Система и способ быстрого измерения функции визуальной контрастной чувствительности
Группа изобретений относится к области медицины, а именно к офтальмологии. Для проверки функции контрастной чувствительности глаза используют компьютеризированную систему, включающую компьютер, монитор высокого разрешения и интерфейс пациента. Функцию контрастной чувствительности проверяют с помощью серии проверочных таблиц с наклонными решетками методом вынужденного выбора, которые предлагают пациенту. Дополнительно используют синхронизированную звуковую подсказку при демонстрации наклонных решеток. Регистрируют правильность и неправильность ответа. Анализируют ответы с использованием статистических способов психофизики. Функцию контрастной чувствительности сохраняют и наносят на график для получения количественного результата. Группа изобретений ускоряет процесс проверки контрастной чувствительности глаза и повышает точность измерения функции контрастной чувствительности глаза. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 11 ил.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Область применения изобретения
Настоящее изобретение относится к компьютеризированной системе измерения функции визуальной контрастной чувствительности и, более конкретно, к компьютеризированной видеосистеме, выполненной с возможностью реализации проверки функции контрастной чувствительности с помощью наклонных решеток методом вынужденного выбора. Еще более конкретно, в настоящем изобретении используются известные способы измерения функции визуальной контрастной чувствительности и автоматизации их применения путем компьютеризации системы, и система связывается с пациентским интерактивным пользовательским интерфейсом, который регистрирует форму кривой результатов, давая точный количественный результат.
2. Обсуждение предшествующего уровня техники
Если упростить, то контраст является мерой количества светлоты или темноты объекта относительно его фона или, другими словами, представляет собой разницу в яркости, которая делает объект различимым. Например, черная буква на белом фоне имеет больший контраст, чем черная буква на сером фоне. Порог контраста представляет собой наименьшую разницу светлоты и темноты между рассматриваемым объектом и его фоном, которую может различать смотрящий. Контрастная чувствительность представляет собой величину, обратную порогу контраста, которая определяет порог между видимым и невидимым, и, следовательно, любое снижение контрастной чувствительности может негативно отражаться на повседневной деятельности, включая чтение, использование инструментов, вождение автомобиля и просто поиск объектов. Существуют заболевания, которые могут вызывать потерю контрастной чувствительности, так же как и неправильно сконфигурированная оптика, включая очки и контактные линзы.
Размер объекта или, более конкретно, стягиваемый им угол в пространстве влияет на величину контраста, необходимую для различения объекта и его фона. Размер объекта можно изобразить чередующимися с соответствующим разнесением светлыми и темными линиями, которые занимают определенный угол зрения. Число светлых и темных линий в пределах определенного угла зрения называют пространственной частотой. Линии с высокой плотностью расположения представляют высокую пространственную частоту, тогда как редко расположенные линии представляют низкую пространственную частоту. Зависимость между контрастной чувствительностью и пространственной частотой называют функцией контрастной чувствительности. Определение функции контрастной чувствительности субъекта может обеспечить ценное клиническое дополнение к стандартным проверкам и измерениям остроты зрения. Более конкретно, поскольку острота зрения является проверкой разрешающей способности зрения или зрительного обнаружения и максимальной поддающейся обнаружению частоты, выполнение проверок функции контрастной чувствительности в диапазоне спектральных частот и этот диапазон можно связать с субъективным визуальным удовлетворением.
Общепризнанно, что измерения функции контрастной чувствительности (ФКЧ) являются важным и информативным способом оценки зрительной системы человека. Тем не менее эти измерения лишь иногда проводятся в научно-исследовательской среде и редко - в клинических условиях. Основной причиной их редкого использования является количество времени, необходимого для выполнения эффективного измерения. Они попросту непрактичны в качестве стандартной проверки. Кроме того, количество времени, необходимого для измерения, может привести к неточностям измерения ввиду утомления испытуемого.
В традиционной проверке ФКЧ используют ряд изображений или проверочных таблиц с различными пространственными частотами и уровнями контраста. Обычно эти отдельные таблицы показывают в большом количестве испытуемому, который должен сделать вынужденный выбор в отношении наличия рисунка. В результате этих выборов и длительного процесса можно определять ФКЧ; однако утомление испытуемого часто влияет на точность, как было указано выше.
Основные компоненты задачи или проверки методом двухальтернативного вынужденного выбора включают два альтернативных варианта, например два возможных визуальных стимула, интервал задержки, позволяющий ответить/сделать выбор, и ответ, указывающий выбор одного из двух возможных стимулов. В случае проверки функции контрастной чувствительности в качестве стимулов предпочтительна серия мишеней, состоящих из синусоидальных решеток различной пространственной частоты и контрастности. Чтобы обеспечить способ обнаружения, решетки либо слегка наклонены влево или вправо, либо расположены вертикально. Испытуемый должен отреагировать на каждую мишень, указав ее ориентацию, пусть даже предположительно. ФКЧ определяют на основе выявления с некоторой степенью точности порога между «видимостью» и «невидимостью» для каждой интересующей пространственной частоты.
