不同类型视觉显示终端对视觉功能的影响

姚瑶 付晶

作者单位：首都医科大学附属北京同仁医院 北京同仁眼科中心 眼科学与视觉科学北京市重点实验室 100730

随着电子技术的高速发展，高级计算和通信设备不仅成为了专业工作的重要工具，也成为了日常休闲活动不可或缺的一部分。视觉显示终端（Visual display terminal，VDT）从最初办公室内的固定台式机发展到卧室中的笔记本电脑，现已以智能手机的形式落入数十亿用户的手中[1]。流行病学研究结果显示，23%学龄儿童、64%～90%电脑使用者及71.3%干眼患者均有不同程度的视疲劳症状[2]。随着计算机及其相关显示设备的使用明显增加，与频繁使用VDT相关，以视疲劳和干眼为主要症状的VDT综合征也在临床中愈发常见。VDT综合征虽然也涉及肌肉骨骼系统，周围神经系统和皮肤等其他全身症状，但通常患者对眼部症状的感受最为显著。

既往研究表明[3，4]，VDT的类型和使用方式对人眼的视觉功能有着不同影响，但VDT导致视觉疲劳的具体视觉功能表现和不同VDT参数调节对视觉功能的影响，是仍需进一步研究的问题。目前市面上已经出现了以低蓝光、无频闪为新技术的“类纸护眼屏”，因此本研究旨在通过全面测量视觉功能的客观指标变化及评估主观问卷感受，观察人眼观看不同类型VDT后的视觉功能改变，以协助探讨新型类纸护眼屏幕和传统电子视频终端对视觉疲劳和视觉健康的影响和机制，同时为电子屏幕向“护眼”方向的进一步更新发展提供参考。

1 对象与方法

1.1 对象

纳入标准：①双眼矫正视力达1.0 及以上；②眼部无器质性病变；③无双眼视功能障碍；④无明显干眼症状；⑤未接受过眼部手术；⑥9 岁≤年龄＜40岁；⑦自愿签署知情同意书。

共纳入3 0 名符合入选标准的健康受检者，其中男7 名，女23 名。本研究经首都医科大学附属北京同仁医院伦理委员会审批（批号：TRECKY2020-151），并取得受检者的知情同意，试验内容及流程均符合赫尔辛基宣言要求。

1.2 环境与设备

试验在自然光照明下的办公室内进行，在显示屏放置的办公桌处用照度计测量环境照明为170 lx，观看距离按照屏幕尺寸设定（由于屏幕尺寸不同，根据国际电信联盟发布的《电视图像质量测量的主观评价方法》中的建议及既往研究[5]，选择屏幕高度的3倍作为人眼视觉舒适的最佳观看距离）。观看的VDT包括采用21.5英寸的LED类纸护眼屏（京东方艺云公司，型号：E1 教育显示器，分辨率：1 920像素×1 080像素，观看距离80 cm；屏幕采用低蓝光无频闪技术）和32 英寸的LED电视（BUSH TV Spec，分辨率：1 366×768像素，观看距离120 cm）。视功能参数的测量均在综合验光仪上进行。受检者的瞬目情况使用摄影机进行记录。

1.3 试验方法

受检者在正式观看屏幕前，预先行部分基础视觉及泪膜参数测量（包括裸眼视力和最佳矫正视力，显然验光、立体视检查、裂隙灯显微镜检查和干眼综合分析等），然后行基线完整视功能参数测量（包括调节相关检查：调节幅度、正/负相对调节、调节滞后/超前检查；集合相关检查：集合近点、AC/A、正负融合范围BI/BO、隐斜视定量等）。测量后休息5 min并填写视疲劳量表，主观视疲劳评估采用中国标准化研究院等起草的《显示终端视觉疲劳测试与评价方法》中设计的测试显示终端视觉疲劳的量表，量表评分越高代表视觉疲劳感受越重。所有基线参数只测量或评估1次。

观看2 种屏幕的先后顺序由随机数字表分配（受检者单盲），根据个人情况配戴合适的框架眼镜，在设定距离上，于不同时间段观看2种VDT上显示的视频，观看2 种屏幕的时间至少间隔1 晚。受检者在2 种屏幕上分别观看相同类型的视频（猫和老鼠动画，分集连播），每种屏幕上观看30 min。观看结束后再次填写视疲劳量表并测量视功能参数，记录检查结果。试验过程中通过摄影机记录受检者观看不同屏幕时段的瞬目情况（分别测量受检者在看2种屏幕初始及结束时的1 min内瞬目次数）。

