戴磊 丁嵐 蔡楓 趙婕 褚仁遠 王成 瞿小妹

作者單位：1上海理工大學 生物醫(yī)學光學與視光學研究所 醫(yī)用光學技術與儀器教育部重點實驗室，上海 200093；2復旦大學附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院眼科，上海 200031；3中南大學湘雅醫(yī)學院附屬?？卺t(yī)院，?？?570208；4上海理工大學附屬市東醫(yī)院眼科，上海 200438

目前全球近視患者數量與日俱增，基數相當龐大，已成為全球關注的一個嚴重的公共衛(wèi)生問題[1]。隨著時間的推移，近視的進展可導致高度近視，從而增加近視致盲性并發(fā)癥的風險，如視網膜脫離、近視性黃斑變性和青光眼等[2-3]。據國家衛(wèi)生健康委發(fā)布的一份《全國兒童青少年近視調查報告》顯示，2020 年全國兒童青少年總體近視率為52.7%，其中，小學生為35.6%，初中生為71.1%，高中生為80.5%[4]，近視已成為中國兒童青少年視力下降的主要原因。兒童青少年近視的高發(fā)不僅嚴重影響身心健康，更危害了當代和未來的人口素質，對社會經濟甚至國防安全產生重大危害。預防“小眼鏡”上升至國家戰(zhàn)略眼健康問題，關系到兒童青少年健康成長，也是關系國家未來的大問題?，F筆者結合目前近視防控的現狀和難點，深入思考應對策略，以期為近視防控提供新思路。

1 當前近視防控現狀

近年我國兒童青少年近視的患病率逐年增加，已成為我國重大公共衛(wèi)生問題，引起國家高度關注。2018年8月國家教育部會同國家衛(wèi)生健康委員會等8個部門制定了《綜合防控兒童青少年近視實施方案（征求意見稿）》[5]，提出到2023年，力爭實現全國兒童青少年總體近視率在2018 年的基礎上每年降低0.5 個百分點以上。然而，我國兒童青少年近視形勢依然嚴峻，2021年7月13日國家衛(wèi)生健康委舉行的新聞發(fā)布會上顯示，我國近視現狀存在兩大問題：一是近視低齡化問題嚴重，6 歲兒童近視患病率為14.3%，有些地區(qū)高達19.1%；二是小學階段近視率攀升速度較快，小學生近視患病率從一年級的12.9%上升至六年級的59.6%[6]。在疫情影響下，戶外活動減少和在線上課時間增加，使得兒童青少年近視問題“雪上加霜”[7]。

當前，近視防控手段主流的觀點主要有以下幾種：①充足的戶外運動，目前每天至少2 h戶外活動，是防控近視公認的最有效手段，但因為種種原因，很多兒童青少年無法保證這樣的戶外時間。②光學矯正也是主流的近視防控措施之一，主要包括配戴框架眼鏡及角膜塑形鏡?？蜱R眼鏡應用廣泛，然而其對延緩近視發(fā)展的效果并不明顯。角膜塑形鏡是一種特殊設計的反幾何角膜透氣性隱形眼鏡。研究表明科學規(guī)范配戴角膜塑形鏡能控制眼軸增長，從而控制近視屈光度[8]。但是角膜塑形鏡需要接觸角膜，存在一定的感染風險，且價格高昂，覆蓋的人群有限。③阿托品是一種非選擇性M受體拮抗劑，能解除調節(jié)痙攣和散瞳。不同濃度的阿托品在控制近視效果和不良反應上的差異仍在探索中。1%阿托品被證實控制近視效果最佳[9]，然而1%阿托品組兒童出現了視力模糊、畏光、過敏與停藥反應等不良反應。目前，阿托品用于近視防控的具體機制還不清晰，其有效性與安全性還需進一步評價。④重復低強度紅光照射對學齡兒童近視控制的多中心隨機對照臨床試驗，提供了該技術有效性、安全性的證據[10]。然而該技術在近視防控中仍處于早期應用階段，存在應用方案制定不合理，操作不當，增加潛在不良反應的風險等問題[11]。隨著人們對近視防控意識的逐漸深入，各種防控策略都占有一定的學術和市場地位，但近視率仍居高不下，當前的防控策略仍存在關鍵節(jié)點未打通，還有很多難點沒有解決，接下來本文將對近視防控中存在的難點進行論述。

