Дальтонизм и методы его коррекции



В статье рассматриваются методы коррекции дальтонизма. Раскрыто понятие дальтонизма как заболевания, его возникновение и проявление. Проанализированы методы его коррекции: очки разных производителей и линзы. Выделены основные достоинства и недостатки каждого из существующих средств, сделаны выводы о рациональности использования каждого в тех или иных случаях.

Ключевые слова: дальтонизм, методы коррекции, очки, линзы.

The article reviews the methods of correction of color blindness. The concept of color blindness as a disease, its occurrence and manifestation are also revealed. Distinct methods of correction such as glasses of different manufacturers and lenses. The main advantages and disadvantages of each of the existing tools are highlighted, conclusions are drawn about the rationality of using each in various cases.

Keywords: сolour blindness, correction methods, glasses, lenses.

Методы и методология: анализ литературы, сравнительный анализ.

Зрение является наиболее важным сенсором для человека с точки зрения ориентации в окружающей среде. С помощью него человек получает от 75 до 90 % информации. Но иногда происходят мутации, искажающие зрение. Одна из них — дальтонизм. Впервые был открыт и подробно описан английским химиком — Джоном Дальтоном в 1794 в статье «Необычные случаи цветовосприятия» [1]. Именно в честь него было названо данное заболевание.

Цветовая слепота или дальтонизм — это врождённая или гораздо реже приобретенная особенность человеческого зрения, которая выражается в неспособности различать несколько или один цвет.

Итак, цветовая слепота бывает: приобретённой и наследственной.

Приобретённая: цветоощущение может нарушаться из-за больших нагрузок на глаза (яркое искусственное освещение, долгая работа перед монитором, физические упражнения), глазных или нервных болезней, вследствие черепно-мозговой травмы, перенесенного тяжелого гриппа, инсульта, инфаркта или возраста.

Наследственная: как правило, наследуется сцеплено через Х-хромосому.

Нормальное цветовое зрение человека зависит от трех типов фоторецепторов. Эти рецепторы называются колбочками и располагаются на сетчатке глаза. Различные пигменты, содержащиеся в колбочках, позволяют улавливать три цветовых спектра (коротко-, средне- и длинноволновых — S, M и L), которые имеют разную, но перекрывающуюся спектральную чувствительность:

1) красный, с длиной волны 552–557 нанометров (L);

2) зеленый, с длиной 530 нанометров (M);

3) синий, с длиной 426 нанометров (S).

Гены, которые кодируют светочувствительные пигменты в L- и M-колбочках, расположены рядом на X-хромосоме, соответственно они уязвимы для изменения или потери, что приводит к нарушению цветового зрения, особенно у мужчин (т. к. ген дальтонизма рецессивный, сцепленный с Х-хромосомой. У женщин хромосомный набор — ХХ, а у мужчин — ХУ). Именно из-за этого данной патологией страдают 8 % мужчин и только 0,5 % женщин.

Цветовое зрение человека может быть трихроматично (нормальная работа всех трёх типов колбочек) или же нормальным и дихроматичным (неисправная работа некоторых колбочек).

Виды дихромазии:

1. Наследственные:

а) дейтераномалия (заболевание, при котором не воспринимается зелёный цвет и его оттенки)

б) протаномалия (заболевание, при котором не воспринимается красный цвет и его оттенки)

в) тританопия (заболевание, при котором не воспринимается синий цвет и его оттенки)

г) ахроматопсия (заболевание, при котором человек видит всё в чёрно-белом)

2. Приобретённые:

а) цианопсия (заболевание, при котором человек видит только синий цвет и его оттенки, может быть получено в результате травмы глаза или воспалении на сетчатке)

б) хлоропсия (заболевание, при котором человек видит только зелёный цвет и его оттенки, может быть получено в результате воспаления сетчатки)

в) эритропсия (временное заболевание, при котором человек может видеть только красный цвет и его оттенки, может быть получено после операций на глаза или долгого воздействия на глаза отражающегося белого света)

Существуют разные методы коррекции цветовой слепоты, одними из которых являются очки и линзы. Для правильного подбора данных средств очень важно определить тип дефицита. Он определяется тем, какой класс колбочек нефункционален или отсутствует. Отсутствие функции L-колбочек связано с дефицитом протана, тогда как отсутствие функции М-колбочек приводит к дефициту дейтана.

