李太東　陳丹婷　施偉

[摘要] 目的 研究不同設(shè)計(jì)方案對(duì)計(jì)算機(jī)數(shù)字化色覺(jué)定量測(cè)試的準(zhǔn)確度，尋找可行性解決方案。 方法 采用基于瑞利匹配法則設(shè)計(jì)的A、B、C三種不同方案，對(duì)165例色覺(jué)異常和20例色覺(jué)正常學(xué)生進(jìn)行R、G值測(cè)量。 結(jié)果 方案A基本能檢出色覺(jué)正常者與異常者，B、C方案檢出色覺(jué)異常的比例最大，且能初步確定色覺(jué)異常程度（P<0.01）。 結(jié)論 數(shù)字化色覺(jué)定量檢查具有可行性，C方案能初步檢測(cè)色覺(jué)異常輕重程度;較低亮度范圍內(nèi)的樣本黃色可以使色覺(jué)異常檢出比率提高且穩(wěn)定。

[關(guān)鍵詞] 色覺(jué)異常;定量;色覺(jué)檢查;瑞利匹配法則;計(jì)算機(jī)輔助

[中圖分類號(hào)] R77? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] B? ? ? ? ? [文章編號(hào)] 1673-9701（2020）14-0070-04

[Abstract] Objective To study the accuracy of different design schemes for computer-aided digital quantitative test of color vision， and to find feasible solutions. Methods Three different schemes A， B and C were adopted based on the Rayleigh matching rule. R and G values were measured in 165 cases of abnormal color vision and 20 students with normal vision. Results Plan A could be used to basically detect those with normal and abnormal vision， and plans B and C could be used to detect the highest proportion of abnormal vision， which could initially determine the degree of color vision abnormality（P<0.01）. Conclusion Digital quantitative test of color vision is feasible， and plan C can initially detect the degree of abnormality in color vision; the yellow color of the sample in the lower brightness range can make the detection rate of abnormality in color vision high and stable.

[Key words] Abnormal color vision; Quantitative; Color vision test; Rayleigh matching rule; Computer-aided

色覺(jué)辨別是一種重要的功能，很多職業(yè)需要正確的辨別顏色，如化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化工生產(chǎn)、紡織印染行業(yè)、冶金行業(yè)、美術(shù)彩印、醫(yī)療行業(yè)、地質(zhì)資源勘查行業(yè)以及航空、交通等均需要良好的色覺(jué)識(shí)別才能完成工作，避免發(fā)生嚴(yán)重危害[1]。青光眼早期可以出現(xiàn)色覺(jué)異常[2，3]，視神經(jīng)病變也可以出現(xiàn)色覺(jué)異常，部分藥物如乙胺丁醇也會(huì)出現(xiàn)色覺(jué)異常的副作用等，色覺(jué)定量檢查可以作為此類疾病的輔助檢查和藥物副作用的監(jiān)測(cè)[4-6]，但初略的區(qū)分色覺(jué)輕重對(duì)這類疾病監(jiān)測(cè)誤差較大，需要更為精準(zhǔn)的定量檢查有利于判斷病情，如何準(zhǔn)確的對(duì)色盲色弱的輕重進(jìn)行分級(jí)診斷也是色覺(jué)檢查的主要任務(wù)。目前色覺(jué)檢查方法有D-15、D-100色調(diào)檢測(cè)法，基于瑞利法則的顏色混合測(cè)定法、Nagel色盲鏡法、彩色線團(tuán)法，基于假同色原理的各種色盲檢查圖，其中色盲檢查圖最為常用。色盲檢查圖存在著色彩容易老化、檢查隨機(jī)性強(qiáng)、有的結(jié)果存在互相矛盾、色弱與色盲界定存在重合、不能定量等問(wèn)題，D-15精準(zhǔn)度不夠，D-100較為繁瑣，需要配備較多檢查色子、色相子老化等問(wèn)題[6，7]?；诖?，數(shù)字化色覺(jué)定量檢查以其方便保存、快速、能定性、定量等優(yōu)點(diǎn)逐漸得到色覺(jué)研究者的重視[8-11]，部分研究者認(rèn)為基于瑞利匹配法則的定量色覺(jué)檢查方法是較為可行的方法[11-13]。物理學(xué)家Rayleigh發(fā)現(xiàn)黃光可以由紅光與綠光混合而成，即瑞利顏色匹配理論[13]，瑞利匹配法則基本方法是用綠光（550 nm）和紅光（670 nm）在一個(gè)半圓形視場(chǎng)混合，同時(shí)單色黃光（589 nm）投射到另一半視場(chǎng)中，通過(guò)調(diào)整混合光中紅綠光比例及黃光的亮度即可達(dá)到兩側(cè)顏色的匹配。本研究采用瑞利法則進(jìn)行數(shù)字化色覺(jué)檢查定量嘗試，利用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)不同方案進(jìn)行色覺(jué)測(cè)試，初步研究顯示不同的設(shè)計(jì)方案對(duì)色覺(jué)測(cè)試效果存在差異，部分設(shè)計(jì)方案具有一定的定量效果，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

