趙冠華，曹瑞丹，張 磊，嚴(yán)偉明，陳 濤，王 斌，丁一峰，王美艷，張作明

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·臨床研究·

環(huán)境亮度及瞳孔直徑對(duì)人眼神經(jīng)對(duì)比敏感度的影響

趙冠華1，曹瑞丹1，張 磊1，嚴(yán)偉明1，陳 濤1，王 斌1，丁一峰2，王美艷1，張作明1

Foundation items:The Military Logistics of Major Scientific Research Projects (No.AKJ11J002); the Military Logistics of Scientific Research Projects (No.BKJ14C008)

1Department of Clinical Aerospace Medicine, the Fourth Military Medical University, Xi’an 710032, Shaanxi Province, China;2Cadet Brigade, the Fourth Military Medical University, Xi’an 710032, Shaanxi Province, China

?METHODS: Ten healthy male volunteers (10 eyes) were recruited in this study, and the right eye was tested in this experiment. Different surround luminance levels and glare were set by Vision Monitor System to measure CSF curves of normal pupil, 3.0mm pupil and 5.0mm pupil. Modulation transfer function (MTF) curves of 3.0mm pupil and 5.0mm pupil were measured by Optical Quality Analysis System. NCSF was the ratio of CSF and MTF.

?RESULTS:NCSF and CSF curves went downward considerably and the curve waves shifted towards low spatial frequency as the surround luminance decreases. Compared with NCSF, the curve waves of CSF shifted towards lower spatial frequency. The change of CSF was affected by NCSF and MTF. When pupil diameter increases, MTF curve went downward. While the NCSF and CSF curves mounted up at low spatial frequency in the mesopic and photopic visual environment and showed downward trend at high spatial frequency in excessive bright environment or with glare. In the scotopic visual environment, the slight pupil diameter change cannot considerably affect CSF and NCSF curves.

?CONCLUSION:CSF is influenced by MTF and NCSF which reflects the function of the retina-brain neural system. The curve shape of CSF is similar to NCSF, but the curve wave is at lower spatial frequency. NCSF and CSF curves go downward as the surround luminance decreases. As the pupil diameter increases, NCSF and CSF curves mount up at low spatial frequency but show downward trend at high spatial frequency in excessive bright environment or with glare.

目的：研究環(huán)境亮度及瞳孔直徑對(duì)神經(jīng)對(duì)比敏感度函數(shù)(NCSF)的影響，并與對(duì)比敏感度函數(shù)(CSF)相比較。

方法：招募健康男性志愿者10名10眼作為受試者，以右眼為測(cè)試眼，利用視覺(jué)監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)置不同環(huán)境亮度并附加眩光，測(cè)量自然、3.0mm和5.0mm瞳孔時(shí)的CSF；利用視覺(jué)質(zhì)量分析儀測(cè)量3.0mm和5.0mm瞳孔時(shí)的調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)，根據(jù)CSF與MTF的比值求得NCSF。

結(jié)果：NCSF和CSF隨環(huán)境亮度降低曲線(xiàn)整體下移，波峰向低頻區(qū)移動(dòng)，CSF更偏向低頻區(qū)。CSF變化受NCSF和MTF共同作用，瞳孔開(kāi)大，MTF下降，在明視覺(jué)環(huán)境和中間視覺(jué)環(huán)境中，NCSF和CSF上升，主要上升區(qū)為中低頻區(qū)；當(dāng)亮度較高或存在眩光源時(shí)，NCSF和CSF在中低頻區(qū)上升不明顯，在高頻區(qū)有下降的趨勢(shì)；在暗視覺(jué)環(huán)境中，小范圍的瞳孔波動(dòng)對(duì)NCSF和CSF沒(méi)有顯著影響。

結(jié)論:NCSF能夠反映視覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng)的功能，與MTF共同決定CSF。CSF曲線(xiàn)形狀與NCSF相近，波峰更偏向低頻區(qū)。環(huán)境亮度降低會(huì)使NCSF下降，CSF隨之下降；瞳孔開(kāi)大會(huì)使NCSF在中低頻區(qū)上升，CSF隨之上升，而環(huán)境較亮或存在眩光源時(shí)，NCSF和CSF在高頻區(qū)都有下降的趨勢(shì)。

