健康照明與兒童近視防控的研究進(jìn)展
【 摘要】 近視在我國(guó)發(fā)病率較高,是影響兒童視覺(jué)健康的重要因素?,F(xiàn)有的研究表明, 過(guò)長(zhǎng)的屏幕使用 時(shí)間和過(guò)少的戶外活動(dòng)是兒童近視的重要誘因, 這些危險(xiǎn)因素都與光照參數(shù),如光照強(qiáng)度、時(shí)常、頻率、光譜有關(guān)。并且,不當(dāng) 的夜間 照明也會(huì)對(duì)兒童的晝夜節(jié)律、睡眠產(chǎn)生影響并導(dǎo)致近視?,F(xiàn)對(duì)屏幕時(shí)間、戶 外活動(dòng)、光照屬性以及晝夜節(jié)律的臨床研究以及流行病學(xué)資料進(jìn)行綜述,為兒童近視預(yù)防提供一些建議與指導(dǎo)。
【 關(guān)鍵詞】?jī)和唤?;光照;屏幕時(shí)間;晝夜節(jié)律
近視是一種屈光不正,表現(xiàn)為遠(yuǎn)處視力下降。其病因通常是眼睛軸向長(zhǎng)度增加,在眼睛中形成的圖像的焦點(diǎn)被放置在視網(wǎng)膜的前面,導(dǎo)致被觀察物體的模糊 [1] 。如今,兒童在智能手機(jī)、電視、平板電腦等設(shè)備的包圍下成長(zhǎng), 使用這些電子設(shè)備會(huì)對(duì)其視力造成不良影響。研究表明,8 ~ 12 歲兒童的平均屏幕時(shí)間已從 2016 年的 4 h 18 min 增加至 2019 年的 5 h 7 min [2] 。專家預(yù)測(cè),到 2050 年, 全球約 50% 的 人口 將近視 [3] 。在亞洲 國(guó) 家, 近視影響 到85% ~90% 的兒童 [4] 。兒童早期近視不僅導(dǎo)致眼球軸向長(zhǎng)度增加使屈光異常,還可能致盲。這需要我們提出針對(duì)兒童近視的預(yù)防措施,以限制近視的發(fā)展,并防止視力受損。
光照是影響兒童近視的重要因素, 不同的光照強(qiáng)度、時(shí)間、光譜構(gòu)成等都可以影響近視的發(fā)生發(fā)展。研究表明, 照明不足和戶外活動(dòng)減少是導(dǎo)致近視的重要環(huán)境因素 [5、6] 。增加戶外暴露會(huì)產(chǎn)生抗近視效應(yīng),因?yàn)橐暰W(wǎng)膜多巴胺會(huì)在暴露于紫外線時(shí)釋放,從而減少眼睛軸向長(zhǎng)度的增長(zhǎng) [7、8] 。本文將從健康照明的角度分析不同光環(huán)境對(duì)兒童視力的影響。
1 兒童近視防控基本準(zhǔn)則
兒童近視防控是一種綜合防控, 其相關(guān)工作的開(kāi)展不僅需要眼科醫(yī)師的幫助,還需要包括營(yíng)養(yǎng)、節(jié)律、室外活動(dòng)、室內(nèi)照明環(huán)境、電子產(chǎn)品使用等各方面、各領(lǐng)域?qū)<覍W(xué)者的共同參與 [9] 。綜合近視防控方案實(shí)際上是一個(gè)跨界需求方案, 是工科與醫(yī)科相結(jié)合的結(jié)果。防控兒童近視類似于于慢病管理。因?yàn)榻暿且环N眼睛發(fā)育問(wèn)題, 兒童近視的度數(shù)并不是突然增長(zhǎng)的, 而是一個(gè)逐步變化的過(guò)程。近視防控一方面要預(yù)防近視發(fā)生, 盡量保留兒童的遠(yuǎn)視儲(chǔ)備;另一方面對(duì)于已經(jīng)近視的患兒, 要抑制、減緩其近視進(jìn)展速度 [10、11] 。這兩點(diǎn)都是一個(gè)長(zhǎng)期的, 類似慢病管理的過(guò)程, 這個(gè)過(guò)程本身也需要各個(gè)相關(guān)領(lǐng)域如科研、臨床、企業(yè)等共同參與, 進(jìn)而形成一個(gè)綜合防控類慢病管理體系。
