抑郁症光干预研究综述及在养老空间的应用展望*

陈尧东 张樱子 支锦亦 景春晖 刘秋萍 CHEN Yaodong, ZHANG Yingzi, ZHI Jinyi, JING Chunhui, LIU Qiuping

0 引言

我国人口老龄化问题严峻，老年人抑郁症发病率高、危害大，是引起残疾和死亡的第二大疾病负担。抑郁症潜伏性高，极易被忽视而错过最佳治疗期；发病中、后期药物治疗稳定性不佳，且副作用大。研究发现[1-5]，光对人的情绪障碍，尤其是抑郁症的发生及发展具有重要影响作用，强光照射可以有效缓解抑郁症状，因此，强光干预可用作药物治疗外的替代性抗抑郁手段，安全、非侵入，且起效速度快[4-5]。然而，老年人，尤其是机构养老空间的老年抑郁症患者，90%的时间处于室内，日常曝光剂量严重不足，因此对人工补光的需求相较年轻人更迫切。且其管理相对集中，在建筑空间中进行日常光干预实施可行性更高。光干预应用于养老空间，可与自然光及日常人工照明结合，实现早期介入，全病程干预：预防发生、延缓发展、促进康复；对改善老年人生存环境，实现“康养结合”，提高生命质量，实现“健康养老”具有积极意义。

虽然抑郁症光干预的相关临床研究已取得较大进展，获得了大量定量成果，关于抗抑郁光干预的有效阈值也有大量报道。但是，要在养老空间中应用光干预仍有许多尚未解决的科学及实践问题：由于仅从临床角度考虑疗愈效果，未考虑视觉舒适度、光生物安全性等问题，临床实验获得的光干预起效阈值无法直接应用于养老空间；在抑郁症光干预应用中，涉及到自然采光及人工照明，如何将两者有机结合，实现稳定的疗愈光环境，尚存在大量技术问题，如，光照剂量及其在空间中的分布均匀度、自然采光稳定性，人工照明的节能性及动态补光等问题。

因此，本文基于大量文献研究，辅以模拟实例，梳理了抑郁症病理机制中“情感—认知—行为—脑网络”的广泛联系，总结了光干预起效的神经机制，提出了“光敏网络”；提出了适用于养老空间的抑郁症光干预应用阈值范围的构建思路，并推荐了有效应用阈值范围；总结了光干预在养老空间中的应用策略，梳理了自然光采集及人工补光技术中待解决的问题。

1 抑郁症光干预研究综述

1.1 机制研究

1.1.1 情感、认知及行为机制

抑郁症是一种广泛涉及情感障碍、认知障碍及神经功能障碍的精神疾病。1967年，亚伦·贝克（Aaron Beck）[6-8]提出了经典抑郁症认知模型（图1），认为负性认知偏倚是抑郁症发生及发展的关键因素。负性认知偏倚主要分为以下三个阶段：

第一阶段：负性注意力（biased attention），在信息的获取阶段，抑郁个体会选择性忽视正性信息，对负性信息表现出偏向性，关注时间也显著高于正性信息；

第二阶段：负性加工（biased processing），在对所获信息进行处理加工阶段，抑郁个体倾向于对所获信息进行负向加工，并对负性信息进行反复加工；

第三阶段：负性反邹（biased rumination），在对所获信息进行编码、形成记忆的阶段，抑郁个体往往无法抑制对负性信息及消极记忆的反复加工，不断强化负性记忆。

以上情感处理及认知过程的负性偏倚是导致抑郁个体表现出持续性的情感障碍（如焦虑、狂躁、意志消沉、自卑抑郁）以及行为紊乱（如睡眠障碍、饮食失调、自杀）的主要原因。该模型从情感、认知及行为等临床表现方面阐明了抑郁症的病理机制，然而，并没有厘清抑郁症的生理发病机制。

1.1.2 脑机制：“光敏网络”

