抑郁癥光干預(yù)研究綜述及在養(yǎng)老空間的應(yīng)用展望*

陳堯東 張櫻子 支錦亦 景春暉 劉秋萍 CHEN Yaodong, ZHANG Yingzi, ZHI Jinyi, JING Chunhui, LIU Qiuping

0 引言

我國人口老齡化問題嚴(yán)峻，老年人抑郁癥發(fā)病率高、危害大，是引起殘疾和死亡的第二大疾病負(fù)擔(dān)。抑郁癥潛伏性高，極易被忽視而錯(cuò)過最佳治療期；發(fā)病中、后期藥物治療穩(wěn)定性不佳，且副作用大。研究發(fā)現(xiàn)[1-5]，光對人的情緒障礙，尤其是抑郁癥的發(fā)生及發(fā)展具有重要影響作用，強(qiáng)光照射可以有效緩解抑郁癥狀，因此，強(qiáng)光干預(yù)可用作藥物治療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，尤其是機(jī)構(gòu)養(yǎng)老空間的老年抑郁癥患者，90%的時(shí)間處于室內(nèi)，日常曝光劑量嚴(yán)重不足，因此對人工補(bǔ)光的需求相較年輕人更迫切。且其管理相對集中，在建筑空間中進(jìn)行日常光干預(yù)實(shí)施可行性更高。光干預(yù)應(yīng)用于養(yǎng)老空間，可與自然光及日常人工照明結(jié)合，實(shí)現(xiàn)早期介入，全病程干預(yù)：預(yù)防發(fā)生、延緩發(fā)展、促進(jìn)康復(fù)；對改善老年人生存環(huán)境，實(shí)現(xiàn)“康養(yǎng)結(jié)合”，提高生命質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)“健康養(yǎng)老”具有積極意義。

雖然抑郁癥光干預(yù)的相關(guān)臨床研究已取得較大進(jìn)展，獲得了大量定量成果，關(guān)于抗抑郁光干預(yù)的有效閾值也有大量報(bào)道。但是，要在養(yǎng)老空間中應(yīng)用光干預(yù)仍有許多尚未解決的科學(xué)及實(shí)踐問題：由于僅從臨床角度考慮療愈效果，未考慮視覺舒適度、光生物安全性等問題，臨床實(shí)驗(yàn)獲得的光干預(yù)起效閾值無法直接應(yīng)用于養(yǎng)老空間；在抑郁癥光干預(yù)應(yīng)用中，涉及到自然采光及人工照明，如何將兩者有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的療愈光環(huán)境，尚存在大量技術(shù)問題，如，光照劑量及其在空間中的分布均勻度、自然采光穩(wěn)定性，人工照明的節(jié)能性及動態(tài)補(bǔ)光等問題。

因此，本文基于大量文獻(xiàn)研究，輔以模擬實(shí)例，梳理了抑郁癥病理機(jī)制中“情感—認(rèn)知—行為—腦網(wǎng)絡(luò)”的廣泛聯(lián)系，總結(jié)了光干預(yù)起效的神經(jīng)機(jī)制，提出了“光敏網(wǎng)絡(luò)”；提出了適用于養(yǎng)老空間的抑郁癥光干預(yù)應(yīng)用閾值范圍的構(gòu)建思路，并推薦了有效應(yīng)用閾值范圍；總結(jié)了光干預(yù)在養(yǎng)老空間中的應(yīng)用策略，梳理了自然光采集及人工補(bǔ)光技術(shù)中待解決的問題。

1 抑郁癥光干預(yù)研究綜述

1.1 機(jī)制研究

1.1.1 情感、認(rèn)知及行為機(jī)制

抑郁癥是一種廣泛涉及情感障礙、認(rèn)知障礙及神經(jīng)功能障礙的精神疾病。1967年，亞倫·貝克（Aaron Beck）[6-8]提出了經(jīng)典抑郁癥認(rèn)知模型（圖1），認(rèn)為負(fù)性認(rèn)知偏倚是抑郁癥發(fā)生及發(fā)展的關(guān)鍵因素。負(fù)性認(rèn)知偏倚主要分為以下三個(gè)階段：

第一階段：負(fù)性注意力（biased attention），在信息的獲取階段，抑郁個(gè)體會選擇性忽視正性信息，對負(fù)性信息表現(xiàn)出偏向性，關(guān)注時(shí)間也顯著高于正性信息；

第二階段：負(fù)性加工（biased processing），在對所獲信息進(jìn)行處理加工階段，抑郁個(gè)體傾向于對所獲信息進(jìn)行負(fù)向加工，并對負(fù)性信息進(jìn)行反復(fù)加工；

第三階段：負(fù)性反鄒（biased rumination），在對所獲信息進(jìn)行編碼、形成記憶的階段，抑郁個(gè)體往往無法抑制對負(fù)性信息及消極記憶的反復(fù)加工，不斷強(qiáng)化負(fù)性記憶。

以上情感處理及認(rèn)知過程的負(fù)性偏倚是導(dǎo)致抑郁個(gè)體表現(xiàn)出持續(xù)性的情感障礙（如焦慮、狂躁、意志消沉、自卑抑郁）以及行為紊亂（如睡眠障礙、飲食失調(diào)、自殺）的主要原因。該模型從情感、認(rèn)知及行為等臨床表現(xiàn)方面闡明了抑郁癥的病理機(jī)制，然而，并沒有厘清抑郁癥的生理發(fā)病機(jī)制。

1.1.2 腦機(jī)制：“光敏網(wǎng)絡(luò)”

