教室光環(huán)境對(duì)中小學(xué)生視力及視力不良的影響研究

許建興

(廈門立達(dá)信照明有限公司， 福建 廈門 361006)

引言

兒童青少年是祖國的未來和民族的希望。近年來，各地、各部門不斷加強(qiáng)和創(chuàng)新兒童青少年視力健康管理機(jī)制，探索構(gòu)建兒童青少年視力低下防控體系，取得積極成效。但兒童青少年視力不良狀況仍十分嚴(yán)峻，視力不良檢出率持續(xù)上升且低齡化趨勢明顯，近視已成為一個(gè)困擾兒童青少年、家庭、學(xué)校、社會(huì)的重大公共衛(wèi)生問題[1-3]。2021年國家衛(wèi)生健康委員會(huì)的數(shù)據(jù)顯示，2020年我國兒童青少年的總體近視率高達(dá)52.7%，比2018年下降了0.9個(gè)百分點(diǎn)，近視防控任務(wù)艱巨。

除了課業(yè)負(fù)擔(dān)重，手機(jī)、電腦等電子產(chǎn)品普及，用眼過度、缺乏體育鍛煉和戶外活動(dòng)等常見因素外[4]，教室照明環(huán)境不合格也是造成視力不良的重要影響因素之一[5]。然而，段佳麗等[6]于2007年調(diào)查北京市4區(qū)中小學(xué)校教室的照明環(huán)境時(shí)發(fā)現(xiàn)，中小學(xué)校教室的平均照度為(264.9±118.9)lx，合格率僅為33.7%；而黑板的照度合格率僅為16.7%；張家口市中小學(xué)校教室照明合格率為94%[7]。沈英琪等[8]的調(diào)研結(jié)果也表明，目前我國大多數(shù)中小學(xué)校教室的照明環(huán)境普遍存在照度較低、照度均勻度偏低等問題。有研究表明，在照明環(huán)境不合格教室中學(xué)習(xí)生活的學(xué)生視力不良的檢出風(fēng)險(xiǎn)顯著高于在照明環(huán)境合格教室中學(xué)習(xí)生活的學(xué)生[9]。但教室照明環(huán)境改善對(duì)中小學(xué)生視力發(fā)展和視力不良的影響尚不清楚?；诖?，本研究借助廈門市2016年至2019年的學(xué)生年度體檢資料，分析教室光環(huán)境改善與學(xué)生視力及視力不良的相關(guān)性，探討學(xué)生近視的發(fā)生與發(fā)展的可能影響機(jī)制和風(fēng)險(xiǎn)因素，為兒童青少年的近視防控工作提供依據(jù)和新思路。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

本研究選擇廈門市五緣實(shí)驗(yàn)學(xué)校(九年制)作為項(xiàng)目校，廈門市蔡塘學(xué)校、廈門市湖里實(shí)驗(yàn)小學(xué)、廈門市湖里中心小學(xué)及其小學(xué)升初中劃片區(qū)對(duì)應(yīng)為廈門市蔡塘學(xué)校、廈門市湖里實(shí)驗(yàn)中學(xué)和廈門市湖里中學(xué)作為對(duì)照校，且項(xiàng)目校和對(duì)照校同屬于湖里區(qū)鄰近學(xué)校，教材和教學(xué)質(zhì)量評(píng)估要求一致。為評(píng)估教室照明環(huán)境改造對(duì)學(xué)生視力及其視力不良的預(yù)防效果，本研究通過學(xué)生的身份證號(hào)碼作為唯一編碼鏈接四年體檢數(shù)據(jù)，排除視力數(shù)據(jù)不完整、身份證號(hào)不完整及不能完整鏈接的研究對(duì)象后，共納入3 647名學(xué)生數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

1.2 納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

1.2.1 納入標(biāo)準(zhǔn)：① 廈門市2016年至2019年均參加了體檢的中小學(xué)生；② 廈門市2016年至2019年視力檢查檔案完整者；③廈門市2016年至2019年未轉(zhuǎn)入其他學(xué)校者。

1.2.2 排除標(biāo)準(zhǔn)：① 患有病理性近視者，如近視弧形斑、豹紋狀眼底、黃斑部出血；②有重要臟器疾病者(如先心病、腎病等)。

1.3 數(shù)據(jù)收集

1.3.1 體檢數(shù)據(jù)：項(xiàng)目校和對(duì)照校所有學(xué)生的年度體檢檔案，包括身高、體重、視力等資料。數(shù)據(jù)來源于廈門市教育事務(wù)受理中心。