Для осуществления этой проверки в продаже имеются таблицы vision Contrast Test System (Vistech) и Functional Acuity Test System (Vision Science Research Corporation). Примеры этих таблиц показаны на Фиг. 1А и 1В соответственно. Однако используется только небольшое количество таблиц, и, хотя испытуемый должен отреагировать на каждое пятно, эти пятна демонстрируют по порядку, а не как единый тест. Присутствие других пятен, как и пространственных отклонений, например в освещении, может сказаться на результате.
Целый ряд других проверок на основе таблиц был продемонстрирован и получил хорошие отзывы в работе Richmman, Spaeth and Wirostko («Contrast sensitivity basics and a critique of currently available tests», J Cataract Refract Surg 2013; 39:1100-1106). В описанных проверках испытуемому обычно демонстрируют два или более пятен, и он должен определять, в котором из них содержится рисунок. Поскольку используются постоянные серии рисунков, например, как продемонстрированные на Фиг. 1A и 1B, на проверку влияет обучение. Некоторые из этих проверок были также реализованы с помощью видеоустройства.
Следовательно, существует потребность в пациентской интерактивной системе измерения функции визуальной контрастной чувствительности и способе, позволяющем быстро оценивать визуальные характеристики, повышать точность проверки и получать количественный результат, который можно использовать для разработки лучшей оптики для пациентов.
ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Использование и реализация известного способа качественного измерения функции визуальной контрастной чувствительности посредством компьютеризации и объединения его с пациентским интерактивным пользовательским интерфейсом, который регистрирует форму кривой результатов, продуцируя таким образом количественный результат, в соответствии с настоящим изобретением, преодолевает недостатки, связанные с предшествующим уровнем техники, как кратко описано выше.
В соответствии с первым аспектом настоящее изобретение относится к способу реализации проверки функции контрастной чувствительности с помощью наклонных решеток методом вынужденного выбора. Способ, содержащий этапы, на которых: пациенту на дисплее высокого разрешения демонстрируют первую серию случайных наборов проверочных таблиц с двумя или более вариантами выбора в каждом наборе, оформленную как видеозапись и охватывающую первый диапазон частот и контрастов; пациент выбирает ответ из двух или более вариантов; регистрируют правильность или неправильность ответа и предоставляют пациенту дополнительные варианты выбора до тех пор, пока не закончится первая серия проверочных таблиц и на основе анализа ответов не будет сформирована функция контрастной чувствительности с требуемой точностью; анализируют ответы с использованием статистических методов; повторяют способ до тех пор, пока не будет получено требуемое разрешение глаза, определенное адаптивным алгоритмом; и сохраняют и наносят на график функции контрастной чувствительности для обеспечения точного количественного результата по функции контрастной чувствительности.
В соответствии с другим аспектом настоящее изобретение относится к способу реализации проверки функции контрастной чувствительности с помощью наклонных решеток методом вынужденного выбора. Способ, содержащий этапы, на которых: пациенту на дисплее высокого разрешения демонстрируют первую серию случайных наборов проверочных таблиц с двумя или более вариантами выбора в каждом наборе, оформленную как видеозапись и охватывающую первый диапазон частот и контрастов; пациент выбирает ответ из двух или более вариантов; регистрируют правильность или неправильность ответа; регистрируют время, затраченное пациентом на ответ, и предоставляют пациенту дополнительные варианты выбора до тех пор, пока не закончится первая серия проверочных таблиц; анализируют ответы для определения первой функции контрастной чувствительности; демонстрируют пациенту на дисплее высокого разрешения дополнительную серию случайных наборов проверочных таблиц с двумя или более вариантами выбора в каждом наборе, оформленную как видеозапись и охватывающую, по меньшей мере, одно из второго диапазона частот и контрастов с меньшими приращениями, чем в первом диапазоне частот и контрастов, изменения пространственных частот, изменения контраста или изменения пространственных частот и контраста, и продолжают эту процедуру до тех пор, пока не будет сформирована функция контрастной чувствительности с требуемой точностью; пациент выбирает ответ из двух или более вариантов; регистрируют правильность или неправильность ответа, регистрируют время, затраченное пациентом на ответ, и предоставляют пациенту дополнительные варианты выбора до тех пор, пока не закончится первая серия проверочных таблиц; анализируют ответы с использованием статистических методов; повторяют способ до тех пор, пока не будет получено требуемое разрешение глаза, определенное адаптивным алгоритмом; сохраняют и наносят на график функцию контрастной чувствительности для обеспечения точного количественного результата функции контрастной чувствительности.
В соответствии с еще одним аспектом настоящее изобретение относится к компьютеризированной видеосистеме, выполненной с возможностью реализации проверки функции контрастной чувствительности с помощью наклонных решеток методом вынужденного выбора. Система, содержащая компьютер и связанную с ним память для хранения множества серий проверочных таблиц с двумя или более вариантами выбора в каждом наборе и охватывающих несколько диапазонов частот и контрастов с различными приращениями, предназначенных для отображения в качестве видеозаписей, компьютер реализует алгоритм, который формирует видеозапись из проверочных таблиц в случайном порядке, регистрирует сделанные пациентом выборы, регистрирует время на принятие решения, изменяет частоту и контраст на основе анализа собранных данных для получения значительно улучшенной и точной проверки и выводит количественный результат функции контрастной чувствительности для пациента; дисплей высокого разрешения для отображения множества серий проверочных таблиц; средства обеспечения правильного позиционирования пациента на нужном расстоянии от дисплея высокого разрешения для проведения проверки; и пациентский интерфейс, выполненный так, чтобы позволить пациенту выбирать ответ из двух или более вариантов.
