利用裸眼3D技术评估不同戴镜习惯对大学生近视性屈光参差双眼视功能的影响

Abstract

目的

使用基于人眼追踪的裸眼3D显示技术，全面评估不同戴镜习惯与近视性屈光参差下大学生的双眼视功能状况。

方法

于2023年12月–2024年3月招收137例近视（每眼等效球镜屈光度≤－0.50 D）四川大学在校大学生，其中持续戴镜组78例，非持续戴镜组59例，并按照近视性屈光参差（等效球镜度数差值，ΔSE）在两组内分别分为A组（0 D<ΔSE≤1.00 D）和B组（ΔSE>1.00 D）。利用基于人眼追踪的裸眼3D显示设备对受试者进行双眼视功能检查，分析不同戴镜习惯和近视性屈光参差与双眼视功能的相关性。

结果

持续戴镜组〔（1.15±1.15） D〕和非持续戴镜组〔（1.20±1.15） D〕的近视性屈光参差度数差异无统计学意义（P=0.798）。同时，持续戴镜组和非持续戴镜组的屈光度数差异也无统计学意义（P=0.158）。持续戴镜组内A、B两组的知觉眼位右眼偏移的差异有统计学意义（P<0.05），非持续戴镜组内A、B两组的粗立体视觉的差异有统计学意义（P<0.05）。持续戴镜组与非持续戴镜组中心凹抑制、精细立体视觉、知觉眼位的差异有统计学意义（P<0.05）。

结论

戴镜习惯和近视性屈光参差均对大学生双眼视功能有影响。

近年来，近视在全球眼部问题中占据首要位置^[1]。屈光参差指同一个体两眼屈光度不同的屈光状态^[2]，即人体双眼在一条或者两条子午线上的屈光力存在差异，是屈光不正的主要类型之一，也是儿童及成人弱视的首要原因^[3]。此外，我国学生群体近视性屈光参差问题突出^[4-5]，而针对大学生的相关研究较少。并且部分学生没有规范的戴镜习惯，不同戴镜习惯亦可能对近视性屈光参差双眼视功能造成不良影响^[6]。

目前临床上有多种评价双眼视功能的方法^[7]，人眼追踪裸眼3D显示系统应用了更接近于自然视觉体验的图像^[8]，能够为临床双眼视功能检查提供更多的选择。本研究根据近视性屈光参差及戴镜习惯将137例在校大学生分组，创新性地使用结合人眼跟踪和动态视区的裸眼3D视觉检查设备，通过包括精细立体视觉、粗立体视觉、动态立体视觉、中心凹抑制、周边抑制、知觉眼位在内的六项内容全方位评估双眼视功能状况，以期发现相关性，进而探索如何更有效地提升此群体的视觉质量，指导屈光不正患者正确选择屈光矫正方式。

1. 资料与方法

1.1. 研究对象

2023年12月–2024年3月在四川大学在校大学生中募集近视学生137例274眼，每眼等效球镜屈光度（D）≤－0.50 D，年龄在18～25岁之间。通过眼科检查和问诊，排除眼球震颤、显性斜视、眼底病、白内障、青光眼及其他影响视力的眼部器质性病变、智力及神经发育障碍者。本研究经四川大学华西医院生物医学伦理委员会审批通过，审批号2022年审（740号）。

根据戴镜习惯不同分为持续戴镜组（每日戴镜时间≥8 h，且持续佩戴时间>3个月）和非持续戴镜组（每日戴镜时间<8 h或戴镜与不戴镜数日相交替，或不戴镜且持续时间>3个月）^[9]，再按照近视性屈光参差（等效球镜度数差值，ΔSE）在两组内分别分为组A（0 D<ΔSE≤1.00 D）和组B（ΔSE>1.00 D）。