對(duì)比敏感度；神經(jīng)對(duì)比敏感度；亮度；瞳孔

引用：趙冠華，曹瑞丹，張磊，等.環(huán)境亮度及瞳孔直徑對(duì)人眼神經(jīng)對(duì)比敏感度的影響.國(guó)際眼科雜志2016;16(12):2279-2284

0引言

對(duì)比敏感度函數(shù)(contrast sensitivity function，CSF)是檢查視覺(jué)功能的常用方法，反映了人眼在不同空間頻率上的對(duì)比敏感特征，與視敏度相比，能夠更好地反映視覺(jué)質(zhì)量[1]。CSF受光學(xué)因素和神經(jīng)因素共同影響，光學(xué)因素指屈光系統(tǒng)將外界物體成像于視網(wǎng)膜上的光學(xué)質(zhì)量，可用調(diào)制傳遞函數(shù)(modulation transfer function，MTF)評(píng)價(jià)；神經(jīng)因素指視網(wǎng)膜、視神經(jīng)和大腦中樞構(gòu)成的視覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng)處理圖像的能力，可用神經(jīng)對(duì)比敏感度函數(shù)(neural contrast sensitivity function，NCSF)評(píng)價(jià)[2]。NCSF與CSF的關(guān)系為：

NCSF=CSF/MTF[3-4](1)

NCSF能夠排除光學(xué)因素，對(duì)神經(jīng)因素進(jìn)行評(píng)價(jià)。可用以比較不同光學(xué)質(zhì)量者的視覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng)功能，有望應(yīng)用于多焦點(diǎn)人工晶狀體的神經(jīng)適應(yīng)研究、青光眼患者的早期NCSF改變，以及多發(fā)性硬化等神經(jīng)系統(tǒng)疾病的早期診斷等[2]。以往關(guān)于NCSF的研究所用亮度范圍有一定的局限性[5-6]，對(duì)瞳孔的研究多集中于其對(duì)MTF的影響[7-10]。本研究測(cè)量的環(huán)境亮度10-4～102cd/m2，探討了明視覺(jué)、中間視覺(jué)、暗視覺(jué)環(huán)境及存在眩光源時(shí)NCSF和CSF曲線(xiàn)的變化特性及瞳孔直徑帶來(lái)的影響。

1對(duì)象和方法

1.1對(duì)象 實(shí)驗(yàn)受試者為第四軍醫(yī)大學(xué)本科男性學(xué)員10名10眼,受試年齡為20.9±0.88歲，等效球鏡度數(shù)為-1.2±0.93(-2.75～0D)D。所有受檢者均排除眼科手術(shù)史、角膜接觸鏡配戴史、一切影響視功能的器質(zhì)性疾病和活動(dòng)性炎癥及不能配合檢查者,最佳矯正視力≥1.0。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中被試者的左眼被遮擋,以右眼作為實(shí)驗(yàn)眼進(jìn)行觀察。