1937年，詹姆斯·帕佩茲（James Papez）[9]提出“情感調(diào)控系統(tǒng)”（emotional processing system，EPS）理論（圖1），揭示了抑郁癥發(fā)病的腦機(jī)制：認(rèn)為大腦中一系列內(nèi)部廣泛關(guān)聯(lián)、自成體系的腦神經(jīng)環(huán)路（包括前額葉、邊緣系統(tǒng)、紋狀體及丘腦等腦區(qū)）間相互作用，共同參與對情感、認(rèn)知及行為的調(diào)控[10-14]。近年，在此理論的基礎(chǔ)上，越來越多的研究認(rèn)為“情感調(diào)控系統(tǒng)”的功能失效是抑郁癥發(fā)生及發(fā)展的關(guān)鍵原因，與抑郁癥的情感及認(rèn)知障礙關(guān)系密切[13,15-17]，這些研究建立起了神經(jīng)環(huán)路與認(rèn)知、情感、行為間的調(diào)控關(guān)系，詳見參考文獻(xiàn)[5]（圖2）。2020年，陳堯東等人[5]系統(tǒng)梳理了“情感調(diào)控系統(tǒng)”中，對光照刺激起顯著反應(yīng)的神經(jīng)環(huán)路，結(jié)合“亞倫·貝克的抑郁認(rèn)知模型”，提出“光敏網(wǎng)絡(luò)”概念，并初步刻畫了其空間模型。如圖2所示，“光敏網(wǎng)絡(luò)”主要包括視覺神經(jīng)環(huán)路、節(jié)律調(diào)控神經(jīng)環(huán)路和情感神經(jīng)通路。視覺神經(jīng)環(huán)路主要為視網(wǎng)膜（錐狀細(xì)胞、桿狀細(xì)胞）—丘腦區(qū)域（外側(cè)膝狀體核、丘腦枕、后丘腦等）—視覺皮質(zhì)；節(jié)律調(diào)控神經(jīng)環(huán)路：視網(wǎng)膜（ipRGCs）—下丘腦區(qū)域（視交叉上核、背內(nèi)側(cè)核、下丘腦室旁核等）/視前區(qū)—腦干區(qū)域—垂體/松果體（褪黑素分泌）；情感神經(jīng)通路一是：視網(wǎng)膜—邊緣系統(tǒng)（外側(cè)韁核、杏仁核）；情感神經(jīng)通路二是：視網(wǎng)膜—丘腦區(qū)域（腹外側(cè)膝狀體核/膝狀體間小葉、橄欖前核）—外側(cè)韁核；情感神經(jīng)通路三是：杏仁核—內(nèi)側(cè)前額葉皮質(zhì)/前扣帶回—前額葉等。同時(shí)，該研究認(rèn)為抑郁癥光干預(yù)起效的神經(jīng)機(jī)制為光照刺激通過作用于情感調(diào)控系統(tǒng)中的“光敏網(wǎng)絡(luò)”參與情感及認(rèn)知調(diào)控，從而干預(yù)抑郁癥狀（圖1）。

圖1 “光敏網(wǎng)絡(luò)”理論基礎(chǔ)Fig.1 the theoretical basis of “l(fā)ight-sensitive circuits”

此外，圖2可見，情感調(diào)控環(huán)路與視覺環(huán)路、節(jié)律調(diào)節(jié)環(huán)路存在部分共用腦區(qū)，因此，視覺效應(yīng)、晝夜節(jié)律與情感調(diào)控之間也會相互影響，人所處的空間視覺環(huán)境、睡眠及飲食節(jié)律都可以對人的情感產(chǎn)生影響，也會影響抑郁情緒。

圖2 “光敏網(wǎng)絡(luò)”空間模型Fig.2 the spatial model of “l(fā)ight-sensitive circuits”

1.2 光干預(yù)閾值相關(guān)研究

光干預(yù)對抑郁癥起效的關(guān)鍵參數(shù)包括：曝光劑量（曝光強(qiáng)度和曝光時(shí)長）、曝光時(shí)間、光譜（光色）。國內(nèi)外對這些技術(shù)參數(shù)及其有效閾值范圍做了大量探索，獲得了一些定量結(jié)論。

1.2.1 曝光劑量 （曝光強(qiáng)度和曝光時(shí)長)

曝光強(qiáng)度及曝光時(shí)長共同決定著曝光劑量，是光干預(yù)最重要的技術(shù)參數(shù)，對光干預(yù)的效果起著決定性作用。對曝光劑量閾值的探索既有單獨(dú)討論強(qiáng)度與時(shí)長的，也有綜合討論劑量的。

曝光強(qiáng)度方面，神經(jīng)機(jī)制領(lǐng)域研究顯示：更強(qiáng)的曝光強(qiáng)度能引起大腦更廣泛、更持久的情感調(diào)控系統(tǒng)反應(yīng)[5,18-19]。臨床上根據(jù)曝光強(qiáng)度，將光干預(yù)分為強(qiáng)光干預(yù)（bright light intervention）和弱光干預(yù)（dim light intervention）兩大類，有研究[33]顯示強(qiáng)光干預(yù)的抗抑郁效果顯著高于弱光干預(yù)。強(qiáng)光干預(yù)一般需要瞳孔照度達(dá)到上千，甚至上萬勒克斯（如，2 500 lux[20]， 5 000 lux[21-22]，10 000 lux[23-25]）。對于強(qiáng)光干預(yù)有效閾值范圍的探索，范·博梅爾（Van Bommel）等人[26]認(rèn)為光照刺激對人體產(chǎn)生即時(shí)光生物效應(yīng)（即時(shí)褪黑素抑制）的下限推薦照度值為1 000 lux（眼位區(qū)域）；由于人體晝夜節(jié)律和情感調(diào)控間的廣泛交互性（如，兩類神經(jīng)環(huán)路存在大量共用腦區(qū)，節(jié)律紊亂與抑郁癥互為高頻并發(fā)癥等），此下限閾值在抑郁癥強(qiáng)光干預(yù)中得到了廣泛應(yīng)用[1]。弱光干預(yù)則僅需數(shù)百勒克斯[27], 適用于特殊場景的喚醒及情緒舒緩，但持續(xù)時(shí)間不宜過長。

