Рис. 1.Тестовые изображения, использованные в данном исследовании (варианты стереоизображений, содержащие элементы, видимые через красно-синие светофильтры: только правым глазом, только левым глазом, тем и другим глазом): № 1 – стереоизображение, содержащее центрально расположенную горизонтальную полоску, создающую при успешной фузии эффект разворота, и периферично расположенные объекты для слияния; № 2 – стереоизображение, содержащее центрально расположенную вертикальную полоску, создающую при успешной фузии эффект наклона, и периферично расположенные объекты для слияния; № 3 – стереоизображение, содержащее периферично расположенные горизонтальные полоски, создающие эффект разворота и центрально расположенный объект для слияния; № 4 – стереоизображение, содержащее периферично расположенные вертикальные полоски, создающие эффект наклона и центрально расположенный объект для слияния; № 5 – случайно-точечная стереограмма, создающая при успешной фузии и способности к стереовосприятию эффект горизонтального цилиндра; № 6 – случайно-точечная стереограмма, создающая при успешной фузии и способности к стереовосприятию эффект вертикального цилиндра.
Fig. 1.Test images used in this study (stereo image variants containing elements visible through red and blue light filters: right eye only, left eye only, both eyes): № 1 — a stereo image containing a centrally located horizontal bar that creates a reversal effect around the vertical axis when the fusion is successful, and peripheral objects for fusion; № 2 – a stereo image containing a centrally located vertical strip that creates a tilt effect when the fusion is successful, and peripheral objects to merge; № 3 – a stereo image containing peripheral horizontal bars that create a reversal effect and a centrally located object for fusion; № 4 – a stereo image containing peripheral vertical bars that create a tilt effect and a centrally located object for fusion; № 5 – random-dot stereogram creating in cases of the successful fusion and the ability to stereoperception effect of the horizontal cylinder; № 6 – randomdot stereogram creating in cases of the successful fusion and the ability to stereoperception effect of the vertical cylinder.
Рис. 2. Диапазоны длительностей монокулярных фаз, бинокулярной фазы и пустого интервала, при которых у пациентов было возможно стереовосприятие в разных режимах предъявления стимулов: а) в режиме альтернирующего предъявления стимулов с наличием пустого интервала между монокулярными фазами; б) в режиме альтернирующего предъявления стимулов с наличием бинокулярной фазы между монокулярными фазами; в) в режиме чередования монокулярных фаз. По вертикальной оси – время (мс), по горизонтальной оси – номера тестовых изображений
Fig. 2. The ranges of durations of monocular phases, a binocular phase and an empty interval at which patients were able to stereo-perception in different modes of stimuli presentation: a) in the mode of alternating presentation of the stimuli with the presence of an empty interval between monocular phases; b) in the mode of alternating presentation of the stimuli with the presence of binocular phase between monocular phases; c) alternating monocular phases. Vertical axis – time (ms), horizontal axis – numbers of test images
Несмотря на то, что принцип альтернирующего предъявления стимулов для исследования, а также развития и восстановления бинокулярных зрительных функций используется в офтальмологии довольно давно, интерес к этому направлению в последние годы все больше возрастает на фоне появляющихся новых современных технологий [5-7].
В недавнем сравнительном исследовании эффективности использования разных видов зрительных упражнений у пациентов с дисбинокулярной амблиопией было показано, что использование стереостимулов дает более выраженный эффект, чем монокулярные тренировки или использование дихоптических тренировок с двухмерными стимулами. В исследовании использовали разработанную систему виртуальной реальности для тренировки стереопсиса (в том числе и с использованием стимулов, создающих эффект наклона). Авторы предположили, что полученные результаты можно объяснить тем, что стереостимулы оказывают более сильное влияние как на уменьшение супрессии косящего амблиопичного глаза, так и на более активное включение его в совместную работу двух глаз [7].
