每天接受多长时间光照预防近视（不同的光照环境对近视的潜在影响）

本期导言

不同的光照环境对近视的潜在影响

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越来越多的证据显示，光线环境对近视的发展有重要影响，这包括光谱的组成和光照强度，今天我们一起来学习一篇发表于2021年7月份的文章：

以下内容均为英文原文的翻译，~大师会在文末提供原文哦！!

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#1 简介

随着近视患病率的增加以及眼球拉长引起的相关并发症的增加，需要采取适当的干预措施来控制近视。根据几项研究，户外活动被认为可以用来预防近视。最近发表的系统回顾和meta分析表明，户外活动时间对近视有防护作用或者可以延缓近视的发生。Sherwin等人报告称，每周额外一小时的户外活动可以降低2%的近视发生率，而Ho等人则建议，在上学期间每天120分钟的户外暴露是控制近视最有效的干预措施。通过使用光追踪器评估照度来量化光暴露模式的研究报告称，近视儿童大部分时间都在照度水平＜1000 lux的室内环境中度过。最近的一项研究报告称，每天暴露在＞3000 lux的照度环境中，患近视的几率会降低。

儿童在学校的时间主要集中在教室等室内环境，在操场等室外环境的时间相对较少。在室内和室外环境中可以有几种转换。例如，操场可以是露天的或者被树荫遮挡，也可以有一个供孩子玩耍的天台。类似地，一个典型的室内环境，如教室，可以没有窗户，一个窗户，或多个窗户，以及一个或多个光源。学校走廊可以一侧开放，也可以两侧完全封闭，孩子们玩耍的其他地方也是如此。还有其他一些条件，如天气(晴天或多云)、地理位置、海拔、季节(夏季或冬季)和一天中的时间(上午、中午、下午或晚上)可能会改变不同地点的照度水平。儿童玩耍时，阳光照射方向也会影响到达眼睛表面的照度水平。例如，面对太阳时的照度水平比背对太阳时的照度水平更高。在户外戴宽檐帽/棒球帽来保护皮肤免受灼伤和其他与紫外线(UV)相关的眼睛损害，这一趋向也会影响到达眼睛的光照量。

Dharani等人使用挂件式光度计进行了一项初步研究，并报告了晴天的室外高照度水平(278919-30311 lux) vs 阴天(3896-7559 lux)，并且室内最低(＜1000 lux)。Lanca等人报道，使用太阳镜/帽子仍然提供比室内高11-43倍的光照强度(在眼睛表面)。他们调查的室外位置仅限于露天场地，还有在树和街道的遮阴下，而室内位置仅限于带窗户的荧光灯照明房间，以及没有窗户的冷光源LED照明房间。

考虑到多种因素会影响到达眼睛的光线水平，了解不同地点的光照水平将有助于为孩子的大量户外活动时间的安排提供建议，并将此作为一种防控近视的策略。据我们所知，对上学儿童大部分时间待在不同的室外和室内位置的照度水平的量化还没有得到广泛的研究。本研究调查了在9个室外和4个室内位置，到达眼睛的环境光照度水平如何随天气(晴天/阴天)、一天中的时间、眼睛相对光线的位置、宽檐帽/棒球帽防晒和季节(夏季/冬季)而变化。

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#2 方法

这是2019年6月和11月的第一周在印度南部泰伦加纳邦的首府海德拉巴进行的一项实验研究。“lux”的照度水平使用工厂校准的数字照度计(Sinometer LX-1330B, 0至200000 lux输出范围)，由单个检验员在9个室外和4个室内位置获得。为了保持每个位置记录照度水平的准确性，根据照度计制造商提供的说明书中的建议，通过关闭传感器的盖子来自动调零显示屏幕。照度水平的测量是通过将照度计的传感器保持在检查者眼睛的高度(离地面5.6英尺)来获得更接近进入眼睛照度水平的值。然而，在玻璃碗下获得的照度水平是由朝上的照度计传感器记录。在所有位置记录每种测量情况的三个连续读数，并将这些读数的平均值用于进一步分析。