持续戴镜组78例，组A（0 D<ΔSE≤1.00 D）47例，其中男20例，女27例；组B（ΔSE>1.00 D）31例，其中男16例，女15例。

非持续戴镜组59例，组A（0 D<ΔSE≤1.00 D）32例，其中男13例，女19例；组B（ΔSE>1.00 D）27例，其中男10例，女17例。

1.2. 方法

1.2.1. 验光

提前告知受试者避免在检查前熬夜或过度用眼。对所有受试者采用自动电脑验光仪（型号：ARK-1s）验光，至少连续检测3次，并且两次检测屈光度差异<0.50 D，如出现错误提示，须重打一次。将电脑验光结果作为基础数据，使用雾视法进行主觉验光，记录受试者所能获得的最佳视力的最低负镜值。

1.2.2. 双眼视功能测试

使用自动立体显示器（上海易维斯科技有限公司）运行检查软件，分辨率为3840像素×2160像素，经典照度为300 cd/m²。基于人眼追踪的裸眼3D显示设备的透明透镜状光学元件安装在标准液晶显示器前，控制光子的出口角度，以实现双目视差，从而呈现3D视觉。该检查软件由广州医疗器械研究所（中国广州）开发。受试者需要佩戴矫正眼镜，并且在检查全程都坐在椅子上，使双眼高度与显示器的中点相等，距离保持0.8 m。检查者全程参与，确保受试者双眼高度、距离等符合检测要求。

精细立体视觉检查：通过随机点分布图（54 cd/m²）显示。包括大小为 5°×5°的灰色背景（44 cd/m²）以及由地图中心部分的随机点组成的E视标（3°×3°）。检查有4个视差等级，依次分为400"、300"、200"、100"，其中将100"视为正常立体视锐度。按照视差由高到低依次测试以检查良好的立体视锐度。受试者观看屏幕上的刺激图像，判断图中“E”字的开口方向，按键盘的箭头键或点击界面相应的按钮作为确定。记录最佳立体视觉。

粗立体视觉检查：通过灰色随机点立体图（44 cd/m²） 显示。平均亮度为34 cd/m²，每个点的大小为0.018°×0.018°。随机点从上到下的相对差异遵循正弦变化。受试者观看屏幕上的刺激图像，判断随机点立体图的凸度（波峰）或凹度（波谷），按键盘的箭头键或点击界面相应的按钮作为确定。记录准确率。

动态立体视觉检查：利用具有800″弧距的随机点组成的中心光型（6°×6°）“E”进行测试，该光型具有不同速度运动背景，动态随机点的密度和大小保持不变。受试者观看屏幕上的刺激图像，判断图中“E”字的开口方向，按键盘的箭头键或点击界面相应的按钮作为确定。在低速运动背景下，将100%的正确率记录为“低速通过”，并视其为正常的动态立体视觉，否则视为异常动态立体视觉，根据不同水平可记录为“中速通过”“高速通过”“高速不通过”。

中心凹抑制检查：在分视状态下，一只眼睛看到倒置的字母“L”（0.33°×0.33°），另一只眼睛看到倒置的字母“F”（0.33°×0.33°）。询问并记录受试者在双眼视觉下看到的结果。可以看到“E”被视为正常结果，没有中心凹抑制。而若看到倒置的字母“L”或倒置的字母“F”，则被视为异常结果，提示中央凹抑制。

周边抑制检查：由中央十字架和四周四个正方形（3°×3°）进行测试。在双眼视觉下，受试者盯着中央十字架，可以同时看到四个正方形被视为正常结果，没有周边抑制。而无法同时看到一个或多个正方形为异常结果，提示周边抑制。

知觉眼位检查（十字套圈）：在分视状态下，一只眼睛看到匀速转动的圆圈，另一只眼睛看到静止的十字。受试者在双眼视觉下观看屏幕上的刺激图像，并移动鼠标将十字放入圆圈内部的中心，按键盘的箭头键或点击界面相应的按钮作为确定。水平偏差和垂直偏差分别为检查中十字水平方向和垂直方向偏离圆圈中心的程度。系统将自动计算水平偏差与垂直偏差，偏移度以像素计算，偏移５个像素相当于0.1°，选用 360°视标，分别记录其眼位偏差。水平方向20像素以内为正常值，超过20像素被认为异常；垂直方向10像素以内为正常值，超过10像素被认为异常^[10]。

