Прибор для дифференциальной диагностики формы и степени врожденных расстройств цветового зрения

 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для исследования качества цветового зрения, в частности к устройствам для дифференциальной диагностики формы и степени врожденных расстройств цветового зрения, и может быть использовано для профессионального отбора и/или для изучения изменений цветового зрения в процессе профессиональной работы и жизнедеятельности. Прибор для дифференциальной диагностики формы и степени врожденных расстройств цветового зрения содержит оптический канал формирования эталонного стимула желтого цвета, оптический канал формирования тестового цветового стимула и блок совмещения цветных стимулов в поле зрения испытуемого. Согласно изобретению оптический канал формирования тестового цветового стимула представляет собой два раздельных канала красного и зеленого цветов, каждый из которых дополнительно снабжен источником излучения с возможностью плавной регулировки его интенсивности и последовательно расположенными коллиматором, светофильтром и диафрагмой, относительные отверстия диафрагм позволяет осуществлять изменение соотношения красного и зеленого цветов в тестовом стимуле. Блок совмещения цветовых стимулов в поле зрения испытуемого представляет собой двухстороннюю зеркальную пластину и дополнительно содержит узел формирования цветовых тест-стимулов с заданным угловым размером. Каждый из трех оптических каналов содержит систему двух объективов. Двухсторонняя зеркальная пластина перемещается в плоскости, перпендикулярной ходу лучей в оптических каналах. Оптические каналы расположены под углом 15-45° относительно друг друга. Узел формирования цветовых тест-стимулов с заданным угловым размером представляет собой механизм перемещения ленты с набором калиброванных отверстий в плоскости, перпендикулярной ходу лучей в оптических каналах. Изобретение позволяет диагностировать различные формы и степени врожденных расстройств цветового зрения при возможности разделения средней "В" и легкой "С" степени расстройств. Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции прибора для диагностики при отсутствии необходимости в регулярной юстировке длин волн, что дает возможность диагностировать различные формы и степени врожденных расстройств цветового зрения. 1 c. и 2 з.п. ф-лы, 2 табл. 1 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для исследования качества цветового зрения, в частности к устройствам для дифференциальной диагностики формы и степени врожденных расстройств цветового зрения, предназначенным для точной и объективной оценки качества цветового зрения, и может быть использовано для профессионального отбора и/или для изучения деградации в процессе профессиональной работы и жизнедеятельности.

Известен аномалоскоп, содержащий оптический канал с блоком формирования эталонного цветового стимула, оптический канал с блоком формирования тестового цветового стимула, выполненного в виде оптической системы из двух или нескольких поляризаторов, между которыми установлены одна или несколько фазовых пластинок, по крайней мере одна из которых выполнена с неоднородно распределенным по ее площади фазовым сдвигом, и блок совмещения цветовых стимулов, который выполнен с возможностью перемещения стимулов относительно друг друга в поле зрения испытуемого и содержит механизм считывания координат взаимного расположения. (Патент РФ N 2089090, A 61 B 3/06, 06.10.94).

Аномалоскоп работает следующим образом. Излучение от осветителя поступает одновременно в два оптических канала, в одном из которых установлен блок формирования эталонного цветового стимула, а в другом блок формирования тестового цветового стимула. Затем излучение из обоих оптических каналов поступает на блок совмещения цветовых стимулов, откуда попадает в поле зрения испытуемого. При этом размеры тестового цветового стимула больше размеров эталонного цветового стимула. Испытуемый, используя возможность перемещения цветовых стимулов относительно друг друга, производит изменение взаимного их расположения до совмещения поля эталонного цветового стимула с той частью поля тестового цветового стимула, где достигается, по его представлению, равенство цветности стимулов. После достижения такого равенства с помощью механизма считывания производится регистрация координат взаимного расположения цветовых стимулов, по которым судят о качестве цветового зрения. (Патент РФ N 2089090, A 61 B 3/06, 06.10.94).