1937年，詹姆斯·帕佩兹（James Papez）[9]提出“情感调控系统”（emotional processing system，EPS）理论（图1），揭示了抑郁症发病的脑机制：认为大脑中一系列内部广泛关联、自成体系的脑神经环路（包括前额叶、边缘系统、纹状体及丘脑等脑区）间相互作用，共同参与对情感、认知及行为的调控[10-14]。近年，在此理论的基础上，越来越多的研究认为“情感调控系统”的功能失效是抑郁症发生及发展的关键原因，与抑郁症的情感及认知障碍关系密切[13,15-17]，这些研究建立起了神经环路与认知、情感、行为间的调控关系，详见参考文献[5]（图2）。2020年，陈尧东等人[5]系统梳理了“情感调控系统”中，对光照刺激起显著反应的神经环路，结合“亚伦·贝克的抑郁认知模型”，提出“光敏网络”概念，并初步刻画了其空间模型。如图2所示，“光敏网络”主要包括视觉神经环路、节律调控神经环路和情感神经通路。视觉神经环路主要为视网膜（锥状细胞、杆状细胞）—丘脑区域（外侧膝状体核、丘脑枕、后丘脑等）—视觉皮质；节律调控神经环路：视网膜（ipRGCs）—下丘脑区域（视交叉上核、背内侧核、下丘脑室旁核等）/视前区—脑干区域—垂体/松果体（褪黑素分泌）；情感神经通路一是：视网膜—边缘系统（外侧缰核、杏仁核）；情感神经通路二是：视网膜—丘脑区域（腹外侧膝状体核/膝状体间小叶、橄榄前核）—外侧缰核；情感神经通路三是：杏仁核—内侧前额叶皮质/前扣带回—前额叶等。同时，该研究认为抑郁症光干预起效的神经机制为光照刺激通过作用于情感调控系统中的“光敏网络”参与情感及认知调控，从而干预抑郁症状（图1）。

图1 “光敏网络”理论基础Fig.1 the theoretical basis of “light-sensitive circuits”

此外，图2可见，情感调控环路与视觉环路、节律调节环路存在部分共用脑区，因此，视觉效应、昼夜节律与情感调控之间也会相互影响，人所处的空间视觉环境、睡眠及饮食节律都可以对人的情感产生影响，也会影响抑郁情绪。

图2 “光敏网络”空间模型Fig.2 the spatial model of “light-sensitive circuits”

1.2 光干预阈值相关研究

光干预对抑郁症起效的关键参数包括：曝光剂量（曝光强度和曝光时长）、曝光时间、光谱（光色）。国内外对这些技术参数及其有效阈值范围做了大量探索，获得了一些定量结论。

1.2.1 曝光剂量 （曝光强度和曝光时长)

曝光强度及曝光时长共同决定着曝光剂量，是光干预最重要的技术参数，对光干预的效果起着决定性作用。对曝光剂量阈值的探索既有单独讨论强度与时长的，也有综合讨论剂量的。

曝光强度方面，神经机制领域研究显示：更强的曝光强度能引起大脑更广泛、更持久的情感调控系统反应[5,18-19]。临床上根据曝光强度，将光干预分为强光干预（bright light intervention）和弱光干预（dim light intervention）两大类，有研究[33]显示强光干预的抗抑郁效果显著高于弱光干预。强光干预一般需要瞳孔照度达到上千，甚至上万勒克斯（如，2 500 lux[20]， 5 000 lux[21-22]，10 000 lux[23-25]）。对于强光干预有效阈值范围的探索，范·博梅尔（Van Bommel）等人[26]认为光照刺激对人体产生即时光生物效应（即时褪黑素抑制）的下限推荐照度值为1 000 lux（眼位区域）；由于人体昼夜节律和情感调控间的广泛交互性（如，两类神经环路存在大量共用脑区，节律紊乱与抑郁症互为高频并发症等），此下限阈值在抑郁症强光干预中得到了广泛应用[1]。弱光干预则仅需数百勒克斯[27], 适用于特殊场景的唤醒及情绪舒缓，但持续时间不宜过长。

