藍光的科學(xué)運用

一.藍光在近視防控上的醫(yī)學(xué)臨床證據(jù)

㈠概述

藍光能量對眼睛的傷害是一種能量累積，以特定波長（如450nm以上或以下）區(qū)分有害藍光或有益藍光是誤導(dǎo)，對人的晝夜節(jié)律而言，白天的藍光是有益藍光，促進眼部多巴胺分泌，晚上的藍光是有害藍光，抑制褪黑素的分泌，影響睡眠。

㈡眼睛離焦原理

⒈眼睛正視時，縱向色差（LCA）引起的離焦會使紅光在視網(wǎng)膜后面聚焦，藍光在”視網(wǎng)膜前面聚焦，綠光正好在視網(wǎng)膜上，以綠光焦點作為視網(wǎng)膜三維立體成像的中心點。

⒉當(dāng)看近處物體時眼睛呈現(xiàn)遠(yuǎn)視離焦，眼軸短，藍光比紅光更靠近視網(wǎng)膜，紅光和綠光都聚焦在視網(wǎng)膜后面。

⒊當(dāng)看遠(yuǎn)處物體時，眼睛呈現(xiàn)近視離焦，藍光和綠光聚焦在視網(wǎng)膜前面，而紅光聚焦在視網(wǎng)膜附近。

⒋不同波長的焦點隨屈光度數(shù)的變化產(chǎn)生色差信號，作為離焦標(biāo)志。（屈光度反映了透鏡對外界光線的折射作用，在1米處的位置，光線聚成焦點，則稱為1D屈光度。）

概念備注：

離焦：是指平行光線經(jīng)過晶狀體后形成的焦點沒有落在視網(wǎng)膜上的情況。如果焦點落在視網(wǎng)膜前面，對應(yīng)的就是我們平時所說的近視，這種離焦?fàn)顟B(tài)我們把它叫做近視性離焦（或者正離焦）；相反，焦點落在視網(wǎng)膜后面，對應(yīng)的是遠(yuǎn)視狀態(tài)，這種離焦就叫做遠(yuǎn)視性離焦（或者負(fù)離焦）。

㈢作為波長離焦的結(jié)果可以預(yù)期：

⒈對更長波長的視錐細(xì)胞敏感性提高，會使眼睛對與更長焦距紅光相關(guān)的焦平面更加敏感，從而使眼睛近視，也就是說紅光會讓眼軸長的更長，達到近視離焦。

⒉對較短波長的視錐細(xì)胞敏感性提高（相對），可能是由于M型錐，但更可能是S型錐，可能會促進眼軸生長下降，眼軸變短，遠(yuǎn)距離用眼都會產(chǎn)生近視離焦，藍光可以用作近視防控。

㈣視網(wǎng)膜圖像調(diào)節(jié)

⒈縱向色差（LCA）引起的離焦，眼睛可能會依賴負(fù)反饋來改變增長率，最大化對比度并找到最清晰的視網(wǎng)膜圖像。

⒉離焦的視網(wǎng)膜圖像會引起誤差信號，（睫狀?。┱{(diào)節(jié)、眼睛生長（眼軸生長得更長）和脈絡(luò)膜厚度變化會影響該誤差信號，并且會修改合成信號，直到視網(wǎng)膜圖像的清晰度最大。

㈤人類眼睛的縱向色差

⒈在成人人眼中，由于縱向色差（LAC）在440-680nm之間存在大約1.75D（或0.96D）的離焦，光學(xué)焦點的誤差在570nm處為0。

⒉在較小嬰兒人眼中，由于嬰兒眼睛光焦度更大，因此比成人眼中的縱向色差大，約1.7倍，嬰兒眼中的縱向色差升高與未成熟眼睛的較大光功率一致，并表明嬰兒和成人眼中的色差相似。因此，小朋友的遠(yuǎn)視或近視離焦是成人的1.7倍。

二.藍光造成近視增加的醫(yī)學(xué)臨床證據(jù)

㈠近距離用眼與藍光危害研究

比較近距離藍光對眼睛的傷害的實驗［lux（勒克斯）是照度（luminance）的單位，表示被攝主體表面單位面積上受到的光通量W/㎡］：

⒈強度在50lux以下的430-480nm藍光，持續(xù)7-50天的環(huán)境光，被測動物眼軸都不再變長，甚至出現(xiàn)軸向遠(yuǎn)視。強度適度藍光組的被測動物，眼軸長度增長趨勢是最慢的。

