介绍
不同的户外环境，太阳镜和太阳帽
对近视防治的影响
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随着近视发病率呈年轻化趋势，增加户外光照成为近视早期干预的简便易行手段。研究发现，较高的光照水平对近视防控有重要作用。但考虑到强光中紫外线对眼睛的潜在伤害，户外活动时往往会采取各种防晒措施。让我们通过以下文章了解不同的户外环境、太阳镜和遮阳帽对光照水平的影响。
~大师会在文末提供原文！！
#1 介绍
增加户外活动时间可预防儿童近视，延缓儿童近视的发生。基于人群的研究报告显示，亚洲国家儿童，尤其是中国儿童的近视患病率高于西方国家儿童。悉尼6-7岁中国儿童的近视患病率（3.3%）显著低于新加坡（29.1%），而每日户外光照模式显示，新加坡儿童每日户外光照暴露量显著少于澳洲儿童。在10至15岁的澳洲儿童中，在18个月期间每日光照时间越长，眼轴越短。对台湾儿童的研究也显示，增加户外活动时间可减缓近视的发展，接触户外光照可导致更少的近视转化和眼轴增长，还可使近视发展风险降低54%。这些发现支持了光照在预防儿童近视方面的作用。与户外活动减少有关的其他因素包括：室内学习增加、母亲近视和居住在城市地区，据报道这些因素都与眼轴变长和近视有关。
一个解释明亮光线为何能降低近视加深风险的假说是，多巴胺（视网膜中负责视网膜信号的神经递质）的释放增加会影响屈光发育。新出现的证据还表明，眼睛的生长和屈光不正的发展存在昼夜节律。由于人类眼睛在解剖学上与动物模型不同，因此这些发现是否适用于人类群体仍不得而知。
室外照度水平显然取决于天气、地理位置和海拔，范围从晴天的 1 勒克斯到阴天的 15,000 勒克斯。然而，这与典型的室内照明只有几百勒克斯形成了鲜明的对比。室外高照度可以保护儿童免于近视，而过度的紫外线照射可能会使他们在成年后容易患上白内障、翼状胬肉和黄斑变性等疾病。新加坡和中国等国家正在实施户外活动计划以预防近视，但必须考虑防止阳光伤害。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活动时间对预防近视的有益作用。因此，我们的目标是评估防晒策略对维持高照度（以勒克斯为单位）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，以准确记录照射到人眼的可见光强度。考虑到儿童的面部结构，光学传感器嵌入头部，并被眉脊遮挡。保留前额、鼻子和耳朵，以便使用防晒配件。头部模型安装在三脚架上，身高 137 厘米，代表新加坡 10 岁儿童的平均身高。现有光测量系统的局限性使得测量照射到儿童眼睛上的光水平具有挑战性，但能够容纳太阳镜和帽子等光保护设备。
在人体模型头部的左右眼上安装了 AMS 环境光传感器（奥地利 AMS AG）。之所以选择环境光传感器，是因为它与人眼的明视觉非常接近，并且对 30 至 220,000 勒克斯的理想范围内的直接照明有反应。
制作了两个相同的人体模型头。一个头被指定为控制单元，另一个被指定为测量单元。为了减少数据收集中的错误，使用日志按钮同时记录两个人体模型的读数。这种方法最大限度地减少了太阳弧（日照角）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，而另一个人体模型头则测量具有适当防晒措施的光照水平（图 1）。眼睛保护措施包括一顶帽子和三种太阳镜，分别和组合进行研究。
图1：眼睛保护措施（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±1％。这种差异被认为是由制造公差（加工过程中允许的误差）和传感器定位造成的，因为传感器无法放置在完全相同的位置，而是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非常小，因此在实验精度允许的范围内可以认为传感器是相同的。
模特头部也在室内接受测试，测量面向窗户的荧光灯下的光照水平和不面向窗户的冷光源发光二极管 (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