Однако, несмотря на достигнутые успехи в разработке методов развития и восстановления бинокулярного зрения, многие проблемы еще остаются нерешенными. В частности остается открытым вопрос о том, какими характеристиками должны обладать предъявляемые стимулы в зависимости от состояния зрительных функций на определенном этапе лечения.
Цель
Исследование способности к стереовосприятию у детей с послеоперационной остаточной микродевиацией при помощи альтернирующего предъявления различных стереостимулов.
Материал и методы
Под наблюдением находилось 30 детей в возрасте от 8 до 16 лет (в среднем 12,5 лет) оперированных по поводу содружественного косоглазия и имеющих на момент наблюдения послеоперационную остаточную микродевиацию (в среднем 3,4±0,2 град. (6,8±0,4 пр. дптр)). Остаточная эзотропия наблюдалась у 21 ребенка (у пяти из них в сочетании с вертикальной микродевиацией), экзотропия – у девяти детей. Миопическая рефракция наблюдалась у 20 детей с эзотропией и одного ребенка с экзотропией, гиперметропическая рефракция – у восьми детей с экзотропией и одного ребенка с эзотропией. У всех детей выявлялась дисбинокулярная амблиопия слабой степени, при этом острота лучшевидящего глаза составляла в среднем 0,92±0,01, а хужевидящего глаза 0,74±0,03.
На первом этапе всем детям проводилось обычное офтальмологическое обследование с использованием для диагностики бинокулярных функций и стереозрения классических методов с тестом Баголини (с растровыми очками и точечным источником света), Lang-тестом и Fly-тестом [1].
На следующем этапе работы использовали серию стереостимулов (рис. 1, № 1-6), разработанных на основе стереоизображений, созданных J. Ninio [8]. Использованные в работе стереостимулы с центральным расположением элементов, создающих стереоэффект имели в центре изображения верттикальную (рис. 1, № 1) или горизонтальную (рис. 1, № 2) полоски. При успешной фузии и способности к стереовосприятию вертикальные полоски создавали эффект наклона относительно горизонтальной оси, а горизонтальные полоски – эффект разворота вокруг вертикальной оси. Данные изображения содержали также периферически расположенные объекты для слияния, представляющие собой одинакового размера кружки лилового цвета (бинокулярная часть изображения, видимая через красно-синие светофильтры и тем и другим глазом), и проходящие через кружок маркировочные короткие полоски – синюю для одного глаза и красную для другого.
Стереостимулы с периферическим расположением элементов, создающих стереоэффект, содержали на периферии изображения вертикальные полоски, создающие при успешной фузии эффект наклона (рис. 1, № 3) или горизонтальные полоски, создающие эффект разворота (рис. 1, № 4), а также центрально расположенные объекты для слияния.
В стереоизображениях с периферическим расположением полосок мы использовали одинаковое направление наклона для правой и левой вертикальных полосок и одинаковое направление разворота для верхней и нижней горизонтальных полосок. Мы считали это необходимым для того, чтобы избежать «скрученной» конфигурации возникающего стереообраза, усиливающей стереоэффект [9], и создающей за счет этого трудности для сравнения результатов со стимулами с центральным и с периферическим расположением полосок.
Кроме того, в работе использовали варианты случайно-точечных стереограмм, создающих при успешной фузии и способности к стереовосприятию эффект объемного цилиндра вертикального (рис. 1, №5) или горизонтального (рис. 1, №6).
Размер изображения на экране компьютера (моноблок apple) составлял 10х10 см. Диаметр кружка (объекта для слияния) 1 см (проекция данного объекта не превышает таким образом размер фовеальной зоны сетчатки) [10]. В изображениях с периферическим расположением вертикальных или горизонтальных полосок, создающих стереоэффект, они располагались на расстоянии 3,5 см с каждой стороны от центрально расположенного объекта для слияния (проекции данных элементов изображения попадали, таким образом, на участки сетчатки, находящиеся за пределами макулы). В изображениях с центральным положением вертикальной или горизонтальной полосок объекты для слияния располагались в свою очередь также на расстоянии 3,5 см от центрального элемента. Цветовые характеристики деталей стимулов: для красных деталей – R 208, G 0, B 0, синих – R 38, G 0, B 220, лиловых – R 215, G 102, B 162.