Данный аномалоскоп не позволяет определять достаточно малые отклонения от нормы в цветовосприятии. А такие данные нужны, например, для профессионального отбора и тестирования работников, занимающихся визуальными наблюдениями, ошибка которых в некоторых случаях может привести к чрезвычайной ситуации. Из описания прибора неясно, как результаты оценки цветового зрения на этом приборе согласуются с общепринятой в РФ клинической классификацией цветовых расстройств по трем формам (дейтераномальные, протаномальные и тританомальные формы) и трем степеням (степени "C", "B" и "A"). Кроме того, применение этого прибора требует полной переподготовки медицинского персонала, работающего по выявлению расстройств цветового зрения. К недостаткам данного прибора можно также отнести наличие системы усложнения конструкции прибора.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является прибор для дифференциальной диагностики формы и степени врожденных расстройств цветового зрения (АН-59) ГОИ им. Вавилова (Г.Н.Раутиан, "Новый аномалоскоп", Биофизика, т. 2, N 6, 1957 г., с. 734).

Прибор содержит блок формирования эталонного цветового стимула, блок формирования тестового цветового стимула и блок совмещения цветовых стимулов в поле зрения испытуемого и устроен так, что поле зрения испытуемого состоит из двух половин: верхней и нижней. Блок формирования эталонного цветового стимула состоит из последовательно расположенных коллиматора и диафрагмы. На основе этого же коллиматора и расположенных после него двух диафрагм состоит блок формирования тестового цветового стимула. Диафрагма блока формирования эталонного цветового стимула расположена так, чтобы излучение, выходящее из него, соответствовало, как правило, монохроматическому излучению желтого цвета, а диафрагмы блока формирования тестового цветового стимула установлены так, чтобы излучения, выходящие из них, соответствовали, как правило, монохроматическим излучениям красного и зеленого цветов. Интенсивность излучения эталонного цветового стимула меняют путем изменения ширины диафрагмы, расположенной в блоке формирования этого стимула. Тестовый цветовой стимул получается при смешивании излучений из двух диафрагм на призме прямого видения в блоке совмещения цветовых стимулов. Специальным винтом ширина диафрагм изменяется и притом всегда так, что увеличение одной диафрагмы влечет за собой соответствующее уменьшение другой и наоборот. Положение винта определяется по шкале со 100 делениями. На отрезке шкалы от 75 до 100 винт имеет холостой ход, и открытой остается все время только диафрагма, дающая красные лучи. Промежуточные положения винта дают смесь красных и зеленых лучей в различной пропорции. Блок совмещения цветовых стимулов содержит последовательно расположенные призму прямого видения и бинокулярную призму. Излучения с выходов блоков формирования цветовых стимулов поступают на блок совмещения цветовых стимулов. Он устанавливает в верхнюю половину поля тестовый стимул, а в нижнюю эталонный цветовой стимул. Испытуемый должен достигнуть субъективного равенства цветностей стимулов, т.е. подровнять цвет смеси красного с зеленым к цвету желтого поля, регулируя количественное отношение смеси в верхней половине поля зрения. По значению, считанному со шкалы винта аномалоскопа, рассчитывается коэффициент аномальности цветового зрения пациента. По значению коэффициента аномальности испытуемого относят либо к протаномалам, либо к дейтераномалам, либо к нормально видящим и говорят о большей или меньшей степени аномальности в определенном ранее типе.

Недостатком данного устройства является наличие 12 светофильтров, что усложняет конструкцию прибора, использование полосовых светофильтров, что снижает точность предъявляемых испытуемому спектральных уравнений, необходимость для обслуживающего персонала в процессе работы производить расчет коэффициента аномальности, а также недостаточность полученного на приборе коэффициента аномальности для четкой дифференциации степени расстройств цветового зрения и, в частности, невозможность выделения средней ("B") и легкой ("C") степеней и, как следствие, необходимость проведения дополнительных исследований для такого разделения.

