Kiểm tra độ nhạy tương phản

Điểm chính nhìn nhanh

Xét nghiệm độ nhạy tương phản là một xét nghiệm chức năng thị giác đo khả năng nhận biết các mẫu lưới sọc ở các tần số không gian khác nhau.
Vì độ nhạy tương phản giảm trước thị lực nên xét nghiệm này hữu ích cho những bệnh nhân than mờ mắt hoặc chói sáng nhiều dù thị lực vẫn bình thường.
Các biểu đồ xét nghiệm chính gồm Pelli-Robson, FACT và CSV-1000.
Trong đục bao sau (thể xơ hóa), độ nhạy tương phản giảm ngay cả khi thị lực bình thường, và được dùng để giúp quyết định có chỉ định mở bao sau bằng laser Nd:YAG hay không.
Độ nhạy tương phản giảm trong nhiều bệnh mắt như đục thủy tinh thể, loạn thị giác mạc không đều, viêm thần kinh thị và glôcôm.
Trong đánh giá sau mổ của IOL đa tiêu, cũng có thể định lượng sự thay đổi độ nhạy tương phản so với IOL đơn tiêu.
Đường cong độ nhạy tương phản (CSF) có dạng chữ U ngược, với độ nhạy cao nhất ở các tần số trung gian (3–6 c/d).

1. Xét nghiệm độ nhạy tương phản là gì?

Biểu đồ chức năng độ nhạy tương phản (CSF) theo phương pháp Campbell-Robson: mẫu lưới sóng hình sin với tần số không gian thay đổi (trục ngang 0.16–40 cpd) và độ tương phản thay đổi (trục dọc 0.001–0.50)

Scarfe P, et al. The Curve Visible on the Campbell-Robson Chart Is Not the Contrast Sensitivity Function. Front Neurosci. 2021;15:626466. Figure 1. PMCID: PMC7985182. License: CC BY.

Biểu đồ độ nhạy tương phản Campbell-Robson (phần A), cho thấy một mẫu lưới sóng hình sin trong đó tần số không gian tăng từ trái sang phải theo thang logarit từ 0.16 đến 40 cpd (cycles per degree), và độ tương phản tăng từ dưới lên trên theo thang logarit từ 0.001 đến 0.50. Điều này tương ứng với chức năng độ nhạy tương phản (CSF) được đề cập trong phần 1 về xét nghiệm độ nhạy tương phản.

Xét nghiệm độ nhạy tương phản là một xét nghiệm chức năng thị giác đo khả năng phát hiện các mẫu lưới sọc (sine wave grating) ở các tần số không gian khác nhau (cycles per degree, c/d). Xét nghiệm này đánh giá những khía cạnh của chức năng thị giác không thể đánh giá bằng xét nghiệm thị lực (nghịch đảo của ngưỡng tương phản ở tần số không gian cao nhất), và đặc biệt hữu ích trong những trường hợp chức năng thị giác chủ quan giảm dù thị lực vẫn được bảo tồn.

Tần số không gian là số chu kỳ sáng và tối chứa trong một độ góc nhìn. Đường cong độ nhạy tương phản (Contrast Sensitivity Function, CSF) là đồ thị có trục hoành là tần số không gian (c/d) và trục tung là độ nhạy tương phản (nghịch đảo của ngưỡng tương phản). Ở mắt người lớn bình thường, đồ thị này có đặc tính dải thông hình chữ U ngược. Đỉnh nằm ở tần số trung gian (3 đến 6 c/d), và độ nhạy giảm ở cả hai đầu tần số cao và thấp. Khi tuổi tăng, độ nhạy giảm trên tất cả các dải tần số.

Vì chức năng thị giác giảm theo thứ tự là độ nhạy tương phản rồi mới đến thị lực, nên việc đo độ nhạy tương phản rất hữu ích khi bệnh nhân than nhìn mờ nhưng thị lực vẫn bình thường. Các than phiền chủ quan như “mờ”, “chói”, và “giảm nhìn ban đêm” thường tương quan với sự giảm độ nhạy tương phản.

