立体视觉与立体视觉检查

一目了然的要点

1. 什么是立体视觉

立体视觉（stereopsis）是大脑检测左右视网膜上因视觉对象投影而产生的水平方向偏差（双眼视差）并将其转换为深度感知的功能。通过重建双眼视差获得深度知觉，被视为双眼视觉的最高级功能。

词源来自希腊语“立体（solid）”和“视力（power of sight）”。19世纪30年代后期，Charles Wheatstone提出了双眼视差的概念，并指出当双眼注视空间中的某一点时，近处和远处的物体会在视网膜的不同位置成像。

双眼视觉的三级结构依次为：同时视（simultaneous perception）→融合（fusion）→立体视觉（stereopsis）。立体视觉只有在融合建立后才能获得。

立体视觉的精细度以秒角（seconds of arc）量化。360°→每度60分角→每分60秒角，数值越小越精细。正常立体视觉下，能够分辨10米外8厘米的深度差异，实现如此精细的深度知觉。

立体视觉与日常远近感的区别也需要厘清。立体视觉是通过双眼信息处理获得的感知，而所谓的立体感也可以通过单眼深度线索（如透视法、大小、纹理等单眼线索）实现。即使没有立体视觉，世界也不会看起来是平面的，日常活动通常不会受到明显影响。

发育与关键期如下所述。立体视觉在出生时并不存在，从眼位稳定的出生后3个月左右开始发育。敏感期在出生后6个月至1岁达到高峰，15岁左右敏感期消失。获得精细立体视觉（fine stereopsis）需要在出生后数周至最迟数月内矫正眼位，此后至2岁左右的手术只能获得粗略立体视觉（coarse stereopsis）。

Q 没有立体视觉是否会影响日常生活？

即使没有立体视觉，通过透视法、大小变化等单眼线索也能感知深度，因此日常活动通常不会受到明显影响。但只有立体视觉才能识别10米外8厘米的差异，在接球类运动或精细操作时可能会感到困难。

2. 主要症状与临床所见

自觉症状

立体视觉缺损难以自觉：由于单眼线索足以应对日常生活，立体视觉缺损本身难以察觉。
3D影像异常：观看3D电影、3D电视或玩3D游戏时，物体无法呈现立体感，提示立体视觉缺失。
精细操作困难：穿针引线、接球等需要深度感知的活动中可能感到困难。
复视：伴有斜视时，可能出现复视（看东西重影）。

临床所见（医生确认的体征）

斜视（显性斜视）：双眼不齐。通过遮盖-去遮盖试验检测显性斜视（tropias）。
异常头位：为适应非共同性偏斜而试图维持双眼视的迹象。
弱视：当视力差异超过大脑的克服极限时发生。大脑抑制较差眼，导致弱视形成。
抑制：大脑抑制一只眼睛视觉的体征。通过Worth四点灯试验或Bagolini线状镜检测。
视网膜异常对应：与斜视相关的异常感觉适应。通过Bagolini试验或后像试验评估。

3. 原因与风险因素

为了建立正常的双眼视觉功能，需要满足以下三个条件。

没有恒定性斜视
双眼视力与屈光不正的差异小，能够融合
存在正常的视网膜对应

阻碍这些功能的以下因素是立体视觉缺损的主要原因。

斜视（strabismus）：最重要的原因。恒定性斜视无法发展正常的双眼视觉功能。外斜视从间歇性开始，因此双眼视觉相对容易保持，但内斜视从一开始就不正位，需要早期通过棱镜眼镜或手术进行矫正。
微小斜视（microtropia）：即使斜视角非常小，也容易发生抑制，难以获得正常的双眼视觉。
弱视（amblyopia）：屈光参差性弱视、斜视性弱视和形觉剥夺性弱视均可导致立体视觉缺损。
屈光参差（anisometropia）：左右眼屈光度的差异妨碍融合，导致立体视觉缺损。
先天性白内障（congenital cataract）：若未在足够早期矫正，则无法发展同时视。
不等像视：双眼视网膜上投影的物体大小存在显著差异。