Для начала рассмотрим очки, которые представлены обычными на вид очками, но с цветными диоптриями. В качестве примеров были взяты 2 производителя: EnChroma и VINO.

Для проверки действия очков EnChroma провели исследование [2]. Были приглашены 118 наблюдателей (средний возраст в годах = 34,03, стандартное отклонение = 16,71). Из этих 118 добровольцев 86 страдали нарушением цветовосприятия, 24 были нормальными трихроматами, а восемь участников были исключены из исследования, поскольку невозможно было определить их тип цветовосприятия. В таблице 1 показана разбивка по разновидностям дальтонизма и среднему возрасту в выборке.

Таблица 1

		Дефицит дейтана			Дефицит протана
	N	Da	eDa	D	Pa	ePa	P
Н	24	30	10	9	12	5	20
Возраст(лет)	21,21	34,50	27.80	45,44	36,83	48,80	43.40
Средняя установка Медмонта	-0,917	1,587	1.800	1,711	-2,933	-2,980	-2.930
Средняя точка RM	45,652	16,581	25.420	нет	58.904	41.400	нет
Средний диапазон RM	2,548	5,1000	17.969	нет	5.058	54.440	нет

Наблюдатели были классифицированы как нормальные (N), дейтераномальные (Da), экстремальные дейтераномальные (eDa), дейтеранопные (D), протаномальные (Pa), экстремально протаномальные (ePa) и протанопные (P) с использованием двух стандартизированных тестов цветового зрения: Oculus аномалоскоп и Медмонт С-100.

Аномалоскоп Oculus использует уравнение Рэлея и широко считается золотым стандартом для классификации как типа, так и серьезности дефектов цвета. Наблюдатели рассматривают своим доминирующим глазом двудольное круглое поле шириной 2 градуса и регулируют соотношение смеси красного (666 нм) и зеленого (549 нм) света, чтобы оно соответствовало монохроматическому стандартному желтому свету (589 нм). Яркость желтого стандарта регулируется и заметно различается у дейтановых и протановых особей. Диапазон совпадения Рэлея — это диапазон всех соотношений красного и зеленого, принятых за идеальное совпадение, который указывает на способность индивидуума различать цвета. Средние точки обычно попадают в отдельные категории и используются для классификации индивидуального типа ССЗ. Наблюдатели делали спички Рэлея в темной комнате.

Разделение на протановые или дейтановые подтипы было подтверждено с помощью Medmont C-100, небольшого ручного устройства, требующего, чтобы наблюдатели минимизировали мерцание двух светодиодов (569 и 626 нм), смешанных в стержне из плексигласа и модулированных в противофазе на частоте 16 Гц. Точка, в которой мерцание становится минимальным, указывается по шкале от -5 до +5. Значения менее -2 или более +2 указывают на протановую или дейтановую классификацию соответственно. Наблюдатели регулировали мерцание Medmont C-100 пять раз, чтобы получить среднее значение.

После разделения наблюдателей на разные виды дальтонизма для определения эффектов линз EnСhroma использовались тест FM100 Hue и пластины Ишихара по хроматической дискриминации. Тесты проводились в режиме повторных измерений, один раз без очков для определения исходных показателей, а второй раз после 30-минутного периода адаптации. Испытания проводились при естественном дневном свете на открытом пространстве рядом с большим стеклянным фасадом и дополнялись искусственным источником дневного света, а также флуоресцентным потолочным освещением, которое нельзя было отключить. Во время каждого сеанса тестирования состояние неба регистрировалось как ясное голубое, с небольшим количеством облаков или пасмурное. Образец типичных уровней освещенности был измерен с использованием светового спектрофотометра Konica Minolta CL-500A. Эти уровни освещенности варьировались от 1073 до 1926 люкс.