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#3 研究中使用的地点

表1给出了所有位置的描述以及图形表示。不同的测量条件对这些位置的影响如图1所示。

室外的9个位置为“露天操场”、“半透明人工树荫下”、“朝东的走廊下”、“朝南的走廊下”、“大树下”、“三栋建筑之间”、“四栋建筑内”、“天棚”。室外位置的第9个位置“在玻璃碗下”作为“玻璃教室模型”的模拟，仅在地板上进行测量，以整体确定四周玻璃覆盖下的照度情况。同样地，室内的4个位置分别为“多扇大窗户的房间”、“组合光源的房间”、“多个人工光源的房间”和“单个人工光源的房间”。

图1 本研究在不同条件下测量描述及记录其照度水平的概述。传感器源位置:TS-面对光源，IS-侧对光源，OS-背对光源，US-近距光源直射，AS-远距光源

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#4 一天中的时间，季节和天气

在两个晴天和两个阴天里，其中每一天四个不同时间点(7:00-8:00、10:00-11:00、13:00-14:00和16:00-17:00)记录光照度水平。我们在冬季(2019年11月)和夏季(2019年6月)两个季节进行了测量，以比较该国主要地区两个观测最频繁的季节之间的照度水平差异。这一天的天气预报(晴天或阴天)是从安卓智能手机上的默认天气应用程序:

AccuWeather应用(https://www.accuweather.com/en/in/hyderabad/202190/weather-forecast/202190)

在9个室外位置中，只有3个室外位置记录了夏季的照度水平(“露天操场”、“玻璃碗下”和“半透明人工树荫下”)。室内位置多用于夏季教室光照水平的比较，因此室外位置在照度测量方面有限。

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#5 传感器相对于光源的不同位置(传感器-光源位置)

室外位置的测量是通过将照度计的传感器相对于光源在三个不同的方向上进行定位获得的，即i)面对光源- TS, ii)背对光源- OS, iii) 侧对光源位置- IS，其中IS位于TS和OS之间的90度角度。同样，对于室内场地，测量了照度计传感器相对于人工光源的两个不同位置，即：i)在光源下—US(直接在光源下，传感器朝向天花板)和ii)远离光源—AS(根据室内位置的大小和光源在天花板上的位置，在距离1-2米处进行测量)。

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#6 使用防晒措施进行测量

为了调查使用白色宽檐帽或者棒球帽进行防晒，对达到眼睛表面的光照度水平的影响，所有上述测量都是在室外三种条件下获得: i)直接暴露在阳光下，ii)戴圆边白色帽子，iii)戴棒球帽。

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#7 数据分析

使用MS-Excel 2016 (Microsoft Corporation, USA)对数据进行记录和分析，并以中位数表示; 室外和室内不同地点用四分位距(IQR)表示。“总体”一词的定义是根据不同的情况(一天中的时间、天气、季节、传感器与光源的相对位置和使用宽檐帽或棒球帽防晒)在所有地点记录的光照度水平。

