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Ranran Chen, Jinzhong Wu, Zijing Wu, Guozhen Niu, Juan Zhang, Guiqin Sui, Yanlong Bi. Effect of Different Intensities of Blue Light Shielding on Visual Function of Normal Adults[J]. CHINESE JOURNAL OF OPTOMETRY OPHTHALMOLOGY AND VISUAL SCIENCE, 2017,19(11): 656-662.  
Doi:10.3760/cma.j.issn.1674-845X.2017.11.004
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不同力度屏蔽蓝光对正常成年人眼视功能的影响
陈冉冉, 吴进忠, 吴子敬, 牛国桢, 张娟, 隋桂琴, 毕燕龙
1.200065 上海,同济大学附属同济医院眼科（陈冉冉、牛国桢、张娟、毕燕龙）
2.361000 厦门,来奇偏光科技研发中心（吴进忠、吴子敬）
3.130000 长春,吉林大学第二医院眼科（隋桂琴）
通信作者：毕燕龙,Email: biyanlong@tongji.edu.cn
收稿日期: 2017-07-07
基金资助: 同济大学-吉林大学-台湾来明科技科研创新项目（15082450001）
摘要

目的:探索不同程度屏蔽420~460 nm波段蓝光镜片对人眼视功能的防护作用。方法:自身对照研究。2016年8月至2017年3月选择来自同济大学的健康大学生志愿者20例,先后在未戴镜,配戴屏蔽20%、30%、40%、60%防蓝光护目镜下,完成24个色区辨识评分和75 min阅读任务。检测调节幅度、晶状体调节力等指标,并做视疲劳问卷评分。采用配对秩和检验对各组数值进行分析。结果:配戴屏蔽30%、40%和60%防蓝光护目镜和未戴镜比较时,多个色区得分均低于未戴镜（P < 0.05）;而屏蔽20%与未戴镜比较,差异均无统计学意义。完成阅读任务后,在视疲劳调查问卷总得分上,屏蔽20%、30%、40%、60%蓝光得分低于未戴镜（均P < 0.05）。在用眼前后单眼调节幅度差值上、正相对调节差值上,屏蔽20%、30%、40%、60%蓝光变化幅度小于与未戴镜（均P < 0.05）;在用眼前后负相对调节差值上,40%、60%蓝光变化幅度小于未戴镜（P < 0.05）;屏蔽20%、30%蓝光和未戴镜比较差异无统计学意义。在用眼前后晶状体调节力差值上,屏蔽20%、30%、40%、60%蓝光和未戴镜相比差异无统计学意义。结论:屏蔽蓝光的波段以440 nm为中心,带宽20 nm,屏蔽力度20%以上时,可以改善人眼调节力、视疲劳主观症状。但屏蔽该段蓝光力度达30%以上时,会造成色差症状。

关键词: 蓝光; 视频终端综合征; 调节力; 视疲劳; 辨色力
Effect of Different Intensities of Blue Light Shielding on Visual Function of Normal Adults
Ranran Chen1, Jinzhong Wu2, Zijing Wu2, Guozhen Niu1, Juan Zhang1, Guiqin Sui3, Yanlong Bi1
1Department of Ophthalmology, Tongji Hospital Affiliated with Tongji University, Shanghai 200065, China
2Polaroid Technology Research and Development Center of Laiqi, Xiamen 361000, China
3Department of Ophthalmology, the Second Hospital of Jilin University, Changchun 130000, China
Corresponding author:Yanlong Bi, Department of Ophthalmology, Tongji Hospital Affiliated with Tongji University, Shanghai 200065, China (Email: biyanlong@tongji.edu.cn)
Fund:This study was funded by Research and Innovation Projects of Tongji University-Jilin University-Laiming Technology in Taiwan (15082450001)
Abstract

