發(fā)布時間：2020-10-19 21:59

　　 目的:白內(nèi)障是影響生命質(zhì)量的全球性疾病,是全球范圍內(nèi)致視力損傷和致盲的重要因素之一。流行病學(xué)證據(jù)表明,以黃色人種為主的東南亞地區(qū)白內(nèi)障年齡標(biāo)準(zhǔn)化傷殘調(diào)整壽命年(Disability-adjusted Life Year,DALYs)最高,其次是東地中海地區(qū),非洲地區(qū),西太平洋地區(qū),以白色人種為主的美國和歐洲地區(qū)最低,白色人種白內(nèi)障患病率低于黃色人種和其他人種。眾所周知,紫外線是導(dǎo)致白內(nèi)障的重要環(huán)境危險因素之一,而眼部是紫外線暴露的主要靶器官之一。影響人群眼部紫外線暴露強(qiáng)度的因素很多,如緯度、海拔、太陽高度角(Solar Elevation Angle,SEA)、地面反射率等。除此之外,面部解剖結(jié)構(gòu)也是影響眼部紫外線暴露強(qiáng)度的因素之一。1902年版的“大英百科全書”指出,高加索人群的面部“眉脊強(qiáng)烈發(fā)育”,而在蒙古人中,“突出的眉脊”通常不存在。與高加索人種相比,亞洲面部的主要特征包括更寬的內(nèi)眼角間距,更高的面部凸角,更低的鼻傾角,更高的唇突,更短的眼瞼裂縫,和更窄的唇部寬度。上述這些面部形態(tài)的差異使亞洲人種和高加索人種之間的眉弓、眉間及鼻部等解剖結(jié)構(gòu)上亦具有形態(tài)學(xué)差異。一些研究表明,氣候因素可能對不同人種面部和穹窿形狀產(chǎn)生部分影響,在南大陸巴塔哥尼亞樣本中發(fā)現(xiàn)的大型咀嚼組成部分和明顯的眉間區(qū)域和眶上脊,而黃色人種則不然;環(huán)境光暴露水平影響鳥類和靈長類動物的視覺系統(tǒng)變化,這一作用在人類中同樣適用,由于不同人種生活地區(qū)的環(huán)境光暴露水平不同,不同人群的眼球大小與其生存地區(qū)的緯度具有正相關(guān)關(guān)系。在本項研究中,我們推測,與亞洲人和其他種族相比,高加索人的眉弓和眉間等特征可能會阻止更多的紫外線暴露。除了環(huán)境紫外輻射暴露強(qiáng)度水平的差異之外,這種解釋可能是高加索人種和其他種族之間的眼部紫外輻射暴露強(qiáng)度水平差異的另一個原因。正常人體站立時頭部位置處于自然頭位,此時視線方向為水平位置。而當(dāng)人類在行走時,其頭部向下傾斜,此時視線方向與水平方向呈現(xiàn)向下15°角。頭部姿勢位置的差異勢必影響到眼部入射光線的接收角度,進(jìn)而影響到眼部紫外輻射暴露的強(qiáng)度。總之,本研究構(gòu)建亞洲和歐洲人種的3D光學(xué)模型,并構(gòu)建3D眼部光最大入射角(Three-Dimensions Maximum Ocular Optical Angle of Incidence,3D MOOAI)的概念,從紫外輻射暴露監(jiān)測和日光暴露渲染模擬兩方面探討面部解剖結(jié)構(gòu)對亞洲和歐洲人種眼部紫外輻射暴露的影響,為完善年齡相關(guān)性白內(nèi)障眼紫外線暴露學(xué)的認(rèn)知提供新的依據(jù)。研究方法:1、選擇FaceGen Modeller軟件提供的具有亞洲和歐洲人種典型平均面部解剖結(jié)構(gòu)特征的3D面部模型來代表亞洲人種和高加索人種,將模型進(jìn)行精確處理后經(jīng)3D打印制作后安置于旋轉(zhuǎn)式眼部紫外輻射暴露模型,構(gòu)建出亞洲和歐洲人種3D光學(xué)模型。