選取本校2018年9月2018級(jí)大一新生中檢出的色覺(jué)異常學(xué)生165例和色覺(jué)正常學(xué)生20例，其中男生183例，女生2例，平均年齡18.61歲。

1.2 方法

所有被試學(xué)生均先由體檢人員采用俞自萍色盲檢查圖第5版進(jìn)行初步檢查診斷[1]，色覺(jué)正常和異常者由2名眼科醫(yī)師復(fù)核，并依據(jù)檢查圖結(jié)果異常輕重進(jìn)行色盲、色弱分級(jí)，分為色盲Ⅰ級(jí)、色盲Ⅱ級(jí)、色弱Ⅲ級(jí)、色弱Ⅳ級(jí)、色覺(jué)正常。每種方案均先由20名檢測(cè)為色覺(jué)正常者進(jìn)行測(cè)試。

采用VB編程設(shè)計(jì)基于瑞利匹配法則的電腦軟件，利用計(jì)算機(jī)RGB顏色合成原理，用不同的R、G值組合成顏色作為樣本色塊，被試人員通過(guò)調(diào)整R、G值數(shù)字合成匹配色塊，使其與樣本色塊顏色一致達(dá)到測(cè)試終點(diǎn)，計(jì)算樣本色塊R、G值與匹配終點(diǎn)時(shí)匹配色塊的R、G值之差，作為被試人員的定量色覺(jué)測(cè)試值（離散數(shù)度）。其中設(shè)計(jì)采用3種方案，見(jiàn)封三圖4。

1.2.1 A方案? 樣本色塊R、G值相等為上下三角形與匹配色塊左右三角形交叉構(gòu)成正方形的四個(gè)色塊，上下三角顏色一致可檢測(cè)人員手動(dòng)調(diào)試，左右三角形顏色一致由被測(cè)人員通過(guò)兩個(gè)滑塊分別改變R、G值匹配成與上下三角主觀一致，匹配值減去樣本值（下同）。

1.2.2 B方案? 色塊設(shè)計(jì)思路與方案A一致，但樣本色塊由隨機(jī)產(chǎn)生不同的R、G值，起始匹配R、G值分別位于兩端，一種起始為綠色，一種起始為紅色。

1.2.3 C方案? 色塊設(shè)計(jì)思路與方案A一致，但樣本色塊為固定的R、G值，起始匹配R、G值分別位于兩端，一種起始為綠色，一種起始為紅色。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS16.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)色盲與色弱組采用兩樣本成組進(jìn)行秩和檢驗(yàn)，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

采用俞自萍第5版色盲檢查圖[1]檢查診斷為色覺(jué)正常者20例學(xué)生對(duì)每種方案進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試，結(jié)果顯示A、B、C三種方案數(shù)字離散結(jié)果均在0～1。對(duì)色覺(jué)異常者檢查結(jié)果如下。

2.1 25例色覺(jué)異常者A方案檢查結(jié)果

A方案25例，采取以紅色為起始顏色，通過(guò)按鍵移動(dòng)調(diào)整R、G值，被試人員認(rèn)為四個(gè)色塊一致時(shí)的R、G值為測(cè)試值并記錄，見(jiàn)表1。色覺(jué)異常者采用俞自萍第5版色覺(jué)圖譜檢查診斷，下同。色覺(jué)異常大部分能被檢出，部分色盲數(shù)字離散不明顯，25例中5例（20%）色盲數(shù)字離散度≤2，與色覺(jué)正常者不能區(qū)分，且色盲與色弱的數(shù)字離散也存在交叉，不能區(qū)分色覺(jué)異常程度。

