动态视力评估软件DVA－Ⅰ的推介和初步临床应用

　　作者：许薇，徐菁菁，保金华，吕帆 作者单位：温州医学院眼视光学院，浙江 温州 325027

　　【摘要】 目的 介绍新开发的动态视力评估软件DVA-Ⅰ，并进行初步临床应用研究。方法 设计符合动态视力检测要求的评估软件，并选取37例受试者参加临床试验性测量，通过DVA-Ⅰ软件呈现大小分别为9 pt及6 pt的旋转视标，测量受试者在1 m远处所能分辨的视标最大转速及识别速度。结果 软件运行结果稳定。所有受试者可分辨的9 pt视标转速高于6 pt视标[(131.76±17.37)r/min vs (115.54±37.73)r/min，P=0.005]，9 pt视标辨认时间少于6 pt视标[(15.35±12.16)s vs (23.77±13.41)s，P=0.000]。不同性别及不同屈光状态组间可辨认的动态视标最大转速及辨识速度的差异均无统计学意义(P>0.05)。结论 DVA-Ⅰ型动态视力评估软件可准确测量受试者的动态视觉分辨能力及分辨速度，并可通过有效控制环境因素减小对测量结果的影响，是一项具有临床应用前景的运动视觉辅助设备。

　　【关键词】 动态视力，评估，DVA-Ⅰ软件，运动视觉

　　The introduction of dynamic visual acuity assessing software DVA-Ⅰ and the study of its clinical application

　　XU Wei， XU Jingjing， BAO Jinhua， et al.

　　School of Optometry and Ophthalmology， Wenzhou Medical College， Wenzhou China， 325027

　　[Abstract] Objective To introduce a new software DVA-Ⅰ and to approve its clinical feasibility in dynamic visual acuity assessing. Methods A specific software for DVA testing and recording was developed. Thirty-seven subjects were examined one meter away from the DVA facility. The DVA-Ⅰ system presented 9 pt and 6 pt size targets respectively in the maximum rotary velocity and recorded the time cost of identification from the subjects. Results The DVA-Ⅰ ran smoothly and friendly. All of the subjects showed easier and quicker identification when reading 9 pt targets than that in 6 pt targets [(131.76±17.37)r/min vs (115.54±37.73)r/min， P=0.005， (15.35±12.16)s vs (23.77±13.41)s， P=0.000]. However， there were no significant differences between male and female subjects， neither between emmetropes and myopes (P>0.05). Conclusion DVA-Ⅰ system has the capability of detecting dynamic high speed rotated targets and accurate time cost for identification. Meanwhile it effectively controls the external noise factors around DVA testing. It will provide a helpful sports vision assessment in clinic.

　　[Key words] dynamic visual acuity; assess; DVA-Ⅰ software; sports vision

　　动态视力是指当观察者与视觉目标之间有相对位移时，分辨物体细节的能力[1]，通常将它定义为个体能够正确地辨识移动中物体细微部分的一种运动视觉能力，又称为动体视力。许多运动相关的视觉任务均包含对动态视力的需求[2]。大量研究证实，动态视力的好坏直接影响运动状态下工作任务的完成质量[3]，故在体育运动视觉领域中得到了较大的关注。尤其在运动员的筛选与能力预测或提高方面，动态视力的检测有助于及时发现相关视觉问题，并可通过针对性的训练提高成绩[4]。

　　动态视力检测的开展有数十年的历史，测量方式多样化，结果差异甚大且缺乏可比性，如国外曾使用的Kirschner Rotator、Motorized Pegboard Rotator、Micromedical Technologies、Dynamic I llegible E Test[1]，中国台湾地区运动员测量用的ATHLEVISION动体视力检测软件[5]及内地驾驶员检测使用的动态视力测试仪等[6-7]，因此有必要开创一种评定客观、标准统一，能完整定义适宜环境、视标、仪器及测试方法等因素的新型动态视力测量和评估方法。我们综合以往各种传统动态视力检测设备的优点，并结合计算机模拟动态视标，进一步规范检测标准，设计开发了一套使用简便的新型动态视力评估软件DVA-Ⅰ，并投入临床进行初步应用检测，现报告如下。