Lịch sử của xét nghiệm độ nhạy tương phản bắt đầu từ các nghiên cứu của de Lange và cộng sự vào năm 1952 về đặc tính độ nhạy tương phản theo thời gian và không gian bằng cách sử dụng lưới hình sin. Năm 1988, Pelli và Robson đã phát triển một bảng chuẩn có thể dùng trong lâm sàng, và xét nghiệm này trở nên phổ biến như một kiểm tra lâm sàng¹⁾.

Q Xét nghiệm độ nhạy tương phản cho biết gì?

Nó có thể phát hiện khách quan sự suy giảm chất lượng chức năng thị giác mà xét nghiệm thị lực không thể đánh giá. Ngay cả khi thị lực bình thường, nếu có các than phiền như “nhìn mờ”, “khó nhìn vào ban đêm”, hoặc “chói mạnh”, việc đo độ nhạy tương phản có thể định lượng suy giảm chức năng thị giác do đục thủy tinh thể, đục bao sau, loạn thị giác mạc không đều, hoặc bệnh dây thần kinh thị giác. Đặc biệt, ở đục bao sau dạng xơ hóa, độ nhạy tương phản có thể giảm chọn lọc dù thị lực vẫn được bảo tồn, vì vậy nó hữu ích trong việc quyết định chỉ định cắt bao sau bằng laser Nd:YAG.

2. Phương pháp kiểm tra (bảng, kỹ thuật và cách đánh giá)

Bảng độ nhạy tương phản CSV-1000E: thiết bị kiểm tra lâm sàng với các mảng lưới tròn được bố trí trên một bảng có đèn nền với 4 tần số không gian × 8 mức tương phản

de Oliveira Lage H, et al. Validation of a New Test for Measuring the Contrast Sensitivity Function (Optopad-CSF) at Near Vision. Diagnostics (Basel). 2024;14(13):1377. Figure 1. PMCID: PMC11241259. License: CC BY 4.0.

Một bảng nền sáng CSV-1000E gắn trên giá đỡ (bảng a) cho thấy một thiết bị kiểm tra với các mảng lưới tròn được sắp xếp thành bốn hàng ở 4 tần số không gian × 8 mức tương phản: 3, 6, 12 và 18 cpd. Thiết bị này tương ứng với biểu đồ độ nhạy tương phản (CSV-1000) được đề cập trong mục 2. Phương pháp khám (biểu đồ, quy trình, và đánh giá) của phần nội dung chính.

Các biểu đồ kiểm tra chính

Tên biểu đồ	Tần số không gian	Mức tương phản	Đặc điểm
Biểu đồ Pelli-Robson	Tương đương 1 c/d (cố định)	8 mức, mỗi mức 3 chữ cái	Đơn giản, được dùng rộng rãi. Kích thước chữ cố định; chỉ thay đổi tương phản.
FACT (Functional Acuity Contrast Test)	1,5/3/6/12/18 c/d (5 mức)	9 mức tương phản	Cho phép hiển thị chi tiết hàm độ nhạy tương phản (CSF) ở nhiều tần số không gian.
CSV-1000 (Vector Vision)	3/6/12/18 c/d (4 mức)	8 mức tương phản	Bảng có đèn nền. Có thể đánh giá định lượng ở từng tần số không gian
CGT-2000 (Takagi Seiko)	Nhiều tần số không gian	Từng bước	Hệ thống hiển thị LCD. Được sử dụng tại Nhật Bản

Bảng Pelli-Robson hiển thị các chữ cái có kích thước cố định (xấp xỉ tương đương 1 c/d) và đo bằng cách chỉ giảm dần độ tương phản. Mức mà có thể đọc đúng từ 2/3 chữ trở lên ở độ tương phản thấp nhất được ghi theo đơn vị log. Được dùng rộng rãi để sàng lọc và theo dõi đục thủy tinh thể và các bệnh của thần kinh thị giác ¹⁾.

FACT và CSV-1000 đo độ nhạy ở nhiều tần số không gian và giúp nắm được hình dạng tổng thể của CSF. Có thể nhận diện các mẫu đặc hiệu theo bệnh, như giảm chọn lọc độ nhạy ở tần số không gian cao trong loạn thị giác mạc không đều, và giảm độ nhạy lan tỏa trên toàn bộ các dải tần ở các bệnh của thần kinh thị giác ²⁾.