1.3.2 視力測量：采用標(biāo)準(zhǔn)對(duì)數(shù)視力表由體檢隊(duì)指定的專人對(duì)學(xué)生的視力進(jìn)行測量。受試者距視力表5米處站立，用遮眼板輪換將雙眼遮上，先查左眼，后查右眼，均為裸眼視力。先從5.0一行視標(biāo)認(rèn)起。如看不清逐行上查，如辨認(rèn)無誤則逐行下查。每個(gè)視標(biāo)的識(shí)別時(shí)間不超過5 s。4.0～4.5各行視標(biāo)中，每行不能認(rèn)錯(cuò)1個(gè)；4.6～5.0各行中，每行不能認(rèn)錯(cuò)2個(gè)；5.1～5.3各行中，每行不能認(rèn)錯(cuò)3個(gè)。超過該規(guī)定就不再往下檢查，而以該行的上一行記為該受檢者視力。如5 m處不能辨認(rèn)視力表最上一行視標(biāo)時(shí)，令受檢者站立于距視力表2.5 m處或1 m處，檢查其是否能看清最上一行視標(biāo)，若能看清，則用4.0分別減去校正數(shù)值0.3或0.7后，記為該受檢者視力。將受檢者的左、右眼裸眼視力，分別記入相應(yīng)表格內(nèi)。

1.4 指標(biāo)定義

視力不良：任何一只眼睛的視力小于5.0者即可診斷為視力不良。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)量資料采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差的形式呈現(xiàn)，計(jì)數(shù)資料采用百分比的形式呈現(xiàn)。2016年至2019年項(xiàng)目校與對(duì)照校學(xué)生視力水平的縱向變化情況采用重復(fù)測量資料的方差分析進(jìn)行檢驗(yàn)，采用配對(duì)卡方檢驗(yàn)兩組間視力低下率或近視率的差異。

2 結(jié)果與討論

2.1 項(xiàng)目校教室照明改造效果

項(xiàng)目校教室照明改造前使用傳統(tǒng)的T8熒光燈燈具，照明質(zhì)量指標(biāo)明顯低于國家標(biāo)準(zhǔn)要求，與沈英琪等[8]在全國多地實(shí)地的調(diào)研結(jié)果一致，現(xiàn)有大面積使用的普通熒光燈仍存在教室桌面和黑板照度值偏低、照度均勻度不達(dá)標(biāo)、顯色指數(shù)低于國家標(biāo)準(zhǔn)、教室燈具沒有加裝防眩光部件、燈具色溫超出標(biāo)準(zhǔn)要求、光頻閃等主要指標(biāo)項(xiàng)不達(dá)標(biāo)問題，經(jīng)立達(dá)信LED護(hù)眼燈改造后，教室桌面的平均照度從163 lx提升到516 lx；照度均勻度從改造前的0.58提高為0.8；黑板面的平均照度和照度均勻度也得到顯著的提升，且均達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)GB 7793—2010《中小學(xué)校教室采光和照明衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中相關(guān)的要求。此外，眩光、顯色指數(shù)和色溫也得到較大改善。尤其是燈光改造后光頻閃(波動(dòng)深度)顯著下降，由改造前的46%降低至1.2%，見表1。與2016年相比，燈光改造4年后教室的平均照度衰減了20.3%，黑板面的平均照度由2016年的756 lx下降到了2020年的695 lx，衰減8.3%；色溫下降1.7%。而教室的照度均勻度、黑板的照度均勻度、眩光、光頻閃(波動(dòng)深度)、顯色指數(shù)等未檢測到明顯衰減，且2016年至2019年項(xiàng)目校光環(huán)境一直優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)要求。截止2020年底，從湖里區(qū)政府網(wǎng)公開的采購信息顯示[10]，僅廈門市蔡塘學(xué)校進(jìn)行教室燈光改造項(xiàng)目(招投標(biāo)采購項(xiàng)目名稱為教室及教師辦公室護(hù)眼燈，招標(biāo)文件編號(hào)：GW2020-SH755)。

表1 項(xiàng)目校教室照明環(huán)境改造前后主要照明參數(shù)比較Table 1 Comparison of main lighting parameters before and after the classroom lighting renovation of the project school

2.2 研究對(duì)象基本情況

本研究共納入3 647名6～11歲小學(xué)生，其中男生1 995(54.7%)名，女生1 652(45.3%)名。各年齡組間男女學(xué)生項(xiàng)目校和對(duì)照校的構(gòu)成比例均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)，詳見表2。

