科学新知：蓝光伤眼及其防护的医学研究进展

近年随着电子产品的流行，眼睛开始出现问题的人越来越多，全球至少22亿人视力受损或失明，我国的近视人数超过了全球的1/4，近视发病形式尤其严峻。蓝光是电子产品伤眼的重要因素之一，[1]据中华医学会眼科学分会数据显示，在中国4.2亿网民中，63.5%的网民因蓝光、辐射有视力下降、白内障、失明等不同程度的眼疾。为了探知蓝光的影响，近几年科学研究者开展大量的临床以及基础实验研究，现对蓝光伤眼的动物、体外培养细胞以及真人相关研究进行综述。

1、蓝光辐射的动物实验研究

在早期的时候，研究蓝光伤害课题，都是以动物来开展的实验，主要有大鼠、兔子、猕猴、雏鸡等动物，近年开始改用新开发的高亲缘性树鼩动物，研究蓝光辐射对动物视网膜、眼轴以及昼夜节律的影响。

在老鼠方面的研究：视网膜是吸光，产生视觉的重要组织，蓝光进入眼睛后，视网膜是最容易受到伤害的部位。蓝光对老鼠视网膜的影响研究，[2]1995年Gorgels等用320-440nm的窄带波长照射大白鼠，视网膜感光细胞出现核固缩；而主要对视网膜色素上皮细胞以及感光细胞造成的损伤的是470nm的蓝光照射，发现蓝光损伤视网膜迹象。蓝光不仅伤害视网膜，还可能导致黄斑变性高发病率。[3]1999年Wu等的研究表明蓝光造成的视网膜损伤，导致的视网膜形态学改变与老年性黄斑病变（AMD）中的萎缩性改变相似。

在视网膜上存在着第三种感光细胞-ipRGC对蓝光刺激异常敏感，这种光照会触发ipRGC细胞产生抑制褪黑素分泌的信号。褪黑素（MLT）作为眼部一种重要的神经内分泌激素及近视相关因子，在近视发生发展中起着重要作用。[4]2010年王保贞等对豚鼠形觉剥夺性近视（FDM）模型的研究中发现豚鼠视网膜上的褪黑素在8周后表达明显减少。[5]2011年尹靓瑶等研究发现在豚鼠形成剥夺性近视过程中，褪黑素的浓度会出现减少的现象，在给豚鼠注入10mg·kg-1和20mg·kg-1的褪黑素时，发现形觉剥夺性近视（FDM）有被抑制，豚鼠的屈光度、眼轴长度和MT1（褪黑素受体亚型）受体表达出现逆转，向近视的反方向发展。

人注定不断走向衰老，在这个过程产生的脂褐素（衰老色素）浓度会不断增加，而有研究表明在脂褐素存在的条件下，过多的电子蓝光照射会加速细胞衰亡。[6]2019年林成辉等人将30µM的脂褐素注入大鼠的眼睛，然后暴露于蓝光照射，发现ERG （视网膜电图：测量视网膜光反应的电讯号）a、b波峰下降的幅度比单独的脂褐素、蓝光照射更大，这样做会加速视网膜感光细胞、视网膜色素上皮细胞以及双极细胞的损伤。关于这方面的研究，目前能找到的实验研究并不多，蓝光在脂褐素存在的条件下是否真得会加速细胞衰亡，还需要更完整更深入地研究。

防蓝光眼镜是近年流行的防蓝光神器，研究者开始给老鼠的眼睛戴上防蓝光眼镜，试图探究这种功能性眼镜的护眼作用。[7]2007年金婉卿等人对大鼠的左右眼进行蓝光照射实验，左眼戴上镀膜蓝光镜片，右眼不采取防护措施直接暴露于宽谱蓝光下，照射24h后右眼ERG a、b波峰值下降之后没有恢复，左眼波峰值没有改变。宽谱蓝光照射大鼠的视网膜，在持续照射超过24h、2d、7d会引起不可恢复的损伤，而防蓝光眼镜减弱蓝光可以保护视网膜上的细胞。不同的防蓝光眼镜，蓝光屏蔽率会不一样，究竟多少才是合适的，也曾有人探知过。[8]2019年，上海同济大学医学院附属眼科联合贵州省人民医院眼科刘欣等人研究蓝光屏蔽率40%、60%、80%对大鼠视网膜的影响，结果发现只要屏蔽蓝光≥60%，原本白光LED造成的ERG a、b波波峰下降，在14天的修复期波峰值可以回到最初，视网膜的光损伤可以完全修复。

在兔子方面的研究：[9]1992年Putting等用400-500nm的蓝光和510-740nm的黄光照射兔子的眼睛，结果发现对兔子视网膜造成同程度的伤害，蓝光只需要黄光强度的1/30。在猕猴方面的研究：[10]2018年在利用猕猴进行蓝光的光安全实验发现，经过两个月每天12小时1000lux以上的白光LED照明和等效辐照度的蓝光LED照射后，猕猴视网膜的明暗视觉，特别是视杆细胞的活性开始降低。

