滤蓝镜片对VDT光环境作业者影响研究进展

伏思奇，严永红

(1.重庆大学建筑城规学院，重庆 400045；2.山地城镇建设与新技术教育部重点实验室，重庆 400045)

引言

蓝光危害是指波长在400～500 nm间的辐射导致视网膜病变损伤的潜能[1]。不同于照明灯具，自发光显示设备光色不断变化，光线长时间直射人眼，随着自发光显示设备在(日常)生活中的普及，显示屏幕带来的蓝光危害也受到关注[2]，针对室内光环境的蓝光防护研究日益受到学界关注[3]。

常见的防蓝光设备多采用滤蓝镜片(blue light filtering lenses，以下简称BLFL)、防护膜或IOLs(人工晶状体)的形式[4]，通过添加能吸收有害蓝光的材料[5]或表面镀膜层[6]等方式达到减少蓝光危害的目的。目前市面上的防蓝光产品大多采用BLFL的形式[7]，借助镜片过滤一定比例进入人眼的有害波段蓝光[2,8]，以达到蓝光防护的目的。有研究表明，波长在415～455 nm波段的高能蓝光长时间照射人眼会造成不可逆损伤[9]，而460～480 nm波段的蓝光对生物钟调节起重要作用[10]，因此蓝光防护镜需对特定波长光进行滤除与透过。

同IOLs相比，现有与BLFL相关的研究较少[4]，尽管其防护原理已具备科学的支撑，但仍有研究指出，防蓝光眼镜在改善视功效、提高睡眠质量、视疲劳症状缓解上的效用尚未得到有力的实验证据支持[11]，多项实验报告称BLFL对VDT用户的视疲劳等方面无显著影响[12,13]，部分研究结果甚至相悖[4]。其原因在于，不同学者在实验光环境参数、VDT作业任务设置、被试选择、测量方式、镜片型号与屏蔽率选择等实验条件设置上存在很大差异。

本文汇总了近5年来国内外研究者就BLFL在视疲劳缓解、视功效、睡眠节律等方面影响的实证研究并展开评述，总结了影响BLFL效用的因素，为推进蓝光防护的实际应用提供依据和参考。

1 检索方法及结果

主题词由“蓝光防护”或“防蓝光”或“蓝光过滤”或“滤蓝”或“蓝光屏蔽”和“眼镜”或“护目镜”或“镜片”组成，检索Web of Science核心合集、MEDLINE®、Derwent Innovations Index、BIOSIS Previews、Engineering Village、Google Scholar、SciELO Citation Index及CNKI数据库。检索工作在2021年8月20日进行，文献检索的时间范围为：2016年8月20日—2021年8月20日。排除文献的准则是：1)综述或比较的相关论文；2)研究的历史版本或非英语国家的翻译版本；3)未进行实证研究，仅测量蓝光危害相关参数的论文。

图1总结了检索过程和检索方法以及文献数量。国内外检索文献总量为16篇(由于有2篇文章同时讨论了蓝光屏蔽对视疲劳与视功效的影响，论文数量和为18篇)，目前近5年对BLFL影响的实证研究主要集中在视疲劳缓解、视功效、睡眠节律等方面，详细信息见表1。

图1 文献检索和筛选过程Fig.1 Document retrieval and screening process

表1 检索文献内容Table 1 Search literature content

续表1

2 实验结果分析

2.1 BLFL对视功效的影响研究

色觉是指人们对颜色的辨认能力,用于检查色盲或视神经的缺陷[30]，是人的重要的视功能之一[31]。陈冉冉等[25]发现30%、40%、60%屏蔽率组被试相对对照组出现色差症状，60%屏蔽率组被试辨色能力严重下降，证明中、高屏蔽率(>30%)BLFL对色觉表现影响显著。Leung等[24]则提出不同低屏蔽率(10%、17.8%、22.5%)BLFL对辨色能力无显著性影响，这与陈冉冉等[25]屏蔽率小于30%BLFL被试的辨色能力不受影响的结论契合。Baldasso等[15]在VDT上通过剑桥色彩测试CCT、颜色评估与诊断CAD、Farnsworth-Munsell 100Hue测试10名被试在佩戴3款不同屏蔽率(40%、26.7%、19.8%)BLFL后的辨色能力，发现辨色能力变化不显著，该研究被试人数过少，作者提出上述3项测试至少需要36名被试，但实验成本过高，难以满足。Alzahrani等[16]针对BLFL佩戴对色彩对比敏感度的影响，提出被试在佩戴BLFL时其蓝色色彩对比度敏感度的受损是其辨色能力下降的原因之一。

