前沿拓展：儿童近视户外品牌防晒霜
本期导言
不同户外环境、太阳镜和遮阳帽对近视防控的影响
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随着现代近视发生率日益呈现出低龄化，增加户外光照时间成为一种简单易行的早期近视干预手段，且发现较高的光照水平对于近视防控有重要作用，但是考虑到强光中的紫外线对眼睛有潜在的损伤，所以进行户外活动时经常会采取各种防晒措施。让我们通过下面这篇文章来了解一下不同户外环境、太阳镜和遮阳帽对于光照水平的影响。
#1 简介增加户外活动时间可以预防近视，延缓儿童近视的发生。以人口为基础的研究报告显示，亚洲儿童，尤其是华裔儿童的近视患病率高于西方儿童。悉尼6- 7岁华裔儿童近视患病率(3.3%)显著低于新加坡(29.1%)，而日常户外光照暴露模式显示，新加坡儿童的日常户外光照暴露少于澳大利亚儿童。在澳大利亚10到15岁的儿童中，在18个月的时间里，每天暴露在光线下的时间越长，眼轴长度越短。对台湾儿童的研究也显示，增加户外活动时间可以减少近视的发展。暴露在室外的光可使更少的近视转化和眼轴增长，还可以降低54%的近视进展风险。这些发现支持了光照在儿童近视预防中的作用。和户外活动减少相关的其他因素，包括：室内学习增加、母亲近视、居住在城市地区，这些都被报道与眼轴长度较长和近视有关。
有一种假说解释了为什么明亮的光线会降低近视进展的风险，那就是视网膜中发现的一种神经递质多巴胺的释放增加，它负责视网膜信号，可以影响屈光发展。新的证据也表明了眼睛生长和屈光不正发展的昼夜节律。这些研究结果在人类群体中的可转译性仍然未知，因为人眼在解剖学上不同于动物模型。
室外照度水平取决于天气、地理位置和海拔高度，晴天时的照度水平可达130000 lux，而阴天或多云时的照度水平只有15000 lux。无论如何，这是一个鲜明的对比，典型的室内照明只有几百lux。户外的高照度水平可预防儿童近视，而过度的紫外线则可能使他们在成年后易患白内障、翼状胬肉和黄斑变性等疾病。新加坡和中国等正在实施户外活动计划，以防止近视，与此同时，必须考虑到防止阳光损害的保护措施。据我们所知，还没有研究评估帽子和太阳镜是否会降低户外时间对预防近视的有益影响。因此，我们的目标是评估防晒策略对维持高照度水平(以lux测量)以预防近视的影响。
#2 方法2.1 - 人体模型
我们设计了两个定制的儿童头部模型，以准确记录可见光照射到人眼的强度。考虑到儿童的面部结构，光学传感器被嵌入头部，并由眉骨遮挡。额头、鼻子和耳朵被保留，以便使用防晒配件。头部模型安装在三脚架上，高度为137厘米，代表了新加坡10岁儿童身高的中位数。现有光测量系统的局限性使得测量入射到儿童眼睛的光线水平具有挑战性，但是能够同时容纳光防护设备，如太阳镜和帽子。
人体模型头部的左右眼安装了一个AMS TSL45315环境光传感器(AMS AG, Premstaetten，奥地利)。选择环境光传感器是因为它与人眼的明视觉紧密匹配，直接照度反应在3到22万勒克斯的理想范围内。
我们制造了两个完全相同的人体头部模型。一个头部指定为控制单元，另一个头部指定为测量单元。为了减少数据收集的错误，使用日志按钮同时记录两个人体模型的读数。这种方法大限度地减少了日弧（日射角度）误差及其对阳光方向和云变化的影响。控制人体模型用于测量基线光照水平，而另外一个人体模型头部通过适当的防晒措施测量光照水平(图1)。保护眼睛的措施包括一顶帽子和三种太阳镜，进行分别研究和结合研究。
图1:保护眼睛的措施(帽子和太阳镜)
在各种室外照明条件下，两个人体模型的环境光读数相差在±1%以内。这种差异被认为是由制造公差（可被允许的加工的误差）和传感器定位引起的，因为传感器不能完全放置在同一位置，而是被并排放置以同时记录入射光。然而，两个传感器之间的百分比差异小，因此传感器可以被视为在实验精度允许的限度内相同。
模型头也在室内进行了测试，测量在荧光灯下面对窗户和在没有窗户时冷光源发光二极管(LED)下的光照水平。将这些测量结果与室外光照水平进行比较，以评估两种环境之间的差异。