1.2方法 通過(guò)測(cè)量得出CSF與MTF，利用公式(1)計(jì)算得出NCSF。

1.2.1 CSF的測(cè)量 采用Monpack3視覺(jué)監(jiān)視系統(tǒng)(Vision Monitor System)測(cè)量CSF。該儀器在測(cè)量CSF時(shí)，每個(gè)測(cè)量點(diǎn)至少測(cè)量3次，取后兩次的平均值為結(jié)果，若這兩次相差過(guò)大，則再次測(cè)量，直至得到兩次相近的測(cè)量結(jié)果，再將這兩次結(jié)果取均值。本實(shí)驗(yàn)設(shè)定環(huán)境亮度依次為1.15×10-4、1.15×10-3、1.15×10-2、1.15×10-1、1.15、11.5、115cd/m27個(gè)亮度以及存在眩光源時(shí)的115、11.5、1.15cd/m23個(gè)環(huán)境亮度。設(shè)定x軸空間頻率為0.6、1.1、2.2、3.4、7.1、14.2、17.7、23.6、35.5c/d，以這9個(gè)測(cè)量點(diǎn)來(lái)繪制CSF曲線(xiàn)。為觀察瞳孔直徑對(duì)NCSF的影響，采用沒(méi)有度數(shù)的鏡片2片，分別貼上中心有直徑3mm和5mm圓孔的黑紙，作為限定瞳孔直徑的小孔片[9]。實(shí)驗(yàn)環(huán)境為暗室條件，受試者進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室之前，使用球柱鏡片將右眼視力矯正到≥1.0(從近眼第二個(gè)插片槽開(kāi)始插片)，記錄球柱鏡片度數(shù)。之后進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，受試者坐于距刺激屏2.0m處，受試眼平視刺激屏，與刺激屏中心點(diǎn)位于同一水平線(xiàn)上，視線(xiàn)與刺激屏垂直。操作者坐于操作電腦前，電腦屏用紅色遮光板遮擋，電腦桌面背景設(shè)為黑色。受試者戴上配鏡框，左眼用黑片遮擋，從右眼第二個(gè)插片槽開(kāi)始插入之前記錄的球柱鏡片。暗適應(yīng)20min后，由暗至亮依此測(cè)量CSF，以及存在眩光源時(shí)的CSF，每個(gè)環(huán)境亮度下的CSF測(cè)量結(jié)束后，間隔1min后再開(kāi)始下一個(gè)環(huán)境亮度下的測(cè)量，得出自然瞳孔時(shí)各個(gè)環(huán)境亮度下的CSF曲線(xiàn)。而后用復(fù)方托吡卡胺滴眼液將受試者右眼散瞳，待瞳孔散大到超過(guò)5.0mm后，在之前配鏡的基礎(chǔ)上，右眼近眼的第一個(gè)插片槽插入3.0mm小孔片,暗適應(yīng)20mim，其他步驟同前，得出3.0mm瞳孔時(shí)不同環(huán)境亮度下的CSF曲線(xiàn)。而后再進(jìn)行暗適應(yīng)20mim，將3.0mm小孔片換成5.0mm小孔片，得出5.0mm瞳孔時(shí)不同環(huán)境亮度下的CSF曲線(xiàn)。

圖1 3.0mm和5.0mm瞳孔直徑時(shí)*P<0.05vs5.0mm MTF。

1.2.2 MTF的測(cè)量 采用視覺(jué)質(zhì)量分析儀(OQASⅡ)測(cè)量MTF。在暗室條件下,待受試瞳孔自然散大到≥5.0mm，依據(jù)OQAS標(biāo)準(zhǔn)操作程序進(jìn)行視覺(jué)質(zhì)量測(cè)量操作，將測(cè)量的瞳孔直徑設(shè)置為3.0mm，得出3.0mm MTF曲線(xiàn)；之后將測(cè)量的瞳孔直徑設(shè)置為5.0mm，重復(fù)測(cè)量得出5.0mm MTF曲線(xiàn)。

1.2.3計(jì)算得出NCSF 將OQASⅡ測(cè)得的3.0mm和5.0mm MTF的數(shù)據(jù)導(dǎo)入繪圖軟件origin7.5中，從曲線(xiàn)上截取x軸空間頻率為0.6、1.1、2.2、3.4、7.1、14.2、17.7、23.6、35.5c/d時(shí)的MTF值，輸入到Excel中。將Monpack3測(cè)得的不同環(huán)境亮度下3.0mm和5.0mm CSF的數(shù)據(jù)導(dǎo)入Excel中，得出對(duì)應(yīng)空間頻率下的CSF。利用公式(1)，得出相應(yīng)的空間頻率下的NCSF。用origin7.5做出各個(gè)環(huán)境亮度下不同瞳孔時(shí)的CSF和NCSF曲線(xiàn)。