有研究关注佩戴BLFL后被试视力及对比敏感度的变化。Zhao等[22]在为期1年的长时日常佩镜实验，测量学生被试视力、对比敏感度，发现配镜组低频和中频对比敏感度提升，视力无显著差异。徐海铭等[27]也得出BLFL改善被试视功能、延长泪膜破裂时间的结论。郭瑛[21]测试被试(电子屏幕设备前用眼≥10 h/天)在5种明暗环境下的对比敏感度，发现在5种环境下BLFL佩戴组对比敏感度得分均高于对照组。Leung等[24]测量80名中、低屏蔽率BLFL佩戴者及对照组的对比敏感度发现，仅中屏蔽率组与其余组间差异显著，Leung推测小于30%屏蔽率的BLFL对被试的视觉敏感度影响不显著。

Kaido等[29]招募22例干眼患者及18例健康对照佩戴15 min BLFL后进行视功能测试。发现佩镜组视觉敏锐度、泪膜稳定性显著改善，表明BLFL有助于改善干眼相关的视力损害。Zhao等[22]提出，BLFL能去除光线中的眩光成分，改善调节功能，减轻弱视症状。赵瑞华[26]发现BLFL还能减少黄斑区受到的光损伤。

由此可见，BLFL对视功效影响显著，长时(日常)佩戴中、高屏蔽率BLFL后，被试对比敏感度提高，泪膜破裂时间延长，同时BLFL在黄斑保护、弱视缓解、干眼症状改善等方面具有积极作用。但佩戴高屏蔽率(>50%)BLFL会降低被试的辨色能力，低屏蔽率镜片对辨色表现影响小，唐小军等[32]提出适当的蓝光对画面色彩还原非常重要，因此VDT蓝光防护需在视力保护与色彩识别间找到平衡。

2.2 BLFL的对睡眠节律的影响研究

Domagalik等[18]安排38名被试(男性16名，女性22名)佩戴BLFL6周，并保持其日常的睡眠觉醒习惯以及工作安排。被试填写Epworth嗜睡量表及匹兹堡睡眠质量指数(PSQI)问卷，采集唾液样本测量褪黑素与皮质醇水平，并采用活动记录仪记录睡眠时间与时长。结果显示，睡眠质量变化不显著，Leung等[24]观测80名佩戴BLFL被试在一个月内的睡眠质量，得到相同的结论。Ayaki等[28]要求被试分别在两天睡前进行1 h的VDT阅读，采用微动记录仪监测睡眠觉醒周期并在早晨测试褪黑素水平，发现佩戴BLFL的被试睡眠质量显著优于对照组，褪黑素分泌水平更高，该结论与Figueiro等[33]和Burkhart等[34]BLFL显著影响睡眠质量的结果一致。除此之外，Domagalik等[18]发现低屏蔽率BLFL佩戴能显著提升被试的认知表现与空间记忆能力，但具体机制尚不明确。

当佩戴镜片时间较长时，BLFL影响下的睡眠节律变化不显著，而佩戴镜片时间较短时，睡眠节律显著受到影响，推测人体能在长时间实验中逐渐适应低蓝光环境并调节睡眠节律，但具体机制尚不明确。

2.3 BLFL对视疲劳的影响研究

美国验光学会将VDT工作者没有足够的视觉能力舒适地处理执行计算机任务时，身体所出现的一系列症状定义为计算机视觉综合征(CVS)。其中，眼部灼烧、复视、眼睛干涩等一系列眼部症状被统称为数字眼疲劳[35]。有研究报告了数字眼疲劳与自发光屏幕发射的蓝光有关，但其机制尚不明确[36]。