Общепризнанно, что измерения функции контрастной чувствительности, или ФКЧ, являются важным и информативным способом оценки зрительной системы человека. Потеря контрастной чувствительности может отрицательно сказываться на многих видах повседневной деятельности, например на вождении автомобиля, а также служить индикатором определенных заболеваний. Следовательно, точные измерения ФКЧ могут быть особенно полезными. Также хорошо известно, что качественное измерение ФКЧ возможно на основе таблицы ФКЧ Campbell-Robson (Фиг. 2). Эта единая таблица имеет переменную пространственную частоту (циклы/градус) вдоль горизонтальной оси и переменную контрастную чувствительность вдоль вертикальной оси. С помощью этой таблицы можно визуализировать вашу ФКЧ, просто отмечая, где рисунок исчезает из видимости.
В настоящем изобретении для полной реализации испытания с помощью наклонных решеток методом вынужденного выбора используются скорость, гибкость и эффективность компьютеризированной видеосистемы. Проверочные рисунки можно формировать в большом количестве и сохранять в памяти компьютерной системы. Каждый проверочный рисунок включает в себя пятно с синусоидальной структурой единственной пространственной частоты и некоторым уровнем контраста. Рисунок либо наклонен вправо или влево, либо вообще не наклонен, т. е. вертикальный. Кроме того, пространственная частота, содержащаяся в определенном проверочном рисунке, является постоянной. В других примерах осуществления могут быть только два варианта выбора, например, рисунок наклонен влево или вправо, что, возможно, более выгодно, чем проверка с тремя вариантами выбора. Рисунки демонстрируют пациенту в данный момент времени по одному на дисплее высокого разрешения с предварительно заданного расстояния просмотра. После этого у пациента будут три (или две, в зависимости от обстоятельств) клавиши для нажатия, а именно по одной на каждую ориентацию, и он должен ответить, пусть даже предположительно. Гибкость, обеспечиваемая реализацией этой проверки на компьютере, заключается в том, что она позволяет при одной и той же настройке проверки легко использовать проверочные таблицы в случайном порядке, чтобы избегать любое влияние запоминания рисунков пациентом. Как только клавиша нажата, отображается другой рисунок. Важно отметить, что клавиши могут быть частью пользовательского интерфейса или просто частью дисплея с сенсорным экраном в зависимости от настройки проверки, например, для проверки зрения вблизи или на расстоянии.
Настоящее изобретение обеспечивает точную проверку функции визуальной контрастной чувствительности. Проверка легко реализуется с вовлечением пациента и обеспечивает количественное измерение, а не просто качественное измерение, причем выполняется быстро, таким образом положительно влияя на накопление опыта пациентом.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Вышеизложенные и прочие признаки и преимущества изобретения станут понятны после следующего, более подробного описания предпочтительных вариантов осуществления изобретения, показанных на прилагаемых чертежах.
На Фиг. 1А и 1В представлены примеры проверочных таблиц с наклонными решетками, которые в настоящее время используют для проверки функции контрастной чувствительности.
На Фиг. 2 представлена таблица функции контрастной чувствительности Campbell-Robson.
На Фиг. 3 представлена таблица функции контрастной чувствительности Campbell-Robson с кривой функции контрастной чувствительности.
На Фиг. 4 представлена серия формируемых пользователем полосок, которые накладываются на различные пространственные частоты таблицы функции контрастной чувствительности Campbell-Robson, причем полоски берут начало внизу таблицы.
На Фиг. 5 представлена серия формируемых пользователем полосок, которые накладываются на различные пространственные частоты таблицы функции контрастной чувствительности Campbell-Robson, причем полоски берут начало вверху таблицы.
На Фиг. 6 представлена инвертированная таблица функции контрастной чувствительности Campbell-Robson с кривой функции контрастной чувствительности.
На Фиг. 7 представлена повернутая таблица функции контрастной чувствительности Campbell-Robson с кривой функции контрастной чувствительности.
На Фиг. 8 схематически представлен пациент, занимающийся проверкой функции визуальной контрастной чувствительности в соответствии с настоящим изобретением.
На Фиг. 9 представлена альтернативная таблица для проверки функции контрастной чувствительности.
На Фиг. 10 представлена блок-схема способа выполнения проверки функции визуальной контрастной чувствительности в соответствии с настоящим изобретением.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Общепризнанно, что измерения функции контрастной чувствительности, или ФКЧ, являются важным и информативным способом оценки зрительной системы человека. Также хорошо известно, что качественное измерение ФКЧ может быть определено на основе таблицы ФКЧ Campbell-Robson, которая показана на Фиг. 2. Эта единая таблица имеет переменную пространственную частоту (циклы/градус) вдоль горизонтальной оси и переменную контрастную чувствительность вдоль вертикальной оси. Как показано, пространственная частота возрастает при перемещении слева направо, а контрастная чувствительность снижается при перемещении вверх вдоль вертикальной оси. С помощью этой таблицы можно визуализировать вашу ФКЧ, просто отмечая, где рисунок исчезает из видимости. Кривая обычно имеет форму перевернутой буквы U, как показано кривой 300 на Фиг. 3.