2.2 B方案

2.2.1 50例色覺(jué)異常者B方案檢查結(jié)果? B方案50例，單排數(shù)字的是采取以紅色為起始顏色，通過(guò)按鍵移動(dòng)調(diào)整R、G值，被試人員認(rèn)為四個(gè)色塊一致時(shí)的R、G值為測(cè)試值并記錄（雙排數(shù)字的上排數(shù)字代表以純紅色為起始顏色，下排純綠色為起始顏色的測(cè)試結(jié)果值），見(jiàn)表2。

2.2.2 50例色覺(jué)異常者B方案色弱與色盲兩樣本成組比較? 色覺(jué)異常均能被檢測(cè)出，且數(shù)字離散越大，色覺(jué)異常程度越重;部分色盲數(shù)字離散小，用不同紅綠顏色作為起始色則離散明顯增大。以色覺(jué)檢查數(shù)字離散度大的顏色數(shù)字進(jìn)行均數(shù)統(tǒng)計(jì)，如兩次檢查結(jié)果不一致以最大一次計(jì)算，對(duì)色弱與色盲兩樣本成組比較進(jìn)行秩和檢驗(yàn)（色弱Ⅲ級(jí)、色弱Ⅳ級(jí)均計(jì)算為色弱值，色盲Ⅰ級(jí)、色盲Ⅱ級(jí)均計(jì)算為色盲值），B方案對(duì)色弱色盲檢測(cè)的數(shù)字離散度有顯著差異，能區(qū)分色盲色弱。見(jiàn)表3。

2.3 C方案

2.3.1 90例色覺(jué)異常者C方案檢查結(jié)果? 固定閾值測(cè)試共計(jì)90例：?jiǎn)闻艛?shù)字的是采取以紅色為起始顏色，通過(guò)按鍵移動(dòng)調(diào)整R、G值，被試人員認(rèn)為四個(gè)色塊一致時(shí)的R、G值為測(cè)試值并記錄（雙排數(shù)字的上排數(shù)字代表以純紅色為起始顏色，下排純綠色為起始顏色的測(cè)試結(jié)果值），見(jiàn)表4。

2.3.2 90例色覺(jué)異常者C方案色弱與色盲兩樣本均數(shù)比較? 色覺(jué)異常能被檢測(cè)出，且數(shù)字離散越大，色覺(jué)異常程度越重;6例（6.67%）色盲數(shù)字離散不明顯，用不同紅綠顏色作為起始色則離散明顯增大。以色覺(jué)檢查數(shù)字離散度大的顏色數(shù)字進(jìn)行均數(shù)統(tǒng)計(jì)，如兩次檢查結(jié)果不一致以最大一次計(jì)算，對(duì)色弱與色盲兩樣本成組比較進(jìn)行秩和檢驗(yàn)（色弱Ⅲ級(jí)、色弱Ⅳ級(jí)均計(jì)算為色弱值，色盲Ⅰ級(jí)、色盲Ⅱ級(jí)均計(jì)算為色盲值），C方案對(duì)色弱色盲檢測(cè)的數(shù)字離散度有顯著差異，可以區(qū)分色盲色弱。見(jiàn)表5。

2.4 三種方案檢查結(jié)果比較

A方案色弱與色盲的R、G值檢測(cè)值重合較多，不能有效區(qū)分色弱與色盲，B、C兩方案能區(qū)分色弱與色盲，且C方案的R、G檢測(cè)值大小與色覺(jué)障礙輕重呈正相關(guān)。