将现有实验按佩镜模式分为两类，一类是在日常生活佩戴BLFL的实验。Dabrowiecki等[19]对10名放射科医师(男性4名，女性6名)进行为期5天的实验，采用计算机视觉综合征问卷(CVS-Q)、瑞典职业疲劳量表(SOFI)记录视疲劳症状，结论表明使用BLFL有改善CVS症状的趋势，但无显著性。郭瑛[21]要求35位在电子屏幕设备用眼≥10 h/天的被试(男性12名，女性23名)连续佩戴BLFL1月，发现佩镜组视疲劳症状显著缓解。徐海铭等[27]要求60名被试佩戴BLFL3个月并每天至少进行1 h VDT工作，发现BLFL能缓解长期VDT操作的视疲劳。Zhao等[22]记录了60名的学生被试佩戴BLFL一年间的视疲劳症状，发现配镜组视疲劳缓解显著。

另一类是未长期日常佩戴BLFL，仅在作业或测量过程中佩戴的实验。Lin等[23]招募36名被试(男性20名，女性16名)分别佩戴3种不同屏蔽率的BLFL进行2 h VDT任务，采用闪光融合频率CFF及主观问卷作为视疲劳评价依据，发现高屏蔽率BLFL显著缓解了视疲劳，而低屏蔽组和无屏蔽组之间无显著差异。陈冉冉等[25]发现BLFL屏蔽率高于20%时，可不同程度改善人眼调节力与视疲劳主观症状。Singh等[14]要求120名被试(男性40名，女性80名)佩戴低屏蔽率(17.8%)BLFL，在2 h VDT办公作业前后测量CFF得到视疲劳组间差异不显著的结论。Redondo等[17]采用Hoffman开发的主观视觉疲劳与不适量表评价健康大学生佩戴BLFL进行0.5 h VDT阅读任务后的视疲劳症状，得到与Singh等[14]同样的结论，Redondo等[17]提出BLFL作为减轻年轻人VDT蓝光危害的手段尚存争议。Rosenfield等[20]与Palavets等[37]分别研究BLFL与蓝光滤光膜对短时VDT认知任务中数字眼疲劳的影响，视疲劳变化均不显著，Rosenfield等[20]分析其原因在于任务时间设置(20 min、30 min)较短，视疲劳症状尚未显现。

被试每日佩镜时长与镜片屏蔽率是BLFL对视疲劳影响的两个关键因素。蓝光带来的视疲劳症状具有持续性与累积性，佩戴高、低屏蔽率的BLFL进行日常生活的长期实验，均发现BLFL对视疲劳指标影响显著，但是长时实验需要更长的实验周期与更高的成本。仅在作业或测量过程中佩戴的研究中，两例显著性实验[23,25]均采用高屏蔽率(60%)镜片，说明高屏蔽率BLFL能在短时间内显著缓解视疲劳症状，这与Ide等[38]高屏蔽率(53.8%)BLFL能在高强度VDT任务中显著降低视疲劳的结论一致。

3 影响因素分析

3.1 镜片屏蔽率与类别对实验结果的影响

除佩镜时长外，镜片屏蔽率及镜片品牌对实验结果影响显著。图2报告了上述实验采用BLFL在400～500 nm波段的屏蔽率、实验时长及对应的实验结果显著性。

图2 BLFL屏蔽率及实验结果显著性Fig.2 BLFL shielding rate and significance of experimental results

Leung-22.5%、17.8%[24]、Baldasso-40%、19.8%、26.7%[15]均发现BLFL对色觉表现影响不显著，陈冉冉-60%、40%、30%[25]则发现被试色觉表现受BLFL显著影响，其中60%屏蔽率组色差现象严重，因此推测小于30%的屏蔽率似无法引发显著的辨色能力变化。Domagalik-10%[18]、Leung-22.5%、17.8%[24]的实验结果表明，佩戴BLFL对睡眠相关参数无影响，Domagalik将其归结于人体能快速适应低蓝光环境并自我调节节律[18]；Ayaki-56.2%[28]的实验发现配镜组的睡眠质量高于对照组。长时间佩戴眼镜、屏蔽率较低的实验(1月、6周)对睡眠无显著影响，但短时、高屏蔽率的实验(1 h)中，BLFL对睡眠的影响显著，这与视疲劳的结论相反，应对其背后的机制展开深入的研究。Lin等[23]和陈冉冉等[25]发现在配镜屏蔽率较低的情况下，视疲劳发生率与对照组无显著差异，配镜屏蔽率分别提高至60%与30%后，视疲劳发生率出现组间显著性；Dabrowiecki等[19]采用50%屏蔽率BLFL，检测到视疲劳症状的缓解。Singh等[14]和Rosenfield等[20]采用低屏蔽率BLFL，结果未发现显著性；其他实验未报告配镜的屏蔽率。短时佩戴高屏蔽率BLFL(>50%)或长时(日常)佩戴低屏蔽率BLFL似可显著影响视疲劳指标。总的来说，高屏蔽率BLFL对视疲劳、视功效及睡眠节律的影响更显著。

