【doc】色盲矫正眼镜的原理及应用

【doc】色盲矫正眼镜的原理及应用 色盲矫正眼镜的原理及应用 眼科医学 色盲矫正眼镜的原理及应用 色盲分先天性色盲及后天性色盲,后天性色盲因病 而得,病愈自然会好;先天性色盲是遗传的,无法治疗, 其中又可分完全色盲和不完全色盲两类.完全色盲患者视 网膜中的感色功能全部丧失,只能区分黑,白,灰三色, 这类色盲无法用色盲眼镜矫正.不完全色盲又称色弱,但 社会上习惯统称色盲,患者对有些颜色识别正常,对另一 些颜色分不清楚,这类色盲可以通过戴色盲眼镜加以矫 正.世界上有=亿多色盲患者,而且每年仍有四百万色盲 色盲给患者自身的生活带来了诸多的不便,社 婴儿诞生. 会上招生,就业及车辆,船舶驾驶等对色盲都有严格的限 制,解决色盲问题意义重大.配戴色盲眼镜是解决色盲问 题的最佳解决,现今国际上许多国家对色盲眼镜均开 展了研究,但效果较理想的产品很少,本文介绍最新的色 盲眼镜矫正原理及其矫正眼镜的应用. 1色盲的类型 1.1色盲的由来及三基色理论 人类的视觉是通过视网膜上的两种感光细胞,即视 其中视杆细胞在暗光下作用, 锥细胞和视杆细胞感受的, 对色觉不起作用?视锥细胞负责对彩色的识别,其中又可 分为分别感应红,蓝,绿的三种视锥细胞.根据陈晓光教 授的最新理论,如果这三种感色细胞中的一种或几种的功 能低下或者吸收光谱发生偏移,或者在神经传递过程中发 生变异,使大脑皮层17区接收到的三基色比例失调,而 大脑仍按固有的彩色立体坐标系定义彩色,产生色觉,必 然造成色觉异常,即色盲. 自然界的任何彩色都可由红绿蓝三基色合成,人眼 的彩色色觉也由红绿蓝三基色合成.如果上述视锥细胞发 生异常,就会出现红色盲,绿色盲及蓝色盲等色盲症状. 1.2A种色盲和B种色盲 根据陈晓光教授的研究,如果视网膜上有两种视锥 细胞的功能低下,使三基色中的二:种基色信号低下(俗称 二色弱),而另一种基色增大,患者色觉异常,定义为A 种色盲.A种色盲虽然有二种细胞吸收峰值比正常人较 低,但三基色的波长并没有发生偏移.如果视网膜上一种 视锥细胞功能低下(俗称一色弱),而另二种增大,使患 者的三基色失调,称为B种色盲.事实上B种色盲不但 一 种基色低下,而且眼睛视网膜上锥体细胞吸收三基色的 吸收光波波长也发生了偏移.判断三基色的吸收波长是否 发生偏移及一种基色还是二种基色功能低下,这是A型 色盲与B型色盲的最大区别.在以往的研究均未提出 过这一理论, 口伟星/文 在A种色盲中,又根据眼睛对红绿蓝三色的识别行 为不同,分别有下列三类色盲; ?Ar类色盲;患者对蓝,绿信号比正常人低下,晰 对红色信号增大. ?Ag类色盲:患者对红.蓝信号比正常人低下,而对 绿色信号增大t ?Ab类色盲:患者对红,绿信号比正常人低下,而对 蓝色信号增大. 在B种色盲中,也可分为三类色盲,分述如下: ?Br类色盲:患者对红色信号低下,而对蓝.绿信号 增大l ?Bg类色盲:患者对绿色信号低下,而对红,蓝信号 增大. ?Bb类色盲:患者对蓝色信号低下,而对红,绿信号 增大. 综上所述,我们可以把色盲分为六大类.通过调查发 现,在人类的色盲中Ag及Br两类色盲占到了色盲总数 的95%以上,其它类型的色盲所占比例很少,这大约就好 比在一般医学检查中发现的所谓红绿色盲占大多数的情况 是一样的. 