曝光时长方面，有研究报告，临床上光干预对抑郁症起效需要每天接受强曝光30—120 min，且需持续若干周，2—5周被认为具有更好的抗抑郁效果[28-29]。赵雪等人[30]梳理了若干针对老年人的抗抑郁强光干预研究，发现光干预对抑郁症状的缓解效果在第2周和第4周并没有显著差异，且均显著弱于第3周，因此认为，3周可能是光干预效果转折的一个关键节点。对此，笔者认为后续光干预若要达到较好的效果，在满足有效阈值的前提下，可以考虑使用人眼可辨，变化缓慢的动态光，或是人眼不可辨的高频动态光。

曝光剂量方面，有研究[27]认为强光干预（用于治疗季节性情感障碍）下限光剂量需要至少3 000 lux*hours，且持续至少4天；其中，3 000 lux*hours可由不同的曝光强度和曝光时长构成，可使用1 500 lux的眼位照度，持续2 h，亦可使用1 000 lux眼位照度，持续3 h。也有研究推荐5 000 lux*hours为下限曝光剂量，怀兹·贾斯提（Wirz Justice）等人[31]认为每天接受2 h眼位照度为2 500 lux的强光暴露能有效抗抑郁，久安·特曼（Jiuan Terman）等人[32]则报告了每天接受30 min 10 000 lux的强光暴露也有抗抑郁效果。

1.2.2 曝光时间

根据曝光时间的不同，光干预分为：黎明模拟（dawn simulator）、清晨干预（morning-intervention）、傍晚干预（evening- intervention）、清晨/傍晚结合干预（morning /evening intervention）等。阿尔弗雷德·洛威（Alfred Lewy）等人[1]在对季节性情感障碍患者进行持续1周的强光干预后发现，接受清晨干预被试的季节性情感障碍症状得到显著缓解，而接受傍晚干预被试的缓解效果并不显著。迈克尔·特曼（Michael Terman）等人[33]对14个研究机构5年的研究成果进行筛选、分析，也发现清晨干预对抑郁症的缓解作用要显著高于傍晚干预及其他时间的光干预（p＜0.001）；同时还发现清晨+傍晚结合干预对抑郁个体的缓解率并不比单独使用清晨干预高，也侧面印证了阿尔弗雷德·洛威等人[1]的研究结论：傍晚干预对抑郁症缓解效果并不显著。

1.2.3 光谱（光色）

人类在自然光下繁衍、进化了上亿年，生理和心理都适应了自然光，因此自然光被认为是最安全、有效的抗抑郁光源之一。人工光源中，全光谱白光被广泛应用于抗抑郁治疗中。单色光中，相较于绿光（527 nm）和紫光波段（430 nm），蓝光波段（如480 nm）能引起“情感调控系统”中更广泛区域的神经活动（包括丘脑区域、杏仁核、海马体等）[19]。情感调控神经环路和节律调控神经环路起点：视网膜上的第三类感光细胞也对波长为484 nm的蓝光最敏感[34]，蓝光对于褪黑素的分泌有明显的抑制作用[35]，对人体激素分泌、昼夜节律影响均强于其他波段，446～477 nm被认为是对褪黑素的分泌产生抑制作用的范围[36]。

2 光干预在养老空间中的应用策略

随着年龄的增长，老年人生理及心理的退行性变化导致其视觉系统、行为模式也发生变化，对光的需求不同于年轻人，因此，抑郁症光干预在养老空间的应用阈值范围及应用策略都应针对老年人的视觉及心理特征做出定制化调整。养老空间日常光干预要实现稳定的疗愈效果，需满足以下3个条件（图3）：眼位光照达到有效应用阈值范围，在时间维度上持续，空间维度上全覆盖；满足视觉舒适度，保证眼位光分布的均匀度，避免浓重阴影及时间、空间上过度的明暗变化；严格限制光害（如蓝光危害及频闪等）。因此，光干预在养老空间应用的总体策略为：与日常照明及自然采光有机结合；结合动态采光理论，最大限度引入自然光，并重新分配，实现更高的均匀度；采光不足的区域进行人工动态补光。

图3 养老空间光干预应用策略Fig.3 the application strategy of light therapy in elderly living spaces