在树鼩方面的研究：树鼩是与人类亲缘性最高的动物，[11-12]2017年Timothy等为研究短波长光对眼轴发展的影响，让树鼩生活在稳定蓝光和闪烁蓝光下，两种蓝光环境都可以造成树鼩眼轴短暂性地变长，出现假性近视，在停止蓝光照射之后假性近视得以恢复，但是持续照射下去闪烁蓝光造成的假性近视度数不断增长，最终发展成真性近视。关于蓝光对眼轴发展的影响，还有另外一种说法是，短波长蓝光可以延缓眼轴生长。

[13]2013年Foulds等人让雏鸡暴露在红光和蓝光下饲养，结果蓝光组的雏鸡远视度数不断增加，而红光组却向近视方向发展。2012年钱一峰等人在蓝光和白光下饲养豚鼠12周后比较两种光环境下眼轴增长的速度，发现蓝光下的豚鼠眼轴和玻璃体腔均慢于白光组。但是[14]2017年Timothy等人的研究发现红光会诱导幼年树鼩的眼轴生长减慢产生远视。所以蓝光或许并不能延缓近视，其一人眼和鸡眼不一样，小鸡具有人类和灵长类动物没有的紫外线感光器；其二把白光当成是单色光，作为实验的对照组，会违背实验的单一性原则，蓝光之所以相对白光生长得慢，可能是因为眼轴的生长因子缺少了。

2、蓝光对体外培养人视网膜细胞的实验研究

[15]2005年蔡善君等人用不同强度的蓝光，照射体外培养人视网膜色素上皮细胞（RPE）不同的时间，发现人视网膜色素上皮细胞出现凋亡、凋亡继发坏死及直接坏死，蓝光强度越强，照射时间越长，RPE细胞损伤得更严重。[16]2011年傅敏等人的研究发现蓝光能以时间依赖性方式诱导RPE细胞内活性氧生成增加并导致RPE细胞DNA氧化损伤。蓝光刺激视网膜启动光氧化机制，形成严重的氧化反应，破坏机体正常的氧化还原动态平衡，启动细胞凋亡机制，从而导致细胞的死亡和损伤。

同样[17]2016年马映雪等人在蓝光诱导人视网膜色素上皮细胞分泌的外泌体与NLRP3炎性体的相关性研究时，使用波长为448nm±24nm的蓝光LED灯，距离细胞35cm连续照射6h制成蓝光诱导视网膜色素上皮细胞模型，光镜下观察发现正常视网膜色素上皮细胞单层生长，细胞呈梭形或多角形，成簇生长，如融合可呈典型的铺路石样。蓝光诱导的视网膜色素上皮细胞受到光氧化损伤且增殖活力明显减弱，光镜下可见细胞肿胀，胞体失去多角形态，部分细胞胞体变长，呈现纤维细胞形态，失去正常细胞形态，可见450nm以上的蓝光对视网膜色素上皮细胞造成的明显损伤。

3、电子产品蓝光对真人影响的实验研究

[18]2018年周劲等人在探究手机光照刺激对视网膜色素上皮细胞的影响时，真实模拟一般人使用手机的习惯，将智能手机屏幕开到亮度（200±20Lx），持续静音情况下循环播放彩色图片，设定体外人视网膜色素上皮细胞的照射时间为3、6、12h，发现在持续不间断光照时间超过12h后，细胞出现明显的损伤现象。[19]2018年Ratnayake 等人的研究发现手机电脑的蓝光会触发感知信号并产生视网膜分子中的"毒性"反应，杀死视网膜上的感光细胞，细胞死亡后将无法恢复，导致黄斑变性，在50岁或60岁逐渐开始失明。

[20]2017年赵瑞华等人曾在确保人眼安全下做过真人实验，让参加实验人在不采取任何防护下连续玩1小时iPad，结果仅1个小时的光照刺激，人眼黄斑色素密度就由0.544降低为0.518，前后的黄斑色素密度差异具有统计学意义。蓝光进入眼底经过聚焦后，焦点没有落在视网膜上，而是落在视网膜与晶状体之间，这增大了光线在眼内聚焦的色差距离，从而出现视觉模糊以及视觉疲劳。

浙江省眼科医院三位医护人员拿自己熊孩子做的实验，让孩子在四天的时间里，每天使用电子产品20分钟，在iPhone和iPad上，选择自己最喜欢的游戏；在电视和投影上，看自己最喜欢的动画片。结果发现这四种电子产品都会造成眼睛出现假性近视，iPhone和iPad这两种电子产品表现出来的伤害最大，发生的假性近视度数都有40多度。

褪黑素是人产生睡意的重要神经激素，蓝光的照射刺激，将导致褪黑素分泌不足，引发的睡眠问题。[21]2018年Sang等人开展的一项真人实验，让22名健康儿童和20名成人分组在可调节色温的发光二极管吸顶灯制造的6200k、3000K照明环境下活动后正常作息，实验发现在相同光照条件下，蓝光对儿童睡眠的影响比成人大；色温3000K的吸顶灯蓝光含量比6200K的要低，夜间房间开的是3000K低蓝光的吸顶灯，儿童的褪黑素分泌得更多，睡得更好。而6200K高色温高蓝光含量的吸顶灯，会导致儿童的睡意无法增加，而睡得不好。