下面是正常人三基色光谱曲线图(图1)以及最常见 的Ag色盲和Br色盲患者三基色光谱曲线示意图(图2, 图3). 圈1正常人三基色光谱曲线圈2A类色盲三基色光谱曲线 圈3B类色盲三纂色光谱曲线 2色盲眼镜片的设计原理 2.1色盲矫正眼镜的种类 上已述及,人类色盲根据其对三基色的二色弱或一 色弱分为A种色盲和B种色盲,同时又按照对三色的不 2006?3?中国眼镜科技杂志111 OphthalmologicalMedicine 同表现进一步分为六类色盲,即A种红色盲,绿色盲,蓝 色盲和B种红色盲,绿色盲,j匿色盲.而事吱上,即使同 一 类色盲的不间个体之间还有色盲轻重程度的差别.根据 人眼对光波的波长和颜色的识别灵敏鹰实验发现,如果把 同一类色盲按照严重程度不同进一步分为六个等级梯度, 就能比较好地解决色盲的分级问题,如Ag和Br两类色 盲按此方法可以进一步区分为Agl,Ag6;Brl,Br6各 六个等级.如此,则上述六大类色盲总共吖以分为6× 6=36种. 色盲矫正眼镜正是以此为基础,根据36种人眼色盲 对三基色的不同光谱曲线特征进行'L殳计的.设计的基本方 法为先对36种色盲眼对三基色的感光光谱进行测量,绘 制三基色光谱曲线,然后按照补色原理,设计出一条与色 盲三基色曲线相反的矫正光谱曲线,最后以这条矫正IH】线 为标准,把有关参数输入真空镀膜机中,制作出符合矫正 曲线特征的色盲矫正眼镜. 为Jr对色盲者的三基色识别曲线进行准确的绘制, 专门发明j,电脑色觉检测仪.经大量的检测及矫正实验旺 明,通过电脑色觉检测仪检测,并以检测仪打印的曲线为 依据,再制作出的色盲矫正眼镜效粜非常理想,患者戴上 眼镜以后,原来导致色盲的过多进入眼睛的光线被过滤 了,而原来三基色中不足部分的光线又被补允完全了,因 此,眼睛观察彩色变得正常,可以识别原来不能识别的色 觉检查图.图4为Ag色盲者的三基色曲线及设计的矫正 曲线示意图;图5为Br色盲者的三基色曲线及设计的矫正 曲线示意图?图6为Ag色盲6个严重程度不同的一组矫正 曲线,分别适用干同一类色盲中严重程度同的一组患 者I图7为Br色盲6个不同严重程度的一组矫正曲线.分 别适用于同一类色盲而严重程度不同的一组患者 图4A类色盲异常曲线与矫正曲线图5B类色盲异常曲线与矫正曲线 l 图6A类色盲矫正曲线组图7B类色盲矫正曲线组 2.2色盲程度分级的意义 以上已述及,同一类色盲根据严重程度不同,可以进 一 步分为6个梯度等级,细分后不仅可以很好地解决同一 类色盲者不同个体之间的差别问题,也解答了为什么以往 市场上好多色盲镜片对有些人有效而对另一些人无效的问 题.通过色盲矫正的实验表明,同一类色盲患者如果等级 不同.需要佩戴不同等级的矫正眼镜.否则效果就不好. 例如一患者如果经检测属于Br类色盲,等级为2,那么你 给他戴Br4的眼镜效果就不好,戴Br5,Br6则根本看不 见,因为那样存在着矫枉过正I~lhJ题. 2.3单眼矫正方法 从光谱学j:说,色盲矫眼镜就是把射人眼睛过多 的那种光通过眼镜反身.f掉,把进入H艮睛太弱的光加大, 使进人人眼的_二基色比例趋向芷常,从而达到正确辨色的 目的.用这种方法矫正的色胄眼镜.町以解决色盲人的辨色 问题,fH是对f色盲严重的人而言,可能由朋艮镜的透光 牢太低,戴_J眼镜以后视野太暗,感觉不舒服.