陸勤人員不同對比度視力和反應(yīng)時間的研究

史勝 原源 肖其瑞 姚佩君

目前征兵入伍體檢時，視力檢測選用的是傳統(tǒng)的國際標(biāo)準視力表，只檢測高對比度下人眼最小分辨率，卻不能檢測低對比度下人眼的辨識能力。按照中國人民解放軍軍事訓(xùn)練和考核大綱要求，部隊除了日常正常操課外，還需要具備不同環(huán)境條件下的戰(zhàn)斗力。在夜間、刮風(fēng)、下雨、霧天等低對比度條件下，軍事人員能否完成訓(xùn)練科目，達到實戰(zhàn)要求，在視功能方面應(yīng)具備必要的身體條件。國內(nèi)外對于對比敏感度的研究一般采用保持空間頻率不變而改變對比度方法，測定主觀判斷剛能看到某個空間頻率圖形的對比度(域值)［1］。本研究則選擇另一種方法，即保持對比度不變，測定剛能辨識圖形空間頻率的閾值［2］，應(yīng)用多功能電子視力測量儀測試現(xiàn)役陸勤人員在亮、暗背景下不同對比度的視力和反應(yīng)時間，分析各自的變化規(guī)律，評估在某些特殊兵種選拔或征兵體檢時引入低對比度視力測量的重要性。

1 資料與方法

1.1 檢查對象 現(xiàn)役男性陸勤人員54例(108眼)，年齡18～24歲，平均(20.7±1.9)歲，單眼裸眼視力(uncorrected visual acuity，UCVA)≥5.0(五分記錄)入選，色覺正常，無眼部疾病及外傷史、手術(shù)史、全身系統(tǒng)性疾病。所有被檢測者按白色背景不同亮度(亮、暗)順序下進行不同對比度的視力測量，結(jié)果分成亮背景組、暗背景組，每組又按對比度分成100%、25%、10%、5%水平。

1.2 檢查設(shè)備 中國深圳亮晴公司和美國波士頓新英格蘭視光學(xué)院合作生產(chǎn)的多功能電子視力測量儀(MFVA-100)，選定幾個固定的對比度(5%、10%、25%、100%)，通過應(yīng)用程序的控制，在監(jiān)視器熒光屏上改變空間頻率產(chǎn)生不同的E型單個視標(biāo)，以找到視力及反應(yīng)時間的閾值，測試距離5.5 m。屏幕背景亮度的定義是:背景亮表示屏幕亮度在260 cd/m2左右，背景暗表示屏幕亮度在26 cd/m2左右。

1.3 檢查方法 由同一名檢查人員在暗室(室內(nèi)光線照度在0 lx左右)實施檢查，選擇黑色視標(biāo)，視屏背景為白色，初始視力值設(shè)定為logMAR=0.1(五分記錄視力4.9)，視標(biāo)顯示時間為5 s。被檢者暗適應(yīng)5 min后開始，視屏設(shè)定亮背景，依次測出100%、25%、10%、5%對比度的視力值和反應(yīng)時間，完成后休息3～5 min，之后再在視屏暗背景下依次測出100%、25%、10%、5%對比度的視力值和反應(yīng)時間。測量時，鼓勵受試者盡快讀出視標(biāo)方向，由檢查者通過鍵盤輸入受試者的答案，MFVA-100自動計算出視力值和反應(yīng)時間。視力值采用logMAR記錄法。

1.4 統(tǒng)計學(xué)處理 應(yīng)用SPSS 11.5統(tǒng)計軟件進行單因素方差分析、配對t檢驗，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

背景亮度相同時，隨著對比度的下降各組的視力呈顯著下降趨勢，低對比度組視力明顯低于高對比度組(亮背景:F=313.298，暗背景 F=603.483，P ＜0.001);相同對比度時，暗背景組視力明顯低于亮背景組(100%:t=4.584;25%:t=4.793;10%:t=8.389;5%:t=14.463;P ＜0.001)(表 1)。

表1 亮、暗背景下不同對比度時視力及反應(yīng)時間

隨著對比度的下降，視力波動幅度增加，以暗背景5%對比度組最大，對比度100%、25%、10%、5%的視力波動差值(對數(shù)單位):亮背景為 0.45、0.67、0.68、0.81;暗背景為 0.50、0.57、0.61、1.06(圖 1)。

背景亮度相同時，隨著對比度的下降各組的反應(yīng)時間逐漸延長，亮背景下對比度10%組與5%組差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)，其余各組間差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(F=29.541，P ＜0.05);暗背景下各組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(F=40.151，P ＜0.05);對比度相同時，暗背景組反應(yīng)時間延長，在5%對比度水平差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=-2.584，P ＜0.05)，其余配對組間差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(100%:t=-0.803;25%:t=-0.432;10%:t=-1.388;P 均 ＞0.05)(表1)。

隨著對比度的降低，各組反應(yīng)時間的波動幅度增加，暗背景對比度5%時差異最大。對比度100%、25%、10%、5%的反應(yīng)時間波動差值(s):亮背景為2.38、2.53、2.47、2.95;暗背景為 2.06、2.53、2.91、3.09(圖2)。

圖1.亮、暗背景下不同對比度的視力高低圖

圖2.亮、暗背景下不同對比度的反應(yīng)時間高低圖

3 討論

人類的視覺辨別力可分為三大類:光辨別力(光和色發(fā)覺力)、空間辨別力(辨別形狀和空間關(guān)系的能力)及時間辨別力(與刺激的時間變化有關(guān))。目前對人眼視覺功能最常用的測量手段是視力測量，但現(xiàn)行常規(guī)的視力測量通常只做了標(biāo)準照明條件的測試，而人眼視力隨視覺環(huán)境、視覺目標(biāo)、眼功能狀況的變化而變化。

