三种方法检测173 例先天性红绿色觉异常患者的诊断效能比较

王培红，俞 俊，李朝辉，贾 亮

1 解放军医学院，北京 100853；2 解放军总医院第三医学中心眼科医学部，北京 100039；3 义乌爱尔眼科医院眼科，浙江义乌 322000

先天性色觉异常(congenital color vision deficiency，CVD)是一种无法正确区分部分或全部颜色的疾病，是人类最常见的眼科遗传病。全球范围内约有2 亿人患有CVD，其中男性发病率为5%～8%，女性发病率为0.5%～1%[1]。CVD 患者无法从事一些行业，如医疗、美术、化工生产、交通及航空等[2]。所以对CVD 患者诊断的分型及严重程度评估至关重要。然而，简便易行的定量评估手段的缺乏目前仍是CVD 诊断的主要难题。我国高考体检和驾校体检等色觉筛查中最常用的是《俞自萍色盲图》(人民卫生出版社)，其利用假同色原理的纸质印刷版色盲图，可以快速进行色觉测试，但在色觉缺陷分类和严重程度评估方面有很大的局限性。FM-100 色相测验法是国际通用的较为准确的色觉评估方法，由85 个明度、饱和度相同且色调逐渐变化的色棋组成，用于对颜色区分进行评估和分级[3]。它能够区分出色觉异常的类型并将色觉异常者分为轻度、中度和重度，是先天性色觉障碍的标准诊断方法[4]。但其耗时长，对专业要求高，无法在临床上大规模应用，目前多用于科研及航空航天人员的色觉检查 。Gan 等[5]评测了Google 和Apple 应用商店的13 种用于色觉异常检测的临床应用软件，发现使用这一类软件进行色觉检测有利于提高患者的依从性、对病情的有效监测以及对临床结果的准确解释，功能日益强大的智能手机可能会成为医疗保健和临床行业的有用助手。Color Blind Check (CBC) 应用软件是Google 应用商店中基于安卓智能平台较新的色觉定量检查程序，可分析色觉异常的类型及严重程度，临床上已逐步广泛应用，由于其操作简便，可信度高，有望成为新的研究热点。本研究共收集173 例色盲、色弱患者，同时进行三种色觉检测方法的测试，以期利用FM-100 测试结果评估俞本及CBC 评分结果的敏感度和特异度，探讨临床中应用这两种较为便捷的方法代替FM-100 色相测试的可行性。

对象与方法

1 研究对象 纳入2022年2月1日-7月15日在解放军总医院眼科医学部就诊并诊断为CVD 的患者。纳入标准：(1)由两名专业眼科医师共同诊断为先天性红绿色觉异常(色盲、色弱)；(2)最佳矫正视力为20/25 或更好。排除标准：(1)患有其他影响视觉和色觉异常眼科疾病，如青光眼、白内障、视神经炎，以及后天色觉异常；(2)有精神类疾病和智力异常；(3)有其他严重急性病(急性心肌梗死、癌症晚期等)。本研究经解放军总医院伦理委员会批准(伦理批号：KY2021-017)，并在中国临床试验网站进行注册(注册号：ChiCTR 2200056761)。所有受试者均签署知情同意书。所有实验方案都按照批准实验委员会提供的指导方针进行。

2 检测方法及操作 (1)俞本：采用《俞自萍色盲本》(人民卫生出版社，第6 版)，自然光下，距离0.5 m，阅读时间为10 s 内，按说明书指示进行检测及判定(图1A～图1D)。记录患者的检测时间。(2) CBC 评分：按软件提示操作(图1E～图1H)，并记录结果(图1I)。严重度分级：1～20 为轻度异常；21～60 为中度异常；61～100 为重度异常。记录患者的检测时间。(3) FM-100(金标准法)：受试者根据每套色块的第一个和最后一个，按色相渐变顺序排列放置色块(图1J)。严重程度判定：60 以下判定为正常，60～100 判定为轻度异常，101～200 判定为中度异常，201 及以上判定为重度异常(图1K)[6]。记录患者的检测时间。

图1 三种检测方法检测示意图(1)俞本：A～D 为《俞自萍色盲图》(人民卫生出版社，第6 版)部分色盲图片；(2) CBC 评分：E～H 为Color Blind Check 软件进行色觉检测时的画面，在均匀的背景噪声中随机出现相同明度特定颜色的色块，随着时间饱和度加深，直至被患者识别并点击；I 为Color Blind Check 软件检测结果截图：色觉评分、严重程度、缺陷类型(红或绿缺陷)和检测时间；(3) FM-100(金标准法)：J 为FM-100 色相检测的色块排列矩阵；K 为FM-100 色相检测的结果：色相混淆轴(红色或绿色)、总错误积分及严重程度Fig.1 Schematic diagram of results of three detection methods A-D:some color blind pictures of Yu’s book;E-H:the detection screen of CBC software,in the uniform noise background,the brightness specific color blocks randomly appear,as time goes,the saturation is deepened,until the patient recognizes and clicks;I:a screenshot of the CBC software detection result:color vision score,severity,defect type (red or green defect) and detection time;J:the patch arrangement matrix of FM-100 hue detection;K:the results of the FM-100 hue detection:hue confusion axis (red or green),total error score,and severity