Quy trình khám

Khoảng cách khám: thay đổi theo bảng (Pelli-Robson: 1 m, FACT/CSV-1000: 3 m)
Chiếu sáng và độ chói: Khuyến nghị độ chói nền đồng đều khoảng 85 cd/m²
Hiệu chỉnh: Đo từng mắt một dưới điều chỉnh khúc xạ đầy đủ
Quy trình: Ghi lại mức tương phản thấp nhất có thể nhận biết ở từng tần số không gian và vẽ CSF

Giá trị tham chiếu bình thường

Độ nhạy đỉnh ở mắt người lớn bình thường: độ nhạy tương phản 100–400 ở các tần số không gian trung bình (3–6 c/d) (ngưỡng tương phản 0.25–1%)
Biểu đồ Pelli-Robson: ở người lớn bình thường, độ nhạy tương phản log 1.65–1.95 (ngưỡng tương phản 2–3%)¹⁾
Theo tuổi tác, độ nhạy giảm ở tất cả các dải tần số, và ở người trong độ tuổi 60, mức giảm khoảng 0.3 đơn vị log so với người lớn երիտասարդ³⁾

Q Nên dùng biểu đồ nào?

Để sàng lọc và theo dõi, biểu đồ Pelli-Robson đơn giản và được sử dụng rộng rãi. Để đánh giá chi tiết theo tần số không gian, hãy dùng FACT hoặc CSV-1000. Vì FACT có thể hiển thị toàn bộ CSF ở năm tần số không gian (1.5–18 c/d), nên rất hữu ích để xác định kiểu giảm độ nhạy đặc trưng của từng bệnh. Đối với so sánh trước và sau phẫu thuật IOL đa tiêu, cũng như đánh giá chi tiết bệnh lý thần kinh thị giác và giác mạc, nên dùng các biểu đồ nhiều tần số không gian.

3. Mối liên quan giữa độ nhạy tương phản và thị lực

Vì thị lực (Visual Acuity: VA) được định nghĩa là nghịch đảo của ngưỡng tương phản ở phía tần số không gian cao, nên nó chỉ là một điểm trên đường cong hàm độ nhạy tương phản (CSF). Khi đánh giá toàn bộ CSF, xét nghiệm độ nhạy tương phản có thể cho thấy bức tranh tổng thể của chức năng thị giác mà chỉ thị lực không thể phản ánh.

Chức năng thị giác thường giảm trước tiên ở độ nhạy tương phản, sau đó mới giảm thị lực. Vì vậy, ở những trường hợp bệnh nhân than nhìn mờ dù thị lực bình thường, có thể độ nhạy tương phản đã giảm trước. Sự chênh lệch này đặc biệt dễ gặp trong các tình huống sau.

Đục bao sau (thể xơ hóa): chỉ độ nhạy tương phản giảm trong khi thị lực vẫn giữ ở mức 1,0 trở lên
Giai đoạn hồi phục của viêm thị thần kinh: ngay cả khi thị lực hồi phục lên 0,8 trở lên, giảm độ nhạy tương phản có thể còn kéo dài trong thời gian dài⁴⁾
Sau phẫu thuật IOL đa tiêu: dù thị lực nhìn xa và nhìn gần tốt, độ nhạy tương phản vẫn có xu hướng thấp hơn so với IOL đơn tiêu⁵⁾

Các than phiền của bệnh nhân như nhìn mờ, chói sáng mạnh và khó nhìn vào ban đêm liên quan chặt chẽ với giảm độ nhạy tương phản. Ngay cả khi thị lực tốt, nếu có những than phiền này thì xét nghiệm độ nhạy tương phản hữu ích như một chỉ số đánh giá khách quan.