表2 研究對(duì)象的基本情況Table 2 Basic information about the research subject

2.3 項(xiàng)目校與對(duì)照校學(xué)生視力水平的變化趨勢比較

2016年教室照明改造時(shí)對(duì)照校和項(xiàng)目校6～11歲學(xué)生的左右眼視力的平均水平均為4.9，而照明改造兩年后(2018年)項(xiàng)目校學(xué)生的左右眼視力的平均水平下降至4.8，而對(duì)照校學(xué)生的左右眼視力水平下降至4.7；照明改造三年后(2019年)項(xiàng)目校學(xué)生左右眼的視力平均水平仍為4.8，而對(duì)照校學(xué)生左眼視力的平均水平仍為4.7，但右眼視力的平均水平繼續(xù)下降至4.6。重復(fù)測量資料的方差分析結(jié)果顯示，項(xiàng)目校與對(duì)照校學(xué)生左右眼視力的平均水平存在顯著性差異(P<0.001)，詳見表3。

表3 項(xiàng)目校與對(duì)照校學(xué)生視力水平變化趨勢比較Table 3 Comparison of the eyesight change of the students between project school and control schools

2.4 項(xiàng)目校與對(duì)照校中小學(xué)生視力不良檢出率的變化趨勢比較

表4結(jié)果顯示，對(duì)照校2016年、2017年、2018年和2019年6～11歲學(xué)生視力不良的檢出率分別為59.7%、63.7%、68.1%和76.1%，而項(xiàng)目校2016年、2017年、2018年和2019年6～11歲學(xué)生視力不良的檢出率分別為53.7%、48.2%、52.0%和62.0%。配對(duì)卡方檢驗(yàn)結(jié)果顯示項(xiàng)目校6～11歲學(xué)生兩年后和三年后視力不良的新發(fā)率或轉(zhuǎn)歸率顯著低于對(duì)照校(P<0.001)。

表4 項(xiàng)目校與對(duì)照校學(xué)生視力不良檢出率變化趨勢比較Table 4 Comparison of the prevalence of poor eyesight of the students between project school and control schools

2.5 分析與討論

針對(duì)光環(huán)境的改變，有專家提出不合格的視覺環(huán)境是形成近視的主要原因，而不是用眼習(xí)慣，以往很多動(dòng)物實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了光照時(shí)間與動(dòng)物的眼球屈光發(fā)育狀態(tài)相關(guān)?；诖?，本研究中項(xiàng)目校教室的平均照度由163lx提高至516lx，提高了216%，光頻閃的波動(dòng)深度由46%下降至1.2%，統(tǒng)一眩光指數(shù)(UGR)從23降低至UGR<16等，明顯改善了學(xué)生用眼光環(huán)境，這可能是項(xiàng)目校學(xué)生視力下降幅度小于對(duì)照校的原因之一。本研究還發(fā)現(xiàn)教室照明環(huán)境改造校學(xué)生三年中視力的下降幅度和視力不良的新發(fā)率均顯著低于對(duì)照校(P<0.001)，表明教室光環(huán)境改善對(duì)中小學(xué)生的視力下降和視力不良的發(fā)生具有一定的保護(hù)作用，可從國內(nèi)其他專家學(xué)者的研究結(jié)果中找到科學(xué)證據(jù)和理論支持。華文娟等[11，12]的研究發(fā)現(xiàn)教室光環(huán)境改善后學(xué)生的視力下降幅度小于未改善教室。陶然等[13]的干預(yù)研究也發(fā)現(xiàn)提升教室照明條件、改善教室照明環(huán)境有利于延緩學(xué)生視力水平的下降，控制學(xué)生視力不良的發(fā)生。沈明珠等[14]研究了常熟市中小學(xué)教室采光照明合格與學(xué)生視力不良的相關(guān)性，在采光照明合格的教室里學(xué)習(xí)的學(xué)生視力不良率低于采光照明不合格教室的學(xué)生視力不良率，與葉盛等[5]研究結(jié)論一致。盡管類似這些直接通過干預(yù)教室照明來研究光強(qiáng)度對(duì)近視保護(hù)性效應(yīng)的文獻(xiàn)較少，但不少有關(guān)中小學(xué)生戶外時(shí)間干預(yù)的流行病學(xué)研究，也從側(cè)面提示了高亮度的光環(huán)境對(duì)近視的保護(hù)作用。本研究從另一個(gè)層面揭示了提升照明光環(huán)境質(zhì)量與中小學(xué)生平均視力水平具有正相關(guān)性，與視力不良率具有負(fù)相關(guān)性，為改善教室光環(huán)境從而保護(hù)學(xué)生視力提供科學(xué)依據(jù)。

