手机屏“蓝光”是导致近视率飙升的主因

手机屏“蓝光”是导致近视率飙升的主因，每年至盲超三万人

——从科学角度剖析电子屏“蓝光”全面攻陷视力防线的原理

作者：余武隆（中国科普作家）

2022年5月22日，中南大学爱尔眼科学院等机构发布《2022中、欧国际近视手术白皮书》大数据报告，数据显示中、欧近视手术量四年翻一番。目前，全球近视人数约25亿，中国近视人群人数多达6亿。据预测，到2050年全球近视人群将达49.49亿人。数据还显示，亚洲近视发生率高于欧美，而中国近视发生率达48.5%，居亚洲首位。

另据世卫组织（WHO)爱眼协会的数据显示，每年因“蓝光”及“辐射”导致全球超过30000人失明。据中华医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。

随着科学技术的飞速发展，手机、电脑、PAD、VR等智能电子产品相继普及，大众进入了“读屏”时代。电子产品的出现彻底改变了大众的生活方式和用眼模式，长时间使用手机，电脑不再单单是职场人的日常，更是学生的生活常态，人们几乎生活在由手机、电脑、PAD、VR等电子产品组成的“蓝光”围城里，眼睛随时都有可能受到伤害，导致“电子屏视觉综合症”频发。为了进一步做好视力保护的科普知识传播，本文将从科学角度剖析电子屏“蓝光”全面攻陷视力防线的原理。

一、务必认清可以至盲的视力杀手“蓝光”

“蓝光”是最靠近紫外线光波且能量最高的光,波长在400 ~ 500 nm（nm纳米）之间,在人眼感观中呈现蓝色的光，本文分析的就是下图中“人造光（即手机等电子屏发出的光）光谱中的蓝光”。

（“蓝光”即图中的“白色”。按照“色度学”的色彩构成原理“红、绿、蓝”三原色光等量相加形成“白色”）

“蓝光”对人体危害较其它波长的光线更为严重,而短波“蓝光”具有极高能量,又称为“高能蓝光”，能够穿透眼睛的晶状体直达视网膜,对视网膜造成光损伤,直接或间接导致黄斑区细胞的损害,“蓝光”会使眼睛内的黄斑区毒素量增高严重威胁我们的眼底健康。长久接触“蓝光”，严重者会导致视力受损,引发黄斑病变,会出现红眼、眼干、眼涩、视力模糊、视力疲劳、头疼痛、脊背疼痛、肩膀疼痛、颈椎疼痛等症状。研究显示,“蓝光”不仅存在于太阳光中,还大量存在于电脑显示器、荧光灯、手机、数码产品、LED显示屏、浴霸、投影仪、激光笔、手电筒等电子产品中。

二、蓝光的危害及伤眼机制分析

研究发现蓝光与视网膜光损伤关系密切，研究表明凋亡可能是“蓝光”介导视网膜损伤的一个重要机制。蓝光刺激使视网膜内一些酶活性改变, 影响视网膜正常代谢过程, 导致视网膜损害,蓝光抑制细胞色素氧化酶的活性。蓝光危害如此之大，许多人却对此浑然不知。

视紫红质吸收峰对视网膜造成最严重损伤。实验证明，视网膜光损伤光谱与视紫红质的吸收光谱一致，视紫红质吸收峰对视网膜造成最严重损伤，短波光如蓝光对视网膜损害更严重，而其作用光谱并不与视紫红质吸收峰的特征相符。而蓝光因具有对漂白的视紫红质光致逆转作用，对视网膜造成明显损伤，提示视紫红质的量在视网膜光损伤中起着重要的作用，虽然蓝光作用光谱与视紫红质吸收峰不一致，但蓝光对漂白的视紫红质具有光致逆转作用，可使漂白的视紫红质迅速再合成视紫红质，这样蓝光照射时视网膜可生成大量有活性的视紫红质，显著提高视网膜感光能力，故视网膜对蓝光更敏感。

