Визуальные параметры
Излучения и поля

Документ

О глазной сетчатке и методике КЧСМ-диагностики


Миллионы лет природа шлифовала и приспосабливала человеческий глаз для зрительной работы. И получилось неплохо: весьма чувствительный "прибор", хорошо функционирующий при разном освещении и способный иметь дело с объектами разного размера.

Однако появление персонального компьютера заставило пересмотреть наши представления о возможностях зрительной системы человека. Оказалось, что при работе с монитором наши глаза устают значительно быстрее, а иногда и просто отказываются повиноваться, переставая фокусировать изображение. Почему?

Дело в том, что условия работы за монитором противоположны тем, которые привычны для наших глаз. В обычной жизни мы воспринимаем в основном отраженный свет (если только не смотрим на солнце, звезды или искусственные источники освещения), а объекты наблюдения непрерывно находятся в поле нашего зрения в течение хотя бы нескольких секунд. А вот при работе за монитором мы имеем дело с самосветящимися объектами и дискретным (мерцающим с большой частотой) изображением, что увеличивает нагрузку на глаза. Если к этому добавить такие часто встречающиеся факторы, как резкий контраст между фоном и символами, непривычная форма символов, иное, чем при чтении книги, направление взгляда, блики и отражения на экране, то становится понятным, почему почти каждый пользователь знаком с неприятными ощущениями ("песок" в глазах, жар, боль, пелена).

Технический уровень современных мониторов не позволяет полностью исключить воздействие перечисленных выше факторов. Однако это воздействие необходимо минимизировать, регламентировав ряд параметров, для чего и выпущены новые санитарные нормы - СанПиН (см. врезку "Документ"). Основная цель их внедрения - облегчить адаптацию к непривычным для организма человека факторам, сохранив тем самым работоспособность и здоровье пользователей ПК.

Визуальные параметры

Основными параметрами изображения на экране монитора являются яркость, контраст, размеры и форма знаков, отражательная способность экрана, наличие или отсутствие мерцаний. Кроме того, в СанПиН включены нормативы еще для нескольких параметров, характеризующих форму и размеры рабочего поля экрана, геометрические свойства знаков и др.

Яркость изображения (имеется в виду яркость светлых элементов, т. е. знака для негативного изображения и фона для позитивного) нормируется для того, чтобы облегчить приспособление глаз к самосветящимся объектам. Ограничены также (в пределах (25%) и колебания яркости. Нормируется внешняя освещенность экрана (100 - 250 лк). Исследования показали, что при более высоких уровнях освещенности экрана зрительная система утомляется быстрее и в большей степени.

До сих пор спорным остается вопрос о том, что лучше для зрения: позитивное изображение (светлый экран и темные символы) или, наоборот, негативное изображение. И для того и для другого варианта можно привести доводы за и против. Гигиенисты считают, однако, что если работа с ПЭВМ предполагает одновременно и работу с бумажным носителем (тетрадь, книга), то лучше и на экране монитора иметь темные символы на светлом фоне, чтобы глазам не приходилось все время перестраиваться. При выборе цветовой гаммы предпочтение следует отдавать зелено-голубой части спектра. Опрос, проведенный нами среди студентов Московской медицинской академии имени И.М. Сеченова, показал, что 66% пользователей предпочитают для длительной работы с видеотерминалом позитивное изображение, в основном вариант "голубой экран - черные символы".

Весьма часто фактором, способствующим быстрому утомлению глаз, становится и контраст между фоном и символами на экране. Понятно, что малая контрастность затрудняет различение символов, однако и слишком большая тоже вредит. Поэтому контраст должен находиться в пределах от 3:1 до 1,5:1. При более низких уровнях контрастности у работающих быстрее наступали неблагоприятные изменения способности фокусировать изображение и критической частоты слияния световых мельканий (см. врезку "О глазной сетчатке и методике КЧСМ-диагностики"), регистрировалось больше жалоб на усталость глаз и общую усталость.

Человеческий глаз не может долго работать с мелкими объектами. Вот почему нормируются размеры знаков на экране. Например, угловой размер знака должен быть в пределах от 16 до 60 угловых минут, что составляет от 0,46 до 1,75 см, если пользователь смотрит на экран с расстояния 50 см (минимальное расстояние, рекомендуемое гигиенистами).

Гигиенистами отмечено, что чтение, в первую очередь у детей, значительно затруднено и быстро приводит к утомлению, если буквы имеют непривычные вычурные очертания. По этой причине врачи без энтузиазма относятся к повальному увлечению разнообразными шрифтами, особенно в образовательных программах для детей. Исследования зрения у школьников начальных классов показали, что при чтении текста, набранного шрифтом более сложного рисунка, у детей быстрее падает скорость чтения, чаще отмечается снижение критической частоты слияния световых мельканий. СанПиН включает несколько параметров, определяющих допустимую форму и размеры знака. В частности, нормируется отношение ширины знака к высоте (0,5-1,0, лучше 0,7-0,9), т. е. знаки не должны быть ни слишком узкими, ни слишком широкими.

