前沿拓展：兒童近視戶外品牌防曬霜
本期導(dǎo)言
不同戶外環(huán)境、太陽鏡和遮陽帽對近視防控的影響
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隨著現(xiàn)代近視發(fā)生率日益呈現(xiàn)出低齡化，增加戶外光照時間成為一種簡單易行的早期近視干預(yù)手段，且發(fā)現(xiàn)較高的光照水平對于近視防控有重要作用，但是考慮到強光中的紫外線對眼睛有潛在的損傷，所以進(jìn)行戶外活動時經(jīng)常會采取各種防曬措施。讓我們通過下面這篇文章來了解一下不同戶外環(huán)境、太陽鏡和遮陽帽對于光照水平的影響。
#1 簡介增加戶外活動時間可以預(yù)防近視，延緩兒童近視的發(fā)生。以人口為基礎(chǔ)的研究報告顯示，亞洲兒童，尤其是華裔兒童的近視患病率高于西方兒童。悉尼6- 7歲華裔兒童近視患病率(3.3%)顯著低于新加坡(29.1%)，而日常戶外光照暴露模式顯示，新加坡兒童的日常戶外光照暴露少于澳大利亞兒童。在澳大利亞10到15歲的兒童中，在18個月的時間里，每天暴露在光線下的時間越長，眼軸長度越短。對臺灣兒童的研究也顯示，增加戶外活動時間可以減少近視的發(fā)展。暴露在室外的光可使更少的近視轉(zhuǎn)化和眼軸增長，還可以降低54%的近視進(jìn)展風(fēng)險。這些發(fā)現(xiàn)支持了光照在兒童近視預(yù)防中的作用。和戶外活動減少相關(guān)的其他因素，包括：室內(nèi)學(xué)習(xí)增加、母親近視、居住在城市地區(qū)，這些都被報道與眼軸長度較長和近視有關(guān)。
有一種假說解釋了為什么明亮的光線會降低近視進(jìn)展的風(fēng)險，那就是視網(wǎng)膜中發(fā)現(xiàn)的一種神經(jīng)遞質(zhì)多巴胺的釋放增加，它負(fù)責(zé)視網(wǎng)膜信號，可以影響屈光發(fā)展。新的證據(jù)也表明了眼睛生長和屈光不正發(fā)展的晝夜節(jié)律。這些研究結(jié)果在人類群體中的可轉(zhuǎn)譯性仍然未知，因為人眼在解剖學(xué)上不同于動物模型。
室外照度水平取決于天氣、地理位置和海拔高度，晴天時的照度水平可達(dá)130000 lux，而陰天或多云時的照度水平只有15000 lux。無論如何，這是一個鮮明的對比，典型的室內(nèi)照明只有幾百lux。戶外的高照度水平可預(yù)防兒童近視，而過度的紫外線則可能使他們在成年后易患白內(nèi)障、翼狀胬肉和黃斑變性等疾病。新加坡和中國等正在實施戶外活動計劃，以防止近視，與此同時，必須考慮到防止陽光損害的保護(hù)措施。據(jù)我們所知，還沒有研究評估帽子和太陽鏡是否會降低戶外時間對預(yù)防近視的有益影響。因此，我們的目標(biāo)是評估防曬策略對維持高照度水平(以lux測量)以預(yù)防近視的影響。
#2 方法2.1 - 人體模型
我們設(shè)計了兩個定制的兒童頭部模型，以準(zhǔn)確記錄可見光照射到人眼的強度。考慮到兒童的面部結(jié)構(gòu)，光學(xué)傳感器被嵌入頭部，并由眉骨遮擋。額頭、鼻子和耳朵被保留，以便使用防曬配件。頭部模型安裝在三腳架上，高度為137厘米，代表了新加坡10歲兒童身高的中位數(shù)?，F(xiàn)有光測量系統(tǒng)的局限性使得測量入射到兒童眼睛的光線水平具有挑戰(zhàn)性，但是能夠同時容納光防護(hù)設(shè)備，如太陽鏡和帽子。
人體模型頭部的左右眼安裝了一個AMS TSL45315環(huán)境光傳感器(AMS AG, Premstaetten，奧地利)。選擇環(huán)境光傳感器是因為它與人眼的明視覺緊密匹配，直接照度反應(yīng)在3到22萬勒克斯的理想范圍內(nèi)。
