视觉对比敏感度测量技术

出处：按学科分类—自然科学总论 北京出版社《现代科技综述大辞典上》第1305页（2466字）

传统的视功能检测用视力表法。

这是一种以特定的信息来作特定的视功能检测的方法，它尚不能确切地全面地反映视功能。光学领域发展起来的调制传递函数MTF是评价光学镜头成象质量的科学方法，它可以应用于任何实质上属于信息传递的线性光学系统。将这一概念引入视觉系统，又被称为对比敏感度函数CSF。

它丰富了人们对视功能的认识。测量技术的研究和发展不仅能对视功能作出科学的评价，而且使得以往未能解决的视功能分段检查成为现实。这对推进视觉科学的研究及眼科临床工作，有着深远的意义。

视觉系统的MTF，按测量范围可分为3类：(1)屈光系统的MTF，(2)视网膜到大脑系统的MTF，(3)全视系统的(MTF)。从测量技术上说，视网膜到大脑MTF难度较大，人们在这方面的研究较多。

早在1937年Le Grand就试图用杨氏干涉原理，直接在视网膜上形成干涉条纹，测量视网膜到大脑MTF。1960年Arunlf和Dupny以及Westheimer都进行过类似实验研究。然而，这类研究的成功依赖于高度相干且亮度很高的单色光源，正因为光源问题，致使当时的这些实验没有获得满意的结果。

1960年世界上第1台激光器问世后，光源的问题解决了。

1966年Campball和Greed研制了测量视网膜到大脑MTF的装置，它以氦氖激光为光源，半透半反镜为分束器，偏振片控制调制的方案，成功地用MTF测量结果描述了视网膜到大脑的视觉特性，证明了瞳孔大小正常，聚焦很好的眼睛所形成的眼底象是十分完善的，并且在感知精细条纹时，反差的损失大部份是由视网膜和大脑或两者之一的性质造成的。尽管当时的装置比较简陋，却为测量视网膜到大脑MTF技术奠定了基础。他们以杨氏干涉原理产生正弦光栅，以偏振器改变光源调制度的基本方法，为后人所仿效。1977年河原哲夫等用双道威棱镜作分束器，设计了新型的更为实用的视网膜到大脑MTF检测仪，并使其商品化。

1979年金成鹏等以类似的方案研制成功了视网膜到大脑MTF测定仪。1981年Dressler和Rassow以光学平行平板作为分束器，设计了小型测量仪，作为裂隙灯显微镜的配套仪器。

这种仪器的分束器稳定、可靠，这一设计有创新。1982年金成鹏等又以平行板作为分光束元件，研制成功了能单独使用的激光视网膜MTF测定仪，并且商品化。1983年董太和等采用菲涅耳双棱镜作为分束器，具有简单，性能稳定的优点。测量人眼MTF的激光干涉装置的性能是否稳定，与装置的分光束方法关系密切。在此特别值得一提的是Smith等于1979年研制的用全息相位光栅产生干涉条纹的激光测量视力装置，一改以往用杨氏干涉原理产生正弦光栅的办法，具有显着的稳定、简单的优点，是一种很有发展前途的技术。

屈光系统MTF测量，首先于1955年由Flamant用反射法测量来实现。

后来Westheimer于1962年，Krauskopt于1962年，Campbell于1966年，Kohler于1969年分别改进了Flamant的装置。他们的基本原理是一致的：将发光的狭缝在被测眼视网膜上形成像，用光电倍增管测出狭缝眼底反射象光强分布函数，通过付里叶变换，求得屈光系统MTF。

1979年Gorrand认为，上述方法没有测出准确的结果，还因为它未能真正分开屈光系统和视网膜各自对象质下降产生的作用。

他以在视网膜上产生干涉条纹的方法，制作了一种能单纯测出屈光系统MTF的装置。

1965年Campbell采取了分别测出全视系统MTF和视网膜到大脑MTF，然后推算出屈光系统MTF的方法。这是至今仍在普遍使用的方法。

全视系统MTF测量，在技术上最易于实现。这类装置是把正弦光栅显示在被检眼前的屏幕上，由屈光系统成象于视网膜上，再经神经系统传至视中枢而感知。

产生光栅的方法很多，包括印刷图片，示波器，电视，光学投影等方法。最早用来测量全视系统MTF的仪器是1956年Schade采用的示波器。1964年木通渡涓二等首先用电视系统显示正弦光栅测量全视系统MTF。最简易的测量全视系统MTF的办法是Arden于1978年研制的正弦光栅印刷图片。

近年来微处理机广泛使用，由于它能容易地产生各种复杂的光栅，已成为实用的临床检查仪器。

视觉系统MTF测量技术的应用，已获得许多重要成果：视网膜到大脑MTF测量，可以不受眼屈光系统光学缺陷的影响，直接测得了视网膜到大脑的MTF，从而使得分段测量视觉系统成为现实；对很多眼病能测出确切的诊断信息，作为发现疾病的敏感指标，有利于早期诊断；一些视网膜疾病的异常表现虽无特异性，但可测知其严重性，并可估计发展变化及预后；预测白障术后视力；眼病前后比较，有利全面评价；扩大临床诊断范围，如视力表视力正常，但主诉视力模糊者，亦可列为视功能异常；增加了人体健康状况的评价指标，以及新的视功能职业选择标准；能对某些眼病进行更合理的分类(如弱视)；进行屈光不正矫正效果的评价。

视觉系统MTF的概念正在被人们所接受，测量技术的研究工作方兴未艾。在视觉生理学方面，应用它将对视觉机制进行更科学的解释。

在此基础上，将把人工视觉，机器人视系统的研究工作推上一个新的水平。在眼科临床方面，实用的测量仪器将普及应用，视觉MTF的测量将会作为眼科的常规检查，视觉MTF同眼疾患的内在联系将步步深入地进行研究。随着科学技术整体的发展，对于一些重要职业，如航天飞行员、海军等的人员选择，将要求用MTF技术检查视功能。视觉系统MTF技术作为检查和评价视功能的新技术，将会不断发展完善。

(温州医学院金成鹏教授撰)