OSTROŚĆ WZROKOWA - PODSTAWOWA MIARA JAKOŚCI WIDZENIA

Marek Zając

Instytut Fizyki

Politechnika Wrocławska

(tekst przeznaczony do biuletynu Fundacji „Promyk Słońca)

Nie ulega wątpliwości, że wzrok jest zmysłem, który przynosi nam najwięcej informacji
o otaczającym świecie. Prawidłowo działający układ wzrokowy jest arcydziełem inżynierii
o wszechstronnych możliwościach. Nasz wzrok
• poprawnie funkcjonuje w bardzo wielkim zakresie poziomów oświetlenia;
• odbiera miliony kolorów i stopni szarości;
• rozróżnia precyzyjnie drobne szczegóły;
• jest nadzwyczaj czuły na kontrasty;
• potrafi oceniać odległości z dokładnością do części milimetra;
• wykrywa ruch i umie ocenić jego prędkość;
• potrafi lokalizować położenie przedmiotów w przestrzeni niezależnie od położenia oczu;
• bezbłędnie odróżnia przedmioty od ich tła;
• błyskawicznie rozpoznaje obiekty.

Te wszystkie cechy składają się na „dobre widzenie”. Samo wymienienie tej litanii cech nie
stwarza jeszcze możliwości precyzyjnej oceny „jak dobry” jest nasz wzrok. Jak ocenić jakość
widzenia? Jak porównać widzenie dwóch różnych osób? Jak oszacować pogorszenie widzenia
wywołane schorzeniem albo polepszenie dzięki terapii? Oczywiście, można odwołać się do
subiektywnego odczucia, ale taka ocena jest bardzo nieprecyzyjna. Potrzebna jest miara
ilościowa. Tylko stworzenie odpowiedniej skali liczbowej umożliwia bezstronną, rzetelną
i porównywalną ocenę jakości widzenia.

Pierwszym elementem układu wzrokowego jest oko, a w nim rogówka i soczewka. Ich rolą
jest takie załamywanie padających do oka promieni świetlnych, by na siatkówce
wyściełającej dno oka utworzył się ostry, wyraźny obraz obserwowanego przedmiotu. Jakość
tego obrazu: wierność odwzorowania szczegółów, czy też „rozmycie”, „rozmazanie” obrazu
zależy między innymi od wad refrakcji: krótko- lub dalekowzroczności bądź astygmatyzmu.
Nawet jednak w prawidłowym, miarowym oku obraz siatkówkowy jest nieco rozmyty.
Wynika to z właściwości procesów fizycznych odpowiedzialnych za tworzenie obrazu.
Niezależnie od tego siatkówka, której zadaniem jest „zarejestrowanie” obrazu składa się
z oddzielnych komórek swiatłoczułych: czopków i pręcików i ma strukturę ziarnistą. Te
czynniki wpływają na to, że bardzo drobne szczegóły obrazu nie mogą być odwzorowane
i zarejestrowane przez nasze oko. Istnieje coś, co nazywamy „granicą zdolności rozdzielczej”.
Jeśli dwa bardzo małe (punktowe) obiekty leżą zbyt blisko siebie, to nie jesteśmy w stanie ich
rozróżnić, lecz zlewają się w jeden. Istnieje także granica spostrzegania, a więc aby zauważyć
jakiś obiekt (np. muchę siedzącą na gładkiej ścianie) musi on być większy od pewnej
granicznej wielkości. Można też zastanawiać się, czy nasze oko jest w stanie zauważyć
przerwę w ciągłej linii albo niewspółliniowość dwóch kresek (tak, jak w noniuszu na
suwmiarce). Wszystkie te obserwacje mogą posłużyć do stworzenia obiektywnej miary
jakości widzenia. Najbardziej przydatną w praktyce jest jednak miara, którą nazywamy
ostrością wzrokową (albo visusem).