2.2 - 测试环境
根据常见的日常户外活动，调查了露天场地(图2a)、街道(图2b)和树荫下(图2c)三种户外测试环境。
a-露天场地
c-树荫下
以上三图：调查了三种室外测试环境，露天场地(a)、街道(b)和树下(c)
两个人体模型的头部朝向南方，并在不同的测试环境组合下测量光照水平，包括有无防晒设备。每天选择四个不同的时间进行测量(上午9点，中午12点，下午2点和下午4点)，每个时间代表太阳的不同相对位置。测量是在多云或部分多云的环境下进行的，这是新加坡常见的天气。研究人员还对两种室内环境进行了测试，一种是荧光灯照明的房间，自然光从窗户照射进来，另一种没有窗户的LED照明房间。
2.3 - 太阳镜
三种不同类型的棕色太阳镜使用范围为8% - 43%的透光率(透光率符合国际标准ISO 12312-1:2013，条款5)。有两款传统型框架的太阳镜(2类和3类)和一款面罩型框架式太阳镜(2类)。面罩型太阳镜的主要好处是减少紫外线辐射时的背面反射（太阳镜靠近眼睛的内侧面），这种背面反射是眼睛紫外线负担的重要组成部分。
2.4 - 帽子
这项研究使用了一顶棒球帽来保护前额、脸颊和鼻子。这是一种软帽，冠圆，前面有一个突出的硬峰(图1)。这款帽子在不同的环境中单独和与太阳镜联合使用都进行了测试。
2.5 - 数据分析
所有照度水平勒克斯值从人体模型收集，数据使用Microsoft Excel 2010，描述了每个测试情况和时间。
#3 结果3.1 - 室外相比于室内
与室内相比，露天环境中的室外条件显示出更高的照度水平(11,080 - 18,176 lux)(图3)。在荧光灯照明和从窗户透进来的自然光下，室内的光照度在112至156 lux之间波动。无窗冷光源LED下的室内照度水平在四个测量时间(上午9点至下午4点)均一致为112 lux。
3.2 - 树荫下
图3比较了树木提供的遮阴果(5556-7876 lux)，户外多云情况下一天不同时间的照度水平（11080-18176 lux）和室内水平（112-156 lux）。与室内测量相比，树荫能提供至少50倍的近视保护，光照水平也有所提高。图4比较了一天中不同时间室外和室内的典型街道光照强度（6604–16320 lux)。与树荫相比，街道照明条件随着邻近建筑和日弧（日射角度）的变化而波动。
图3:在露天场地、树荫下和室内比较测量的光照水平
图4:在露天场地、街道旁和室内比较测量的光照水平
3.3 - 太阳镜
图5a至图5c展示了与室内相比，不同类型的太阳镜(n =3)，如何提供更高的光照水平(1792-6800 lux)。戴太阳镜的光照强度是室内环境的11 ~ 43倍。这种变化归因于太阳镜的规格，不同的镜片提供不同程度的眩光防护和透光率。然而，即使戴了太阳镜，与室内照明条件(112-156 lux)相比，光线水平仍然相当高(≥1792 lux)。高的照度水平是由2类太阳镜透镜(面罩型，图5a, 4496-6800 lux; 传统型，图5c, 3952-6528 lux)。3类太阳镜(传统型，图5b)，光照水平从1792至5552 lux，也能够显示明亮的光，同时保持室外水平。
以上三图:在露天场地内，戴和不戴(a)2类面罩式太阳镜，(b)3类太阳镜（传统型），和(c)3类太阳镜（传统型）比较测量的光照水平。
3.4 - 帽子
戴帽子的果如图6所示(412 - 8156 lux)，与室内的112 - 156 lux相比，仅戴帽子就能提供26 - 52倍的光照水平。棒球帽为预防近视提供了足够的光照水平，下午2点的大暴露水平为8156 lux。
图6:在露天场地、只戴帽子和太阳镜加戴帽子比较测量的光照水平
3.5 - 帽子和太阳镜
加上帽子和太阳镜，光线水平范围为952~1880 lux。与室内相比，戴着帽子和太阳镜的光照强度仅高出6至12倍。单是帽子的光照范围就很大，这是由于一天中不同时间阳光照射的方向不同。当戴太阳镜时，光照方向对光照水平的影响减弱。下午4点，戴上帽子和太阳镜后，光线强度降低到接近室内数值(952 lux)。