近年來的大量臨床研究結(jié)果表明[15-18]，戶外活動(dòng)具有防控近視的作用，但戶外活動(dòng)抑制近視眼發(fā)展的保護(hù)機(jī)制仍未闡明。陳燦等[19]的研究結(jié)果提示戶外活動(dòng)抑制近視發(fā)展的作用可能與光照強(qiáng)度及光譜的性質(zhì)有關(guān)，且其抑制近視的作用是通過多巴胺通路介導(dǎo)。因此，我們進(jìn)一步分析光環(huán)境對(duì)中小學(xué)生近視發(fā)生和發(fā)展的機(jī)制影響，推測其可能與光照提高視網(wǎng)膜多巴胺有關(guān)。由于多巴胺的合成和代謝具有光依賴性，受周圍環(huán)境亮度、時(shí)間和空間的影響；基礎(chǔ)研究發(fā)現(xiàn)，多巴胺是視網(wǎng)膜中重要的神經(jīng)遞質(zhì)，可提高日間視網(wǎng)膜功能，提示多巴胺可能是戶外活動(dòng)對(duì)近視起延緩作用的因素之一。一種可能作用機(jī)制是高照度環(huán)境會(huì)促使眼球產(chǎn)生更多的多巴胺，光照越強(qiáng)，多巴胺的釋放量越多[15]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，多巴胺的D1受體和D2受體平衡眼球的屈光發(fā)育，D1受體激活導(dǎo)致遠(yuǎn)視化而D2受體激活導(dǎo)致近視化發(fā)育[15]。在高亮度光照條件下，視網(wǎng)膜細(xì)胞的D1受體激活，抑制近視的發(fā)生發(fā)展[16，17]。另一種可能作用機(jī)制是太陽光譜組成也是調(diào)控RPE細(xì)胞分泌多巴胺的重要因素，在近視發(fā)展中有保護(hù)作用[19]。本研究中項(xiàng)目校使用高品質(zhì)LED光源，與熒光燈比，在可見光范圍內(nèi)光譜更連續(xù)、更接近太陽光譜，這可能是項(xiàng)目校學(xué)生視力下降幅度小于對(duì)照校的另一個(gè)重要因素，有待于進(jìn)一步研究太陽光譜、不同LED光譜與中小學(xué)生視力間的相關(guān)性及其影響機(jī)制，為戶外活動(dòng)抑制近視發(fā)生發(fā)展的作用提供了科學(xué)依據(jù)和理論支持。因此，如何通過光照干預(yù)手段調(diào)控多巴胺D1或D2受體的連續(xù)效應(yīng)，維持多巴胺水平的平衡以及多巴胺D1和D2受體的平衡，可能是預(yù)防和治療近視眼的有效選擇，相關(guān)探索性的研究正在進(jìn)行中。

3 結(jié)論與展望

本研究發(fā)現(xiàn)教室燈光改造項(xiàng)目顯著提升了教室的照明環(huán)境，且在一定程度上可減緩學(xué)生視力下降的幅度和視力不良的發(fā)生率，表明教室照明環(huán)境改善對(duì)中小學(xué)生視力不良的防控具有重要積極意義。

盡管本研究借助縱向數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)教室照明改造對(duì)學(xué)生視力發(fā)展及視力不良的發(fā)生率具有一定的保護(hù)作用，但本研究未調(diào)整戶外活動(dòng)時(shí)間、眼保健操、學(xué)生課業(yè)負(fù)擔(dān)等主要影響因素，可能會(huì)影響本研究觀察到的關(guān)聯(lián)。然而，本研究選取了鄰近項(xiàng)目校、且與項(xiàng)目校辦學(xué)理念相一致的學(xué)校作為對(duì)照校。

結(jié)合本研究結(jié)果，呼吁學(xué)校及相關(guān)部門應(yīng)重視中小學(xué)教室照明情況，并加強(qiáng)監(jiān)測力度以確保各項(xiàng)照明指標(biāo)均達(dá)到國家相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，為中小學(xué)生營造良好的光環(huán)境。但是，教室光環(huán)境參與近視發(fā)生發(fā)展的機(jī)制仍有待于進(jìn)一步探究，亟需尋找近視相關(guān)的快速預(yù)測指標(biāo)，以確定教室照明環(huán)境與中小學(xué)生視力間是否存在相關(guān)性，為近視眼防控提供科學(xué)依據(jù)。

致謝：感謝廈門市教育事務(wù)受理中心提供數(shù)據(jù)支持，北京大學(xué)兒童青少年衛(wèi)生研究所馬軍教授團(tuán)隊(duì)提供技術(shù)支持和指導(dǎo)。