3 统计学方法 采用SPSS 13.0 软件对数据进行统计学分析，计数资料以例数(百分比)表示。以FM-100 结果为标准，采用Kappa 检验评价俞本、CBC 结果与FM-100 结果诊断的一致性，采用ROC分析CBC 评分和俞本诊断CVD 的效能。采用配对χ2检验对诊断结果做统计推断。P＜0.05 为差异有统计学意义。

结 果

1 患者一般情况 共纳入173 例患者，中位年龄24 岁(范围：17～36 岁)，94.8%(164 例)为男性，5.2%(9 例)为女性。

2 三种方法平均检测时间 俞本为(168±42) s，CBC 评分为(182±58) s，FM-100 为(675±258) s。

3 不同检测方法的分型和严重程度分级 如表1和图2A、图2B 所示。

表1 不同检测方法的色觉异常及程度(例，%)Tab.1 The type and severity of CVD diagnosed by different methods (n,%)

图2 三种检测方法分型和严重程度分度结果A～B：俞本；C～D：CBC 评分；E～F：FM-100Fig.2 Three methods for classification and severity division of CVD A-B：Yu’s book；C-D：CBC；E-F：FM-100

根据俞本结果，患者中1.2%为红色觉异常，12.7%为绿色觉异常，剩余86.1%无法区分色觉异常类型；严重程度分为四级，各自比例：色盲Ⅰ级78%，色盲Ⅱ级11.6%，色弱Ⅲ级2.9%，色弱Ⅳ级7.5%。见图2C、图2D。

根据CBC 评分结果，患者中36.4%为红色觉异常，62.4%为绿色觉异常，1.2%无法区分色觉异常类型；严重程度为三级，各自比例：轻度11%，中度16.2%，重度72.8%。见图2E、图2F。

根据FM-100 结果，患者中19.1%为红色觉异常，65.9%为绿色觉异常，15%无法区分色觉异常类型；严重程度为三级，各自比例：轻度7.5%，中度25.4%，重度67.1%。

4 俞本和CBC 评分对CVD 分度诊断的ROC 曲线分析 以FM-100 为金标准，进行CVD 分度诊断的ROC 曲线分析。结果如图3 所示，俞本曲线下面积为0.712 (95%CI：0.547～0.877，P＜0.05)；CBC 评分曲线下面积为0.604 (95%CI：0.429～0.778，P=0.199)，提示俞本分度诊断能力尚可，CBC 评分分度诊断能力欠佳。截断值：俞本最佳临界点2.5，对应敏感度81.1%，特异度57.1%；CBC 评分最佳临界点24.5，对应敏感度89.3%，特异度42.9%。

图3 CBC 评分和俞本诊断CVD 的ROC 曲线Fig.3 ROC curves of CBC score and Yu’s book for diagnosis of CVD

5 关于分型的诊断评估——俞本和CBC 评分诊断先天性红色或绿色觉异常的结果 仍以FM-100 为金标准，进行先天性红色或绿色觉异常的诊断评估，结果如表2 所示：

表2 俞本和CBC 评分诊断先天性红色或绿色觉异常的结果(%)Tab.2 The coincidence rate of Yu’s book and CBC score for diagnosis of protan or deutan CVD (%)

俞本诊断先天性红色觉异常的敏感度和特异度分别为0(0/33)和15.8%(18/114)，CBC 诊断先天性红色觉异常的敏感度和特异度分别为75.8%(25/33)和78.9%(90/114)。以FM-100 为金标准，俞本和CBC 评分与标准的一致性检验Kappa 值分别为-0.125 和0.490，提示俞本对先天性红色觉异常的诊断能力较差，CBC 评分的诊断能力中等。

俞本诊断先天性绿色觉异常的敏感度和特异度分别为15.8%(18/114)和0%(0/33)，CBC 诊断先天性绿色觉异常的敏感度和特异度分别为78.9%(90/114)和75.8%(25/33)。以FM-100 为金标准，CBC 评分和俞本与标准的一致性检验Kappa 值分别为-0.125 和0.490，提示俞本对先天性绿色觉异常的诊断能力较差，CBC 评分的诊断能力中等。

6 经简化区分后的俞本和CBC 评分对诊断先天性红色或绿色觉异常的评估价值 仍以FM-100 为金标准。为简化处理及计算更详细的诊断效能参数，将未区分样本一并归入非红色觉异常或非绿色觉异常(即阴性样本)，分别列示计算于表3 和表4。经计算：敏感度和上述4 节描述相同，互成佐证。特异度因阴性样本增加了未区分样本，故与上述5 节有显著不同。

表3 简化区分后，俞本和CBC 评分对先天性红色觉异常的诊断效能Tab.3 The diagnostic efficacy of Yu’s book and CBC score for diagnosis of protan CVD-simplified

表4 简化区分后，俞本和CBC 评分对先天性绿色觉异常的诊断效能Tab.4 The diagnostic efficacy of Yu’s book and CBC score for diagnosis of deutan CVD-simplified