#4 讨论4.1 - 总结
我们的研究证明，对于近视，像在树荫下(5556-7876 lux)、戴帽子(4112 - 8156 lux)和太阳镜(1792-6800 lux)等防晒策略可以在户外保持高度的潜在防护照度水平。研究结果支持了一种潜在的干预措施，即通过增加平均日光照度来减少儿童近视的发展，同时采取防晒措施来降低紫外线水平，以预防未来的白内障。同时，研究结果也有助于提高我们对角膜光照度的相关测量及其可能影响的理解。
4.2 - 室外相比于室内
露天场地的光照记录(11080 - 18176 lux)远高于室内(112-156 lux)。所有室内的水平都低于室外，不能被认为对近视有预防作用。即使在自然光透过窗户照射的房间里，大照度也只有156 lux。房间之间的不同照明和有无窗户似乎对在四个测量时间内保持相对稳定的照度水平没有显著影响。这一结果可能与学校教室的情况类似，即使有窗户，让孩子坐在窗户旁边并不能提供足够的光线来防止近视。虽然以前曾对大窗户的学校进行过预防近视的评估，但缺乏证据表明教室里的日光可以预防近视。
我们的研究发现室内的照度水平读数低于台湾研究的教室内读数(340 lux)。然而，根据阿拉伯联合酋长国的一项研究报告，学校教室里的平均光照水平相差很大，在138至742 lux之间。然而，即使报告的教室室内读数较高，也低于1000 lux的阈值，没有预防近视的潜在作用。本课题值得进一步研究新加坡教室室内环境的光线水平，并与其他进行比较。
我们关于室内低强度光照的发现还需要进一步研究，因为之前的一项研究表明，在低强度(50 lux)下饲养的小鸡具有更深的玻璃腔深度和更长的眼轴。低强度的环境光可能是近视的危险因素，建议进一步的研究。
4.3 - 树荫下
在有阴影的户外区域，光线水平仍然相当高(5556-7876 lux)，这对延迟近视的进展有很好的潜力。在树荫下进行的测量结果显示，这里的光照水平是室内的50倍，对近视的潜在预防能力也高于室内。这一发现对于保护眼睛也很重要，可以减少因暴露在强光下而产生副作用的风险。Wu等人认为，预防近视可能不需要强阳光照射的户外活动(≥10000 lux)，也可以考虑较长时间在户外的较低室外光强度(1000-3000 lux或以上)下活动，如在走廊或树荫下。这一发现得到了证实，在户外暴露在≥1000或≥3000 lux强度下200分钟的儿童的近视进展显著减缓。Read等人也证实了这些发现，儿童每天暴露在>3000 lux的光线下，眼轴生长减慢。
在文献中有很好的记录，树木对减少紫外线辐射的影响，包括在城市环境中分散的单个树木。然而，树荫对光照水平的影响却鲜为人知。我们的研究表明，在很多情况下，光线水平可以轻松达到5000 lux以上，比如：在学校走廊或树荫下(5556-7876 lux)都比室内(112-156 lux)高得多。树木有几个好处，包括减少眩光，阻挡来自天空和其他表面的漫反射光，并通过阻挡热量来控制环境温度。
街道的光线水平在6604至16320 lux之间，高于树木提供的树荫。由于从阳光照射的表面发生漫射光和热反射，街道上的建筑提供的阴影可以达到类似的水平。在台湾的一项随机临床试验中，在户外待125至199分钟的儿童，如果暴露在10,000 lux或更多的强光水平下，近视进展减缓。虽然室外的亮度水平可以达到比我们研究中测量到的更高(高18176 lux)，但由于新加坡一年中有8.8个月的时间处于多云状态，其中3月份多云的时间占24%，因此天气条件可能会改变光强度。阴天的情况在3月份为76%，12月份为91%。然而，即使在多云的情况下，室外的光照水平也高于室内，这为新加坡儿童户外暴露增加提供了充分的证据。
4.4 - 太阳镜