В одном примере осуществления в настоящем изобретении автоматизируют применение таблицы Campbell-Robson посредством использования компьютера и цифрового дисплея высокого разрешения во взаимодействии с пациентским интерактивным пользовательским интерфейсом, который регистрирует форму кривой. Быстрое измерение осуществляется просмотром всего лишь нескольких таблиц, поскольку, возможно, потребуется перевернуть таблицу в различных направлениях, как объяснено более подробно ниже.
Таблицу Campbell-Robson предпочтительно отображать с достаточным динамическим диапазоном, чтобы сохранять всю информацию, содержащуюся в таблице. Предпочтителен высокопроизводительный радиографический монитор с динамическим диапазоном от 10 до 12 бит. Важно понимать, что при каждом увеличении на 1 бит контрастное разрешение монитора удваивается. Во избежание влияния внешнего света на измерения, монитор следует защищать путем контроля окружающей обстановки в месте проведения проверки или другими приемлемыми способами, например путем помещения в коробку. Испытуемый или пациент смотрит на монитор с заданного для проверки расстояния, или, в альтернативном варианте осуществления, можно использовать содержащую два окуляра систему просмотра, чтобы отображать монитор на расстоянии просмотра, желательном для испытуемого или пациента. В альтернативном примере осуществления можно использовать два монитора во взаимодействии с гаптоскопом. Это позволит проверять, достигается ли бинокулярное зрение путем суммирования изображений с каждого глаза, или блокировать нежелательные элементы с каждого глаза.
В качестве пациентского интерактивного пользовательского интерфейса можно использовать любые приемлемые средства. Например, пациент может использовать мышь для создания кривой 300, как показано на Фиг. 3. В альтернативных примерах осуществления можно применять систему подвижной полосы, которую пациент останавливает в надлежащее время. Полосы могут брать начало вверху или внизу таблицы. На Фиг. 4 полосы для измерения при определенных пространственных частотах берут начало внизу таблицы, тогда как полосы на Фиг. 5 берут начало вверху таблицы. В еще одном альтернативном примере осуществления можно также использовать систему слежения за глазом или слежения за взглядом, чтобы пациент мог вычерчивать кривую своими глазами, просто вглядываясь в различные точки. В еще одном примере осуществления для вычерчивания кривой ФКЧ можно использовать сенсорный экран со стилусом или без него.
Чтобы исключить систематическую ошибку, обусловленную влиянием субъективных факторов, таблицы Campbell-Robson можно демонстрировать в различных положениях. Например, на Фиг. 6 представлена инвертированная таблица ФКЧ с начерченной кривой 600, тогда как на Фиг. 7 представлена таблица ФКЧ, повернутая на девяносто (90) градусов, с начерченной кривой 700. В обоих случаях, представленных на Фиг. 3 и Фиг. 6, измеряют одну и ту же горизонтальную ФКЧ, тогда как при повороте на Фиг. 7 измеряют вертикальную ФКЧ системы зрения и обеспечивают более полную оценку эффективности зрительного восприятия. Следует отметить, что такое измерение вертикальной ФКЧ проводится редко или не проводится вовсе. Даже с учетом дополнительных положений потребуется оценить лишь несколько таблиц. Кроме того, таблицы можно демонстрировать либо в черном обрамлении, либо в белом обрамлении. Белое обрамление позволяет рассеянному свету в пределах глаза воздействовать на функцию контрастной чувствительности. Кроме того, освещение окружающего белого обрамления можно регулировать с целью увеличения влияния рассеяния. Это в некоторой степени подобно просмотру кинофильма в темном кинотеатре или в кинотеатре с включенным освещением. Обеспечиваются одни и те же стимулы, но качество просмотра существенно отличается. Более конкретно, выражаясь техническим языком, к сигналу добавляется шум, затрудняющий обнаружение сигнала. Другими словами, стимул меняется с сигнала на сигнал плюс шум.
Проверки, описанные на основе использования полной таблицы Campbell-Robson, обеспечат количественное измерение ФКЧ, однако они не являются проверками методом вынужденного выбора и вряд ли могут обеспечить уровень точности, необходимый для клинической оценки и дифференциации. Тем не менее другой вариант может включать в себя использование проверки Campbell-Robson в качестве предварительной проверки для определения приблизительной кривой ФКЧ с последующим использованием проверки методом вынужденного выбора для получения точного количественного измерения, как объяснено более подробно далее.
Важно отметить, что могут использоваться другие типы проверочных таблиц. Одна такая таблица представлена на Фиг. 9. В таблице на Фиг. 9 пациенту представлена серия пар мишеней. Одна содержит рисунок, а другая пустая. Пациент должен выбрать мишень с рисунком. Они могут отображаться в ряд таким образом, чтобы еще раз потребовалось выбирать «влево-вправо».
