客观测量儿童近距离工作户外暴露和近视 [复制链接]

中南大学爱尔眼科学院，北京航空航天大学软件开发环境国家重点实验室，湖北科技大学爱尔视光学与视觉科学学院，发表在英国眼科学期刊的一份文献通过客观的方法重新评估儿童看、户外暴露与近视的关系。

近视通常被认为是由遗传和环境因素引起的。鉴于近几十年来近视发病率的快速上升，环境因素在近视的发展中显然发挥了重要作用。近距离工作和花在户外的时间是两个研究最多的与近视有关的环境因素。

尽管关于近距离工作和近视之间关系的研究早在几个世纪前就已经开展了，但研究结果一直存在争议。这一争议可能与研究设计、近视定义和近距离工作定量指标的差异有关。然而引发争议的最重要原因是量化近距离工作的方法。例如调查问卷在准确性方面的可靠性就受到了质疑。因此为了解决这个问题，首先必须开发一种实时、客观的方法来量化附近的工作。事实上最近的一项研究表明与客观设备记录的距离相比，问卷估计的用于近工作活动的时间往往被高估了。

相对于近距离工作与近视之间的关系，户外活动时间与近视之间的关系相对被广泛接受。许多研究报告了户外活动时间的增加与近视发展风险的降低之间的相关性。此外对近视发作的治疗效果已在几个校本试验中得到证实。既然亮光被发现是一种独立的保护剂，可以抑制小鸡，猴子，和人的近视发作，暴露于户外亮光似乎是户外活动有效的关键原因。由此引出的一个问题是，光强和治疗效果之间是否存在剂量效应关系，或者是否至少有一个特定的光强阈值影响治疗效果。显然，要回答这个问题，需要定量地测量强光的曝光量。鉴于此近年来使用了许多设备，包括像手表一样的设备，如Actiwatch和Fitsight，以及穿戴在衣服上的设备，如hobo。然而这些设备获得的照度与人眼感知的照度并不匹配。

云夹设备最初是为了安装在眼镜镜腿上而开发的，它使用了一个红外传感器，当阅读时头部位置离桌子或书本太近时会发出警告信号，在配置中测量沿视线到最近表面的距离，并收集沿视线的光强度信息。简单地说，红外距离传感器发出一束红外光，红外光照射到物体后进行反射。然后，传感器接收到反射信号，利用电荷耦合器件图像处理传输数据和接收数据之间的时间差并计算距离。光强度传感器将光强度转换为电压值来计算照度。研究团队之前的研究表明，对于工作距离和环境光强度的测量，云夹具有较高的精度和良好的重复性

考虑到这一优势，研究团队使用云夹收集近距离工作和户外活动的数据，分析近视和非近视儿童通常暴露的环境危险因素，阐明这些危险因素与儿童屈光状态之间的关系。

这份研究的研究对象是从老梁村小学的一组五年级学生中招募的;学校位于中国中部湖南省宁乡，宁乡是长沙附近的一个县级市，人口约万。所有参与者都接受了全面的眼部检查，包括眼部健康评估和睫状肌麻痹客观验光。1%环戊酸钠(1滴)，间隔5分钟，三次循环诱导睫状肌麻痹。最后一次使用环戊酸30分钟后，通过测试光反射来评估睫状体瘫痪状态。使用自动验光机(型号AR-1)进行自动验光。只有眼球健康正常、等效球镜屈光误差在-6.00屈光度到+1.00屈光度之间、屈光参差小于1.00屈光度的参与者被纳入研究。