Отражательная способность экрана не должна превышать 1%. Для снижения количества бликов и облегчения концентрации внимания корпус монитора должен иметь матовую одноцветную поверхность (светло-серый, светло-бежевый тона) с коэффициентом отражения 0,4-0,6, без блестящих деталей и с минимальным числом органов управления и надписей на лицевой стороне.

Основные нормируемые визуальные характеристики мониторов и соответствующие допустимые значения этих характеристик представлены в таблице 1.

Таблица 1.
Некоторые нормируемые визуальные параметры видеотерминалов .

Параметры
Допустимые значения
Яркость знака или фона (измеряется в темноте)
35-120 кд/м2
Контраст
От 3:1 до 1,5:1
Временная нестабильность изображения (мерцания)
Не должна быть зафиксирована более 90% наблюдателей
Угловой размер знака
16-60
Отношение ширины знака к высоте
0,5-1,0
Отражательная способность экрана (блики)
не более 1%

Излучения и поля

К числу вредных факторов, с которыми сталкивается человек, работающий за монитором, относятся рентгеновское и электромагнитное излучения, а также электростатическое поле. (Допустимые нормы для этих параметров представлены в таблице 2.)

Таблица 2.
Допустимые значения параметров излучений, генерируемых видеомониторами.

Параметры
Допустимые значения
Мощность экспозиционной дозы рентгеновского излучения на расстоянии 0,05 м вокруг видеомонитора
100 мкР/час
Электромагнитное излучение на расстоянии 0,5 м вокруг видеомонитора по электрической составляющей:
в диапазоне 5 Гц-2 кГц
25 В/м
в диапазоне 2-400 кГц
2,5 В/м
по магнитной составляющей:
в диапазоне 5 Гц-2 кГц
250 нТл
в диапазоне 2-400 кГц
25 нТл
Поверхностный электростатический потенциал
Не более 500 В

Благодаря существующим достаточно строгим стандартам дозы рентгеновского излучения от современных видеомониторов не опасны для большинства пользователей. Исключение составляют люди с повышенной чувствительностью к нему (в частности, рентгеновские излучения от монитора опасны для беременных женщин, поскольку могут оказать неблагоприятное воздействие на плод на ранних стадиях развития).

Специалисты не пришли к однозначному выводу относительно воздействия электромагнитного излучения на организм человека, однако совершенно очевидно, что уровни излучения, фиксируемые вблизи монитора (таблица 2), опасности не представляют.

При работе монитора возникает и электростатическое поле. Уровни его напряженности невелики и не оказывают существенного воздействия на организм человека в отличие от более высоких уровней электростатического поля, характерных для промышленных условий. Более значимой для пользователей является способность заряженных микрочастиц адсорбировать пылинки, тем самым препятствуя их оседанию. Дышать таким пылевым "коктейлем" - значит подвергать себя дополнительному риску аллергических заболеваний кожи, глаз, верхних дыхательных путей.

Вообще, современный человек находится в окружении такого количества вредных факторов, пусть даже небольшой интенсивности, что его организм, достаточно устойчивый к влиянию каждого из них в отдельности, может не выдержать их общего натиска. Вот почему медики ужесточают требования к предельно допустимым уровням таких факторов и подчеркивают важность исследования проблемы комплексного воздействия факторов малой интенсивности.


Владислав Ремирович Кучма - академик Международной академии информатизации, д. м. н., профессор, завкафедрой гигиены детей и подростков Московской медицинской академии имени И.М. Сеченова.
Наталья Дмитриевна Бобрищева-Пушкина - к. м. н., старший преподаватель кафедры гигиены детей и подростков Московской медицинской академии имени И.М. Сеченова.

Документ

"Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы: Санитарные правила и нормы" (СанПиН 2.2.2.542-96. М.: Информационно-издательский центр Госкомсанэпиднадзора России, 1996. 64 с.) утверждены постановлением Госкомсанэпиднадзора России от 14 июля 1996 г. Они заменили ранее действовавшие "Временные санитарные нормы и правила для работников вычислительных центров" (утверждены Минздравом СССР 02.03.88), "Временные санитарно-гигиенические нормы и правила устройства, оборудования, содержания и режима работы на персональных электронно-вычислительных машинах и видеодисплейных терминалах в кабинетах вычислительной техники и дисплейных классах всех типов средних учебных заведений" (утверждены Минздравом СССР 20.10.89) и "Методические указания по профилактике переутомления студентов вузов при работе с видеотерминалами" (утверждены Минздравом СССР 05.03.88).

Одновременно с СанПиН вводится обязательная гигиеническая сертификация мониторов и персональных компьютеров, т. е., согласно новым санитарным правилам, "запрещается утверждение нормативной и технической документации на новые видеодисплейные терминалы и персональные вычислительные машины, постановка их на производство, продажа и использование в производственных условиях, учебном процессе и в быту, а также их закупка и ввоз на территорию Российский Федерации без согласования нормативной и технической документации с органами Госсанэпиднадзора России и получения гигиенических сертификатов".

Все ранее разработанные и находящиеся в эксплуатации типы отечественных и зарубежных мониторов должны быть испытаны в течение года после утверждения этих правил.

