空间材料镀膜镜片对视觉质量影响的研究

文/成琼 刘超 宿柏玲 陈德兴 岳俊野　祝海超 张湘洋 陈宏亮 战名书 王璐 郑玲 姚春艳

空间材料镀膜镜片对视觉质量影响的研究

文/成琼 刘超 宿柏玲 陈德兴 岳俊野祝海超 张湘洋 陈宏亮 战名书 王璐 郑玲 姚春艳

目的：评估釆用哈尔滨工业大学航天科技镀膜技术工艺中空间纳米材料（新材料具有半导体、超导、磁性和光触媒等在内的功能性材料）、镀膜镜片（简称空间材料镀膜镜片）对成年人视觉质量的影响和视疲劳缓解的效果。方法：50例（100眼）银行职员采用双盲法佩戴综合验光处方的某品牌功能眼镜片，每日于电脑前工作6小时，连续佩戴2周，检测泪膜破裂时间、调节反应、正负相对调节幅度、调节灵敏度、无眩光对比敏感度、视疲劳症状评分问卷；再佩戴相同验光处方的空间材料镀膜镜片2周后检测相同的项目，比较佩戴两种镜片后各项目的差异。结果：佩戴空间材料镀膜镜片与佩戴某品牌功能镜片比较，视疲劳问卷得分分别为10.37±5.33，15.25±4.87，佩戴空间材料镜片后视疲劳主观评分降低，二者差异有统计学意义（t=3.28，P＜0.05）；泪膜破裂时间分别为9.04秒±5.66秒，7.38秒±4.71秒，二者差异有统计学意义（t=2.02，P＜0.05）；正相对调节幅度分别为-4.90D±1.77D，-3.04D±1.41D，二者差异有统计学意义（t=-2.78，P＜0.05）；调节灵敏度分别为12.81cpm±5.29cpm，9.31cpm±5.29cpm，二者差异有统计学意义（t=3.26，P＜0.05）；无眩光对比敏感度3c/d分别为1.81±0.30，1.66±0.29，二者差异有统计学意义（t=3.77，P＜0.05）；6c/d分别为2.07±0.41，1.88±0.43，二者差异有统计学意义（t=3.35，P＜0.05）；12c/d分别为1.66±0.35， 1.07±0.31，二者差异有统计学意义（t=4.01，P＜0.05）；18c/d分别为1.21±0.29，1.07±0.31，二者差异有统计学意义（t=3.31，P＜0.05）。结论：空间材料镀膜镜片由镀膜空间纳米材料组成，特定光波段膜层能有效刺激视网膜中心凹中波敏感性视锥细胞，提高调节储备、调节灵敏度，提高对比敏感度、色彩亮度，提高成像质量，改善视疲劳主观症状。

空间材料镀膜镜片；视疲劳；视频终端综合症；特定光波段膜层、视网膜成像中心化

现代社会是互联网信息社会，信息技术的飞速发展改变了人们的生活方式，使人们对工作、学习、生活乃至医疗等方面的信息获取很大程度上依赖于视频终端，电脑、手机、电视等电子工具及电器充满了工作生活的各个空间，过量的光辐射对人类生活和生产环境造成了不良影响，人类视觉环境中光污染越来越严重。人眼暴露于各种波段的非自然人工光源的时间和辐射量都大大超过纸质阅读时代，人造光源不同于太阳光谱，不同波长的光波焦点在视网膜位置的变化是导致持续调节而产生视疲劳的重要原因，有报道显示近90%的电脑操作者抱怨眼睛或头部不适[1,2]。关于抗视疲劳，市面上各种防辐射的镜片应运而生，但对于何种镀膜镜片能够有效减缓视疲劳没有明确的研究。由于可见光中的中波段光波（波长550nm以上）直接刺潡视网膜中心凹的中波敏感性视锥细胞，清晣度、色彩度极高的成像直接传递视神经。我们从人眼成像原理，综合物理、光学、材料学、医学及视光学角度就空间材料镀膜镜片是否能有效防止光污染、减缓视疲劳进行了对比研究。

1　对象与方法

1.1对象

纳入标准：银行职员，年龄18～45岁，同一工种，每日面对手机、电脑等视频终端累计超过6小时者。屈光度检测，球镜+1.50D～-8.00D，柱镜0D～-3.00D，最佳矫正视力(best corrected visual acuity，BCVA)≥4.9(标准对数视力表)，无青光眼、白内障、色盲色弱、眼底疾患等器质性病变。