2 近視防控的難點

2.1 近視防控意識仍需加強

我國兒童青少年近視防控需要學校、政府部門、家長、醫(yī)療機構等多方共同協(xié)作。為達到近視防控的預定目標，在國家政策層面已經出臺了“雙減”政策，調整了中考入學政策，降低了學生間的學業(yè)競爭壓力。然而，激烈的知識性競爭會在較長時間內持續(xù)存在，“學校減負，家長施壓”的現象也屢見不鮮，增加戶外活動和減少近距離用眼時間等行為干預措施較難實施。在國家層面控制近視的策略仍存在共同的挑戰(zhàn)，包括學校篩查程序和精確的流行率數據的缺失。其次，公眾對近視和近視控制仍然存在廣泛的誤解，包括父母缺少近視防控意識，錯誤的眼鏡配戴等[12]。

2.2 近視發(fā)生機制不明確，難以精準防控

在滿足現代學習和生活的用眼需求的情況下，有效防控近視是當前工作的重點。最佳的應對辦法就是弄清近視發(fā)病機制、明確危險因素，針對高危因素采取有效的防控手段，達到精準預防的目的。山東中醫(yī)藥大學的畢宏生教授團隊[13]和武漢大學人民醫(yī)院眼科中心的周煉紅教授團隊[14]分別在2014年和2017年發(fā)表了關于近視發(fā)生機制研究進展的報道，總結了調節(jié)功能、周邊遠視離焦、環(huán)境因素、基因因素等近視發(fā)病的潛在機制；溫州醫(yī)科大學的周翔天教授團隊最新提出了鞏膜缺氧學說[15]，被業(yè)界認為是具有里程碑意義的研究成果。目前，對近視發(fā)生機制的基本認識是遺傳和環(huán)境因素共同作用所致[16]。近視發(fā)病的明確機制仍未形成統(tǒng)一的定論，這些問題仍需要醫(yī)療科技工作者進一步的深入研究，從機制角度防控近視必然會事半功倍。

2.3 近視防控數據采集難，預測難

在近視發(fā)生和發(fā)展內在機制不清，又缺乏有效治療措施的情況下，有效的近視防控技術目前仍是近視防控的難點。國內外主要圍繞早期篩查和預測近視發(fā)生及進展做了一些研究。如中山大學中山眼科中心林浩添教授團隊[17]在國內外首次采用深度學習方式結合圖像自動識別近視。然而，即便采用此方法能精確篩查出近視人群，已經為時過晚，近視防控的核心應該是防止近視的發(fā)生，這是最重要的關口。以中山大學中山眼科中心為首的12 家單位聯合開展了國家層面的多中心人工智能近視防控項目[18]。該項目團隊聯合建立了基于物聯網和人工智能的近視防控平臺，并以此為基礎，建立了基于物聯網的眼健康監(jiān)測、預防和控制近視以及基于智能近視平臺的個性化防控的三級防控體系。這個項目仍存在一些制約因素，包括：數據類型及格式有差異，數據不全面等。因此，目前近視防控還存在數據不規(guī)范，無統(tǒng)一的標準，技術條件參差不齊等問題；而對于預防最重要的預測更無法精準實現，如何精準地、個性化地預測近視的發(fā)生和發(fā)展仍是近視防控整體環(huán)節(jié)中的一個瓶頸和關鍵難點。