В соответствии с еще одним более предпочтительным примером осуществления в настоящем изобретении используются скорость и эффективность компьютеризированной видеосистемы для полной реализации испытания с помощью наклонных решеток методом вынужденного выбора. Проверочные рисунки, основанные на таблицах Campbell-Robson, можно формировать в большом количестве и сохранять в памяти компьютерной системы. Важно отметить, что для реализации настоящего изобретения можно использовать любой приемлемый компьютер с достаточной памятью и скоростью, в том числе портативные устройства. Каждый проверочный рисунок включает в себя пятно с синусоидальной структурой единственной пространственной частоты и некоторым уровнем контраста. Рисунок либо наклонен вправо или влево, либо вообще не наклонен, т. е. вертикальный. В предпочтительном примере осуществления могут быть только два варианта выбора (наклонен влево или наклонен вправо), что может оказаться более выгодным, чем проверка с тремя вариантами выбора, поскольку это значительно упрощает реакцию, необходимую от испытуемого или пациента. Испытуемому или пациенту рисунки демонстрируют в данный момент времени по одному на дисплее высокого разрешения, предпочтительно глубиной цвета 10 бит или более, с заданного расстояния просмотра. После этого у пациента будут две или три клавиши для нажатия, а именно по одной на каждую ориентацию, и он должен ответить, пусть даже предположительно. Как только клавиша нажата, отображается другой рисунок. Важно отметить, что клавиши могут быть частью пользовательского интерфейса или просто частью дисплея с сенсорным экраном. Кроме того, могут быть показаны только два изображения, наклоненные влево или вправо, а не три варианта выбора, таким образом проверка ускоряется и становится более точной, как объяснено выше. В любом из двух примеров клавиши могут быть покрыты цветом и обеспечены обратной связью, чтобы облегчить использование и сделать проверку более интересной. При каждом выборе клавиши предлагается следующая таблица или изображение таблицы. Как и прежде, во избежание влияния внешнего света на измерения, монитор предпочтительно защищать путем контроля окружающей обстановки в месте проведения проверки или другими приемлемыми способами, например путем помещения в коробку. Испытуемый или пациент смотрит на монитор с заданного для проверки расстояния, или, в альтернативном варианте осуществления, можно использовать содержащую два окуляра систему просмотра, чтобы отображать монитор на расстоянии просмотра, желательном для испытуемого или пациента. Пространственные частоты рисунков можно регулировать для различных расстояний просмотра, чтобы они соответствовали требуемому угловому разрешению.
В этом примере осуществления компьютер будет регистрировать каждый ответ и переводить пациента к следующему рисунку. Врачу не нужно регистрировать ответ или указывать на следующий рисунок. Все рисунки демонстрируют в одном и том же положении на мониторе, таким образом исключая любое потенциальное отклонение. Рисунки можно показывать в случайном порядке, таким образом предотвращая любое влияние обучения. Наконец, компьютерная система формирует характеристику ФКЧ для испытуемого.
В дополнение к автоматической регистрации ответов и скорости компьютерная автоматизированная система предоставляет ряд преимуществ. Можно сформировать большое число различных рисунков, чтобы обеспечить дополнительную точность. Например, можно отображать дополнительные рисунки с контрастом, близким к пороговому. Другими словами, можно использовать меньшие приращения свойств рисунков, чтобы приблизить испытуемого или пациента к его или ее порогу. Аналогичным образом можно динамически регулировать проверку на основе ответа испытуемого или пациента и более полно исследовать особо интересующие области. Кроме того, во время исследования этих интересующих областей при предельном или пороговом значении контраста или возле него, в проверку можно вставлять простые для распознавания рисунки, чтобы поддерживать уровень интереса испытуемого или пациента к проверке. Можно обеспечить синхронизированную звуковую подсказку, чтобы уведомлять испытуемого или пациента об отображении нового рисунка. Звуковую обратную связь можно изменить для указания верного или неверного ответа. В альтернативном варианте осуществления можно использовать видеоподсказку, например смайлик, зеленую галочку, фейерверки или нечто подобное, что может оказаться особенно полезным при работе с детьми всех возрастов. Любую используемую видеоподсказку предпочтительно выбирать таким образом, чтобы она не отвлекала испытуемого или пациента от задачи и не вносила никакой аккомодации или адаптации в зрительную систему. Основным преимуществом является возможность проверки детей на большем количестве частот благодаря повышению скорости и увлекательности проверки. Кроме того, можно измерить большее число пространственных частот. Изменения процедуры проверки легко реализуются, например, скорость проверки можно повысить, если использовать только наклоны влево и вправо, а не наклон влево, наклон вправо и вертикальное положение, как было указано выше.
В одном примере осуществления способ проверки можно разделить на N диапазонов пространственных частот и повторить каждый диапазон M раз, чтобы получить усредненную ФКЧ. Во избежание влияния обучения частоты предпочтительно выбирать в случайном порядке и следует реализовать алгоритм усреднения для обнаружения систематической ошибки, обусловленной более легким вспоминанием недавних событий.