各研究者所采用的BLFL品牌差异大，其中有3项实验使用JIN,CO的产品[23,28,29]，实验结果均显著；有2项实验使用Essilor的产品[14,15]，实验结果均不显著；其他实验采用的镜片品牌各异。两款产品屏蔽率差异大(Essilor：17.56%

3.2 其他因素对实验结果的影响

16项研究中，仅有2项报告了年龄、性别、人种等方面的差异性，且未对主效应产生影响。Dabrowiecki等[19]报告了女性困倦和身体不适及视疲劳症状更严重；Leung等[24]提到年轻群体更加偏好高屏蔽率BLFL；玉凯元[8]发现对电子竞技作业而言，被试更偏好屏蔽率较低的BLFL，因此被试对BLFL的偏好可能受到个体间年龄差异及VDT作业种类的影响，未来可作为研究重点之一。

上述研究仅有3组报告了双盲实验的使用、6项实验采用交叉设计，Lin等[23]、赵瑞华[26]、Redondo等[17]均发现无法完全控制BLFL与对照组镜片间的差异，被试能从色觉表现、镜片颜色等无关因素预估其所处组别。

各项研究的光环境条件差异大，6项长时日常佩镜实验的光环境照度变化剧烈。有7项短时佩镜实验汇报了光环境参数，其照度指标在3～500 lx间不等，不具有统一性。BLFL的实际使用情景可分为仅VDT作业时的短时佩戴与长时(日常)佩戴两种，这也对应了上述研究实验设计的两种BLFL使用情景，未来可对同种BLFL分别在两种使用情景下对被试的影响差异进行研究。

4 结论

通过综述分析，BLFL确实可以不同程度地改善视疲劳、视功效及睡眠节律，是否长时间(日常)佩戴镜片和屏蔽率高低是影响实验显著性的两个重要因素。高屏蔽率BLFL佩戴导致被试蓝色对比敏感度受损，会影响被试的辨色能力，低屏蔽率则对色觉指标影响较小，同时BLFL对黄斑似乎具有保护作用。睡前短时间佩戴BLFL能影响睡眠节律，但长时佩戴中，人体的自我调节似能抵消这种影响。生活中长时佩戴BLFL(3个月)或采用高屏蔽率(50%)BLFL时有更大几率观测到视疲劳指标的显著性，但具体阈值尚不明确。推荐长时间日常佩戴中、低屏蔽率，对辨色能力影响弱的BLFL，仅在高强度VDT作业中佩戴高屏蔽率BLFL。具有选择性透过能力的镜片对人体的影响较小，未发现年龄、性别、人种等因素会影响BLFL的效用，但有研究提出BLFL偏好在不同年龄段及不同VDT作业类型间存在差异[8,24]。

实验中对BLFL组及对照组镜片种类、外观无明确要求，照明环境及使用情景设置的不同、被试人数过少、问卷及客观测量方式不一等因素都导致无法进一步综合定量分析，纳入讨论的研究均未能明确BLFL屏蔽率、时长对VDT作业者影响的具体阈值，需进行更深入的研究来探明BLFL对VDT作业者的影响机理。推荐针对蓝光防护的研究引入个体适应性的概念，探索不同年龄段、不同VDT作业类型、不同体质与光环境暴露史类型影响下的蓝光屏蔽效能。未来研究可考虑引入视网膜蓝光累积曝辐量及节律因子测算，获取不同滤蓝条件下的非视觉效应—蓝光曝辐量—作业绩效的光环境模型。