曝光時(shí)長方面，有研究報(bào)告，臨床上光干預(yù)對抑郁癥起效需要每天接受強(qiáng)曝光30—120 min，且需持續(xù)若干周，2—5周被認(rèn)為具有更好的抗抑郁效果[28-29]。趙雪等人[30]梳理了若干針對老年人的抗抑郁強(qiáng)光干預(yù)研究，發(fā)現(xiàn)光干預(yù)對抑郁癥狀的緩解效果在第2周和第4周并沒有顯著差異，且均顯著弱于第3周，因此認(rèn)為，3周可能是光干預(yù)效果轉(zhuǎn)折的一個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。對此，筆者認(rèn)為后續(xù)光干預(yù)若要達(dá)到較好的效果，在滿足有效閾值的前提下，可以考慮使用人眼可辨，變化緩慢的動態(tài)光，或是人眼不可辨的高頻動態(tài)光。

曝光劑量方面，有研究[27]認(rèn)為強(qiáng)光干預(yù)（用于治療季節(jié)性情感障礙）下限光劑量需要至少3 000 lux*hours，且持續(xù)至少4天；其中，3 000 lux*hours可由不同的曝光強(qiáng)度和曝光時(shí)長構(gòu)成，可使用1 500 lux的眼位照度，持續(xù)2 h，亦可使用1 000 lux眼位照度，持續(xù)3 h。也有研究推薦5 000 lux*hours為下限曝光劑量，懷茲·賈斯提（Wirz Justice）等人[31]認(rèn)為每天接受2 h眼位照度為2 500 lux的強(qiáng)光暴露能有效抗抑郁，久安·特曼（Jiuan Terman）等人[32]則報(bào)告了每天接受30 min 10 000 lux的強(qiáng)光暴露也有抗抑郁效果。

1.2.2 曝光時(shí)間

根據(jù)曝光時(shí)間的不同，光干預(yù)分為：黎明模擬（dawn simulator）、清晨干預(yù)（morning-intervention）、傍晚干預(yù)（evening- intervention）、清晨/傍晚結(jié)合干預(yù)（morning /evening intervention）等。阿爾弗雷德·洛威（Alfred Lewy）等人[1]在對季節(jié)性情感障礙患者進(jìn)行持續(xù)1周的強(qiáng)光干預(yù)后發(fā)現(xiàn)，接受清晨干預(yù)被試的季節(jié)性情感障礙癥狀得到顯著緩解，而接受傍晚干預(yù)被試的緩解效果并不顯著。邁克爾·特曼（Michael Terman）等人[33]對14個(gè)研究機(jī)構(gòu)5年的研究成果進(jìn)行篩選、分析，也發(fā)現(xiàn)清晨干預(yù)對抑郁癥的緩解作用要顯著高于傍晚干預(yù)及其他時(shí)間的光干預(yù)（p＜0.001）；同時(shí)還發(fā)現(xiàn)清晨+傍晚結(jié)合干預(yù)對抑郁個(gè)體的緩解率并不比單獨(dú)使用清晨干預(yù)高，也側(cè)面印證了阿爾弗雷德·洛威等人[1]的研究結(jié)論：傍晚干預(yù)對抑郁癥緩解效果并不顯著。

1.2.3 光譜（光色）

人類在自然光下繁衍、進(jìn)化了上億年，生理和心理都適應(yīng)了自然光，因此自然光被認(rèn)為是最安全、有效的抗抑郁光源之一。人工光源中，全光譜白光被廣泛應(yīng)用于抗抑郁治療中。單色光中，相較于綠光（527 nm）和紫光波段（430 nm），藍(lán)光波段（如480 nm）能引起“情感調(diào)控系統(tǒng)”中更廣泛區(qū)域的神經(jīng)活動（包括丘腦區(qū)域、杏仁核、海馬體等）[19]。情感調(diào)控神經(jīng)環(huán)路和節(jié)律調(diào)控神經(jīng)環(huán)路起點(diǎn)：視網(wǎng)膜上的第三類感光細(xì)胞也對波長為484 nm的藍(lán)光最敏感[34]，藍(lán)光對于褪黑素的分泌有明顯的抑制作用[35]，對人體激素分泌、晝夜節(jié)律影響均強(qiáng)于其他波段，446～477 nm被認(rèn)為是對褪黑素的分泌產(chǎn)生抑制作用的范圍[36]。

2 光干預(yù)在養(yǎng)老空間中的應(yīng)用策略

隨著年齡的增長，老年人生理及心理的退行性變化導(dǎo)致其視覺系統(tǒng)、行為模式也發(fā)生變化，對光的需求不同于年輕人，因此，抑郁癥光干預(yù)在養(yǎng)老空間的應(yīng)用閾值范圍及應(yīng)用策略都應(yīng)針對老年人的視覺及心理特征做出定制化調(diào)整。養(yǎng)老空間日常光干預(yù)要實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的療愈效果，需滿足以下3個(gè)條件（圖3）：眼位光照達(dá)到有效應(yīng)用閾值范圍，在時(shí)間維度上持續(xù)，空間維度上全覆蓋；滿足視覺舒適度，保證眼位光分布的均勻度，避免濃重陰影及時(shí)間、空間上過度的明暗變化；嚴(yán)格限制光害（如藍(lán)光危害及頻閃等）。因此，光干預(yù)在養(yǎng)老空間應(yīng)用的總體策略為：與日常照明及自然采光有機(jī)結(jié)合；結(jié)合動態(tài)采光理論，最大限度引入自然光，并重新分配，實(shí)現(xiàn)更高的均勻度；采光不足的區(qū)域進(jìn)行人工動態(tài)補(bǔ)光。