Наблюдателей попросили прочитать первые 25 пластин теста Ishihara Plate (тест, в котором показывают около 38 пластинок с разноцветными точками, которые формируют цифры и геометрические фигуры), и оценка ошибки была записана как количество неправильно прочитанных пластин. Чтобы завершить тест FM100 Hue (тест, в котором даются 4 ряда с карточками разного оттенка, которые нужно упорядочить (первая и последняя карточки фиксированы)), наблюдателям сказали, что у них есть примерно две минуты, чтобы заполнить каждый из четырех рядов. Расположение карточек использовалось для расчета общей оценки ошибки (TES), угла смешения (CA), индекса смешения (CI) и индекса селективности (SI) в соответствии с Vingrys и King-Smith.

Затем наблюдателям выдали линзы EnСhroma, и они носили их в течение 30-минутного периода адаптации, в течение которого они заполняли демографическую анкету и разговаривали с экспериментатором. После периода адаптации и в очках EnСhroma наблюдатели снова прошли тест FM100 Hue, а затем пластины Исихара в обратном порядке, чтобы избежать эффекта запоминания цифр.

Сравнили показатели производительности в каждом тесте между исходным уровнем (без очков) и условиями теста (в очках).

Не было обнаружено существенных различий между показателями ошибок Ишихары на исходном уровне и состоянием EnChroma для eDa, D, Pa, ePa или P. Однако средний показатель ошибок нормальных наблюдателей значительно снизился с 1,041 на исходном уровне до 0.500 при использовании EnChroma (𝑡 (23) = 2.72, 𝑝 = 0.012), а средний показатель ошибки дейтераномальных наблюдателей снизился со среднего значения 18.27 на исходном уровне до 17.27 с помощью EnChroma (𝑡 (29) = 2.57, 𝑝 =0.016)

Таким образом, несмотря на статистически значимое снижение ошибок, оно не приводит к реальному улучшению, поскольку средняя производительность остается значительно хуже, чем обычно.

В тесте FM 100 у нормальных трихроматов линзы EnChroma снижают различение цветов.

У дейтераномальных наблюдателей результаты показывают, что линзы EnChroma улучшают различение для наблюдателей Da, но только по оси наихудшего различения.

У протаномальных наблюдателей результаты свидетельствуют о том, что линзы EnChroma улучшают различение у наблюдателей Pa, но только вдоль той оси, с которой различение было наилучшим для начала.

У крайне дейтераномальных наблюдателей показывают, что различение в целом улучшилось, но ось наихудшего различения повернута.

У крайне протаномальных наблюдателей наблюдалось значительное увеличение CA (исходный уровень = 9,67, EnChroma = 24,76) и значительное увеличение SI, но без изменений CI. Это говорит о том, что линзы EnChroma улучшают различение у наблюдателей ePa, но только вдоль той оси, где их различение уже было наилучшим.

У дейтеранопов наблюдалось значительное изменение СА и значительное снижение СИ и СИ. Что касается крайних дейтераномальных наблюдателей, эти результаты показывают, что различение в целом улучшилось, но с повернутой осью наихудшего различения.

У протанопов наблюдалось значительное изменение CA, но не изменение CI или SI. В совокупности результаты показывают, что линзы не меняют общую способность распознавания для P наблюдателей, но поворачивают ось наихудшего распознавания.

Таким образом, линзы EnChroma увеличивают случайность ошибок в тесте FM100 Hue.