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#8 结果

在室外和室内的光照度水平

所有室外地点记录的整体照度水平的中位数是室内地点的8倍(1175;197-5400 lux vs. 179;50 - 333 lux)。整体而言，在所有条件下的户外地点，照度水平中位数最高的地方是“露天操场”(中位数:9300;4100-16825;最大值:93500 lux)，其次是“在半透明的人工树荫下”(中位数:8180;4200-13300;最大值:79900 lux)和最低的是“在四栋建筑内”(中位数:11;6-20;最大值:102 lux)。在所有户外地点里面，只有两个户外地点，即“露天操场”和“在半透明人工树荫下”记录的高照度水平中位数≥1000 lux，不考虑如表2所示的不同的测量情况。三个室外位置，即“朝南的走廊下”，“朝东的走廊下”和“一棵大树下”，不管是在晴天或阴天，记录的所有高照度水平中位数都>1000 lux。但这些地方在某些传感器源位置也显示出较低的照度水平(<1000 lux)，因此缺乏始终保持高照度水平的能力(图2和图3)。“朝东或朝南的走廊下”和“一棵大树下”，这3个位置的照度水平中位数在总体照度水平里从1500到2100 lux之间变化了600 lux。在室外模拟“玻璃教室模型”的“玻璃碗下”位置记录了照度水平(中位数:13300;4075-20550;最大值:80200)类似于在“露天操场”中获得的范围。室外场地，如“三栋建筑之间”、“天棚”和“四栋建筑内”，在所有条件下的整体低照度水平中位数均＜1000 lux(图2和图3)。

不考虑测量条件的不同，室内位置显示总体上较低的照度水平中位数(即<1000 lux)。然而，在晴天和阴天时，“有多个大窗户的房间”的整体照度水平中位数在特定时间点(如10:00和13:00)超过1000 lux，所有室内位置的最高照度水平(中位数:179;50 - 333;最大值:28500 lux)。

表2 在室外和室内的不同位置记录的整体和直接照度水平中位数(IQR)及其范围(不考虑一天中的时间、晴天或阴天、传感器-光源相对位置、使用防晒措施以及夏季和冬季)。

注:“总体光照度值”包括不同防晒措施、时间点、天气和室外光源位置的数据;对于室内而言，包括不同时间点、天气和光源位置的数据。“直接光照度值”指没有防晒措施。

图2所示 在两个晴天时，分别在阳光直射下、戴宽檐帽子和棒球帽下记录的光照强度。传感器位于TS、IS和OS并记录在一天的四个不同时间点(07:00-08:00、10:00-11:00、13:00-14:00和16:00 - 17:00小时)。每个条形统计图顶部的黑色阴影区域代表了在两个不同的晴天获得的光照强度的差异。向下红色箭头表示光照

一天中不同时间点的照度水平

在7:00-8:00（1300；200-5250 lux），10:00-11:00（1400；10-6000 lux）和13:00-14:00（1400；200-5650 lux）时，在9个室外地点的照度水平中位数均＞1000 lux，但在16：00-17:00时降至1000 lux（1000；167-4900 lux）。在室内位置，“多扇大窗户房间”和“组合光源房间”的照度水平在一天内随时间变化。“多扇大窗房间”照度从早上07:00-08:00至16:00-17:00逐渐降低，但始终保持>1000 lux。阴天使高照度由上午7时改为上午10时。只有单个人工光源的房间在一天内照度水平没有随时间的变化而变化(图4)。

图4所示 分别在两个晴天及阴天，四个室内地点记录的光照度水平。在晴天(左面板)和阴天(右面板)，一天中07:00-08:00、10:00-11:00、13:00-14:00和16:00-17:00四个不同时间点记录的US和AS传感器位置。每个条形统计图顶部的黑色阴影区域代表两个晴天之间和两个阴天之间的光照度差。向上红色箭头表示照度水

晴天和阴天的照度水平

在两个晴天和两个阴天之间记录到的整体照度中位数（IQR）分别变动了12-13%和1-2%。所有户外地点在晴天的照度水平中位数是阴天的2.4倍(1920;300-7125 lux vs. 800;150 - 3825 lux)。表2中排在前三位的户外地点，在晴天和阴天的不同条件下，照度水平都>1000 lux。然而，在朝东的走廊下、朝南的走廊下和大树下的照度水平在晴天大部分测量条件下均>1000 lux(图2），而在阴天降至<1000 lux（图3）。在室内，除了在阴天的早晨，多个大窗户房间的照度水平< 1000 lux (晴天的上午7时：875 lux vs阴天的375 lux)外,其他情况没有受到天气的影响。“露天操场”、“玻璃碗下”和“半透明人工遮荫下”的照度水平中位数在晴天时比室内高出17倍(分别为3295 lux vs 190 lux)，在阴天时则高出12倍(分别为1150 lux vs 98 lux)。

