近視眼研究的進展

蔣百川

·專家筆談·

近視眼研究的進展

蔣百川

視光學對于近視眼有明確的定義，就是在眼的調節完全放松的狀態下，眼的光學系統只能將遠處物體成像在視網膜的前面，而不是在視網膜上；或者說近視眼的遠點位置不是在無窮遠，而是在眼睛前面的有限距離上。雖然從光學角度對近視眼有非常明確的界定，但是對于近視眼的成因以及有效的預防方法至今仍不十分清楚。

在近視眼的研究中，較早的一個爭論是近視眼由遺傳因素還是環境因素造成的。在遺傳因素的研究方面，早先的工作發現雙生子的屈光狀態之間有很高的相關性，提示屈光與遺傳的關系。另一類工作是比較雙親都是近視、僅一人是近視、或雙親都不是近視的3種條件下，子女為近視的發病率。其中一個比較典型的研究是Zadnik等[1]1994年的報道,他們在美國加州橙縣，查訪了716名6～14歲的學生及他們的家長。結果表明，即使大部分孩子(662名)當時仍處在正視的階段，雙親都是近視的孩子在眼軸長度方面已經存在演變為近視的潛在危險。2007年，俄亥俄州立大學一個研究組[2]報告了一項縱向研究，在514名小學生中比較近視學生(21.6%)的父母與仍為正視學生的父母近視狀況，表明兩者差異有統計學意義。這些研究提示了遺傳在兒童近視的發生和發展中的作用。但是近視的產生是否完全由遺傳因素所決定？這可以利用統計遺傳方法做進一步研究。如果近視完全為遺傳因素決定，這個指標為1.00，但是Sorsby等(1966年)在英國得到的結果為0.45，而Kimura(1965年)在日本得到的結果為0.81。這些數據雖然隨地域和種族而變，但至少顯示環境因素在近視的成因上也有相當作用。

對于由諸多環境因素引起近視的研究方面，首先是確定哪一個因素對近視的發生和進展有較大影響。現在比較公認的是視近工作，如長時間閱讀書籍或在計算機前工作。這方面比較經典的一項研究是Young等1969年的報告。他們追蹤了生活在阿拉斯加的3代愛斯基摩人，發現早先的一代中只有很少人有近視眼，但是到了最近一代，近視眼的比率已達到65%。近視的增多，顯然與年輕一代開始受到的義務教育有關。與此同時和稍后，有一系列的報道及總結都確認視近工作確實會造成近視的發生和進展。McBrien和Adams(1997)[3]追蹤了166名使用顯微鏡的醫務人員(年齡為21～63歲)。在兩年期間，起始時為正視眼中有39%人員的屈光向近視眼變化，平均變化為-0.58 D；起始時便為近視眼中有48%人員的屈光有近視進展，平均進展為-0.77 D。對這些受試者的眼結構參數測量表明，成年人近視的進展與玻璃體腔變長有關。Jiang和Woessner(1996)[4]通過對一位遲發性近視受試者(從19歲時為正視眼開始) 連續3年的觀察，發現受試者的屈光變化(右眼-2.63 D，左眼-3.00 D)完全可以用她眼睛的玻璃體腔長度變化來定量推定。這些工作進一步確定了成年人在眼球的生長和發育完成后，受到視近工作的環境因素影響，仍然可以導致近視的發生和進展。從眼球的結構角度，視近工作會引起眼軸變長。

除了視近工作被看成產生近視的危險因素外，有些研究者還從其他角度去探討這個問題。例如，Hirsch(1964)發現5～6歲的兒童，如果有+1.50 D以上的遠視，到13～14歲時通常仍為遠視；如果屈光為+0.50～+1.24 D，到13～14歲時多數在正視范圍 (-0.49～+0.99 D)；如果屈光為0～+0.49 D，則13～14歲時容易成為近視；5～6歲時已經近視的兒童到13～14歲時多有加深。Gwiazda等(1993)[5]報道了72名兒童從年齡6個月開始連續9年以上測得的屈光數據。他們將這些兒童以初始的屈光狀態分為近視和遠視兩組，數據表明在最初的數月至1歲多時，兩組的屈光都向正視方向變化。對于近視組的屈光可以維持在正視范圍直到7～8歲，然后約42%的兒童逐漸成為近視。而遠視組在8歲以后僅有10%發生近視。Goss和Jackson(1995)報道了對一組初始屈光為正視的兒童為期3年的縱向研究結果，發現變為近視的兒童，初始眼軸長度與角膜曲率半徑之比 (AL/CR) 明顯高于仍為正視兒童的。對數據的仔細分析發現，引起這個差別是由于變為近視的兒童初始角膜屈光度(角膜曲率半徑與角膜屈光度成反比關系) 較另一組高。顯然這個觀察結果與前述的一些報道也是一致的。