1.1.1检验设备、材料

设备：标准对数视力表、NIDEK RT-2100型验光组合台、AR-630A型全自动电脑验光仪、sirus眼前节分析仪、±2.00D翻转拍、20/30视力卡、CSV-1000E对比敏感度测试灯箱；2LM1000P型全自动电脑焦度计（测量镜片光度）、Ocan OptlcsHR2000CG-UV-NIR高分辨率光谱仪（测量镜片吸收光谱和透射光谱）。

体验材料：哈工大空间材料镀膜镜片、TR-90、板材、金属镜架（哈尔滨工业大学爱科乐视光学中心提供）和XXX功能镜片、TR-90、板材、金属镜架（科研合作单位：镇江万新光学眼镜有限公司提供）。

1.2方法

1.2.1实验分组和方法

受试者50人（100只眼）分别测量佩戴某品牌功能镜片和空间材料镀膜镜片后的各项数据。两种镜片佩戴的先后顺序在测试过程中受试者和检查者均处于双盲状态。实验设计者使符合纳入标准的受试者先佩戴门诊验光处方的某品牌功能镜片，持续戴镜2周，每日电脑或手机前佩戴6小时，采集各项数据后佩戴相同验光处方的空间材料镀膜镜片，持续戴镜2周，每日电脑或手机前佩戴6小时，再采集相同的各项数据进行对比分析。戴镜期间不使用缓解眼干和视疲劳的眼部药水。

1.2.2实验收集数据

主观症状：视疲劳症状问卷调查[3]。干眼测试：泪膜破裂时间（Breakup time of tear film,BUT）,使用sirus眼前节分析仪。

视光学检查：①双眼裸眼视力，矫正视力（BCVA）；②综合验光仪检查屈光度并出具镜片处方；③融合交叉柱镜(FCC法)测量调节反应(BCC)；④球镜测量负相对调节(NRA)、正相对调节(PRA)；⑤±2.00 D翻转拍、+20/30视力卡测量单眼调节灵敏度（Flipper）；⑥CSV-1000E对比敏感度测试灯箱检查暗环境25坎德拉/平方米（cd/m2)下无眩光对比敏感度(contrast sensitivity, contrast A-D)，不同空间频率用A-D表示，单位为周/度（cycle/degree，c/d），A-D分别表示3c/d、6c/d、12c/ d、18c/d、测试距离2.5m。

各项检查分别均由有经验的同一检查者完成检测。

随访时间：佩戴两种镜片各2周后采集数据。

1.3统计学分析

所有资料用sas8.2版本统计学软件分析。计量资料（BCC、NRA、PRA、Flipper、对比敏感度、视疲劳症状问卷调查分值）采用自身配对t检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2　结果

2.1一般资料

实验共50人（100只眼），男性15人（30%），女性3 5人（7 0%），年龄为2 1～4 8岁，平均3 2岁，屈光度+0.50D～-6.50D，平均-3.50D，散光0D～0.50D，平均-0.3 3 D，轻度远视1例（2%），轻中度近视4 7例（94%），高度近视2例（4%），双眼矫正视力均为5.0（标准对数视力表）。

2.2两种镜片结果对比

分别佩戴某品牌功能镜片和空间材料镀膜镜片各2周后结果发现，主观问卷得分下降，各项症状中佩戴空间材料镀膜镜片反应头痛、困乏、眼酸眼痛得分下降的共43人（86%），不明显的7人（22%），其中27人（63%）主要反映困乏减轻，有24人（48%）反映近距离工作视物模糊感减轻，其余症状得分没有明显变化（见表1症状问卷调查表）。泪膜破裂时间变异较大，总体来说佩戴空间材料镀膜镜片的时间有所延长，调节力方面调节反应和负相对调节两项指标佩戴两种镜片无统计学差异，正相对调节和调节灵敏度在佩戴空间材料镀膜镜片后有一定程度提高，对比敏感度方面在各个空间频率下佩戴空间材料镀膜镜片均有提高，程度相近（见表2）。

表1　视疲劳症状问卷调查表

表2　某品牌功能镜片和空间材料镀膜镜片组数据(±s)

表2：BUT：泪膜破裂时间，单位秒；BCC：调节反应，单位D；NRA：负相对调节，单位D；PRA：正相对调节，单位D；Flipper：调节灵敏度，单位cpm；ContrastA-D，对比敏感度，A-D分别表示3、6、12、18，单位c/d 。