Техническая задача изобретения заключается в создании прибора для дифференциальной диагностики формы и степени врожденных расстройств цветового зрения простой конструкции при отсутствии необходимости в регулярной юстировке длин волн, с помощью которого возможно диагностировать различные формы и степени врожденных расстройств цветового зрения, при возможности разделения средней (B) и легкой (C) степени расстройств цветового зрения.

Это достигается тем, что в заявленном приборе для дифференциальной диагностики формы и степени врожденных расстройств цветового зрения (содержащем оптический канал формирования эталонного стимула желтого цвета, включающий последовательно расположенные источник излучения, коллиматор, светофильтр и диафрагму, оптический канал формирования тестового цветового стимула и блок совмещения цветовых стимулов в поле зрения испытуемого), оптический канал формирования тестового цветового стимула выполнен в виде двух раздельных каналов два формирования красного и зеленого цветов, расположенных под углом друг к другу, каждый из которых снабжен дополнительным источником излучения, с возможностью плавной регулировки его интенсивности, и выполнен в виде последовательно расположенных коллиматора, светофильтрам и диафрагмы для изменения соотношения красного и зеленого цветов в тестовом стимуле, при этом блок совмещения цветовых стимулов в поле зрения испытуемого выполнен в виде двухсторонней зеркальной пластины, установленной с возможностью перемещения в плоскости, перпендикулярной плоскости хода лучей в упомянутых оптических каналах, а также дополнительно содержит блок формирования цветовых тест-стимулов с заданным угловым размером.

В частности, техническая задача решается тем, что каждый из трех оптических каналов содержит систему двух объективов для формирования параллельного пучка света.

В частности, техническая задача решается тем, что блок формирования цветовых эталонного и тест-стимулов с заданным угловым размером представляет собой механизм перемещения ленты с набором калиброванных отверстий в плоскости, перпендикулярной ходу лучей в оптических каналах.

Принцип действия прибора основан на решении нормального уравнения Рэлея и набора спектральных уравнений путем сравнения испытуемым эталонного желтого цвета различной интенсивности в левой половине поля зрения со смесью в различных соотношениях красного и зеленого цветов в правой части поля зрения, а также использования способа дифференциальной диагностики формы и степени врожденных расстройств цветового зрения путем предъявления испытуемому цветовых тест-объектов с заданным угловым размером.

Наличие двух раздельных оптических каналов красного и зеленого цветов, каждый из которых дополнительно снабжен источником излучения, с возможностью плавной регулировки его интенсивности, позволяет обеспечить оптимальный уровень освещенности обеих половин поля зрения, что приводит к более точному предъявлению спектральных уравнений испытуемому и более точной дифференциации расстройств цветового зрения.

Использование в блоке совмещения цветовых стимулов двухсторонней зеркальной пластины приводит к четкому разделению левого и правого поля зрения с одновременным упрощением оптической схемы прибора.

Введение в прибор дополнительного узла позволяет более четко дифференцировать среднюю ("B") и легкую ("C") степени расстройств цветового зрения, что не обеспечивается ни одним из известных приборов. Это позволит продлить срок службы высококвалифицированных работников с легкой степенью расстройств цветового зрения.

Наличие в каждом из трех оптических каналов системы двух объективов дает возможность использовать полевую диафрагму для более равномерной освещенности поля зрения испытуемого.

Возможность перемещения двухсторонней зеркальной пластины относительно оси, перпендикулярной ходу лучей в оптических каналах, позволяет проводить два различных метода исследования аномальности цветового зрения на одном приборе.

Расположение оптических каналов относительно друг друга под углом, например, 15-45^o уменьшает габариты прибора, что позволяет его использовать в пунктах медицинского осмотра поездных бригад.