Zanim podamy definicję visusa należy koniecznie zwrócić uwagę na to, że wielkość obrazu
na siatkówce oka zależy nie tylko od wielkości przedmiotu, ale także od jego odległości. Taki

sam przedmiot znajdujący się bliżej wydaje się większy. Mały przedmiot przysunięty blisko
do oka wydaje się równy większemu, ale dalej położonemu. Ilustruje to rysunek 1.

Rysunek 1

Z tego powodu opisując wielkość obserwowanych przedmiotów zamiast o rzeczywistej
wielkości (np. w milimetrach czy metrach) musimy mówić o wielkości kątowej, czyli kącie
między promieniami biegnącymi od skrajnych punktów przedmiotu do oka. Wyrażamy go
w stopniach, minutach i sekundach kątowych.

Ostrość wzrokowa określa naszą zdolność do rozpoznawania prostych znaków graficznych.
Miarą ostrości wzrokowej jest wielkość kątowa najmniejszego prawidłowo rozpoznanego
znaku. Wydaje się logiczne, że im lepszy jest nasz wzrok, tym mniejsze (kątowo) znaki
jesteśmy w stanie dostrzec i, co więcej, prawidłowo rozpoznać. Nietrudno się domyślić, że
zależy to od jakości obrazu siatkówkowego (im lepszy, dokładniejszy, wyraźniejszy obraz,
tym łatwiej go rozpoznać) ale także od pozostałych elementów drogi wzrokowej, a nawet
naszej wiedzy i zdolności intelektualnych (kto z nas potrafi rozpoznawać znaków alfabetu
chińskiego?). W badaniach okulistycznych i optometrycznych dąży się do wyeliminowania
wpływu czynników „pozaoptycznych” na przykład przez ustandaryzowanie i uproszczenie
znaków służących do badania ostrości wzrokowej.

Pomiar ostrości wzrokowej przeprowadza się pokazując badanej osobie planszę
z wyrysowanymi specjalnymi znakami zwanymi optotypami. Są to litery, cyfry lub specjalne
obrazki, czarne na białym tle. Istnieje cała gama rozmaitych rodzajów optotypów. Często
spotykamy cyfry arabskie lub wielkie litery alfabetu łacińskiego (rysunek 2a, b). Ich zaletą
jest łatwość komunikacji z pacjentem, którego prosimy, by „czytał” litery z tablicy. Jest to
wygodne, pod warunkiem, iż pacjent dobrze zna litery i cyfry, chętnie i łatwo się z nami
komunikuje. Wadą jest niejednakowa łatwość rozpoznawania różnych liter czy cyfr. Z tego
powodu ustanowiono „standardowe” optotypy nazywane pierścieniem Landolta i hakiem
Snellena (rysunek 2d). Pacjent ma za zadanie wskazać orientację przerwy w pierścieniu lub
kierunek, w którym zwrócone jest „wielkie E”. W przypadku badania dzieci używa się często
optotypów obrazkowych np. obrazków Allena, czy też obrazków „czarnej rączki” (rysunek
2e, c). Dziecko może opowiadać, co widzi, lub też pokazywać podobny obrazek na trzymanej
w rączce planszy. Specjalnym rodzajem optotypów do badania dzieci są tzw. Symbole Lea
(zaprojektowane przez fińską specjalistkę od badania i terapii wzroku dzieci Leę Hyvarinen).
Te cztery znaki niewiele się różnią od siebie, co upewnia badającego, że przy prawidłowej
odpowiedzi dziecko nie zgaduje, ale rzeczywiście dobrze je widzi. Z drugiej strony Symbole

Lea są dobrze rozróżniane przez dzieci, które nazywają je po swojemu: „domek” (lub „budka
dla psa”), „jabłuszko” itp. (rysunek 2f).

a)

b)

c)

d)

e)

f)

Rysunek 2

Przejdźmy do konkretów. Ostrość wzrokową bada się zwykle „do dali” i „do bliży”. Przez
„dal” rozumie się najczęściej odległość 5 metrów. W przypadku badania dzieci czasem
wybiera się odległość 4 m lub nawet 3 m. Anglosasi wolą swoją miarę: 20 stóp (co jest prawie
równe 6 metrom). Odległość badania do bliży może być różna, zależnie od konkretnych
potrzeb, najczęściej jednak jest to 40 cm.