Objective: To investigate the influence of different intensities of blue light shielding on the visual function of healthy adults.Methods: This self-controlled study enrolled 20 healthy adults who were students volunteers of Tongji University from August 2016 to March 2017. The subjects completed a 75-min reading task illuminated by blue light (440 nm) at shielding intensities of 0%, 20%, 30%, 40%, and 60%. Twenty-four color partial scoreswere calculated to detect variations in color discrimination. After completing the reading task, visual fatigue, accommodation response, and lens accommodation were assessed and compared amongthe five intensities of blue light shielding. The results were analyzed by signed-ranked test.Results: The scores of many colorswere significantly lower at blue light intensities of 30%, 40%, and 60% compared to 0% intensity shielding (P < 0.05). The differences in color scores between 0% and 20% intensity shielding were not statisticallysignificant. After completing the reading task, the visual fatigue scores were lower with 20%, 30%, 40%, and 60% intensity shielding compared to 0% intensity shielding (all P < 0.05). The difference between before and after reading task in accommodation amplitude and positive relative accommodation were significantly lower at 20%, 30%, 40%, and 60% intensity shielding compared to 0% shielding (P < 0.05). Difference between before and after reading task in native relative accommodation were significantly lower at 40% and 60% intensity shielding compared to 0% shielding (P < 0.05). The differences betweenthe before and after reading task values of the 20% and 30% shielding were not significantly different from the 0% shielding. Lastly,differences between before and after reading task in lens accommodation at 20%, 30%, 40%, and 60% intensity shielding were not significantly different from 0% shielding.Conclusions: With blue light (centered at 440 nm) shielding of 20% to 60% intensity 20 band wavelength, the accommodation and visual fatigue of healthy adults improved.When the shielding intensity was 30% to 60%, the color perception was worse.

Keyword: blue light; video terminal syndrome; accommodation responses; visual fatigue; color discrimination

蓝光是指可见光中400~500 nm波段范围的光线[1]。除了自然光发出蓝光外, 电脑、手机、LED灯等电子产品也可发出不同剂量的高能短波蓝光。由于现代生活、工作需要, 人们长期接触这些电子视频终端（Video display terminal, VDT）。接触高能短波蓝光, 可造成眼酸痛、干痒、视疲劳, 甚至头痛、情绪烦躁等以视觉症状为主的一系列表现, 称为VDT综合征[2]。为防止蓝光持续损伤人眼, 滤蓝光人工晶状体、防蓝光护目镜等产品相继上市, 屏蔽人眼接触的蓝光, 保护人体健康。目前研究表明, 400~460 nm的高能短波蓝光才是影响人体健康的主要波段, 其中415~460 nm波段的蓝光引起了80%的损伤[3]。而目前防蓝光护目镜产品主要采用广谱遮挡的方法, 且遮挡力度参差不齐, 这种无选择性遮挡蓝光的方法, 容易造成色觉偏差, 严重时可影响人正常昼夜节律[4]。本研究采用自身对照方法, 比较正常成年人在未戴镜、配戴屏蔽力度不同的防蓝光护目镜时, 色彩辨识能力、调节力、晶状体调节力和视疲劳调查问卷得分的变化, 以观察不同屏蔽力度的选择性防蓝光对人眼视功能是否造成影响及影响程度如何。

1 对象与方法
1.1 对象

纳入标准：①屈光状态均为正视, 平均等效球镜度为（0.01± 0.24）D, 散光均< -0.75 D, 裸眼远视力（LogMAR）优于0.0, 近视力> J7, 日常生活工作不戴镜; ②有长期使用电脑、手机等含LED光源电子设备习惯; ③2周内未参加过其他药物临床试验; ④目前未接受其他防蓝光产品或停用防蓝光产品6周及以上; ⑤均无色觉异常病史且经色盲检查图证实色觉正常。排除标准：伴有影响视功能的弱视、白内障、角膜病、视网膜疾患、内眼手术史、高血压、糖尿病、心肺或肾功能不全者。

根据以上纳入标准和排除标准, 共招募健康志愿者20例, 其中男7例, 女13例, 年龄20~25岁, 平均（22.3± 2.6）岁, 受检者均为同济大学的大学生。本研究遵循赫尔辛基宣言, 已经通过了同济大学附属同济医院伦理委员会审批（批件号：伦审K-2016-030号）。所有患者均知情并在知情同意书上签字。

