夜晚富藍化的光照引起環境變化對近視產生的影響

近視是全球青少年出現的常見問題，其發病機制復雜，與眾多因素有關。影響近視發生發展的主要因素是遺傳和環境，其中遺傳多為高度近視，比例并不多見。近年來科學研究發現，由于LED照明及電子產品大量普及，其營造的夜間富藍化光照環境影響屈光發育和眼軸生長，具有加速近視的作用。

本文將從以下幾個方面闡述夜晚富藍化的光照引起環境變化對近視的影響。

一、褪黑素與近視的關系

褪黑素是松果體在生理條件下合成和分泌的一種神經內分泌激素，這種激素被稱為“睡覺的荷爾蒙”，它的分泌達到一定量時，人會感到疲勞而昏昏欲睡。如夜晚玩手機，手機的光照刺激松果體，引起褪黑素分泌不足，會導致晝夜節律調節紊亂，使人失眠。

1.生物鐘（晝夜節律）對近視發展的影響

2019年4月在加拿大溫哥華舉行的ARVO年會上，Saunders[1]提到目前從研究中發現許多人類晝夜節律與近視之間的關聯證據，這些發現將為臨床實踐和近視治療策略提供信息。越來越多的動物實驗證據表明，晝夜節律調節紊亂與眼軸生長速度的改變和近視發展密切相關。1957年，Jensen在頂級期刊《Science》上發表的文章就有人為持續黑暗或持續光照環境打破正常的晝夜節律，會影響動物眼球異常生長和屈光不正的研究。1999年，Quinn[2]等人在頂級科技期刊《Nature》上發表的對479名兒童的回顧性研究，發現有48.4%的兒童在2歲前夜間都是開著燈睡覺的，其近視發生率是關燈睡覺的5倍。在另一項研究中，Zhou[3]等將C57BL/6小鼠放置在3種明/暗時間比不同的環境中，人為造成不同的光照節律，改變小鼠的晝夜節律，發現接受照明時間最長的小鼠更容易產生軸性近視。2018、2019年ARVO年度會議中都有談及晝夜節律與眼睛生長近視之間的關聯[4～5]。這些研究表明，光照環境打亂正常的晝夜節律，將有可能促進近視的發展。而晚上玩手機，長時間的手機光照引起的晝夜節律調節紊亂，有可能促進近視的發展。

失眠是晝夜節律紊亂的一種表現，這也是為什么科學研究在統計調查上能夠發現失眠/睡眠不足會造成近視的原因。2016年Jee對3625名12～19歲的韓國青少年調查研究發現，在排除各種潛在的影響因素后，睡眠時間每減少1h，近視屈光度會增加0.10D。張娟娟[6]等人以問卷調查和匹茲堡睡眠質量指數量表（PSQI）測評的方式，對徐州市1052名中學生進行調查，了解近視和睡眠障礙的關系，發現在睡眠障礙的人群中，近視比例比較高。

除此之外，依據中國臺灣國民健康署2017年《兒童青少年視力監測調查》顯示，睡眠時間不足9小時與睡眠時間達9小時的人相比，近視風險增加9.04倍；睡眠時間不足9小時有近視的學童占76.5%，睡眠時間達9小時則只有23.5%的近視率。這些調查統計數據，證明了缺乏充足的睡眠會增加孩子近視的可能性。要抑制眼軸生長，預防小孩子近視，孩子應該晚上要早睡且多睡。

引起失眠的原因有很多，夜間光照變化引起的晝夜節律混亂，最終造成睡眠不足而發展成為近視，是不可忽視的原因。褪黑素分泌不足打亂了晝夜節律的調節，進而造成失眠、睡眠不足的問題；但是，褪黑素引起近視，除了通過破壞晝夜節律引起睡眠不足外，還可以通過左右多巴胺的分泌來影響近視的發生發展。

2.多巴胺（DA）對近視發展的影響

多巴胺是一種由人體自身分泌的神經傳導物質，它能讓人感覺愉悅，除此之外，它還是抑制眼球生長的信號因子[7]。Dong[8]等對形覺剝奪性近視（FDM）和透鏡誘導性近視（LIM）豚鼠的研究發現，結膜下注射非選擇性多巴胺受體激動劑——阿撲嗎啡，能抑制形覺剝奪性近視的形成；阿撲嗎啡對近視呈現雙向調節作用，即低濃度阿撲嗎啡主要激活D2自身受體，抑制DA釋放，進而促進近視發展；高濃度阿撲嗎啡能抑制近視發展。還有大量的動物實驗都證明了視網膜上的多巴胺一定程度上可以抑制形覺剝奪性近視，且呈劑量依賴性[25]。多巴胺最重要的功能是光適應和調節視網膜晝夜節律[24]。視網膜多巴胺水平的增加激活整個視網膜上的D1和D2多巴胺能受體，產生一個信號，一旦眼睛達到正視，抑制軸向生長。研究人員在動物模型中誘發形覺剝奪性近視，以評估眼軸生長的不同變化。