为了解决 这个问题,人们通过研究发现,用一H眼睛戴色盲矫正眼 镜片,另一日l连睛戴透光度明显加大的镜片,取得了明显 的效果.这样做的好处是一只眼睛矫正效果与两只眼晴同 时矫正的效果相,并且因为另一只眼睛增大了透光度, 使人的整个视野明显变得明亮了.单眼矫正色盲,从理论 上也J'以得到有力的旺明,这是色盲矫正的一大进步. 3色盲眼镜的应用 由色盲是遗传病,至今无法得到医学上的治疗,戴 色盲矫正眼镜是唯+有效的矫正方法.色盲矫正的实践表 明,此类眼镜的应用主要有以下几种方法. 3.1从儿蕺开始使用包盲眼镜 辨色能力是从小不始培养的,色盲儿童若能从小开 始佩戴色盲眼镜,从小不始有机会正确辨认颜色,这对长 大以后培养辨色能力是有益的,另外从小开始接触颜色. 久而久之,通过记忆,长大以后辨色能力也会大大增强. 3.2视力不好的色盲患者戴色盲镜 色盲视力好坏没有必然的联系,但有些色盲患者 如果本身视力好.既有色盲又有近视或远视,那么矫正 色窗有多种选择:(1)可以佩戴有视力矫正度数的色盲眼 镜,这样叫以同时解决视力矫正及色盲矫正问题?(2)先 戴一副I常的视力矫卜眼镜,然后再在该眼镜的外面套上 一 副平光的色盲镜片,因为色盲镜片一定今天都用,使 用者iT以在不的场合有选择地使用色盲镜,例如,在开 车或要看颜色日?till…l,平时或晚上可以用.所以,配 一 副光的包盲镜片nJ.以更灵活地使用;(3)先配一副带 视力矫正度数的隐肜眼镜,外面再戴一副平光的色盲眼 镜.当然一L:述方法中以结合视力矫正和色盲矫正的双镜 合,一色盲镜最为简. 3.3一镜多用 色胄眼镜除丁矫正色盲以外,还具有防紫外线和电 磁波的功能,外观看很像浅色的太阳镜,因此,色盲眼镜 可以在不的场合使用,发挥一镜多用的功能,既矫正色 盲又防紫外线和电脯辐射. 3.4需要注意的问题 由r色盲眼镜是根据检测仪给出色盲曲线,然后设 计矫正曲线,阿由真空镀膜机制作镜片,往制作过程中不 可能完全符合矫iE线要求;I司时检测过程中也会产生测 量误差,L六】此,配制的矫正眼镜也可能存在一定的误差, 所以需要试用和校正误差的过程. I已经提及.色盲眼镜在.L殳计过程中有意识地过 112中国眼镜科技杂志-3-2006 眼科医学 滤掉了部分波长的光线,冈此,总体亮度降低,患者开始 试戴时可能会感到一定的不适,这正像任何人初戴眼镜时 都叮能会出现的问题?样,可能需要一定的适应期. 人群中色盲的种类很多,目前商品化生产的色盲镜 种类有限,有部分人的色盲比较特殊,用现有的色盲矫正 眼镜可能无法达到理想的矫正效果,需要特别设计才有 效. 最后需要强调的是,色盲患者通过矫正以后所获得 的色觉与完全正常的人相比,可能仍有一定程度的差别, 这是正常的现象. 青少年近视与眼屈光要素的关系 青少年学生近视发生率逐年增高,而近视眼的 发病原因和机制至今仍不明确.为了解眼阎光对学生 近视的影响,我f『】对近视学生做了眼屈光要素的测 定,现分析如: 1对象和方法 1.1对象:选择白1999,2002年以来我验光室 的青少年近视眼共327例(654眼),其中男性168例, 女性159例,年龄7,19岁,平均I2.5岁. 1.2方法(1)先做视力检查,12岁以下的用15% 阿托品膏散瞳,每晚1次,连续使用5天;12岁以上 的用托品酰胺散瞳.