戴太阳镜测量的光线水平大约是室内环境的11到43倍。与室内相比，测试的太阳镜可以提供比室内环境可接受的亮度增加，这种亮度增加具有潜在的近视防控作用。太阳镜为眼睛提供了垂直的保护屏障，其有性取决于镜片几何形状、镜片的透光率和暴露条件。太阳镜本身的果在不同类别的镜片上并不相同。2类太阳镜(面罩型和传统型)镜片显示出更高的光水平读数。3类太阳镜(传统型)镜片大大降低了户外眼睛表面的光照度水平，尤其是在下午12点和4点。儿童不宜在户外使用这类太阳镜，因为它们限制了光线对近视防控的保护作用。目前，没有证据表明戴太阳镜是否会妨碍强光的保护作用，因为还没有系统的研究对象。我们的研究结果支持，可以鼓励儿童在适当的紫外线保护下（如太阳镜）花更多的时间在户外。此前的一项研究报告称，在10至15岁的儿童中，太阳镜的使用范围从“从不”到“一半时间”(中位数反应为“从不”)不等，近视儿童和非近视儿童之间的使用没有显著差异。
4.5 - 帽子
本研究还表明，如果一个儿童戴着帽子在户外活动，室外的光线水平（4112–8156 lux）比室内高得多，因此，可能会控制近视的发展。与室内相比，在室外单是戴帽子就能增加26到52倍的光照水平。之前的一项研究发现，在户外使用帽子的频率从“从不”到“一直”不等(中位数反应是“不到一半的时间”)，近视和非近视儿童之间使用帽子的频率没有显著差异。保护儿童的眼睛免受紫外线辐射尤为重要，因为在很小的年龄，紫外线的透过率会更高，从而让更高水平的紫外线辐射到达晶状体，甚至视网膜。根据美国儿科学会的说法，衣服(包括带帽檐的帽子)可以是很好的紫外线屏障，因为它提供了一种简单而实用的防晒手段。宽檐帽对头部、面部、耳朵和颈部都有更多的保护作用。当使用棒球帽时，耳朵和脖子应该涂上防晒霜。
4.6 - 帽子和太阳镜
在952-1880 lux之间的光照水平下，帽子和太阳镜的结合可能只能起到边缘的近视防护作用。未测量到超过2000 lux的暴露量，根据我们的发现，帽子和太阳镜不能联合使用来保护近视。然而，还需要更多的研究来确定综合防晒措施对光线水平的影响。
4.7 - 优势和局限性
这项研究的一个优势是，开发了孩子的头部模型和光传感器，它能够测量眼睛表面的光照度范围。使用儿童头部模型，可以准确记录照射到人眼表面的光线水平，而没有暴露在户外条件下的紫外线的优势。一个限制是，在不同环境(如学校)和不同月份，由于新加坡每月的多云情况的变化，不同的注视角可能会有不同的光强度水平。
4.8 - 公共卫生意义
行为干预对近视儿童有特别的意义，可以避免或推迟使用其他有副作用的调节方案，如阿托品和角膜塑形镜。建议儿童每天至少进行2 ~ 3小时，每周至少进行14 ~ 21小时的户外活动。每天少于40分钟的强光照射可能会使儿童眼轴生长更快。
我们的研究结果对户外活动具有重要的公共健康意义。教师、教育工作者和家长应该用阴凉处、太阳镜或帽子防护来鼓励孩子在户外活动。如这里概述的这些方法，可能提供了一种实用的替代方案，以提供相对高强度的光暴露较长时间，从而潜在地更大程度地降低近视的风险。学校在影响孩子们关于户外活动的知识、态度和行为方面起着重要作用。教师能够对近视防控做出重大贡献，可以将近视预防策略与工作日的防晒措施相结合，特别是在课间休息时间、午休时间，以及可能将户外活动延伸到课程时间。像澳大利亚的学校一样，学校的户外活动可以在集会、常规课堂和体育课期间进行。
学校和日托中心的遮阳设施可能有助于预防近视，并显著减少儿童的紫外线辐射剂量。如果家庭、学校和社区提供一致的信息和支持，父母和社区更有可能在周末参与健康的双重防晒活动。
#5 结论即使戴着太阳镜、帽子或在阴凉处，户外的光照水平也比室内高得多。应鼓励儿童多在户外活动，同时采取防晒措施去预防近视。我们的结果可以促进公众健康，鼓励户外活动，并提高对防晒措施的重要性的认识，以减少紫外线伤害，同时增加对近视发生的保护。
这项工作需要进一步的发展和研究，以测试太阳镜和帽子在全国户外项目中作为预防近视的保护措施的有性。通过防晒措施实现的光暴露模式的知识可以是户外项目设计的一个关键因素，需要进一步的研究。
声明
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译者：志汇眼科 董晶晶
校审：于青
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