圖3 養(yǎng)老空間光干預(yù)應(yīng)用策略Fig.3 the application strategy of light therapy in elderly living spaces

2.1 用閾值

研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)曝光強(qiáng)度超過一定極限閾值時(shí)，視覺不舒適感會快速升高。臨床上，抗抑郁效果是光干預(yù)參數(shù)選擇的主導(dǎo)因素，且治療時(shí)間集中在一個(gè)相對短的范圍內(nèi)，因此，往往忽視視覺舒適度，采用超高曝光。然而，在人居空間中應(yīng)用光干預(yù)，視覺舒適度是一個(gè)無法被忽視的重要因素，且老年人由于視覺系統(tǒng)的退行性變化，對不舒適光環(huán)境的感受更加敏感。對此，可以通過增加曝光時(shí)長來降低曝光強(qiáng)度，以保證光干預(yù)的有效性和視覺舒適度。本章節(jié)詳細(xì)梳理了老年人的視覺特征、視覺舒適閾值相關(guān)研究結(jié)果，結(jié)合抑郁癥光干預(yù)閾值相關(guān)研究結(jié)果，總結(jié)出適用于養(yǎng)老空間的光干預(yù)應(yīng)用閾值推薦范圍（圖4）。

圖4 養(yǎng)老空間光干預(yù)推薦閾值Fig.4 recommended threshold of light therapy in elderly living spaces

2.1.1 老年人視覺特征

隨著年齡的增長，老年人視覺系統(tǒng)發(fā)生的退行性改變主要表現(xiàn)在[37-38]：第一，眼角膜直徑變小、形狀趨于扁平化（曲率半徑增大），屈光能力下降，引發(fā)“遠(yuǎn)視”，同時(shí)，眼角膜的知覺敏感性也會降低；第二，瞳孔變小，瞳孔最大直徑和最小直徑都會隨年齡的增長縮小很多，同時(shí)，瞳孔對光的反應(yīng)靈敏度也會下降，75歲老年人瞳孔靈敏度只有20歲時(shí)的12%，80歲老年人瞳孔對光的反應(yīng)靈敏度已經(jīng)幾乎接近于零；第三，晶狀體變硬、喪失彈性，角膜和晶狀體的變化使得眼睛的調(diào)節(jié)能力大大降低，部分老年人60歲以后眼睛實(shí)際上已變成一個(gè)焦點(diǎn)固定的光學(xué)系統(tǒng)，同時(shí)，晶狀體對短波長的吸收系數(shù)也會極大地增加，導(dǎo)致老年人顏色視覺能力的降低。上述視覺系統(tǒng)的退行性變化使老年人對光的感受呈現(xiàn)出以下特點(diǎn)[39]：第一，老年人視覺敏銳度降低，產(chǎn)生相同的視覺，老年人所需光照量增加，幾乎是20歲年輕人的四倍；第二，老年人對眩光更加敏感，暗適應(yīng)所需時(shí)間更長，對動態(tài)光適應(yīng)能力也更弱。因此，養(yǎng)老空間光環(huán)境在增加光照量的同時(shí)，需保證光分布的均勻度，避免過大的明暗變化（包含空間及時(shí)間維度），避免濃重的陰影區(qū)；第三，老年人對空間進(jìn)深的感知能力下降；第四，顏色辨別能力下降；第五，眼部疾?。ㄈ绨變?nèi)障、黃斑變性、青光眼等）的發(fā)生率大大增加。

2.1.2 視覺舒適閾

在室內(nèi)光環(huán)境研究中，視覺舒適度是影響人健康和心理感受的重要因素。瞳孔照度作為預(yù)測和評估視覺舒適度的重要指標(biāo)，在大量研究中都有定量報(bào)告，但具體閾值不盡相同。范·韋梅倫伯格（Van Wymelenberg）等[40]的研究發(fā)現(xiàn)瞳孔照度大于1 250 lux的光環(huán)境容易引起視覺不舒適感，阿爾斯坦·雅庫比克（Alstan Jakubiec）[41]的研究發(fā)現(xiàn)瞳孔照度達(dá)到1 500 lux時(shí)，有54.7%的被試感到視覺不適，萊恩·卡爾森（Line Karlsen）等人[42]指出避免不舒適眩光的瞳孔照度上限閾值為1 700 lux。最近的一項(xiàng)研究[43]將產(chǎn)生視覺不舒適感的瞳孔照度下限閾值進(jìn)一步推高到2 000 lux，研究結(jié)論顯示：當(dāng)瞳孔照度小于2 000 lux時(shí)，感受不到視覺不舒適，當(dāng)瞳孔照度在2 000～3 000 lux范圍內(nèi)時(shí)，可感受到視覺不舒適，當(dāng)瞳孔照度在3 000～5 000 lux范圍內(nèi)時(shí),不舒適感會干擾視覺作業(yè)，當(dāng)瞳孔照度大于5 000 lux時(shí)，會產(chǎn)生無法忍受的不舒適感。上述研究中，幾乎所有的實(shí)驗(yàn)都是在工作條件下進(jìn)行光環(huán)境評估，被試在視覺作業(yè)中，且被安排在一個(gè)固定位置上，不合理光照量及光分布更容易引起被試視覺不舒適感；因此，當(dāng)在一個(gè)相對輕松、無視覺作業(yè)、可隨意移動的條件下，有理由相信在相對均勻布光的前提下，2 000 lux的瞳孔照度產(chǎn)生視覺不舒適的概率較低。