1.4 统计学方法

前瞻性自身对照研究。采用SPSS 24.0进行数据分析。观察对象的有效数据都将被纳入分析，双眼视觉定量部分、调节功能检查、集合功能检查结果等计量资料根据正态性检验结果采用均数±标准差或中位数和上下四分位数进行描述，符合正态分布的计量资料用重复测量方差分析的方法，不符合正态分布的计量资料采用Friedman检验及Wilconxon符号秩和检验的方法进行统计分析。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 基本情况

共纳入受检者30 名，其中男7 名，女23 名，年龄分布23（23，25）岁。受检者屈光度数右眼（-3.86±2.71）D，左眼（-3.61±2.60）D，双眼水平隐斜视0（-2，1）°。Schirmer试验右眼10（4，13）cm，左眼9（3，15）cm，泪膜破裂时间（Tear break-up time，BUT）右眼6（3，9）s，左眼5（3，9）s。

2.2 瞬目频率

观看2种屏幕上的视频后受检者的瞬目频率均呈增加趋势，观看类纸屏前及观看电视屏前受检者的瞬目频率中位数分别为15.7（11.8，17.3）、16.9（13.1，19.4）次/min（Z=0.57，P=0.57），观看2种屏幕后分别为18.9（12.7，20.1）、20.4（15.3，21.9）次/min，2 种屏幕观看后都较观看前瞬目频率明显增加（Z=2.82，P=0.01；Z=-2.27，P=0.02）。但瞬目频率的增加量于2 种屏幕间比较差异无统计学意义（Z=0.95，P=0.34）。

2.3 视疲劳程度量表得分

相比于观看屏幕前，受检者在观看2 种屏幕30 min后的视疲劳感受不同（χ2=5.57，P=0.01），其中观看类纸屏后量表评分较观看前明显降低（P=0.02），而观看电视屏后量表评分无显著变化。观看类纸屏后的量表分值也要明显低于电视屏，差异有统计学意义（P=0.01）。见表1。

2.4 集合近点、AC/A与隐斜视

观看2种屏幕30 min后的集合近点（Near point of convergence，NPC）远移现象并不明显，观看前后及2 种屏幕间差异均无统计学意义（χ2=1.39，P=0.05；χ2=1.49，P=0.48）；AC/A值在观看类纸屏后相较观看电视屏后更低（χ2=2.99，P=0.03），但观看2 种屏幕前后AC/A无明显差异；观看屏幕后的看近水平外隐斜度数均值较看屏幕前均有增加（F=2.87，P=0.35），观看类纸屏后度数增长差异有统计学意义（P=0.049），且与观看电视屏后相比也明显增加（P=0.049）。见表1。

2.5 调节相关参数

观看2种屏幕后，受检者右眼、左眼及双眼的正相对调节能力（Positive relative accommodation，PRA）都较观看前有增加（F=11.01，P＜0.001；F=9.01，P=0.01；F=10.00，P=0.001），同时观看类纸屏后的双眼PRA较观看电视屏更高，差异有统计学意义（P=0.02）。单眼及双眼的负相对调节（Negative relative accommodation，NRA）和双眼调节反应（Binocular cross cylinder，BCC）在观看前后无明显差异。见表2。

2.6 融像性聚散能力

观看类纸屏后的近眼位负融像BI（base in）破裂点和远眼位正融像BO（base out）破裂点较看屏幕前明显上升（F=1.38，P=0.02；F=1.86，P=0.04）；观看电视屏幕前后及观看2种屏幕后相比，各项正负融像性参数均无明显改变。见表3。

表1.观看类纸屏与电视屏前后视疲劳量表、集合近点、隐斜视及AC/A值的比较Table 1.Comparison of visual fatigue scale,near point of convergence,strabismus and AC/A value before and after viewing paper screen and TV screen

表2.观看类纸屏与电视屏前后正负相对调节及调节反应值的比较Table 2.Comparison of positive and negative relative accomodation and accomodative response values before and after viewing paper screens and TV screens

表3.观看类纸屏与电视屏前后融像性聚散能力的比较Table 3.Comparison of fusional vergence ability before and after viewing paper screen and TV screen