Предполагается, что при использовании компьютеризированной системы настоящего изобретения испытуемый или пациент должен быть в состоянии видеть рисунок и реагировать на него в течение нескольких секунд. Возможно, что испытуемых или пациентов вынуждают отвечать в пределах определенного периода времени. Следовательно, за пять минут проверки можно оценить приблизительно сто (100) или более различных рисунков.
Использование компьютеризированной системы с видеодисплеем, имеющим высокую глубину цвета, обеспечит точный, гибкий способ измерения функции визуальной контрастной чувствительности человека во время использования требуемых действительных способов вынужденного выбора и устранение проблемы утомления испытуемого.
Обратимся теперь к Фиг. 8, где изображен сидящий за столом 802 испытуемый/пациент 800, занимающийся проверкой функции визуальной контрастной чувствительности. Как описано выше, испытуемый/пациент 800 просматривает изображения, представляемые на мониторе 804 высокого разрешения, расположенном на заданном расстоянии от субъекта 800, и использует пациентский интерфейс 806 для указывания своих ответов. На этой фигуре пациентский интерфейс 806 представляет собой просто устройство с тремя клавишами, однако в других вариантах осуществления для выбора ответа пациентом может быть использовано любое приемлемое устройство, в том числе с меньшим количеством клавиш. Например, может быть использовано приложение для сенсорного экрана. В альтернативном варианте осуществления может быть использовано проводное или беспроводное устройство, например подобный игровому пульт управления с джойстиком.
Как кратко упоминалось выше, представление рисунков в видеорежиме предпочтительно должно сделать проверку более интересной для пациента 800. В связи с этим же может быть полезно обеспечить пациента 800 обратной связью во время проверки, например различными звуками для верных и неверных ответов, поскольку такая обратная связь может придать проверке более игровой характер, сделав ее интереснее и пробудив конкурентную природу человека, что обернется дополнительным преимуществом в виде снижения вероятности простого угадывания, например, указания наклона вправо всякий раз, когда пациент 800 не может увидеть рисунок.
В альтернативном примере осуществления можно сделать так, чтобы проверочные рисунки перемещались на мониторе. Другими словами, вместо простого представления рисунка в виде неподвижного изображения на одной части монитора можно запрограммировать перемещение рисунков по экрану в случайном порядке, чтобы испытуемый или пациент сначала должен был отследить и зафиксировать изображение, прежде чем делать свой выбор. Данный элемент «охоты» может продлить время проверки, отводимое для ребенка, так как его внимание удерживается дольше благодаря более выраженному игровому характеру. Это важно при проверке устройств для коррекции близорукости. Хотя данный способ не является чистой проверкой ФКЧ, его можно использовать или приспособить для проверки зрительной функции. Пока монитор обладает требуемым разрешением и однородной интенсивностью, проблем, связанных с перемещением изображения, быть не должно.
Кроме того, поскольку проверка осуществляется на компьютере, можно регистрировать время между демонстрацией нового изображения или рисунка и ответом испытуемого или пациента. Данные о времени на принятие решения можно собирать и использовать. Более конкретно, сведения о затратах времени можно использовать для повышения точности проверки. Например, быстрый ответ означает, что пациент считает контраст достаточным для быстрого принятия решения, тогда как длительная задержка может означать, что пациент испытывает трудности с рисунком и что контраст рисунка предельный или близкий к нему. Другими словами, время может быть еще одним фактором обнаружения порога. Более конкретно, время следует учитывать при разработке адаптивного алгоритма, который является частью проверки, предназначенной для обнаружения порогов. По существу, время на ответ должно быть обратно пропорционально достоверности ответа.
Время можно также использовать для прогнозирования бинокулярных характеристик, когда времена на частоты или рисунки однородной интенсивности сравнивают как соотношения между двумя глазами. Чем больше соотношение отличается от единицы, тем меньше способность к бинокулярной суммации. Это важно при разработке линз для коррекции старческой дальнозоркости.
По завершении проверки получают качественный результат и используют его, как описано в настоящем документе. Применение настоящего изобретения к разработке и оценке контактных линз имеет важное значение. Пациенту можно примерять набор контактных линз и выполнять проверку функции контрастной чувствительности в соответствии с настоящим изобретением. Врач не только выяснит, нравятся пациенту контактные линзы или нет, но и быстро получит количественную информацию об эффективности линзы на глазу. Следовательно, можно оценивать удовлетворенность пациента различными линзами наряду с получением количественных данных ФКЧ для каждой линзы. Можно определить наличие конкретной пространственной частоты или частот, которые имеют решающее значение для удовлетворения пациента. Конструкция линзы может оптимизировать эту реакцию за счет других менее важных пространственных частот.