出生后8年内的视觉中断，无论严重程度和持续时间，都可能阻碍视觉认知的发展。在此时期之后发生的视觉中断不会丧失立体视觉，但会产生适应性变化。

Q 孩子的立体视觉在几岁之前发育？

立体视觉从出生后3个月左右开始发育，6个月至1岁期间敏感性最高。获得精细立体视觉需要在出生后数周至数月内矫正眼位，否则之后可能只能获得粗大立体视觉。视力的关键期持续到8岁（临床实践中10岁左右仍有改善可能），但双眼视觉功能的敏感期比立体视觉和视力更早结束。

4. 诊断与检查方法

立体视觉检查均为自觉检查，要正确判断受检者的反应，必须理解正常与异常双眼视功能以及掌握各检查法的特性。

检查条件的选择原则：房间越暗，融像越困难。抑制在越接近日常视觉时越容易发生，越远离日常视觉时越不易发生。需要根据“是想了解日常视觉下的双眼视状态，还是潜在的双眼视能力”来改变检查方法和条件。此外，感觉功能检查应在解离检查（如遮盖试验）之前进行。

立体视觉检查大致分为静态检查和动态检查。静态检查又根据双眼分离法分为偏振光方式、红绿方式、实立体视法、圆柱衍射法、无分离眼镜方式。

主要近立体视检查的概要如下。

检查名称	分离法	视差范围（秒角）	适用年龄	特征
Titmus立体视测试	偏振光	40～3,000秒	2岁及以上	最常见。有假阳性
TNO立体视测试	红绿	15〜480″	2.5岁〜	无假阳性。擅长高级立体视判定
Frisby立体测试	无（真实立体）	20～600″	3岁～	最接近日常视觉
Lang立体测试	圆柱衍射	200~1200秒	2岁及以上	无需眼镜。适合筛查
Randot立体视测试	偏振光	20～500″	2岁～	随机点。假阳性少

Titmus立体视测试（偏振光法）

最常用的近距立体视检查。通过偏振眼镜分离双眼，可在接近日常视觉的条件下进行检查。检查距离40cm，在完全矫正下进行。

构成与步骤如下：

苍蝇（Fly）：视差约3000″。确认是否能实际抓住翅膀（大致判断立体视的有无）。
动物：猫400″·兔200″·猴100″。
圆圈：(1)800″→(2)400″→(3)200″→(4)140″→(5)100″→(6)80″→(7)60″→(8)50″→(9)40″共9个等级。

由于是实心图案，缺点在于可能因单眼线索导致假阳性。当患者表述模糊时，可让其翻转眼镜佩戴以确认深度知觉是否存在。利用Fly下方的R/L和Circle(1)也可检测抑制。

TNO立体视检查（红绿方式）

使用随机点图案的近立体视检查。通过红绿眼镜分离双眼。该检查与日常视觉差异较大，是在容易产生抑制的条件下进行的。检查距离为40cm，在完全矫正下实施。

最大特点是无单眼线索导致的假阳性，如果TNO立体视检查结果良好，则可判定具有高度立体视功能。

Plate I~III：筛查/婴儿用（视差较大的图形，单眼也能识别的图形）。
Plate IV：抑制检查板。
Plate V〜VII：定量用。V=480″・240″、VI=120″・60″、VII=30″・15″。

Lang立体视检查（圆柱衍射法）

该检查是一种近立体视检查，检查表内嵌有衍射光栅（柱镜）。无需佩戴检查眼镜即可进行，即使是2岁左右的低龄儿童也能检查。广泛用于3岁儿童体检和学校体检的筛查。

LANG I：猫1,200″・星600″・车550″。
LANG II：大象600″·汽车400″·月亮200″。还配置了无视差的星星（用于确认理解度）。
LANG-STEREOPAD®：星星1,000″·汽车600″·猫400″·月亮200″·太阳100″·星星50″。视标可自由粘贴。