知觉眼位检查（数字定位）：在分视状态下，一只眼睛看到十字，另一只眼睛看到诸多彩色圆组成的图像。右眼知觉眼位即左眼注视十字时，右眼以像素计算的眼位变化；左眼知觉眼位即右眼注视十字时，左眼以像素计算的眼位变化。受试者在双眼视觉下观看屏幕上的刺激图像，询问并记录受试者看到的十字的位置，位于正中心红色圈内被视为正常结果，其他均为异常结果，提示知觉偏移。

1.2.3. 统计学方法

使用SPSS for Mac software（Version 27.0）软件进行数据清理和统计分析，采用双侧检验，检验水准α=0.05。定量资料采用表示，定性资料采用频数和构成比（%）表示，组间差异采用独立样本t检验和χ²检验。

首先，统计各项验光数据的均值和标准差，应用独立样本t检验探索是否持续戴镜与近视性屈光参差和屈光度的关系；同时对收集到的双眼视功能数据进行分类和分组统计，根据上述双眼视功能检查标准统计各项双眼视功能异常率。其次，对近视性屈光参差度数不同的人群的各项双眼视功能检查结果进行完全随机设计构成比的χ²检验，探索近视性屈光参差与各项双眼视功能之间的关系；同时，根据双眼等效球镜度数将被检者分为轻、中、高度近视（轻度近视：－3.00 D≤SE<－0.50 D；中度近视：－6.00 D<SE<－3.00 D；高度近视：SE≤－6.00 D），并比较持续戴镜组与非持续戴镜组的近视程度是否有差异。随后，将持续戴镜组与非持续戴镜组两组人群的各项双眼视功能分别进行完全随机设计构成比的χ²检验，探索是否持续戴镜与各项双眼视功能之间的关系。在进行χ²检验时，根据具体情况作不同处理。当理论频数T≥5时，直接用卡方检验的χ²值；当1≤T<5时，用连续性校正的χ²值；当T<1时，用Fisher确切概率法。

2. 结果

表1和表2列出了本研究中所纳入受试者的检查数据和统计学检验结果。

表 1. Computerized refractometer examination results by group.

各组电脑验光仪检查结果

Index	Continuous glasses- wearing group			Non-continuous glasses-wearing group
	Group A (n = 47)	Group B (n = 31)		Group A (n = 32)	Group B (n = 27)
Group A: 0 D < ΔSE ≤ 1.00 D; Group B: ΔSE > 1.00 D. L: Left eye; R: Right eye; SE: spherical equivalent; CYL: cylinder; ΔSE: the difference between the equivalent spherical diopters.
L-SE/D	－5.48 ± 2.12	－5.22 ± 3.52		－2.02 ± 1.33	－2.48 ± 1.38
L-CYL/D	－1.14 ± 0.77	－0.90 ± 0.56		－0.53 ± 0.38	－0.61 ± 0.54
R-SE/D	－5.54 ± 1.98	－5.15 ± 2.57		－2.20 ± 1.35	－3.08 ± 2.14
R-CYL/D	－1.05 ± 0.77	－0.98 ± 0.55		－0.48 ± 0.32	－0.69 ± 0.64
ΔSE/D	－0.47 ± 0.29	－2.19 ± 1.19		－0.49 ± 0.24	－2.04 ± 1.24

表 2. Abnormalities in binocular visual function testing using autostereoscopic 3D technology across groups.