Przebieg badania może wyglądać następująco: Pokazujemy pacjentowi poszczególne znaki,
rozpoczynając od największego, i pomniejszamy je tak długo, jak długo są rozpoznawane.
Istnieje oczywiście niebezpieczeństwo, że badana osoba przy którymś znaku po prostu się
pomyli. Dlatego dla pewności powtarza się pięciokrotnie znaki każdej wielkości. Dopiero co
najmniej 2 pomyłki uznaje się za „nierozpoznanie”. Alternatywą jest metoda „schodkowa”
Pomyłka w odczytaniu znaku oznacza pokazanie pacjentowi znaku większego; dobre
rozpoznanie – pokazanie znaku mniejszego. I tak, niejako „oscylując”, zbliża się do wielkości
granicznej. W bardzo dokładnych badaniach stosuje się specjalne algorytmy wyboru
sekwencji większych i mniejszych znaków oparte na pewnych procedurach statystycznych.
Dają one dużą pewność określenia prawidłowej granicy przy stosunkowo krótkim czasie
badania.

Jakiego uzywamy sprzętu? W najprostszym przypadku sa to kartonowe lub plastikowe tablice
z nadrukowanymi znakami. Niestety, pacjent łatwo zapamiętuje kolejności znaków, więc
przydatność takich tablic jest ograniczona. Nieco lepsze są podświetlane panele; w ich

przypadku można podswietlać tylko jeden znak, co jest wygodne, jednak niebezpieczeństwo
„nauczenia się” tablicy także istnieje. Takie ryzyko jest znacznie mniejsze w przypadku
rzutników wyświetlających znaki na ekranie wiszącym na ścianie. W najnowszych
urządzeniach optotypy są prezentowane przez system komputerowy na specjalnym monitorze.
Takie rozwiązanie jest najbardziej elastyczne; pozwala wyświetlać dowolne znaki w dowolnej
kolejności, a ponadto może zawierać wbudowane procedury sterujące kolejnością
wyświetlanych znaków, a pacjent może sam udzielać odpowiedzi naciskając odpowiedznie
przyciski (rys. 3a)

Przy badaniu do bliży używa się zwykle kart z wydrukowanymi znakami lub tekstem
drukowanym literami o różnej wielkości (rys. 3b)

a)

b)

Rysunek 3

Przejdźmy teraz do liczb. Z praw optyki wynika, że w obrazie utworzonym na siatkówce
przez oko bez wad powinny dać się rozróżnić dwa punkty odległe od siebie o jedna minutę
kątową (1”). Taką wartość kątową przyjmuje się jako standardową „dwupunktową zdolność
rozdzielczą oka”. Jedna minuta kątowa oznacza rzeczywisty odstęp między punktami
leżącymi na przykład w odległości 5 m od obserwatora równy 1,45 mm. Przy podległości 40
cm rozróżnić powinniśmy punkty odległe od siebie o nieco więcej niż 0,1 mm. Przy badaniu
ostrości wzrokowej chodzi jednak o rozpoznawanie znaku graficznego a nie odróżnianie
dwóch punktów. Prosty znak literowy – optotyp - łatwo zbudować na bazie kwadratu o 25
kratkach (rys. 3).

Rysunek 3

Taki znak można rozpoznać, jeśli jego szczegóły są odróżnialne (nie zlewają się), a więc przy
standardowym wzroku elementarny szczegół takiego znaku (czyli jedna kratka) powinien
mieć wielkość równą jednej minucie kątowej. Stąd umowa, że optotyp o standardowej
wielkości ma mieć wielkość pięciu minut kątowych. Przy 5-metrowej odległości od
obserwatora wielkość elementarnego optotypu wynosi 7,3 mm, a przy odległości 40 cm jest to
0,6 mm.