我們制造了兩個完全相同的人體頭部模型。一個頭部指定為控制單元，另一個頭部指定為測量單元。為了減少數(shù)據(jù)收集的錯誤，使用日志按鈕同時記錄兩個人體模型的讀數(shù)。這種方法大限度地減少了日?。ㄈ丈浣嵌龋┱`差及其對陽光方向和云變化的影響?？刂迫梭w模型用于測量基線光照水平，而另外一個人體模型頭部通過適當(dāng)?shù)姆罆翊胧y量光照水平(圖1)。保護(hù)眼睛的措施包括一頂帽子和三種太陽鏡，進(jìn)行分別研究和結(jié)合研究。
圖1:保護(hù)眼睛的措施(帽子和太陽鏡)
在各種室外照明條件下，兩個人體模型的環(huán)境光讀數(shù)相差在±1%以內(nèi)。這種差異被認(rèn)為是由制造公差（可被允許的加工的誤差）和傳感器定位引起的，因為傳感器不能完全放置在同一位置，而是被并排放置以同時記錄入射光。然而，兩個傳感器之間的百分比差異小，因此傳感器可以被視為在實驗精度允許的限度內(nèi)相同。
模型頭也在室內(nèi)進(jìn)行了測試，測量在熒光燈下面對窗戶和在沒有窗戶時冷光源發(fā)光二極管(LED)下的光照水平。將這些測量結(jié)果與室外光照水平進(jìn)行比較，以評估兩種環(huán)境之間的差異。
2.2 - 測試環(huán)境
根據(jù)常見的日常戶外活動，調(diào)查了露天場地(圖2a)、街道(圖2b)和樹蔭下(圖2c)三種戶外測試環(huán)境。
a-露天場地
c-樹蔭下
以上三圖：調(diào)查了三種室外測試環(huán)境，露天場地(a)、街道(b)和樹下(c)
兩個人體模型的頭部朝向南方，并在不同的測試環(huán)境組合下測量光照水平，包括有無防曬設(shè)備。每天選擇四個不同的時間進(jìn)行測量(上午9點，中午12點，下午2點和下午4點)，每個時間代表太陽的不同相對位置。測量是在多云或部分多云的環(huán)境下進(jìn)行的，這是新加坡常見的天氣。研究人員還對兩種室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行了測試，一種是熒光燈照明的房間，自然光從窗戶照射進(jìn)來，另一種沒有窗戶的LED照明房間。
2.3 - 太陽鏡
三種不同類型的棕色太陽鏡使用范圍為8% - 43%的透光率(透光率符合國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 12312-1:2013，條款5)。有兩款傳統(tǒng)型框架的太陽鏡(2類和3類)和一款面罩型框架式太陽鏡(2類)。面罩型太陽鏡的主要好處是減少紫外線輻射時的背面反射（太陽鏡靠近眼睛的內(nèi)側(cè)面），這種背面反射是眼睛紫外線負(fù)擔(dān)的重要組成部分。
2.4 - 帽子
這項研究使用了一頂棒球帽來保護(hù)前額、臉頰和鼻子。這是一種軟帽，冠圓，前面有一個突出的硬峰(圖1)。這款帽子在不同的環(huán)境中單獨和與太陽鏡聯(lián)合使用都進(jìn)行了測試。
2.5 - 數(shù)據(jù)分析
所有照度水平勒克斯值從人體模型收集，數(shù)據(jù)使用Microsoft Excel 2010，描述了每個測試情況和時間。
#3 結(jié)果3.1 - 室外相比于室內(nèi)
與室內(nèi)相比，露天環(huán)境中的室外條件顯示出更高的照度水平(11,080 - 18,176 lux)(圖3)。在熒光燈照明和從窗戶透進(jìn)來的自然光下，室內(nèi)的光照度在112至156 lux之間波動。無窗冷光源LED下的室內(nèi)照度水平在四個測量時間(上午9點至下午4點)均一致為112 lux。
3.2 - 樹蔭下
圖3比較了樹木提供的遮陰果(5556-7876 lux)，戶外多云情況下一天不同時間的照度水平（11080-18176 lux）和室內(nèi)水平（112-156 lux）。與室內(nèi)測量相比，樹蔭能提供至少50倍的近視保護(hù)，光照水平也有所提高。圖4比較了一天中不同時間室外和室內(nèi)的典型街道光照強度（6604–16320 lux)。與樹蔭相比，街道照明條件隨著鄰近建筑和日?。ㄈ丈浣嵌龋┑淖兓▌?。