2 屏幕時(shí)間對(duì)兒童近視的影響
研究發(fā)現(xiàn),在新型冠狀病毒大流行之前, 用于在線學(xué)習(xí)的數(shù)字屏幕設(shè)備平均每天花費(fèi) 0. 67 h, 這與我國(guó)近視預(yù)防指南一致, 即數(shù)字屏幕設(shè)備每天使用少于 1 h,可以控制近視 [12] 。在居家隔離期間, 學(xué)校關(guān)閉,學(xué)齡兒童被要求在線學(xué)習(xí), 這不可避免地導(dǎo)致過(guò)度使用數(shù)字屏幕設(shè)備。在線學(xué)習(xí)的屏幕時(shí)間顯著增加,在后續(xù)隨訪時(shí)達(dá)到平均每天 5. 24 h, 比之前延長(zhǎng)了近 10 倍 [13] 。 最近研究還發(fā)現(xiàn), 近視兒童花在電腦和視頻游戲上的時(shí)間較非近視兒童多, 這說(shuō)明過(guò)度使用屏幕設(shè)備與近視患病率增加有關(guān) [14] 。此外,兒童近視的發(fā)病率和進(jìn)展在不同年齡、地區(qū)之間存在顯著差異。中國(guó)不同地區(qū)的區(qū)域經(jīng)濟(jì)和教育發(fā)展不平衡,因此不同地區(qū)兒童的屏幕使用時(shí)間不同,近視程度也有所不同。北京一項(xiàng)研究招募了 220 名6 ~ 12 歲兒童, 近視進(jìn)展率為每年 0. 76 D。而在經(jīng)濟(jì)相對(duì)不發(fā)達(dá)的重慶的一項(xiàng)研究中,6 ~15 歲兒童的進(jìn)展率為每年 0. 43 D, 遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)地區(qū)的近視發(fā)展率 [15] 。
同時(shí),研究還發(fā)現(xiàn)使用投影儀和電視進(jìn)行在線學(xué)習(xí)的學(xué)生, 其近視進(jìn)展較使用手機(jī)和平板電腦的學(xué)生慢 [14] ,表明近視與使用電腦和手機(jī)之間存在強(qiáng)烈的關(guān)聯(lián), 但與使用電視之間的關(guān)聯(lián)相對(duì)較弱[16]。
目前有兩種基本機(jī)制可以解釋:首先, 投影儀和電視屏幕與眼睛之間的距離通常大于 1 m,但使用手機(jī)或平板電腦時(shí), 由 于字體尺寸 較小, 距離 總 是小 于50 cm,而較短的觀看距離被證明與更多近視進(jìn)展相關(guān) [17] 。其次,除了觀看距離, 學(xué)生會(huì)花費(fèi)更多時(shí)間用平板電腦( 每天 0. 5 h 或更高) 和手機(jī)( 每天 1 h 或更高) 進(jìn)行游戲或視頻的娛樂(lè)活動(dòng) [18] 。因此, 當(dāng)在線學(xué)習(xí)不可避免時(shí), 使用投影儀和電視是預(yù)防近視發(fā)展更合適的選擇。
3 戶外時(shí)間對(duì)兒童近視的影響
