазия.

В контрольной группе (без нарушений бинокулярных функций) корригированная острота зрения составляла в среднем 0,65±0,03 с разницей в остроте зрения правого и левого глаза не более 0,1. У 21 (65,6%) пациента выявлена миопическая рефракция, у 12 (34,4%) — гиперметропическая.

У всех пациентов контрольной группы результаты исследования стереозрения при помощи классических стереотестов (Lang-test и Fly-test) были положительными, а у всех пациентов с косоглазием — отрицательными.

Частоту альтернирующего предъявления стереоизображений, при которой у испытуемого появляется ощущение объема, определяли при помощи специальной компьютерной программы и тестовых изображений, разработанных J. Ninio [7, 8].

Тестовые изображения представляли собой три блока стереопар (по четыре стереопары в каждом блоке). Каждое тестовое изображение первого блока стереопар включало две дуги, соответствующие нулевому значению диспаратности, и полоску между дугами, относительное смещение которой на левом и правом изображении обеспечивало стереоэффект в процессе фузии стереотестов. При этом центральные полоски двух первых стереопар блока 1 (рис. 1, а,

Рис. 1. Блок 1 — стереопары, включающие две дуги и центральную полоску. В результате фузии стереопар данного блока возникают следующие эффекты: смещение вертикальной (а)/горизонтальной (б) полоски вперед или назад относительно плоскости, в которой воспринимаются дуги; наклон вертикальной (в)/горизонтальной (г) полоски относительно плоскости, в которой воспринимаются дуги.
б) воспринимались как фронтопараллельные, т. е. расположенные во фронтальной плоскости ближе или дальше двух дуг. Центральная вертикальная полоска третьей стереопары (см. рис. 1, в) этого блока при слиянии изображений воспринималась наклонной относительно плоскости изображения из-за немного различной ориентации ее в левом и правом тестовых изображениях. В последней стереопаре (см. рис. 1, г) центральная горизонтальная полоска воспринималась наклонной относительно плоскости изображения вследствие разной длины горизонтальных полосок в левом и правом тестовых изображениях.

В стереопарах второго блока использовали случайно-точечные стереограммы, обеспечивающие, при успешной фузии, образы изогнутых объемных поверхностей: сферы (рис. 2, а),

Рис. 2. Блок 2 — случайно-точечные стереограммы, дающие при успешной фузии образы изогнутых объемных поверхностей: сферы (а), согнутого листа (б), вертикального (в) и горизонтального (г) цилиндра.
согнутого листа (см. рис. 2, б), вертикального (см. рис. 2, в) и горизонтального (см. рис. 2, г) цилиндра.

Третий блок стереопар включал случайно-точечные изображения (варианты cтереограмм Julesz), создающие при успешной фузии зрительные образы фронтопараллельных прямоугольников, расположенных по глубине ближе или дальше плоскости изображения. Две первые стереопары данного блока (рис. 3, а,

Рис. 3. Блок 3 — случайно-точечные стереограммы, создающие при успешной фузии зрительные образы фронтопараллельных прямоугольников, расположенных по глубине ближе или дальше плоскости изображения: выделенного яркостью вертикального (а); выделенного яркостью горизонтального (б); скрытого вертикального (в); скрытого горизонтального (г).
б), содержали вертикальный (см. рис. 3, а) и горизонтальный (см. рис. 3, б) прямоугольники, выделенные яркостью. Две следующие стереопары — вертикальный (см. рис. 3, в) и горизонтальный (см. рис. 3, г) скрытые прямоугольники.

Во время исследования испытуемого усаживали перед монитором компьютера на расстоянии 50 см на уровне глаз. Правое и левое тестовые изображения каждой стереопары предъявлялись на экране монитора в альтернирующем режиме с частотой от 1 до 60 Гц. При этом одно изображение было красным, другое — зеленым. Испытуемый наблюдал каждую предъявляемую стереопару в течение 2 мин через красно-зеленые очки и должен был определить, каким является изображение — объемным или остается плоским и (в случае появления ощущения глубины) какие детали воспринимаются ближе, а какие дальше фона. Частоту предъявления стимулов исследователь мог менять произвольно, не прерывая работу программы. При этом каждое изменение частоты предъявления стимулов сопровождалось автоматической сменой знака диспаратности и соответствующим изменением восприятия объема (выступающие детали становились западающими и наоборот). Это обеспечивалось переменой мест правого и левого изображений в стереопаре и служило для исключения элемента угадывания в ответах испытуемых. Для каждого испытуемого использовали случайный порядок предъявления стереотестов. Пороговой (Fmin) считали минимальную частоту альтернирующего предъявления стимулов, при которой у испытуемого появлялся правильный (соответствующий знаку диспаратности) стереообраз. Максимальной (Fmax) частотой считали наиболее высокую частоту попеременного предъявления стимулов, при которой у испытуемого наблюдалось правильное восприятие стереоэффекта.