所有病例均进行检影验光得出屈 光结果l(2)使用日本产TOPCON角膜曲率计测出角 膜水平和垂直径的角膜曲率.(3)用A超做眼球生物 测量,测得每只眼的眼轴长度,并做记录.. 1.3统计学处理:用单因素方差分析,进行检验. 2结果 2.1屈光度:0.25,3.00DS有337只眼,占 总数的52%.一3.25,6.00DS有l98只眼,占总数的 30%l一6.25以}二有ll9只眼,占总数的18%. 2.2角膜曲率:平均水平曲率(H)为43.00? 0.35D;垂直fH1率(V)为43.75?0.43D. 2.3眼球轴长:随年龄的增加而增加,平均为 23.07?0.19ram.少数先天性近视超过…6.00Ds以 上的眼轴可超过25mm,其中大部分学生近视眼轴 都长,男生平均为23.26土0.25ram,女生平均为 22.31?0.16mm. 3讨论 人眼心光中起要作用的眼轴,晶体角膜,前房 深度以及屈光间质的屈光指数为5种,大多数的屈光 不正是屈光成分的比例失调所致.Sorby认为,人在 成年以前,眼轴随着年龄增长和眼球的不断发育增大 而逐渐延长,个生长期间,眼球的发育有较大变 化,町经历两个快慢不同的生长时期,婴儿期的快相 (从出生到3岁.眼轴可增加5ram)及发育期的慢相 (从3岁,l5岁眼轴长度仅增加lmm),通常是在12, 口李琴新黄伟莎田秀慧/文 15岁时即达到成人水平. 角膜曲率的变化对眼屈光影响很大.Tscheming 曾估计,角膜曲率的功能可相当于眼轴l/3的作用, 新生儿角膜屈光力约为5O.5D,整个儿童期的角膜屈 光力仅增加4.0D,3,13岁之间的角膜屈光力的改 变不大,故能够代偿眼轴变化的作用很少. 晶状体在人的整个生长期间不断变化,晶状体 通过屈光性能的改变来平衡与协调整个眼屈光状态. 晶状体的存在及其所起的作用不仅在维持眼的正常屈 光度或诱发病理性屈光中起着重要作用,而且在保证 眼球整体发育中亦有重要作用. 人类眼球随着年龄的增长,其屈光要素的变化 —— 屈光状态由远视逐渐移向正视,再发展为近视, 至老年时其屈光状态亦随着年龄的增长,逐渐减弱而 又向远视发展,也就是说,人眼球在生长发育过程 中,屈光要素决定着不同年龄阶段的屈光状态,当眼 屈光系统的屈光力和眼轴长度均在正常范围之内且互 相配合恰当时,产生正视.所以,眼轴长度或屈光力 的大小并非绝对不变的数值,而是经常变化的..L午多 学者的研究发现,即使眼轴稍长或增加仍可呈正视的 屈光状态,与此相反,即使眼屈光系统的屈光力和眼 轴均在正常范围之内,由于各屈光要素结合不当,不 能匹配,不协调或平衡失调,也可产生非正视.因此, 青少年的近视可能是在视觉正视化反馈过程中某个环 而这种反馈失败是由于交感与副交感 节的失败引起, 的平衡状态与正视者有异而导致的. 从本组所测得的近视学生屈光要素的结果来看, 除少数先天性近视,屈光度超过一6.0D以上,眼轴 长度超:E[;24mm#b,大部分近视学生的眼轴长度平均 为22.76mm,故中低度近视并不是眼轴延长所致,很 可能是由于屈光要素之间匹配不协调失去平衡所致. 根据眼屈光要素以及屈光状态的发育和发展过 程,我们认为,学生近视的预防,应该在学龄前测定 其屈光要素和屈光状态,对有可能发展为近视者做重 点防范. (作者单位:潍坊医学院附属医院眼科) 2006?3?中国眼镜科技杂志113