Стимулы предъявлялись как в статичном варианте, так и в режимах альтернирования при помощи компьютерной программы, разработанной М.В. Жмуровым [11].
Испытуемый рассматривал изображение, предъявляемое на экране монитора, с расстояния 50 см от глаз через красный (для одного глаза) и синий (для другого глаза) светофильтры в условиях полной призменной компенсации угла косоглазия (для исследования способности к бифовеальному слиянию и стереовосприятию под объективным углом косоглазия) и оптимальной очковой или контактной коррекции аметропии. При подборе призм добивались отсутствия установочных движений при обратном cover-тесте (закрывали фиксирующий глаз и наблюдали наличие или отсутствие установочных движений другого глаза).
Использовали три варианта альтернирующего предъявления стимулов: 1) режим с последовательным монокулярным предъявлением стимулов, соответствующих правому и левому глазу; 2) режим с наличием пустого интервала между монокулярными фазами; 3) режим с наличием бинокулярной фазы между монокулярными фазами. Длительность монокулярных и бинокулярной фаз, а также пустого интервала, задавалась исследователем произвольно и могла составлять от 10 до 1000 мс.
Математическую обработку полученного цифрового материала при помощи программных пакетов статистического анализа “Мicrosoft Excel-2007” и “StatSoft Statistica 6,0”. Достоверность статистических различий оценивали по t-критерию Стьюдента для выборок с нормальным распределением. Cтатистическая значимость была установлена на уровне 0,05.
Результаты и обсуждение.
При использовании теста Баголини неустойчивое бинокулярное зрение наблюдалось у 22 детей общей группы, у остальных восьми детей выявлялась функциональная скотома. Результаты исследования стереозрения с Lang-тестом, Fly-тестом и статичным вариантом использованных в данной работе наших стереостимулов (в условиях призменной компенсации микродевиации) у всех пациентов были отрицательными. При этом нужно отметить, что при предъявлении наших стереоизображений с центральным расположением объекта для слияния, имеющего маркировочные (для каждого глаза) полоски устойчивое бифовеальное слияние выявлялось у 12 детей, неустойчивое бифовеальное слияние с периодическим переходом в небольшую диплопию – у пяти детей, неустойчивое бифовеальное слияние с периодическим появлением функциональной скотомы (в виде исчезновения деталей, соответствующих косящему глазу) – у девяти детей и устойчивая функциональная скотома – у четырех детей.
Результаты предъявления стимулов в разных вариантах режима альтернирования представлены на диаграммах (рис. 2 а-в). Нужно отметить, что у восьми детей общей группы (в четырех случаях у детей с устойчивой функциональной скотомой и еще в четырех – у детей имеющих неустойчивое бифовеальное слияние с периодическим появлением функциональной скотомы) стереоэффект возникал только при использовании стереостимулов с периферическим расположением вертикальных или горизонтальных полосок во всех трех режимах альтернирующего предъявления. У 22 детей общей группы стереоэффект возникал со стимулами как с периферическим, так и с центральным расположением полосок во всех трех вариантах их альтернирующего предъявления. Из этих детей эффект объема со случайно-точечными стереостимулами возникал лишь у девяти детей, имеющих устойчивое бифовеальное слияние, и только в режиме предъявления изображений с наличием пустого интервала между монокулярными фазами.