2.1 用阈值

研究发现当曝光强度超过一定极限阈值时，视觉不舒适感会快速升高。临床上，抗抑郁效果是光干预参数选择的主导因素，且治疗时间集中在一个相对短的范围内，因此，往往忽视视觉舒适度，采用超高曝光。然而，在人居空间中应用光干预，视觉舒适度是一个无法被忽视的重要因素，且老年人由于视觉系统的退行性变化，对不舒适光环境的感受更加敏感。对此，可以通过增加曝光时长来降低曝光强度，以保证光干预的有效性和视觉舒适度。本章节详细梳理了老年人的视觉特征、视觉舒适阈值相关研究结果，结合抑郁症光干预阈值相关研究结果，总结出适用于养老空间的光干预应用阈值推荐范围（图4）。

图4 养老空间光干预推荐阈值Fig.4 recommended threshold of light therapy in elderly living spaces

2.1.1 老年人视觉特征

随着年龄的增长，老年人视觉系统发生的退行性改变主要表现在[37-38]：第一，眼角膜直径变小、形状趋于扁平化（曲率半径增大），屈光能力下降，引发“远视”，同时，眼角膜的知觉敏感性也会降低；第二，瞳孔变小，瞳孔最大直径和最小直径都会随年龄的增长缩小很多，同时，瞳孔对光的反应灵敏度也会下降，75岁老年人瞳孔灵敏度只有20岁时的12%，80岁老年人瞳孔对光的反应灵敏度已经几乎接近于零；第三，晶状体变硬、丧失弹性，角膜和晶状体的变化使得眼睛的调节能力大大降低，部分老年人60岁以后眼睛实际上已变成一个焦点固定的光学系统，同时，晶状体对短波长的吸收系数也会极大地增加，导致老年人颜色视觉能力的降低。上述视觉系统的退行性变化使老年人对光的感受呈现出以下特点[39]：第一，老年人视觉敏锐度降低，产生相同的视觉，老年人所需光照量增加，几乎是20岁年轻人的四倍；第二，老年人对眩光更加敏感，暗适应所需时间更长，对动态光适应能力也更弱。因此，养老空间光环境在增加光照量的同时，需保证光分布的均匀度，避免过大的明暗变化（包含空间及时间维度），避免浓重的阴影区；第三，老年人对空间进深的感知能力下降；第四，颜色辨别能力下降；第五，眼部疾病（如白内障、黄斑变性、青光眼等）的发生率大大增加。

2.1.2 视觉舒适阈

在室内光环境研究中，视觉舒适度是影响人健康和心理感受的重要因素。瞳孔照度作为预测和评估视觉舒适度的重要指标，在大量研究中都有定量报告，但具体阈值不尽相同。范·韦梅伦伯格（Van Wymelenberg）等[40]的研究发现瞳孔照度大于1 250 lux的光环境容易引起视觉不舒适感，阿尔斯坦·雅库比克（Alstan Jakubiec）[41]的研究发现瞳孔照度达到1 500 lux时，有54.7%的被试感到视觉不适，莱恩·卡尔森（Line Karlsen）等人[42]指出避免不舒适眩光的瞳孔照度上限阈值为1 700 lux。最近的一项研究[43]将产生视觉不舒适感的瞳孔照度下限阈值进一步推高到2 000 lux，研究结论显示：当瞳孔照度小于2 000 lux时，感受不到视觉不舒适，当瞳孔照度在2 000～3 000 lux范围内时，可感受到视觉不舒适，当瞳孔照度在3 000～5 000 lux范围内时,不舒适感会干扰视觉作业，当瞳孔照度大于5 000 lux时，会产生无法忍受的不舒适感。上述研究中，几乎所有的实验都是在工作条件下进行光环境评估，被试在视觉作业中，且被安排在一个固定位置上，不合理光照量及光分布更容易引起被试视觉不舒适感；因此，当在一个相对轻松、无视觉作业、可随意移动的条件下，有理由相信在相对均匀布光的前提下，2 000 lux的瞳孔照度产生视觉不舒适的概率较低。