虽然是随机点图案，但倾斜平板时会出现单眼线索的缺点。必须正面将平板呈现给受检者。

Frisby立体测试（实景立体法）

使用两块透明塑料板。前面印有一个图案，后面印有三个相同的图案，塑料板的厚度本身产生视差。有三种不同厚度（6mm、3mm、1.5mm）的板，通过改变检查距离也可以改变视差。由于不使用检查眼镜，而是用真实的立体物体进行检查，因此可以评估最接近日常视觉的立体视觉。适用年龄3岁起，立体视差度600～20秒，检查距离30～80cm。

无需分离眼镜的实用立体视觉检查

Two pencil法：将两支铅笔的笔尖对齐的检查。适用年龄2岁起，立体视差度约3,000～5,000秒。在检查者前方33cm处进行。最接近近处日常视觉且极为简便。如果双眼能完成而单眼失败，则判断具有实用的双眼视觉功能。
穿环法：将钩形铁丝穿过直径2～3cm的环的检查。适用年龄3岁起，立体视差度约2,000～3,000秒。比Two pencil法更少单眼线索，需要更精细的立体视觉。

此外，由于这些实用检查可以通过训练通过，因此它们被定位为粗略评估近处深度知觉，而非严格测量立体视功能。

其他检查方法

Randot preschool stereotest・Random dot butterfly：偏振方式。使用随机点图案，假阳性少。
Pola test：偏振方式。适用年龄2.5岁起，检查距离500cm。评估远距离立体视的有无（定性检查）。
大型弱视镜（同视机）：由于将视标投射到左右眼的中心凹，即使显性斜视也能检查立体视功能。远立体视90～720秒。适用年龄4岁及以上。
三杆法：代表性的动态立体视检查。评估视标移动条件下的深度知觉。
3D multi vision tester：静态5000～135秒，动态2700/1500/1000秒。检查距离50cm。

Q Titmus立体视测试与TNO立体视测试有何区别？

Titmus采用偏振光方式，由于是实心图案，单眼线索可能导致假阳性。TNO采用红绿方式，由于是随机点图案，没有假阳性，如果TNO结果良好，则可以判定具有高度立体视觉功能。在接近日常视觉的条件下评估时适合使用Titmus，在严格定量立体视觉功能时适合使用TNO。

5. 标准治疗方法

目前没有直接治疗立体视觉缺损本身的标准治疗方法，基本治疗原则是治疗原发病。

斜视手术：通过矫正眼位来改善双眼视觉功能。恢复高级立体视觉（high-grade stereopsis）需要良好的单眼视力、良好的眼位以及基线双眼视觉潜力。低级双眼视觉（同时视、周边融合）即使在视力不良或长期斜视的情况下，也可能通过手术实现。
屈光矫正：针对屈光参差配戴眼镜。对于高AC/A比的调节性内斜视，配戴下方加+3.00D的眼镜。
弱视治疗：采用遮盖疗法（眼罩）或压抑疗法（通过药物或眼镜降低健眼视力）。
棱镜眼镜：用于内斜视的早期干预。
先天性白内障的早期手术：在足够早期进行矫正以促进双眼视觉发育。

6. 病理生理学·详细发病机制

双眼视差检测机制

大脑检测双眼视差，刺激视差选择性神经元，提高动作电位发放频率，从而编码两个图像之间的关系。

单视轨迹（horopter） 是与注视点大致处于同一深度、投射到双眼视网膜对应点的点的集合。存在几何单视轨迹和经验单视轨迹。单视轨迹上的点投射到对应的视网膜对应点，因此看起来是单一的，但偏离单视轨迹则会产生双眼视差。

Panum融合区 是指对于偏离单视轨迹的物体所产生的视差，在不产生复视的情况下能够实现融合的区域。Panum融合区内的视差会转化为立体视觉，而区外的大视差则会导致复视。

