蓝光对眼轴生长的抑制作用及其与光学离焦的独立性研究

一、作者与发表信息

本研究由Swapnil Thakur、Rohit Dhakal及Pavan K. Verkicharla（通讯作者）团队完成，团队成员来自印度海得拉巴L V Prasad Eye下属的Myopia Research Lab – Prof. Brien Holden Eye Research Centre及Brien Holden Institute of Optometry and Vision Sciences。研究发表于Investigative Ophthalmology & Visual Science (IOVS)期刊2021年12月刊（卷62，第15期，文章编号22），DOI: 10.1167/iovs.62.15.22。

二、研究背景

科学领域与问题

本研究属于视觉神经科学（visual neuroscience）和近视防控研究领域。近年来，户外活动时间与近视发展的负相关性被广泛证实，但环境光线的具体作用机制尚不明确，尤其是不同波长光线（如蓝光、绿光、红光）对眼轴生长的影响缺乏人类实验数据。动物研究表明，短波长光（如蓝光）可能通过非纵向色差（longitudinal chromatic aberration, LCA）机制抑制眼轴增长，而长波长光（如红光）可能促进眼轴伸长。然而，这些现象在人类中的表现及与光学离焦（defocus）的交互作用尚未阐明。

研究目的

本研究旨在探究短时单色光（蓝光460 nm、绿光521 nm、红光623 nm）及白光暴露对人类眼轴长度（axial length）和脉络膜厚度（choroidal thickness）的影响，并分析其在有无透镜诱导的远视性离焦（hyperopic defocus）下的差异性。

三、研究方法与流程

1. 实验对象与设计

• 样本特征：招募25名20-32岁健康成人（15名正视眼、10名近视眼），排除眼部疾病、手术史及高散光（>1D）者。
  
• 实验设计：采用交叉设计，每位受试者参与4次独立实验（红、绿、蓝、白光各1小时），间隔至少24小时以消除残留效应。实验顺序随机化，均在上午8-11点进行以控制昼夜节律影响。
  

2. 光学干预与测量

• 离焦诱导：右眼佩戴-3.00 D透镜模拟远视性离焦，左眼作为无离焦对照。
  
• 光照条件：
  
  • 光源：6个智能LED灯（峰值波长匹配实验需求）覆盖3×2×3.2米房间，亮度统一为100%。
    
  • 屏幕调控：笔记本电脑屏幕覆盖对应颜色玻璃纸（cellophane sheet），确保光源波长一致性（光谱仪验证）。
    
• 生物测量：使用Lenstar LS-900非接触生物测量仪在光照前后及20分钟恢复期测量眼轴长度、中央角膜厚度（central corneal thickness, CCT）、晶状体厚度（lens thickness, LT）及脉络膜厚度（subfoveal choroidal thickness, SFCT），每次取5次测量均值。
  

3. 数据统计

• 分析方法：双向重复测量ANOVA（光照条件×时间），辅以Bonferroni校正的post hoc检验。
  
• 样本量计算：基于前期研究（轴向长度差异6 μm，标准差9 μm），G*Power软件估算需23例（α=0.05，效能95%）。
  

四、研究结果

1. 眼轴长度变化

• 红光与绿光：显著促进眼轴增长（右眼离焦组：红光+11.2 μm，绿光+9.2 μm，p<0.001；左眼无离焦组增幅相似）。
  
• 蓝光：显著抑制眼轴增长（右眼-8.0 μm，p<0.001；左眼-6.0 μm但p=0.11）。
  
• 白光：仅右眼出现轻微增长（+4.0 μm，p=0.04）。
  
• 恢复期：20分钟后所有变化回归基线（p>0.05），表明效应为短时可逆。
  

2. 脉络膜厚度变化

• 红光与绿光：显著变薄（右眼红光-8 μm，绿光-7 μm，p<0.05），与眼轴增长呈负相关。
  
• 蓝光与白光：脉络膜厚度无显著变化（p>0.05）。
  

3. 屈光状态差异

• 近视与正视眼对比：绿光下正视眼眼轴增长更显著（+12.6 μm vs. +4.0 μm，p=0.03），其他光线下无差异。
  

五、结论与意义

科学价值

1. 首次证实蓝光对人类眼轴的抑制作用：即使存在强远视性离焦，蓝光仍能显著缩短眼轴，支持其通过非LCA机制（如蓝锥细胞通路或视网膜节细胞信号）调控眼生长。
   
2. 波长特异性效应：红光/绿光通过可能的LCA机制促进眼轴伸长，动物研究一致，但人类反应更复杂（如白光效应较弱）。
   
3. 应用潜力：为开发基于蓝光的近视防控策略（如特殊滤光镜或室内光线设计）提供理论依据。
   

亮点

• 创新方法：首次在人类中结合单色光与光学离焦，模拟真实视觉环境的多重信号交互。
  
• 临床启示：提示未来研究需评估长期蓝光暴露对儿童近视进展的影响及安全性。
  

六、局限性

1. 短时效应：未验证长期暴露结果，恢复期观察仅20分钟。
   
2. 离焦单一性：仅测试-3.00 D离焦，未纳入其他屈光度或形觉剥夺模型。
   
3. 机制未明：未直接测量瞳孔大小、视网膜神经信号等潜在中介变量。
   

七、展望

作者建议未来研究应拓展至儿童群体，并探索蓝光与其他光学干预（如多焦点镜片）的协同作用，以优化近视防控策略。