2.1.3 光干预在养老空间应用参量及阈值推荐

如图4所示，基于抑郁症光干预有效阈值、人体视觉舒适阈值及老年人视觉特征的相关研究结果，推荐适用于养老空间的抑郁症光干应用预阈值范围为：曝光强度，1 000～2 000 lux；曝光时长，90～165 min/天，3～4周；曝光时间，清晨；光谱（光色），全光谱白光、含蓝光成分的白光。

2.2 光害限制

由于老年人群的特殊性，在养老空间中应用日常的高强度光干预，可能产生的光害应被高度重视及严格限制。国际照明委员会（International Commission on Illumination，CIE）、北美照明工程学会（Illuminating Engineering Society of North America，IES）等国际照明组织均有报告指出：极端的或不合理的光照条件可能会对人的健康造成危害，尤其是老年人等易感人群。比如，过度的紫外光（UV，250～400 nm）暴露是导致人类皮肤非黑色素瘤[44]和红斑症[45]的主要诱因之一；因此，应避免在养老空间中老年人活动的区域使用含大量紫外光的照明产品。此外，可见光中，蓝光过量也可能引起人的身体不适（如视觉疲劳、眩晕），甚至造成不可逆的视网膜损伤及其他危害，统称蓝光危害（blue light hazard，BLH），是室内用光健康问题中最令人关注的焦点之一。国际非电离辐射防护委员会（the International Commission for Non-Ionizing Radiation Protection，ICNIRP）推荐了避免蓝光危害的最大允许剂量为：106J/（m2.sr），且一天内蓝光暴露时间不超过165 min[46]。最近，国际照明委员会发布了一份关于蓝光危害的立场声明[47]：日常使用的普通白光光源超过蓝光危害极限剂量的可能性不大，但对于主要发射蓝光波段的光源来说，超过极限剂量是有可能的。因此，在养老空间中应严格禁止应用发射蓝光波段的光源。此外，国际照明委员会[48]还为评估光和灯具系统的光生物安全提供了指南，规定了暴露极限，并为评估和控制光生物危害提供了参考测量技术和分类方案。另外，对于人工光源，闪烁是另一个可能引起健康风险（如闪烁性眩晕、光敏性癫痫）的因素。闪烁的可感知性是决定其危害程度的主要因素，由光源的闪烁频率（flicker frequency）和调制深度（modulation depth）决定。总体而言，高频闪烁的可感知性较小，因此产生不良影响的几率较小；而低频、高调制往往会产生可见闪烁，可能会产生即时的不良影响（如癫痫），低频高调制的闪烁则不太明显，潜在的不良影响（如头痛）可能不会立即出现。为了减少因闪烁造成的不良后果，电气和电子工程师协会（the Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE）[49]推荐了高亮度LED中调制电流的方法，以及闪烁频率和调制深度的低风险范围。

综上所述，在养老空间中安全、低干扰、且有效的应用光干预，需要考虑多方面的因素。除应用阈值及光害外，还应充分考虑老年人间的个体差异（部分老年人喜欢明亮的光环境，但也有一部分老人更倾向低亮度的环境），为避免强光干预对无光疗需求的老年人产生侵扰、对“光敏亚群”产生潜在危害（如，部分人群长时间暴露在高强度或闪烁的光环境中会出现头晕甚至癫痫的风险），因此，光疗的应用空间需谨慎选择。总体而言，对于高强度光干预，应尽量选择老年人可以自主决定去留的公共活动空间；条件允许的情况下建议进行明暗分区，以避免无形中剥夺老年人使用公共活动空间的权利。对于卧室等私密性较强空间，可采用弱光干预，尤其是黎明模拟，在清晨低干扰、舒缓的唤醒老年人，利于稳定其生理节律，降低应激风险。

3 光干预在养老空间中的应用技术

实现光干预在养老空间中应用的关键技术主要有以下几方面。

3.1 自然光采集技术

实现光干预所需的光照强度比视觉作业所需的光照强度要高得多，因此，白天利用自然光实现疗愈光环境，对自然光采集技术（解决采光总量）及重新分配技术（解决采光均匀度）要求极高。更大的采光总量利于实现室内更大区域达到有效应用阈值，影响采光总量及均匀度的因素除了地区光气候外，还有建筑空间组织策略、采光口形式、大小及朝向等。