多巴胺可以抑制近視的形成，但是在視網膜上卻存在著多巴胺受體的拮抗劑——褪黑素。多巴胺與褪黑素在視網膜上相互抑制、相互拮抗[9]。褪黑素會通過介導光抑制5-羥色胺-N-乙酰轉移酶（NAT）活力，進而抑制多巴胺的合成[10]。多巴胺分泌不足，抑制眼軸生長的作用就會被減弱，而眼軸增長超過正常水平會出現近視。

綜上所述，褪黑素可以通過破壞晝夜節律調節，造成人的生理時鐘混亂，影響多巴胺的光適應和調節視網膜晝夜節律，使得白天沒有足夠的多巴胺抑制眼軸生長，削弱多巴胺對近視形成的抑制作用，而最終出現近視。越來越多的證據表明，晝夜節律與眼睛生長和屈光不正的發展有關[26]。在人類和動物中，眼睛的長度和生理特征都會經歷白天的振蕩。從系統上講，這種節律主要由視交叉晶核中的“主時鐘”產生，該主時鐘接收來自光敏視網膜神經節細胞（ipRGCs）的視黑質激發產生。

視網膜也有一個內源性的生物鐘。在實驗性近視動物中，眼球參數的振蕩受到干擾。視網膜信號傳導現在被認為會影響屈光發育；多巴胺，一種在視網膜中發現的重要神經遞質，不僅將視網膜固有的節律帶入光暗周期，而且還調節屈光發育。晝夜節律時鐘包括一種轉錄或翻譯反饋控制機制，利用所謂的時鐘基因，現已與實驗性屈光不正相關[26]。當代的臨床研究也在復興19世紀時首次提出光照可能影響兒童屈光的觀點。在醫學的其他領域，晝夜節律失調現在被認為會影響許多非眼部疾病，可能是因為現代人工照明模式對晝夜節律產生了不利的生理影響。

抑制褪黑素分泌主要是因為光線的刺激，而夜晚家庭環境中的光線大體來自手機、電腦、電視以及LED燈。這類電子產品發射的光照中隱藏著藍光，而與抑制或促進褪黑素分泌密切相關的視網膜感光神經節細胞（ipRGC）對光譜的吸收最大的范圍是藍光波段380nm～500nm，其吸收的峰值位于464nm，剛好與白光LED的藍光峰值重合。因此夜晚手機、電腦LED燈的藍光是引起近視形成的重要原因之一，一定要小心提防。

二、開燈睡覺對近視有影響嗎？

開著燈睡覺可能會導致近視。2016年Nickla在午夜時分給小雞2小時光照暴露，發現小雞在之后的6小時內引起“急性”眼軸增長。在小雞的睡眠期間給予光照，會改變眼軸增長導致近視的發生。1991年，Robinson J報道成人眼瞼對700nm光的平均透光率為14.5%，新生兒為21.4%，對580nm以下的光透過率均下降到小于或等于3%。1996年，Ando K報道通過眼瞼的光透射率為0.3%的藍光、0.3%的綠光和5.6%的紅光。因此晚上睡覺時，雖然閉上了眼睛，但是燈光的光線還是可以穿透眼瞼，雖不成像，卻會直達視網膜上，形成了形覺剝奪，并產生褪黑素不正常分泌，破壞晝夜節律調節，造成生理時鐘混亂。

陳冬紅[11]等將新生豚鼠用單色光772nm（紅光）照射飼養，發現眼軸明顯增長，形成近視。還有人[12]用530nm單色光成功誘導出豚鼠的近視眼模型。另一項研究[13]證明早期生命中長波長光的照明可能是一小部分對圓錐刺激敏感的恒河猴近視發展的危險因素。開燈睡覺造成的形覺剝奪，進到視網膜的光線主要是長波的紅光，而根據以上動物實驗研究，長波長的光可以加快眼軸的增長速度，可能導致近視的發生。因此，晚上千萬不要開著燈睡覺。

