第二章第三节立体视觉检查 - 视光理论和方法

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第二章第三节立体视觉检查

2009-11-26 11:02:11 来源:网络作者:admin 【大中小】浏览:45242次评论:0条

立体视觉，即三维空间视觉，是指深度感知的功能，是双眼视觉中最高级功能。
一个视觉功能正常的人不仅能看到周围物体的形状、颜色和运动，而且还要有良好的立体视觉，而人的双眼在深度感知中具有重要作用。这一感知功能是单眼无法很好完成的。

一、立体视觉的相关理论

(一)视界圆与Panum融合区

根据双眼视网膜对应的关系，如果双眼同时注视外界空间某一点时，双眼的中心凹同时受到刺激，并且形成双眼的单一视觉。由于眼球的后极部是一个弧面，所以若把视网膜上的每一对应点与双眼节点的连线延长，必定在外界相交并形成一个弧面，这个弧面形成的圆(实际并非正圆)就称为视界圆。换言之，在视界圆上的每一个点都将在两眼视网膜对应点上成像，并被感知为单一物象。由于注视的远近不同，所以，视界圆便有无数个，并且注视距离越近弧度越大，距离越远弧度越小，即越接近平面。

后来，Panum根据试验发现，形成双眼单视的点不一定需要准确地投影在双眼视网膜的对应点上，而可以是对应点周围的一个很小的区域。换言之，在视界圆远近两侧一定距离范围内的物体，投射到双眼视网膜上，尽管并不在两对应点上，但经过大脑中枢融合后仍可产生单一视觉。视界圆远近两侧的这个范围就是Panum融合区(图2-12)。凡在Panum融合区以外的物体均被看成两个，称做生理性复视。

(二)双眼视差与立体视觉

人的双眼视轴并非平行，而是稍稍向内倾斜的，而且双眼相距有一定距离(瞳距)，所以当人们观看一个物体时，其实是从两个的不同的角度去观察的，左眼看物体的左边部分会多些，右眼看物体的右边部分会多些。这样，远近不同的点，其刺激左右眼视网膜的点并非对应点，存在位置差，这就是双眼视差 (图2-13)。

如图所示，注视视界圆上一点F，在左右两眼视网膜上的投影分别是FL
和FR,他们分别位于双眼视网膜的对应点上。但在Panum融合区内比F近的一点B，在两眼视网膜上的投影分别是BL
和BR,他们却位于两眼视网膜的非对应点上。F和B点在左眼视网膜影像之间的距离(BL和FL之间的距离)大于它们在右眼视网膜影像之间的距离(BR和FR之间的距离)。这就是物体F和B的相对双眼视差，通常表示为两物体所形成的集合角的差值，即∠BLBBR－∠FLFFR。按惯例，比Ｆ点离观察者近的那些物体(如Ｂ)相对于Ｆ物体之间的视差称为交叉视差。相反，Pannum融合区内的比Ｆ点远的物体(如Ａ)，相对于Ｆ物体之间的视差称为非交叉视差。超出Pannum融合区以外的物体则会因为生理性复视而变成两个像，而在Pannum融合区内的物体，不但不出现复像，而且这种轻微的差异正好是形成立体视觉的生理基础(图2-14)。

理论上，视界圆上的双眼单视，应该是一种无立体视的双眼单视。然而，人的两只眼睛是左右分开的，当两眼同时注视视界圆上的一点时，在两眼视网膜上形成的物体也必然存在一定的像差；再者，视界圆并非正圆，所以视界圆上的两点所形成的集合角仍存在差别，故也能形成双眼视差。所以，实际上在视界圆上也有立体视。

双眼视差提供了物体之间的相对深度信息，是产生立体视觉的一个主要因素。但它并非形成立体视觉的惟一因素。在日常生活中，我们经常会发现某些没有良好双眼视觉的患者(恒定性斜视、单眼患者等等)也有一定程度的“立体视”。那是因为除了双眼视差外，随生活经验获得的物体远近的大小恒常性、几何透视、物体的阴影，还有晶体的调节、光线、颜色反差等等许多因素都可以提供一些深度线索，而这些线索只要单眼即可感知。