3.1.1 采光总量及采光均匀度问题

首先，通过建筑空间组织手段，可增加采光总量、改善均匀度。常见的可增加采光总量的空间组织方式有：采光中庭（竖向采光井）、采光夹层（横向采光）、退台/错位等[50]。其中，采光中庭是在建筑内部设置庭院空间，对于低矮建筑，采光中庭具有“室外空间”的特点，除采光、通风、调节温湿度等作用外，还可种植绿化，具有景观价值。随着高层、超高层建筑的发展，采光中庭高宽比不断增加，其“室外空间”的特点不断弱化，“室内空间”的属性则不断增强，主要起竖向采光及垂直通风的作用。采光方面，中庭可以增加空间内部的采光总量，避免集中布局的建筑空间中心部分采光不足，尤其是四川及高纬度地区，北向房间直射阳光不足，插入采光中庭可使原本采光不足的北向房间从中庭获得直射光。图5a所示为空间高度集中的金贝儿美术馆通过设置大量采光中庭（黄色半透明区域），有效解决了内部采光不足的问题。采光中庭还可以演变出各种嵌入的采光空间，如顶部通透的走廊等。漫射夹层一般是在层高较高、体量较大、空间集中的高层及超高层建筑中设置的开放、通透、向阳的空间，起横向采光、并导入建中中心的作用。图5b所示法兰克福银行总部大楼同时采用了竖向采光井和采光夹层两种空间组织手段，为该建筑解决了内部采光问题，产生了可观的节能效益。此外，建筑各层之间可通过退台（图5c），利于通过露台反射增加采光总量；也可在平面上进行错位（图5c），使原本无法南向采光的空间获得南向直射光。

图5 建筑自然采光与空间组织Fig.5 architectural daylighting and spatial organization strategies

其次，采光口也是影响采光总量及均匀度的重要因素。建筑中最常用的采光口形式是侧窗采光，而民用建筑多为单侧开窗；这种采光口形式存在以下弊端：近窗区域眼位照度严重超过舒适度阈值（＞2 000 lux）；而远窗区域眼位照度又严重不足，无法达到疗愈效果（＜1 000 lux），甚至无法满足视觉作业（＜300 lux）。图6所示为成都地区3、6、9、12月份向窗（南）及背窗（北）方向，早上8:00—12:00，站在室内不同进深位置，瞳孔照度值的变化情况，可见单侧窗采光呈现出以下不利于实现光干预效果的特点：第一，从进光总量上看，如果总量在房间内均布，现有数据显示南向全年61.1%的时间进光总量可以实现室内全区域达到有效阈值，北向则只有27.8%的时间可以，然而，从图中实际光分布情况可以看出，实现全区域均达到有效阈值的时间占比为0%，即，侧窗采光无法实现室内全区域达到有效阈值；第二，近窗和远窗区域瞳孔照度分布极不均匀，近窗区域大量时间（时间占比：南向30.9%，北向3.3%）瞳孔照度超过视觉舒适阈（2 000 lux），而远窗区域瞳孔照度远低于1 000 lux；第三，向南及向北瞳孔照度分布也存在极大差异，北向仅有19.3%的时间瞳孔照度达到光干预下限阈值（1 000 lux），而南向可达58.0%。以上采光特点造成不舒适眩光及大量自然光浪费。针对侧窗采光呈现出采光总量不足及均匀度差等问题，部分建筑在窗台外沿安装反光板，以导入更多的自然光，提高采光总量。图7（模拟条件与图6一致）所示为应用Radiance模拟的反光板出挑深度对采光总量的补充情况，可见，反光板对提高室内采光总量具有一定的效果，出挑越多，采光总量越多，且由反光板反射的自然光可进入房间深处，利于提升均匀度，但由于出挑深度不能无限增加，反光板对采光总量及均匀度的提升效果也是有限的。对于某些建筑形式，如单层大空间建筑，可采用双侧开窗或天窗提高采光均匀度，图8所示为各类天窗形式的采光均匀度表现，从图中可见，同样达到最小采光系数（DFmin）5%时，峰值越小说明均匀度越高，因此各类天窗采光均匀度从高到低的顺序为：矩形天窗（DFmax=6%）＞分散设置的平天窗（DFmax=6.5%）＞梯形天窗（DFmax=9%）＞锯齿形天窗（DFmax=11%）＞集中设置的平天窗（DFmax=14%）[51]。但天窗的安装条件较苛刻，仅适用于单层建筑或多层建筑的顶层间。