根据最常见的日常户外活动，调查了三种户外测试环境：空旷的场地（图 2a）、街道（图 2b）和树荫下（图 2c）。
a-露天场地
b-街
c-在阴凉处
图 2：调查了三个户外测试环境：空旷场地（a）、街道（b）和树下（c）
两个模特头朝南，在不同组合的测试环境中测量光照水平，包括配备和不配备防晒设备。选择了一天中的四个不同时间进行测量（上午 9 点、中午 12 点、下午 2 点和下午 4 点），每个时间代表不同的太阳相对位置。测量是在多云或部分多云条件下进行的，这是新加坡最常见的天气。研究人员还测试了两种室内环境，一个是荧光灯照明的房间，自然光从窗户照进来，另一个是 LED 照明的房间，没有窗户。
2.3 – 太阳镜
有三种不同类型的棕色太阳镜可供选择，透光率范围为 8% - 43%（透光率符合国际标准 ISO 12312-1:2013，第 5 条）。有两种传统框架太阳镜（第 2 类和第 3 类）和一种遮阳镜框架太阳镜（第 2 类）。遮阳镜太阳镜的主要优点是减少暴露于紫外线辐射时的背反射（太阳镜靠近眼睛内部），这是紫外线对眼睛负担的重要组成部分。
2.4 帽子
本研究使用棒球帽来保护前额、脸颊和鼻子。棒球帽是一顶软帽，帽顶呈圆形，前部有突出的硬帽尖（图 1）。棒球帽在不同环境下进行了单独测试以及与太阳镜组合测试。
2.5 数据分析
从人体模型收集了所有照明水平的勒克斯值，并使用 Excel 2010 生成数据，描述每次测试的情况和时间。
#3 结果
3.1 - 户外与室内
露天环境中的室外条件与室内条件相比，光照度水平较高（11,080 - 18,176 勒克斯）（图 3）。在荧光灯和窗户自然光下，室内光照度在 112 勒克斯和 156 勒克斯之间波动。在无窗冷光源 LED 下，室内光照度水平在所有四个测量时间（上午 9 点至下午 4 点）均稳定在 112 勒克斯。
3.2 - 在阴凉处
图 3 比较了树木提供的遮荫（5556-7876 勒克斯）、多云条件下一天中不同时间的室外照度水平（11080-18176 勒克斯）和室内水平（112-156 勒克斯）。与室内测量相比，树荫提供的近视保护至少高出 50 倍，光照水平也提高了。图 4 比较了一天中不同时间室外和室内的典型路灯强度（6604-16320 勒克斯）。与树荫相比，路灯照明条件会随着邻近建筑物和太阳弧（阳光角度）而波动。
图 3：在空旷的田野、树荫下和室内测量的光照水平比较
图 4：空旷场地、街道旁和室内测量光照水平的比较
3.3 – 太阳镜
图 5a 至 5c 显示了不同类型的太阳镜（n = 3）如何提供比室内条件更高的光照水平（1792-6800 勒克斯）。戴太阳镜时的光照强度比室内环境高 11 至 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保护和透光率。然而，即使戴着太阳镜，与室内照明条件（112-156 勒克斯）相比，光照水平仍然相当高（≥1792 勒克斯）。2 级太阳镜镜片（面罩型，图 5a，4496-6800 勒克斯；传统型，图 5c，3952-6528 勒克斯）实现了最高的照明水平。3 级太阳镜（传统型，图 5b）的光照水平范围为 1792 至 5552 勒克斯，也能够在保持室外水平的同时显示明亮的光线。
图 5：在露天场所测量的光照水平对比，佩戴和不佩戴（a）2 型遮阳板型太阳镜、（b）3 型太阳镜（传统）和（c）3 型太阳镜（传统）。
3.4——帽子
戴帽子的效果如图 6 所示（412 - 8156 勒克斯），单戴帽子可提供 26 - 52 倍的光照水平，而室内则为 112 - 156 勒克斯。棒球帽可提供足够的光照水平来预防近视，下午 2 点时的最大曝光水平为 8156 勒克斯。
图 6：在空旷场地测量的光照水平、只戴帽子和戴帽子和太阳镜的光照水平比较
3.5 – 帽子和太阳镜
戴上帽子和太阳镜后，光照水平范围为 952 至 1880 勒克斯。与室内相比，戴上帽子和太阳镜后光照强度仅高出 6 至 12 倍。仅戴帽子就能产生如此大范围的光照，是因为一天中不同时间阳光的方向不同。戴上太阳镜后，光照方向对光照水平的影响会降低。下午 4 点，戴上帽子和太阳镜后，光照强度降至接近室内值（952 勒克斯）。