研究表明, 增加戶外活動(dòng)時(shí)間可以預(yù)防或延緩近視的 發(fā) 生, 兒 童 近 視 與 戶 外 活 動(dòng) 時(shí) 間 顯 著 相關(guān) [19] 。研究表明,增加 40 min 的戶外活動(dòng)可使兒童未來(lái) 3 年近視發(fā)病率降低 [20] 。Wu 等 [21] 研究了室外時(shí)間和光照增加對(duì)一年級(jí)小學(xué)生折射率變化的影響,與對(duì)照組相比,干預(yù)組學(xué)生的屈光度向近視方向的變化和軸向長(zhǎng)度的增加均明顯較少。戶外活動(dòng)時(shí)間的增加對(duì)近視的保護(hù)作用同樣適用于進(jìn)行大量近距離活動(dòng)的兒童, 這主要?dú)w因于暴露于高照度的陽(yáng)光下,而與活動(dòng)無(wú)關(guān) [22] 。有研究顯示, 每天在沒(méi)有室外光線的健身房進(jìn)行體育活動(dòng)的兒童, 在一年內(nèi)較在室外待同樣時(shí)間的兒童更容易患近視 [23] 。Ho等 [24] 對(duì)4 ~14 歲亞洲兒童的戶外研究方法進(jìn)行薈萃分析發(fā)現(xiàn),戶外暴露可使近視屈光度降低 32. 9% , 軸向伸長(zhǎng)降低 24. 9% ;并且防曬措施, 如樹(shù)蔭、帽子和太陽(yáng)鏡,仍可讓高輻射的光線到達(dá)眼睛, 并防止近視的發(fā)展。對(duì)于戶外時(shí)間的保護(hù)作用提出的機(jī)制之一是暴露于較高輻照度的陽(yáng)光下, 可刺激視網(wǎng)膜釋放更多的多巴胺, 從而抑制軸向伸長(zhǎng)。許多動(dòng)物模型表明,視網(wǎng)膜多巴胺在調(diào)節(jié)眼睛生長(zhǎng)和屈光不正中起重要作用 [25] 。
4 光照強(qiáng)度對(duì)兒童近視的影響
研究發(fā)現(xiàn),光照強(qiáng)度大于3000lx 是近視的保護(hù)因素, 每天更多的光照和更多的時(shí)間 暴露在大于3000lx 的 光 照 水 平 下 與 眼 軸 生 長(zhǎng) 減 少 顯 著 相關(guān) [26] 。此外,在一項(xiàng)通過(guò)促進(jìn)戶外活動(dòng)來(lái)研究抗近視效果的臨床試驗(yàn)中, Wen 等 [27] 使用另一種可穿戴設(shè)備來(lái)測(cè)量光強(qiáng)度,結(jié)果表明, 將每周暴露時(shí)間增加到 70 min,以及達(dá)到大于 1000lx 的光強(qiáng)度, 可將近視發(fā)展的風(fēng)險(xiǎn)降低 35% 。動(dòng)物研究也表明, 更高的戶外光照水平是預(yù)防近視的主要因素。雞每天暴露在高照度(15000lx) 下 5 h 會(huì)使形式剝奪性近視的發(fā)展延遲 60%[21]。并且, 光對(duì)近視的保護(hù)作用呈劑量依賴性,暴露在 40000lx 的發(fā)光二極管光下 6 h可提供全面的保護(hù), 防止近視的發(fā)生 [28] 。強(qiáng)光對(duì)近視的保護(hù)作用與多巴胺釋放和 D1 受體信號(hào)通路有關(guān)。在強(qiáng)光條件下, 光感受器通路被激活并傳遞信號(hào)刺激視網(wǎng)膜釋放多巴胺, 因此, 多巴胺水平升高,電導(dǎo)降低,多巴胺與 D2 /D4 受體的結(jié)合降低了腺苷酸環(huán)化酶活性, 導(dǎo)致環(huán)腺苷酸生成減少和蛋白激酶A 活性降低,桿錐間隙連接因此未耦合,從而導(dǎo)致感受野尺寸減小和視力提高 [29] 。其他研究表明, 與非近視兒童相比, 近視兒童在暗視和室外明視光線條件下的時(shí)間更少 [30] 。除了較少的明亮光暴露與近視之間存在關(guān)聯(lián),一項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn), 非近視兒童的暗視光暴露顯著增加 [31] 。這表明在近視發(fā)展過(guò)程中,暗光暴露也具有潛在的保護(hù)作用。動(dòng)物研究也支持這一觀點(diǎn), 暗光周期對(duì)正常屈光發(fā)育至關(guān)重要。