2023年4月13日 星期四

視力表發展史中被遺忘的人物

教授屈光學時,為釐清相互矛盾的資訊,於搜尋視力表的發展歷史時,發現了一些在眼科歷史中應有其定位,卻幾乎不曾被提起的人物。有的是生不逢辰,有的則是謙沖為懷,在此為大家介紹幾個隱名前輩及其貢獻,讓更多眼科醫師瞭解這些被埋沒在歷史中的宗師。

      提到第一個發明視力表的人,大家都會認定是荷蘭的史奈倫(Snellen)教授,其實德國Darmstadt的眼科醫生海因里·庫赫勒Heinrich Küchler)才是最早將視力表用於臨床檢測的人1。一開始他從日曆、報紙、書本裡剪出各種圖像,例如槍炮、鳥類、青蛙、農業用具等,按照大小排序,拼貼成一張檢查視力的圖表。但因圖形大小各異,辨識度不一致,受檢者描述起來也很困難,因此並不成功。1843 年,他使用了 12 行從大到小的哥德體字型,做了一張視力表。為了避免患者默記,他還製作了三套不同的視力表1

圖一 1843年,庫赫勒的哥德體視力表

        這張視力表並未被普遍接受,推測其原因應有以下數點。哥德體是從約1150年起至17世紀在西歐廣泛使用的字體,特點是非常誇張華麗,但是它的辨識度可能是個問題。此外庫赫勒的視力表只以德文發表,普及度較差。但最主要的原因,應是庫赫勒發表時間較史奈倫早了十多年,此時尚未進入所謂的眼科黃金時代,眼科醫師尚未有測量視力的觀念。視力測量的觀念是史奈倫的老師兼同事Donders,也是我們下一個要提到的人物所提出的。而且史奈倫技高一籌更普遍被接受之優點,在於他的系統除了記錄受測者視力外,還可與標準者視力來比較;而庫赫勒的只能了解受測者在此視力表可看到什麼程度。在視力測量的發展史上,庫赫勒的發明幾乎完全被遺忘。

 

        第二個要提到的人物是Franciscus Cornelis Donders (1818 – 1889)Donders是荷蘭烏特勒支(Utrecht)大學的生理學教授,當時和William Bowman (角膜Bowman's membrane的發現者)Von Helmhoz (眼底鏡的發明者及調視accomodation理論的建立者)Albrecht von Graefe (德國眼科醫學會創辦人Graefe's Archive for Clinical and Experimental Ophthalmology的創辦人並冠名) 這幾個當時的眼科大師交往後,就專注於眼科學的研究,合力從1850年起將眼科帶入了所謂的眼科黃金時代。1852Donders在烏特勒支開創了日後的荷蘭皇家眼科醫院。他主要研究屈光和調視,因此他需要一種客觀測量視力的方法。起初他使用Jaeger所發表近視力表的大型視標,但是並不理想。隨後他提出視力的概念並且定義其測量原則。他將視力優劣定義為受測者和標準者兩者視物表現的比值。視力=d/Dd為受測者可辨認出某一特定視標之距離,D為標準者可辨認該視標之距離。所謂標準者的視力可視為多數人的平均表現,而非最佳視力。因為若以最佳視力為標準,則多數人的視力將不合標準。接著Donders責成他的同事也是他的繼任者Snellen設計視力表。Snellen的視力表是由Donders1862年在巴黎舉行的第二屆國際眼科醫學會中發表,一炮而紅,迅速為國際上所接受,1864年的第二版,英國陸軍就訂了一千套。Donders是一個謙虛的科學家和教育家,發表以後他將發明視力表的光環由Snellen獨享,因此後世醫師只知Snellen為視力表的發明者,卻不知其基本概念是Donders所提出的,若處在現代說不定會爭到師徒反目。當然Snellen也花費了很大的心力設計不同的視標,最後才選定使用拉丁字母,他並未使用既有的字型,而是設計全新的字型,使其合乎5X5方格的大小及線條和空隙的比例。


圖二   收藏於烏特勒支大學博物館Snellen所設計的視標,
左邊兩組為未發表的視標,右邊為最原始的Snellen視標。

        Snellen的視力表雖有缺點,但也沿用了百多年。最大的問題是每行的變動值不規則,視力0.10.2可分辨105分角,只差一行,但視力差了一倍。同樣差一行,視力0.9對應分辨1.11分角和視力1.0分辨1分角,實際上所差無幾。改良方式就是採用對數,上行字母的高度固定等於下行字母的1.2589倍(0.1 Log單位)。

 

        多數眼科醫師都知道LogMAR chart由澳洲的Ian Bailey Jan Lovie所設計,隨後發展成ETDRS視力表,一般公認這是最早的對數視力表。其實在一百多年前,美國眼科醫師John Green, Sr. (1835 – 1913)就已設計出對數視力表2Green畢業於哈佛大學,於1865年前往倫敦、巴黎、維也納及烏特勒支研習眼科,曾於Donders Snellen門下短暫研習。1866 年他在St. Louis, Missouri開設了眼科及耳鼻喉科診所。1867年他於美國眼科醫學會首度發表了自行設計的對數視力表,並於1868年再度發表修正版,可惜並未獲得認同,一百年後這個設計卻成為測量視力的黃金標準。百年來Green沒沒無聞,但在ETDRS視力表發表後,被提及的頻率反而升高,猜想也許美國人不想讓澳洲人專美於前吧!