各组裸眼3D技术测试双眼视功能检查异常情况

Examinations	Continuous glasses-wearing group				Non-continuous glasses-wearing group			P
	Group A (n = 47)	Group B (n = 31)	P		Group A (n = 32)	Group B (n = 27)	P
Group A: 0 D < ΔSE ≤ 1.00 D; Group B: ΔSE > 1.00.
Horizontal perceptual eye position/case (%)	3 (6.4)	6 (19.4)	0.164		2 (6.3)	5 (18.5)	0.295	0.953
Vertical perceptual eye position/case (%)	6 (12.8)	5 (16.1)	0.932		5 (15.6)	9 (33.3)	0.111	0.149
Central suppression/case (%)	18 (38.3)	12 (38.7)	0.971		18 (56.3)	21 (77.8)	0.082	0.001
Peripheral suppression/case (%)	4 (8.5)	2 (6.5)	1.000		5 (15.6)	4 (14.8)	0.100	0.160
Fine stereopsis/case (%)	0 (0)	1 (3.2)	0.397		3 (9.4)	6 (22.2)	0.315	0.005
Dynamic stereopsis/case (%)	0 (0)	1 (3.2)	0.397		0 (0)	3 (11.1)	0.090	0.426
Gross stereopsis/case (%)	7 (14.9)	6 (19.4)	0.605		1 (3.1)	10 (37.0)	0.001	0.763
Right perceptual eye position/case (%)	7 (14.9)	15 (48.4)	0.001		15 (46.9)	19 (70.4)	0.069	< 0.001
Left perceptual eye position/case (%)	5 (10.6)	5 (16.1)	0.716		13 (40.6)	17 (63.0)	0.087	< 0.001

2.1. 验光结果

持续戴镜组〔（1.15±1.15） D〕和非持续戴镜组〔（1.20±1.15） D〕两组的近视性屈光参差度数差异无统计学意义（t=－0.257，P=0.798）；同时，持续戴镜和非持续戴镜组两组的屈光度数差异也无统计学意义（t=1.420，P=0.158），持续戴镜和非持续戴镜两组内的A、B组之间的验光数据差异无统计学意义（P>0.05）（表1）。持续戴镜组中轻度近视6例（7.7%），中度近视42例（53.8%），重度近视30例（38.5%）；非持续戴镜组中轻度近视37例（62.7%），中度近视21例（35.6%），重度近视1例（1.7%）；两组患者近视程度差异有统计学意义（χ²=54.899，P<0.001）。

2.2. 视功能检查结果

在各项双眼视功能检查中（表2），持续戴镜组内A、B两组的知觉眼位右眼偏移的差异有统计学意义（P<0.05），持续戴镜人群中近视性屈光参差大者更容易发生知觉眼位偏移。非持续戴镜组内A、B两组的粗立体视觉的差异有统计学意义（P<0.05），非持续戴镜人群中近视性屈光参差大者粗立体视觉更容易发生异常。此外，持续戴镜组和非持续戴镜组两组的中心凹抑制、精细立体视觉、知觉眼位（数字定位）的差异有统计学意义（P<0.05），非持续戴镜的人群比持续戴镜的人群更容易出现中心凹抑制、精细立体视觉异常以及知觉眼位的偏移。

3. 讨论

大学生群体中不同戴镜习惯对双眼视功能水平有影响^[11]。不同的戴镜习惯会影响双眼对视觉信息的处理和协调^[12]。长时间戴镜可能使眼睛逐渐适应镜片提供的视觉环境，一旦取下眼镜，双眼可能会因为失去这种辅助而出现功能障碍。本研究发现，非持续戴镜的人群比持续戴镜的人群更容易出现中心凹抑制、精细立体视觉异常以及知觉眼位的偏移，即非持续戴镜的人群更容易发生双眼视功能异常。中心凹抑制反映了当近距离用眼时，一只眼睛的视觉信息被表达，而另一只眼被抑制，从而不能唤醒更多视皮层细胞参与近距离工作，并且中心凹抑制具有加速屈光参差发展的风险。已有研究显示中心凹抑制可能与黄斑区视觉突触数量减少有关^[13]。立体视觉包括粗立体视觉和精细立体视觉，粗糙立体视为周边视网膜功能，精细立体视为黄斑中心凹功能^[14]。精细立体视觉能够感知融合图像和较小视差，反映相对于空间上其他物体的深度位置^[15]。近视患者可能出现精细立体视功能缺损的表征，例如对近距离物体的深度感知能力下降，导致精细操作困难。知觉眼位的检查通过脑内控制双眼的运动系统和感知觉系统这两条通路完成，知觉眼位的偏斜量越大, 则大脑视知觉水平对眼位控制的能力越差, 对双眼视觉功能的损害越大。知觉眼位异常提示大脑控制双眼的两条通路发育异常，故视觉信息在此处的加工也会异常^[16]。既往也有研究有类似发现，与全矫并且持续戴镜者相比，间断戴镜矫正者和不戴镜矫正者的双眼更容易出现疲劳^[17]。此外，本研究还发现，持续戴镜的大学生比非持续戴镜的大学生多，且持续戴镜的大学生多为中度或重度近视者，非持续戴镜的大学生多为低度近视者。