三、藍光無法延緩眼軸的增長

諸多單色光動物近視模型實驗中，指出中長波長的光（紅綠光）具有加速眼軸的生長，短波長的光（藍光）具有延緩眼軸生長的特性，研究的結論指向藍光可以延緩近視的發生，多照藍光似乎變成是一種近視防控的手段。重新審視這些動物實驗模型發現，其實存在邏輯推演的缺陷，短波長的光是無法延緩眼軸生長的，結論應該是短波長的光與眼軸生長無關。

趙穎熙[14]等人關于光照條件對早期屈光發育影響的研究進展，就有提到藍光這種短波長的光能夠延緩近視的發生。康劍書[15]等人曾研究過人工光源對恒河猴屈光發育的影響，使用了SOLUX石英鹵素燈（全光譜燈）、白熾燈、熒光燈、紫光燈這4種人工光源進行實驗，發現紫光燈組（420nm）恒河猴的眼球眼軸、玻璃體腔長度的增長速度、屈光度下降速度均顯著慢于全光譜燈組、熒光燈組和白熾燈組，最終得出“短波長紫光誘導恒河猴眼軸及玻璃體腔延長減速，正視化進程減慢”的結論。

根據上面的表格可見，全光譜燈比白熾燈多了紫外線，實驗數據表明生長速度相近，推論紫外線與眼軸的增長無關。白熾燈比熒光燈多了紅光的部分，實驗數據眼軸也長得比熒光燈稍快，說明紅光會促進眼軸的增長。熒光燈的實驗證明綠光也會促進眼軸的增長。在比較這4種人工光源的光譜的異同性時，前三種燈里面都有紫光（藍光），但是均快于紫光燈。而紫光燈不能產生長波長的綠光和紅光，在紫光燈組看到眼軸生長較慢，這可能是因為促進眼軸生長的長波長光沒有了，所以才會看到紫光燈組的眼軸增長較慢的現象。因此，作者的結論是藍光并沒有減速，也沒有增速的效果，它和眼軸的增長無關。

藍光如果真能預防近視，身處富藍環境下人眼受到的藍光照射比過去沒有電子產品時不知多了多少倍，但是足夠的藍光照射，并沒有讓更多人不近視，青少年的近視率反而在逐年增長。事實說明，必須對藍光采取相應措施。

四、防夜晚藍光的措施

2017年，3位美國科學家[16]因發現“控制晝夜節律的分子機制”獲得諾貝爾生理學或醫學獎之后，夜間的藍光有害已經是世界上公認的事實。同年蘋果公司推出了具有night shift（夜間模式/護眼模式）新功能的手機，之后國內的手機廠商也紛紛在各自開發的智能手機上設置了“護眼模式”功能。

“護眼模式”能夠減少藍光能量，是毋庸置疑的。但是“護眼模式”只能減少手機的藍光，卻不能減少家用LED燈、電視機產生的高能藍光。想要去除夜間藍光危害，不是在手機或電腦的“護眼模式”就可以解決的，因為“護眼模式”在將藍光降低的同時，會使得紅光變高，導致屏幕變黃變暗，甚至有些失真。單色光的動物實驗中，紅光是造成眼軸生長近視加深的主因；屏幕變暗，沒有足夠的光線，還會引起瞳孔變大，增加進光量，使眼睛緊張疲勞犯困，因此，防藍光眼鏡出現了。防藍光眼鏡不僅可以減少手機電腦的藍光，也可以減少家用LED燈和電視機的藍光，以及環境中任何電子設備發出的藍光。

現在市場上琳瑯滿目的防藍光眼鏡品質不一，檢測防藍光的方法令人眼花繚亂，缺乏專業知識的消費者無從甄別，要保障防藍光眼鏡的效果，需要權威的防藍光標準統一規范。

五、防藍光標準的修訂

2019年，為了進一步更好地規范防藍光產品，相關部門修訂了防藍光標準GB/T 38120-2019[17]，預計在今年7月1日發布實施。該標準將385nm～505nm這個藍光分成4個區間，對這4個區間規定了不同的光透射比要求。具體的要求，如下圖所示。