1.2 测试准备

所有受检者在参与研究前闭目休息30 min, 以保证血压[舒张压60~90 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）], 收缩压90~140 mmHg）、心率（60~100次／min）等各项体征平稳并处于正常值范围。测试房间照明为E27 LED节能白灯, 照度300 lx, 温度26 ℃, 房间安静（低于15分贝）。辨色测试及阅读采用平板电脑（I Pad air 2, 美国苹果公司）, 显示屏亮度350~400 cd/m2, 观看距离为40 cm, 半坐位。阅读任务中阅读内容统一为人民卫生出版社出版的《内科学》 《外科学》 《眼科学》第8版电子书目, 文本字体为宋体（正文）, 小四。防蓝光护目镜分别可以屏蔽20%、30%、40%、60%蓝光（波段以440 nm为中心, 带宽20 nm）。由于研究需要, 护目镜委托来奇偏光科技研发中心统一制作。护目镜的滤过光谱及透光性见图1。

图1. 4种防蓝光护目镜的滤过光谱及透光性
A：屏蔽力度为20%防蓝光护目镜光谱; B：屏蔽力度为30%防蓝光护目镜光谱; C：屏蔽力度为40%防蓝光护目镜光谱; D：屏蔽力度为60%防蓝光护目镜光谱Figure 1. Transmittance spectrums of four kinds of blue light-shielding glasses.
A: Transmittance spectrum of 20% shielding intensity. B: Transmittance spectrum of 30% shielding intensity. C: Transmittance spectrum of 40% shielding intensity. D: Transmittance spectrum of 60% shielding intensity.

1.3 测试流程

受检者在未戴镜及配戴不同屏蔽力度的防蓝光护目镜下, 评测24个色区得分; 休息30 min, 检测调节力和晶状体调节力; 完成75 min阅读任务后, 再次检测调节力和晶状体调节力, 填写视疲劳调查问卷。受检者参加的5次测试每2次之间时间均间隔3 d, 以避免上次测试的影响。

1.4 对色彩辨识力的检测

评测试验采用“ 辨色达人” 软件（1.2.8, iOS6.0, 上海ZHONG JIAN）, 评测共计24个色区（色差255-1; 色区分别为黑-红、黑-绿、黑-蓝、蓝-紫、蓝-绿、蓝-黑、绿-黄、绿-黑、绿-浅蓝、浅蓝-白、浅蓝-蓝、浅蓝-绿、红-黑、红-黄、红-紫、紫-蓝、紫-白、紫-红、黄-绿、黄-红、黄-白、白-浅蓝、白-紫、白-黄）的色差辨识能力, 每个色区分值在0~255之间。

在未戴镜、配戴不同屏蔽力度防蓝光护目镜下, 评测受检者双眼对24个色区的色彩辨识能力, 记录受检者在5种环境下的24个色区得分。

1.5 阅读任务

受检者在未戴镜和戴不同屏蔽力度防蓝光护目镜下完成阅读任务, 评测5种环境下完成任务前后的调节力及填写任务后视疲劳调查问卷。统计受检者在5种环境下, 完成阅读任务后的调节力变化差值和问卷得分。所有受检者均接受详细讲解并表示理解调节力检查过程和调查问卷中的所有项目及评分等级。

1.5.1 视疲劳问卷 参照Hayes等[5]用于评估VDT使用者的视疲劳种类及程度的问卷调查表。内容包括远距离视物糊、中等距离视物糊、近距离视物糊、距离转换聚焦困难、眼刺痛及灼热感、眼干、眼胀、头痛、视疲劳和畏光等。每项指标按严重程度分为4级：4（极重度）、3（重度）、2（中度）、1（轻度）、0（无）。

1.5.2 调节力检测 为明确配戴防蓝光护目镜后是否有较好的视觉体验, 以及配戴防蓝光护目镜对调节功能的影响, 本试验对受检者在这5种环境下完成阅读任务前后的单眼调节幅度（Accommodation amplitude, AA）、正/负相对调节和晶状体调节力进行检测, 其中, 正/负相对调节对双眼进行检测, 其余只对主视眼进行检测。由于调节力和年龄的相关性很大, 所以本研究选择的试验对象为20~25岁青年人, 尽可能降低年龄对调节的影响。