統(tǒng)計(jì)學(xué)分析：采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，采用重復(fù)測(cè)量方差分析法分析環(huán)境亮度對(duì)CSF、NCSF的影響，采用配對(duì)t檢驗(yàn)法分析瞳孔直徑對(duì)不同環(huán)境亮度下CSF、NCSF以及MTF的影響。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

圖2 不同瞳孔直徑下各個(gè)環(huán)境亮度的CSF A：3.0mm瞳孔時(shí)不同環(huán)境亮度的CSF；B：5.0mm瞳孔時(shí)不同環(huán)境亮度的CSF；C：102cd/m2時(shí)不同瞳孔直徑的CSF；D：101cd/m2時(shí)不同瞳孔直徑的CSF；E：100cd/m2時(shí)不同瞳孔直徑的CSF；F：10-1cd/m2時(shí)不同瞳孔直徑的CSF；G：10-2cd/m2時(shí)不同瞳孔直徑的CSF；H：10-3cd/m2時(shí)不同瞳孔直徑的CSF；I：10-4cd/m2時(shí)不同瞳孔直徑的CSF。*P<0.05,**P<0.01vs5.0mm CSF。

2結(jié)果

2.1不同瞳孔直徑下的MTF曲線(xiàn) 利用OQASⅡ測(cè)量得出不同瞳孔時(shí)的MTF曲線(xiàn)(圖1)。3.0mm MTF在0.6、1.1、2.2、3.4c/d上顯著高于5.0mm MTF(P<0.05),說(shuō)明屈光系統(tǒng)在3.0mm比5.0mm瞳孔時(shí)成像更清晰。從MTF走行趨勢(shì)來(lái)看，空間頻率越高，MTF越低，提示屈光系統(tǒng)不擅于分辨物體的細(xì)節(jié)。

2.2不同瞳孔直徑下各個(gè)環(huán)境亮度的CSF曲線(xiàn) 利用Monpack3測(cè)量得出各個(gè)環(huán)境亮度的CSF曲線(xiàn)(圖2A～B)。隨亮度降低，CSF曲線(xiàn)下移，波峰向低頻區(qū)移動(dòng)，提示視覺(jué)質(zhì)量越差，越難以識(shí)別物體細(xì)節(jié)，越擅長(zhǎng)識(shí)別物體的輪廓。重復(fù)測(cè)量方差分析結(jié)果如下：在各個(gè)空間頻率下，不同環(huán)境亮度的CSF有顯著性差異(P<0.01)；在各個(gè)環(huán)境亮度下，不同空間頻率的CSF有顯著性統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.01)，且存在交互作用(P<0.01)。由亮至暗，在各個(gè)環(huán)境亮度下比較自然、3.0mm和5.0mm瞳孔直徑的CSF(圖2C～I(xiàn))。自然瞳孔CSF始終在3.0mm和5.0mm CSF上方；102、100、10-1、10-2、10-3cd/m2時(shí)，5.0mm CSF在中低頻區(qū)均顯著高于3.0mm CSF(P<0.05)；101、10-4cd/m2時(shí)，5.0mm和3.0mm CSF無(wú)統(tǒng)計(jì)性差異，這提示自然瞳孔能夠通過(guò)自身調(diào)節(jié)更好的適應(yīng)不同的環(huán)境亮度，視物更加清晰。而瞳孔開(kāi)大會(huì)提高中低頻區(qū)的視覺(jué)質(zhì)量，這種現(xiàn)象在中間視覺(jué)(100～10-3cd/m2)下更明顯。