　　1 DVA-Ⅰ的开发设计

　　1.1 设计原理 通过机械或电子装置显示高速旋转的视标，受试者观察到视标的运动并将信号传入大脑，大脑向眼外肌输出指令，引起相应神经冲动，使物像能持续保持在视网膜黄斑中心凹附近，以便有足够的时间进行识别，从而分辨视标的细节。动态视力检测衡量的就是这个复杂过程的最终效应[8]。

　　新型动态视力评估软件DVA-Ⅰ的设计原理是利用计算机控制旋转视标，在一定的测试距离和环境照明条件下检测受试者可识别的最大视标转速及识别速度，或测量受试者在一定视标转速下的最小分辨视角。采用计算机自动化控制视标运动，可保证视标呈现的一致性与稳定性;它可选择视标的类型、大小及一定可调节的转速范围，通过数据显示动态视力的空间延展性与时间延续性。

　　1.2 装置技术

　　1.2.1 显示标准采用17寸液晶显示器(4∶3普屏)，屏幕分辨率1280×1024，屏幕刷新频率75 Hz。

　　1.2.2 测量环境 检测距离为1 m，显示器亮度为300~320 cd/m2，环境照度为200～300 lx。

　　1.2.3 软件设定 背景为计算机程序控制的三个可匀速旋转的同心圆盘，直径分别为7、14、21 cm，可设置为“显示”或“隐藏”。视标采用Snellen英文字母或阿拉伯数字，大小可调，可选择随机产生符号或自定义视标，在自定义状态下可启动或禁用八个视标位置中的任意一个或几个。视标旋转方向可设定为顺时针/逆时针，旋转速度可调节范围为0～180 r/min，档位间隔为10 r/min。

　　2 对象和方法

　　2.1 对象 37名正常成年人，其中男性16名，女性21名，年龄21～29岁。受试者中15名为正视眼，平均等效球镜度为(-0.06±0.29)D;22名为近视眼全矫，平均等效球镜度为(-2.82±0.20)D。分组情况见表1，各组的年龄、男女比例均具有可比性。所有受试者矫正视力高于5.0，散光小于1.50 D，屈光参差小于1.50 D，无器质性眼病。

　　2.2 方法 被检查者端坐于显示屏幕前1 m处，调整头位，使视线正对屏幕中心。将DVA-Ⅰ软件设定为隐藏背景圆盘，内、外圈各一位数字视标，大小为9 pt，起始转速为9档。检测在受试者双眼开放状态下进行，嘱其尽最大能力快速辨认视标，并记录时间。若无法辨认，则以5 r/min为梯度逐渐减慢转速，直至被检者能准确分辨视标，记录即时转速。将视标大小调整为6 pt，用同样的方法测定辨认时间和可辨转速。辨认过程中，内圈或外圈有任一视标认错者给予第二次辨认机会，再次辨认错误则需减慢视标转速。

　　2.3 统计学方法 实验所得数据运用SPSS 13.0进行统计学处理。采用配对t检验比较9 pt视标与6 pt视标刺激下的动态视力，采用两个独立样本的非参数检验(Mann-Whitney U-test)比较不同性别组间动态视力的差异，采用单因素方差分析(One-Way ANOVA)、LSD检验比较不同屈光状态组间动态视力的差异。

　　3 结果

　　3.1 DVA-Ⅰ软件运行结果 在运行状态下，DVA-Ⅰ可实时显示视标运动的角速度及当前档位，且在运行状态下可即时增加或减少视标转速，速度增量可选择为0.1/0.5/1/5/10档。显示字号、字体高度及对应静态视力标准值如表2所示。档位设定与视标转速对应关系如表3所示。

　　3.2 临床测量结果 受试者可分辨的9 pt视标转速为(131.76±17.37)r/min，辨认时间为(15.35±12.16)s;6 pt视标转速为(115.54±37.73)r/min，辨认时间为(23.77±13.41)s。9 pt视标的可辨认转速高于6 pt视标，两者差异具有统计学意义(P=0.005);9 pt视标的辨认时间小于6 pt视标，两者差异具有统计学意义(P=0.000)，见表4及表5。男、女受试者之间可分辨的9 pt视标转速(P=0.21)、辨认时间(P=0.13)的差异均无统计学意义;男、女受试者之间可分辨的6 pt视标转速(P=0.11)、辨认时间(P=0.59)的差异亦无统计学意义，见表4。不同屈光状态受试者之间可分辨的9 pt视标转速(P=0.40)、辨认时间(P=0.60)差异无统计学意义;不同屈光状态受试者之间可分辨的6 pt视标转速(P=0.27)、辨认时间(P=0.68)的差异无统计学意义，见表5。