3　讨论

现代人工作压力大，高强度近距离工作会产生视疲劳，而对于长期面对电脑、手机等各种视频终端的人，更容易出现视疲劳，视疲劳是以自觉症状为基础、眼部和全身因素相关的一种综合症，属于生物心理学范畴，门诊就诊中主诉以头晕头痛、恶心、眩晕、眼痛、眼胀、眼皮沉重、眼干涩、异物感、视物模糊、字体跳动、重影等问题为主，这种症状有一个专有名词叫视频终端综合征（VDT）。VDT与很多复杂的因素相关，包括瞬目减少、睑板功能障碍、屏幕和背景照明、环境湿度、屏幕亮度、像素、对比度、动画跳动、屏幕反光、字体大小以及人操作电脑屏幕的相对位置等[4]，经有关检测部门对各种视频终端电子产品检测发现，在使用过程中会释放电场强度为0.21v/m到1790v/m不等的电磁辐射，不同波长和频率的电磁波会形成光污染视觉环境，微弱而持久的辐射，用特定吸收率值（SAR值）来衡量对人体生理节律产生影响进而产生视疲劳症状也尚需研究。据报道，2002年，David[5]等发现视网膜上存在第3种感光细胞，是一种含黑视素的自主感光视网膜神经节细胞，主要参与生理节律的调控，过度的非自然光源和持久的电磁波附属是否干扰正常生物节律导致精神和睡眠问题还需进一步研究。本研究使用的空间材料镀膜镜片，经国家重点空间材料实验室——哈尔滨工业大学空间材料与环境工程实验室验证，中国电子科技集团公司第三十三研究所质检中心检测，空间材料镀膜镜片可以屏蔽、阻隔95%以上的电磁波高能量，在主观问卷调查中大部分受试者困倦等症状的改善是否与此有关可做进一步研究。

自然界的光源是太阳光，是自然光，由不同的频率的电磁波组成，人眼是包含各种屈光介质的精密视觉系统，人眼可看到的是电磁波中的一部分为可见光，是波长为400nm～760nm的混合白光，不同波长的光折射率不同，通过人眼屈光介质时角膜吸收295nm以下的紫外线，晶状体吸收大部分400nm以下的紫外线[6]，较长波长光线穿过角膜、晶状体、玻璃体后到达视网膜，由聚集于黄斑区的视锥体感光细胞识别不同的光波。人眼视网膜锥体感光细胞内含3种感光色素，分别能吸收570nm的红光、445nm的蓝光和535nm的绿光。红、绿、蓝三原色光按不同的比例混合形成不同的颜色，进而产生各种不同的色觉。不同波长的光由于折射率不同在视网膜前后形成纵向色差，在视网膜上形成弥散色斑，进入后房的光波中短波长的蓝光波段（波长480nm）焦点靠前，长波中的红光波段（770nm）焦点靠后。正视眼模型中光谱中最亮的黄光（550nm左右波段）其焦点位于视网膜附近，可在视网膜上形成最清晰的物像，其余不清晰的像会被忽略。现代人户外活动时间短，大部分时间暴露于各种非自然光环绕的人工光源中，不同频闪和不同波长的光聚焦于视网膜前或后，视网膜对各种跳动的离焦色觉信号感知后，使睫状肌持续紧张的调节，再在近距离视物付出的额外调节基础上加速视觉疲劳。以往实验还证明视网膜上的视觉信息包括影像的对比度[7]、空间分辨率[8]、离焦信号[9-10]、色觉信号[11]，可以引起巩膜的重塑，造成近视的发展。本研究使用的空间材料镀膜镜片使最大部分中波长的光通过眼屈光系统直接刺激视网膜中心凹中波敏感性视锥细胞，理论上使成像更清晰，减少额外离焦调节。

设计本实验纳入的研究对象是同一银行同一工种的人群，工作强度和工作环境类似。视疲劳涉及身心因素，采集数据需包括主观症状调查和客观指标。由于视疲劳是身心疾病，故实验需排除心理暗示，在实验期间佩戴两种镜片的先后顺序对受试者和检查者是双盲的。本实验在主观体验使用的调查问卷参考美国国家眼科研究所用于集合不足治疗试验研究，因其囊括了视疲劳的主观症状，可用此问卷得分统一标准进行同一批人前后症状对比分析。视疲劳是身体心理因素，以心理因素为主的还可以行汉密尔顿焦虑量表(HARS)测试。