3 討論

色覺(jué)檢查目前主要以假同色檢查圖為主，以俞自萍編著的色盲檢查圖最為常用。但該檢查圖有的圖片過(guò)于抽象，有時(shí)難于辨認(rèn)，也存在著檢查結(jié)果有時(shí)互相矛盾的地方，色弱與色盲存在重合不易區(qū)分、不能定量。為克服這些不足，一些研究者開(kāi)始對(duì)色覺(jué)檢查進(jìn)行數(shù)字化研究[8-11，14-16]，采用紅綠色所占比例來(lái)定量計(jì)算色覺(jué)異常。而本研究也是基于瑞利匹配法則，但是采用計(jì)算機(jī)輔助，直接計(jì)算紅、綠顏色的差值作為色覺(jué)異常程度，進(jìn)行數(shù)字化初步探討，計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)三種不同的方案來(lái)進(jìn)行比較。因電腦顯示屏為液晶屏，存在著角度不同同樣顏色也會(huì)呈現(xiàn)不同色，基于此，設(shè)計(jì)方案把不同上下左右色塊交叉呈現(xiàn)于視覺(jué)中心，設(shè)計(jì)方案A、B、C。三種方案的正常色覺(jué)者結(jié)果均在0～1，故未統(tǒng)計(jì)。方案A結(jié)果顯示：色覺(jué)異常者大部分?jǐn)?shù)字離散度均>3，但色盲Ⅱ者也有為0的，其原因可能系檢查人員在改變樣本色塊數(shù)字時(shí)難易程度導(dǎo)致。檢查中發(fā)現(xiàn)，樣本色塊黃色亮度較低時(shí)，色覺(jué)異常被檢出比率高，顏色越淺，亮度越明亮，色覺(jué)異常檢出比率越低;但顏色過(guò)深、過(guò)暗時(shí)檢查比率也會(huì)變低，提示在一定范圍內(nèi)的暗黃色可以使色覺(jué)異常檢出比率提高且穩(wěn)定。方案B結(jié)果提示，色覺(jué)異常者均能檢出數(shù)字離散≥3，且提示數(shù)字離散越大，色覺(jué)異常程度越重;但少數(shù)顯示色盲者數(shù)字離散比較小，采用不同紅綠起始則會(huì)離散增大，考慮是紅色異?；蚓G色異常存在著輕重差別導(dǎo)致，紅色覺(jué)異常主要表現(xiàn)在紅色與深綠色混淆，藍(lán)與紫不分，綠色覺(jué)主要是淡綠與深紅混淆，絳色與青色混淆。如紅色起始端測(cè)試小、綠色起始端測(cè)試大，說(shuō)明是綠色異常為主;反之紅色異常為主。但由于色盲也存在著數(shù)字離散小的問(wèn)題，故不能排除樣本色塊隨機(jī)產(chǎn)生而導(dǎo)致測(cè)試難度不同所致，采用兩樣本成組比較進(jìn)行秩和檢驗(yàn)（P<0.01）， B方案數(shù)字離散度能區(qū)分色盲與色弱。方案C根據(jù)上述檢測(cè)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行進(jìn)一步完善改進(jìn)，將樣本色塊固定，結(jié)果提示，數(shù)字離散度越大，色覺(jué)異常程度越重，數(shù)字離散越小，色覺(jué)異常程度越輕，其中1例色覺(jué)圖譜檢查為色弱者，用C方案檢查為色覺(jué)正常，采用幾本不同色覺(jué)檢查圖譜復(fù)查顯示為色覺(jué)正常，避免了錯(cuò)誤結(jié)論。僅有極少數(shù)存在異常，考慮與起始色端有關(guān)，是紅綠色覺(jué)異常嚴(yán)重程度不同導(dǎo)致，復(fù)查顯示可重復(fù)性較高，對(duì)C方案進(jìn)行樣本均數(shù)t檢驗(yàn)（P<0.01），C方案檢測(cè)的數(shù)字離散度可以區(qū)分色盲與色弱。但也存在極少數(shù)色弱數(shù)字離散較大、色盲數(shù)字離散小的問(wèn)題，但比例不大，具體原因考慮：一是色覺(jué)檢查圖譜誤差（如被試人員背誦、記憶）;二是被檢測(cè)人員如果色覺(jué)障礙和起始色塊不一致（如紅色盲，起始色塊是綠色），另一個(gè)色塊移動(dòng)就容易接近正常值，通過(guò)加測(cè)反向色塊起始顏色可以改進(jìn)完善。另一方面，B、C兩方案對(duì)色弱輕重、色盲輕重還不能明確進(jìn)行分級(jí)，還需進(jìn)一步研究完善。

總之，基于瑞利法則采用計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行色覺(jué)測(cè)試，不同的設(shè)計(jì)方案對(duì)色覺(jué)測(cè)試的效果不同，固定的R、G值且起始端在紅或綠端設(shè)計(jì)（即本研究的方案C）對(duì)絕大多數(shù)色覺(jué)異常者均能檢出，大部分色覺(jué)異常越重，其數(shù)字離散度越大，數(shù)字離散越小，色覺(jué)異常越輕;僅有少數(shù)結(jié)果與此相反，采用兩種起始端顏色測(cè)試可以提高測(cè)試的準(zhǔn)確度;較低亮度范圍內(nèi)的樣本黃色可以使色覺(jué)異常檢出比率提高且穩(wěn)定。本研究還需進(jìn)一步與其他檢測(cè)方法進(jìn)行更大樣本比對(duì)和改進(jìn)。

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（收稿日期：2019-11-06）