監(jiān)測地點(diǎn)為中國遼寧省阜新市(北緯42.00°,東經(jīng)121.69°,海拔46米)以及沈陽市(北緯41.96°,東經(jīng)123.48°,海拔42米)。監(jiān)測日期為2018年6月28日至2018年7月4日(阜新)及2018年8月22日至8月27日(沈陽)。監(jiān)測時,模型以順時針方向勻速旋轉(zhuǎn),每1秒進(jìn)行一次采樣,監(jiān)測間隔為15分鐘(阜新)和20分鐘(沈陽)。本實(shí)驗監(jiān)測獲得的數(shù)據(jù)由“AvaSoft 7.4 for USB2.0”軟件計算得到整波長光譜數(shù)據(jù),在此基礎(chǔ)上得到不同采樣點(diǎn)的強(qiáng)度積分值,最后結(jié)合不同生物有效光譜權(quán)重,計算生物有效暴露強(qiáng)度。2、采用3ds Max軟件調(diào)整3D面部解剖結(jié)構(gòu)模型為自然頭位,構(gòu)建3D眼部光最大入射角。采用3ds Max 2017軟件中的日光系統(tǒng)對亞洲和歐洲人種3D面部解剖結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行渲染,采用阜新地區(qū)2018年7月2日以及具有較全SEA范圍的低緯度地區(qū)夏至日(三亞地區(qū),2018年6月22日)作為日光模擬器中設(shè)定的模擬日期,輸出亞洲和歐洲模型直射光、天光漫散射以及日光渲染的渲染結(jié)果。應(yīng)用MATLAB 2018a軟件計算亞洲和歐洲模型直射、漫散射渲染結(jié)果圖片中左眼瞳孔暴露部位上45個像素點(diǎn)的灰度值及其平均值,采用IBM spss 22.0軟件,應(yīng)用直線回歸方法對亞洲和歐洲模型的渲染輸出的灰度值與3D MOOAI、SEA以及旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行分析。結(jié)果:1、亞洲和歐洲模型眼部UVA與UVB波段暴露強(qiáng)度隨時間變化均呈現(xiàn)雙峰曲線;當(dāng)SEA低于約30°時,亞洲和歐洲模型之間眼部紫外輻射暴露強(qiáng)度差異相對較小;當(dāng)SEA約在30°至60°的范圍內(nèi)時,僅當(dāng)旋轉(zhuǎn)角度約在282°-336°以及24°-72°區(qū)間范圍內(nèi)兩模型眼部紫外輻射暴露強(qiáng)度差異相對較大;當(dāng)SEA約在60°至71.03°的范圍內(nèi)時,兩模型眼部紫外輻射暴露強(qiáng)度差異在面向太陽的150°旋轉(zhuǎn)角度范圍內(nèi)相對較大,此時UVA和UVB波段亞洲模型眼部紫外輻射暴露強(qiáng)度最大可達(dá)歐洲模型的1.87倍和1.47倍。2、對于UVA和UVB波段,當(dāng)SEA高于60°時,預(yù)估環(huán)境紫外輻射暴露強(qiáng)度可以比實(shí)際環(huán)境紫外輻射暴露強(qiáng)度低22%和16%。3、亞洲模型經(jīng)過眼部晶狀體生物有效作用光譜加權(quán)后的生物有效光譜強(qiáng)度高于歐洲模型,其差值最高可達(dá)歐洲模型眼生物有效光譜強(qiáng)度的59%。4、亞洲和歐洲人種模型眼部光水平最大入射角分別為168°和156°;兩模型3D MOOAI分別為118.93°和97.56°;兩模型平均眼部光最大上入射角分別為60.16°和44.85°;兩模型平均眼部光最大下入射角分別為58.77°和52.71°。