在有防晒措施时、不同传感器光源相对位置和季节的光照度水平

9个户外地点的照度水平中位数在没有防晒措施的情况下(1600;308 ~ 6200 lux)是较戴宽檐帽(1185;219-5200 lux)或者戴棒球帽(900;160-4400 lux)的1.4-1.7倍(图2和图3)。传感器源位置不影响户外的整体照度水平(TS: 1400;200 - 5795 lux; IS:1240;200 - 5400 lux;和OS:1145;192 - 5375 lux)。在室内，传感器在光源下(180;54-337 lux)和远离光源(169;50-333 lux)两个位置的照度水平是相似的。

在夏季和冬季测定照度的3个室外地点，照度水平的中位数(IQR)没有显示季节的影响(照度水平从高到低或反之)，如图5所示(夏季vs冬季：“露天操场”的值:13600 (2538-33425) lux vs. 16100 (7250-25475) lux;“玻璃碗下”:11800(4350-15900) lux vs. 15150(10600-29700) lux;“天棚”:800(267 - 900) lux vs. 210(124-358) lux。

图5所示 在夏季和冬季三个户外地点记录的照度水平。TS、IS和OS的传感器源位置被记录在一天的四个不同时间点(07:00-08:00、10:00-11:00、13:00-14:00和16:00-17:00)。每个条形统计图顶部的黑色阴影区域表示在两天时间里获得的光照水平的差异。

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#9 讨论

本研究描述了不同条件下9个不同室外和4个室内位置的照度水平中位数。高照度水平被记录在“露天操场”和“在一个半透明的人工树荫下”，不考虑其他情况，如一天中的不同时间，天气，防晒措施和天气类型。室内位置的照度水平中位数低于500 lux，大约比室外位置低8倍。在“天棚下”、“三栋建筑之间”及“四栋建筑内”等户外位置记录的照度中位数与室内位置相当。

本研究记录了所有室内位置和不同条件下的低照度水平，照度水平中位数<500 lux，这与之前报道的数值一致。Lanca等人报告了在开阔的户外环境中使用人体模型在眼睛表面测量的照度水平范围在11,080-18,176 lux，大约是新加坡阴天时间里室内光照强度(112-156 lux)的100倍。此外，树下照度水平在5556 ~ 7876 lux之间变化。Wu等人通过便携式光跟踪传感器报告，在露天场地的照度>100000 lux，在树荫下为7480 lux，在走廊为7600 lux。在目前的研究中观察到的最大照度值和范围(“露天操场”无防晒:1120-93500 lux，“在半透明的人工树荫下”:3200 - 33900 lux或“在一棵大树下”:96-15000 lux)比新加坡报告的高得多，这可能是由于天气的差异(我们同时也在晴天也测量了照度水平，而Lanca等人只在阴天测量了照度水平)，以及传感器源位置(我们在室外9个不同的地点记录了3个位置的光照度，分别是传感器面对光源，背对光源，以及侧对光源的中间位置)。在目前的研究中，另一个可能的高数值的原因也许是传感器的位置相对于眼睛的位置。我们手动将传感器放置在眼睛前面，而Lanca等人将传感器放置在人体模型眼睛内部，从而限制了传感器在周围光线中的暴露。这一解释可以被Dharani等人的研究结果所支持，他们使用悬挂式测光仪代替了人体模型获得了更大范围的照度值(278919 - 30311 lux)。