　　4 讨论

　　传统的静态视力(static visual acuity，SVA)检测提供的是在静止的视觉环境中视觉分辨阈的信息，但日常视觉任务并非发生在完全静态的环境中，因此静态视力无法反映真实情境下的视觉敏锐度。动态视力则能更全面地反映一定负荷状态下的视觉分辨力，是潜在的能提供最大信息量的视力测量方式，是一项重要的视觉质量评价指标。研究表明，良好的动态视力在各种球类运动及跆拳道、空手道等快速反应型竞技运动中发挥着重要作用[5，9-10]，尤其在某些特定的运动项目和选手位置上，如足球、手球、射击、乒乓球等运动项目，以及棒、垒球赛中的击球手、曲棍球比赛中的守门员等[1]，动态视觉功能显得尤为重要。如何全面、准确地对动态视力进行测试评估与合理训练，成为运动视觉领域的一项重要课题，也是本研究的直接目的之所在。

　　动态视力的全面检测包括对两大类目标物的辨识，一类为左右、上下横向移动的目标物，另一类为朝观察者本身向前或向后移动的目标物，相应的动态视觉功能分别称为DVA(dynamic visual acuity)与KVA(kinetic visual acuity)[4]。KVA动态视力检测辨别的是快速迎面而来的物体[3]，其原理在于视标成像的视角大小发生改变[6]，主要应用于驾驶员的视力检测。而运动中常见物体的真实运动状态大多包括横向位移，其原理在于对视网膜上物像位移的感知[8]，故目前多数动态视力研究采用的是横向位移视标[2]，针对DVA动态视力进行测量。现有的DVA测量仪器主要包括两类检测方式：视标旋转或头部运动。采用头部运动检测方式的仪器更适用于对前庭功能的评定[11]，在变更头动方向的瞬间呈现的其实是静态视觉，且存在记忆效果，无法真正反映运动状态下的视觉分辨能力。且上述方法对检测模式、环境控制及参数记录没有统一的评定标准，导致测量结果差异大，难以将各研究结果进行比较分析，也不利于动态视觉训练的推广及效果评估。本研究开发设计的新型动态视力评估软件DVA-Ⅰ采用平面旋转视标，计算机自动化控制视标运动，可保证视标呈现的一致性与稳定性，也避免了测试过程中无法控制的随意性头动。将现有动态视力检测仪器的测量思路引进计算机智能化管理中，旨在规范检测标准，建立DVA的最优测量模式。

　　现有的研究显示，照明、对比度及视标的运动速度等外部因素对动态视力具有潜在影响，视标方向的改变、环境亮度的影响、记录方式的限制及结果判断的不确定性是目前视标旋转型动态视力检测方式中存在的一些问题[1，4-5]。我们在DVA-Ⅰ软件的开发设计中针对这几方面做了一定的调整，通过合理避免外部因素的影响来增加检测的可信度。首先，原有的检测方式多采用机械转盘，显示翻转“E”视标或Landolt “C”视标，视标方向会随着转盘的旋转而改变。作为视力表设计的金标准，翻转“E”视标和Landolt“C”视标是严格按照视角和分辨力来设计的，但它们不能直观地代表日常生活中视觉需求的辨认能力，尤其在运动项目中，场上的运动员除了辨别实际的物体细节之外，也常常需要辨别如记分牌上的数字、分组标记的英文字母等视标，因此本软件采用Snellen英文字母视标或阿拉伯数字视标，并通过计算机程序设定，确保视标在旋转状态下不改变排列和方向，避免了视标倒转导致的识别误差。其次，在昏暗照明条件下检测DVA，易将CVA降低误诊为DVA障碍。本研究通过控制照明环境，统一屏幕亮度，避免对比敏感度降低对结果的干扰。再者，本软件测量中同时记录视标大小、视标转速及辨认速度三项指标，能较全面地反映动态视觉的精锐度和灵敏度。此外，DVA-Ⅰ软件还可通过随机更改视标及增加视标数量来增加检测的难度，避免记忆效果，提高检测结果的可信度。