5、當(dāng)SEA小于30°時,亞洲和歐洲模型眼部直射光暴露模擬灰度值隨旋轉(zhuǎn)角度變化差異不大;當(dāng)SEA為30°到60°時,兩模型眼部直射光暴露模擬灰度值具有差異的旋轉(zhuǎn)角度區(qū)間逐漸增大;在SEA為60°時,兩模型眼部直射光暴露模擬灰度值差異陡然增大;當(dāng)SEA為66°到78°范圍內(nèi),亞洲模型眼部直射光暴露模擬灰度值逐漸減小直至最低值;當(dāng)SEA高于78°時,兩模型眼部眼部直射光暴露模擬灰度值一直保持在最低值范圍內(nèi)且?guī)缀鯚o差異。6、當(dāng)SEA小于60°時,旋轉(zhuǎn)角度0°到96°及264°到354°范圍內(nèi)兩模型眼部漫散射光渲染灰度值略高于96°到264°范圍內(nèi)的灰度值,且該差異隨SEA增加而逐漸減小;當(dāng)SEA高于60°時,亞洲和歐洲模型眼部漫散射光渲染灰度值幾乎無變化。7、當(dāng)SEA小于30°以及SEA為30°-60°時,亞洲和歐洲模型眼部直射光、漫散射暴露與SEA、旋轉(zhuǎn)角度及3D MOOAI回歸方程的R~2值均大于或等于0.90;當(dāng)SEA大于60°時,亞洲和歐洲模型眼部漫散射光暴露與SEA、旋轉(zhuǎn)角度及3D MOOAI回歸方程的R~2值略小。8、頭部傾斜角度為15°時,亞洲和歐洲模型眼部紫外輻射暴露強(qiáng)度均低于頭部傾斜角度為0°時;UVA和UVB波段,當(dāng)頭部傾斜角度為0°和15°時,歐洲模型眼部紫外輻射暴露強(qiáng)度分別在在SEA約為60°和49°時驟然下降,此時亞洲模型眼部紫外輻射暴露強(qiáng)度依舊較高。9、UVA和UVB波段,旋轉(zhuǎn)角度正對太陽150°范圍內(nèi)亞洲和歐洲模型頭部傾斜角0°和傾斜角15°間眼部紫外輻射暴露強(qiáng)度差異大于背對太陽的210°范圍;UVA波段亞洲和歐洲模型不同傾斜角度間平均差異可達(dá)1.49倍和1.74倍,UVB波段平均差異可達(dá)1.41倍和1.51倍;UVA波段不同頭部傾斜角下兩模型間眼部紫外輻射暴露強(qiáng)度平均差異可達(dá)1.15倍和1.34倍,UVB波段平均差異可達(dá)1.19倍和1.27倍。10、頭部傾斜角度為0°和15°時,亞洲和歐洲模型眼部直射光暴露模擬灰度值差異較大,而兩模型漫研部漫散射光暴露灰度值幾乎無差異結(jié)論:1、亞洲模型眼部紫外輻射高暴露風(fēng)險大于歐洲模型。2、受面部解剖結(jié)構(gòu)影響,亞洲和歐洲模型3D MOOAI具有差異,且3D MOOAI可影響亞洲和歐洲模型眼部紫外輻射暴露強(qiáng)度。3、亞洲和歐洲模型眼部光暴露差異主要受直射光影響,且SEA在60°到78°范圍內(nèi),兩模型眼部直射光暴露差異最大。4、頭部傾斜角度為0°,亞洲和歐洲模型眼部紫外輻射暴露強(qiáng)度均高于頭部傾斜角度為15°時,且眼部紫外輻射最大暴露狀態(tài)時,頭部傾斜角為0°和15°時,歐洲模型眼部紫外輻射暴露強(qiáng)度急劇降低的SEA分別約為60°和50°。5、頭部傾斜角度為0°和15°時,UVA波段亞洲和歐洲模型間眼部紫外輻射暴露強(qiáng)度平均差異可達(dá)1.15倍和1.34倍;UVB波段平均差異可達(dá)1.19倍和1.27倍。6、頭部傾斜角對亞洲和歐洲模型眼部直射光暴露影響較大,對漫散射光暴露影響很小。
【學(xué)位單位】：中國醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：R776.1;R181.3
【部分圖文】：