图6 侧窗采光瞳孔照度进深方向分布特点（成都）Fig.6 distribution characteristics of corneal illuminance of side window daylighting (Chengdu)

图7 窗边反光板出挑深度对室内采光的影响Fig.7 influence of overhanging depth of window reflector on corneal illuminance

图8 各类天窗的采光均匀度Fig.8 daylighting uniformity of different skylights

此外，随着材料技术的发展，反光材料的反射率不断提高，导光管技术也日趋成熟，可以将屋面或外墙的自然光导入建筑内部。影响导光管采光量的因素主要有：一、进光口面积，面积越大，进光总量越多；二、内壁反射率，反射率越高，光损则越少；三、传输距离，距离越远，终点所剩光能越少。图9所示为美国被动式节能公司（PASSIVENT）所开发导光管在不同室外照度、不同管径条件下，管内不同传导距离处照度的衰减实测数据[52]。从室外照度与进光口（管内1 m处）的照度数据差异可见，其室内照度较室外照度呈数百倍的衰减，说明普通的导光管（图10a）由于建筑结构限制，进光口孔径无法做大，进光总量较低。为提高进光总量，可对导光管进行改进，主要方法有：一、如图10b所示，可在进光口设置角度可调的倾斜折光板，方位角和倾斜角可保证折光板始终迎向太阳直射光的入射方向，既增大了受光面面积，又能接收更多的直射光，可提高进光总量；二、如图10c所示，还可以通过一套反射板系统将自然光反射到进光口，通过增加反射板数量，理论上可无限增加进光总量；此外，反射板系统与日光追踪技术、计算机模拟结合，可计算出任意时刻太阳直射光的入射方向，从而获得每一面反光板的最佳反射角度，精确的将反光板采集的太阳光投射到采光口处。

图9 导光管的光衰情况Fig.9 illuminance attenuation of light guide tube

图10 导光管原理Fig.10 principle of light guide tube

3.1.2 自然采光稳定性与动态采光理论

眼位照度始终处于有效阈值范围内是应用自然光实现稳定光干预的前提；然而，即使在同一地点，自然光在一年中的不同日期、一天中的不同时刻，室外天然光都是在不断变化的，因此，自然采光稳定性较难控制。长期以来，我国的建筑采光设计标准都是应用以国际照明委员会标准全阴天为基础的采光系数（DF）作为衡量建筑采光能力的核心指标。但由于采光系数是在天空漫射光条件下定义的静态采光指标，可用于评价建筑空间形态、开窗尺寸、建筑表面材料的光学性能等[55-57]，却无法反应地区光气候特征、太阳位置规律、立面朝向及动态遮阳等因素，这些因素对于室内的天然光稳定性具有重要意义。近年，随着建筑智能化技术的日趋成熟，动态采光理论被提出并引起学界广泛讨论。动态采光理论可弥补采光系数的不足，充分考虑地区光气候及太阳运行规律，可结合智能控制实现稳定的室内采光。由于地区实际光气候情况复杂多变，要获得实现稳定采光的动态采光模型，仍需要大量基础研究。此外，动态采光除需要良好的室外自然光条件外，前期投入及技术难度均较大，需结合软件系统，因此，适用于级别较高的公共养老建筑。