　　软件运行结果显示，DVA-Ⅰ对动态视力的检测较好地模拟了运动场上的视觉需求。本软件中计算机控制的视标转速可调范围明显大于原有动态视力检测仪器，在低转速可测量追踪与扫视状态下的动态视力，在高转速则可模拟闪烁视标的短时间刺激，与高速飞旋的棒球、乒乓球等的运动呈现方式均有相似之处[8]。视标大小的选择也充分考虑了实际生活中的视觉需求，选用6 pt字号与9 pt字号两种视标，其中6 pt字号的大小对应于1分视角分辨力，9 pt字号对应于书籍报刊等普通印刷品的正文标准字体大小以及网页设计中普遍采用的字体大小。

　　个体因素对动态视力也具有潜在的影响，如年龄、性别、运动表现、竞技状态及针对性训练等，此外还包括眼球运动、前庭-眼动反射等生理、物理条件。有文献报道，在动态视力发育阶段(5～20岁)，男性受试者的测量结果略优于女性受试者，而在其他年龄段未显示出明显差异，造成这种差异的原因目前尚未明确[1]。而本研究临床试验性测量对象为正常成年人，年龄分布为21~29周岁，所得的动态视力值显示无明显的性别差异，与上述报道结果一致。本研究临床测量结果显示，屈光度差异对动态视力无明显影响，动态视标转速的增加与辨认速度的减慢不成比例，这些结果与其他研究结果基本相符[1]。

　　综上所述，我们开发设计的DVA-Ⅰ作为目前第一款动态视力检测和评估软件，采用旋转运动的视标刺激，其设计参数可调节范围广，不仅便于测量，又能应用于系统化的视觉训练，是对动态视力评估方法的崭新诠释。传统的动态视力检测方法往往只考虑转速这一单一因素的影响，而在DVA-Ⅰ的开发设计中，我们增加了视标大小与辨认时间两种影响因素，希望以此来细化动态视力的评估标准，使检测结果更具有可比性。本研究主要考虑前一因素的影响，在后续研究中将进一步扩大样本量，分析后一因素的影响。此外，这一方法仍需要通过可重复性检验及一致性检验，完善参数设计，经过进一步改良后有望成为特定的运动队或选手配备的运动专属视觉检测设备之一，应用于新队员的筛选、现有队员动态视觉适应性的评估及视觉训练效果的监测[1]。

　　致谢：对周骅医生帮助编写DVA-Ⅰ软件测试程序表示感谢!

　　【参考文献】

　　[1] Banks PM， Moore LA， Liu C， et al. Dynamic visual acuity： a review[J]. S Afr Optom，2004，63(2)：58-64.

　　[2] Coffey B， Reichow AW. Sports vision：visual performance enhancement in sports optometry，BH[M]. Oxford：Butterworth-Heinemann，1995：158-177.

　　[3] 高世宏，刘广莉，贺光青，等. 动态视力检测仪器及评定方法的研究[J]. 实用眼科杂志，1994，12(7)：401-403.

　　[4] 刘雅甄. 动体视力在运动中的意义与应用[J]. 中华体育，2003，17(2)：57-65.

　　[5] 刘雅甄，杨贤铭. 我国四级棒球国家代表队选手动体视力特性之比较[J]. 大专体育学刊，2005，7(3)：287-294.

　　[6] 崔海宁，钟江帆，林晓珑. 驾驶员动态视力测试仪的研制[J]. 光学仪器，1989，11(6)：30-34.

　　[7] 艾力·斯木吐拉，李鑫，魏建东. 沙漠公路驾驶员心理、生理特性初探[J]. 中国安全科学学报，2006，16(10)：9-14.

　　[8] Gardner JJ， Sherman A. Sports vision：vision requirements in sport，BH [M]. Oxford：Butterworth-Heinemann，1995：22-36.

　　[9] 瞿佳. 重视与体育运动有关的视觉科学研究[J]. 眼科，2005，14(5)：281-283.

　　[10] Ciuffreda KJ， Wang B. Biomedical engineering principles in sports：vision training and sports，Plenum[M]. New York：Plenum，2004：407-433.

　　[11] 贾宏博，郭世俊. 动态视力检查与前庭功能评定[J]. 中华耳科学杂志，2006，4(4)：303-307.