Проводимое исследование соответствовало этическим стандартам Хельсинкской декларации 1975 г. и ее пересмотренного варианта 2000 г.

Статистический анализ результатов измерений проводили с использованием программы Statistica. Значимость различий оценивали по критерию Стьюдента, считая их достоверными при р<0,05.

Результаты и обсуждение

Полученные результаты исследования представлены в таблице.

Минимальные и максимальные частоты альтернирующего предъявления левого и правого изображений, при которых возможно стереовосприятие у детей без патологии бинокулярного зрения и детей с косоглазием

Все обследованные нами пациенты контрольной группы (без нарушений бинокулярного зрения) были способны к восприятию стереоэффектов при тестировании всеми предъявляемыми стереограммами.

Среди пациентов с косоглазием большинство детей (85,3—88,2%) были способны к восприятию стереограмм блока 1. Меньше пациентов (64,7—76,5%) данной группы воспринимали стереообразы второго блока. В третьем блоке большинство пациентов (79,4—82,3%) с косоглазием воспринимали стереообразы, содержащие случайно-точечные прямоугольники, выделенные яркостью (см. рис. 3, а, б).

Однако при работе со случайно-точечными стереотестами, содержащими скрытые прямоугольники, стереоэффект возникал только у 10 (29,4%) детей с косоглазием (блок 3) (см. рис. 3, в, г).

Как видно из данных таблицы, в обеих группах детей наиболее низкие пороги частоты альтернирующего предъявления стимулов (Fmin) отмечались для стереограмм первого и второго блоков. Для первого блока выявлялась статистически достоверная разница (по критерию Стьюдента, р<0,05) пороговых частот попеременного предъявления стимулов между стереограммами, создающими при успешной фузии фронтопараллельный стереоэффект, и стереограммами, создающими эффект наклона. Данные различия были характерны для изображений как с горизонтальными, так и с вертикальными центральными полосками.

Пороговые частоты второго блока стереопар были достоверно выше пороговых частот стереопар предыдущих блоков (р<0,05). При этом следует отметить, что для возникновения стереообраза текстурированного цилиндра с вертикальной осью (блок 2) (см. рис. 2, в) в обеих группах пациентов требовалась немного более высокая частота предъявления стимулов, чем для цилиндра с горизонтальной осью (блок 2) (см. рис. 2, г).

Пороговые частоты для прямоугольников, выделенных яркостью в третьем блоке стереопар (см. рис. 1, а, б), были значительно ниже, чем для скрытых прямоугольников того же блока (см. рис. 1, в, г) (р<0,001), у пациентов обеих групп.

Все дети без бинокулярных нарушений не имели верхнего ограничения частот попеременного предъявления стереотестов вплоть до самой высокой частоты (в нашем исследовании 60 Гц), т. е. каждый пациент данной группы был способен к стереовосприятию в диапазоне от индивидуального порогового значения до 60 Гц. Кроме того, все дети этой группы были способны к стереовосприятию в условиях статичного бинокулярного предъявления тех же стереотестов.

Все пациенты c косоглазием имели верхнее ограничение частот, необходимых для возникновения стереообраза (Fmax) в среднем от 22,9±0,9 до 33,6±0,9. При этом статистически достоверная разница средних значений Fmax (р<0,001) выявлялась между стереограммами, создающими при успешной фузии фронтопараллельный стереоэффект (блок 1) (см. рис. 1, а, б), и стереограммами, создающими эффект наклона (блок 1) (см. рис. 1, в, г). Данные различия были характерны для изображений как с горизонтальными, так и с вертикальными центральными полосками. Таким образом, для стереограмм, создающих эффект наклона, в большинстве случаев выявлялся более узкий диапазон частот, необходимых для стереовосприятия, чем для стереограмм, создающих фронтопараллельный эффект.