圖三  Green1868年發表視力表的下半部分,與ETDRS視力表的設計一模一樣。每行最多有11個無襯線字母,每個字的間隔與字同寬,每行的間隔呈幾何性縮小。
  

        最後一位雖然在眼科學有其貢獻,但在醫學史上被漠視的程度,也極罕見。Félix Giraud-Teulon (1816-1887) 法國科學家、眼科醫師及也擔任過政府官員。當我搜尋他的生平時,連維基百科都找不到他的英文資料,勉強找到法文的靠谷歌翻譯來理解其生平。Linksz發表的視力標準發展史論文4,文中也為Giraud-Teulon抱不平,有趣的是,他也無法確定他的名,只記錄了他的姓。

        在以詳述眼科發展歷史著稱的Duke-Elder's Systems of Ophthalmology中,Giraud-Teulon的名字也僅在一個附註中被提及(vol.5, p.421, 1970)。附註寫著Snellen視標由Donders1862年巴黎舉行的第二屆國際眼科醫學會中發表,在同一會議中, Giraud-Teulon也發表了極類似的視標和理論。於Giraud-Teulon 的演講後,Donders也聲明這兩種極為近似的測試視標,是基於同一原理,於同一時間,分別在烏特勒支及巴黎兩地獨立發展出來的3。奇特的是,Snellen視標被國際性廣泛的接受,Giraud-Teulon的卻完全無人聞問,並為人所遺忘。

         Giraud-Teulon對眼科學的貢獻及遭忽視的不幸不僅止於此,他於1861年發表的雙眼間接眼底鏡,還曾在1865年美國眼科醫學會Dr. B. Joy Jeffries演講的最新眼科進展中提到這儀器將迅速普及,但事實上也幾乎完全遭遺忘。一直到1947 Schepens才重新改良研發,成為我們目前慣用的間接眼底鏡。

圖四  Giraud-Teulon 提出的視標是字句而非字母,其中字母h,n,u,m均合乎垂直線條與空隙等寬,且在特定距離為一分角。
圖五 將字體旋轉九十度可觀察到Giraud-TeulonmSnellenE有多相似。

    這篇短文記錄了數個不為人熟知的傑出前輩,以現代的觀點檢視他們的發明,在眼科學確應有其歷史定位。可惜歷史總會開玩笑,先知卓見能否被接受而流傳,常需仰賴一般社會大眾可否接納。極其超越時代的遠見,反而常常被隱沒在歷史的洪流中。

 

1.  Kuechler: Schriftnummerproben fuer Gesichtsleidende Darmstadt 1843 – Heidelberger Klin. Annalen 1884

2.  Green: On a new series of test-letters for determining the acuteness of vision,  J. Transact. Amer. Opth. Soc. 4th meeting (1868), p 68-71.

3.  Donders, F.: Discussion of Giraud-Teulon's paper. C. R. Con gr. Pxriod. Opht hal.

     (Paris) 2:10(6-07, 1862.

4.   Linksz A:The development of visual standards: Snellen, Jaeger and Giraud-Teulon

  Bull. N. Y. Acad. Med. 51:2 Feb. 1975

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1749479/pdf/bullnyacadmed00158-0019.pdf

5.  Colenbrander A: The Historical Evolution of Visual Acuity Measurement 2009

  https://doi.org/10.1080/13882350802632401

本文同刊於中眼會訊

2023年4月2日 星期日

何謂屈光不正?如何以雷射屈光手術矯正?

        所謂屈光不正,是指平行光線透過角膜、瞳孔、水晶體之後,無法正確的聚焦在視網膜上,如同照相時沒有對準焦距一樣,照出來的照片是模糊的。屈光不正包括近視、遠視、散光,它的矯正方式有框架眼鏡、隱形眼鏡、角膜塑型術(Ortho-K)、角膜切開術(RK &AK)、眼球內人工水晶體及準分子雷射(excimer Laser)等。

 1. 近視

        影像焦點聚集在視網膜之前,看遠不清楚。近視的可能原因主要是眼軸過長,或是角膜的屈度過大。

 2. 遠視

        影像焦點聚集在視網膜之後,看近比看遠不清楚。遠視的可能原因主要是眼軸過短,或是角膜的屈度過小。

 3. 散光

        角膜直軸和橫軸的屈光力不一樣,使影像扭曲變形。規則散光的角膜不是圓形,而是有點橢圓,因此影像會有兩個焦點。另外角膜受傷、病變或是手術的關係,角膜結構改變,產生不規則散光,則影像會有更多個焦點。

        以前,屈光不正只能戴眼鏡或隱形眼鏡來矯正視力,但眼鏡伴隨不便、不美觀、影像縮小與視野狹小等困擾;隱形眼鏡則可能造成角膜缺氧、角膜炎、角膜潰瘍、結膜過敏、結膜炎以及保養清洗費時等副作用。醫療科技的進步使您可以選擇高階掃瞄準分子雷射,拋開眼鏡的束縛…

         準分子雷射改變角膜弧度來矯正屈光不正,正常人的角膜約有4500度的屈光能力,佔整個眼球屈光度的7成。如果將角膜弧度改變成3500度,則可以抵銷近視1000度。而角膜弧度的改變,是利用波長193nm之紫外線來汽化移除一小部份角膜組織,切削厚度佔總角膜厚度的1/10左右,並不影響正常角膜結構的完整,也不會增加眼球破裂的危險。


修改自2018年1月8日文章