在研究視近工作導致近視的發生和進展的工作中，近幾十年的工作可歸結為解答兩個方面的問題。第一個問題是為什么在經歷同等視近工作的人群中，有些人會變成近視，而另一些人卻能保持原有的屈光狀態？第二個問題是什么機制引起視軸變長？這里值得注意的是許多工作都是橫向研究，這種研究雖然可以發現正視組與近視組之間在某些方面的差別，但是無法肯定這種差別是存在于近視發生之前，還是由于發生近視以后而造成的，所以無法由此來推斷可能引起近視的危險因子。對于上述的第一個問題，人們很容易想到是否某些個體在近視發生前，他們與調節功能有關的參數便已與其他個體不同，或者是這些參數因視近工作引起的變化與他人不同。這方面的工作最初集中在對于人眼暗焦點(或稱張力性調節)的研究上。大部分人的暗焦點是相對穩定的，但是視近工作會引起暗焦點移近，這種變化稱為調節性適應或滯后，它代表了睫狀肌張力的增加。Jiang[6]通過一項縱向研究發現，正視眼在變近視之前，其暗焦點較仍為正視眼者要近。他的研究小組(2005)[7]報道了對視光學院學生一年多的觀察，發現這些學生的暗焦點在學期中變近，而放假后則會移遠。顯然這種變化與學生上學時有較多的閱讀有關。與此相應的是學生的屈光變化，學生屈光在學期中有向近視方向的進展，而在假期中則沒有變化。在視近工作影響下發生了調節性適應后，調節響應會有怎樣的變化？一度也成為研究者關注的課題。Jiang和White(1999)[8]發現，調節適應會影響負調節 (即從近到遠) 的速度，但不影響正調節 (即從遠到近) 的速度。這與我們在日常生活中體驗也是一致的，有些人在長時間做視近工作后，變得無法立即看清遠處的目標。Ciuffreda和Wallis(1998)[9]讓受試者在調節適應后馬上看6 m遠處視標，測量了他們的動態調節過程。發現遲發性近視比早發性近視對焦到目標需要更長時間，而正視眼與遠視眼的調節則基本上不受調節適應的影響。這種由視近工作造成的，在視遠時調節不易立即放松的現象稱為暫時性近視 (nearwork-induced transient myopia, NITM)。一旦這種NITM由于持續地做視近工作而保持并積累起來，是否使眼睛發展成為通常所說的假性近視，進而再變為近視？目前尚無研究證實。調節適應后的NITM是否是預測近視發生和進展的一個指標，還需要進一步的縱向研究證明。

在視近工作基本上確定為造成近視的主要環境因素時，近年又出現了另外一種意見。Jones等[2]通過對實驗數據的統計分析，發現在變成近視與保持正視的兒童之間，在每周戶外活動的時間上有明顯區別，而閱讀時間的長短在他們的統計模型中對近視的產生則無顯著影響。他們的結果其實與Jiang等[7]觀察到在假期中學生的屈光幾乎沒有變化是一致的。正如Jones等在文章里討論的，戶外活動或許會對眼球的增長起到抑制作用。然而由此而否定視近工作是引起近視的環境因素，似乎在邏輯上有點問題。

在眼的調節系統中，另一個重要參數是調節性輻輳與調節之比(AC/A)，這個參數描述了在調節響應變化一個單位時所能引起隱斜的變化。在Jiang[6]的一項縱向研究中，發現在正視眼的大學生受試者中有較高AC/A的人容易產生近視。此項發現隨后為Mutti 等(2000)[10]及 Gwiazda等(2005)[11]對兒童受試者進行的研究中證實。但是較高的AC/A究竟是由于對近距離刺激的較大調節滯后，還是由于較高的近距離內隱斜所引起？不同的研究者之間仍有分歧。Gwiazda等[11]認為，兒童變近視前有較高的AC/A值是由于他們的調節響應降低。但是Mutti等(2006)[12]的研究結果卻表明調節滯后的增加是出現在近視發生后。他們的結果也許可以校正許多從橫向研究得出的看法。在那些工作中，通常得出近視眼在視近時有較大的調節滯后，由此，所引起的視網膜上成像的離焦也是產生近視的原因。在臨床觀察方面，Goss和Jackson(1996)通過對近百名初始為正視的兒童3年追蹤觀察，發現在后來變近視的兒童與保持正視的兒童兩組之間，遠視時的隱斜并無差別，但在近距離隱斜上則有明顯差別。變近視的兒童組有更向內的隱斜。根據調節-輻輳相互關系理論，近距內隱斜與調節滯后在雙眼視條件下是相互關聯的。問題是兩者究竟孰先孰后？本文作者認為是隱斜在先，調節在后。為了抵償內隱斜而避免復視，視覺系統必須減少調節引起的輻輳，從而降低調節響應，造成較大的調節滯后。由此推測，減少內隱斜或許可以阻斷調節響應降低，防止近視的發生與進展。只是目前尚無這方面的報道。