Использование механизма перемещения ленты с набором отверстий заданных размеров позволяет формировать цветовые тест-стимулы с заданным угловым размером без сложных конструктивных решений.

На чертеже приведена оптическая схема прибора для дифференциальной диагностики формы и степени врожденных расстройств цветового зрения.

Прибор включает три оптических канала A, B, C, каждый из которых содержит источник излучения 1, конденсор 2, интерференционный светофильтр 3, линзы 4 и 6, представляющие собой систему двух объективов, в фокальных плоскостях которых расположена диафрагма 5 (Д₁ - принадлежит оптическому каналу "A" и Д₂ - принадлежит оптическим каналам "B" и "C") с переменными относительными отверстиями, двухсторонняя зеркальная пластина 7, выходное окно прибора 8, сменный окуляр 9), 10 - блок формирования цветовых тест-стимулов с заданным угловым размером 10, представляющий собой две бобины 10 и ленту с калиброванными отверстиями 11.

Прибор для дифференциальной диагностики формы и степени врожденных расстройств (см. чертеж) работает следующим образом.

Для определения типа цветовой патологии необходимо осуществить решение нормального уравнения Рэлея (далее НУР) и набора спектральных уравнений путем сравнения испытуемым эталонного желтого цвета различной интенсивности в левой половине поля зрения со смесью в различных соотношениях красного и зеленого цветов в правой части поля зрения. Излучение от осветителя 1 в каждом из оптических каналах "A", "B" и "C", находящегося в фокальной плоскости конденсора 2, проходя через конденсор, формируется в квазипараллельный пучок лучей, который проходит через интерференционный светофильтр 3, обеспечивающий выделение из спектра светового потока желтого цвета (a = 589 нм) в оптическом канале "A", затем поток света проходит через линзы 4 и 6, в фокальных плоскостях которых расположена диафрагма Д₁ 5 с переменным относительным отверстием, и падает на выходное окно 8 прибора, освещая его левую половину пучком лучей желтого (эталонного) цвета. Одновременно в оптическом канале "B" интерференционный светофильтр 3 обеспечивает выделение из спектра красного цвета (a = 671 нм), а в канале "C" - зеленого цвета (a = 535 нм). При прохождении пучка лучей в каналах "B" и "C" через диафрагмы Д₂ 5, относительные отверстия которых связаны между собой таким образом, что насколько увеличивается отверстие диафрагмы Д₂ в канале "B", настолько же оно уменьшается в канале "C" и наоборот, и падает на выходное окно 8 прибора, освещая его правую сторону смесью красного и зеленого цветов. Далее изменяют освещенность левой половины поля зрения желтым цветом с помощью диафрагмы Д₁, а с помощью диафрагмы Д₂ соотношение красного и зеленого цветов в правой половине поля зрения в соответствии с нормальным уравнением Рэлея и набором спектральных уравнений, приведенных в табл. 1, что обеспечивает решение спектральных уравнений и позволяет определить тип цветовой патологии. Поле зрения, наблюдаемое через сменный окуляр 9, при введении в ход лучей разделяется двухсторонней зеркальной пластиной 7 четкой вертикальной чертой на две половины, причем левая освещается монохроматическим желтым светом, а правая смесью красного и зеленого цветов.

Для дифференциальной диагностики форм и степени врожденных расстройств цветового зрения путем предъявления цветовых тест объектов с заданным угловым размером испытуемому поочередно предъявляются цветовые тест-объекты зеленого, желтого и красного цветов с заданным, но изменяющимся, угловым размером (в диапазоне от 1,3 до 66,6 угловых минут). Предъявление цветовых тест-объектов с заданным угловым размером осуществляется с помощью блока 10, представляющего собой две бобины и намотанную на них ленту с калиброванными отверстиями. При вращении бобин лента перемещается и в поле зрения испытуемого попадает отверстие заданного диаметра. Сменные окуляры 9 как в случае решения спектральных уравнений, так и при предъявлении цветовых тест-объектов с заданным угловым размером используются для рассмотрения картины при оптимальных значениях угла поля зрения.