Анализируя результаты, полученные при предъявлении изображений в режиме с наличием пустого интервала между монокулярными фазами (рис. 2, а) нужно отметить, что сравнивая минимальные значения длительностей монокулярных фаз при использовании разных изображений достоверная разница (р<0,05) выявлялась только между средними значениями полученными при предъявлении стимулов с периферическими горизонтальными полосками (15,3±1,5 мс) и стимулов с центрально расположенными горизонтальными полосками (11,4±0,6 мс). Сравнивая максимальные значения длительностей монокулярных фаз при использовании разных изображений достоверная разница была выявлена между средними значениями для стимулов с периферическими вертикальными полосками (57±2,3 мс) и с центральными вертикальными полосками (43,2±2,6 мс) (р<0,001), а также между средними значениями для стимулов с периферическими горизонтальными полосками (56±2,1 мс) и центральными горизонтальными полосками (43,6±3,4 мс) (р<0,002). Максимальная длительность монокулярных фаз для случайно-точечных стимулов создающих эффект вертикального цилиндра (32,2±5,8 мс) и горизонтального цилиндра (31,1±6,7 мс) была достоверно ниже максимальной длительности для стимулов с периферическими вертикальными и горизонтальными полосками (р<0,001).
Сравнивая минимальные длительности пустого интервала нужно отметить, что также как и при сравнении монокулярных фаз, достоверная разница (р<0,05) выявлялась только между значениями для стимулов с периферическими горизонтальными полосками (15±1,4 мс) и значениями для стимулов с центрально расположенными горизонтальными полосками (11,4±0,6 мс). При сравнении максимальных длительностей достоверная разница наблюдалась между значениями для стимулов с периферическими вертикальными полосками (51,3±1,5 мс) и стимулов с центральными вертикальными полосками (38,6±2,2 мс) (р<0,001), а также между значениями для стимулов с периферическими горизонтальными полосками (51±1,4 мс) и центральными горизонтальными полосками (41,8±3 мс) (р<0,01). Максимальная длительность пустого интервала для случайно-точечных стимулов, создающих эффект вертикального цилиндра (32,2±5,8 мс) и горизонтального цилиндра (30±6,4 мс) также была достоверно ниже максимальной длительности для стимулов с периферическими вертикальными и горизонтальными полосками (р<0,001).
Проводя анализ результатов, полученных при предъявлении стимулов №№1-4 в режиме с наличием бинокулярной фазы между монокулярными фазами (рис. 2, б), не было выявлено достоверной разницы минимальных значений длительностей монокулярных фаз, составлявших от 13,3±1,1-14,6±1,4 мс для стимулов с периферическими горизонтальными и вертикальными полосками и до 19,1±1,8 мс для стимулов с центральными горизонтальной или вертикальной полосками. Однако, сравнивая минимальные значения длительностей монокулярных фаз в режиме с наличием бинокулярной фазы и минимальные значения длительностей монокулярных фаз в режиме с наличием пустого интервала между монокулярными фазами нужно отметить достоверно более высокие значения в режиме с наличием бинокулярной фазы (19,1±1,8 мс) по сравнению со значениями в режиме с наличием пустого интервала (11,4±0,6 мс) для стимулов с центральным расположением горизонтальной или вертикальной полосок (р<0,01). Максимальные значения длительностей монокулярных фаз в режиме с наличием бинокулярной фазы были достоверно ниже для стимулов с центральным расположением горизонтальной полоски (52,3±3,4 мс) чем для стимулов с периферическим расположением горизонтальных полосок (63±2,9 мс) (р<0,05), а также значительно ниже чем для стимулов с периферическим расположением вертикальных полосок (70±2,7 мс) (р<0,001).
Минимальные длительности бинокулярной фазы были практически равнозначны для стимулов с центральным расположением вертикальной или горизонтальной полосок (11,4±0,6 мс) и для стимулов с периферическим расположением вертикальных или горизонтальных полосок (11,6±0,7 мс). Достоверная разница отмечалась только между максимальными значениями для стимулов с периферическим расположением вертикальных полосок (53±2,5 мс) и центральным расположением вертикальной полоски (45±2,3 мс) (р<0,02).
