9.4　视觉功能测试技术及仪器

视觉功能测试仪是指对视觉的综合功能如视野、立体视觉、颜色视觉、运动视觉等进行测试的仪器。它们不同于视觉光学检测仪器主要限于对眼球光学系统的屈光成像功能进行检测，而是在更高层次对视觉功能进行综合检查的系统。这些仪器技术主要包括平面视野仪、球面视野仪、同视机、色盲检查仪及检查方法、运动视觉检查仪等。

9.4.1　平面视野仪

视野是人眼所看到的范围，视野的测试由视野仪或视野计来完成。视野测试的目的是检查人眼的中心视野和周边视野的空间范围大小，为临床诊断提供依据。视野仪可分为平面视野仪和周边视野仪两类。平面视野仪也叫中心视野仪，是测定注视点以外30°视角范围内的视野；周边视野仪也称球面视野仪，用于测定大于30°视角的周边视野。近年来发展的有些视野仪可以同时测定中心视野和周边的视野，使用起来十分方便。为了叙述清楚起见，这里仍分别对平面视野仪器和周边视野仪进行介绍。

平面视野仪通常是由一块面积为1m²的黑色漫射屏组成，屏的材料可由黑丝绒或涂黑色无光漆的木版或玻璃作成。屏上绘以同心圆和径、午线，并标以度数。受试者位于屏前1m处，以单眼作观察测试，另一只眼睛用物遮挡，受试眼与屏的中心注视点等高。平面视野仪置于暗室，屏面用均匀光照明，屏上照度一般为75～100Lux。测试时，检测人员手持直径分别为1.3mm和1.5mm的白色视标，视标先沿水平子午线自中心向周边以中等速度、等速、缓慢移动，直至受试者报告“未见”白色视标为止，记录该点位置，按此方法沿各径向进行测试并记录“未见点”，将各未见点各自相连，即可得到视野的范围。

用平面视野仪还可以测出人眼的生理盲点，生理盲点的中心在注视点外侧15.5°，水平线下偏下约1.5°处。生理盲点呈椭圆形，垂直径为7.5°±2°，水平径5.5°±2°。

传统的手动式平面视野仪，测试过程繁琐，效率低下。为此，我们研制了一种新型的自动平面视野仪。采用的仍是一块面积为1m²的黑色漫射屏，屏上绘以同心圆和径、午线，并标以度数（图9‐7）。但其中不再使用手持白色视标，而是在计算机控制下依次点亮屏上的某些位置，实际上是点亮预先在屏上按规定图案布置的128只发光二极管（LED）。对每一显示点，受试者只需按动“看见”或“未见”按钮，计算机会据此记录不可见点的位置，最后将测试结果打印出来。最近，我们又根据相同原理开发了平面视野测试软件，以计算机屏幕作为观察屏，通过软件编程控制，在屏幕上不同位置显示亮点，受试者根据可见和不可见情况，通过鼠标点击作出回答，由计算机将结果自动记录并打印出来。

图9‐7　平面视野仪显示屏示意图

9.4.2　球面视野仪

球面视野仪也称为周边视野仪，周边视野仪的形式有弧形和半球形之分，但其工作原理基本相似，见图9‐8。

图9‐8　周边（球面）视野仪

周边视野仪的弓壁或半球的半径通常为0.33m，弓壁和半球的内壁由背景光照明系统照明，背景光亮度一般为3.1mL，视标由白光和颜色光（红色、绿色、蓝色和黄色等）组成，视标光叠加在背景光上，视标大小可变，直径分别为1、3、5和10mm。白光视标的亮度约为100mL。弧形周边视野仪的原理图示于图9‐9。

图9‐9　弧形周边（球面）视野仪示意图

弧形视野仪的弧弓可转动，通常每次可转动30°，旋转180°后，弧弓两臂实际一共扫过360°，即起到与半球形视野仪相同的作用。

测试的方法基本上与平面视野仪相同，但受试者位于弓形和半球的中心上，其测量的范围在中心注视点30°以外，而测量的结果是受试眼的周边视野范围。

用周边视野仪可很方便地测量人眼的颜色视野。

要检测人眼的视野时，尚有动态检测法和静态检测法。这里的动态检测法和静态检测法并非指动态视野和静态视野，而是指测定视野的方法。

1.动态检查法

一般来说，在测定视野时，受试者头部固定，以单眼测定（另眼遮盖），受试眼固视注视点，视标（白色或发光体）由中心慢慢向周边移动，或由周边慢慢向中心移动，然后视标再在各个径的方向移动，令受试者报告“看见”或“未见”，把各次第一个未见或看见的点各自相连，即可确定受试眼的视野大小，如图9‐10中的灰色部分。这种由视标的运动来检测人眼在视野中各点的相对灵敏度的方法称为动态检测法。在动态检测法中，每次检测中视标的大小和亮度是固定不变的。常用的视野检测，尤其是目前医院中所进行的检测，都属于动态检测。