近视性屈光参差也是导致双眼视功能障碍的重要因素^[18]。屈光参差会导致双眼看到的图像大小和清晰度存在差异。已有研究表明屈光参差的发生会导致知觉眼位偏移程度加重^[19]。而对于具有较高屈光度的近视性屈光参差者，这种差异可能更加明显，进而影响到双眼对图像的融合和处理能力。此外，在本研究中，屈光度较高的近视性屈光参差组的抑制度表现更严重，可能是由于屈光参差导致的神经兴奋沿视觉知觉系统传入大脑，大脑视觉中枢对一眼的视觉信息进行抑制，以减少双眼图像的差异和冲突^[20]。这种抑制机制虽然在一定程度上有助于维持双眼视功能的稳定，但长期作用会导致被抑制眼的视觉功能下降，甚至引发弱视、斜视等问题。

对于近视性屈光参差对立体视的影响，本研究结果与以往大多研究的结果有所不同^[21-24]。本研究发现，在持续戴镜组中，组A（0 D<ΔSE≤1.00 D）和组B（ΔSE>1.00 D）相比，三项立体视功能均无差异，这与LEE等^[25]的研究结果相同。在非持续戴镜组中，组A（0 D<ΔSE≤1.00 D）和组B（ΔSE>1.00 D）相比，大范围二阶立体视存在差异。ELAMURUGAN等^[22]调查了平均年龄为13岁的222名儿童，分为散光组、近视组、远视组、屈光参差组，并表明屈光参差和散光是决定屈光不正立体视觉水平的最关键因素。该研究屈光参差组平均屈光度为－2.00 D，而本研究中，持续戴镜组的平均屈光度只有－1.15 D，并且个体间屈光度差异较小，这可能是导致本研究结果不同的原因。ZHUANG等^[23]测试了110名平均年龄为（11.39±2.28）岁儿童的近立体视觉，发现随着屈光参差的增加，近视儿童的近立体视觉有恶化的趋势。NABIE等^[24]对60名成年人的立体视进行了测试并得出任何类型的屈光参差都可能降低立体视力并且在近视性屈光参差中最为明显的结论。在上述两项研究的设计中，并未对持续戴镜与非持续戴镜进行区分，同时，在先前的研究中，常使用Titmus^[26]、Frisby^[27]和TNO^[28]评估立体视觉，而本研究应用的是基于人眼跟踪的裸眼3D显示技术。这都可能是造成本研究结果不同的原因。

基于人眼跟踪的裸眼3D显示技术结合人眼跟踪技术和动态视区优化技术，具有更高的视觉分辨率，呈现出更好的3D效果。近年来，一些研究人员也在裸眼3D显示技术领域展开了研究^[29-30]。本研究中应用的裸眼3D显示器采用了光屏障，即视差屏障技术。在液晶显示器前设置视差屏障，利用透光与不透光间隔分布的直线条纹限制光线的行进方向，从而使双眼分别获取不同的图像部分，进而显示自动立体图像，并且无须佩戴任何辅助设备。对于该技术在立体视检查中的应用，LIU等^[31]的研究表明，在成年患者中，眼动追踪裸眼显示器在筛查立体视觉中具有良好的可重复性、一致性以及患者接受度。WONG等^[32]研究发现，ASTEROID在检测立体视觉缺陷方面相较于Titmus测试可能更敏感。