4. Ý nghĩa lâm sàng (các bệnh chỉ định và kiểu hình đặc trưng)

Bệnh/tình trạng	Tần số không gian của giảm độ nhạy	Đặc điểm và ý nghĩa lâm sàng
Đục bao sau (thể xơ hóa)	Tần số trung bình đến cao (chọn lọc)	Độ nhạy tương phản giảm ngay cả khi thị lực bình thường. Hữu ích trong việc quyết định chỉ định mở bao sau bằng laser Nd:YAG
Đục thủy tinh thể	Toàn bộ dải tần số (rõ nhất ở tần số trung gian)	Giảm độ nhạy trong điều kiện chói do ánh sáng tán xạ. Đặc biệt rõ trong đục thủy tinh thể nhân⁶⁾
loạn thị giác mạc không đều (sau phẫu thuật khúc xạ)	tần số không gian cao (chọn lọc)	phản ánh sự giảm của giới hạn phân giải quang học
viêm dây thần kinh thị giác, NAION	toàn bộ dải tần số không gian	Sau giai đoạn cấp tính, giảm độ nhạy tương phản có thể vẫn còn ngay cả khi thị lực đã hồi phục⁴⁾
nhược thị	tần số không gian trung bình đến cao (tùy loại)	mẫu giảm khác nhau tùy theo loại nhược thị
bệnh glôcôm	tần số không gian cao (giai đoạn sớm)	có thể phát hiện trước khi xuất hiện khiếm khuyết thị trường⁷⁾
Sau phẫu thuật IOL đa tiêu cự và IOL EDOF	Tần số không gian trung bình đến cao	Độ nhạy tương phản có xu hướng giảm nhẹ so với IOL đơn tiêu cự. Hữu ích cho giải thích trước phẫu thuật⁵⁾
Thay đổi liên quan đến tuổi tác	Trên toàn bộ dải tần số (xuất hiện sớm hơn ở tần số cao)	Ngay cả khi lão hóa bình thường, cũng giảm dần trên toàn bộ dải tần số³⁾

Đục bao sau và đục thủy tinh thể giữ vai trò đặc biệt quan trọng trong xét nghiệm độ nhạy tương phản. Ở thể ngọc trai Elschnig của đục bao sau, thị lực thường đã giảm, nhưng ở thể xơ hóa, nếu nhẹ, có thể chỉ gây giảm độ nhạy tương phản mà thị lực vẫn được bảo tồn. Hiểu được khác biệt này giúp quyết định chỉ định cắt bao sau bằng laser Nd:YAG phù hợp hơn.

Trong glôcôm, có báo cáo cho thấy, dựa trên nguyên lý tương tự high-pass resolution perimetry (HRP), sự giảm độ nhạy tương phản ở tần số không gian cao có thể được phát hiện trước khi có khuyết thị trường⁷⁾. Tuy nhiên, do độ nhạy và độ đặc hiệu kém hơn so với xét nghiệm thị trường, hiện nay nó chỉ đóng vai trò hỗ trợ.

Q Nếu nhìn vẫn tốt nhưng lại thấy khó nhìn thì sao?

Ngay cả khi thị lực khoảng 1,0, nếu có các than phiền như “nhìn mờ”, “chói nhiều” hoặc “khó nhìn vào ban đêm”, có thể là do giảm độ nhạy tương phản. Tình trạng này đặc biệt thường gặp ở đục bao sau (thể xơ hóa), đục thủy tinh thể, sau phẫu thuật khúc xạ và trong giai đoạn hồi phục của bệnh thần kinh thị giác. Thực hiện xét nghiệm độ nhạy tương phản cho phép đánh giá định lượng sự suy giảm chức năng thị giác mà kiểm tra thị lực không phát hiện được, và đánh giá khách quan nhu cầu điều trị. Có thể bắt đầu bằng sàng lọc đơn giản với bảng Pelli-Robson, sau đó nếu cần thì đánh giá chi tiết theo từng tần số không gian bằng FACT hoặc CSV-1000.

5. Đánh giá đục bao sau và cắt bao sau bằng laser Nd:YAG

Chỉ định cắt bao sau chủ yếu được quyết định bằng cách ước đoán suy giảm chức năng thị giác từ loại và mức độ đục bằng phương pháp soi ngược với đèn khe. Vì chức năng thị giác giảm trước tiên ở độ nhạy tương phản, sau đó mới đến thị lực, nên đo độ nhạy tương phản rất hữu ích khi bệnh nhân than nhìn mờ nhưng thị lực chưa giảm.