在解释完研究内容后，在考试前，学生和家长都得到了书面同意。这项研究符合《赫尔辛基宣言》的原则。

云夹设备(杭州镜之镜科技有限公司)有一个内置的红外测距传感器(测量范围:15-60厘米)和一个光强传感器(测量范围:1-勒克斯)检测的实时工作距离和环境光强度(图1)。传感器的视场红外距离是25度。云夹还配备了一个三轴加速度计(X轴、Y轴和Z轴)。如果超过40秒，三轴加速度计没有检测到任何变化，则云夹进入“睡眠模式”，不记录任何数据。除此之外，云夹还会每5秒测量一次工作距离，每秒测量一次环境照度。它被戴在眼镜框架的右臂上，以测量观察距离和沿视线的眼睛水平照度。对于那些不戴眼镜的人，提供了无镜片的框架，以便安装云夹。参与者被要求全天佩戴云夹，除了洗澡和睡觉，连续一周(包括5个工作日和2个周末)，并鼓励他们在一周内像往常一样进行日常活动。为了提高依从性，老师和家长被要求检查参与者是否每天在学校或家里都佩戴这种设备。

图1

云夹设备。连接到眼镜架右臂的云夹设备(A)和云夹中传感器的位置(B)。

参与者佩戴设备一周后，从云平台下载所有原始数据，包括工作距离、视平照度以及相应的数据采集时间点。研究使用的数据是在早上07:00到晚上20:00之间收集的，因为这段时间包含了所有受试者白天绝大多数光照和近距离工作的时间。此外，只有从一天中至少需要佩戴时间的80%中获得的数据才被认为是有效的。一个受试者的有效数据集被确定为跨越一段有效时间的数据集，其中包括每周至少3天和周末至少1天。

为了综合评价近距离工作和光暴露对屈光不正的影响，计算了基于视距和光强的不同度量标准。对于近距离工作，计算如下参数1)平均每日近距离，即为每天观测距离的平均值;(2)每日平均频率看近的连续工作,这被定义为近距离工作,持续不断地超过30分钟的中断小于60秒和(3)在不同距离阈值平均每日接触的时间观看距离(小于60厘米,小于50厘米,小于40厘米,小于30厘米,小于20厘米)。曝光,下面的指标包括1)日平均光照强度,(2)日均暴露于不同的明亮的光线强度的阈值(大于勒克斯,大于勒克斯,大于勒克斯,大于勒克斯)和(3)平均每日户外暴露的频率,也就是说,室内之间的转换的数量(小于勒克斯)和户外暴露(大于等于勒克斯)。此外，还分析了平均光强和平均近工作距离每2分钟的时间分布，以比较近视儿童和非近视儿童这两项指标的时间模式的差异。

统计分析

定量变量采用两个独立样本的t检验或分类变量的检验，比较近视儿童和非近视儿童之间与近视相关的潜在因素的差异。以近视为二元结果变量构建逻辑回归。解释变量包括年龄、性别、父母近视史、每天工作距离小于20厘米的平均时间、每天工作距离附近的平均时间、每天在大于或大于勒克斯光强下的平均时间。逻辑回归解释了两个解释变量之间的相互作用。

结果

共纳入86名五年级学生，平均年龄为10.13±0.48岁，其中男生42人(48.84%)，女生44人(51.16%)。所有受试者均进行了睫状体麻痹客观验光，平均等效球镜屈光为?0.35±1.26屈光度。其中，32.56%(28/86)为近视，定义为平均等效球镜小于等于?0.50屈光度。总体而言，所有受试者佩戴云夹的依从性均令人满意。其中，工作日平均有效天数为3.98±0.36屈光度，周末平均有效天数为1.13±0.11天，每天平均佩戴云夹时间为11.72±1.14小时。

光暴露和近工作活动的时间模式如图2所示。总的来说，非近视和近视儿童在这两种环境因素下表现出相似的时间模式。然而，观察到两组患者暴露于这些环境因素的情况有所不同。例如,非近视经历的孩子明显比近视儿童在10:10点至上午10:30(.17±.46勒克斯对比.34±.57勒克斯,p0.),将近12点和下午14:10之间。(.28±.42勒克斯vs.61±.37勒克斯,p0.),和下午16:00时和下午点之间。(.92±.13勒克斯vs.11±.90勒克斯,p0.)。在看近时，下午12:30至14:00之间(33.25±2.89厘米对比26.54±1.73厘米,p=0.)和下午17:30至20:00之间(34.93±3.16厘米对比28.99±1.81厘米,p=0.)非近视儿童的观看距离显著长于近视儿童。然而研究团队注意到，在上午10:10到10:30之间，非近视儿童的观看距离明显短于近视儿童。