圖3:在露天場地、樹蔭下和室內(nèi)比較測量的光照水平
圖4:在露天場地、街道旁和室內(nèi)比較測量的光照水平
3.3 - 太陽鏡
圖5a至圖5c展示了與室內(nèi)相比，不同類型的太陽鏡(n =3)，如何提供更高的光照水平(1792-6800 lux)。戴太陽鏡的光照強度是室內(nèi)環(huán)境的11 ~ 43倍。這種變化歸因于太陽鏡的規(guī)格，不同的鏡片提供不同程度的眩光防護(hù)和透光率。然而，即使戴了太陽鏡，與室內(nèi)照明條件(112-156 lux)相比，光線水平仍然相當(dāng)高(≥1792 lux)。高的照度水平是由2類太陽鏡透鏡(面罩型，圖5a, 4496-6800 lux; 傳統(tǒng)型，圖5c, 3952-6528 lux)。3類太陽鏡(傳統(tǒng)型，圖5b)，光照水平從1792至5552 lux，也能夠顯示明亮的光，同時保持室外水平。
以上三圖:在露天場地內(nèi)，戴和不戴(a)2類面罩式太陽鏡，(b)3類太陽鏡（傳統(tǒng)型），和(c)3類太陽鏡（傳統(tǒng)型）比較測量的光照水平。
3.4 - 帽子
戴帽子的果如圖6所示(412 - 8156 lux)，與室內(nèi)的112 - 156 lux相比，僅戴帽子就能提供26 - 52倍的光照水平。棒球帽為預(yù)防近視提供了足夠的光照水平，下午2點的大暴露水平為8156 lux。
圖6:在露天場地、只戴帽子和太陽鏡加戴帽子比較測量的光照水平
3.5 - 帽子和太陽鏡
加上帽子和太陽鏡，光線水平范圍為952~1880 lux。與室內(nèi)相比，戴著帽子和太陽鏡的光照強度僅高出6至12倍。單是帽子的光照范圍就很大，這是由于一天中不同時間陽光照射的方向不同。當(dāng)戴太陽鏡時，光照方向?qū)庹账降挠绊憸p弱。下午4點，戴上帽子和太陽鏡后，光線強度降低到接近室內(nèi)數(shù)值(952 lux)。
#4 討論4.1 - 總結(jié)
我們的研究證明，對于近視，像在樹蔭下(5556-7876 lux)、戴帽子(4112 - 8156 lux)和太陽鏡(1792-6800 lux)等防曬策略可以在戶外保持高度的潛在防護(hù)照度水平。研究結(jié)果支持了一種潛在的干預(yù)措施，即通過增加平均日光照度來減少兒童近視的發(fā)展，同時采取防曬措施來降低紫外線水平，以預(yù)防未來的白內(nèi)障。同時，研究結(jié)果也有助于提高我們對角膜光照度的相關(guān)測量及其可能影響的理解。
4.2 - 室外相比于室內(nèi)
露天場地的光照記錄(11080 - 18176 lux)遠(yuǎn)高于室內(nèi)(112-156 lux)。所有室內(nèi)的水平都低于室外，不能被認(rèn)為對近視有預(yù)防作用。即使在自然光透過窗戶照射的房間里，大照度也只有156 lux。房間之間的不同照明和有無窗戶似乎對在四個測量時間內(nèi)保持相對穩(wěn)定的照度水平?jīng)]有顯著影響。這一結(jié)果可能與學(xué)校教室的情況類似，即使有窗戶，讓孩子坐在窗戶旁邊并不能提供足夠的光線來防止近視。雖然以前曾對大窗戶的學(xué)校進(jìn)行過預(yù)防近視的評估，但缺乏證據(jù)表明教室里的日光可以預(yù)防近視。
我們的研究發(fā)現(xiàn)室內(nèi)的照度水平讀數(shù)低于臺灣研究的教室內(nèi)讀數(shù)(340 lux)。然而，根據(jù)阿拉伯聯(lián)合酋長國的一項研究報告，學(xué)校教室里的平均光照水平相差很大，在138至742 lux之間。然而，即使報告的教室室內(nèi)讀數(shù)較高，也低于1000 lux的閾值，沒有預(yù)防近視的潛在作用。本課題值得進(jìn)一步研究新加坡教室室內(nèi)環(huán)境的光線水平，并與其他進(jìn)行比較。