科學定義380nm～440nm為紫光，440nm～485nm為藍光，485nm～500nm為青光。新修訂的防藍光標準對385nm～505nm這個波段，把紫光、青光和藍光列入在內，對紫光藍光青光的光透射率都做了規定。而手機、電腦等電子設備的光譜是從430nm開始，藍光峰值是在455nm。從4個區間光透射比規定的要求來看，這個新標準防的是科學定義的440nm以下紫光。因為短波光具有高能特點，極易傷眼，需要防止。

雖然在物理學上認為，波長越短，能量越強，傷害越大。但是如果考慮到人的角膜、晶狀體對光的阻隔作用，似乎對人眼造成嚴重傷害的波段不是能量440nm以下的短波紫光。美國眼視光學的教科書在講述眼睛介質的光譜傳輸時給出了下面這張圖。

眼睛的晶狀體和角膜在400nm～450nm的光譜透射率明顯低于450nm～500nm這個波段。丹麥格洛斯特普市格洛斯特普醫院眼科[18～19]曾為不同年齡的非白內障人群晶狀體的光譜變化做過相關實驗，他們給出不同年齡人眼晶狀體透射光譜圖如下所示。這也證實美國眼視光學教科書中的晶狀體光譜透射曲線是正確的。

從以上兩圖可知：在450nm以下的紫光，不同年齡人眼晶狀體的透射率下降的幅度遠遠大于450nm以上的藍光。這說明450nm以下的光進入到眼睛時，晶狀體會吸收掉絕大部分的能量，而且在光子物理中E=hV，420nm與460nm的光子能量差距只有10%，所以能穿過晶狀體到達視網膜上，對眼睛造成傷害的藍光能量主要是在450nm以上的。

在國內外的一些動物實驗中，也證實了對眼睛造成傷害的藍光能量主要是在450nm以上的事實。例如Gorgels[20]等使用波長320nm～600nm范圍內各波長去照射大白鼠時，發現470nm以上的波段是主要造成視網膜上皮和部分光感受細胞損傷的區域。這是因為320nm～470nm的藍光會被晶狀體吸收過濾掉絕大部分的能量，不會對眼睛造成嚴重的傷害，所以晶狀體吸收較少的470nm以上的藍光才成為傷眼的主要區域。

網絡上一直流傳著有益藍光和有害藍光這樣的言論，將450nm以下劃分為有害藍光，450nm以上為有益藍光。聲稱450nm以上的有益藍光能夠調節晝夜節律，有益睡眠記憶。但Turner P L[21]在“晝夜光感：衰老和眼睛在全身健康中的重要作用”論文中，給出晝夜節律曲線圖，如下圖所示。

晝夜節律的曲線峰值是460nm，450nm以上的藍光確實會影響晝夜節律，但是450nm以下的藍光同樣也會影響晝夜節律，且從所占的波段面積比例來看，450nm以下的藍光對晝夜節律的影響會更大。因此，將藍光以波段劃分為有益有害是不太合理的。任何波段的藍光能量累積都會產生傷害，只是傷害的程度有所不同。

因此，在445nm～475nm波段的藍光，要求光透射比大于80%。這和第0類近視鏡片的光透過率要求一樣，相當于不準做任何的防護，新標準中的這個要求過窄，使得眼鏡不能針對這個波段的光進行任何的防護處理，將無法有效防護445nm以上的藍光對人眼的傷害。為了保護眼睛的健康，需要針對這個波段的光能量進行完善，降低光透射比，增大藍光的阻隔率。新修訂的防藍光標準中，不應該主要防445nm以下的紫光，對445nm以上的藍光也要多防。

五、結論

新修訂的防藍光標準或許是忽略了角膜和晶狀體對光的阻隔作用，沒有考慮到能絕大部分通過眼睛各層組織進入眼底的是445nm以上的藍光。

在以上論述中，我們可以了解夜晚藍光在某些方面會促進近視的發生發展，但是除此之外藍光長時間高劑量的照射還會造成視網膜上的感光細胞死亡，造成視網膜病變和黃斑病變[22～23]。所以防藍光標準應該盡快完善不合理之處，避免防藍光的標準變成防紫光的標準，從而讓消費者買到不具有防藍光效果的產品。

防藍光是青少年近視防控不可缺少的一環，過去的研究指出，藍光可以延緩近視度數的增加，導致在近視防控的防護網中出現了漏洞；希望透過本文的論述可以消除這方面的疑慮；藍光影響到褪黑素多巴胺分泌，造成晝夜節律混亂，進而影響近視的發生，筆者也在此呼吁：一定要把防藍光納入近視防控范圍。