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。1852年Donders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/D，d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Donders於1862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0.1和0.2可分辨10及5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 和 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²。Green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 和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  Green於1868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Donders在1862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年 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-Teulon的m和Snellen的E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

人工水晶體的發明

       

人工水晶體的發明是二十世紀重大的醫學突破，大幅改善了老年人的生活品質。

        人工水晶體的發明是二十世紀一個重大的醫學突破，英國眼科醫師Harold Ridley被尊為人工水晶體之父，為發明並植入人工水晶體的第一人。據說他的這項發明來自於一個醫學生的挑釁，有一次Ridley醫師示範了一個完美的白內障摘除手術後，意氣風發，卻被一個醫學生刺激他說可惜你不能夠以透明鏡片來取代你取出的渾濁白內障。被潑了這盆冷水後，Ridley醫師開始思考這個問題，回想起二次世界大戰期間，飛行員被槍擊後碎裂的飛機艙罩傷及眼睛，常有大小不一的碎片殘留在眼內，Ridley醫師觀察到除非這些碎片銳緣，碰觸敏感且活動的眼睛組織，否則幾乎不會引起發炎反應。眼睛是一個敏感的器官，即使是非常微小的異物進入眼球都會引起發炎，但是眼睛卻接納了這些碎片。飛機艙罩是用甲基丙烯酸甲酯(PMMA)製成的，因此Ridley醫師構想純化這種材質製作人工水晶體，來取代囊外摘除術所取出的渾濁白內障，早期的人工水晶體也都沿用這個材質，直到現代這種材質的人工水晶體仍偶被使用。

            第一個人工水晶體由Rayner公司製造，除了周圍一圈稜脊外其大小和形狀都類似人類的水晶體，於1949年11月Ridley醫師在倫敦的聖湯瑪士醫院成功的植入一個45歲婦人的眼中，但是因為無法確認人工水晶體可以穩定於置入之位置，因此當場它又將它取出；於1950年二月再次植入於同一眼，這是史上第一次永久性植入人工水晶體。術後雖有葡萄膜炎，經藥物治療後完全緩解，經檢討這問題可能是由人工水晶體消毒方法所致。手術雖然成功，可是當時設計人工水晶體時僅模擬水晶體的曲度，並未進行實驗室的光學測試，術後有一千八百度近視和六百度散光，視力可矯正到0.3。此後十二年間植入了約一千顆人工水晶體，成功率約70%。併發症包括20%病例發生晶體脫位，10%續發性青光眼。雖然獲得初步的成功，但當時批評的聲浪也不小，認為這種手術太冒險，可能會傷及病人的視力。

         Ridley醫師以囊外摘除術，將人工晶體放在後房，夾於虹彩及後水晶體囊之間。而當時通用的手術方式是將整顆水晶體摘除不留後囊的囊內摘除術，加上當時的水晶體是我們現代使用的45倍重，因此水晶體脫位的比例非常高，逐漸的整個手術方法及晶體設計都被放棄。後續的發展是將人工水晶體置於虹彩與角膜間的前房，由於設計及製造問題，造成許多因角膜內皮細胞損壞而導致的水泡性角膜炎，病人甚至因而失明，Ridley醫師也因此遭受到國際性的多方責難。幸賴Ridley及一些有遠見的醫師在此基礎上再接再厲，人工水晶體不斷的改善，於六零年代末期，漸趨普及。人工水晶體於1981年通過FDA的許可認為它是安全有效的。我於1982年開始接受眼科住院醫師訓練時，老一輩的醫師心中對人工晶體安全性仍然存疑。其實這也不奇怪，遲至1983年Ridley醫師服務的歐洲最老牌也最出名的Moorfields 眼科醫院仍有對人工水晶體安全性存疑的學術報告。

        半個世紀過後，我們確認Ridley醫師的努力是劃時代的大突破，改善了許多老年人的生活品質，Ridley醫師也於晚年因此項重大醫療成就獲英國女王封為爵士。

人工水晶體發明前之白內障手術後視力重建

     

人工水晶體發明以前，想要在白內障手術後重建完美的視力是一個不可能的任務。

        白內障手術已有千年的歷史，羅馬時代即有醫書記載，中醫也有〝金針撥障術〞撥動成熟的白內障使其掉入玻璃體中，毛澤東當年即以此種方式處理白內障。但直到人工水晶體發明以前，想要完美的重建手術後的視力是一個不可能的任務。

        人工水晶體發明前的白內障手術以水晶體囊內摘除術為主，先切開角結膜交接處約一公分大小之弧形切口，以藥物溶解聯結水晶體和周邊組織的懸吊韌帶後，再以鑷子或冷凍探針取出整顆水晶體後，縫合傷口讓眼睛成為無晶體的狀態。

        術後通常以眼鏡矯正無晶體造成的高度遠視，這種厚重的凸透鏡度數高達一千三百度外觀很不討喜，鏡片中間凸起被形容為〝荷包蛋〞。視野有一環狀盲區，會產生所謂〝盒中彈簧小丑〞的現象，物體進入盲區時會突然消失再突然出現在眼前。這種度數的透鏡會放大物體達30%，影響空間判斷能力；因球面像差的問題，視線一偏離鏡片中心所見物體是扭曲的，週邊視野也受到限制。若是單眼接受手術，因兩眼像差頗大，無法以眼鏡矯正。因此在人工水晶體發明前，病人要忍受長期的視力不良、行動不便，等到〝白內障熟了〞才安排在短期內兩眼連續接受手術，方便以眼鏡同時矯正，解決兩眼影像大小不等的難題。

        隱形眼鏡對於無晶體的矯正有很大的幫助，解決配戴眼鏡時影像放大、外觀不雅、影像不等大的部分困擾。但並非每個人都能適應隱形眼鏡，過敏、感染等副作用，骯髒的工作環境，以及老年人手腳不方便等問題都會影響隱形眼鏡的配戴。直到人工水晶體發明，才完美達成白內障術後的視力重建。