在本研究中，我們建立了由 FaceGen Modeller 軟件[版本 Demo 3.14]提供的三維（Three-dimensional，3D）亞洲和歐洲人種頭部光學(xué)模型，在中國阜新地區(qū)對紫外輻射暴露強(qiáng)度進(jìn)行監(jiān)測，以探討面部形態(tài)差異對亞洲和高加索人種眼部紫外輻射暴露強(qiáng)度差異的影響。2 材料與方法2.1 監(jiān)測儀器及設(shè)備2.1.1 亞洲和歐洲人種 3D 面部解剖結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建亞洲和歐洲人種平均面部結(jié)構(gòu)特征模型由FaceGenModeller [versionDemo 3.1軟件提供。Thoma, P[19]，Oosterhof[20]，Matheson[21]以及 Huang[22]等人使用該軟件創(chuàng)建面部刺激，用這種工具產(chǎn)生的刺激也用于臨床研究，例如，在涉及自閉癥譜系障礙患者的研究[23]。

表 1.1 亞洲人種模型和歐洲人種模型面部解剖結(jié)構(gòu)參數(shù)亞洲人種模型 積 (mm-2) 272.85 積 (mm-2) 207.74 積 (mm-2) 163.65 x (mm) 27.70 n (mm) 35.20 角 (°) 74.00 C 區(qū)位置見圖 1.1，A 區(qū)代表眉間部分；B區(qū)代表內(nèi)側(cè)眉弓建建的亞洲和歐洲人種3D面部解剖結(jié)構(gòu)模型經(jīng)3D打模型[25]中，作為兩人種眼部紫外輻射暴露監(jiān)測光學(xué)模

頭部傾斜角為 0°。 兩臺由計算機(jī)控制的雙通道微型光纖光譜儀放置于中間架子上，用于測量眼睛和環(huán)境紫外線強(qiáng)度。每臺光譜儀有兩個探頭，一臺光譜儀的兩個探頭水平放置于亞洲和歐洲模型左眼位置用于眼部紫外輻射暴露強(qiáng)度監(jiān)測，探頭最前端與角膜頂位置相齊；另一臺光譜儀的一個探頭被放置于亞洲模型頭部的頂點(diǎn)，確保接收面水平，用于監(jiān)測環(huán)境紫外輻射暴露強(qiáng)度。2.1.3 監(jiān)測儀器監(jiān)測過程中使用的光纖光譜儀和余弦校正器如圖 1.3 所示。我們用于測量紫外光譜輻照度的光纖光譜儀（AvaSpec-ULS2048XL-2-USB2，荷蘭）是高紫外和近紅外敏感背反薄電荷耦合器件（Charge-coupled Device，CCD）光譜儀。該光譜儀基于 75 mm焦距對稱 Czerny-Turner 光學(xué)平臺，采用背照式 2048 像元 CCD 線陣探測器，波長范圍為 200nm 至 1160nm，具有 14x500 微米的大型單片像素。雜散光小于0.5％，靈敏度為 460,000counts/μw/ms，紫外量子效率為 60％，信噪比為 525dB。該光譜儀配有16位AD轉(zhuǎn)換卡和USB 3.0高速接口，每個頻譜的傳輸速度為2.44ms。
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 王道光;畢宏生;郭大東;;紫外線輻射致白內(nèi)障發(fā)生的研究現(xiàn)狀[J];國際眼科雜志;2011年12期

2 喬玉成;;進(jìn)化·退化:人類體質(zhì)的演變及其成因分析——體質(zhì)人類學(xué)視角[J];體育科學(xué);2011年06期

3 海向軍;何燁;馬衛(wèi)紅;戴玉景;;藏族青年頭面部特征與美容學(xué)[J];解剖學(xué)雜志;2007年01期

4 楊朝忠;王勇;殷曉棠;林月葵;黃玉敏;;中國老年性白內(nèi)障研討分析[J];眼科新進(jìn)展;1991年02期

本文編號：2847774