На Фиг. 10 представлена блок-схема базовой структуры способа, используемого в соответствии с настоящим изобретением. На первом этапе 1002 испытуемому или пациенту демонстрируют серию проверочных таблиц, охватывающих диапазон частот и контрастов. Как было указано выше, первый этап может включать в себя предварительную проверку с помощью проверочной таблицы Campbell-Robson или любой другой приемлемой таблицы. Кроме того, как было указано в настоящем документе, проверочные таблицы могут отображаться в случайном порядке, с ограничением или регистрацией времени на ответ и обеспечением обратной связи, как все это обсуждалось подробно выше. На следующем этапе 1004 регистрируют ответ испытуемого или пациента, как и время на выбор ответа. На следующем этапе 1006 анализируют ответы, чтобы определить чтобы определить приблизительный предел ФКЧ, по сути, мишень с наименьшим контрастом, на которую получен правильный ответ. На следующем этапе 1008 испытуемый или пациент может быть проверен повторно при предельном значении, чтобы улучшить данные и статистику для фактического предела ФКЧ. На следующем этапе 1010 результаты повторной проверки подвергают дальнейшему анализу с использованием статистических способов (психофизика). Кроме того, график ФКЧ можно отображать для осмотра в режиме реального времени. На следующем этапе 1012 проверка продолжается до тех пор, пока ФКЧ не будет определена с требуемой точностью. Как было указано в настоящем документе, для точного определения ФКЧ можно использовать шаги половинной длины или другие шаги приращения. На следующем этапе 1014 ФКЧ испытуемого или пациента наносят на график и регистрируют. На последнем этапе 1016 испытуемый или пациент может быть проверен повторно с помощью другого офтальмологического средства, например других очков или контактной линзы. Важно отметить, что могут использоваться и другие варианты способа. Кроме того, как было указано выше, для реализации способа настоящего изобретения можно использовать любой приемлемый компьютер или компьютерную систему с требуемой скоростью и объемом памяти.
Важно отметить, что механизм обратной связи с пациентом может содержать единственную клавишу и ручку или ползунок непрерывной обратной связи. Пациент устанавливает ручку на основе своей уверенности в том, что он правильно делает вынужденный выбор. Непрерывный ответ поступает в адаптивный алгоритм подобно времени, как обсуждалось выше. Уверенность пациента позволяет адаптивному алгоритму быстрее приблизиться к порогу. Кроме того, игровая сторона настоящего изобретения, включая видео и обратную связь, является важным аспектом изобретения, поскольку она служит большей заинтересованности пациента.
Хотя настоящее изобретение было показано и описано в форме вариантов осуществления, считающихся наиболее практически важными и предпочтительными, должно быть понятно, что специалисты в данной области смогут предложить отклонения от конкретных описанных и показанных конфигураций и способов, которые могут быть использованы без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения. Настоящее изобретение не ограничивается конкретными конструкциями, описанными и проиллюстрированными в настоящем документе, но все образцы изобретения должны быть сконструированы так, чтобы согласовываться со всеми модификациями в пределах объема, определенного прилагаемой формулой изобретения.
1. Способ реализации проверки функции контрастной чувствительности с помощью проверочных таблиц с наклонными решетками методом вынужденного выбора проверочного рисунка, содержащий этапы, на которых:
демонстрируют пациенту на дисплее высокого разрешения серию случайных наборов проверочных таблиц с двумя или более вариантами выбора проверочного рисунка в каждом наборе, оформленную как видеозапись и охватывающую первый диапазон частот и контрастов;
при этом дополнительно используют синхронизированную звуковую подсказку при демонстрации каждого набора проверочных таблиц;
предлагают пациенту выбрать ответ из двух или более вариантов выбора проверочного рисунка, регистрируют правильность или неправильность ответа,
при этом предоставляют пациенту варианты выбора проверочного рисунка до тех пор, пока не закончится серия проверочных таблиц и на основе анализа ответов не будет сформирована функция контрастной чувствительности с требуемой точностью;
анализируют ответы с использованием статистических способов психофизики;
повторяют вышеуказанные этапы способа до тех пор, пока не будет получено требуемое для глаза разрешение дисплея, определенное адаптивным алгоритмом; и
сохраняют и наносят на график функцию контрастной чувствительности для обеспечения точного количественного результата для функции контрастной чувствительности.
2. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этапы, на которых:
демонстрируют пациенту на дисплее высокого разрешения дополнительную серию случайных наборов проверочных таблиц с двумя или более вариантами выбора проверочного рисунка в каждом наборе, оформленную как видеозапись и охватывающую по меньшей мере одно из второго диапазона частот и контрастов с меньшими приращениями, чем в первом диапазоне частот и контрастов, изменения пространственных частот, изменения контраста или изменения пространственных частот и контраста, и формируют дополнительную функцию контрастной чувствительности на основе анализа ответов; и
предлагают пациенту выбрать ответ из двух или более вариантов выбора проверочного рисунка, регистрируют правильность или неправильность ответа, регистрируют время, затраченное пациентом на ответ, при этом
предоставляют пациенту варианты выбора проверочного рисунка до тех пор, пока не закончится дополнительная серия проверочных таблиц.
3. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором регистрируют время, затраченное пациентом на ответ.