Были проведены эксперименты по дифференциальной диагностике формы и степени врожденных расстройств цветового зрения на данном приборе.

В табл. 1 представлены предъявляемые испытуемым спектральные уравнения, при решении которых определяется форма и степень аномалий цветового зрения.

В табл. 2 представлены значения угловых размеров, предъявляемых цветовых тест-объектов, которые указывают на тип и степень цветовых аномалий цветового зрения.

Испытуемому N 1 предъявлялись эталонный и тестовые цветовые стимулы в два этапа. При предъявлении нормального уравнения Рэлея (НУР) - 60, 17, 18 (см. табл. 1) испытуемый воспринимает его, как Ж=Ж (Ж - желтый в левой и правой половине поля зрения). Предъявление ему уравнения типичного для дейтераномального состояния цветового зрения, а именно - 40, 21, 22, дифференцируется пациентом, как желтое - зеленое, протаномальное уравнение - 70, 10, 11 дифференцируется им, как желтое - красное. Следовательно, ему может быть поставлен диагноз - нормальная трихромазия. При дополнительном предъявлении тест-объектов красного и зеленого цветов пациент воспринимает их при угловых размерах, лежащих в диапазоне 2,5 - 2,7 угловых минут для красного и в диапазоне 3,5 - 3,7 угловых минут для зеленого цветов. Это указывает на нормальную трихромазию.

Испытуемый N 2 после предъявления ему НУР - 60, 17, 18, дифференцирует цвет каждой половинки, воспринимая левую половину красной, а правую - желтой. Это связано с тем, что в левой половине, представляющей аддитивную смесь красного и зеленого излучений, количество зеленого цвета в данной смеси недостаточно для того, чтобы испытуемый увидел зеленый цвет. Поскольку восприятие зеленого цвета в левой половине поля зрения отсутствует, он воспринимает его, как красную. После дальнейшего предъявления пациенту оптических уравнений он воспринимает как одноцветное одно единственное уравнение - 40, 21, 22, типичное для дейтераномальной системы цветового зрения типов "C" и "B" (см. табл. 1). Предварительный диагноз дейтераномалия типа "C" или "B". Для определения типа цветовой патологии испытуемому предъявляются тест-объекты красного и зеленого цветов с различными угловыми размерами. Испытуемый четко увидел красный тест-объект при угловом размере 19,5 угловых минут, а зеленый - при 14,5 угловых минут. Следовательно испытуемый может быть отнесен к легкому типу цветовой патологии типа "C". Заключительный диагноз - дейтераномалия типа "C".

При предъявлении НУР (60, 17, 18), испытуемый N 3 дифференцирует его как Ж=К. Из серии предложенных ему уравнений, принимает как одноцветное лишь одно дейтераномальное уравнение - 40, 22, 23. Предварительный диагноз - дейтераномалия типа "B" или "C". После предъявления тест-объектов красного и зеленого цветов было установлено, что красный тест-объект испытуемый различает в диапазоне 30-32,5 угловых минут, а зеленый в пределах 18-20,5 угловых минут. Это говорит о дейтераномалии типа "B".

Испытуемый N 4 воспринимает как одноцветное НУР (60, 17, 18) и семь других уравнений, типичных для протаномальной системы цветового зрения, а именно 0, 70, 72; 10, 60, 62; 20, 50, 51; 30, 40, 42; 40, 30, 29; 50, 20, 21; 70, 11, 12. Предварительный диагноз - протаномалия типа "A". Для восприятия красного и зеленого цветов испытуемому требуются угловые размеры тест-объектов, лежащие соответственно в диапазоне 45,0+2,5 угловых минут и 29,5+2,0 угловых минут. Окончательный диагноз - протаномалия типа "A".