图2

非近视儿童和近视儿童之间的光照暴露时间模式(A)和近工作活动(B)。光照暴露数据以对数刻度绘制。上午10:10~10:30，下午12:20~14:10，下午16:00~17:30期间，两组的光强有显著差异。在上午10:10~10:30、下午12:30~14:00、下午17:30~20:00期间，看近时的距离也存在显著差异。

表1显示了近视儿童与非近视儿童之间潜在近视相关因素的差异。近视儿童(1.67±0.70小时、0.97±0.68小时)和非近视儿童(1.98±0.93、1.19±0.65小时)大于勒克斯和勒克斯的平均日暴露时间无差异。然而，与非近视儿童相比，近视儿童暴露在大于勒克斯和大于勒克斯强光下的时间较短。持续时间的平均差异分别为0.34小时和0.21小时。此外，近视儿童在20厘米工作距离内的活动时间比非近视儿童多(1.89±0.61小时对比1.52±0.77小时，p=0.)。近视儿童进行近距离工作的距离也比非近视儿童短(31.24±4.85厘米对比33.86±3.37厘米,p=0.)。然而，近视眼和非近视眼儿童在年龄、性别、父母近视史、光强、大于勒克斯光强的时间、大于工作距离30厘米的时间、连续近距离工作和户外暴露的平均频率等方面均无显著差异。

表1

近视眼和非近视眼儿童近视潜在相关因素的比较

为了进一步明确哪些因素与近视独立相关，我们在调整年龄、性别和父母近视史后进行了逻辑回归分析。如表2所示，使用大于勒克斯光照强度的时间对近视具有保护作用。另一项独立分析(表3)发现，使用大于勒克斯光照强度的时间也是近视的保护因素)。相比之下，工作距离小于20厘米的时间被发现是近视的危险因素在回归模型中包括光照强度的两个阈值。

表2

当暴露于光强的阈值为勒克斯时，与近视或非近视学生潜在相关的因素的逻辑回归

表3

当暴露于光强的阈值设置为勒克斯时，与近视或非近视学生潜在相关的因素的逻辑回归

讨论

这是第一项通过客观测量数据来探讨光暴露、近距离工作和近视之间关系的研究。研究发现大于勒克斯光照强度下的时间是近视的保护因素，而工作距离小于20厘米是近视的危险因素。

近距离工作活动和近视之间是否有联系已经争论了几个世纪。在一篇系统综述中总结了年至年间发表的15项横断面研究和12项纵向研究。在所有这些研究中，只有10项横断面研究和4项纵向研究表明近距离工作与近视的发病率或进展有关，而其他研究则没有。尽管最常用的量化方法是问卷调查或日记，但这些研究结果不一致的一个原因是用于量化临近工作的“参数”各不相同。按照惯例，看近工作的活动只根据持续时间来量化。后来，提出了适应加权措施(屈光度小时)来评估近距离工作。然而最近，仅在一定距离内发生的近距离工作活动的持续时间被认为是更有力的致近视效应指标。例如经常近距离阅读(小于30厘米)的受试者患近视的风险比从未在该距离内阅读的受试者增加了80%。类似地，阅读距离(小于30厘米)独立地增加了儿童患近视的几率%。安阳儿童眼研究的结果还显示，阅读距离较近(以一个不同的阈值(小于等于20厘米)定义)与眼轴长度较长显著相关。然而这些报告的近工作距离是基于问卷调查的，因此只能为近工作活动的“风险”区域提供模糊的阈值。而在这里，研究团队使用云夹实时客观地记录工作距离来澄清这个问题。与既往研究一致，在近距离工作时间(小于20厘米)与近视相关，进一步说明只有在一定距离内的近距离工作活动才是近视的重要危险因素。

