閱讀界面和方式對調節反應的影響研究

王曉峰

作者單位：(313000)中國浙江省湖州市第一人民醫院眼科

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·臨床研究·

閱讀界面和方式對調節反應的影響研究

王曉峰

作者單位：(313000)中國浙江省湖州市第一人民醫院眼科

Effect of different reading interfaces and conditions on the accommodation response

Xiao-Feng Wang

Department of Ophthalmology, the First People’s Hospital of Huzhou, Huzhou 313000, Zhejiang Province, China

Correspondence to:Xiao-Feng Wang. Department of Ophthalmology, the First People’s Hospital of Huzhou, Huzhou 313000, Zhejiang Province, China. lugeapple0708@163.com

Received：2015-12-14Accepted：2016-03-10

Abstract

?AIM:To compare the difference of accommodation response under the variety reading conditions including computer screen, mobile phone screen and printed texts. The investigation also included the accommodation response under these conditions with different distances, brightness, dynamic and static testing status.

?METHODS:Thirty volunteer subjects were included with normal vision function. The reading target on computer screen, mobile screen and paper were used, respectively. Grand Seiko WAM 5500 infrared automatic refractometer was applied to measure accommodation response. The influence of different reading conditions on accommodation was compared using variance analysis with SPSS17.0.

?RESULTS:Accommodation lag under the computer screen with high brightness was 0.52±0.24D, that under papers was 0.73±0.28D, that under mobile phone was 0.72±0.29D. Accommodation lag under the computer screen with high brightness was less than that under mobile phones and paper, the differences were statistically significant(P<0.05). The accommodation lag under mobile phones and paper had no statistical difference. Accommodation microfluctuations and pupil size under the mobile phone was slightly largerer than the accommodation lags under the other conditions, but the difference was not statistically significant.

?CONCLUSION:Accommodation lag under the computer screen with high brightness is relatively smaller than that under mobile phone or paper. There is no significant difference between those under phones and paper. With the brightness of computers in a certain range, there is no effect for accommodation response.

KEYWORDS:?computer;paper;mobile phone;accommodation response

Citation:Wang XF. Effect of different reading interfaces and conditions on the accommodation response.GuojiYankeZazhi(IntEyeSci) 2016;16(4):719-721

摘要

關鍵詞：電腦；紙張；手機；調節反應

引用：王曉峰.閱讀界面和方式對調節反應的影響研究.國際眼科雜志2016;16(4):719-721

0引言

隨著電腦、手機的普及，人們的閱讀模式發生了很大的變化，越來越多的人習慣于將電腦或者手機屏幕作為閱讀的介質而非傳統的紙張。盡管有大量的研究比較屏幕和紙張視標閱讀下視功能的異同，但由于比較的參數和方法各異，得到的結論也不盡相同[1-2]。調節反應由于其與近視發生發展的密切關系，一直是視功能研究中的一個重點[3-4]。但以往的研究在測量屏幕和紙質文件視標下的短期動態調節反應時總是盡量將視標亮度、使用距離等條件標準統一化[5-6]，這雖然可以去掉外部因素，單純比較介質本身的異同，卻并不符合屏幕和紙張實際上的使用方式。屏幕和紙張在顯示方式和顯示質量上有較多的不同，但對于普通高對比度黑白文本，基本上可以忽略對比度、顏色等差別，而考慮亮度、使用距離是兩個重要的影響因素。生活中發現，顯示器的出廠亮度往往較高，但人們在使用電腦時卻會將亮度適當調低，并認為較低的亮度更舒適、護眼。本研究將在盡量模擬自然的閱讀狀態下，比較電腦閱讀、手機閱讀、紙張閱讀條件下，引起的調節反應的差異，并分析亮度在其中所起的作用。

表1各視標參數設置

視標名稱顯示距離亮度(cd/m2)視標內容字體大小(pt)段落大小(cm)屏幕正常亮度電腦50cm195～213回文詩段落13.56.85屏幕較暗亮度電腦50cm103～115回文詩段落13.56.85紙張視標紙張33cm94～110回文詩段落94.50手機視標手機33cm98～110回文詩段落94.50