2.3不同瞳孔直徑下各個(gè)環(huán)境亮度的NCSF曲線(xiàn) 利用公式(1)計(jì)算得出各個(gè)環(huán)境亮度的NCSF曲線(xiàn)(圖3A～B)。隨亮度降低，NCSF曲線(xiàn)下移，波峰由向低頻區(qū)移動(dòng)，提示視覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng)功能越差，越難以識(shí)別物體細(xì)節(jié)，越擅長(zhǎng)識(shí)別物體的輪廓。重復(fù)測(cè)量方差分析結(jié)果如下：在各個(gè)空間頻率下，不同環(huán)境亮度的NCSF有顯著性統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.01)；在各個(gè)環(huán)境亮度下，不同空間頻率的NCSF有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.01)，且存在交互作用(P<0.01)。由亮至暗，在各個(gè)環(huán)境亮度下比較3.0mm和5.0mm瞳孔直徑的NCSF(圖3C～I(xiàn))。102～10-3cd/m2時(shí)，5.0mm NCSF在中低頻區(qū)均顯著高于3.0mm NCSF，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；10-4cd/m2時(shí)，50mm和3.0mm NCSF無(wú)統(tǒng)計(jì)性差異，這提示瞳孔開(kāi)大會(huì)提高中低頻區(qū)的視覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng)功能，這種現(xiàn)象在中間視覺(jué)下(100～10-3cd/m2)下更明顯。

2.4眩光對(duì)CSF和NCSF測(cè)量的影響 利用Monpack3測(cè)出3.0mm和5.0mm瞳孔下存在眩光源時(shí)的CSF曲線(xiàn)(圖4A～C)，并利用公式(1)計(jì)算得出相應(yīng)NCSF曲線(xiàn)(圖4D～F)。存在眩光源時(shí)，隨亮度降低，CSF和NCSF均下移，波峰向低頻區(qū)移動(dòng)，提示識(shí)別物體能力下降，越難以識(shí)別物體的細(xì)節(jié)，越擅長(zhǎng)識(shí)別物體的輪廓。重復(fù)測(cè)量方差分析結(jié)果如下：眩光條件時(shí)，CSF、NCSF在不同環(huán)境亮度上有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.01)；CSF、NCSF在不同空間頻率上有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.01)，且CSF、NCSF在環(huán)境亮度和空間頻率上存在交互作用(P<0.01)。102～100cd/m2時(shí)，3.0mm和5.0mm CSF無(wú)統(tǒng)計(jì)性差異；102cd/m2時(shí)，5.0mm NCSF在3.4c/d上顯著高于3.0mm NCSF，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，而在23.6c/d上顯著低于3.0mm NCSF，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，101～100cd/m2時(shí)，3.0mm和5.0mm NCSF無(wú)統(tǒng)計(jì)性差異，這提示存在眩光時(shí)，瞳孔開(kāi)大，中低頻區(qū)的視覺(jué)質(zhì)量不會(huì)得到顯著提高(僅NCSF在102cd/m2時(shí)，3.4cpd上有統(tǒng)計(jì)性差異)，而從X軸截止頻率上看，5.0mm曲線(xiàn)反而低于3.0mm曲線(xiàn)，在高頻區(qū)也有低于3.0mm曲線(xiàn)的趨勢(shì)，說(shuō)明瞳孔開(kāi)大反而會(huì)降低高頻區(qū)的視覺(jué)質(zhì)量，干擾對(duì)物體細(xì)節(jié)的識(shí)別。

圖3 不同瞳孔直徑下各個(gè)環(huán)境亮度的NCSF A：3.0mm瞳孔時(shí)不同環(huán)境亮度的NCSF;B：5.0mm瞳孔時(shí)不同環(huán)境亮度的NCSF;C：102cd/m2時(shí)不同瞳孔直徑的NCSF;D：101cd/m2時(shí)不同瞳孔直徑的NCSF;E：100cd/m2時(shí)不同瞳孔直徑的NCSF;F：10-1cd/m2時(shí)不同瞳孔直徑的NCSF;G：10-2cd/m2時(shí)不同瞳孔直徑的NCSF;H：10-3cd/m2時(shí)不同瞳孔直徑的NCSF;I：10-4cd/m2時(shí)不同瞳孔直徑的NCSF。*P<0.05,**P<0.01vs5.0mm NCSF。