1.5.2.1 AA检查（负镜片法） 使用综合验光仪先将被检者远用屈光不正足矫, 近瞳距, 遮盖另一眼, 正常照明。将近用视标置于近视标杆33 cm处, 让被检者注视最佳矫正视力（BCVA）上1~2行的视标。逐渐增加-0.25 D的负球镜直至被检者报告视标第1次出现持续性的模糊, 此时所加镜片的度数总和为单眼的正相对调节[6, 7]。再加上3 D的度数（为检查距离的补偿屈光度）即为AA。

1.5.2.2 正/负相对调节检查 检查时通常先查负相对调节（Native relative accommodative, NRA）, 再查正相对调节（Positive relative accommodative, PRA）。使用综合验光仪先将被检者远用屈光不正足矫, 近瞳距, 正常照明。瞩被检者双眼同时注视40 cm处BCVA上1~2行的单个视标, 双眼同时加正球镜, 直至被检者报告视标开始持续性模糊。记录最后清晰时所加的正球镜量, 为NRA。将度数回拨至被检者远用屈光不正矫正度数, 视标又变清晰。在被检者双眼前同时增加负球镜, 直至被检者报告视标持续性模糊。最后清晰时所加的负球镜量, 为PRA。

1.5.2.3 晶状体调节力检测 使用AS-OCT（60899-6, 1.0, Visante, 德国Zeiss公司）进行晶状体调节力检测。参照施青等[8]用于评估视知觉学习对早期老视症状的改善作用中晶状体调节力检测方法。测量完成阅读任务前后晶状体调节力差值（Lens accommodation, LA）。

1.6 统计学方法

自身对照研究。采用SPSS 11.0统计学软件进行数据分析。因得分为非正态分布数据, 故以中位数（P25, P75）表示, 采用Friedman检验进行5组间比较。组间两两比较采用Wilconxon符号秩和检验, 以P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果
2.1 24个色区得分情况

未戴镜和戴不同屏蔽力度的防护镜在软件的色区得分均值的比较情况见表1。屏蔽60%和未戴镜在蓝-绿、绿-黄、绿-浅蓝、浅蓝-白、黄-绿、白-黄6个色区得分比较差异有统计学意义（均P < 0.05）; 屏蔽40%和未戴镜在蓝-绿、绿-黄、绿-浅蓝、黄-绿、白-黄5个色区得分比较差异有统计学意义（均P < 0.05）; 屏蔽30%和未戴镜在黄-绿、白-黄2个色区得分比较差异有统计学意义（均P < 0.05）; 屏蔽20%和未戴镜在24个色区得分比较差异均无统计学意义。

表1 不同屏蔽力度防蓝光的颜色分区色差得分比较（n=20） Table 1 Comparison of the color score among different intensity of blue light shielding (n=20)
2.2 视疲劳问卷结果

未戴镜、屏蔽20%、30%、40%、60%的视疲劳问卷得分[M（P25, P75）]分别为9.00（8.23, 10.00）、8.00（7.00, 9.00）、7.00（6.25, 8.00）、6.00（4.25, 7.00）和6.00（4.00, 7.00）。未戴镜和戴不同屏蔽力度的防护镜的视疲劳问卷得分比较差异均具有统计学意义（P < 0.001）。屏蔽20%、30%、40%、60%的视疲劳问卷得分和未戴镜两两比较差异均有统计学意义（均P < 0.05）。

2.3 各调节参数结果

未戴镜和戴不同屏蔽力度的防护镜在完成用眼任务前后的AA、PRA、NRA和晶状体调节力的差值结果见表2。用眼前后AA、PRA差值在屏蔽20%、30%、40%、60%和未戴镜比较差异均有统计学意义（P < 0.05）。用眼前后NRA差值在屏蔽40%、60%与未戴镜比较差异均有统计学意义（P < 0.05）, 在屏蔽20%、30%和未戴镜相比差异均无统计学意义。用眼前后晶状体调节力差值在屏蔽20%、30%、40%、60%和未戴镜相比差异均无统计学意义。