1對象和方法

1.1對象共30位受試者參與本試驗，其中男17名(57%)，女13名(43%)，年齡23～28(平均24.91±1.56)歲。30位受試者中12位正視眼(SE：+0.25～-0.25D)，18位為近視患者(SE：-0.50～-6.00D)，根據問卷調查顯示，近視患者均在15歲或15歲以后出現近視且近2a屈光狀態穩定(近視進展<0.25D/a)，即為遲發性穩定性近視。所有受試者矯正視力≥20/20，無雙眼視功能及眼球運動功能異常。

1.2方法

1.2.1試驗室環境及實驗設備測量調節反應的儀器為Grand Seiko WAM 5500 紅外自動驗光儀，具有較高的重復性和準確性，該儀器無可見光，且可在開放視野下進行測量。所有數據的采集過程中保持實驗室的照明穩定，使用亮度計測量亮度，并采取額外光源(LED小臺燈)控制視標亮度的穩定和達標。

1.2.2視標設置實驗前期測手機27部，電腦28部，使用亮度計實測在教室、寢室、圖書館環境下分別使用手機、電腦、紙張時的亮度參數。并根據實測數據和文獻確定視標的使用距離和亮度參數如表1。

1.2.3試驗步驟(1)屈光狀態檢查：在綜合驗光儀上對受試者進行雙眼規范主覺驗光，戴全矯等效球鏡框架試戴鏡，適應5min。(2)指令設置：告知受試者眼前出現段落文字，要求正讀一次，反讀一次，閱讀中保持平時習慣閱讀時的自然狀態進行默讀。(3)測量受試者優勢眼的調節反應：調整受試者視線和屏幕上視標的位置，使受試眼視軸、自動驗光儀測量光軸、調節視標位于同一水平。隨機選擇4種視標中的一種。受試者持續閱讀1.5～2.0min，使用紅外驗光儀持續測量動態的調節反應和瞳孔大小，取最后30s的數據。(4)一組指標結束后，令受試者視遠休息5min，放松調節，再進行下一組視標。(5)整個試驗控制在40min內完成。取連續測量的調節反應以及瞳孔大小的數據，初步篩選取中后段30s較穩定的數據。得到調節滯后和瞳孔大小的均值及標準差，分別代表調節滯后和瞳孔大小的平均水平及波動程度。

統計學分析：采用統計學軟件SPSS 17.0。對30位受試者在4種視標狀態下的調節滯后和瞳孔大小求均值和標準差，并進行兩因素方差分析，如差異有統計學意義，再采用SNK-q法進行兩兩比較。以P<0.05為差異有統計學意義。

2結果

2.1調節反應和瞳孔大小對電腦屏幕較高亮度，即正常使用電腦狀態下的調節滯后和紙張視標、手機視標進行比較，電腦屏幕高亮度195～213cd/m2下的瞳孔大小為3.7±0.6mm，調節滯后為0.52±0.24D，紙張視標下瞳孔大小為3.4±0.5mm，調節滯后為0.73±0.28D，手機視標下瞳孔大小為3.9±0.6mm，調節滯后為0.72±0.29D，電腦亮屏幕下的調節滯后小于手機和紙張視標下的調節滯后量，且均有統計學差異(P<0.05)。電腦亮視標與紙張視標比較，P=0.003；電腦亮視標與手機視標比較,P=0.005；而手機和紙張視標下調節滯后量無統計學差異(P=0.863)，見表2。

表2各視標閱讀下的調節滯后量以及瞳孔大小

±s

表3各視標閱讀下的調節反應以及瞳孔大小的變異度

±s

表4各視標閱讀下的調節微波動能量分布

±s

注：LFC：低頻波動；MFC：中頻波動；HFC：高頻波動。

2.2調節與瞳孔波動

2.2.1調節與瞳孔變異度比較三種狀態下調節反應變異度以及瞳孔大小的變異度，結果顯示紙張和手機視標下的調節變異度略大于電腦視標下的波動量，但差異沒有統計學意義，見表3。

