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

視力表 驗視力

         門診的最大宗就是家長帶小朋友來驗視力和度數，可是對於視力和度數的認知卻相當混淆。家長會想知道0.7或0.1是幾度? 三百度是零點幾? 其實，視力和度數是完全兩回事，以數位相機來比喻會比較容易解釋清楚。

         一張數位相片清晰與否，除了相機畫素高低，另一個因素就是焦距準確與否。同樣對準焦聚，百萬畫素的相機，影像絕對劣於千萬畫素的。簡單的說，畫素就是視力，而對焦系統則是度數，有近視、遠視、散光的眼睛就是焦距沒對準。要對準焦距，在相機上需轉動對焦環，在眼睛上則是用不同度數的鏡片來調整。五百度近視，戴上正確鏡片後視力應為1.0，甚至1.2，如同千萬畫素的相機。但若是眼睛本身有問題，比如弱視、白內障，則雖然矯正度數正確，視力仍可能只有0.2、0.3，就像百萬畫素的相機。

         另一個易誤解的就是不戴眼鏡時的視力，稱為裸視。一百度的近視，裸視由0.8、0.7甚至低到0.1都有可能。近視越深裸視確實越差，但不一定成等比的減少，所以臨床上驗出，裸視右眼1.0，左眼0.5，父母很著急，說視差這麼大，其實右眼沒近視，左眼近視50度就有可能了。相對的右眼近視七百度，左眼三百度，裸視可能都是零點一，可是實際上視差是很大的。

        視力檢測是一個人造的系統，測試在良好的照明、完整的反差下，和其他的”正常人”比較，受檢者能看到什麼程度。最早的視力表是荷蘭Snellen教授於1862年發表的視力表，當初設計視力表時認定1.0就是正常人的視力，當然後人的研究發現並非如此，但慣例還是以1.0為標準。Snellen視力表以11行不同的英文字母為視標，第一行只有單一個很大的字母，然後字母越來越小，檢查時病人依序由大至小唸出字母。有些字母太容易混淆或過分突出，所以並不是每一個字母都用來做視力檢查的視標。字母的印刷是有一定格式的，線條寬度對應於眼睛相當於一分角，一分角為一度的六十分之一，而字母的高度則是線條寬度的5倍。

        在台灣不太容易看到真正的Snellen視力表，因為不是每個受檢者都認識英文字母，因此幾乎沒有眼科採用。在台灣常看到的E字型視力表常被誤稱為Snellen視力表。早在1885年，Albini為了測幼兒視力，將E字畫在卡片上，然後交給幼兒一個E字木頭模型，配合卡片的旋轉，幼兒轉動木頭E字顯示方向，最後發展出E字型視力表。Taylor於1976年為了研究澳洲未開化原住民的視力，將E字視力表以對數方式設計，發展出Tumbling E-chart，翻轉的E視力表！它還有另一個不怎麼討喜的名字「Snellen文盲視力表」，坐在前面越看越覺得自己是個文盲，真不舒服。1888年瑞士眼科醫師Edmund Landolt 根據Snellen的原理，發表了Landolt C視力表，一個C是五分角，而中間的缺口是一分角，顯然這種視力表非常適合不用拉丁字母的地區，因此被國際眼科醫學會採用，一般稱為萬國視力表。一般而言，用E字視力表量出來會比C字的視力好一點，因為E字只有四個方向，C字因有斜向開口所以共有8個方向，八選一和四選一的選擇題，你說那一個考起來分數會比較高？       

不論E或C視標，線條寬度對應於眼睛相當於一分角，字母高度為
線條寬度的5倍。

        當量出來的視力不合預期，不論太好或太壞，常有人會質疑視力表或距離的正確性。一般的說法都是距離太遠或太近，燈光太暗等等，其實視力表有多種不同設計，一般最常見的就是上面所提的C型和E型。其設計原理都一樣，視標大小為五分角，而其線條寬度或缺口為一分角，C型視力表標準使用距離是5公尺，E型則是6公尺，可是只要適當調整視標大小，兩種視力表都可在不同距離使用。現在越來越普遍的電腦螢幕視力表，可配合場地，調整在任何距離使用。以前眼科診所會印製視力表，提供給父母，教幼兒如何比視力表，但現在只要在網路下載在螢幕前或手機就可先練習了。