凋亡与蓝光损伤。凋亡是指体内外因素触发细胞内预存的死亡程序而导致的细胞死亡过程。研究表明凋亡可能是蓝光引起视网膜损伤的重要机制。

自由基与脂质过氧化。脂褐素是视网膜色素上皮细胞吞噬和消化杆、锥细胞外节的残留物，随着年龄增加，其在视网膜色素上皮次级溶酶体内沉积增多，近来发现A2E是脂褐素的主要成分，为不可降解色素，能自发荧光，具有强烈吸收蓝光的特性，使视网膜色素上皮对蓝光敏感性增加，现认为A2E是导致黄斑变性的重要原因。在有氧的条件下，蓝光刺激视网膜启动光氧化机制，诱导产生单态氧、过氧化氢及羟自由基等，形成严重的氧化应激状态，破坏机体正常的氧化还原的动态平衡，造成生物大分子损伤，导致感光细胞、色素上皮细胞凋亡。研究表明线粒体为产生自由基的主要场所，线粒体含黄素氧化酶，细胞色素C氧化酶，是线粒体重要呼吸酶，具有吸收紫外和蓝光波段的特性，吸收峰在440m,在有氧情况下，发生光氧化反应，产生自由基，破坏mtRNA及蛋白，使线粒体膜通透性增大，跨膜电位降低，诱导细胞凋亡。另外A2E氧化物可特异作用细胞色素C氧化酶，使线粒体的功能改变，启动细胞凋亡。氧自由基可破坏溶酶体膜的稳定性，溶酶体内容物进入胞质内，引起细胞变性及凋亡。光感受器细胞的外段是体内含长链不饱和脂肪酸量最高的组织，单态氧和过氧化氢引起脂质过氧化，超氧阴离子虽无活性，但其质子化形式——过氧羟自由基，能够攻击不饱和脂肪酸中二烯丙基氢原子，此外细胞膜上不饱和脂肪酸的氧化产物过氧羟基24碳四烯酸有很强的诱导细胞凋亡的作用。研究人员认为感光细胞凋亡是以视紫红质为中介的。研究还发现cfos是一种原癌基因，具有诱导神经细胞凋亡的作用，其编码产物cfos蛋白是转录因子活化蛋白1(AP-1)复合体中的一员，最近的研究表明cfos在蓝光介导的感光细胞凋亡中有必不可少的作用口。蓝光对视网膜的损伤性刺激，转换成细胞内死亡信号，传递到效应器并活化AP-1,加速细胞凋亡相关基因的表达，诱导细胞凋亡。

酶活性与蓝光损伤。蓝光刺激使视网膜内一些酶活性改变，影响视网膜正常代谢过程，导致视网膜损害。蓝光抑制细胞色素氧化酶的活性2129,蓝光在视网膜上光照度达110kJ/㎡时，对细胞色素氧化酶活性有抑制作用，这种作用是可逆的，当光照度达380kJ/m2时，对细胞色素氧化酶产生不可逆的抑制作用，影响细胞内线粒体的功能，启动细胞凋亡。蓝光刺激使钠钾ATP酶的活性降低，钠、钾、氯在细胞内外重分布，细胞内钠增多，造成细胞内渗透压增高，细胞外水分进入细胞内，细胞水肿，细胞内线粒体及内质网变得肿胀，胞质疏松，导致光感受器进行性变性。蓝光刺激可激活前列腺素合酶G/H的活性，Hanna NDS报道蓝光刺激猪眼，引起猪视网膜电图a、b波振幅下降，视网膜前列腺素及过氧化物水平增高，考虑为蓝光刺激激活前列腺素合酶G/H,使前列腺素合成增加，后者也可作为一种色素团，吸收蓝光，引起光氧化反应，产生大量氧自由基引起视网膜损伤，启动凋亡。

蓝光损伤的阀值及分布。蓝光在视网膜不同部位光强度分布不同，用 Monte-Carlo 方法估算视网膜不同部位蓝光分布情况，结果发现黄斑上方4mm处视网膜受到蓝光及紫外光最大量的照射，周边视网膜光照度按一定的比率逐渐降低。视网膜光损伤与很多因素有关,如：作用光谱的波长、强度，光源照射方向、时间及距离，瞳孔大小，年龄，晶状体情况等。

真人实验。2017年大连医科大学还尝试过真人实验。在保障人的安全下，将损伤控制在人眼可恢复的范围内。受试者为年龄在18到40岁的30位老师和学生，考虑到人眼损伤不可逆，所以仅让受试者使用iPad一小时，检测使用iPad前后的人眼黄斑区黄斑色素密度值，发现30位受试者使用一个小时的iPad后，屏幕发出的蓝光会造成黄斑色素密度下降。黄斑色素对视网膜光损伤有一定的保护作用，其密度的多少可能会影响视网膜细胞的结构和功能，使感光细胞发生蛋白质变性，出现凋亡现象，一旦出现变性调亡，就会严重影响视力下降，对视力造成不可逆性的损伤。