從圖1我們可以看到，當(dāng)背景亮度由亮至暗，對比度由高到低，各組視力呈下降趨勢，該結(jié)果符合視覺生理的刺激空間總合(spatial summation)機制［3］:當(dāng)刺激時間不變，在視網(wǎng)膜一定刺激面積的范圍內(nèi)，刺激的強弱變化可以由刺激面積的大小得到彌補，即當(dāng)刺激(亮度和對比度)由強變?nèi)酰瑒t刺激面積(視角)由小變大，視力降低。

視覺生理 Bloch定律［3］指出刺激具有時間總合(temporal summation):當(dāng)保持刺激面積不變，在一定的刺激時間范圍內(nèi)，如果刺激強度很弱，時間效果較差，為達到一定的視感覺，可以用延長刺激時間的方法來加以彌補。刺激時間×刺激強度=常數(shù)。視錐細胞和視桿細胞的總合時間不同，視桿細胞的總合時間較長。表1和圖2的結(jié)果顯示，隨著背景亮度和對比度的下降，各組的平均反應(yīng)時間相應(yīng)延長，亮背景100%對比度平均反應(yīng)時間最短，為(2.05±0.47)s，暗背景 5%對比度平均反應(yīng)時間最長，為(2.96±0.67)s，相同對比度比較，暗背景組時間長于亮背景組，但僅5%對比度時差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.001)，其余則差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)。結(jié)果符合Bloch定律，由此推斷在暗背景條件下，視錐細胞對刺激的作用減弱，視桿細胞對刺激的作用加強，在低對比度時，可能主要以視桿細胞的作用為主。

國內(nèi)外對對比敏感度在軍事領(lǐng)域的研究對象，多見于對視覺功能要求更高的海陸空軍戰(zhàn)斗機和直升機飛行員以及海軍的潛水員等［4-6］，而陸勤人員方面的研究相對較少，按照《陸軍軍事訓(xùn)練和考核大綱》和《應(yīng)急作戰(zhàn)訓(xùn)練綱目》要求，陸軍部隊中某些特殊的兵種及戰(zhàn)術(shù)分隊對于視功能也有較高要求，如特種作戰(zhàn)人員、坦克及汽車駕駛員、防空兵、便攜式導(dǎo)彈分隊射手以及步兵射手等，現(xiàn)代戰(zhàn)爭往往面臨復(fù)雜的地形地貌，在夜間、刮風(fēng)、下雨、霧天等低對比度條件下進行，尤其現(xiàn)階段面臨“反恐”等應(yīng)急作戰(zhàn)準備，強調(diào)目標(biāo)識別與指示、海上應(yīng)用射擊、特種作戰(zhàn)等，在戰(zhàn)場上準確、快速地辨識目標(biāo)，是保存自己消滅敵人的基礎(chǔ)之一，這就需要從兩方面著手:①士兵具備必要的身體素質(zhì)，視覺功能是重要組成部分，如視力、低對比度視力、識別目標(biāo)的反應(yīng)時間等;②改善單兵裝備，如配備夜視鏡［7］、大角度眼鏡等。而夜視鏡只能在夜間起作用，同時結(jié)合中國國情，單兵裝備尚無法配置到各基層部隊，因此現(xiàn)階段士兵的身體素質(zhì)顯然更為重要。本研究結(jié)果表明，標(biāo)準視力正常并不代表其低對比度視力和反應(yīng)時間一定正常(達到平均值)，尤其在暗背景5%對比度時，視力下降幅度最大，反應(yīng)時間顯著延長，并且個體差異最明顯，最低視力距該組平均值差值達0.75(對數(shù)單位)，而最長反應(yīng)時間較平均值延長了2.04 s。亮背景100%對比度視力近似于標(biāo)準視力表視力，而暗背景5%對比度的視力和反應(yīng)時間則更能反映低對比度條件下的視覺系統(tǒng)功能。因此在上述特殊兵種和分隊的人員選拔時應(yīng)用MFVA-100測試亮背景100%對比度和暗背景5%對比度視力和反應(yīng)時間，可基本評估出正常條件和低對比度條件下的視覺功能。在軍事領(lǐng)域，圍繞降低對比度和提高對比敏感度這一對矛盾的研究，在一定程度上推動了軍事科學(xué)的發(fā)展。因此就個體而言，軍隊的職業(yè)性質(zhì)決定了服役人員的視覺功能除了在標(biāo)準視力方面有基本要求外，在視覺對比敏感度方面也應(yīng)具備一定的條件。本項研究通過MFVA-100對正常視力的陸勤人員進行不同背景不同對比度的視力和反應(yīng)時間的檢測，結(jié)果具有一定的現(xiàn)實意義，低對比度視力檢測作為某些特殊兵種選拔和征兵體檢時的一項視功能評估方法十分必要。本研究設(shè)計是在白色背景黑色視標(biāo)亮、暗背景條件下進行對比度視力和反應(yīng)時間檢測，隨著對比度的降低，視力呈下降趨勢，而高對比度視力正常的個體低對比度視力差異增加，是否意味在低對比度條件下人眼的視覺系統(tǒng)狀態(tài)(如屈光狀態(tài)、像差)發(fā)生了改變，不同個體的變化如何，尚不明了;同時不同波長、不同環(huán)境對于低對比度視力的影響以及相關(guān)的評估標(biāo)準也有待于進一步的研究。

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