很少有室外地点，如“天棚”、“三栋建筑之间”和“四栋建筑内”的照度水平较低(中位数<500 lux)，可能是由于固体结构/厚重的树叶或遮阳屋顶阻挡了光线到达眼睛/传感器的表面。这些位置只在特定的时间点和特定的传感器位置显示>1000 lux的照度水平。相比之下，室内照明度以“多扇大窗户的房间”最高，整体照度中位数(IQR)在350 - 28500 lux之间，照度中位数为2650 lux。虽然“多扇大窗户的房间”被认为是室内场所，但除了晚上(17时)以外，白天的照度都超过1000 lux。这可能是由于太阳(这是照明的主要来源)相对于房间的位置。该位置的窗户正对着东方，当傍晚太阳在西方的时候，照度水平下降到1000 lux以下。研究结果表明，并不是所有的地方都有足够的光照来预防近视的发生和发展，这就提出了目前使用的过度简化的户外活动时间作为抗近视策略的建议。有几个室外的地方显示较差的照度水平，同时有几个室内的地方显示出较高的照度水平，这可能有助于控制近视。在现实世界和技术上，对于基于光照度的近视控制，一些室外位置可能会像室内一样，因此，对于近视控制的户外时间的定义需要更多的规范，应该考虑到一天中的时间、持续时间和地点，或许是有益的。

虽然本研究中只有3个地点的高照度中位数＞10000 lux，但其他3个户外地点，即“朝南的走廊下”、“朝东的走廊下”和“一棵大树下”，无论时间或者天气状况(晴天或阴天)，都记录了整体高照度中位数>1000 lux。以往的研究表明，大于1000 lux的光照度本身可能对预防近视或延缓近视发生有有益的作用。此外，Wu等人基于学校的聚类随机试验的发现报告称，暴露在高照度(强光)可能不是预防近视的必要条件，相反，花更多时间(接近每天200分钟)在光照强度>1000 lux的地方可能足以减缓或预防近视的进展。因此，任何室内、人工或半自然的光照强度>1000 lux的地方都不能排除控制人类近视的可能性。

在目前的研究中，太阳光是所有9个室外地点的主要光源，因此太阳的位置可以在一天的不同时间点发挥主要作用。有时太阳的位置影响可能更大，比如在人造建筑等可以阻挡阳光的区域。在本研究中，9个室外位置中有5个是这种类型，即“半透明的人工树荫下”、“朝东的走廊下”、“朝南的走廊下”、“三栋建筑之间”和“四栋建筑内”。影响照度水平的另一个因素是该国相对于地球赤道的地理位置(即国家位于赤道以上或以下的位置将影响到达地表的环境光水平)。这项研究是在海得拉巴进行的(印度泰兰加纳邦的首府，GPS坐标为17˚N和78˚E)，位于赤道线以北，因此该研究结果的外推/作为概括性结果推广到其他地区应谨慎进行。“朝东的走廊下”的照度水平中位数比“朝南的走廊下”低1.5倍，尽管两者都是户外位置，走廊的大小和性质相似。“在朝南的走廊下”，这可能是由于较强的阳光照射位于相对朝南的方向。

天气条件、季节(阴天)、一天中的时间(07:00和16:00)、传感器源位置(远离光源)和戴棒球帽或宽檐帽的防晒措施虽然显示出照度水平的降低，但没有将任何位置从高照度级别(>1000 lux)转变为低照度级别(<1000 lux)，这与之前的研究一致。两个晴天和两个阴天在户外的照度水平差在一个小范围约12-13%，但注意到晴天和阴天之间的照度水平差异较大。晴天室外的光照强度比阴天高出50%。室外位置显示阴天的低照度水平中位数(800 lux)。而“露天操场”和“半透明人工树荫下”在晴天和阴天无论测量条件如何，照度水平均>1000 lux。