準確的近視預測對實際臨床實踐中有效控制近視具有重要的參考價值。無論是否有潛在的近視風險，所有兒童青少年都應鼓勵進行戶外活動；但對于近視風險增加的兒童青少年，應保留更頻繁的隨訪和侵入性干預[19]。這些干預措施與不同近視風險等級兒童青少年的作用效果也需要監(jiān)測數據來更好地指導臨床管理。我們更應該注意到兒童青少年近視發(fā)病的機制不同，存在較大的個體差異，不同兒童青少年近視的發(fā)生和進展也存在較大差異，精準和個性化地預測近視的發(fā)生是防控近視的第一步。這也為精準的近視防控提出了許多挑戰(zhàn)。其一，預測近視發(fā)生和進展是數據推動的問題，準確地預測未來的事件依賴于一個具有可用性的、代表性的、真實的和全面的數據集。因此，建立一個包括必要可靠預測因子的龐大數據集是挑戰(zhàn)之一。其二，有了合適的數據集，建立精準的預測模型是又一個挑戰(zhàn)。此外，即使在實現了準確的近視預測模型之后，如何在臨床實踐中正確部署該工具以及如何保護患者信息隱私也是未來的挑戰(zhàn)。

3 醫(yī)工交叉防控近視的思考

兒童青少年的眼球處于快速發(fā)育的階段。在發(fā)育過程中，是由遠視狀態(tài)向正視狀態(tài)發(fā)育，不同生長時期，狀態(tài)不同。根據橫、縱斷面的研究結果來看，學齡兒童眼球生物學參數隨年齡變化而發(fā)展，等效球鏡度降低，眼軸增長，晶狀體變薄，前房深度加深，中央角膜厚度變厚，軸率（眼軸長/角膜曲率）比增大，但角膜曲率半徑無明顯變化[20-27]。這些研究結果說明，兒童青少年眼發(fā)育過程中，眼生物參數的變化對屈光發(fā)育起到了至關重要的影響。復旦大學附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院和上海眼病防治中心都已經在屈光檔案方面做了非常多的工作[28-30]。充分了解近視眼發(fā)生、發(fā)展的規(guī)律，尋找確實有效的、科學的防治措施，建立屈光發(fā)育檔案仍是防治近視眼的基礎性工作，如視力、屈光度數、角膜屈光力和曲率半徑、前房深度、眼軸長度、眼壓、身高體質量等生理指數。

目前，建立兒童青少年眼發(fā)育健康檔案和預測兒童青少年近視發(fā)生的預警機制已成為國家層面的共識。然而，如前所述，如何建立兒童青少年眼發(fā)育健康檔案，哪些參數必須納入檔案中，全國推行是否存在人力、技術和資金投入方面的困難等等問題，迫切需要技術上加大投入。因此，我們研究團隊建議可以通過醫(yī)工結合，從以下幾個方面開展科技攻關，為近視防控提供理論基礎和技術支撐。

3.1 建立正確的眼球發(fā)育及近視認知理念

眼球是一個復雜的生物光學系統(tǒng)，類似于多組透鏡組成的一個精密的幾何光學系統(tǒng)；并由不同屈光元素相互補償匹配，伴隨兒童青少年生長發(fā)育過程，眼屈光發(fā)育也不斷從遠視狀態(tài)向正視化發(fā)展，直到兒童青少年生長發(fā)育結束。這個過程中，視網膜及鞏膜也受外部刺激及中樞神經調節(jié)而動態(tài)變化，所以說眼睛是一套動態(tài)變化的光學成像系統(tǒng)。而近視的發(fā)生大多是由于眼球的生長發(fā)育過快，造成眼軸增長超出正常范圍[31]。因此，眼屈光和眼生物參數，如眼軸長度[31]、角膜曲率[32]、前房深度[33]、玻璃體腔的深度等參數，對眼球生長監(jiān)控至關重要，掌握這些參數對于了解眼球的生長狀態(tài)，評估和預測近視發(fā)生具有重要和現實的臨床意義。我們可以通過這些基礎參數的構建，建立起正確的眼球發(fā)育和近視認知理念。