表2 配戴不同屏蔽力度防蓝光护目镜完成阅读任务前后的调节参数差值比较（n=20） Table 2 Comparison of the differences of adjustment parameters of different intensity of blue light shielding before and after reading task (n=20)
3 讨论

多个动物实验研究表明蓝光会引起视网膜光损伤[9, 10], 此外, 也有流行病学调查证实蓝光暴露与年龄相关性黄斑变性的发生有关[11]。但是, 蓝光除了对视网膜有损害作用外, 还发挥其他方面的有益作用。例如, 视网膜中光敏感的视网膜神经节细胞, 在接收蓝光（波峰460 nm、480 nm）刺激后, 通过分泌视黑质进一步抑制褪黑素维持人体正常昼夜节律[12]; 蓝光作为可见光的一部分, 通过刺激视杆细胞, 产生人体夜视力[11]。因此, 屏蔽蓝光是否会影响人昼夜节律和视功能及其影响程度, 是蓝光防护中需要进一步探讨的问题。

流行病学研究发现, 长期近距离用眼和高强度工作可以引起眼调节参数的改变[12]。研究认为, 调节与睫状肌收缩、晶状体变形、悬韧带张力变化和眼外肌功能密切相关[13, 14, 15, 16], 调节量的大小取决于睫状肌的收缩力量和晶状体变形的难易程度。调节幅度是人眼从静止状态（不进行调节）到最大调节时眼屈光力增加的度数。年龄是影响调节幅度的重要因素, 随年龄增长, 调节幅度降低。相对性调节是指固定集合点后可以单独活动的力量。PRA是指超过集合固定点的能力; NRA是低于集合固定点的能力, 是人眼可以放松的调节量。PNA、NPA均属于眼动系统参数, 因此同时受调节、辐辏及其相互作用3个方面的限制。NPA测试距离为40 cm, 理论上, 最大的放松调节量为2.5 D。PRA为人眼调节储备量, 当PPA < 1.75 D时, 考虑调节储备量不足。人眼若想近距离视物无不适之感, 则需要尽可能保留多余的PRA[17]。PRA不足时, 如果过长时间近距离视物, 容易视物疲劳。从本研究结果可见, 志愿者配戴屏蔽20%、30%、40%、60%防蓝光护目镜下完成阅读任务前和后, 其AA和PRA差值与未戴镜相比差异有统计学意义（P < 0.05）, 说明屏蔽蓝光力度在20%以上时, 完成阅读任务, 其AA和PRA降低幅度出现减小, 可以解释其视疲劳调查问卷得分出现降低的现象; 屏蔽40%、60%和未戴镜在NPA比较时, 差异具有统计学意义（P < 0.05）, 说明在屏蔽蓝光力度达到40%以上时, 可以改善由于近距离视物而造成的调节力下降的问题。传统观点认为, 晶状体变形是调节力改变的必要因素, 而晶状体前表面曲率的改变, 是调节时屈光力增加的主要条件[13, 14, 15, 16]。针对这一观点, Gullstrand提出调节囊内机制, 即晶状体物质可分为多层等指数带, 由外向内指数逐渐升高, 调节时晶状体内各部分亦发生变形和轴向运动, 导致整体屈光力的大幅度增加[18, 19]。本研究结果发现, 不同力度屏蔽蓝光条件下完成阅读任务时, 晶状体调节力差值比较并无统计学意义, 也从侧面证实, 调节力改变不完全取决于晶状体的变凸程度。