В создании документа принимали участие семь научно-исследовательских учреждений, среди которых НИИ медицины труда РАМН, НИИ гигиены имени Ф.Ф. Эрисмана, НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды РАМН, НИИ гигиены и профилактики заболеваний детей, подростков и молодежи.

За каждой строчкой нормативов стоят длительные эксперименты на животных и наблюдения за состоянием здоровья и работоспособностью пользователей ПК.

Поскольку основная нагрузка во время работы за монитором приходится на глаза и центральную нервную систему, при разработке нормативов у взрослых и детей, работающих на компьютере, изучались зрительная и умственная работоспособность, состояние глазодвигательных мышц, аккомодационного аппарата и сетчатки глаза. Использовались научно обоснованные методики, объективно отражающие утомление и предпатологические состояния, собирались и анализировались жалобы, заболеваемость, данные регулярных медицинских осмотров.

Желающие купить СанПиН могут позвонить в информационно-издательский центр Министерства здравоохранения Российской Федерации по телефону 198-61-01 с 10.00 до 16.00.


О глазной сетчатке и методике КЧСМ-диагностики

Зрительное восприятие - сложный многоступенчатый процесс, который начинается с формирования изображения на сетчатке и заканчивается возникновением зрительного образа в коре головного мозга.

Когда мы смотрим на окружающие предметы, у нас создается впечатление, что наши зрительные ощущения точно соответствуют световым стимулам. Нам кажется, что в каждом направлении в пространстве мы видим исходящий оттуда в данный момент свет. Можно подумать, что работа нашей зрительной системы напоминает передачу телевизионного изображения. Однако это не так. Исследования показывают, что если изображение какого-либо предмета остается неподвижным относительно сетчатки и не изменяется по цвету и яркости, то через 1-3 секунды человек перестает видеть различия между частями предмета. Одновременно человек перестает видеть и цвет предмета. По этой причине, например, если вы напряженно концентрируете внимание на мелкой детали изображения или на удаленном предмете, то соответствующий объект не проясняется, а, наоборот, постепенно расплывается, теряя четкость и цвет.

Однако достаточно резко изменить освещенность предмета, чтобы восстановить его восприятие в подробностях. Опыты показали, что при восприятии изображения происходят непрерывные движения глаз, в результате которых постоянно изменяется интенсивность светового воздействия на сетчатку.

Деятельность, требующая от сетчатки выполнения неудобной для нее работы, приводит к чрезмерной нагрузке на зрительную систему. Такой деятельностью, в частности, является работа на компьютере. Причем помимо необходимости разглядывать мелкие объекты общение с монитором доставляет зрительной системе и еще одно неудобство: внимание оператора почти постоянно направлено в центр экрана, и основная нагрузка приходится на центральную зону сетчатки. Утомлению способствует в значительной мере и то, что снижается работа мышц глазного яблока, а следовательно, и циркуляция крови в сетчатке.

Для диагностики патологических процессов в зрительной системе, а также для определения степени утомления глаз часто применяется метод исследования критической частоты слияния световых мельканий - КЧСМ-диагностика.

Метод основан на том, что сетчатка по-разному воспринимает пульсирующий световой сигнал: если частота пульсаций невелика, мы видим серию вспышек - мельканий, а при большой частоте сигнал воспринимается как ровное свечение. Таким образом, увеличивая частоту пульсаций, можно установить ее граничное значение, за которым глаз перестает различать мелькания. Это и есть КЧСМ.

У здоровых людей и людей с разными видами глазной патологии показатели КЧСМ разные. Например, исследования, проводившиеся во ВНИИ глазных болезней им. Гельмгольца, показали, что средняя величина КЧСМ у здоровых детей в возрасте от 5 до 15 лет составляет 45-55 Гц. В случае глазной патологии КЧСМ ниже (26-37 Гц), ее величина зависит от характера патологии зрительного анализатора.

У здорового взрослого человека КЧСМ составляет 45-50 Гц для центральной части сетчатки. На периферии КЧСМ всегда на 10-15 Гц выше. Поэтому, например, "боковым зрением" мы видим, как мелькает экран компьютера или телевизора.

Утомление зрительной системы обычно приводит к падению КЧСМ на несколько герц. Так, у операторов ПК КЧСМ может снизиться на 5-6 Гц по сравнению с исходной величиной, причем только в центральной части сетчатки, на которую ложится основная нагрузка.

Исследования, проведенные в группе студентов и школьников, показали, что величина снижения КЧСМ при работе на компьютере - характеристика индивидуальная. У некоторых испытуемых показатель КЧСМ снижался на 2-3 Гц через час работы, у других - через 3-4 часа работы.

Рекомендации очень просты. Если КЧСМ снизился на 2-3 Гц по сравнению с первоначальным уровнем, нужно делать перерыв. Если у молодого человека величина КЧСМ ниже 40 Гц, следует обратиться к офтальмологу.


Константин Васильевич Голубцов - к.т.н., чл.-корр. Международной академии информатизации, ведущий научный сотрудник Института проблем передачи информации РАН.
2931