Các loại đục bao sau và ảnh hưởng đến chức năng thị giác:

Dạng ngọc trai Elschnig (xếp lớp): các tế bào biểu mô còn sót lại của thủy tinh thể tăng sinh và xếp lớp trên bao sau. Thường thì thị lực đã giảm
Dạng xơ hóa (nhẹ): chỉ gây giảm độ nhạy tương phản, còn thị lực vẫn được bảo tồn. Trong trường hợp này, nếu chỉ đo thị lực, sự suy giảm chức năng thị giác có thể bị bỏ sót

Nếu có thể đưa sự giảm độ nhạy tương phản vào quyết định cắt bao sau bằng laser Nd:YAG, sẽ dễ xác định thời điểm can thiệp phù hợp hơn ngay cả ở những trường hợp mà triệu chứng chính của bệnh nhân (nhìn mờ, chói sáng) không khớp với các số đo khách quan.

Giá trị tham khảo của thủ thuật cắt bao sau bằng laser Nd:YAG:

Năng lượng xung: 1,0–2,0 mJ (bắt đầu từ năng lượng thấp)
Kiểu cắt: cắt hình chữ thập hoặc hình tròn (mục tiêu đường kính 3–4 mm trở lên)
Biến chứng chính: tăng nhãn áp (1–2 giờ sau mổ, xử trí bằng thuốc hạ nhãn áp), tổn thương IOL (có thể xuất hiện vết lõm), sa dịch kính ra trước

6. Nguyên lý đo lường (lý thuyết tần số không gian)

Định nghĩa độ tương phản

Độ tương phản được định nghĩa theo công thức Michelson.

Độ tương phản (C) = (Lmax − Lmin) / (Lmax + Lmin)

Ở đây, Lmax chỉ độ sáng cao nhất của các sọc, còn Lmin chỉ độ sáng thấp nhất. Độ tương phản có giá trị từ 0 (đồng đều) đến 1 (tối đa). Độ nhạy tương phản (CS) là nghịch đảo của ngưỡng tương phản (giá trị tương phản thấp nhất có thể phân biệt).

CS = 1 / ngưỡng tương phản

Đặc tính thông dải của hệ thị giác người

Hệ thị giác người có đặc tính của bộ lọc thông dải và có độ nhạy cao nhất ở tần số không gian trung bình (3–6 c/d).

Giảm độ nhạy ở tần số thấp: do ức chế bên (lateral inhibition). Các cơ chế xử lý ở võng mạc và vỏ não thị giác ức chế các mẫu đồng đều tần số thấp
Giảm độ nhạy ở tần số cao: do giới hạn độ phân giải của hệ quang học của mắt (quang sai và nhiễu xạ) và giới hạn lấy mẫu của các thụ thể quang ở võng mạc (khoảng cách giữa các tế bào nón)

Mật độ tế bào nón ở điểm vàng trung tâm vào khoảng 150.000〜200.000 tế bào/mm², và giới hạn lấy mẫu tương đương khoảng 50〜60 c/d. Tần số cắt của CSF thực tế thấp hơn mức này do ảnh hưởng của quang sai.

Chuyển đổi giữa tần số không gian và thị lực

Mối liên hệ giữa tần số không gian (c/d) và thị lực như sau.

Tần số không gian (c/d)	Thị lực thập phân tương đương
3	Khoảng 0.1
6	khoảng 0,2
12	khoảng 0,4
18	khoảng 0,6
30	khoảng 1,0
60	khoảng 2,0

Vì tần số không gian tương ứng với thị lực 1.0 là khoảng 30 c/d, nên giới hạn tần số cao của CSF là điểm tương ứng với thị lực trên CSF.