2.静态检测法

这种方法在20世纪50年代后才开始采用。受试眼在测试前需要在测试仪的一定背景亮度下做亮适应，如三分钟，而视标在某一点的位置上不动，但视标的亮度由较暗逐渐明亮，即刺激强度由弱变强，直至病人刚刚察觉（阈值）为止。然后视标沿各子午线和径向方向移动，并重复上述测试，最后将各阈值点连接起来即为视野的轮廓线，但此视野轮廓线为静态阈值轮廓曲线。

这种检查方法虽然在操作时非常麻烦和费时，但却具有可发现动态视野检测中不能发现的眼疾和具有定位精度高的优点。

9.4.3　色盲检查仪及检查方法

色觉异常的检查方法主要有色盲图检查法、颜色子排列法、颜色混合器测定法、霍尔姆格伦（Holmgren）彩色线团法、彩色铅笔记录法、彩色灯光测验法等。目前在临床上以前三种方法为主，特别是色盲图检查法的应用最为广泛。

图9‐10　周边视野测试结果示意图(www.daowen.com)

色盲图谱的绘制，均选用红－绿、黄－蓝两对颜色为主色，它们互为补色，各自混合相配后可产生一个颜色系列。例如红－绿配色系列中两端分别是红色和绿色，在他们中间，随着红、绿成分的增减，便可出现一个红端偏红，绿端偏绿，中间是不显红不显绿的灰色（中性色）的一系列混合色。中性色灰色的出现，是由于等量的两个互补色相配，两者均可完全吸收对方的光谱波段，因而成为具有一定明度的灰色。这种现象，正好与色盲者看见红色或绿色不显颜色，仅能分辨其明度具有同样的效果。这样，分别以红－绿，黄－蓝为主色，以它们的互补色系列的中性色——灰色作为配色，即可绘制出色盲检查图。以红－绿、黄－蓝为主色，以它们的含有一定比例与饱和度的红－绿、黄－蓝的中间色作为配色，绘制出色弱检查图。图谱中将红、绿、蓝色弱分为重、中、轻度三个粗略的等级。

色子排列法是一种较为简捷而准确的色盲检查方法。检查中提供一定数量的色子，分别为红色子、绿色子、蓝色子、黄色子等，受试者根据自己的视觉感受排列这些色子，要求相邻两个色子之间的颜色最接近，色调和明度相差最小。正常色觉者，可以比较容易地正确排列这些色子，而色觉异常者不能做到这一点。

最早的色子是一系列事先印刷好的等直径的圆色子，携带和操作均较麻烦，检查结果也需手工统计。为此我们编写了色子排列法的计算机软件（图9‐11）。受试者只需观察屏幕上的色子，用鼠标拖动它们并排列到一定的位置，全部排列完成后，计算机即自动显示检查结果。图中所示的结果代表正常色觉者。

色觉异常者的色子排列结果可能千差万别，但几乎不可能排列出图9‐11所示的正确结果，据此即可判定色觉异常。进一步区分是色弱还是何种色盲，遵循图9‐12的判别原则。如果有几个色子的排列次序颠倒，而大多数色子排列正确，则确定为色弱；如果排列的次序连接线大多与红色盲基准线即图9‐12（b）中的粗黑线平行，则判为红色盲；同理可确定蓝色盲和绿色盲。

色盲或色弱的另一种检查方法是颜色混合器测定法。这一方法最早由瑞利（Rayleigh）在1877年提出并首次应用于临床检查。之后在1907年，Nagel制成了世界上第一台实用型色觉异常检查仪（Anomaloscope），或称为颜色混合器。其工作原理基于瑞利的颜色混合匹配方程:红（R）＋绿（G）＝黄（Y），即红光与绿光混合可以匹配出黄光。该型色觉异常检查仪的圆形观察窗分为左右两个半视场，右半视场中直接提供黄光，其亮度（明度）可调；左视场中则同时投射红光和绿光，因此实际上左视场中显示的是红光和绿光的混合色。对于正常色觉者而言，既可以同时分辨红、绿、黄等颜色，也可以用适当比例的红光和绿光混合匹配出黄光，最终看到左右两半视场的黄色完全一致。而对异常色觉者而言，可能既不能正常分辨红色、绿色或黄色；也不能用红色光和绿色光匹配出黄色光；或者即使能用红光和绿光匹配