Нужно отметить, что каждый пациент с косоглазием, способный к стереовосприятию в условиях альтернирующего предъявления стереообразов, имел свой индивидуальный диапазон частот, в пределах которого стереовосприятие было возможно. Как правило, более высокие значения Fmin сопровождались более низкими значениями Fmax и пациенты с более узким диапазоном частот, в пределах которого стереовосприятие было в принципе возможно, имели больше затруднений с восприятием случайно-точечных стереограмм, чем пациенты с более широким диапазоном частот (рис. 4).

Рис. 4. Индивидуальные значения Fmax и Fmin у двух пациентов с патологией бинокулярного зрения. По оси абсцисс — стереотесты блока 1 (1а, 1б, 1 В, 1г), блока 2 (2а, 2б, 2 В, 2г) и блока 3 (3а, 3б, 3 В, 3г); по оси ординат — частота альтернирующего предъявления изображений для правого и левого глаза.

В некоторых исследованиях, посвященных механизмам стереовосприятия, большая роль отводится участию стереоскопической памяти в процессе трехмерной интерпретации и поддержании стабильности стереоэффекта. Предполагается, что благодаря стереоскопической памяти возможно сохранение полученного в результате фузии восприятия глубины, несмотря на содружественные движения глаз, обеспечивающие перемещение взгляда по всему полю стереограммы [9]. Можно предположить, что в условиях альтернирующего предъявления изображений мозг получает полную информацию о тестовом изображении для левого глаза и сохраняет ее в течение некоторого времени после окончания предъявления. Качество этой информации постепенно ухудшается, в то время как мозг получает информацию от правого глаза. Во время «фазы правого глаза» может происходить сравнение свежей зрительной информации от правого глаза со следами зрительной информации, полученной от левого глаза [10].

Удивительный факт появления стереоэффекта в условиях попеременного предъявления стимулов у некоторых пациентов с нарушениями бинокулярного зрения, абсолютно не способных к стереовосприятию со статическими стереограммами, можно объяснить различиями в работе механизмов бинокулярной конкуренции при кратковременной и длительной стимуляции [11, 12].

Анализируя результаты нашего исследования, можно отметить, что наиболее легкими для восприятия как у пациентов с нормальными бинокулярными функциями, так и у пациентов с нарушениями бинокулярного зрения являются стереограммы, включающие небольшое число элементов, расположенных на разных уровнях по глубине, когда нет таких характеристик, как наклон, кривизна, сложная форма. Заслуживает внимания тот факт, что, согласно нашим наблюдениям, пороговые частоты для стереограмм, создающих эффект кривизны (блок 2), были сопоставимы с пороговыми частотами для простых вариантов стимулов, создающих эффект наклона (блок 1) (см. рис. 1, б, г). Наши измерения дополняют результаты исследований относительной скорости определения наклона по сравнению со скоростью определения кривизны [13, 14]. Наше наблюдение, что текстурированный цилиндр с вертикальной осью (блок 2) (см. рис. 2, в) является фигурой более трудной для стереовосприятия, чем текстурированный цилиндр с горизонтальной осью (блок 2) (см. рис. 2, г), для пациентов с нарушениями бинокулярного зрения, согласуется с работами некоторых исследователей в области психофизиологии [15].

Вполне закономерным представляется то, что наибольшие трудности восприятия у всех пациентов возникали со случайно-точечными стереограммами [16, 17]. Однако, несмотря на сложность интерпретации таких стереограмм, небольшая часть пациентов с патологией бинокулярного зрения могли воспринимать стереоэффект на частоте более 15 Гц. У остальных пациентов данной группы зрительная система, скорее всего, «не справлялась» с восприятием стимулов, предъявляемых с высокой частотой альтернирования, создающей условия, близкие к статическому предъявлению стереограмм. При уменьшении же частоты предъявления стимулов время хранения точной информации от одного глаза о сложной структуре случайно-точечного изображения было недостаточным для сравнения с поступающей свежей информацией от другого глаза.

Заключение

Полученные нами результаты исследования диапазона частот альтернирующего предъявления стереостимулов, в пределах которого возможно стереовосприятие у пациентов с нормальным бинокулярным зрением и пациентов с косоглазием, позволяют более ясно представить иерархию трудностей стереовосприятия в зависимости от характеристик стереотестов и режимов их предъявления.

Обнаруженная нами возможность восприятия определенных стереограмм в условиях альтернирующего предъявления стимулов даже пациентами с патологией бинокулярного зрения открывает перспективы для дальнейшей разработки способов восстановления и развития нарушенных бинокулярных функций у пациентов с косоглазием.

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.

Сведения об авторах

Рычкова Светлана Игоревна

e-mail: lana.rych@mail.ru

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо с ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail