强光加低蓝光对睡意和起床的影响:一个小的探索性研究

摘要

强光疗法是一种治疗季节性情绪障碍和昼夜节律障碍的方法，在眼睛上使用2500勒克斯或更高的人工光线是有效的。虽然短波长的可见光比长波长的可见光更有效，但它可能对视网膜有害。近年来，发光二极管(led)已作为光源应用于强光治疗仪中。我们研发了以led为光源的强光治疗护目镜。本研究的目的是检验我们的护目镜在短波长光含量减少30%或50%(以后分别为30%-cut和50%-cut光)，发出10000勒克斯光时的有效性和安全性。六名健康的年轻男性参与了这项研究。分别给予不光照、50%切光和30%切光，每天清晨30分钟，持续4天。采用Stanford sleepiness Scale (SSS)和Oguri-Shirakawa-Azumi sleep inventory MA version (OSA-MA)对受试者的主观嗜睡和睡眠质量进行评估。通过SSS和OSA-MA的子量表评估的主观睡意与没有光照相比，在光照减少30%时显著降低。通过计算任务评估的精神运动表现在30%切割光下有所改善，尽管在多次比较后不显著。 No abnormality was found by ophthalmoscopy and the vision test. In conclusion, our goggles with 30%-cut light may be safe and have an awakening effect.

1.介绍

强光疗法是一种治疗方式，在患者的眼睛上使用2500勒克斯或更高的人工光线。它对季节性情绪紊乱(SAD)等疾病很有效[1那2]和昼夜节律性睡眠障碍[3.］．在以前的伤心研究中，2,500勒克斯荧光灯施用2小时[1，但随后的一项研究表明，10000勒克斯光照30分钟也能产生类似效果[4.］．因此，这已成为临床环境中使用的治疗方案。

强光的几种生理生化效应已被报道。首先，明亮的光线会抑制松果体夜间褪黑激素的分泌[5.那6.］．第二，睡眠减少，警觉性提高，可能是由于褪黑激素的抑制[7.］．第三，明亮的光线可以提高精神运动表现。例如，白天暴露在强光下可以改善精神运动警觉任务的表现[8.］．第四，明亮的光线转移昼夜节律;即，当分别在早上和晚上施用时，它进步并延迟节奏[2那4.］．

强光治疗仪光源的光谱特性一直是人们关注的焦点。波长为460 nm的短波长可见光(蓝光)比波长为555 nm的长可见光更能抑制褪黑激素的分泌[5.］．在临床应用中，悲伤的较长波长光相对无效，而短和中等波长的光产生抗抑郁作用[9.］．然而，暴露于短波长光可能是危险的;已显示在大鼠中引起视网膜损伤[10.］．最近，发光二极管(led)已取代荧光灯作为光源，不仅在室内灯，而且在明亮的光治疗设备。由于LED产品会发出大量短波长的光，因此建议在产品上贴膜以减少短波长的光，保护视网膜[11.］．

我们已经开发了用于强光治疗的便携式护目镜(图1)使用led作为光源[12.］．为了最大限度地减少对视网膜的可能危害，我们将短波长光的发射减少了30％或50％，同时保持了角膜的强度为10,000勒克斯。因此，本研究旨在研究我们的护目镜与短波长光的不同内容的疗效和安全性。因此，本研究的主要终点是轻辐射后的主观困倦。次要终点是精神运动性能和对视网膜的可能危害。

2.材料和方法

2.1。主题

这项临床试验从Muroran理工学院的学生中招募了6名男性志愿者。所有人都很健康，年龄在22或23岁之间。他们没有服用药物，没有严重疾病史，或没有睡眠障碍的抱怨。研究开始前，研究对象接受了穆若兰眼科医生的眼科检查和视力检查，未发现异常。在解释本研究的目的和设计后，所有受试者签署了知情同意书。该研究经Muroran Institute of Technology伦理委员会批准，在临床试验数据库中注册(UMIN000025694)，并按照《赫尔辛基宣言》的伦理原则进行。

2.2。光疗护目镜

光疗护目镜（图1）由作者编写[12.］．发光二极管(克里，达勒姆，NC)安装在框架的后面。在光扩散板上加一个浅黄色带阻滤波器(Tuftop®，东丽，日本东京)，使短波长的光含量减少50%或30%(分别表示50%-cut光或30%-cut光)。与白光LED相比，光的光谱辐射强度如图所示2．光线以55°的角度照射到眼睛上，角膜的强度为10,000勒克斯。危害分析表明，按照JIS C7550的安全标准，30%切割光的允许曝光时间为79分钟[12.］．

2．3．调查问卷

采用斯坦福睡意量表(SSS)评价主观睡意。这是一个从1分到7分的单一量表，得分越高表示越觉得困倦。主观睡眠质量采用Oguri-Shirakawa-Azumi睡眠量表MA版(OSA-MA)进行评估[13.］．这是一份由16个项目组成的自我报告问卷，每个项目都有一个4分的量表。这些条目被整合成五个分量表:因子I“上升时的困倦”、因子II“睡眠的启动和维持”、因子III“频繁做梦”、因子IV“提神”和因子V“睡眠时长”。Zi值是用编制清单的人提供的MS-Excel表格计算出来的，值越高表明睡眠质量越好。

2．4．精神运动性能

为了方便对精神运动表现进行简单的评估，我们开发了一个在iPad mini®上运行的简单计算任务应用程序[14.］．简单地说，在每次试验中，屏幕上显示6位数字(图3.），并指示拍摄对象将中间两个图形加在一起，然后点击下面的编号方形，或者如果超过结果，则与结果的右侧数字。任务持续5分钟自动计算完成和正确答案的试验数量。将薄膜过滤蓝光连接到iPadMini®的屏幕上。我们此前报道，在早上起床之后，在白天和晚上起床后，正确答案的数量明显较低，并且在黎明仿真后，正确答案的数量显着增加[14.］．因此，该计算任务用于评估精神运动表现。

在初步研究中，通过对北海道理学院的9名大学生在白天进行20次计算任务的训练，来检验计算任务的训练效果。天花板效应是通过雪莉-威廉姆斯测试进行统计检验的。

2．5．实验设计

临床试验包括三种干预课程。在第一门课程中，使用了风镜而没有LED（“无光线”）。在第二和第三课程中，使用50％-CUT光的护目镜和具有30％-CUT光的护目镜。每个课程持续4天，课程之间的4天间隔。受试者在整个研究时期2200次以后饮酒。在干预前一天晚上的2200起，受试者在空调温控室（20°C）的昏暗灯下，带阴影窗帘。在干预课程期间，在0450年醒来的受试者在比平时早近2小时。然后受试者在昏暗的灯光下从0500到0530戴上护目镜。他们被指示充分张开眼睛，让光线放在光线上，但没有凝视光源。随后，受试者执行计算任务5分钟。 Finally, subjective sleepiness and sleep quality were evaluated by the questionnaires. The research assistant attended the intervention to ensure the compliance. After this, the room light was turned on and the subjects were allowed to spend time as they liked. During the intervals between courses, neither in-bed nor out-of-bed time was controlled. In order to exclude training effects, subjects were instructed to practice the calculation task at least ten times before the study started.

2．6．统计分析

弗里德曼测试是用来评估差异研究正确答案的数量的计算任务,SSS评分,分数OSA-MA因素我诉如果显著,一天2 - 12的结果与第一天的结果通过魏克森讯号等级测试。此外，通过Kruskal Wallis试验和steel - dass试验比较了无光、50%切割光和30%切割光的结果。使用Bell Curve Excel对Windows (SSRI，东京，日本)进行统计学分析，P值<0.05为有统计学意义。

结果

SSS评分在整个研究中没有显著差异(P=0.060)1）。然而，三种干预措施的分数显着不同（p = 0.003）。钢 - Dwass试验显示，30％-cut灯的分数显着低于无光（p = 0.002），表明在课程期间受试者睡得不那么困。

在OSA-MA量表中，因子I的得分在整个研究中没有显著差异(P=0.061)(表2）。然而，三种干预措施的分数显着差异（p = 0.004）。钢 - DWASS测试显示，30％-CUT光（48.2±8.7）的分数明显高于灯（39.1±7.5）（P = 0.003）。由于我提到睡眠的因素，因此在此期间，受试者可能一直在困了。相比之下，Friedman测试没有显示出在研究中的因子II，III，IV和V的分数的任何变化（P = 0.304,0.957,0.643和0.242）。