3討論

早期測(cè)量NCSF的方法是利用激光干涉的原理，將很高空間頻率的正弦光柵條帶直接投射到視網(wǎng)膜上[4, 11]。這種方法雖然避開(kāi)了屈光系統(tǒng)的影響，但激光的相干噪聲和散斑[12]等現(xiàn)象會(huì)影響測(cè)量的精度，而且這種技術(shù)只能測(cè)量某種波長(zhǎng)下的NCSF，具有一定的局限性[5]，目前在眼科臨床與研究中多采用CSF和MTF的比值得到NCSF[2-3, 5, 13]。其中關(guān)鍵的技術(shù)問(wèn)題是MTF的獲得，OQASⅡ應(yīng)用780nm 的近紅外點(diǎn)光源，直接對(duì)點(diǎn)光源在視網(wǎng)膜上所成圖像進(jìn)行傅立葉變換，得到點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(point scatter function, PSF)，該函數(shù)反映了點(diǎn)光源投射到視網(wǎng)膜后發(fā)生的光強(qiáng)度以及其位置偏差，能夠全面地反映眼內(nèi)光學(xué)成像質(zhì)量的信息，提供了光線(xiàn)在眼光學(xué)系統(tǒng)的散射和高階像差的綜合結(jié)果，其具有客觀準(zhǔn)確、操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)[14-15]。因此，應(yīng)用OQASⅡ得出的NCSF更為準(zhǔn)確、客觀、便捷。MTF主要受瞳孔直徑影響。當(dāng)瞳孔小于1.5mm，衍射比球差對(duì)光學(xué)質(zhì)量影響更大，2～3mm時(shí)，衍射和球差共同影響光學(xué)質(zhì)量，直徑達(dá)到4mm時(shí)，視覺(jué)分辨力相對(duì)穩(wěn)定。以后隨著瞳孔直徑的增加，球差逐漸增大，此時(shí)屈光系統(tǒng)光學(xué)質(zhì)量下降[7]。本實(shí)驗(yàn)瞳孔設(shè)置為3.0和5.0mm，經(jīng)OQASⅡ檢測(cè)，3.0mm MTF要高于5.0mm MTF，說(shuō)明3.0mm瞳孔時(shí)的光學(xué)質(zhì)量要高于5.0mm瞳孔。

圖4 眩光對(duì)CSF和NCSF的影響 A：眩光影響下102cd/m2時(shí)不同瞳孔直徑的CSF;B：眩光影響下101cd/m2時(shí)不同瞳孔直徑的CSF;C：眩光影響下100cd/m2時(shí)不同瞳孔直徑的CSF;D：眩光影響下102cd/m2時(shí)不同瞳孔直徑的NCSF;E：眩光影響下101cd/m2時(shí)不同瞳孔直徑的NCSF;F：眩光影響下100cd/m2時(shí)不同瞳孔直徑的NCSF。

皮層下的視覺(jué)加工通道主要分為兩種，即大細(xì)胞通道和小細(xì)胞通道，它們?cè)谝暰W(wǎng)膜上出現(xiàn)結(jié)構(gòu)上的分離。分布于視網(wǎng)膜外周部的視桿細(xì)胞接收視覺(jué)信息輸入后通過(guò)視神經(jīng)束傳導(dǎo)至外側(cè)膝狀體的大細(xì)胞層，集中于視網(wǎng)膜中央凹附近的視錐細(xì)胞則將所接收的視覺(jué)信息傳入小細(xì)胞層[16-17]。這兩個(gè)通道是可以對(duì)不同空間頻率的信息進(jìn)行加工，大細(xì)胞通道對(duì)模糊的輪廓等低頻信息敏感。小細(xì)胞通道對(duì)高空間頻率信息敏感[18-19]。