2.1.3 光干預(yù)在養(yǎng)老空間應(yīng)用參量及閾值推薦

如圖4所示，基于抑郁癥光干預(yù)有效閾值、人體視覺舒適閾值及老年人視覺特征的相關(guān)研究結(jié)果，推薦適用于養(yǎng)老空間的抑郁癥光干應(yīng)用預(yù)閾值范圍為：曝光強(qiáng)度，1 000～2 000 lux；曝光時(shí)長，90～165 min/天，3～4周；曝光時(shí)間，清晨；光譜（光色），全光譜白光、含藍(lán)光成分的白光。

2.2 光害限制

由于老年人群的特殊性，在養(yǎng)老空間中應(yīng)用日常的高強(qiáng)度光干預(yù)，可能產(chǎn)生的光害應(yīng)被高度重視及嚴(yán)格限制。國際照明委員會（International Commission on Illumination，CIE）、北美照明工程學(xué)會（Illuminating Engineering Society of North America，IES）等國際照明組織均有報(bào)告指出：極端的或不合理的光照條件可能會對人的健康造成危害，尤其是老年人等易感人群。比如，過度的紫外光（UV，250～400 nm）暴露是導(dǎo)致人類皮膚非黑色素瘤[44]和紅斑癥[45]的主要誘因之一；因此，應(yīng)避免在養(yǎng)老空間中老年人活動的區(qū)域使用含大量紫外光的照明產(chǎn)品。此外，可見光中，藍(lán)光過量也可能引起人的身體不適（如視覺疲勞、眩暈），甚至造成不可逆的視網(wǎng)膜損傷及其他危害，統(tǒng)稱藍(lán)光危害（blue light hazard，BLH），是室內(nèi)用光健康問題中最令人關(guān)注的焦點(diǎn)之一。國際非電離輻射防護(hù)委員會（the International Commission for Non-Ionizing Radiation Protection，ICNIRP）推薦了避免藍(lán)光危害的最大允許劑量為：106J/（m2.sr），且一天內(nèi)藍(lán)光暴露時(shí)間不超過165 min[46]。最近，國際照明委員會發(fā)布了一份關(guān)于藍(lán)光危害的立場聲明[47]：日常使用的普通白光光源超過藍(lán)光危害極限劑量的可能性不大，但對于主要發(fā)射藍(lán)光波段的光源來說，超過極限劑量是有可能的。因此，在養(yǎng)老空間中應(yīng)嚴(yán)格禁止應(yīng)用發(fā)射藍(lán)光波段的光源。此外，國際照明委員會[48]還為評估光和燈具系統(tǒng)的光生物安全提供了指南，規(guī)定了暴露極限，并為評估和控制光生物危害提供了參考測量技術(shù)和分類方案。另外，對于人工光源，閃爍是另一個(gè)可能引起健康風(fēng)險(xiǎn)（如閃爍性眩暈、光敏性癲癇）的因素。閃爍的可感知性是決定其危害程度的主要因素，由光源的閃爍頻率（flicker frequency）和調(diào)制深度（modulation depth）決定?？傮w而言，高頻閃爍的可感知性較小，因此產(chǎn)生不良影響的幾率較??；而低頻、高調(diào)制往往會產(chǎn)生可見閃爍，可能會產(chǎn)生即時(shí)的不良影響（如癲癇），低頻高調(diào)制的閃爍則不太明顯，潛在的不良影響（如頭痛）可能不會立即出現(xiàn)。為了減少因閃爍造成的不良后果，電氣和電子工程師協(xié)會（the Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE）[49]推薦了高亮度LED中調(diào)制電流的方法，以及閃爍頻率和調(diào)制深度的低風(fēng)險(xiǎn)范圍。

綜上所述，在養(yǎng)老空間中安全、低干擾、且有效的應(yīng)用光干預(yù)，需要考慮多方面的因素。除應(yīng)用閾值及光害外，還應(yīng)充分考慮老年人間的個(gè)體差異（部分老年人喜歡明亮的光環(huán)境，但也有一部分老人更傾向低亮度的環(huán)境），為避免強(qiáng)光干預(yù)對無光療需求的老年人產(chǎn)生侵?jǐn)_、對“光敏亞群”產(chǎn)生潛在危害（如，部分人群長時(shí)間暴露在高強(qiáng)度或閃爍的光環(huán)境中會出現(xiàn)頭暈甚至癲癇的風(fēng)險(xiǎn)），因此，光療的應(yīng)用空間需謹(jǐn)慎選擇?？傮w而言，對于高強(qiáng)度光干預(yù)，應(yīng)盡量選擇老年人可以自主決定去留的公共活動空間；條件允許的情況下建議進(jìn)行明暗分區(qū)，以避免無形中剝奪老年人使用公共活動空間的權(quán)利。對于臥室等私密性較強(qiáng)空間，可采用弱光干預(yù)，尤其是黎明模擬，在清晨低干擾、舒緩的喚醒老年人，利于穩(wěn)定其生理節(jié)律，降低應(yīng)激風(fēng)險(xiǎn)。

3 光干預(yù)在養(yǎng)老空間中的應(yīng)用技術(shù)