#4 讨论
4.1 总结
我们的研究表明，对于近视，防晒策略（例如待在阴凉处（5556-7876 勒克斯）、戴帽子（4112-8156 勒克斯）和太阳镜（1792-6800 勒克斯））可以在户外保持较高的潜在保护照度水平。研究结果支持采取一种潜在的干预措施，通过增加平均日照度来减缓儿童近视的发展，同时采取防晒措施降低紫外线水平，以预防未来的白内障。研究结果还有助于我们更好地了解角膜光照度的相关测量及其可能的影响。
4.2 - 户外与室内
在空旷场地记录到的光照水平（11,080 - 18,176 勒克斯）远高于室内（112-156 勒克斯）。所有室内光照水平都低于室外，不能被认为对近视有保护作用。即使在有自然光透过窗户照进来的房间，最大照度也只有 156 勒克斯。房间之间的不同照明以及是否有窗户似乎对在四次测量期间维持相对稳定的照度水平没有显著影响。这个结果可能与学校教室的情况类似，即使有窗户，坐在窗户旁边的孩子也无法获得足够的光线来预防近视。尽管以前曾对拥有大窗户的学校进行过近视预防评估，但缺乏证据表明教室中的日光可以预防近视。
我们的研究发现，室内照度水平读数低于台湾研究中的教室读数（340 勒克斯）。然而，阿拉伯联合酋长国的一项研究报告称，学校教室的平均光照水平差异很大，从 138 勒克斯到 742 勒克斯不等。然而，即使是报告的教室室内读数较高，也低于潜在预防近视的 1000 勒克斯阈值。这个主题值得进一步研究新加坡教室室内环境的光照水平，并与其他国家进行比较。
我们关于低强度室内照明的研究结果需要进一步调查，因为之前的一项研究表明，在低强度（50 勒克斯）下长大的雏鸡玻璃体腔深度更深，眼轴更长。低强度环境光可能是近视的风险因素，建议进一步研究。
4.3 - 在阴凉处
在有树荫的室外区域，光照水平仍然相当高（5556-7876 lux），具有延缓近视发展的巨大潜力。在树荫下进行的测量显示，这里的光照水平比室内高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，可以降低因暴露于强光而引起副作用的风险。吴等人认为，预防近视可能不需要强烈阳光照射（≥10,000 lux）的户外活动，也可以考虑在较低室外光照强度（1000-3000 lux 或以上）下进行更长时间的户外活动，例如在门廊或树荫下。这一发现得到了以下事实的证实：儿童在室外暴露于≥1000 或≥3000 lux 强度的光照200分钟，近视发展明显减缓。Read 等人也证实了这些发现，每天暴露在>3000勒克斯光线下的儿童轴向生长明显减缓。
树木对减少紫外线辐射的影响在文献中已有充分记录，包括散布在城市环境中的单棵树。然而，树荫对光照水平的影响却鲜为人知。我们的研究表明，在许多情况下，光照水平很容易达到 5,000 勒克斯以上，例如在学校走廊或树荫下（5,556-7,876 勒克斯），而室内（112-156 勒克斯）则为 5,000 勒克斯。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射光以及通过阻挡热量来控制环境温度。
街道上的光照水平从 6604 到 16320 勒克斯不等，高于树木提供的阴凉。由于漫射光和阳光照射表面的热反射，街道建筑物提供的阴凉也可以达到类似的水平。在台湾的一项随机临床试验中，如果儿童在户外待了 125 到 199 分钟，并且暴露在 10,000 勒克斯或更高的强光下，他们的近视发展速度会明显减慢。虽然室外亮度水平可以达到比我们研究中测量的更高的水平（高达 18176 勒克斯），但天气条件可能会改变光照强度，因为新加坡一年中有 8.8 个月是阴天，其中 3 月份有 24% 的时间是阴天。3 月份有 76% 的月份是阴天，12 月份有 91% 的月份是阴天。但是，即使在阴天条件下，室外光照水平也高于室内，这充分证明了新加坡儿童的户外活动时间有所增加。
4.4 太阳镜