Li等 [32] 研究表明,小雞正常正視化需要至少 4 h 的暗光周期。暗周期通過(guò)調(diào)節(jié)內(nèi)在晝夜節(jié)律時(shí)鐘和多巴胺/褪黑素途徑,經(jīng)由內(nèi)在感光性視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞在眼睛生長(zhǎng)中發(fā)揮作用[33]。因此, 高照度的光照及保持正常的暗光周期對(duì)兒童近視的防控至關(guān)重要。
5 光照頻率對(duì)兒童近視的影響
兒童近視防控也依賴于光照的頻率:高頻率光照導(dǎo)致遠(yuǎn)視,低頻率光照會(huì)導(dǎo)致近視 [34] 。Lan 等 [35]證明, 與連續(xù)強(qiáng)光照射相比, 間歇暴露( 間隔1 min,持續(xù) 1 min;間隔 7 min,持續(xù) 7 min) 于15 000 lx的強(qiáng)光下在控制近視方面更有效, 其潛在機(jī)制可能是閃爍的光觸發(fā)了視網(wǎng)膜的開(kāi)關(guān)通路, 從而刺激多巴胺釋放;同時(shí),與每天暴露于 12 h 穩(wěn)定對(duì)照光(600 lx)的動(dòng)物相比,暴露于閃爍光(505 nm,600lx,0. 5 Hz)下 8 周豚鼠的折射率顯著降低, 軸向長(zhǎng)度顯著增加;此外,閃爍光組不僅多巴胺水平顯著升高, 而且多巴胺的主要和次要代謝產(chǎn)物 3,4二羥基苯乙酸和高香草酸水平也顯著升高。研究表明, 使用熒光臺(tái)燈與近視屈光度相關(guān) [36] 。 而中國(guó)不少家庭仍在使用光照頻率較低的熒光燈, 這種熒光燈能夠誘發(fā)小鼠近視 [37] 。此外,熒光燈的窄光譜也可能與誘發(fā)近視有關(guān) [7] 。相反,白熾燈可以提供相對(duì)較高的光照水平和較寬的光譜, 與室外的光譜相對(duì)接近 [38] 。因此,為兒童選擇高頻率的照明系統(tǒng)有助于其近視的防治防控。
6 光譜對(duì)近視的影響
光譜在眼睛生長(zhǎng)和正視中起關(guān)鍵作用。在雞的實(shí)驗(yàn)中,暴露于紅光(615 ~ 641 nm) 會(huì)誘發(fā)近視, 而在紫外光(375 nm) 或藍(lán)光(430 ~ 477 nm) 下飼養(yǎng)會(huì)誘發(fā)遠(yuǎn)視 [39] 。此外,眼部多巴胺釋放和代謝及玻璃體和視網(wǎng)膜代謝譜高度依賴于光的光譜組成, 其原因是眼睛縱向色差會(huì)導(dǎo)致短波長(zhǎng)光的波長(zhǎng)散焦和較長(zhǎng)波長(zhǎng)光更高的折射率 [35] 。不僅如此, 光的光譜組成對(duì)形狀剝奪引起的近視也有顯著的保護(hù)作用 [40] 。Torii 等 [41] 提出,暴露于紫光( 360 ~ 400 nm) 可通過(guò)上調(diào)近視保護(hù)基因早期生長(zhǎng)因子 1,從而抑制雞近視的發(fā)展。此外,Rucker 等 [42] 的研究強(qiáng)調(diào)了短波白光在控制眼睛生長(zhǎng)、近視發(fā)展及脈絡(luò)膜厚度方面的重要作用。類似的研究均表明, 暴露于白光可減緩兒童形覺(jué)剝奪性近視,減少異常的眼結(jié)構(gòu)變化, 并加速其從眼軸增加中恢復(fù)。組織學(xué)研究也證明了這一觀點(diǎn),脈絡(luò)膜增厚與白光有關(guān) [43] 。全光譜照明也較非全光譜照明對(duì) ARPE19 細(xì)胞損傷更小 [44] 。盡管目前對(duì)光引起的屈光不正發(fā)展的光譜敏感性尚未完全確定,但對(duì)動(dòng)物和人類的現(xiàn)有研究仍存在一個(gè)共識(shí),即短波長(zhǎng)光對(duì)軸向近視的發(fā)展具有保護(hù)作用。