三、“蓝光”伤眼，我们却无法感知伤害的发生

通过以上分析我们已清楚“蓝光”伤眼。太阳光中有“蓝光”，而在手机、电脑等各种各样屏幕发出的光中则有“高能蓝光”。虽然太阳光中蓝光强度比手机的蓝光还要强，但太阳光却不一定更伤眼，因为一般情况下只要我们不用眼睛直视强烈的太阳光，太阳光不会直接射入眼睛。

我们有这样一种感受，在强烈的阳光下我们很难看清手机屏幕，那是因为太阳光比手机屏幕的光更强。当我们在树荫等避开阳光照射的环境中就能看清手机屏幕了，因为此时太阳光经过反射吸收之后比手机屏幕的光弱。现代生活中，我们大部分时间都在室内环境，室内与树荫下的光环境相似，此时直视手机，手机屏幕的光比反射后的太阳光更强，何况人的眼睛经过亿万年的演化，已经习惯于在反射光的辅助下视物。由于人眼演化不是用来直视光源的，可是当我们从户外转移到室内，进入眼睛的光就变成了人造光和3C电子屏幕的光，于是电子屏幕的“高能蓝光”即白光以直射的方式进入眼睛。

由于人类的眼睛不是被设计来直视光源而是被设计用光来辅助看东西的。手机、电脑的白光以直射的方式进入人眼，在面对这类电子屏幕时，人眼到电子屏幕的平均距离只有20cm左右。根据照度第一定律（E=cL/r2),光的能量与眼睛到电子屏幕距离的平方成反比。日常我们接触到的手机、电脑、pad、VR等均与人眼的距离非常近，特别是VR,在相同亮度的情况下，其进入到眼睛的能量与电视相差一万倍。近距离面对电子屏幕，电子屏幕发射出来的“高能蓝光”强度非常强，且又以直射的方式进入人眼，破坏了眼睛习惯在太阳光辅助下视物的习惯，毋庸置疑，电子屏幕中的“高能蓝光”会比来自太阳的反射蓝光对人眼更具破坏性和杀伤力！

对比上图可知，手机等电子屏发出的光与太阳光完全不同。太阳光光谱显示太阳光“蓝低绿高”，蓝光的能量概算是绿光的0.9倍。而人造光LED的光谱则是“蓝高绿低”，蓝光的能量概算是绿光的4.5倍。蓝光对眼睛的伤害其实取决于两个因素，一个是光强度的高低，另外一个是时间长短。长时间处在白光LED照射下，“高能蓝光”就很容易让眼镜受伤。

“蓝光”是伤眼的，但是在用光谱分析仪测量电子屏幕的光谱时，蓝色比会偏低。如下图，大概只有2.8%。蓝色比仅2.8%，与光谱图中的蓝光峰值很高显然是矛盾的。电子屏幕产生的全部蓝光量不可能仅有2.8%。蓝色比这一数值其实是电子屏幕光谱中的蓝色光强度与明视觉曲线相乘后得到的数值比例，其反映的正是我们人眼对蓝光的感知程度，并不是电子屏幕的蓝光能量比例。

明视觉曲线是1924年国际照明委员会（简称CIE)针对数百位民众进行的实验，把不同波长、相同亮度的光照射到人眼后进行统计，根据人眼对光的敏感反应而得到的曲线，因为人眼感知颜色的视锥细胞数量分布不均匀，导致人眼对不同波长的光的感知能力不同。蓝色比偏低，这说明“蓝光”在伤害人眼的过程中，我们并不知道伤害正在发生，这是非常危险的。

“蓝光”危险，我们却无法感知伤害的发生。人眼视网膜损伤不可逆，本文第二部分就是有关蓝光伤眼的科学实验。其实科学的进展，不可能永远停留在研究蓝光伤眼这件事情上，因此，近几年研究如何保护和修复人眼视网膜光损伤才是最重要的课题，全息生物微波技术在这方面效果良好。

综上所述，眼睛对“蓝光”不敏感，电子屏幕的“高能蓝光”又以近距离直射的方式进入眼睛，破坏我们以反射光视物的习惯，使得眼睛在不知不觉中受伤。蓝光伤眼是毫无疑问的，当手机等电子屏发出的“高能蓝光”在近视眼镜的镜片上进一步反光，更是形成了电子屏与近视眼镜组合式攻陷人类脆弱的视觉防线（请关注《科普中国》云平台发表的《近视眼镜越戴越近视的基本原理分析》），因此，这就是近些年来近视率不断飙升的主要原因。然而更要命的是由于人们缺乏这方面的正确认知，根本就不知道“高能蓝光”伤害正在发生，只有不断提高全民的“防蓝光”意识，对蓝光防患于未然，眼健康才能得到保障，这将是接下来人类要努力的方向。