2.2.2調節微波動能量分布調節反應是一種動態過程，注視視標時調節反應會在一定的范圍內波動，這種現象稱為調節微波動。調節微波動以單位時間內調節反應變化的標準差(調節變異度)作為分析標準。所有受試者在手機閱讀狀態下，調節微波動的LFC、MFC以及HFC能量略大于其他幾種情況，差異沒有統計學意義。在同一距離下，三組受試者的MFC以及HFC能量均無統計差異(P>0.05，表4)。

2.3電腦屏幕亮視標與電腦屏幕暗視標比較電腦屏幕亮視標(即電腦屏幕正常亮度視標195～213cd/m2)和暗視標(即電腦屏幕較暗視標103～115cd/m2)下的調節反應，發現電腦亮視標下調節滯后量為0.52±0.24D，小于電腦暗視標下的調節滯后量0.56±0.25D，但相差并不明顯，且無統計學意義(P=0.598)。另外，比較不同亮度下瞳孔大小，電腦屏幕亮視標下的瞳孔大小為3.7±0.6mm，小于電腦屏幕暗視標下的瞳孔大小4.1±0.7mm，且兩者差異有統計學意義(P=0.028)。電腦屏幕亮視標和暗視標下的調節波動和瞳孔大小波動均無統計學差異。

3討論

電腦屏幕閱讀與紙張閱讀方式上存在很大的不同。首先，使用距離上紙張的普遍閱讀距離是33cm，而計算機的使用距離則在50cm[7]。研究認為，視標離眼睛的距離越近，需要越大的調節需求，調節滯后也越大[8]。Gray等[5]曾研究比較各個顯示器包括紙張在內作為閱讀視標時，調節反應的異同，并認為在一定時間(20min)內以不同顯示器(包括紙張)作為介質，閱讀者的調節微波動沒有明顯的變化。在這個實驗中，Gray考慮到了顯示器的實際使用距離，而將所有介質的使用距離限定為50cm。這雖然可以模擬顯示器的實際使用距離，且能將外部使用條件進行標準化，單純比較介質本身的異同，但卻并不符合紙張的使用方式，從而使距離這一重要的差別因素忽略。

另外,亮度也是電腦屏幕和紙張的一個重要差別因素。比較多的研究認為亮度是影響視覺功能的一個重要的外部因素。光線的影響是多方面的，包括對比度、亮度、瞳孔大小等都有可能隨光線的改變而改變，從而影響視網膜成像的清晰度。合適的屏幕亮度能減輕視疲勞的發生程度，提高工作的滿意度，而超出這個亮度范圍則更容易發生視疲勞[9-10]。Gray等[11]通過研究不同視標亮度下的調節微波動，發現亮度能影響調節反應的低頻成分，亮度越低，調節反應越強，調節微波動也越大。但在這項試驗中他采用非常低的亮度，通過檢測瞳孔發現瞳孔的大小沒有顯著差別，因而排除了瞳孔大小對于調節的影響。而事實上，視標亮度的改變會影響瞳孔的大小。在Gray的另一項研究中，認為瞳孔大小能影響調節微波動中的低頻成分，瞳孔越小，調節反應越強，調節微波動也越大[12]。注視不同亮度的視標時，亮度可以直接影響調節反應和調節波動，又能通過瞳孔大小影響到調節反應，因此，亮度對于調節反應產生的實際上是一個綜合的影響。

本試驗觀察到電腦亮屏幕下的調節滯后小于手機和紙張視標下的調節滯后量，且均有統計學差異(P<0.05)。首先，電腦視標與手機、紙張視標的使用距離設置不同。根據前述使用距離越大，調節滯后越小，試驗結果基本上符合推斷。其次，電腦正常使用情況下亮度大于手機、紙張視標，由于亮度的直接和間接作用，我們不能直接得出亮度起的究竟是積極作用還是消極作用，因此我們設計第4組視標以著重分析這個因素。但是將影響因素進行綜合，結果還是比較明顯的，也就是說正常使用電腦情況下，調節滯后與使用紙張、手機相比并不會增大，反而相對較小。而從試驗數據上看，由于手機和紙張視標在相同的距離使用、亮度相近，兩者的差異沒有顯著性。調節與瞳孔波動性比較的結果顯示，手機閱讀狀態調節變異度以及調節微波動的MFC以及HFC能量略大于電腦屏幕和紙張閱讀。調節MFC和HFC能量往往獨立于視覺刺激，被認為可能主要受系統混雜信號影響，故本研究結果提示進行手機閱讀時調節反應波動性較大，導致視網膜成像穩定性下降。此外，為了維持清晰成像，視覺系統可能需要付出更多的努力，因而可能帶來更多疲勞感。