图9‐11　色子排列法测试软件界面

图9‐12　色子排列法的判别依据

出黄光，但所用的红光和绿光的比例失调。比例失调的程度取决于色弱或色盲的严重程度。如绿色弱者需要更多的绿色才能匹配出黄色；红色弱者需要更多的红色；二色觉者可以用任何比例的红光和绿光混合“匹配”出黄光——实际上并不是真正意义上的颜色匹配，而只是感受的灰度相同罢了。

最早的Nagel型色觉异常检查仪（颜色混合器）中的红光波长为670 nm，绿光和黄光波长分别采用535 nm和589.3 nm。实用化的颜色混合器采用的波长为670.8 nm（红）、546 nm（绿）和589.3 nm（黄）。在Rayleigh和Nagel的工作基础上，Schemidt，Haensch，Farnsworth和Brindley等人及我国上海生理所等单位发展了各种类型的Nagel型色觉异常检查仪，但它们的检测原理均大同小异。从该型仪器的原理可知，它们主要用于检查红、绿色弱或色盲。

9.4.4　同视机

同视机是一种既可用于立体视觉功能检查，又可用于眼科诊断和治疗的仪器。同视机有多种形式，也有一些其他的名称，如立体视觉检查仪、弱视镜、斜视镜等。但其差别只是外观结构及功能稍有不同，其原理和内部结构基本相同。

图9‐13为同视机的基本光路与结构示意图。它由两组相同的光学系统组成，每一组包括照明光源、同视机图片（图对）、反射镜、目镜等。两组光学系统可绕水平或垂直轴分别转动，以实现不同的测试目的。

图9‐13　同视机光路图

由立体视觉原理可知，人眼产生立体视觉的过程分为三步，即同时视、融像和立体视。

为此，同视机至少提供三种形式的图片对:同时视图对、融像图对和立体视觉图对。当双眼分别通过左右目镜及光路观察这些图对时，可获得不同阶段的双眼视觉结果。例如，双眼观看立体图对，就可以基于立体视觉的产生机制获得立体感。正常眼可以很容易地获得良好的双眼视觉和立体视觉结果，而且不需要调节同视机的光路角度和图片姿态等参数。如果需要作一定的角度调整才能获得与正常眼相同的结果，则说明该受试者存在斜视或弱视等病情，这就是同视机的检查与诊断作用。此外，斜视眼和弱视眼也将同视机作为工具，锻炼双眼视觉及立体视觉功能，矫正斜视和弱视，即同视机兼具治疗作用。

同时视图对通常由左右两张完全不同的图形组成（图9‐14）。但当双眼同时观察这两张图片时，可将这两张图片中的景象叠合在一起，得到一幅合成的图像，参见图9‐14（c）。同时视图对可用于检查眼睛的斜视角、固视状态及同时视功能。

图9‐14　同时视图片及视觉结果

融像图对用于测量双眼的融像功能及融合范围。由一组主体相同的图片组成，但每张图上有兼有另一张图不具备的附加结构（图9‐15），合后则变成一张完整的图形。

图9‐15　融像图对及视觉结果

同视机中的立体视觉图对，也就是第六章所述的立体图对。这是在融像图对的基础上设计的特殊图对，用于检查立体视觉功能。立体图对的左右图片的内容大致相同，但两者的像素之间在横向有一微小位移或差别，即双眼视差，参见图9‐16。图中的主体为蒙娜丽莎，左图中她的位置稍靠右，右图中则稍靠左，相当于在横向有视差；远处被蒙娜丽莎遮挡的背景的相对位置也显得不一样。在同视机上用双眼分别而又同时观察这两张图片，经融合后就可产生立体视觉，看到蒙娜丽莎似乎浮在背景前面。当然，有经验的读者可以直接用双眼观察到这一立体视觉效果。

图9‐16　同视机立体视觉图对

9.4.5　暗适应检查仪

暗适应检查仪，也称夜间视觉检查仪。暗适应检查仪主要用于检测人眼的快速暗适应能力、夜间视力、视网膜感光绝对阈值等。仪器由明适应、暗适应和计时器三部分组成，借助于起滤光作用的对数密度片，将暗适应光源的光亮度六个等级，从10^－1mL～10^－6mL逐级减小亮度，以测定视网膜的感光阈值。暗适应检查时，受试者的双眼通过眼罩处于密封的观察腔体内，不受外界光线的干扰，在腔体的前方有一图案，如十字架或E字型视标等，并可互相切换，以免受试者心理作用对测试结果造成影响。测试过程中逐渐减小腔体内的亮度，并连续记录每一亮度下能再次看到和分辨视标的时间，最后绘制出一条暗适应曲线。一般而言，亮度较高时人眼可以较快暗适应，而要在最低亮度10^－6mL下完全暗适应，则需要约45分钟时间。有关暗适应的机理和特性，已经在第四章中详细讨论，人眼的暗适应曲线，请参见图4‐9。