環(huán)境亮度降低時(shí)，視網(wǎng)膜上感光細(xì)胞接受到的光信號(hào)變?nèi)?，視覺(jué)質(zhì)量下降，NCSF下移；小細(xì)胞通道受到的影響更顯著，識(shí)別物體細(xì)節(jié)的能力變的更差，相對(duì)更擅于識(shí)別低空間頻率、大視角的物體，NCSF波峰左移，所以在漆黑的夜晚只能看到物體的輪廓。而瞳孔直徑變大時(shí)，更多的視網(wǎng)膜周邊細(xì)胞得到光信號(hào)刺激，大細(xì)胞通道功能提高，NCSF在中低頻區(qū)上移，識(shí)別物體輪廓能力增強(qiáng)；而存在眩光源時(shí)，過(guò)強(qiáng)的光線(xiàn)會(huì)干擾小細(xì)胞通道的功能，NCSF在高頻區(qū)下降，X軸截止頻率也隨之下降，識(shí)別物體細(xì)節(jié)能力減弱，所以夜間瞳孔會(huì)開(kāi)大以更好地識(shí)別物體，而光線(xiàn)過(guò)亮?xí)r瞳孔會(huì)縮小，一方面保護(hù)視網(wǎng)膜免受光損傷，一方面也能提高分辨物體細(xì)節(jié)的能力。

視覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng)是對(duì)亮度的敏感部位，是識(shí)別物體的主要因素，而屈光系統(tǒng)會(huì)聚光線(xiàn)的同時(shí)，會(huì)一定程度降低視覺(jué)質(zhì)量，對(duì)識(shí)別物體有一定干擾作用，這種作用越往高頻區(qū)越明顯。CSF受MTF和NCSF共同決定，與NCSF曲線(xiàn)形狀相近，都為倒“U”形，而MTF為“L”形遞減曲線(xiàn)，當(dāng)NCSF在高頻區(qū)達(dá)到波峰時(shí)，MTF處于較低水平，此時(shí)CSF的波峰受NCSF和MTF共同影響，較NCSF更靠近低頻區(qū)。當(dāng)環(huán)境亮度降低時(shí)，CSF和NCSF變化相近，曲線(xiàn)下移、波峰左移。當(dāng)瞳孔開(kāi)大時(shí)，MTF下降，若NCSF在中低頻區(qū)明顯上升(中間視覺(jué)環(huán)境下)，CSF將隨NCSF上升，若環(huán)境很亮或存在眩光時(shí)，NCSF在中低頻區(qū)上升不明顯，CSF將可能沒(méi)有變化。而在高頻區(qū)，NCSF幾乎不變或下降，CSF就很可能隨MTF下降。在暗視覺(jué)環(huán)境中，NCSF處于較低水平，從3.0mm到5.0mm這樣小幅度的瞳孔改變不足以對(duì)NCSF和CSF造成顯著影響，故在結(jié)果中兩條曲線(xiàn)沒(méi)有顯著差異。而此時(shí)自然瞳孔可以開(kāi)到7mm甚至更大，所以自然瞳孔CSF仍舊在3.0mm、5.0mm CSF上方。

本研究探討了環(huán)境亮度和瞳孔直徑這兩個(gè)因素對(duì)NCSF的影響，并與CSF進(jìn)行比較，結(jié)合MTF，采用雙通道技術(shù)分析光學(xué)因素和神經(jīng)因素對(duì)視覺(jué)質(zhì)量的影響。但本研究計(jì)算NCSF仍有一些不足，在測(cè)量固定瞳孔的CSF時(shí)，采用的是受試散瞳后用小孔片遮擋的方法，而測(cè)量MTF時(shí)，是在暗室環(huán)境下待受試瞳孔自然散到大于5.0mm，這其中可能有調(diào)節(jié)的因素對(duì)結(jié)果造成干擾。此外，測(cè)量NCSF時(shí)是用常規(guī)配鏡的方法對(duì)受試眼進(jìn)行校正，而測(cè)量MTF時(shí)，是利用OQASⅡ自動(dòng)校正。這兩種校正方法均能排除低階像差，但方式不同，也可能對(duì)結(jié)果造成影響，這些問(wèn)題需要以后進(jìn)一步研究。