Испытуемый N 5 дифференцирует НУР (60, 17, 18), воспринимая левую половину зеленой, а правую - желтой. Это связано с тем, что в левой половине, представляющей аддитивную смесь красного и зеленого излучений, количество красного излучения недостаточно для того, чтобы он увидел красный свет. Из-за отсутствия восприятия красного излучения в левой половине она воспринимается испытуемым зеленой. Испытуемый воспринимает как одноцветное одно единственное уравнение (70, 10, 11), типичное для протаномальной системы цветового зрения. Предварительный диагноз - протаномалия типа "C" или "B". Для выявления типа цветового нарушения необходимо определить диапазон угловых размеров, требуемых испытуемому для различения красного и зеленого цветов. Установлено, что испытуемый различает красный цвет в диапазоне 24,5+2 угловых минут, а зеленый в диапазоне 15,5+1,5 угловых минут. Это дает основание поставить окончательный диагноз - протаномалия типа "C".

Из представленных примеров видно, что испытуемый N 1, работающий машинистом электропоезда, в соответствии с приказом МПС РФ N 15 ЦЗ от 05.11.1999 г., "О перечне противопоказаний к работам, непосредственно связанным с движением поездов" признан годным для работы машинистом электропоезда. Испытуемый N 2, поступающий на работу в качестве помощника машиниста электропоезда, в соответствии со статьей 84 того же приказа признан не годным к выполнению работы помощника машиниста электропоезда. Испытуемый N 3, работающий осмотрщиком продолжать работу осмотрщиком вагонов. Испытуемый N 4, поступающий машинистом тепловоза, в соответствии со статьей 81 того же приказа не может быть допущен к работе машинистом тепловоза. Испытуемый N 5, работающий монтером пути - сигнальщиком, в соответствии со статьей 84 того же приказа может продолжать работу по данной специальности. При проверке аномалий цветового зрения на известном приборе, взятом за прототип, испытуемому N 5 не было бы разрешено продолжать работу по данной специальности, поскольку известный прибор не разделяет среднюю (B) и легкую (C) степени расстройств цветового зрения.

Таким образом, проведенные эксперименты подтверждают достижение указанного выше технического результата: повышение точности и достоверности диагностики формы и степени врожденных расстройств цветового зрения, возможности выявления малых и незначительных отклонений цветового зрения, разделение дейтераномалии и протаномалий типа "C" и "B".

Формула изобретения

1. Прибор для дифференциальной диагностики формы и степени врожденных расстройств цветового зрения, содержащий оптический канал формирования эталонного стимула желтого цвета, включающий последовательно расположенные источник излучения, коллиматор, светофильтр и диафрагму, оптический канал формирования тестового цветового стимула и блок совмещения цветовых стимулов в поле зрения испытуемого, отличающийся тем, что оптический канал формирования тестового цветового стимула выполнен в виде двух раздельных каналов для формирования красного и зеленого цветов, расположенных под углом друг к другу, каждый из которых снабжен дополнительным источником излучения, с возможностью плавной регулировки его интенсивности, и выполнен в виде последовательно расположенных коллиматора, светофильтра и диафрагмы для изменения соотношения красного и зеленого цветов в тестовом стимуле, при этом блок совмещения цветовых стимулов в поле зрения испытуемого выполнен в виде двухсторонней зеркальной пластины, установленной с возможностью перемещения в плоскости, перпендикулярной плоскости хода лучей в упомянутых оптических каналах, а также дополнительно содержит блок формирования цветовых тест-стимулов с заданным угловым размером.

2. Прибор по п.1, отличающийся тем, что каждый из трех оптических каналов содержит систему двух объективов.

3. Прибор по любому из заявленных пунктов формулы, отличающийся тем, что блок формирования цветовых тест-стимулов с заданным угловым размером представляет собой механизм перемещения ленты с набором отверстий заданных размеров в плоскости, перпендикулярной ходу лучей.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2