近视可从学习、心理和工作等诸多方面影响个人生活，降低生活质量，增加卫生医疗成本。有研究表明，在校大学生随着近视性屈光参差程度的加大，双眼视功能的损害程度也会随之加重^[18]。并且，大学生有较多的时间用于上课、学习以及使用电子产品，较少的时间用于体育锻炼和户外活动，这种生活方式将会提高近视加深的速度^[33]。有较早的研究表明，近视却不配戴眼镜或不常佩戴眼镜者的立体视阈值要明显高于长期佩戴者，非持续戴镜也会引起立体视功能的损害^[34-35]。还有研究表明，不戴眼镜的近距离或仰卧位工作是导致斜视等眼部疾病发生的重要危险因素^[36]。因此，对于一些屈光不正却没有持续戴镜习惯的受试者，可以观察到其双眼抑制、立体视觉和知觉眼位均存在加重的情况，应嘱其尽早配镜并终日戴镜。

在此之前，还未有研究探索过大学生的戴镜习惯与近视性屈光参差、双眼视功能之间的关系。研究大学生的戴镜习惯，让大学生正确认识并培养良好的戴镜习惯，不仅可以减缓近视发展的速度，还可以增强其双眼视功能，使视力得到更好的保护。同时，大学生作为未来建设国家的主力军，更应意识到戴镜习惯与双眼视功能之间的关系，从而保持良好的视觉质量。

然而，本研究仍存在三个局限性。首先，本研究共调查了137例年龄在18～25岁的大学生。而JIANG等^[37]调查了293名7～17岁高度近视青少年，DAS等^[38]调查了1041名21岁内眼科临床患者，与国外一些学者的研究相比较，本研究队列相对较小，尤其是非持续戴镜组样本量不足，只能检测到中度和强相关性及显著差异。其次，戴镜习惯仅采用二分类的研究方法：即持续戴镜、非持续戴镜，未考虑戴镜时间长短对本研究的影响，实验结果信效度高低存疑。此外，近视度数高低与持续戴镜、非持续戴镜分组存在较大相关性，可能直接或间接影响观察指标。因此，研究结果难以排除混杂因素影响，有待进一步相关性追踪研究。

综上所述，戴镜习惯和近视性屈光参差均对大学生双眼视功能有影响。不同程度的近视性屈光参差对双眼视功能的损害程度有所差异，且不同的戴镜习惯也影响着双眼视功能的发展。尤其值得注意的是，在本研究中，近视性屈光参差度数较高组的双眼视功能表现出更为严重的受损情况。该研究的优势在于此前尚未有针对大学生戴镜习惯的相关探索，并且本研究应用的裸眼3D视觉检查设备结合人眼跟踪和动态视区，能够有效地评估各参数对双眼视功能的影响。

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作者贡献声明　杨佳欣负责论文构思、数据审编、经费获取、调查研究、研究方法、研究项目管理、监督指导、验证、初稿写作和审读与编辑写作，陈曦负责数据审编、正式分析、调查研究、研究方法、可视化、初稿写作和审读与编辑写作，王欣怡负责调查研究、验证、初稿写作和审读与编辑写作，胡謦文负责调查研究、验证和初稿写作，刘佳雯负责正式分析、调查研究和初稿写作，杨旭波负责论文构思、研究方法、提供资源、监督指导和审读与编辑写作。所有作者已经同意将文章提交给本刊，且对将要发表的版本进行最终定稿，并同意对工作的所有方面负责。

Author Contribution　 YANG Jiaxin is responsible for conceptualization, data curation, funding acquisition, investigation, methodology, project administration, supervision, validation, writing--original draft, and writing--review and editing. CHEN Xi is responsible for data curation, formal analysis, investigation, methodology, visualization, writing--original draft, and writing--review and editing. WANG Xinyi is responsible for investigation, validation, writing--original draft, and writing--review and editing. HU Qingwen is responsible for investigation, validation, and writing--original draft. LIU Jiawen is responsible for formal analysis, investigation, and writing--original draft. YANG Xubo is responsible for conceptualization, methodology, resources, supervision, and writing--review and editing. All authors consented to the submission of the article to the Journal. All authors approved the final version to be published and agreed to take responsibility for all aspects of the work.

利益冲突　所有作者均声明不存在利益冲突

Declaration of Conflicting Interests　All authors declare no competing interests.

Funding Statement

四川省卫生厅科研项目基金（No. 20PJ032）资助