戴太阳镜时测得的光照水平比室内环境高出约 11 至 43 倍。经测试的太阳镜比室内环境的亮度有可接受的增加，这有可能预防和控制近视。太阳镜为眼睛提供垂直保护屏障，其有效性取决于镜片几何形状、镜片透光率和曝光条件。不同镜片类别的太阳镜本身的效果并不相同。2 类太阳镜（遮阳板型和传统型）镜片的光照水平读数较高。3 类太阳镜（传统型）镜片显著降低了室外眼球表面的光照水平，尤其是在下午 12 点至 4 点之间。儿童不应在户外使用这些太阳镜，因为它们会限制光线对预防和控制近视的保护作用。目前，没有证据表明戴太阳镜是否会妨碍强光的保护作用，因为尚未进行系统研究。我们的研究结果支持以下观点：可以鼓励儿童在户外花更多时间佩戴适当的紫外线防护用品，例如太阳镜。先前的一项研究报告显示，在 10 至 15 岁的儿童中，太阳镜的使用情况从“从不”到“一半时间”不等（中位数为“从不”），近视儿童和非近视儿童之间的使用情况没有显著差异。
4.5——帽子
这项研究还表明，如果孩子在户外时戴帽子，户外光照水平（4112-8156 勒克斯）比室内高得多，因此可以控制近视的发展。单单戴帽子就可以使户外光照水平比室内高 26 至 52 倍。之前的一项研究发现，户外戴帽子的频率从“从不”到“一直戴”（中位数为“不到一半的时间”）不等，近视儿童和非近视儿童戴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，紫外线透射率较高，允许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（包括有帽檐的帽子）可以成为良好的紫外线屏障，因为它提供了一种简单实用的防晒方法。宽帽檐的帽子可以为头部、面部、耳朵和颈部提供更多保护。使用棒球帽时，耳朵和颈部应该涂上防晒霜。
4.6 帽子和太阳镜
在 952-1880 勒克斯的光照水平下，帽子和太阳镜的组合可能只能提供有限的近视防护。超过 2000 勒克斯的光照水平没有测量，根据我们的研究结果，帽子和太阳镜不能一起使用来防止近视。然而，需要更多的研究来确定不同光照水平下组合防晒措施的效果。
4.7 优势与局限性
本研究的优势在于开发了儿童头部模型和光传感器，能够测量眼球表面的光照水平范围。使用儿童头部模型，可以准确记录照射到人眼表面的光照水平，而无需在户外条件下使用紫外线照射。局限性在于，由于新加坡每月的云量变化，不同的注视角度在不同环境（例如学校）和不同月份可能具有不同的光照强度水平。
4.8-公共卫生意义
行为干预对近视儿童尤其有意义，因为它可以避免或延迟使用其他有副作用的治疗，如阿托品和角膜塑形镜。建议儿童每天至少进行2至3小时的户外活动，每周至少进行14至21小时的户外活动。每天暴露在强光下的时间少于40分钟可能会导致儿童眼轴生长更快。
我们的研究结果对户外活动具有重要的公共卫生意义。教师、教育工作者和家长应鼓励儿童在户外活动时使用遮阳、太阳镜或帽子进行保护。本文概述的方法可能是一种切实可行的替代方案，可以替代长时间提供相对高强度的光照，从而可能在更大程度上降低近视风险。学校在影响儿童对户外活动的知识、态度和行为方面发挥着重要作用。教师可以通过在工作日（特别是在课间休息、午休时间）将近视预防策略与防晒措施相结合，并可能将户外活动延长到课程时间，为控制近视做出重大贡献。学校的户外活动可以在集会、常规课程和体育课期间进行，就像澳大利亚学校所做的那样。
“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、学校和社区提供持续的信息和支持，家长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，室外的光照水平也比室内高得多。应鼓励儿童在采取防晒措施的同时多花些时间在户外，以防止近视。我们的研究结果可能会促进公共卫生，鼓励户外活动，并提高人们对防晒措施重要性的认识，以减少紫外线伤害，同时增强对近视发展的保护。
这项工作值得进一步开发和研究，以测试太阳镜和帽子作为国家户外项目中近视防护措施的有效性。通过防晒措施获得的光照模式知识可能是户外项目设计的关键因素，值得进一步研究。
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