(三)立体视的衡量单位

立体视觉的衡量单位为立体觉锐敏度，也称立体视锐度，是指人们在三维空间分辨最小相对距离差别的能力，是以双眼视差的最小辨别阈值来表示的。

在科学研究领域里，立体视锐敏度的测量是用Holward-Dolman立体视觉计进行的(图2-15)。立体视锐度的计算公式为：S＝206265×a×b／d2(S为立体视锐度，单位为弧度秒；a为瞳距，b为两立杆的距离，d为角膜顶点到固定立杆的距离)。立体视的有效范围D＝b×206265／S所以，如果一个人的立体视锐度为20″，那么他能有立体视的最大距离应该是600m。换言之，对600m以外的两个物体，即使它们之间的距离有所增加，这个人也不能分辨出。因而，我们以肉眼观察天体(与人的距离远远大于其立体视的有效范围)，即无立体感，也无远近之分，尽管各个星体实际相差很远，但在我们眼中仍好像两点悬挂在同一平面上一样。

二.立体视觉的检查与分析
(一)立体视觉检查的意义
立体视觉与人们日常生活和工作有密切关系。立体视觉检查具有重要意义：
1.职业和工作之所需。例如飞行员、机动车驾驶员、运动员、显微外科医生和精密仪器的制造工人等必须具有优良的立体视觉功能，因为这直接关系到工作效率，质量以及人身安全。因此，在选拔上述有关专业人员时都应进行立体视觉检查
2.有助于诊断各种双眼视功能异常。例如，恒定性斜视患者在随机点检查(RDS)中没有立体视，而在线条图检查中却可表现出较差的立体视；间歇性斜视患者可以有也可以没有正常的立体视；而非斜视性集合功能异常患者通常具有正常的立体视。在双眼视功能异常和某些眼球运动障碍的治疗当中有重要意义。例如立体视标刺激有助于解除单眼抑制，Cooper和Feldman的研究发现随机点检查图卡(RDS)有助于提高间歇性斜视、集合功能不足等患者的融合范围。
3.立体视觉检查可用于检查斜视、人工晶体植入、角膜屈光手术以及斜视正位训练等治疗的疗效。
4.大脑某些部分的损伤会影响立体视功能，故有些学者尝试利用立体视功能检查来协助诊断神经系统疾病。

(二)立体视觉检查方法
所有立体视觉的检查都是基于双眼视差的原理。检查立体视锐度的器具有不同的种类，从图卡到计算机化的仪器均已用于实验室和临床检查中，基本上可以分两大类。一类属于二维的检测方法，具有视差的图卡都是二维平面图形，观察时要分离两眼视野，因此使用时被检者要求戴特种眼镜(偏振光眼镜或红绿眼镜)。这一类检测器有Titmus stereo test, Random Dot Steregrams(RDS),Randot stereo test , Frisdy Test ,TNO等(图2-16)，还有国内颜少明和郑竺英合作研发的《立体视觉检查图》。二维的检测图卡由于价廉和携带方便而在临床上广泛使用。另一类属于三维检测方法，被检者不需戴任何眼镜，如上述的Holward-Dolman立体视觉计、电脑测量仪等。但临床上少用，常用于研究领域。现就临床上常用的检测方法进行介绍：

1.Titmus Stereo Test图卡　Titmus Stereo Test整套图卡由三部分组成：3000″立体视锐度的“大苍蝇”视标，400~100″立体视锐度的“小动物”视标以及80~20″立体视锐度的“圆圈”视标。

使用时需要被检者配戴偏振光眼镜，并在40cm的检查距离进行。如果受检者有屈光不正要配戴相应的矫正眼镜。

“大苍蝇”视标是用作立体视锐度的粗查。一个具有正常立体视锐度的人配戴偏振光眼镜，因为交叉视差的作用，其会感觉到大苍蝇“飞起来”了。这时要求受检者“抓”住大苍蝇的翅膀，正常反应应该是“抓”在图卡平面与受检者双眼之间的空间上。如果受检者“抓”在了图卡平面上，则可能表示受检者完全没有或只有很差的立体视(小于3000″)，也可能受检者还没有明白检查的要求。这里应该把图卡上下颠倒过来，再让受检者去“抓”大苍蝇的翅膀，这时的大苍蝇是“陷入”图卡平面了，所以正常人应该“抓”在了图卡平面图上。