此外，不少計算機使用者在操作時會將自己的顯示器或者手機亮度調至較低的一個值，同時不少研究者也提出了“護眼亮度”這一概念，為此我們進行了不同亮度的比較，結果顯示電腦屏幕正常亮度下調節滯后量略小于電腦屏幕較暗亮度下的調節滯后量，但差異無統計學意義。另外，電腦屏幕正常亮度下的瞳孔小于電腦屏幕較暗亮度下的瞳孔直徑，且兩者差異有統計學意義(P<0.05)。由于兩者視標的使用距離是一樣的，區別就在于亮度、瞳孔大小，但是亮度和瞳孔大小的綜合作用并不是很明顯。根據試驗結果，說明將亮度調低一定程度并不能提高調節反應的準確度，或者在一定的亮度范圍內，這種影響并不明顯。試驗中亮度變化既沒有引起瞳孔大小波動的顯著變化，也沒有引起調節波動的顯著變化，這與前面Gray等[11-12]的兩個結論都不同。當然，我們的試驗中兩種亮度本身就相差不是特別大，不排除加大比較梯度時，亮度變化以及其引起的瞳孔大小變化在調節中的表現會更明顯。從視疲勞的角度看，視標的亮度過低，會導致字符的清晰度變低，還會加重因發光點亮度的不均勻性而引起字符的閃爍感和模糊感。在這種情形下，操作人員為取得較好的作業效績往往會提高努力程度加強眼肌調節活動，因而容易產生視覺疲勞。而視標的亮度過高，達到一定水平后就會引起眩光效應，且為避免光線損傷視網膜，人眼會通過縮小瞳孔等方式減少光線的進入量，同樣會產生視覺系統的肌緊張感，引起視疲勞[9]。因此，理論上應該有一個比較適合閱讀的護眼的亮度，但是這個亮度的值到底是多少，可能還需要做進一步的研究，且要綜合其他眼動參數來進行分析。

本研究在模擬自然的閱讀條件下比較了電腦屏幕閱讀、手機閱讀和紙張閱讀下的調節反應，發現使用電腦時，調節滯后與使用紙張、手機相比相對較小。一定范圍內，改變電腦屏幕的亮度，對調節反應的準確度沒有明顯影響。

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DOI:10.3980/j.issn.1672-5123.2016.4.33

收稿日期：2015-12-14 修回日期： 2016-03-10

通訊作者：王曉峰.lugeapple0708@163.com

作者簡介：王曉峰，畢業于溫州醫科大學，碩士，主治醫師，研究方向：視網膜疾病、眼底病。

目的：比較電腦閱讀、手機閱讀、紙張閱讀條件下，調節反應的差異。探討不同閱讀界面、閱讀距離以及亮度對調節反應的綜合影響。

方法：設置電腦、手機和紙張閱讀界面，選取30位青年志愿者，分別在電腦(電腦提供兩種不同亮度)、手機以及紙張狀態下，使用Grand Seiko WAM 5500紅外自動驗光儀測調節反應以及瞳孔大小。用SPSS17.0將結果進行方差分析，比較不同閱讀條件對人眼調節的影響。

結果：電腦屏幕正常亮度下的調節滯后為0.52±0.24D，紙張視標下調節滯后為0.73±0.28D，手機視標下調節滯后為0.72±0.29D。電腦正常亮度屏幕下的調節滯后顯著小于手機和紙張視標下的調節滯后量，且均有統計學差異(P<0.05)，而手機和紙張視標下調節滯后量無統計學差異。手機閱讀引起人眼的調節微波動和瞳孔波動略大于電腦屏幕和紙張，但結果無統計學差異。

結論:人眼在閱讀電腦屏幕時調節滯后顯著小于手機和紙張，后二者則沒有顯著區別。電腦屏幕亮度在一定程度內的變化并不影響調節反應。