我們關(guān)于室內(nèi)低強度光照的發(fā)現(xiàn)還需要進(jìn)一步研究，因為之前的一項研究表明，在低強度(50 lux)下飼養(yǎng)的小雞具有更深的玻璃腔深度和更長的眼軸。低強度的環(huán)境光可能是近視的危險因素，建議進(jìn)一步的研究。
4.3 - 樹蔭下
在有陰影的戶外區(qū)域，光線水平仍然相當(dāng)高(5556-7876 lux)，這對延遲近視的進(jìn)展有很好的潛力。在樹蔭下進(jìn)行的測量結(jié)果顯示，這里的光照水平是室內(nèi)的50倍，對近視的潛在預(yù)防能力也高于室內(nèi)。這一發(fā)現(xiàn)對于保護(hù)眼睛也很重要，可以減少因暴露在強光下而產(chǎn)生副作用的風(fēng)險。Wu等人認(rèn)為，預(yù)防近視可能不需要強陽光照射的戶外活動(≥10000 lux)，也可以考慮較長時間在戶外的較低室外光強度(1000-3000 lux或以上)下活動，如在走廊或樹蔭下。這一發(fā)現(xiàn)得到了證實，在戶外暴露在≥1000或≥3000 lux強度下200分鐘的兒童的近視進(jìn)展顯著減緩。Read等人也證實了這些發(fā)現(xiàn)，兒童每天暴露在>3000 lux的光線下，眼軸生長減慢。
在文獻(xiàn)中有很好的記錄，樹木對減少紫外線輻射的影響，包括在城市環(huán)境中分散的單個樹木。然而，樹蔭對光照水平的影響卻鮮為人知。我們的研究表明，在很多情況下，光線水平可以輕松達(dá)到5000 lux以上，比如：在學(xué)校走廊或樹蔭下(5556-7876 lux)都比室內(nèi)(112-156 lux)高得多。樹木有幾個好處，包括減少眩光，阻擋來自天空和其他表面的漫反射光，并通過阻擋熱量來控制環(huán)境溫度。
街道的光線水平在6604至16320 lux之間，高于樹木提供的樹蔭。由于從陽光照射的表面發(fā)生漫射光和熱反射，街道上的建筑提供的陰影可以達(dá)到類似的水平。在臺灣的一項隨機(jī)臨床試驗中，在戶外待125至199分鐘的兒童，如果暴露在10,000 lux或更多的強光水平下，近視進(jìn)展減緩。雖然室外的亮度水平可以達(dá)到比我們研究中測量到的更高(高18176 lux)，但由于新加坡一年中有8.8個月的時間處于多云狀態(tài)，其中3月份多云的時間占24%，因此天氣條件可能會改變光強度。陰天的情況在3月份為76%，12月份為91%。然而，即使在多云的情況下，室外的光照水平也高于室內(nèi)，這為新加坡兒童戶外暴露增加提供了充分的證據(jù)。
4.4 - 太陽鏡
戴太陽鏡測量的光線水平大約是室內(nèi)環(huán)境的11到43倍。與室內(nèi)相比，測試的太陽鏡可以提供比室內(nèi)環(huán)境可接受的亮度增加，這種亮度增加具有潛在的近視防控作用。太陽鏡為眼睛提供了垂直的保護(hù)屏障，其有性取決于鏡片幾何形狀、鏡片的透光率和暴露條件。太陽鏡本身的果在不同類別的鏡片上并不相同。2類太陽鏡(面罩型和傳統(tǒng)型)鏡片顯示出更高的光水平讀數(shù)。3類太陽鏡(傳統(tǒng)型)鏡片大大降低了戶外眼睛表面的光照度水平，尤其是在下午12點和4點。兒童不宜在戶外使用這類太陽鏡，因為它們限制了光線對近視防控的保護(hù)作用。目前，沒有證據(jù)表明戴太陽鏡是否會妨礙強光的保護(hù)作用，因為還沒有系統(tǒng)的研究對象。我們的研究結(jié)果支持，可以鼓勵兒童在適當(dāng)?shù)淖贤饩€保護(hù)下（如太陽鏡）花更多的時間在戶外。此前的一項研究報告稱，在10至15歲的兒童中，太陽鏡的使用范圍從“從不”到“一半時間”(中位數(shù)反應(yīng)為“從不”)不等，近視兒童和非近視兒童之間的使用沒有顯著差異。
4.5 - 帽子