實(shí)現(xiàn)光干預(yù)在養(yǎng)老空間中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)主要有以下幾方面。

3.1 自然光采集技術(shù)

實(shí)現(xiàn)光干預(yù)所需的光照強(qiáng)度比視覺作業(yè)所需的光照強(qiáng)度要高得多，因此，白天利用自然光實(shí)現(xiàn)療愈光環(huán)境，對自然光采集技術(shù)（解決采光總量）及重新分配技術(shù)（解決采光均勻度）要求極高。更大的采光總量利于實(shí)現(xiàn)室內(nèi)更大區(qū)域達(dá)到有效應(yīng)用閾值，影響采光總量及均勻度的因素除了地區(qū)光氣候外，還有建筑空間組織策略、采光口形式、大小及朝向等。

3.1.1 采光總量及采光均勻度問題

首先，通過建筑空間組織手段，可增加采光總量、改善均勻度。常見的可增加采光總量的空間組織方式有：采光中庭（豎向采光井）、采光夾層（橫向采光）、退臺/錯(cuò)位等[50]。其中，采光中庭是在建筑內(nèi)部設(shè)置庭院空間，對于低矮建筑，采光中庭具有“室外空間”的特點(diǎn)，除采光、通風(fēng)、調(diào)節(jié)溫濕度等作用外，還可種植綠化，具有景觀價(jià)值。隨著高層、超高層建筑的發(fā)展，采光中庭高寬比不斷增加，其“室外空間”的特點(diǎn)不斷弱化，“室內(nèi)空間”的屬性則不斷增強(qiáng)，主要起豎向采光及垂直通風(fēng)的作用。采光方面，中庭可以增加空間內(nèi)部的采光總量，避免集中布局的建筑空間中心部分采光不足，尤其是四川及高緯度地區(qū)，北向房間直射陽光不足，插入采光中庭可使原本采光不足的北向房間從中庭獲得直射光。圖5a所示為空間高度集中的金貝兒美術(shù)館通過設(shè)置大量采光中庭（黃色半透明區(qū)域），有效解決了內(nèi)部采光不足的問題。采光中庭還可以演變出各種嵌入的采光空間，如頂部通透的走廊等。漫射夾層一般是在層高較高、體量較大、空間集中的高層及超高層建筑中設(shè)置的開放、通透、向陽的空間，起橫向采光、并導(dǎo)入建中中心的作用。圖5b所示法蘭克福銀行總部大樓同時(shí)采用了豎向采光井和采光夾層兩種空間組織手段，為該建筑解決了內(nèi)部采光問題，產(chǎn)生了可觀的節(jié)能效益。此外，建筑各層之間可通過退臺（圖5c），利于通過露臺反射增加采光總量；也可在平面上進(jìn)行錯(cuò)位（圖5c），使原本無法南向采光的空間獲得南向直射光。

圖5 建筑自然采光與空間組織Fig.5 architectural daylighting and spatial organization strategies

其次，采光口也是影響采光總量及均勻度的重要因素。建筑中最常用的采光口形式是側(cè)窗采光，而民用建筑多為單側(cè)開窗；這種采光口形式存在以下弊端：近窗區(qū)域眼位照度嚴(yán)重超過舒適度閾值（＞2 000 lux）；而遠(yuǎn)窗區(qū)域眼位照度又嚴(yán)重不足，無法達(dá)到療愈效果（＜1 000 lux），甚至無法滿足視覺作業(yè)（＜300 lux）。圖6所示為成都地區(qū)3、6、9、12月份向窗（南）及背窗（北）方向，早上8:00—12:00，站在室內(nèi)不同進(jìn)深位置，瞳孔照度值的變化情況，可見單側(cè)窗采光呈現(xiàn)出以下不利于實(shí)現(xiàn)光干預(yù)效果的特點(diǎn)：第一，從進(jìn)光總量上看，如果總量在房間內(nèi)均布，現(xiàn)有數(shù)據(jù)顯示南向全年61.1%的時(shí)間進(jìn)光總量可以實(shí)現(xiàn)室內(nèi)全區(qū)域達(dá)到有效閾值，北向則只有27.8%的時(shí)間可以，然而，從圖中實(shí)際光分布情況可以看出，實(shí)現(xiàn)全區(qū)域均達(dá)到有效閾值的時(shí)間占比為0%，即，側(cè)窗采光無法實(shí)現(xiàn)室內(nèi)全區(qū)域達(dá)到有效閾值；第二，近窗和遠(yuǎn)窗區(qū)域瞳孔照度分布極不均勻，近窗區(qū)域大量時(shí)間（時(shí)間占比：南向30.9%，北向3.3%）瞳孔照度超過視覺舒適閾（2 000 lux），而遠(yuǎn)窗區(qū)域瞳孔照度遠(yuǎn)低于1 000 lux；第三，向南及向北瞳孔照度分布也存在極大差異，北向僅有19.3%的時(shí)間瞳孔照度達(dá)到光干預(yù)下限閾值（1 000 lux），而南向可達(dá)58.0%。以上采光特點(diǎn)造成不舒適眩光及大量自然光浪費(fèi)。針對側(cè)窗采光呈現(xiàn)出采光總量不足及均勻度差等問題，部分建筑在窗臺外沿安裝反光板，以導(dǎo)入更多的自然光，提高采光總量。圖7（模擬條件與圖6一致）所示為應(yīng)用Radiance模擬的反光板出挑深度對采光總量的補(bǔ)充情況，可見，反光板對提高室內(nèi)采光總量具有一定的效果，出挑越多，采光總量越多，且由反光板反射的自然光可進(jìn)入房間深處，利于提升均勻度，但由于出挑深度不能無限增加，反光板對采光總量及均勻度的提升效果也是有限的。對于某些建筑形式，如單層大空間建筑，可采用雙側(cè)開窗或天窗提高采光均勻度，圖8所示為各類天窗形式的采光均勻度表現(xiàn)，從圖中可見，同樣達(dá)到最小采光系數(shù)（DFmin）5%時(shí)，峰值越小說明均勻度越高，因此各類天窗采光均勻度從高到低的順序?yàn)椋壕匦翁齑埃―Fmax=6%）＞分散設(shè)置的平天窗（DFmax=6.5%）＞梯形天窗（DFmax=9%）＞鋸齒形天窗（DFmax=11%）＞集中設(shè)置的平天窗（DFmax=14%）[51]。但天窗的安裝條件較苛刻，僅適用于單層建筑或多層建筑的頂層間。