3.2 加強眼發(fā)育相關數據監(jiān)測平臺的研究

近視的發(fā)生是多參數、多因素綜合的效果所致，單一的參數已然不適合達成近視防控的目標。目前近視篩查大多還是采用主觀視力表，自動電腦驗光儀作為主要的篩查手段，顯然不適合當前近視防控的需求。目前課題組在前期眼生物參數測量的基礎上，結合屈光測量光學系統(tǒng)，研制屈光與眼生物參數測量的一體化光學測量系統(tǒng)；結合圖像處理技術與智能控制技術，實現自動定位，自動對焦，自動測量，全自動獲取所有眼屈光和眼生物參數；設備中設有稱重傳感裝置以及基于光學的測高系統(tǒng)，在被測者就坐過程中自動采集身高和體質量數據。該系統(tǒng)有望為近視防控提供專用設備，實現標準化的數據采集。數據采集實現自動化后可以大大降低醫(yī)務人員工作強度，降低數據采集成本，提高采集效率，實現眼屈光發(fā)育的動態(tài)監(jiān)測，并建立眼屈光發(fā)育數據庫，為進一步的人工智能個性化預測屈光發(fā)育狀態(tài)提供數據支撐。

3.3 精準預測眼屈光發(fā)育狀態(tài)是必由之路

近視防控的關鍵主要是近視發(fā)生和發(fā)展的預警；精準和個性化地預測近視什么時候會發(fā)生是防控近視的關鍵[34]。這就需要在有效數據集基礎上實現近視發(fā)生及進展的預測算法；精準地預測每個兒童青少年的屈光發(fā)育狀態(tài)及未來走勢[35]。并結合近視相關危險因素分析給出近視控制的個性化建議，實現近視智能臨床防治措施，只有這樣才能精準地防控近視的發(fā)生。過程中不斷監(jiān)測，將防治結果再反饋給臨床，對臨床效果進行動態(tài)評估，修正臨床措施，達到精準，個性化的近視預防目的。目前課題組基于理論模型和眼生物參數測量數據采集系統(tǒng)，采集兒童青少年眼生物參數、性別、年齡數據，采用M估計的Robust回歸算法優(yōu)化多元線性回歸預測模型，搭建了Robust回歸預測模型。采用5-折交叉驗證方法計算模型的準確性和均方根誤差，結果表明，該模型具有高準確性為0.952 4，較好的可靠性R2為0.88，均方根誤差為0.123 7。

4 總結與展望

近視是一個重要的公共衛(wèi)生問題，也是涉及國家安全的戰(zhàn)略問題，需要社會不同部門和政府之間的協(xié)同合作。受到新冠疫情的影響，兒童青少年電子產品使用時間增加，戶外活動時間減少，近視患病率和進展進一步嚴重。近視防控的關鍵仍是早發(fā)現、早干預。成功的近視風險預測在有效控制近視的現實臨床實踐中有著重要的參考價值。而預測近視的發(fā)生和進展，更是數據驅動的問題，更需要一套標準的數據，標準化數據采集系統(tǒng)及有效的預測方法，這些流程的核心仍然是數據采集的標準化，在此標準的數據集上建立預測算法也就更有保障。綜上，在目前近視發(fā)生機制尚不明確的情況下，采取醫(yī)工交叉協(xié)助方式，從兒童青少年眼發(fā)育及近視認知理念出發(fā)，建立屈光發(fā)育檔案數據采集標準體系，建立縱向數據的精準預測和有效干預手段等。實現一套標準化、自動化和智能化數據采集終端，解決這個瓶頸問題，近視防控的目標將指日可待。

利益沖突申明本研究無任何利益沖突

作者貢獻聲明戴磊：收集查閱分析文獻，參與選題，進行文章撰寫。丁嵐：收集查閱分析文獻。蔡楓：修改論文，根據編輯部的修改意見進行修改、審閱。趙婕：文章審閱。褚仁遠：進行選題。王成：文章內容審閱及修改。瞿小妹：文章審閱