考虑到家长可能会提出一个问题，即一天中的哪个时间更适合外出，以及是否在特定时间内有较高的光线水平以确保可以通过户外时间预防近视，我们选择在四个时间点记录测量数据，其中包括更接近上学前或放学后时间的时间。这项研究的结果表明，在印度南部的州，每天7点后到17点前的光照水平一直＞1000 lux，孩子们在上学前后待在户外可能会受益。考虑到直接暴露在阳光下导致的眼睛和皮肤相关问题，以及本研究的发现表明，戴宽檐帽或棒球帽作为防晒措施导致的照度水平变化较小(有和没有防晒措施的照度差异为1.4倍)，应该注意的是，白天在户外戴宽檐帽或棒球帽进行防晒，不会干扰基于户外光暴露的近视预防活动。虽然目前的研究没有调查太阳镜对照度的影响，但Lanca等人指出，在傍晚帽子和太阳镜的组合会降低到达眼睛的光线水平，并显示出与室内相似的数值，因此，人们应该明智地选择户外位置，从而使防晒装备(同时戴宽檐帽/棒球帽和太阳镜)对照度的影响降到最小。

考虑到将希望有高照度的明亮的教室模式作为一种预防近视策略，我们还测量了模拟室外玻璃房间的“玻璃碗下”照度，以检验照度水平与室外条件下的照度有何不同。Zhou等人开发了一种明亮的教室，测量的照度水平中位数(IQR)为2540 lux(1330 - 4060 lux)。使用经过抛光(光扩散)的防碎透明玻璃并设置百叶窗，可能会获得比文中报道相对低一些的中位数值(IQR)。目的是显示“玻璃碗下”的照度(中位数(IQR): 13300;4075 - 20550;最大值:80200 lux)将与在“露天操场”中获得的测量结果相似。考虑到孩子们白天大部分时间都待在教室里，对教室进行改造以提供更好的环境光来预防近视可能是值得的。改进后的教室可以暴露更高的光照水平和并且教室内光谱更接近户外位置。考虑到建造玻璃教室的实际成本，可以考虑选择有多个大窗户的室内教室，以确保孩子们暴露在＞1000 lux的环境光水平下。

这项研究的最大优势在于，我们调查了9个室外和4个室内位置的照度水平，这些位置是儿童可能花费时间的常见/常规场所。记录不同的条件(一天中的四个时间点、防晒、夏季和冬季、晴天和阴天)下的照度水平，以提高对室外和室内环境照明变化的了解。考虑到儿童在进行日常活动时可能会面对不同方向的光源，这些地方用三个光源-传感器的相对位置（照度计）记录了到达眼睛表面的光照强度。这项研究受到以下条件的限制:-i)只有三个户外地点的数据是在夏季报告的，而印度的夏季和冬季都是相同的。ii)仅在印度南部的海得拉巴市记录了照度水平，但印度的地理分布很广，不同州的天气和季节可能不同。例如，与其他地区相比，北部喜马拉雅山脉的云较少。同样，印度北部边界附近的州在冬季可能会经历更多的雾天气，所以相比南部州，北部的多雾天气会遮挡更多的阳光。对于印度不同地区的照度水平需要进一步调查。目前的研究不能根据哪些地方对近视防控有益提出建议，因为这项研究的目的是记录光照在不同的地方和条件下是如何变化的，但没有调查它对近视的影响。

总之，需要注意的是，并非所有户外场所都能提供足够的光线来预防近视。基于所有条件下记录的照度水平，调查的室外位置可以被标记为高照度区域，一致记录为照度>1000 lux，中等照度区域模拟了半室外位置，它的照度水平在室内和室外之间变化，以及低照度区域在大多数环境条件下记录的照度水平<1000 lux。值得强调的是，研究报告中的照度水平并没有随防晒措施、一天中的时间、天气或季节而变化，因此不管是在早晨还是傍晚，都应该鼓励儿童在户外使用防晒措施。考虑到不同地点的照度和其他环境因素的变化，应该注意的是，在建议户外时间作为预防近视策略时，需要向儿童和家长提供更多的细节，因为目前这些策略过于简化。

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声明

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译者：志汇眼科 董晶晶

校审：于青

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