“小动物”视标共有A、B、C三排，每排有五只，并且其中有一只是“立体”的。询问受检者“是哪一个动物‘凸’起来了？”。如果受检者不确定，检查者应该鼓励其猜测，结果正确同样有效。各行分别代表不同的立体视锐度(400~100″)。这种视标对于小孩尤其适用。

“圆圈”视标能够精确地确定受检者的立体视锐度。总共九个菱形，每个菱形各有4个小圆圈，其中一个由于交叉视差的作用而“凸”了起来。同样要求受检者顺序讲出“是哪一个圆圈‘凸起来啦？”，直至受检者连续两个菱形的结果均为错误才终止，而以最后一个判断正确的立体视锐度作为结果。

正常成年人视锐度≤60″

2.TNO随机立体图　TNO随机点立体图(图2-17)是用红绿二色印刷的随机点立体图卡，共有7张：前3张用于定性筛选有无立体视，第4张用于测定有无单眼抑制，后3张用于定量测定立体视锐度。

检查时要求受检者配戴红绿眼镜，检查距离为40cm，首先用筛选图进行立体视的定性测试，嘱受检者正确识别在红绿背景中隐藏的蝴蝶、十字、三角形等图形，然后用定量图测量立体视锐度，嘱受检者正确识别隐藏的扇形图的缺口朝向，共分480″，240″，120″，60″，30″，15″六级。正常成年人≤60″。表2-2是不同视标所对应的立体视锐度。

表2-2　Titmus Stereo Test图卡和Randot Stereo Test图卡不同视标所对应的立体视锐度(单位为秒)
视标
图卡T 图卡R 视标
图卡T 图卡R
苍蝇/RDS 3000 600 7 60 40
圆圈1 800 400 8 50 30
2 400 200 9 40 25
3 200 140 10

20
4 140 100 A 400 400
5 100 70 B 200 200
6 80 50 C 100 100

3.随机点立体检查图　1984年颜少明和郑竺英合作研发国内第一部随机点立体视觉检查图，已在全国广泛使用。其使用方法与上述方法类似：在自然光线下，配戴红绿眼镜在40cm距离进行检查，检测时从视差大的图形开始，正确识别后按顺序检查，每图均有既定的立体视锐度参考。
因为有研究发现，有些立体视异常者对交叉视差无立体感，却对非交叉视差具有立体感，也发现有相反情况者。故该检查图特意分有交叉视差图和非交叉视差图两类，用于直接测量交叉视差和非交叉视差值(30″~150″共六级)。只有两种检测结果都正常，才能认为立体视正常。

4.同视机检查　同视机有定性的立体视图片以及定量的随机点立体图片，因此能定量、定性检查立体视觉。检查方法为受检者坐在同视机前，调整下颌托及瞳距，使双眼视线与镜筒高度平行，先进行同视视觉和融合功能检查，如正常再用Ⅲ度立体视图片先定性再定量检查立体视功能：将两画片同时放入镜筒片夹处，让受检着说出所辨认的图形或特征，检查者判断其回答的正确与否，并按所用的检查图号得出立体视锐度值。

立体视觉检查方法
［目的］
衡量被检者是否有良好的深度觉来融合立体性的视标。
［设备］
根据检查需要选择偏振片或红绿色片、立体视检查本。
［程序］
1.在检查者近距离矫正镜片前加戴偏振片或红绿色片。
2.被检者手持立体视检查本。
3.距离40cm。
4.照明在后方，正对检查本。
5.被检者在通常的阅读位注视视标，分辨哪一个视标相对其他视标是漂浮在上方的。
6.继续辩认直到被检者连续给出两个错误答案。
［记录］
应记录所用的立体图类型、测试距离和测试结果。
正常者为40″

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责任编辑：peijingshi

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