关于视网膜对应点，双眼的中心凹具有共同的视觉方向，从中心凹等距的颞侧视网膜点与另一眼的鼻侧视网膜点相对应。中心凹融合实现精细立体视觉，周边融合实现粗略立体视觉。

静态立体视觉与动态立体视觉

静态立体视觉

定义：视差随时间不变化的立体视觉。

测量工具：Titmus、TNO、Lang、Frisby、Randot等多种检查均可对应。

用途：基本立体视觉能力的定量评估。

动态立体视觉

定义：视差随时间变化（视标移动）的立体视觉。

测量工具：三杆法、3D多视觉测试仪。

用途：评估实际运动环境中的深度知觉。

立体视觉的定量化与运动性融像

正常双眼视功能定义为“无抑制、能同时视、具有正常融像、能检测60″以下的双眼视差并获得立体视觉”。

运动性融像的正常值：辐辏方向25°、分开方向5°、上下方向1~2°、旋转方向约8°。

融像域的正常值（大型弱视镜）：水平-4〜+25°·上下方向1〜2.5°·旋转方向6〜10°。

抑制与立体视觉缺损的机制

当视力差超过大脑的克服极限时，大脑会抑制较差的那只眼睛。这会导致立体视觉丧失，但可保护免受复视。抑制被视为一个独立且可修正的参数，减少抑制可能有助于改善立体视觉，这一点正受到关注。

单眼线索（monocular depth cues）

单眼也能实现深度知觉的线索包括：透视法、大小、顺序（重叠）、纹理变化与梯度、离焦、颜色、雾气、相对大小等。这些线索虽然有用，但容易受到视错觉的影响。

7. 最新研究与未来展望（研究阶段报告）

通过3D视频游戏提升立体视觉

Li等人（2024）对40名视力正常的年轻成年人（均为非游戏玩家）进行了一项随机对照研究¹⁾。3D视频游戏组（21人）使用PlayStation 3D第一人称射击游戏，总共游玩40小时（每次2小时，共20次，持续4-5周）；2D视频游戏组（19人）以2D模式游玩同一游戏相同时间。使用32英寸主动式3D电视（240Hz刷新率），仅3D视频游戏组佩戴主动快门式3D眼镜。

结果，3DVG组的立体视觉提高了33%（改善率26.6±4.8%），而2DVG组没有显著变化（改善率1.8±3.0%）。统计分析采用双因素重复测量ANOVA F=17.621, p<0.001，3DVG组的改善Bonferroni t=5.544, p<0.001¹⁾。基线立体视觉阈值较高的参与者改善幅度更大。双眼对比敏感度没有显著变化（F=0.423, p=0.524），表明这是立体视觉特异性的改善。

既往研究报道了弱视成人通过3D视频游戏改善视力和立体视觉（Li et al. 2011, 2018）。本研究的临床启示是，3D视频游戏训练可能有助于改善双眼视觉异常患者的立体视觉¹⁾。

弱视的双眼治疗与知觉学习

针对抑制的**双眼治疗（dichoptic treatment）**是一种在双眼视觉条件下改善弱视眼功能的研究方法。此外，Ding & Levi（2011）报告了通过知觉学习恢复双眼视觉异常成人的立体视觉，表明即使在关键期之后，可塑性仍可能存在。

Q 3D视频游戏能否改善立体视觉？

Li等人（2024）的研究表明，正常成人通过玩3D视频游戏40小时，立体视觉可提高约33%。但这只是研究阶段的发现，尚未确立为标准医疗实践。临床应用中需与主治医生协商。

8. 参考文献

Li RW, Li BZ, Chat SW, Patel SS, Chung STL, Levi DM. Playing three-dimensional video games boosts stereo vision. Curr Biol. 2024;34(11):2492-2500.e4.
Rucker JC, Kennard C, Leigh RJ. The neuro-ophthalmological examination. Handb Clin Neurol. 2011;102:71-94. PMID: 21601063.
Warburg M. [Development of sight]. Ugeskr Laeger. 1991;153(22):1571-5. PMID: 2058015.