Для проверки действия очков VINO был проведён такой же эксперимент (добавили тест, в котором попросили назвать показываемый цвет, используя один из предложенных: черный, белый, серый, красный, зеленый, синий, желтый, оранжевый, коричневый, фиолетовый и розовый), как и для очков EnChroma [3]. В исследовании приняли участие 52 добровольца.

Сравнивая результаты в очках VINO или без них, сделали вывод, что количество ошибок в тесте Исихары уменьшилось (p = 1,3974x10–35); в то время как результаты тестов FM100 и наименования цветов ухудшились. Этот результат можно интерпретировать, учитывая, что очки VINO способны одновременно затемнять зеленоватые цвета и увеличивать насыщенность красноватых цветов. Что касается результатов FM100, значения CI и SI указывают на то, что наблюдателям труднее выполнять упорядочивание образцов в очках VINO.

Эти результаты говорят о том, что очки VINO способны улучшить только результаты теста Исихара. Это в основном связано с тем, что их спектры пропускания уменьшают яркость зеленых цветов, а не потому, что цветовое зрение наблюдателя больше похоже на нормальное зрение человека, когда он или она носит очки VINO. Этот факт подтверждается результатами тестов на название цвета и цветорасположение.

Когда сравнили результаты исследований по тесту Ишихара, выяснилось, что очки VINO более эффективны, чем очки EnChroma. Даже лицам, не страдающих дальтонизмом, эти очки помогли лучше различить цвет. Но всё же наибольшая разница заметна у лиц, страдающих дейтераномалией.

Теперь рассмотрим линзы, которые представлены в виде цветных линз.

На 2022 год есть единственные контактные линзы, корректирующие дальтонизм — Ningaloo Colorblinds. Около 10 лет австралийская компания по производству линз, Gelflex Laboratories, совместно с разработчиками первых линз, которые корректировали дальтонизм iRoLenses занимались разработкой этой продукции. В процессе проведения различных экспериментов участие принимало 22 человека с диагнозом дальтонизм. После использования контактных линз IRO они сумели пройти тест Ишихара. Линейка уникальных линз Ningaloo Colorblinds включает в себя несколько разнообразных типов контактных линз. Благодаря этому можно проводить коррекцию разных видов дальтонизма. Для придания реалистичности эти линзы были окрашены в естественный цвет радужки. Все остальные характеристики этих линз полностью соответствуют современным нормам и требованиям. В данное время линзы сняты с производства. Из-за того, что с контактными линзами не было проведено достаточное количество экспериментов с достоверными результатами, сложно судить об их эффективности.

Вывод:

С точки зрения эффективности лучше всего для коррекции дальтонизма подходят очки VINO, но из-за неподтверждённости действия контактных линз, нельзя их не рассматривать.

С эстетической точки зрения лучше линзы (подходят дейтеранотопам и протанотопам). Они имитируют естественный цвет радужки глаза, в то время как очки имеют цветные диоптрии.

Литература:

1. Верзин А. А.
2. Cat Pattie, Stacey Aston, and Gabriele Jordan
3. Miguel A. Martínez-Domingo, Luis Gómez-Robledo, Eva M. Valero, Rafael Huertas, Javier Hernández-Andrés, Silvia Ezpeleta, and Enrique Hita
4. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=36466781
5. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=49379199
6. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=32233379
7. https://www.nature.com/articles/nrn2094
8. https://xn----7sbatakks5bhbet9a4m.turbopages.org/xn--80aaoaijp1bgbu5n.xn--p1ai/s/stati/daltonizm-kak-vidyat-lyudi-s-narusheniem-cvetovogo-zreniya/
9. https://opg.optica.org/oe/fulltext.cfm?uri=oe-30–17–31182&id=491334
10. https://opg.optica.org/oe/fulltext.cfm?uri=oe-30–18–31872&id=492804
11. https://opg.optica.org/oe/fulltext.cfm?uri=oe-27–13–17954&id=413775
12. https://uglaznogo.ru/linzyi-dlya-korrektsii-daltonizma.html