⒉光強度600lux時，持續(xù)11-24天，被測動物出現(xiàn)了軸向近視，這是藍光能量累積造成的視網(wǎng)膜傷害。

⒊實驗結(jié)果還證明了環(huán)境中的藍光會增加視網(wǎng)膜中的多巴胺濃度。所以戶外活動時陽光中的藍光會增加視網(wǎng)膜中多巴胺的濃度。

⒋穩(wěn)定藍光與閃爍藍光對比實驗，證明閃爍藍光比穩(wěn)定藍光對眼睛屈光影響大2倍。

⒌眼軸長度與全視野和多焦視網(wǎng)膜電圖的影響，眼軸長度越長，視網(wǎng)膜光電轉(zhuǎn)化過程中產(chǎn)生的信號越弱。

⒍低亮度藍光光毒性實驗，證明：455-495nm的短波藍光，很容易穿透晶狀體，直接對視網(wǎng)膜造成損害，會抑制超氧化物歧化酶和過氧化氫酶的活性，并誘導(dǎo)RPE細(xì)胞和感光細(xì)胞死亡，使脈絡(luò)膜厚度和視網(wǎng)膜厚度變??；促進眼軸變長電信號減弱，近視度數(shù)增加。

㈡近視主因——手機和電腦的臨床研究

⒈在明暗條件下使用智能手機閱讀相關(guān)的研究：實驗強調(diào)探索與長時間使用智能手機相關(guān)的視覺癥狀，在智能手機上閱讀比在紙上閱讀后視疲勞更嚴(yán)重，在黑暗中使用智能手機閱讀時視疲勞癥狀更嚴(yán)重，在紙上閱讀速度明顯快于智能手機。

癥狀主要有①閱讀文本時視力模糊②閱讀完成后遠(yuǎn)距離視力模糊③難以從一個距離重新聚焦到另一個距離④眼睛發(fā)炎或灼熱⑤干眼癥⑥眼睛疲勞⑦對強光敏感⑧眼睛不適

⒉學(xué)齡兒童視力障礙患病率和相關(guān)因素實驗：視力障礙VI是指由于眼球或視覺系統(tǒng)發(fā)生的器質(zhì)性或功能性的異常，導(dǎo)致視力減退或喪失的癥狀，是一種顯著的視力喪失，臨床定義為在較好的眼睛里呈現(xiàn)遠(yuǎn)視力＜6/18，即小于0.3。

實驗證明：在多變量分析中，距離＜2米看電視和每天使用智能手機4小時以上，是與視力障礙呈顯著相關(guān)的因素。

⒊天津市6-14歲學(xué)生電子設(shè)備與近視屈光度橫斷面研究：①每天使用智能手機與電腦時間每增加一小時，平均近視度數(shù)分別增加（男學(xué)生）28°和（女學(xué)生）33°。②使用智能手機與電腦的時間越長，軸向長度越長。

⒋小學(xué)/中學(xué)/大學(xué)使用智能手機導(dǎo)致近視的對比研究：在小學(xué)階段每日使用手機時間越長近視可能越大，小學(xué)階段使用智能手機是導(dǎo)致近視的最危險因素。

⒌青少年智能手機與近視研究：連續(xù)使用時間越長，近視率越高，每次使用20分鐘每天多次使用能有效降低近視率，此項研究表明：經(jīng)常休息應(yīng)該成為青少年使用智能手機的建議。具體表現(xiàn)為：使用時間越長，淚腺中氧化應(yīng)激標(biāo)志物乙酰賴氨酸（HEL）和眼表活性氧自由基（ROS）含量越多，活性氧自由基含量增多會讓脈絡(luò)膜變薄，進一步讓眼軸變長，近視加深。

三.藍光傷眼與護眼的機制剖析

㈠藍光

光照條件對早期屈光發(fā)育影響的研究：短波長的光可以抑制近視形成，對眼球的正視化過程有延緩作用；而環(huán)境光中的藍光是間接藍光可以促進多巴胺和抑制褪黑素分泌，可以用于近視防控，白天有益夜間有害；手機電腦等自發(fā)光屏幕的光線是直接藍光可以加速氧化應(yīng)激，產(chǎn)生各種眼病。

間接藍光用于近視防控：在有遮擋和防護措施的非正午時間，每天戶外活動超過兩小時，補充足夠的水分，陽光中適量的藍光會促進多巴胺分泌，多巴胺促成脈絡(luò)膜血管中一氧化氮分泌，令脈絡(luò)膜增厚，還能讓鞏膜停止發(fā)育，眼軸就不會變長；戶外活動時近視離焦也可以促進脈絡(luò)膜增厚以及鞏膜停止發(fā)育。

戶外活動注意點：在酷熱午后太陽直射的情況下進行戶外活動，紅光紅外線強，會讓眼溫眼壓升高，眼軸生長變長，近視增加，所以，戶外活動不是曬太陽。參加戶外活動，應(yīng)該適當(dāng)采取防曬措施，包括遮陰處的防護、戴帽子或太陽鏡，涂防曬霜和補充水分，以預(yù)防近視。