3 讨论

本研究结果显示，在中等距离观看视频30 min后受检者的瞬目频率增加，看近的水平外隐斜度数增加，正相对调节能力增加。本研究中受检者在观看类纸屏幕后的视疲劳量表得分低于看电视屏幕之后，表示视疲劳较轻。既往研究表明[6]，在相同屏幕使用时长下，降低屏幕蓝光照度可减少角结膜上皮损伤，降低干眼风险和视疲劳感受；而频闪指数越高，人眼的视觉健康舒适度越高。本研究中类纸屏采用比电视屏幕更低的蓝光照度和消除频闪技术，可能是导致受检者主观视疲劳感受较低的原因。考虑到日常生活场景中年轻人近距离应用手机、电脑等小尺寸电子屏幕极多，在中等距离观看大屏幕可能让受检者感到比日常用眼更舒适，因而出现了看类纸屏后的视疲劳感受更低的结果。受检者看屏幕后的瞬目频率增加，与Lee和Whang[7]，Sakamoto等[5]的研究结果一致。但部分研究认为通过VDT观看视频时瞬目频率下降[8，9]，这可能与使用VDT时采取的行为不同相关，对于某些知觉需求较高的行为，人的注意力高度集中，自发性的瞬目行为随之减少[10]；而对于知觉需求较简单的观看行为，人眼更倾向于反射性瞬目以平衡眼表干燥带来的不适感[11，12]，因此反射性瞬目越多代表眼表越干，从而客观体现视觉疲劳程度增加。

苏晶和刘新泉[13]发现较低的AC/A、较大的近距离隐斜度数可能是VDT视疲劳发病的独立危险因素，但正常范围内较高的PRA是VDT性视疲劳发病的保护因素。本研究中受检者看类纸屏后的水平外隐斜度数有明显增加且大于看电视屏后，而AC/A值较看电视屏幕后更低；但本研究中受检者观看2 种屏幕后的单眼及双眼PRA均有明显增加，且看类纸屏后的双眼PRA高于观看电视屏幕后。既往研究表明受检者观看屏幕后看近水平外隐斜度数的增加可能与受检者集合能力的下降有关[14，15]，本研究中看屏幕前后的集合功能虽无明显变化，但由于看类纸屏时所动用的调节能力更大而集合功能不变，AC/A值应随之降低，而更大的调节能力也可能更易引起水平隐斜度数的漂移。考虑到调节能力提高的影响，观看类纸屏可能比电视屏幕引起视疲劳的风险更小。

在融像性聚散能力上，观看类纸屏后近眼位BI破裂点和远眼位BO破裂点较看屏幕前均有增加，而观看电视屏前后各项融像指标无明显差别。通常观点认为，观看VDT后受检者出现调节幅度的下降以及集合幅度的下降，其融像功能也随之降低，但本研究部分结果与之相反。考虑到本研究在中等距离上观看VDT，应用集合功能相较于近距离工作较少。而日常生活中手机和笔记本电脑等近距离VDT的频繁应用，可能使双眼处在调节和集合功能相对紧张的状态，在观看中距离VDT的过程中，这种紧张状态得到了一定缓解，从而测量所得的调节及融合功能表现更好。

本研究结果显示，不同类型的VDT对人眼视觉功能的影响不同。与观看电视屏幕相比，观看类纸屏后的主观视疲劳量表得分更低，正相对调节能力更强，但看近的水平外隐斜度数更大，AC/A值更低。既往研究表明[16，17]，VDT界面与书本界面相比，其光照强度和刷新频率及眩光效应等均可对调节产生一定的干扰因素，而类纸屏采用了自然亮度替代技术以精准控制显示平均亮度并降低蓝光量，直流背光技术降低频闪和防眩光雾面技术来起到“类纸”的效果，从而降低对人眼的影响。而从视觉观感考虑，类纸屏相比电视屏的成像质量较高、色阶更饱满及频闪更低的特点更不易引起视觉疲劳，根据本研究的结果，类纸屏对视觉健康的保护可能优于电视屏。

综上所述，短时间、中等距离观看VDT可引起视疲劳感受及部分双眼视觉功能的变化；不同类型的VDT可对人眼的视觉功能产生不同影响，观看电视屏比观看低蓝光、无频闪的类纸护眼屏可能更容易引起视疲劳。由于影响VDT成像的参数较多，在本研究中未能实现完全控制变量，出于2种屏幕尺寸差异而调整了观看屏幕的距离，同时不同显示屏的对比度和分辨率等参数的差异未能完全调节一致。受检者在不同日期观看屏幕时，由于初始的视疲劳状态不同，可能会影响当日的测量结果；研究中选用的视疲劳主观量表中含有调查既往视疲劳状态的指标，可能影响受检者对观看前视疲劳状态的主观判断。随着家庭办公和网课的普及，VDT的应用频率日益增长，未来VDT该在哪些指标上向“护眼”方向进一步更新发展，以及如何在VDT的选择和使用上提出更好的建议和依据，以达到减少VDT相关视觉疲劳的产生和维护视觉健康的目的，将是未来研究中仍需不断探讨的问题。

利益冲突申明本研究无任何利益冲突

作者贡献声明姚瑶：参与选题、设计、试验过程、数据收集及资料的分析及解释；撰写论文；根据编辑部的修改意见进行修改。付晶：研究选题、设计，资料的分析和解释，根据编辑部的修改意见进行核修