人眼的視覺(jué)質(zhì)量由光學(xué)因素和神經(jīng)因素共同決定，光學(xué)因素可以用屈光系統(tǒng)MTF作為檢測(cè)指標(biāo)，神經(jīng)因素可以用NCSF作為檢測(cè)指標(biāo)。白內(nèi)障、圓錐角膜等屈光系統(tǒng)病變都會(huì)使MTF發(fā)生改變，而糖尿病視網(wǎng)膜病變、視網(wǎng)膜黃斑病變以及大腦神經(jīng)中樞病變都會(huì)使NCSF改變。NCSF對(duì)視覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)疾病的科學(xué)研究、早期診斷、功能測(cè)定以及預(yù)后隨訪(fǎng)都有重要意義。明確正常人NCSF受環(huán)境亮度、瞳孔直徑影響的曲線(xiàn)特性對(duì)深入認(rèn)識(shí)NCSF、推動(dòng)NCSF在科研、臨床上的應(yīng)用都有著積極作用。

評(píng)價(jià)人眼視覺(jué)功能質(zhì)量，從光學(xué)因素和神經(jīng)因素兩方面評(píng)價(jià)更為科學(xué)，將NCSF、MTF以及CSF作為檢測(cè)指標(biāo)要比單一CSF檢測(cè)更為全面、細(xì)致。對(duì)飛行員、駕駛員等一些視功能要求較高特殊行業(yè)從業(yè)者來(lái)說(shuō)，檢測(cè)特定環(huán)境亮度的CSF能夠預(yù)示其在特定環(huán)境中識(shí)別不同對(duì)比、不同大小目標(biāo)的能力，針對(duì)特定的工作環(huán)境，應(yīng)用相應(yīng)環(huán)境亮度下的CSF更能選拔出適合的從業(yè)者。如選拔夜航飛行員，應(yīng)用暗環(huán)境的CSF檢測(cè)就更為合適。在CSF的基礎(chǔ)上，檢測(cè)MTF并得出NCSF，能夠更清晰地了解其視覺(jué)功能狀況。對(duì)于CSF異常者，MTF和NCSF能夠提示功能改變發(fā)生的位置，對(duì)疾病的診療更有幫助。

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Effects of surround luminance and pupil diameter on neural contrast sensitivity function

Guan-Hua Zhao1, Rui-Dan Cao1, Lei Zhang1, Wei-Ming Yan1, Tao Chen1, Bin Wang1, Yi-Feng Ding2, Mei-Yan Wang1, Zuo-Ming Zhang1

Zuo-Ming Zhang. Department of Clinical Aerospace Medicine, the Fourth Military Medical University, Xi’an 710032, Shaanxi Province, China. zhangzm@fmmu.edu.cn

?AIM: To analysis and compare the influence of surround luminance and pupil diameter on neural contrast sensitivity function (NCSF) and contrast sensitivity function (CSF).

contrast sensitivity; neural contrast sensitivity; luminance; pupil

全軍后勤科研重大項(xiàng)目(No.AKJ11J002)；全軍后勤科研重點(diǎn)項(xiàng)目(No.BKJ14C008)

1(710032)中國(guó)陜西省西安市，第四軍醫(yī)大學(xué)航空航天醫(yī)學(xué)系；2(710032)中國(guó)陜西省西安市，第四軍醫(yī)大學(xué)學(xué)員一旅五營(yíng)十七連

趙冠華，男，在讀碩士研究生，研究方向：視覺(jué)科學(xué)、眼視光學(xué)。

張作明，男，教授，副主任醫(yī)師，博士研究生導(dǎo)師，研究方向：視覺(jué)生理學(xué)、眼科醫(yī)學(xué).zhangzm@fmmu.edu.cn

2016-08-07

2016-11-08

:Zhao GH,Cao RD, Zhang L,etal. Effects of surround luminance and pupil diameter on neural contrast sensitivity function.GuojiYankeZazhi(IntEyeSci) 2016;16(12):2279-2284

10.3980/j.issn.1672-5123.2016.12.28

Received：2016-08-07 Accepted：2016-11-08