7 晝夜節(jié)律、睡眠對(duì)兒童近視的影響
Nickla 等 [45] 首次報(bào)道了眼軸長(zhǎng)度的節(jié)律變化,他們發(fā)現(xiàn)雛雞雙眼的軸向長(zhǎng)度白天變長(zhǎng), 晚上減小。利用部分相干干涉技術(shù)的研究表明, 人眼軸長(zhǎng)度存在顯著的節(jié)律變化。人類眼睛的軸長(zhǎng)通常在中午最長(zhǎng),夜間最短,平均日 變化幅度為 25 ~45 μm [46] 。而夜間人工照明被認(rèn)為是許多與節(jié)律改變相關(guān)的眼部疾病的主要因素 [47] 。夜間不良的照明情況及電子設(shè)備的使用都可能對(duì)兒童的眼軸節(jié)律產(chǎn)生干擾, 最終可能引起近視。
有研究表明,近視兒童的睡眠質(zhì)量較差, 睡眠時(shí)間較正視兒童短 [48] 。一些機(jī)制將睡眠的行為和晝夜節(jié)律方面與屈光不正聯(lián)系起來(lái)。受光照影響的晝夜節(jié)律也可能在近視的發(fā)展中起作用。Abbott 等 [49]發(fā)現(xiàn),每天暗光時(shí)間少于 5. 6 h 的兒童, 其近視的發(fā)展速度較暗光時(shí)間更長(zhǎng)的兒童更快。不當(dāng)?shù)囊归g光照會(huì)影響自 感光視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞在兒童眼生長(zhǎng)中發(fā)揮作用,還會(huì)對(duì)褪黑素濃度產(chǎn)生影響, 導(dǎo)致兒童睡眠不佳,甚至近視。
8 結(jié)束語(yǔ)
在新型冠狀病毒大流行期間, 我國(guó)兒童大部分時(shí)間都在室內(nèi), 這引 發(fā)了人們對(duì)日 益嚴(yán)重的近視熱潮的擔(dān)憂。總的來(lái)說(shuō), 人和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型的數(shù)據(jù)均表明,高強(qiáng)度光能夠預(yù)防近視發(fā)作。這些發(fā)現(xiàn)都支持兒童需要積極參與戶外活動(dòng)。室內(nèi)學(xué)習(xí)時(shí), 使用500lx 的照明系統(tǒng)也可以防止近視。需要注意的是,暴露于高強(qiáng)度和短波長(zhǎng)光需要仔細(xì)計(jì)時(shí), 以避免對(duì)兒童和青少年的晝夜節(jié)律計(jì)時(shí)系統(tǒng)造成任何潛在干擾。然而,在復(fù)雜環(huán)境中,光參數(shù)的協(xié)同影響存在差距,針對(duì)兒童近視控制的定制光療策略的開(kāi)發(fā)仍具有挑戰(zhàn)性。未來(lái)需要我們考慮到光的所有參數(shù), 即光的強(qiáng)度、光照時(shí)間、光譜等, 針對(duì)兒童近視預(yù)防, 量身定制光治療策略。(以上內(nèi)容僅供學(xué)習(xí)參考,)
本文作者:令倩 1 ,王義倉(cāng) 1 ,邵毅 1 , 2
1. 南昌大學(xué)第一附屬醫(yī)院眼科2. 復(fù)旦大學(xué)附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院眼科
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