[22]2017年Ostrin等人的研究发现，年龄17-42岁的成年人在日落到就寝时间戴防蓝光眼镜，持续两周之后褪黑素分泌增加了58%，PSQI（匹兹堡睡眠质量指数，数值越低睡眠质量越好）得分下降，客观测量的睡眠持续时间在统计学上显著增加了24分钟，提高了睡眠质量。[23]2019年Knufinke等人进行休闲远动员体验舒适度相同的透明眼镜与防蓝光眼镜的实验研究，发现限制短波长蓝光的防蓝光眼镜，主观睡眠潜伏期比对短波长光不做限制的透明眼镜更短，睡眠质量更好。佩戴防蓝光眼镜主观睡眠潜伏期缩短了7分钟，睡眠质量提高了0.6个点，表现出更高的警觉性。

4、蓝光损伤的防护措施

根据近几年人们开展的蓝光对动物、体外培养人视网膜色素上皮细胞，以及一些确保在人眼可修复范围内的真人蓝光实验，可知蓝光对视网膜上的感光细胞、视网膜色素上皮细胞以及双极细胞均会造成损伤，人眼黄斑密度出现降低，同时还会抑制褪黑素的分泌，扰乱昼夜节律，导致失眠，诱导近视的发生发展。

但神奇的是人眼往往感受不到蓝光正在伤害我们的眼睛，由于人眼感知蓝光的视锥细胞太少，它只有感知绿色视锥细胞的1/40。所以导致实际进入眼睛，对眼睛造成伤害的蓝光强度与人眼感受到的出现不一致。通过光通量或照度的计算公式：

ΦV = Km ……… (1)

其中，V(λ)代表明视觉曲线中各波长的相对灵敏度，Фe(λ)为发光源各波长辐射通量，Km是明视觉曲线在最大值555nm处所感受到的光亮度683,单位为（lm/W）或(流明/瓦)。下图左边是手机发出的实际光谱能量曲线，右边是人眼感受到的手机亮度曲线。通过上面的光通量（光通量指的是人眼感受到的亮度）公式，计算出来的人眼感受到的手机蓝光峰值变得很低，这使得我们在玩手机的时候，产生蓝光是微弱的错觉，实则并非如此，伤害眼睛还是原本实际的高强蓝光，只是人眼感受到的蓝光微弱而导致我们无法察觉伤害的发生。

为此我们需要一副好的防蓝光眼镜，何为好呢？不同的防蓝光眼镜，对蓝光的不同波段主张过滤得多少都不尽相同，导致眼镜的过滤光谱曲线不同，从而影响着眼镜的防蓝光效果。我们以深圳安普菲公司(https://www.amprofilm.com)的安汰蓝防蓝光眼镜为例，如下图所示，他可以将电子产品释放的高强度蓝光衰减65%，蓝光能量真正降低53%，在保证高效的防蓝光同时，不影响其他光谱。

防蓝光的同时不能连带其他的光谱也过滤掉，戴上防蓝光眼镜后人眼感受到的亮度曲线在蓝光之外的光谱是完全重合的，这样确保消费者在使用的过程中，不会出现色差的困扰。对比经过安汰蓝防蓝光眼镜的人眼感受亮度前后变化，如下图所示。戴安汰蓝防蓝光眼镜前后人眼感受的亮度光谱重合。蓝光峰值的降低，对视疲劳起到一定的改善；蓝光能量的降低，对视网膜感光细胞发挥有效的保护，降低自由基和活性氧的形成；晚上的蓝光降低，更进一步平衡褪黑素的分泌，改善睡眠，防止近视度数加深。

近几年在国内外，针对蓝光伤害眼睛的研究如雨后春笋一般，这是医学界非常热门的研究课题。综合本文的论述，我们可以发现，不管是动物实验，人眼细胞的体外实验或是真人的实验，指出的蓝光伤眼方向是非常明确的。虽然有不少保守派的人依旧认为蓝光伤眼证据不足，从而提出反对的意见，但基于目前的医学研究，将来在科技有所进步后，关于这个领域的医学研究定然会更加深入全面。而人眼的视网膜细胞不具有再生能力，目前需要提前减少电子产品的依赖，或者对电子产品采取防护，才能好好保护我们的灵魂之窗。

作者简介：

钱金维，生物医学工程专业，台湾大学电机工程硕士，北京大学光华管理学院硕士，前北京大学MBA导师，经营LCD相关领域超过20年。为研发护眼产品，于2015年创立深圳安普菲科技有限公司，建立安汰蓝品牌，致力于电子屏幕防蓝光技术研发与应用。深耕光学领域多年，发表数十篇相关论文并拥有国内外专利，期望为人类的视力保护，贡献一份心力。

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