3.2 人工补光技术

3.2.1 照明布置

传统视觉作业评价常用水平照度作为核心参量，顶灯的光通量贡献率占主导作用，因此，顶灯似乎已成为人工照明的标配，其他照明方式多起辅助作用，甚至仅作装饰；然而，在评价抑郁症光干预有效阈值中，瞳孔照度是最重要的指标之一；相较于顶部布灯，垂直墙面布灯对瞳孔照度的贡献率显著大于顶灯，因此在抑郁症光干预人工补光技术上，布灯方式可能发生变化，但随之带来的更多技术细节需要探索，如眩光控制、与其他照明方式的配合等。图11所示为无自然光条件下，顶部布灯与墙面布灯室内瞳孔照度（背窗方向）的分布情况（单个灯，光通量1 000 lm，光束角50°，其他模拟条件与图6一致），从图中可见两种布灯方式室内光分布特点差异显著：天花布灯瞳孔照度峰值在房间中部，往近窗和远窗方向递减，整体均匀度较高，但峰值和平均值均低于墙面布灯，说明这种布灯方式，光源的光能转化为瞳孔照度的能力较弱。墙面布灯的瞳孔照度峰值则出现在房间深处，往近窗方向递减，这种光分布的规律正好与侧窗自然采光的瞳孔照度分布（图6-7）互补，因此，与自然光结合度较好，可以获得整体高照度及高均匀度。此外，为实现老人在移动状态下瞳孔照度始终保持在有效阈值范围内，需对人工补光数量及光分布进行精确计算，保证各方向的眼位照度达到有效阈值，且室内全区域覆盖。

图11 天花布灯与墙面布灯的光分布特点Fig.11 illuminance distribution characteristics of ceiling lighting and wall lighting

3.2.2 动态补光模型

由于自然光全年、全天始终处于动态变化状态，补光数量及分布也需要根据自然采光实时情况进行变化；结合智能控光，合理选灯、布灯，可实现精确、定向补光，以保证养老空间中全区域、全视野、全时段达到有效阈值。要实现实时精确补光，需在建筑空间中矩阵式的布置光照监测仪器以获得实时补光数量及光分布数据，然而此法并不现实；安装少量（甚至不装）光照监测设备则需要前期大量的基础研究以获得全年的动态补光数量及补光分布计算模型，即，多因素、多条件综合作用的“动态补光模型”。其中，多因素、多条件主要包含：地区特点（经、纬度）及其光气候情况、太阳运行规律、建筑形态及朝向、采光口形式及尺寸、空间尺度信息等，“动态补光模型”则是以此为控制要素，以抑郁症光干预有效阈值范围（1 000～2 000 lux）为目标，以时间（月、日、时）为自变量，获得全年动态的人工补光数量及光分布数据。“动态补光模型”是实现抑郁症光干预实时精确补光、定向补光系统的基础，是实现抑郁症光干预应用于养老空间的关键技术问题之一。陈尧东等人[58]以成都地区为例，初步计算出南向开窗的养老空间在典型季节，不同进深的补光量及布灯情况，并认为垂直布灯较水平布灯在室内光分布均匀度及节能等方面优势更显著。

4 结语

目前，疗愈光照开始越来越多在医疗空间、养老空间、甚至居家空间中应用[59-63]，健康的室内环境，良好的天然光及人工光对提供具有疗愈作用的光环境具有积极要意义。老年人的生理、心理、行为特征，以及其所生活的建筑环境导致其日常曝光量严重不足，抑郁症高发。光干预作为非侵入式、安全的抗抑郁手段，可应用于养老空间，与自然光及日常人工照明结合，实现早期介入，全病程预防发生、延缓发展、促进康复；对改善老年人生存环境，实现“康养结合”，提高生命质量，实现“健康养老”具有学术、临床及社会价值。

图片来源：

图1-2：引自CHEN Y, CHEN T, CAI X.Light-Sensitive Circuits Related to Emotional Processing Underlie the Antidepressant Neural Targets of Light Therapy[J].Behavioural Brain Research, 2020, 396: 112862.

图3-7、9-11：作者绘制

图8：引自柳孝图.建筑物理（第三版）[M].北京: 中国建筑工业出版社, 2010.