研究表明, 蓝光可以对辨色力产生影响[20]。因此, 在进行蓝光防护的同时, 还需要进一步探索其对人色彩辨识能力的影响程度。可见光线波段为380~780 nm, 人眼一般可以分辨包括紫、蓝、青、绿、黄、橙、红7种主要颜色在内的120~180种不同的颜色。其中, 波段400~500 nm之间的蓝光波段主要被感知为蓝紫色光。人视网膜中的视锥细胞中包含红、绿、蓝3种感光色素, 每种色素对一种原色光产生兴奋, 对其余2种原色光产生程度不等的反应。本研究结果表明, 屏蔽力度在40%（以440 nm为中心, 带宽20 nm）以下时, 并未对色彩辨识产生明显影响, 在屏蔽力度为30%时, 在黄– 绿、白– 黄2个色区受到影响（P < 0.05）, 在屏蔽力度为40%时, 在蓝– 绿、绿– 黄、绿– 浅蓝、黄– 绿、白– 黄5个色区受到影响（P < 0.05）, 屏蔽力度为60%时, 蓝– 绿、绿– 黄、绿– 浅蓝、浅蓝– 白、黄– 绿、白– 黄6个色区的色觉受到影响（P < 0.05）。由此说明不同力度屏蔽蓝光, 对人眼色觉影响程度不同, 屏蔽力度越大, 对色觉的影响程度越大。关于色觉的检测, 我们是在LED灯下, 用辨色软件评测的。国内外文献报道, 常用的色觉检测方法有FM-100色彩试验、D-15色盘试验和俞自萍色盲检查图等[21, 22, 23], 其中前两者可以对色觉障碍进行定量描述。我们的检测是通过软件针对色区辨识能力进行评分, 也能实现对色彩辨识能力的定量分析。

视疲劳综合征是视觉在长时间超负荷工作后出现的一种持续衰弱状态, 是和眼睛局部因素、全身状况、心理素质有密切关系而突出表现在眼部的一组症候群[2]。研究表明, 近距离工作疲劳与调节力、PRA、调节灵敏度等调节参数有关[24], 最主要的原因是负荷性视疲劳[2]。当调节力不能满足调节需求, 调节失去平衡, 就会产生视疲劳症状。本研究结果显示, 配戴屏蔽蓝光（波段以440 nm为中心, 带宽20 nm, 屏蔽力度20%、30%、40%、60%）的护目镜后, 通过改善人眼的调节力和PRA下降幅度而改善视疲劳症状。此外, 由于防蓝光护目镜屏蔽了高能量的蓝光, 为人眼提供了柔和的自然色觉感受, 能够呈现出更自然、舒适的视觉效果, 这可能也是可以改善视疲劳的原因之一。

由此可见, 屏蔽蓝光（波段以440 nm为中心, 带宽20 nm, 屏蔽力度20%以上）时, 可以改善人眼视疲劳症状, 且随着屏蔽力度增大, 改善程度也增大, 而当屏蔽蓝光力度达30%以上时, 会造成色觉症状。因此, 对于从事对色彩辨识能力要求不高的人群, 可以选择屏蔽30%以上的防蓝光护目镜; 而对色彩辨识能力要求较高且需要改善视疲劳症状及防护蓝光对视网膜损伤的人, 可以选择屏蔽20%左右的防蓝光护目镜, 兼顾其保护作用及对色觉的影响。

由于本研究时间较短, 受检者年龄、屈光参数较为集中, 且未纳入对比敏感度等视觉参数的研究, 因此在实际应用的过程中, 仍需要考虑年龄、眼部疾患等因素, 进行更长时间、更大样本量的进一步探讨。由于本试验所采用的不同力度屏蔽蓝光镜片, 在色彩上有较明显的差异, 因此并未使用盲法, 在进一步的研究中, 这些仍需要改进。

利益冲突申明 本研究所涉及的蓝光防护镜均委托来奇偏光科技研发中心制作, 本研究为单纯的科学研究, 无其他任何利益冲突

作者贡献声明 陈冉冉：收集数据, 参与选题、设计及资料的分析和解释; 撰写论文; 根据编辑部的修改意见进行修改。吴进忠：参与选题、实施研究和对文章的知识性内容作批评性审阅。吴子敬：参与实施研究和行政、技术或材料支持。牛国桢：参与选题、设计; 修改论文中关键性结果、结论。张娟：参与选题、实施研究、设计论文。隋桂琴：参与选题、设计、志愿者的招募和试验具体实施。毕燕龙：参与选题、设计; 根据编辑部的修改意见进行核修; 参与资料的分析和解释

The authors have declared that no competing interests exist.

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