圖6 側(cè)窗采光瞳孔照度進(jìn)深方向分布特點(diǎn)（成都）Fig.6 distribution characteristics of corneal illuminance of side window daylighting (Chengdu)

圖7 窗邊反光板出挑深度對室內(nèi)采光的影響Fig.7 influence of overhanging depth of window reflector on corneal illuminance

圖8 各類天窗的采光均勻度Fig.8 daylighting uniformity of different skylights

此外，隨著材料技術(shù)的發(fā)展，反光材料的反射率不斷提高，導(dǎo)光管技術(shù)也日趨成熟，可以將屋面或外墻的自然光導(dǎo)入建筑內(nèi)部。影響導(dǎo)光管采光量的因素主要有：一、進(jìn)光口面積，面積越大，進(jìn)光總量越多；二、內(nèi)壁反射率，反射率越高，光損則越少；三、傳輸距離，距離越遠(yuǎn)，終點(diǎn)所剩光能越少。圖9所示為美國被動式節(jié)能公司（PASSIVENT）所開發(fā)導(dǎo)光管在不同室外照度、不同管徑條件下，管內(nèi)不同傳導(dǎo)距離處照度的衰減實(shí)測數(shù)據(jù)[52]。從室外照度與進(jìn)光口（管內(nèi)1 m處）的照度數(shù)據(jù)差異可見，其室內(nèi)照度較室外照度呈數(shù)百倍的衰減，說明普通的導(dǎo)光管（圖10a）由于建筑結(jié)構(gòu)限制，進(jìn)光口孔徑無法做大，進(jìn)光總量較低。為提高進(jìn)光總量，可對導(dǎo)光管進(jìn)行改進(jìn)，主要方法有：一、如圖10b所示，可在進(jìn)光口設(shè)置角度可調(diào)的傾斜折光板，方位角和傾斜角可保證折光板始終迎向太陽直射光的入射方向，既增大了受光面面積，又能接收更多的直射光，可提高進(jìn)光總量；二、如圖10c所示，還可以通過一套反射板系統(tǒng)將自然光反射到進(jìn)光口，通過增加反射板數(shù)量，理論上可無限增加進(jìn)光總量；此外，反射板系統(tǒng)與日光追蹤技術(shù)、計(jì)算機(jī)模擬結(jié)合，可計(jì)算出任意時(shí)刻太陽直射光的入射方向，從而獲得每一面反光板的最佳反射角度，精確的將反光板采集的太陽光投射到采光口處。

圖9 導(dǎo)光管的光衰情況Fig.9 illuminance attenuation of light guide tube

圖10 導(dǎo)光管原理Fig.10 principle of light guide tube

3.1.2 自然采光穩(wěn)定性與動態(tài)采光理論

眼位照度始終處于有效閾值范圍內(nèi)是應(yīng)用自然光實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定光干預(yù)的前提；然而，即使在同一地點(diǎn)，自然光在一年中的不同日期、一天中的不同時(shí)刻，室外天然光都是在不斷變化的，因此，自然采光穩(wěn)定性較難控制。長期以來，我國的建筑采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)都是應(yīng)用以國際照明委員會標(biāo)準(zhǔn)全陰天為基礎(chǔ)的采光系數(shù)（DF）作為衡量建筑采光能力的核心指標(biāo)。但由于采光系數(shù)是在天空漫射光條件下定義的靜態(tài)采光指標(biāo)，可用于評價(jià)建筑空間形態(tài)、開窗尺寸、建筑表面材料的光學(xué)性能等[55-57]，卻無法反應(yīng)地區(qū)光氣候特征、太陽位置規(guī)律、立面朝向及動態(tài)遮陽等因素，這些因素對于室內(nèi)的天然光穩(wěn)定性具有重要意義。近年，隨著建筑智能化技術(shù)的日趨成熟，動態(tài)采光理論被提出并引起學(xué)界廣泛討論。動態(tài)采光理論可彌補(bǔ)采光系數(shù)的不足，充分考慮地區(qū)光氣候及太陽運(yùn)行規(guī)律，可結(jié)合智能控制實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的室內(nèi)采光。由于地區(qū)實(shí)際光氣候情況復(fù)雜多變，要獲得實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定采光的動態(tài)采光模型，仍需要大量基礎(chǔ)研究。此外，動態(tài)采光除需要良好的室外自然光條件外，前期投入及技術(shù)難度均較大，需結(jié)合軟件系統(tǒng)，因此，適用于級別較高的公共養(yǎng)老建筑。

3.2 人工補(bǔ)光技術(shù)

