Method for Assessing Contrast Performance under Lighting Conditions such as Entering a Tunnel on Sunny Day

 

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Abstract

Background: Clinical assessment of dark adaptation is time consuming and requires a specialised instrumentation such as a nyktometer. It is therefore not surprising that dark adaptation is rarely tested in practice. As for the case of testing fitness of a driver, demands on adaptation in daily driving tasks mostly depart from settings in a nyktometer. In daily driving, adaptation is stressed by high and fast transitions of light levels, and the period of time which is relevant to safe driving starts right after a transition and ends several seconds later. In the nyktometer dark adaptation is tested after completion of the adaptation process. Results of a nyktometer test may therefore deliver little information about adaptation shortly after light transitions. In an attempt to develop a clinical test aiming to fulfill both a short measurement time and offering test conditions comparable to conditions in driving, we conducted a preliminary study in which contrast sensitivity thresholds were recorded for light transitions as found in daily driving tasks and for various times after transition onsets. Contrast sensitivity performance is compared to dark adaptation performance as assessed by a myktometer. Material and Methods: Contrast sensitivity thresholds were recorded in 17 participants by means of a twin projection apparatus. The apparatus enabled the projection of an adapting field and of a Landolt ring both with a variable luminance. Five different stepwise transitions in levels of adapting luminance were tested. All transitions occurred from bright to dark. The Landolt ring was flashed 100 or 500 ms after the transition had occurred. Participants were instructed to report the orientation of the Landolt ring. A Rodenstock Nyktometer, Plate 501, was used to record dark adaptation threshold. Results: Experimental data from the proposed test revealed a noticeably increasing contrast detection threshold measured in dark adaptation in the stronger transition from 14 000 to 8 cd/m² than in the weaker transition from 2000 to 8 cd/m². By raising the dark adaption luminance level from 8 to 60 cd/m² in the stronger transition case, the contrast detection threshold was then improved by a factor of four. Another main finding showed that for the adaptation process from strong glare stimuli to the dark adaptation, a peak deterioration in contrast sensitivity occurred at the light adaptation level of 6000 cd/m². Comparing the contrast performance assessed by the proposed test with that of the nyktometer test, there was no clear correlation between the two methods. Conclusions: Our suggested method to assess dark adaptation performance proved to be practical in use and, since the patient does not have to spend a long time to attain complete dark adaptation, the method required a short time for measurement. Our negative experience in the use of the myktometer was in agreement with reported experience in the literature.

Zusammenfassung

Hintergrund: Die klinische Bestimmung der Dunkeladaptation ist zeitintensiv und benötigt spezielle Instrumente wie das Nyktometer. Die beim Nyktometer vorliegenden Lichtbedingungen weichen wesentlich von jenen einer alltäglichen Sehsituation ab, womit die Übertragbarkeit der Messergebnisse auf die Sehleistung im Alltag fraglich ist. Beispielsweise ist ein Autofahrer stark und schnell schwankenden Adaptationsniveaus ausgesetzt und die für das Fahren relevante Adaptationsphase ist kurz. Mit dieser Studie wird ein Anlauf unternommen, einen klinischen Test zu entwickeln, der zum einen wenig Zeit benötigt und zum anderen mit dem Sehen im Alltag vergleichbare Untersuchungsbedingungen bietet. Beim Test wird die Kontrastempfindlichkeit kurz nach starken und schnellen Übergängen des Adaptationsniveaus bestimmt. Material und Methoden: Die Kontrastempfindlichkeit wurde mittels einer Doppelprojektionsvorrichtung an insgesamt 17 Versuchspersonen ermittelt. Die Vorrichtung erlaubt ein Adaptationsfeld und einen Landoltring mit einer variablen Leuchtdichte darzubieten. Fünf stufenförmige Leuchtdichteübergänge des Adaptationsniveaus wurden untersucht. 100 ms bzw. 500 ms nach dem Leuchtdichteübergang wurde der Landolt-Ring auf dem dunklen Adaptationsfeld tachistoskopisch eingeblendet. Die Versuchspersonen wurden angewiesen, die Orientierung des Landolt-Rings anzugeben. Ergebnisse: Adaptationsniveaus zwischen 2000 cd/m² und 14 000 cd/m² führten in der anschließenden Dunkeladaptationsphase zu einer Erhöhung der Kontrastschwelle (zwischen 5 und 190-Mal höher, als beim völlig dunkel adaptierten Auge). Ein Anheben des Leuchtdichteniveaus bei der Dunkeladaptation von 8 cd/m² auf 60 cd/m² verbessert das Kontrastsehen um das Vierfache. Die Resultate deuten darauf hin, dass ab einem Adaptationsniveau von ca. 6000 cd/m², die anschließende Dunkeladaptation ungünstig beeinflusst wird. Die mit der vorgeschlagenen Methode erhobenen Kontrastschwellen wiesen keine Korrelation mit den Werten aus der Messung mit dem Nyktometer auf. Schlussfolgerungen: Die vorgeschlagene Methode zur Untersuchung der Adaptationsleistung hat sich als praktikabel erwiesen. Aufgrund der Tastsache, dass keine lange Phase der Dunkeladaptation besteht, ist bei der vorgeschlagenen Methode die Dauer einer Messung kurz. Die in unserer Studie gemachten negativen Erfahrungen mit der Anwendung des Nyktometers werden von der Literatur bestätigt.

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