本研究還表明，如果一個兒童戴著帽子在戶外活動，室外的光線水平（4112–8156 lux）比室內(nèi)高得多，因此，可能會控制近視的發(fā)展。與室內(nèi)相比，在室外單是戴帽子就能增加26到52倍的光照水平。之前的一項研究發(fā)現(xiàn)，在戶外使用帽子的頻率從“從不”到“一直”不等(中位數(shù)反應(yīng)是“不到一半的時間”)，近視和非近視兒童之間使用帽子的頻率沒有顯著差異。保護(hù)兒童的眼睛免受紫外線輻射尤為重要，因為在很小的年齡，紫外線的透過率會更高，從而讓更高水平的紫外線輻射到達(dá)晶狀體，甚至視網(wǎng)膜。根據(jù)美國兒科學(xué)會的說法，衣服(包括帶帽檐的帽子)可以是很好的紫外線屏障，因為它提供了一種簡單而實用的防曬手段。寬檐帽對頭部、面部、耳朵和頸部都有更多的保護(hù)作用。當(dāng)使用棒球帽時，耳朵和脖子應(yīng)該涂上防曬霜。
4.6 - 帽子和太陽鏡
在952-1880 lux之間的光照水平下，帽子和太陽鏡的結(jié)合可能只能起到邊緣的近視防護(hù)作用。未測量到超過2000 lux的暴露量，根據(jù)我們的發(fā)現(xiàn)，帽子和太陽鏡不能聯(lián)合使用來保護(hù)近視。然而，還需要更多的研究來確定綜合防曬措施對光線水平的影響。
4.7 - 優(yōu)勢和局限性
這項研究的一個優(yōu)勢是，開發(fā)了孩子的頭部模型和光傳感器，它能夠測量眼睛表面的光照度范圍。使用兒童頭部模型，可以準(zhǔn)確記錄照射到人眼表面的光線水平，而沒有暴露在戶外條件下的紫外線的優(yōu)勢。一個限制是，在不同環(huán)境(如學(xué)校)和不同月份，由于新加坡每月的多云情況的變化，不同的注視角可能會有不同的光強度水平。
4.8 - 公共衛(wèi)生意義
行為干預(yù)對近視兒童有特別的意義，可以避免或推遲使用其他有副作用的調(diào)節(jié)方案，如阿托品和角膜塑形鏡。建議兒童每天至少進(jìn)行2 ~ 3小時，每周至少進(jìn)行14 ~ 21小時的戶外活動。每天少于40分鐘的強光照射可能會使兒童眼軸生長更快。
我們的研究結(jié)果對戶外活動具有重要的公共健康意義。教師、教育工作者和家長應(yīng)該用陰涼處、太陽鏡或帽子防護(hù)來鼓勵孩子在戶外活動。如這里概述的這些方法，可能提供了一種實用的替代方案，以提供相對高強度的光暴露較長時間，從而潛在地更大程度地降低近視的風(fēng)險。學(xué)校在影響孩子們關(guān)于戶外活動的知識、態(tài)度和行為方面起著重要作用。教師能夠?qū)暦揽刈龀鲋卮筘暙I(xiàn)，可以將近視預(yù)防策略與工作日的防曬措施相結(jié)合，特別是在課間休息時間、午休時間，以及可能將戶外活動延伸到課程時間。像澳大利亞的學(xué)校一樣，學(xué)校的戶外活動可以在集會、常規(guī)課堂和體育課期間進(jìn)行。
學(xué)校和日托中心的遮陽設(shè)施可能有助于預(yù)防近視，并顯著減少兒童的紫外線輻射劑量。如果家庭、學(xué)校和社區(qū)提供一致的信息和支持，父母和社區(qū)更有可能在周末參與健康的雙重防曬活動。
#5 結(jié)論即使戴著太陽鏡、帽子或在陰涼處，戶外的光照水平也比室內(nèi)高得多。應(yīng)鼓勵兒童多在戶外活動，同時采取防曬措施去預(yù)防近視。我們的結(jié)果可以促進(jìn)公眾健康，鼓勵戶外活動，并提高對防曬措施的重要性的認(rèn)識，以減少紫外線傷害，同時增加對近視發(fā)生的保護(hù)。
這項工作需要進(jìn)一步的發(fā)展和研究，以測試太陽鏡和帽子在全國戶外項目中作為預(yù)防近視的保護(hù)措施的有性。通過防曬措施實現(xiàn)的光暴露模式的知識可以是戶外項目設(shè)計的一個關(guān)鍵因素，需要進(jìn)一步的研究。
聲明
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譯者：志匯眼科 董晶晶
校審：于青
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