3.2.1 照明布置

傳統(tǒng)視覺作業(yè)評價(jià)常用水平照度作為核心參量，頂燈的光通量貢獻(xiàn)率占主導(dǎo)作用，因此，頂燈似乎已成為人工照明的標(biāo)配，其他照明方式多起輔助作用，甚至僅作裝飾；然而，在評價(jià)抑郁癥光干預(yù)有效閾值中，瞳孔照度是最重要的指標(biāo)之一；相較于頂部布燈，垂直墻面布燈對瞳孔照度的貢獻(xiàn)率顯著大于頂燈，因此在抑郁癥光干預(yù)人工補(bǔ)光技術(shù)上，布燈方式可能發(fā)生變化，但隨之帶來的更多技術(shù)細(xì)節(jié)需要探索，如眩光控制、與其他照明方式的配合等。圖11所示為無自然光條件下，頂部布燈與墻面布燈室內(nèi)瞳孔照度（背窗方向）的分布情況（單個(gè)燈，光通量1 000 lm，光束角50°，其他模擬條件與圖6一致），從圖中可見兩種布燈方式室內(nèi)光分布特點(diǎn)差異顯著：天花布燈瞳孔照度峰值在房間中部，往近窗和遠(yuǎn)窗方向遞減，整體均勻度較高，但峰值和平均值均低于墻面布燈，說明這種布燈方式，光源的光能轉(zhuǎn)化為瞳孔照度的能力較弱。墻面布燈的瞳孔照度峰值則出現(xiàn)在房間深處，往近窗方向遞減，這種光分布的規(guī)律正好與側(cè)窗自然采光的瞳孔照度分布（圖6-7）互補(bǔ)，因此，與自然光結(jié)合度較好，可以獲得整體高照度及高均勻度。此外，為實(shí)現(xiàn)老人在移動狀態(tài)下瞳孔照度始終保持在有效閾值范圍內(nèi)，需對人工補(bǔ)光數(shù)量及光分布進(jìn)行精確計(jì)算，保證各方向的眼位照度達(dá)到有效閾值，且室內(nèi)全區(qū)域覆蓋。

圖11 天花布燈與墻面布燈的光分布特點(diǎn)Fig.11 illuminance distribution characteristics of ceiling lighting and wall lighting

3.2.2 動態(tài)補(bǔ)光模型

由于自然光全年、全天始終處于動態(tài)變化狀態(tài)，補(bǔ)光數(shù)量及分布也需要根據(jù)自然采光實(shí)時(shí)情況進(jìn)行變化；結(jié)合智能控光，合理選燈、布燈，可實(shí)現(xiàn)精確、定向補(bǔ)光，以保證養(yǎng)老空間中全區(qū)域、全視野、全時(shí)段達(dá)到有效閾值。要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)精確補(bǔ)光，需在建筑空間中矩陣式的布置光照監(jiān)測儀器以獲得實(shí)時(shí)補(bǔ)光數(shù)量及光分布數(shù)據(jù)，然而此法并不現(xiàn)實(shí)；安裝少量（甚至不裝）光照監(jiān)測設(shè)備則需要前期大量的基礎(chǔ)研究以獲得全年的動態(tài)補(bǔ)光數(shù)量及補(bǔ)光分布計(jì)算模型，即，多因素、多條件綜合作用的“動態(tài)補(bǔ)光模型”。其中，多因素、多條件主要包含：地區(qū)特點(diǎn)（經(jīng)、緯度）及其光氣候情況、太陽運(yùn)行規(guī)律、建筑形態(tài)及朝向、采光口形式及尺寸、空間尺度信息等，“動態(tài)補(bǔ)光模型”則是以此為控制要素，以抑郁癥光干預(yù)有效閾值范圍（1 000～2 000 lux）為目標(biāo)，以時(shí)間（月、日、時(shí)）為自變量，獲得全年動態(tài)的人工補(bǔ)光數(shù)量及光分布數(shù)據(jù)。“動態(tài)補(bǔ)光模型”是實(shí)現(xiàn)抑郁癥光干預(yù)實(shí)時(shí)精確補(bǔ)光、定向補(bǔ)光系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)抑郁癥光干預(yù)應(yīng)用于養(yǎng)老空間的關(guān)鍵技術(shù)問題之一。陳堯東等人[58]以成都地區(qū)為例，初步計(jì)算出南向開窗的養(yǎng)老空間在典型季節(jié)，不同進(jìn)深的補(bǔ)光量及布燈情況，并認(rèn)為垂直布燈較水平布燈在室內(nèi)光分布均勻度及節(jié)能等方面優(yōu)勢更顯著。

4 結(jié)語

目前，療愈光照開始越來越多在醫(yī)療空間、養(yǎng)老空間、甚至居家空間中應(yīng)用[59-63]，健康的室內(nèi)環(huán)境，良好的天然光及人工光對提供具有療愈作用的光環(huán)境具有積極要意義。老年人的生理、心理、行為特征，以及其所生活的建筑環(huán)境導(dǎo)致其日常曝光量嚴(yán)重不足，抑郁癥高發(fā)。光干預(yù)作為非侵入式、安全的抗抑郁手段，可應(yīng)用于養(yǎng)老空間，與自然光及日常人工照明結(jié)合，實(shí)現(xiàn)早期介入，全病程預(yù)防發(fā)生、延緩發(fā)展、促進(jìn)康復(fù)；對改善老年人生存環(huán)境，實(shí)現(xiàn)“康養(yǎng)結(jié)合”，提高生命質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)“健康養(yǎng)老”具有學(xué)術(shù)、臨床及社會價(jià)值。

圖片來源：

圖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.

圖3-7、9-11：作者繪制

圖8：引自柳孝圖.建筑物理（第三版）[M].北京: 中國建筑工業(yè)出版社, 2010.