此外经统计推断：

(1)关联性检验：相对于金标准方法，俞本方法对诊断先天性红色或绿色觉异常的关联性不显著(P＞0.05)，即方法未能很好地关联于金标准方法。而CBC 评分较好，可显著关联于金标准方法(P＜0.05)。

(2)优势性检验(差异性检验)：两种方法检验结果与金标准方法相比，差异均有统计学意义(P＜0.05)。

统计推断的结果与上述4 节结论互成佐证。

讨 论

色觉是人类视功能的重要组成部分，为人眼对颜色的辨别能力，它取决于视网膜黄斑区视锥细胞感受不同波长光的特性。色觉评估是筛查色觉异常或为某些特定工种把关的重要环节[7-8]。此外，色觉评估对各种先天性、退行性和获得性视觉功能障碍具有很高的诊断和预测价值[9-10]。在一个多世纪的研究中，已经开发出各种基于不同的原理和程序的色觉测试，如基于色光辨别的色觉镜[11]、基于假同色原理的色盲本[12]及基于色度混淆线原理的FM-100 和Farnsworth panel D-15 检测等[9]。

在国内，假同色色盲图(如《俞自萍色盲本》)仍然是“主流”的诊断方法，由于其本身不具备检验色觉异常严重程度的功能且被过度使用，导致很多患者被误诊、误判。肇淑贞和赵丕烈[13]早在1987年就提出除使用色盲本检查外，还应使用颜色混合测定器定量检查。这也是本文开展色觉评估研究的目的和初衷，以期用更加科学方法诊断色觉异常，做到精准诊断，不漏诊，不误诊，争取提高国内色觉异常的诊断水平。

Hahn[14]在300 例韩国患者中采用5 种不同测试[Hahn’s，TMC’s，Okuma’s (new)，H-R-R’s color vision tests 和Double 15 Hue Test (Hahn)]对红、绿色觉异常进行定量诊断并对比诊断效能，结果提示综合诊断较独立诊断效能最佳，红色觉异常占比23.3%，绿色觉异常占比76.0%，其中Hahn’s 和Double 15 Hue Test (Hahn)均能有效定量评估先天性色觉异常。Foote 等[15]通过对比不同光照强度下Richmond HRR (第4 版)与FM-100 在获得性蓝色视异常定量诊断中的差异，发现HRR(第4 版)与FM-100 均能较好地定量诊断蓝色视异常，但HRR (第4 版)耗时更少，临床应用前景更广阔。未来实践和研究可采用HRR (第4 版)代替FM-100 对先天性色觉异常患者进行检测，探究其临床应用价值。Bento-Torres[16]等通过对比Mollon-Reffin (MR)测验法与FM-100 检测法在先天性色觉异常患者中区分红色觉异常和绿色觉异常的能力差异，发现MR 较FM-100 更加敏感且能提供更加复杂的定量分析。

本研究中以FM-100 为标准，俞本与CBC 评分独立对先天性色觉异常分度诊断的敏感度和特异度相近。俞本和CBC 评分分度诊断的ROC 曲线下面积分别为0.712 和0.604，两者曲线下面积均＞0.5，均适合用于CVD 的分度诊断。以FM-100 为标准，俞本和CBC 评分独立对先天性色觉异常分型诊断：诊断红色觉异常的敏感度和特异度分别为0 和13.3%、75.8%和79.6%；与标准的一致性检验Kappa 值分别为-0.087 和0.512。诊断绿色觉异常的敏感度和特异度分别为13.3%和0、79.6%和78.8%；与标准的一致性检验Kappa 值分别为-0.087 和0.512。统计推断：对诊断先天性红色或绿色觉异常的分型而言，关联性检验结果提示CBC 显著关联于金标准方法(P＜0.05)。而俞本仅能够较好地快速筛查和初步分度，但对疾病分型帮助不大。CBC 评分对红绿CVD 分型和分度结果与FM-100 结果中等程度一致，检测耗时较短，可重复，具有一定的的应用前景。

此外，使用印刷版的色盲本和FM-100 检测均有可能出现“检测作弊”的情况，患者可以通过反复背诵和练习提高色觉检测的评估结果，从而影响检测的真实性和可靠性；FM-100 检测过程烦琐，耗时较长，每例患者完成检测至少需要8～10 min，而且将色块排列结果输入电脑获得具体检测结果耗时亦长[15]，不利于此方法的大规模推广。而CBC 评分使用随机出现的色块，可以杜绝“检测作弊”行为，提高检测的可靠性。

综上，由于色觉异常类型和严重程度判定的复杂性，决定了目前现有的检查方法不能快速精确地反映患者的真实色觉情况。本研究提示CBC 对先天性红绿色觉异常具有一定的分型和分度能力，结果较稳定，耗时短，且无法作弊，具有一定的临床应用价值，但仍需进一步探究多种诊断方法联合应用和更佳的诊断方法。

作者贡献王培红：论文选题，数据收集，统计学分析，数据整理，起草文章，论文修改；俞俊：数据收集，数据整理，论文修改；李朝辉：论文指导，论文修改；贾亮：论文选题、指导，数据收集，论文修改。

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