数字4.显示初步研究中直到试验20题为止计算任务中正确答案的平均数目。经Shirley-Williams检验，试验20的正确答案数显著高于试验1 ~ 11 (P < 0.05)。试验16 ~ 20的平均正确答案数显著高于试验1 ~ 12 (P < 0.05)。

在临床试验中，各研究在计算任务中正确答案的数量有显著性差异(P=0.003)(表1)3.）。与第1天相比，在第8天（P = 0.028），第9天（P = 0.028），第11天（P = 0.028）和第12天（P = 0.043）时，正确答案的数量增加。然而，这些间隔的变化在通过比较数量的比较之后没有达到显着的水平，即Bonferroni方法。计算任务中正确答案的数量趋于干预措施（P = 0.072）。与无光相比，30％-Cut光线的正确答案的数量趋于增加（P = 0.085）。

研究完成后，眼科检查和视力测试重复由同一眼科医生。同样，没有发现异常。

4.讨论

本研究探讨了明亮LED灯（10,000勒克斯）的疗效和安全性，其短波长含量降低了30％或50％。这是在受试者早于平常醒来的情况下进行的。SSS的得分和因子的SSA-MA分数既表明睡眠不足以升高的睡眠，而不是没有光线。这些结果表明，配备30％-cut灯的护目镜可能具有主观觉醒效果。因此，我们的护目镜有30％-Cut光可能是一个很好的工具，可以减轻人们感到困倦的情况下的嗜睡，例如Jet-Lag [8.]，转移工作[3.]， 季节性情绪失调 [1，或昼夜节律性睡眠障碍[3.］．

与SSS和OSA-MA因子I的得分相比，OSA-MA因子II到V的得分没有显著变化。这表明我们的护目镜可能不会影响主观睡眠质量。这可能是由于受试者是健康的，没有遭受睡眠障碍的事实。

在计算任务中正确答案的数量在研究中存在显著差异，但在考虑多次比较后，与第一天的事后比较没有达到显著水平。主观睡意和精神运动表现之间的差异可能是由于样本量小和/或对计算任务的效应量小。从结果来看，假设在无光照和30%切断光照条件下，正确答案的平均数±标准差分别为376±35和401±53，至少需要30名参与者才能获得统计学意义。

在讨论我们的护目镜对觉醒的影响时，应该考虑昼夜夹带和/或睡眠剥夺，因为受试者在干预期间比平时早醒来约2小时。我们的实验设计模拟了人们向东飞行的情况，他们不得不加快生物钟。一份早期的报告表明，向东飞行后，昼夜时钟周期每天提前57分钟[15.］．根据这一理论，本研究的主题应该在最初的几天内重新终止昼夜节奏，即在没有灯光时期。然而，在30％-cut光期中改善了主观嗜睡（即，从第9天）。因此，睡眠的减少可能是由于光线照射而不是昼夜克莱莱匹。

关于临床试验中的安全测量，在研究后受试者的视网膜或视力中没有发现异常。与之前的危险分析一起参加[12.]我们的护目镜30％-Cut灯可能在迄今为止最多使用最多4天的情况下安全。然而，由于明亮的光线疗法可能持续超过4天，所需的长期安全评估试验是可取的。

本研究的局限性包括受试者的有限数和性别，以及研究方案。由于这是一个小型探索性研究，只有六名年轻人被招募出来排除月经的影响。这项研究的另一个缺点是干预的顺序;所有参与者在第一次，第二和第三课程中分别没有灯，50％-CUT光线，30％-CUT光线，课程之间的4天间隔。由于施用的短波长含量随着课程而增加，因此应涉及添加剂效应。

5。结论

总之，我们的护目镜配备了30％-Cut灯似乎是安全的并且具有主观觉醒效果。为了验证我们的调查结果，需要更大的规模研究，包括具有不同实验设计的女性受试者，例如交叉设计。

数据可用性

用于支持本研究结果的统计数据包含在文章中。详细资料可向通讯作者索取。

的利益冲突

Yasunori Sugai是Densei Communication Inc.的员工。

致谢

作者感谢Koudai Kaji (Muroran Institute of Technology)提供的技术援助。本研究得到了日本北海道北方科技发展中心2012年区域研发计划资助项目的支持。