Jeżeli badana osoba jest w stanie poprawnie rozpoznać taki właśnie „jednostkowy” znak, to
określamy jej visus jako V=1. Niektórzy mogą rozpoznać mniejsze znaki – ich visus jest
większy od jedności. Jeśli nie rozpoznajemy znaków o „jednostkowej” wielkości ale na to ,
by je rozpoznać, muszą być większe, to nasz visus jest mnejszy od jedności. Zasada jest
prosta: Jeżeli najmniejszy rozpoznawalny przez dana osobę znak jest przykładowo dwa razy
większy od „jednostkowego” (ma wielkość kątową równą 10 minut, a to oznacza, iż przy
odległości badania jego rozmiar wynosi 14,6 mm) visus tej osoby jest dwa razy mniejszy od

standardowego, czyli wynosi V=0,5. Jeśli badany pacjent z odległości 5 m jest w stanie
rozpoznać dopiero znaki o wielkości 36,5 mm (to znaczy 5 razy większej niż „jednostkowe”)
to jego visus jest 5 razy mniejszy od jednostkowego i wynosi V=0,2.

W zapisie visusu, jaki zastosowaliśmy wyżej, brakuje informacji o odległości badania, a jest
ona bardzo ważna. Przypomnijmy, że braliśmy pod uwagę jedynie wielkość kątową znaku,
a ta jest taka sama dla znaków mniejszych pokazywanych z małej odległości jak dla znaków
większych pokazywanych z odpowiednio większej odległości. Dlatego w badaniach
klinicznych stosuje się także inny zapis visusu w postaci tzw. „ułamka Snellena”. Jest to
ułamek, w którym nad kreską wpisuje się rzeczywistą odległość badania w metrach (np. 5)
a pod kreską odległość, przy której najmniejszy rozpoznany przez pacjenta optotyp ma
wielkość kątową równą 5 minutom. Jest to więc jakby porownanie ostrości wzrokowej
badanej osoby z ostrością wzrokową „standardowego pacjenta”. Ostrośc wzrokowa V=5/5
oznacza, że tablica z optotypami znajdowała się w odległości 5 m a nasz pacjent rozpoznał
prawidłowo znaki o wielkości 7,5 mm, czyli takie, których wielkość kątowa z odległości
tychże 5 metrów wynosi 5 minut kątowych. Oczywiście ułamek 5/5 to to samo, co 1,0 a więc
oba zapisy V=5/5 oraz V=1 są równoważne. Drugi pacjent z naszego przykładu był badany
także z odległości 5 m, ale mógł odczytac jedynie znaki o wielkości 14,6 mm. Na to, by ich
wielkość kątowa wynosiła 5 minut kątowych odpowiednia odległość musiałaby wynosić
10 m. Tak więc ostrość wzroku tego pacjenta jeswyrażona ułamkiem Snellena V=5/10 (co jest
oczywiście równe V=0,5). T

Rysunek 4 pokazuje cztery osoby, które po to, by rozpoznać taki sam znak (przeznaczony do
odległosci 5 m) muszą przybliżyć się do niego odpowiednio na odległość 2 m, 4 m 5 m i 6 m.
Oznacza to, że ich ostrość wzrokowa wynosi w kolejności V=2/5=0,4, V=4/5=0,8,
V=5/5=1,0, V=6,5=1,2.