四、防“蓝光”伤眼的有效方法

首先，笔者重点推荐“全息生物微波眼镜”。 科学家们的研究发现，生物信息能量可以改善生命体内离子通透能力，它还是是一种电磁触发信号，可以发挥杠杆作用，纠正细胞内的非正常变化，改变分子的不平衡状态，激活细胞，恢复细胞之间的正确沟通与协调，甚至可以激活生命体内的潜在基因，取代衰老的、病态的基因，实现生命体逆转衰老。医学实验表明，植物发出的年轻旺盛的生物信息能量是医治人体内部信息波谱变化和解决“信息饥渴”的主要能量来源，它是一种特殊的物质。如果说，通常意义上的物质营养主要是分子化营养，那么信息营养则是量子化的营养，是能够改变原子、电子以及其它微观粒子运动状态的神奇力量。

全息生物微波眼镜的眼镜框为塑胶钛镜框，钛镜框内设有生物材料的晶体粉末，生物材料的晶体粉末使得镜框产生对眼睛有益的生物微波，生物微波与眼睛的频率产生量子同频共振并作用于眼部细胞，从而促进眼部组织的微循环，缓解眼部疲劳和改善眼部的状况，使眼睛可以在较短时间内视力得到改善，眼疾得到有效调理，并且持续有效不反弹。建议不论是否有眼部疾病，人人都可以长期佩戴全息生物微波眼镜，因为该眼镜不仅能起到调理眼部疾病的作用，而且能起到保护眼睛的良好作用。如今绝大部分人长时间看手机、电脑和电视等电子屏，这是不健康的用眼习惯，戴上全息生物微波眼镜能极大缓解眼睛疲劳。再就是老年人和重心不稳的人佩戴全息生物微波眼镜能起到很好的稳定重心的作用。有关具体内容请关注《科普中国》云平台发表的《全息生物微波眼镜保护和恢复眼睛健康的科学原理》。

其次，防蓝光眼镜是能够过滤或吸收掉蓝光等有害光线而起到眼睛防护作用的功能眼镜。普通的防辐射镜片只能过滤紫外线及一定的电磁辐射,而不能过滤蓝光。防蓝光护目镜不但能够有效地隔离紫外线与辐射,而且能够过滤40%以上的蓝光,适合在看电脑或者电视时使用,大大降低了蓝光对眼睛的刺激,消除眼睛酸涩、发热或者疼痛等不适症状,缓解眼睛疲劳。

专业数码防护镜并不是单一的防蓝光护目镜,而是集防蓝光、防辐射、防紫外线于一体的专业防护眼镜。而目前防蓝光护目镜市场鱼龙混杂,种类很多,价格从几块到上千块不等,价格过低往往是劣质品,佩戴后非但起不到效果而且对眼睛伤害更大。以下教您如何挑选一副好的防蓝光护目镜。1、符合镜片国家标准。这是选择镜片的基础原则,镜片的各项指标应完全符合国家标准,由于防蓝光。镜片制作工艺复杂,稍有差池,镜片本身的参数会背离国家标准反而对眼睛伤害更大。2、蓝光阻隔率35%~50%,吸收型设计。防蓝光镜片对于蓝光阻隔率要求也较为严格,阻隔率过低,效果不明显,眼睛依然受到伤害。阻隔率过高,镜片会把无害蓝光过滤掉,使人眼视物时颜色失真,同时也会引起红光比例上升,伤害眼睛。吸收型设计表面呈特殊浅茶色,实物对比度提高,蓝光阻隔效果更优秀且稳定,用道具演示一目了然。反型设计通过镜片表面反射,使得镜片反光过大,降低了镜片的透过率,同时也会造成蓝光的二次伤害。通过蓝光演示道具的效果,也是消费者判断防蓝光镜片的重要标准和依据。3、权威部分的检验。防蓝光护目镜不是一般的眼镜,是一种功能性眼镜。好的防蓝光眼镜才能起到保护眼睛的作用,质量没有保证的眼镜佩戴后可能适得其反。因此最好有国家权威部对眼镜的安全性、有效性进行系统评价,如医疗器械注册证。

注：本文部分科研数据和专业技术介绍以及图片来源于专业资料、论文和网络。

作者介绍：中华全国工商业联合会教育商会职业教育委员会秘书长、中国科普作家协会会员、中国教育技术协会教育信息化“十四五”规划课题组组长、中国野生动物保护协会资深会员。