在开发云夹之前，之前的几项研究试图通过其他可穿戴设备量化户外活动，或者更精确地量化环境照度。采用Actiwatch测量光强发现，每天暴露在大于勒克斯的强光下的时间越长，眼轴生长越少。此外一项研究通过促进户外活动来抗近视效果的临床试验中使用了另一种可穿戴设备HOBO来测量光强度，作者报告说，将暴露时间增加到每周70分钟，光照强度约为大于勒克斯，可降低近视发展的风险35%。目前的研究还证实存在光强度升高的持续时间与近视之间的负相关关系(即一个更长的曝光时间光强度与非近视升高状态),但是这仅仅协会存在当光强度升高的截止值设置为勒克斯或更高。虽然有效光强的阈值在这些研究中似乎有所不同，但由于这些研究中使用的研究设计和设备不同，很难直接比较这些值。部分设备通常穿在衬衫上(衣领或胸部)，光线传感器面向外。Actiwatch是一种腕带设备，它的测量方向取决于手腕的位置。然而，正如前面提到的，云夹是一个安装在眼镜上的设备，用于测量沿视线的光线曝光。最近，另一种眼镜安装装置RangeLife被开发出来，但相关的报告非常有限。未来对测量位置和角度影响的调查可能有助于在其他研究中比较从这些设备获得的值。

在目前的研究中，研究团队还试图比较这两组受试者的光暴露和近工作活动的时间模式。尽管总体上是相似的，但这两组人在某些特定事件中暴露于这些环境因素的模式不同。下午12点20分到14点10分这一集，对应的是孩子们下午的自学。在这段时间里，非近视的孩子似乎更倾向于去户外，而近视的孩子则更倾向于呆在教室里学习。另一段从下午16点到17点30分的插曲对应的是孩子们离开学校的时间。一种似是而非的假设可能是，非近视的孩子走路回家，而他们的近视的同龄人则坐汽车回家，因为环境照度通常比户外环境要低得多。在上午10点10分至10点30分之间，光照强度差异最大，与课间户外体育锻炼时间相符。这一发现进一步支持了非近视儿童比同龄人花更多时间在户外的假设。相比之下，在完成任务的两个典型场景(下午12:30-14:00和17:30-20:00)中，近视儿童的观看距离明显短于非近视儿童，这表明两组被试在阅读和写作时表现出不同的姿势。令人惊讶的是，在进行户外体育锻炼的课间休息时间(上午10点10分至10点30分)中，非近视儿童的光线强度比近视儿童高得多，而非近视儿童的观看距离明显比近视儿童短。然而，另一项分析显示，在此期间，只有8.62%(5/58)的非近视儿童从事近工作活动，而50%(14/28)的近视儿童从事近工作活动。因此，可以理解的是，非近视的儿童在观看距离较近的同时，体验到较高的光强度。

这两种主要环境因子的阈值可能有助于为近视控制方面的环境改变提供相关参考。然而，考虑到这项研究的局限性，不应过度推断这些危险因素的具体水平。首先，尽管研究涵盖了工作日和周末的活动，而且学生的活动安排也相对规律，但云夹设备仅佩戴了一周，这可能不能完全代表受试者的视觉行为。其次这份研究中相对较小的样本量可能不足以准确评估环境因素与屈光不正之间的定量关系。第三，由于近工作距离的习惯与身高相关，暴露的光强水平也依赖于研究地点的纬度，因此需要对其他人群进行进一步研究。最后但并非最不重要的是，考虑到本研究的横断面设计性质，我们建议这些研究结果通过前瞻性研究进一步证实。

综上所述，通过使用云夹测量近工作强度和光级照度，证实了这些环境因素与近视之间的相关性。但是，因果关系和剂量效应关系还需要进一步研究。

声明：本文并非医学诊断建议也非眼部健康信息建议