試驗表明，每天戶外活動時間增加40到80分鐘，可顯著減少近視。增加戶外活動時間可以減少近視和近距離工作的影響。

原理：白天戶外的藍光會導(dǎo)致視網(wǎng)膜釋放更多的多巴胺，進而抑制軸向伸長。在實驗室條件下，藍光抑 制形覺剝奪性近視的發(fā)生。

注意事項：參加戶外活動時，應(yīng)提供適當(dāng)?shù)姆罆翊胧?，包括遮蔭處的防護、戴帽子或太陽鏡、防曬霜和充足的水分，以預(yù)防近視。

直接藍光誘導(dǎo)視網(wǎng)膜產(chǎn)生氧化應(yīng)激，視網(wǎng)膜大量消耗氧氣，是人體內(nèi)除心臟外耗氧量最高的人體器官 ，而人造LED人造光（藍光）照射進入視網(wǎng)膜中，很可能產(chǎn)生活性氧自由基。視網(wǎng)膜感光細(xì)胞膜富含的多不飽和脂肪（DHA）易受活性氧自由基的攻擊，受脂質(zhì)過氧化的影響。在生理條件下，視網(wǎng)膜線粒體燃燒燃料（呼吸作用）系統(tǒng)，產(chǎn)生活性氧和能量。［脂質(zhì)過氧化是指氧化降解脂類過程中，自由基從細(xì)胞膜中的脂質(zhì)“竊取”電子，從而導(dǎo)致細(xì)胞受損的過程。該過程通過自由基鏈反應(yīng)機理進行，最常影響多不飽和脂肪酸，因為它們包含多個雙鍵，在兩個雙鍵之間夾有特別是活性氫的亞甲基橋（-CH2-）原子。脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物包括脂質(zhì)過氧化物或脂質(zhì)氧化產(chǎn)物（LOP）、丙二醛（MDA）等。］

在不同因素下，感光細(xì)胞和REP細(xì)胞會產(chǎn)生高水平的ROS:視網(wǎng)膜是一種神經(jīng)元組織，其特征是與高要求的新陳代謝相關(guān)的極高耗氧量；感光細(xì)胞經(jīng)常暴露在光線下并含有多種光敏劑分子，感光細(xì)胞膜富含多不飽和脂肪酸（DHA）,對氧化損傷特別敏感，被氧化應(yīng)激損傷的感光細(xì)胞的新陳代謝是通過RPE細(xì)胞吞噬作用進行的，因此，感光細(xì)胞的氧化損傷誘導(dǎo)RPE細(xì)胞中的活性氧自由基ROS積累。（RPE細(xì)胞指的是視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞，是視網(wǎng)膜新陳代謝和屏障的主要基質(zhì)層，能夠保護視網(wǎng)膜免受光損傷。）

〔活性氧自由基ROS是一種具有高度反應(yīng)性的含氧基團，包括過氧化物、超氧化物、羥基自由基、單線態(tài)氧和α-氧。在生物學(xué)背景下，ROS形成為氧的正常代謝的天然副產(chǎn)物，并且在細(xì)胞信號傳導(dǎo)和體內(nèi)平衡中具有重要作用。然而，在環(huán)境壓力（例如，紫外線或熱暴露）期間，ROS水平會急劇增加。這可能會對細(xì)胞結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重?fù)p害，這被稱為氧化應(yīng)激。ROS的產(chǎn)生受植物中應(yīng)激因子反應(yīng)的強烈影響，這些增加ROS產(chǎn)生的因素包括干旱，鹽度，寒冷，營養(yǎng)缺乏，金屬毒性和UV-B輻射。ROS也由外源性源如電離輻射產(chǎn)生。〕

此實驗證明，近視度數(shù)越高TAC抗氧化能力(機體內(nèi)清除自由基的能力)越差，活性氧自由基（亞硝酸鹽或硝酸鹽）濃度越高。

視網(wǎng)膜線粒體的氧化應(yīng)激：手機藍光照射，造成細(xì)胞色素氧化酶活性降低，造成游離電子增多并與氧氣結(jié)合，生成更多的活性氧，正常情況下抗氧化酶會將全部活性氧轉(zhuǎn)化成水分，但是由于電子泄露導(dǎo)致活性氧濃度過高，無法全部轉(zhuǎn)化，最后生成過氧化氫并于鐵離子反應(yīng)合成羥基，羥基是所有活性氧自由基中毒性最強的，這就是氧化應(yīng)激。

氧化應(yīng)激的結(jié)果是線粒體DNA突變、脂質(zhì)過氧化、酶失活、ATP合成減少、凋亡機制激活，氧化還原起始。

【 ATP（腺嘌呤核苷三磷酸）是一種人體內(nèi)能量代謝的核心物質(zhì)，學(xué)名為三磷酸腺苷，是生命活動能量的主要直接來源。它是一種高能化合物，在細(xì)胞分裂、DNA修復(fù)、肌肉運動等生命活動中發(fā)揮重要作用。 】

㈡氧化過激

㈢多巴胺

㈣一氧化氮

四.日常生活的藍光應(yīng)用與限制

㈠戶外活動與晚上睡眠

㈡白天與晚上室內(nèi)照明

㈢電子產(chǎn)品藍光