4. Способ реализации проверки функции контрастной чувствительности с помощью проверочных таблиц с наклонными решетками методом вынужденного выбора проверочного рисунка, содержащий этапы, на которых:
демонстрируют пациенту на дисплее высокого разрешения серию случайных наборов проверочных таблиц с двумя или более вариантами выбора проверочного рисунка в каждом наборе, оформленную как видеозапись и охватывающую первый диапазон частот и контрастов;
при этом дополнительно используют синхронизированную звуковую подсказку при демонстрации каждого набора проверочных таблиц;
предлагают пациенту выбрать ответ из двух или более вариантов ответа, регистрируют правильность или неправильность ответа, регистрируют время, затраченное пациентом на ответ,
при этом предоставляют пациенту варианты выбора проверочного рисунка до тех пор, пока не закончится серия проверочных таблиц;
анализируют ответы для определения функции контрастной чувствительности;
демонстрируют пациенту на дисплее высокого разрешения дополнительную серию случайных наборов проверочных таблиц с двумя или более вариантами выбора проверочного рисунка в каждом наборе, оформленную как видеозапись и охватывающую по меньшей мере одно из второго диапазона частот и контрастов с меньшими приращениями, чем в первом диапазоне частот и контрастов, изменения пространственных частот, изменения контраста или изменения пространственных частот и контраста, и продолжают эту процедуру до тех пор, пока не будет сформирована функция контрастной чувствительности с требуемой точностью;
предлагают пациенту выбрать ответ из двух или более вариантов ответа, регистрируют правильность или неправильность ответа, регистрируют время, затраченное пациентом на ответ,
при этом предоставляют пациенту варианты выбора проверочного рисунка до тех пор, пока не закончится дополнительная серия проверочных таблиц;
анализируют ответы с использованием статистических способов психофизики;
повторяют вышеуказанные этапы способа до тех пор, пока не будет получено требуемое для глаза разрешение дисплея, определенное адаптивным алгоритмом; и
сохраняют и наносят на график функцию контрастной чувствительности для обеспечения точного количественного результата для функции контрастной чувствительности.
5. Способ по п. 4, в котором этап демонстрации пациенту серии случайных наборов проверочных таблиц и демонстрации пациенту дополнительной серии случайных наборов проверочных таблиц включает в себя демонстрацию их по одной в конкретный момент времени на заданном расстоянии просмотра.
6. Способ по п. 4, дополнительно содержащий визуальную обратную связь после получения ответа от пациента с целью поддержания интереса пациента.
7. Способ по п. 4, в котором для поддержания интереса пациента дополнительно вводят игровые элементы.
8. Способ по п. 4, дополнительно содержащий использование времени на ответ как часть адаптивного алгоритма для обнаружения порогов контраста.
9. Способ по п. 4, в котором этап повторения способа до получения требуемого офтальмологического решения включает в себя подборку для пациента конструкции линзы, которая оптимизирует эффективность и комфорт для пациента.
10. Компьютеризированная видеосистема, выполненная с возможностью реализации проверки функции контрастной чувствительности с помощью проверочных таблиц с наклонными решетками методом вынужденного выбора проверочного рисунка, содержащая:
компьютер и связанную с ним память для хранения множества серий проверочных таблиц с двумя или более вариантами выбора проверочного рисунка в каждом наборе, охватывающих множество диапазонов частот и контрастов с различными приращениями и предназначенных для отображения в качестве видеозаписей, причем компьютер реализует алгоритм, который формирует видеозапись из проверочных таблиц в случайном порядке, регистрирует сделанные пациентом варианты выбора проверочного рисунка, регистрирует время на принятие решения, изменяет частоту и контраст на основе анализа собранных данных для получения значительно улучшенной и точной проверки и выводит количественный результат по функции контрастной чувствительности для пациента, причем алгоритм формирует сигнал обратной связи для пользователя с целью указания правильности или неправильности сделанного выбора проверочного рисунка;
дисплей высокого разрешения для отображения множества серий проверочных таблиц;
причем дисплей высокого разрешения включает в себя монитор с глубиной цвета десять бит или более;
средства для обеспечения правильного позиционирования пациента на нужном расстоянии от дисплея высокого разрешения для проведения проверки; и
пациентский интерфейс, выполненный так, чтобы позволить пациенту выбирать ответ из двух или более вариантов выбора проверочного рисунка.
11. Компьютеризированная видеосистема по п. 10, дополнительно содержащая защиту для предотвращения воздействия внешнего света на монитор и добавления шума в монитор.
12. Компьютеризированная видеосистема по п. 10, где монитор расположен на заданном расстоянии от пациента.
13. Компьютеризированная видеосистема по п. 10, дополнительно содержащая систему окуляров, которая выполнена с возможностью отображения монитора на заданном расстоянии от пациента.
14. Компьютеризированная видеосистема по п. 10, где пациентский интерфейс содержит мышь для выбора ответа.
15. Компьютеризированная видеосистема по п. 10, где пациентский интерфейс содержит сенсорный экран для выбора ответа.
16. Компьютеризированная видеосистема по п. 10, где пациентский интерфейс содержит устройство с клавишами для выбора ответа.
17. Компьютеризированная видеосистема по п. 10, где пациентский интерфейс содержит устройство с круговыми шкалами для выбора ответа.
18. Компьютеризированная видеосистема по п. 10, где пациентский интерфейс содержит устройство с ползунками для выбора ответа.
19. Компьютеризированная видеосистема по п. 10, где алгоритм формирует синхронизированную звуковую подсказку для указания необходимости совершения нового выбора пациентом.
20. Компьютеризированная видеосистема по п. 10, где алгоритм реализует игровую функцию для поддержания интереса пациента.