研究視軸變長的生理機制是近視眼研究的另一個很重要的方面。回顧歷史，對調節在近視發生和發展中作用的認識有一個曲折過程。有些研究者曾經認為屈光狀態完全由遺傳決定，因而忽略了眼的調節作用。其中，Sorsby等(1957)的工作可算是比較有代表性的。他們認為屈光不正的原因是由于在生長發育過程中，屈光參數(如角膜曲率、晶狀體的屈光、眼軸長度)之間的變化沒有很好匹配。這個觀點曾被稱為生物-統計理論。與此相反的是“過度使用”理論，最早是由Cohn(1886)提出。后來Young等(1972—1977)雖未否定遺傳因素，但他們的一系列工作證明了環境尤其是視近工作是近視的產生和進展的重要因素。根據他們的縱向研究，Young等認為近視的產生有兩個步驟，首先是由于長時間的視近工作，造成調節的持續緊張，使晶狀體暫時變厚。然后長期調節緊張會引起玻璃體內壓力升高和前房壓力降低，最終使玻璃體腔變長。可以看出他們是從機械力學的角度考慮眼軸的變化。調節的“過度使用”理論現在被OEP (optometric extension program) 學派奉為信條，代表人物是Skeffington。他們在視近工作這個因素之外，還加上與視近工作有關的心理壓力及個體的認知能力等條件，并將它們一起視為是產生近視的重要原因。調和這兩種不同觀點的理論，或許可稱為“正視化理論”。van Alphen 的工作可算是這個理論在早期的代表。他提出由出生開始到6～14歲結束的正視化過程，是一種由自主神經系統調控的負反饋控制過程，而也受自主神經支配睫狀肌的張力則會影響這個控制過程。這個理論認可在正視化過程中各屈光分量之間的協調是由遺傳確定的，同時也認為在正視化過程中個體的神經調控會因環境因素而變化，從而影響最終的屈光狀態。至20世紀90年代，研究者逐漸把注意力集中到視網膜上成像的離焦上。最初的假設是認為，眼軸的生長是一種與正視化類似的過程，其目的是減少視網膜像的離焦。這方面的研究工作在1998年視覺與眼科學研究協會會議上舉行的一個“調節的視近響應，正視眼和近視眼”小型專題報告，及1999年英國OphthalmicandPhysiologicalOptics雜志出版的與上述會議有關的一個專輯 (19卷2期)中有很好記載。這個理論適用于理解以下情況，即在視近時，由于調節不足使近距離物體被成像在視網膜的后面，這種遠視性離焦似乎正符合促使眼軸生長的條件。但是，Mutti等(2006)[12]以及Weizhong等(2008)[13]的縱向研究都沒有發現，近視眼兒童在近視發生前的調節滯后與正視眼兒童有所不同，所以簡單地用幾何光學推算的成像位置似乎無法解釋近視的發生與進展。

近10年來，仍然是沿著視網膜像影響眼球的生長從而導致屈光狀態變化的思路，近視眼研究工作在兩個方面是值得關注的：第一個方面是眼對模糊的感覺閾值；第二個方面是眼的周邊屈光。Jiang(1997)[14]改進了當時調節系統的控制模型，在其中加入了一個感覺分量，并提出眼的調節系統對離焦的等效閾值概念。他指出過去用的調節滯后量并不能很好地衡量不同眼睛對離焦的感覺閾值。Jiang和Morse(1997)[15]及Rosenfield和Abraham-Cohen(1999)曾用實驗表明，近視眼比正視眼對模糊的敏感性較差。在這個方向，近年來的工作集中在經過模糊適應后視覺系統的視敏度或對比敏感度的變化，以及正視眼與近視眼之間在這方面的差別。然而早有工作表明，視覺神經系統有補償離焦的功能 (例如Georgeson和Sullivan，1975)，所以簡單比較這種變化及差別的研究，仍無法為近視的產生和進展機制提供有力的證據。在眼的周邊屈光與近視關系的研究中，基本依據是根據動物模型，在視網膜上除中央凹之外的各局部區域也都可以調控眼球的生長。然而也有研究者認為，周邊屈光并不能改變正視化過程 。讓我們再從概念的角度討論這個問題，假定視網膜的各個區域都可調控眼球生長，那么在周邊視場的遠視性離焦引起眼軸伸長的同時，也會造成中心區域成像有近視性的離焦，于是在視網膜上周邊的成像清晰了，但中央的成像卻反而變模糊了。這似乎是一種得不償失的結果。所以眼球在伸長時如何權重不同區域的需求，是研究者分析實驗結果時必須思考的一個問題。

近視眼研究的最終目的，除了幫助人們理解近視發生的生理機制，更主要是為了找到有效的防治方法。由于目前世界人口中有約1/6是近視，同時近視患者存在進一步患有白內障、視網膜病變、青光眼等疾病的較大風險，所以近視眼的研究是一項非常有意義并且是緊迫的工作。因為篇幅的關系，本文僅試圖廓清近視研究的進展，沒有對現有的防治方法總結及評論。但是筆者認為無論是對于近視的產生及進展機制的深入研究，還是對于防治方法的應用和對其效果的判斷，都必須建立在科學的實驗設計、嚴格的實驗方法，以及客觀的數據處理和分析的基礎上。

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2010-10-08)

(本文編輯 諸靜英)

美國諾瓦東南大學視光學院 羅德岱堡 33328

蔣百川(Email：bjiang@nova.edu)