В режиме поочередного предъявления стимулов для правого и для левого глаза (рис. 2, в) минимальные длительности монокулярных фаз практически не отличались для разных стимулов и составляли: 15±1,6 мс для стимулов с центральным расположением горизонтальной полоски, 15,5±1,6 мс для стимулов с центральным расположением вертикальной полоски, 14,6±1,4 мс для стимулов с периферическим расположением вертикальных полосок и 15,3 ±1,5 мс для стимулов с периферическим расположением горизонтальных полосок. При сравнении максимальных значений длительностей монокулярных фаз в данном режиме достоверная разница (р<0,05) выявлена между значениями для стимулов с периферическим расположением горизонтальных полосок (56±2,1 мс) и стимулов с центральным расположением горизонтальной полоски (48,2±2,3 мс), а также между стимулами с периферическим расположением вертикальных полосок (57±2,3 мс) и центральным расположением вертикальной полоски (49,5±2,7 мс).
Появление стереоэффекта в условиях альтернирующего предъявления стереостимулов при отсутствии стереовосприятия с теми же стимулами, но при статичном их предъявлении можно, вероятно, сравнить с более легким возникновением стереоэффекта при наблюдении динамичных стереостимулов по сравнению со статичными [12, 13].
Наши наблюдения, касающиеся более благоприятных условий для совместной работы глаз, создаваемых в режиме альтернирующего предъявления стимулов с наличием пустого интервала между монокулярными фазами, согласуются с данными недавнего исследования, проведенного в группе пациентов с амблиопией (в том числе дисбинокулярной). Авторы использовали магнитоэнцефалографию в комбинации с дихоптической зрительной стимуляцией у пациентов с амблиопией. Было отмечено запаздывание интерокулярных процессов приблизительно на 20 мс в группе пациентов с амблиопией по сравнению с контрольной группой. Отмечено также снижение бинокулярного взаимодействия у пациентов с амблиопией при частоте дихоптической стимуляции более 3 Гц [14]. Можно предположить, что при наличии пустого интервала между поочередными монокулярными предъявлениями стимулов уменьшается ингибирующее влияние лучше видящего (соответственно чаще фиксирующего) глаза на амблиопичный (косящий) глаз.
Интересным фактом является более легкое восприятие стереоэффекта, создаваемое периферическими элементами по сравнению с центрально расположенными. Вероятно, процесс торможения приема и переработки зрительной информации, идущей от центральной зоны сетчатки косящего глаза, препятствует возникновению стереоэффекта, создаваемого центрально расположенными элементами изображения. При этом нужно учитывать, что функциональное торможение является активным процессом, имеющим сложную пространственно-временную структуру [7, 15-17]. Можно предположить, что неустойчивое неглубокое торможение зрительной информации, идущей от более периферических зон сетчатки у тех же пациентов, не является серьезным препятствием для появления стереоэффекта, создаваемого периферическими элементами стимулов, предъявляемых в режиме альтернирования.
Таким образом, наши результаты свидетельствуют о том, что стереовосприятие у детей с послеоперационной остаточной микродевиацией в принципе возможно при условии оптимального выбора характеристик стимулов и режима их предъявления. Полученные в нашем исследовании данные являются перспективными для дальнейшей разработки способов развития и восстановления бинокулярных функций у пациентов с остаточной послеоперационной микродевиацией, что необходимо для закрепления и улучшения результатов хирургического этапа лечения.
Выводы
1. Достижение стереоэффекта возможно у детей с остаточной послеоперационной микродевиацией в условиях оптимального режима альтернирующего предъявления стереостимулов с определенными характеристиками.
2. Наиболее эффективными из использованных нами изображений являются стимулы с периферическим расположением элементов, создающих стереоэффект при успешной фузии.
3. Режим альтернирующего предъявления стимулов с наличием пустого интервала между монокулярными фазами создает более благоприятные условия для возникновения стереоэффекта по сравнению с режимом альтернирующего предъявления стимулов с наличием бинокулярной фазы между монокулярными фазами и по сравнению с режимом чередования монокулярных фаз.
4. Стереовосприятие со случайно-точечными стереограммами вызывает серьезные затруднения у большинства детей с послеоперационной микродевиацией, но возможно в некоторых случаях при использовании режима альтернирующего предъявления стимулов с наличием пустого интервала между монокулярными фазами.