参考文献

1. M. Terman和J. S. Terman，“季节性和非季节性抑郁症的光疗法:疗效、方案、安全性和副作用，”中枢神经系统光谱，第10卷，不。8, 647-663页，2005。视图:出版商网站|谷歌学术搜索
2. A. J. Lewy, V. K. Bauer, N. L. Cutler等人，“早晨和晚上光照治疗冬季抑郁症患者，”普通精神病学档案，卷。55，不。10，pp。890-896,1998。视图:出版商网站|谷歌学术搜索
3. A. Barion和P. C. Zee，“昼夜节律性睡眠障碍的临床方法，”睡眠医学第8卷第2期。6，页566-577,2007。视图:出版商网站|谷歌学术搜索
4. J.S.Mitan，M. Terman，D. Schlager等，“冬季抑郁症的简短，强烈的曝光效果，”精神扶手公报第26卷，第2期。1，pp。3-11,1990。视图:谷歌学术搜索
5. S.W.洛克利，G.C. Brainard和C.A.Cozisler，“人昼夜褪黑素节奏的高敏感性通过短波长光重置”临床内分泌和新陈代谢杂志，卷。88，不。9，pp。4502-4505,2003。视图:出版商网站|谷歌学术搜索
6. M. Rüger, M. C. M. Gordijn, D. G. M. Beersma, B. De Vries和S. Daan，“抑制褪黑激素和抑制光暴露下的嗜睡/疲劳之间的弱关系，”睡眠研究杂志，卷。14，不。3，pp。221-227,2005。视图:出版商网站|谷歌学术搜索
7. C. Cajochen, J. M. Zeitzer, C. A. Czeisler，和d . j。Dijk，“光照强度的剂量反应关系以及人类警觉性的眼部和脑电图相关关系，”大脑研究行为第115卷第1期1, pp. 75-83, 2000。视图:出版商网站|谷歌学术搜索
8. j·菲普斯-尼尔森，j·r·里德曼，d·j。Dijk和S. M. W. Rajaratnam，“与昏暗的光线相比，白天暴露在明亮的光线下，会减少困倦，提高精神运动警觉能力，”睡觉第26卷，第2期。6, 695-700页，2003。视图:出版商网站|谷歌学术搜索
9. R. E. Strong, B. K. Marchant, F. W. Reimherr, E. Williams, P. Soni和R. Mestas，“窄带蓝光治疗成人季节性情绪障碍和其他非季节性症状的影响，”抑郁和焦虑第26卷，第2期。3, 273-278页，2009。视图:出版商网站|谷歌学术搜索
10. C. Grimm，A.Wenzel，T. Williams，P.ROL，F.Hafezi和C. Reme，“罗地司蛋白介导的鼠视网膜的蓝光损伤：漂白的光反转，”调查眼科与视觉科学，卷。42，不。2，pp。497-505，2001。视图:谷歌学术搜索
11. T. Ueda, T. Nakanishi-Ueda, H. Yasuhara, R. Koide和W. W. Dawson，“减少蓝色照明控制眼睛损伤，”实验眼睛研究(第89卷第40期)6, pp. 863-868, 2009。视图:出版商网站|谷歌学术搜索
12. Yuasa, J. Miura, Y. Sugai, Y. Ito, H. Sasaki, Y. Aizu，“用于改善睡眠和觉醒的便携式光治疗仪的研制和性能评估”，仪器与控制工程师学会学报第54卷，第2期。8, 691-693页，2018。视图:出版商网站|谷歌学术搜索
13. Y. Yamamoto, H. Tanaka, M. Takase, K. Yamazaki, K. Azumi, S. Shirakawa，“中老年OSA睡眠量表修订版本的标准化”，脑科学与精神障碍，第10卷，不。4，pp。401-409，1999。视图:谷歌学术搜索
14. 山上、八岛、汤浅、爱津、千叶和佐佐木，模拟黎明对穆若兰理工学院觉醒回忆录的影响，第64卷，137-142页，2015。
15. J. Aschoff，K. Hoffmann，H. Pohl和R. Wever，“在Zeitgeber的阶段转移后，”重新纳入昼夜节律“Chronobiologia，第2卷，第2卷。1, 23-78页，1975。视图:谷歌学术搜索

版权

版权所有©2018 Jun Miura等。这是分布下的开放式访问文章创意公共归因许可证，允许在任何媒介上不受限制地使用、分发和复制，只要原稿被适当引用。