Rysunek 4

Największe znaki na typowych tablicach są zwykle 10 razy większe niż „jednostkowe”,
a więc pozwalają określić ostrość wzrokową równą V=5/50 czyli V=0,1. A co z osobami
o jeszcze niższej ostrości wzroku? Po prostu pokazuje się im znaki z mniejszej odległości.
W przypadku badania dzieci często używamy w tym celu niewielkich kartoników, wielkości
połowy pocztówki, z narysowanymi pojedynczymi znakami. Jeśli wielkość takiego znaku
odpowiada 5 minutom kątowym przy odległości np. 4 metrów, a na to aby znak został
rozpoznany trzeba tę kartkę przybliżyć na odlegość 1 metra, to wnioskujemy, że ostrość
wzrokowa wynosi V=1/4 czyli V=0,25. Przy braku specjalnych kart pokazuje się dłoń
z rozczapierzonymi palcami. Dłoń odpowiada mniej więcej standardowemu znakowi
przeznaczonemu do odległości 50 m. (typowa dłoń z odległości 50 m ma rozmiar kątowy
około 5 minut). Jeśli do „policzenia palców” trzeba przybliżyć dłoń do pacjenta na odległość
2 metrów to ostrość wzrokową szacujemy na V=2/50 czyli V=0,04. Najniższa tak stwierdzana

ostrość wzrokowa to V=0,2/50, inaczej mówiąc z odległości 20 centymetrów pacjent
rozpoznaje ruchy dłoni. Dalej jest tylko stwierdzenie „poczucie światła” (oznaczane V=1/

∞

),

a następnie całkowita ślepota (V=0).

Badanie ostrości wzrokowej opisanymi metodami wymaga współpracy pacjenta, który musi
odpowiadać, jakie znaki widzi, a których nie rozpoznaje. Bywa to trudne przy braku
współpracy, na przykład u symulantów lub osób z którymi kontakt jest z różnych powodów
utrudniony. W przypadku dzieci lub osób z obniżoną sprawnością intelektualną można
posługiwać się technikami zbliżonymi do zabawy. Na przykład identyfikować określone
figury na obrazkach w specjalnych książeczkach lub składać układanki.

Technikami zupełnie nie wymagającymi współpracy ze strony osoby badanej, a więc
nadającymi się na przykład do badania bardzo małych dzieci, sa techniki „uprzywilejowanego
spojrzenia” (inaczej „patrzenia preferowanego”, „preferential looking”) oraz techniki
„indukowanego oczopląsu”. Te pierwsze wykorzystują fakt, że odruchowo zwracamy wzrok
ku obiektowi, który nas zainteresuje. Jeżeli więc przed badanym maluchem umieścimy dwie
plansze: jedną jadnolicie szarą, a drugą z wyrysowanym czarno-białym wzrorem, to
w przypadku wystarczającej ostrości wzrokowej nasz maluch zwróci uwagę na planszę
z obrazkiem, co doświadczony obserwator (np. rodzic) z pewnością zauważy. W ten sposób,
używając plansz z szeregiem odpowiednio dobranych testów (tzw. kart Tellera) można
oszacować ostrość wzrokową nawet malutkiego dziecka. Indukowany oczopląs jest
zjawiskiem, który każdy łatwo może zauważyc podczas podróży pociągiem lub autem. Gdy
patrzymy na poruszający się krajobraz nasze oczy wykonują mimowolny ruch śledzący
przeplatany szybkimi, skokowymi powrotami gałek ocznych do pozycji początkowej. Ruch
ten wystepuje tylko wtedy, gdy poruszający się obraz jest dostrzegany. W praktyce klinicznej
używa się do wywołania tego efektu obracającego się bębna pokrytego pionowymi paskami.

Powyższy akapit można podsumować także następująco: W przypadku niemowląt ważnym
objawem prawidłowości rozwoju wzroku jest śledzenie przez nie twarzy rodziców
nachylających się nad łóżeczkiem, czy pokazywanych mu zabawek. Obserwacje samych
rodziców, choć może nie podbudowane wiedzą teoretyczną i znajomością specjalistycznych
technik, mogą mieć większą wartość niż badania kliniczne, gdyż są prowadzone w sposób
ciągły, bez narażania dziecka na stres, a przede wszystkim w atmosferze miłości. A to może
nawet zastąpić wiedzę fachową.