实验检测的客观指标包括①眼部一般检查：视力检查、裂隙灯、眼底镜、眼压、验光配镜；②专项检查：干眼检查检测泪膜破裂时间，使用sirus新技术无侵入泪膜破裂时间检测，该检查不使用荧光素，通过记录plasido环投影在角膜的形态改变时间表示泪膜破裂时间，最小限度干扰眼表。干眼是造成视觉疲劳感的重要因素，干眼可由全身因素、睑板腺功能、神经因素等多方面因素造成，本实验未将干眼作为单独因素进行评级，在实验期间不使用抗眼干和抗视疲劳的眼药水，而采用配对t检验将其作为被研究因素。调节力测试包括调节反应、正负相对调节、调节灵敏度。目前认为调节机制是视觉信号刺激睫状肌的舒缩来控制光线的折射。睫状肌的调节因素是造成视疲劳的重要因素之一，其中屈光不正未正确矫治可使患者付出更多调节[12]。故本实验佩戴XXX功能镜片和空间材料镀膜镜片所用镜片均由同一验光师经综合验光后给出镜片处方，佩戴正确处方的镜片各2周后采集数据。采集对比敏感度数据可以检测镜片对视敏度的影响。

对实验结果的统计发现受试者佩戴空间材料镀膜镜片后主觉症状的改善较明显，认为与减少杂光信号对视网膜的干扰从而一定程度减少离焦信号激发的睫状肌额外持续痉挛有关。佩戴空间材料镀膜镜片后受试者的泪膜破裂时间延长1.7秒，临床上泪膜破裂时间与许多因素相关，本结果可供参考，在调节力方面佩戴空间材料镀膜镜片后正相对调节提高较明显，调节灵敏度也有一定程度的提高。空间材料镀膜镜片以中波段的光透过率最大，以最小的光频率刺激引起较强色觉感及色彩亮度，可在减少额外调节的基础上增加调节储备。对比敏感度表能够反映各个空间频率不同对比度下的视力情况，本实验中佩戴空间材料镀膜镜片后对比敏感度在低、中、高各个空间频率均有提高，提示最大程度中波段光通过眼屈光系统，直接刺激中心凹的敏感性视锥细胞获得清晰度、色彩度，使其达到兴奋状态，更加活跃，使清晰的视觉感成像于视网膜中心，提高成像质量。

空间材料镀膜镜片在减缓视力疲劳和提高成像质量方面均好于一般镀膜镜片，视疲劳涉及身体心理多方面因素，在研究中会有不可控制的因素参与其中，包括不同阶段身体状态、睡眠、情绪等因素，故需多方面考量统计结果，关于空间材料镀膜镜片在成年人减缓视疲劳方面的较好结果是否能够应用于青少年近视的防控需要更大样本的进一步研究。

[1]李洪润，王宾，段丽云. 对某部机关人员计算机视觉综合征的调查分析[ J ] . 华南国防医学杂志，2010，24 ( 1 ):80

[2]董坤丽，杨继君，陈露，等. 视疲劳500 例临床病因分析[ J ] .国际眼科杂志，2011,11 ( 8 ) :1477～1478

[3]Scheiman M，Mitchell GL,Cotter S.Arandomized clinical trial of treatments of convergence insufficiency inchildren [J].Arch Ophthalmol.2005,123:14～24

[4]Mocci F,Serra A,Corrias GA.Psychological fractors and visual fatigue in working with video display terminals[J]. Occup Environ Med,2001,58:267～271

[5] Breakthrough of the year.The runners-up[J]. science, 2002, 298(5602): 2297～2303

[6]Youssef PN,Sheibani N，Albert DM．Retinal light toxicity[J].Eye(Lond),2011,25(1):1～14

[7]K L.Schmid,K S.Hilmer,R.A.Lawrence,et a1.The effect of common reductions in letter size and contrast on accommodation responses in young adult myopes and emmetropes.Optom Vis Sci,2005,82(7):602～611

[8] B.D.Stoimenova.The effect of myopia on contrast thresholds．Invest Ophthalmol Vis Sci,2007,48(5): 2371～2374

[9] M.H.H o w l e r,S.A.M c F a d d e n.S p e c t a c l e l e n s compensation in the pigmented guinea pig.Vision Res,2009,49(2):219～227

[10] F.Lu,X.Zhou,L.Jiang,et A1.Axial myopia induced by hyperopic defocus in guinea pigs:A detailed assessment on susceptibility and recovery.Exp Eye Res,2009,89(1): 101～108

[11] Q.Long,D.Chen,R.Chu.Illumination with monochromatic long-wavelength light promotes myopic shift and ocular elongation in newborn pigmented guinea pigs.Cutan Ocul Toxieol,2009

[12] 温焱.屈光不正与视疲劳的临床分析[ J ].中华临床医学研究杂志，2007 ,3 ( 2 ) :241～242

作者单位：哈尔滨医科大学附属第四医院眼视光学门诊部