7. Nghiên cứu mới nhất và triển vọng tương lai

Phương pháp qCSF (quick Contrast Sensitivity Function) sử dụng thuật toán kiểm tra thích ứng với ước lượng Bayes để ước tính toàn bộ CSF chỉ với số lần thử bằng khoảng 1/3 đến 1/5 so với các phương pháp thông thường⁸⁾. Phương pháp này góp phần lớn vào việc nâng cao hiệu quả của các phép đo tâm sinh lý và đang được ứng dụng lâm sàng ngày càng nhiều.

Thiết bị dạng máy tính bảng cũng đang giúp việc đo độ nhạy tương phản trở nên đơn giản hơn. Các ứng dụng kiểm tra sử dụng màn hình LCD của điện thoại thông minh và máy tính bảng đã được phát triển, và được kỳ vọng sẽ dùng cho theo dõi tại nhà và sàng lọc quy mô lớn⁹⁾. Tuy nhiên, việc hiệu chỉnh độ sáng và đặc tính gamma của màn hình là cần thiết để bảo đảm độ chính xác, và chuẩn hóa vẫn là một thách thức.

Trong đánh giá sau phẫu thuật của IOL đa tiêu cự và IOL EDOF, độ nhạy tương phản được xem là một chỉ số kết cục quan trọng. Các nỗ lực vẫn đang tiếp tục nhằm đánh giá khách quan ảnh hưởng của từng thiết kế IOL lên độ nhạy tương phản ở tần số không gian trung bình đến cao, và sử dụng điều này cho việc giải thích cho bệnh nhân và lựa chọn thiết bị⁵⁾.

Trong lĩnh vực thần kinh nhãn khoa, tính hữu ích của độ nhạy tương phản như một chỉ dấu hoạt động bệnh trong viêm dây thần kinh thị và đa xơ cứng đang được nghiên cứu. Sự giảm độ nhạy tương phản kéo dài ngay cả sau khi thị lực trở lại bình thường có thể phản ánh tổn thương sợi trục dưới lâm sàng⁴⁾.

8. Tài liệu tham khảo

Pelli DG, Robson JG, Wilkins AJ. The design of a new letter chart for measuring contrast sensitivity. Clin Vis Sci. 1988;2(3):187-199.
Ginsburg AP. Contrast sensitivity: determining the visual quality and function of cataract, intraocular lenses and refractive surgery. Curr Opin Ophthalmol. 2006;17(1):19-26. doi:10.1097/01.icu.0000192520.48411.fa. PMID: 16436920.
Owsley C. Aging and vision. Vision Res. 2011;51(13):1610-1622. doi:10.1016/j.visres.2010.10.020. PMID:20974168; PMCID:PMC3049199.
Balcer LJ, Miller DH, Reingold SC, Cohen JA. Vision and vision-related outcome measures in multiple sclerosis. Brain : a journal of neurology. 2015;138(Pt 1):11-27. doi:10.1093/brain/awu335. PMID:25433914; PMCID:PMC4285195.
de Vries NE, Webers CA, Touwslager WR, et al. Dissatisfaction after implantation of multifocal intraocular lenses. J Cataract Refract Surg. 2011;37(5):859-865. doi:10.1016/j.jcrs.2010.11.032.
Elliott DB, Bullimore MA. Assessing the reliability, discriminative ability, and validity of disability glare tests. Investigative ophthalmology & visual science. 1993;34(1):108-19. PMID:8425818.
Sample PA, Ahn DS, Lee PC, Weinreb RN. High-pass resolution perimetry in eyes with ocular hypertension and primary open-angle glaucoma. American journal of ophthalmology. 1992;113(3):309-16. doi:10.1016/s0002-9394(14)71584-3. PMID:1543225.
Lesmes LA, Lu ZL, Baek J, Albright TD. Bayesian adaptive estimation of the contrast sensitivity function: the quick CSF method. Journal of vision. 2010;10(3):17.1-21. doi:10.1167/10.3.17. PMID:20377294; PMCID:PMC4439013.
Hazel CA, Elliott DB. The dependency of logMAR visual acuity measurements on chart design and scoring rule. Optometry and vision science : official publication of the American Academy of Optometry. 2002;79(12):788-92. doi:10.1097/00006324-200212000-00011. PMID:12512687.