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环境中存在许多对眼睛产生的因素，这些因素可以是直接的，如机械伤、化学伤等外伤；也可以是间接的或潜移默化的，如紫外线或其他辐射线对眼睛的操作等。一些特殊职业或活动也会使人们处于这些潜在的危险中。因此，眼镜在起到视觉功能矫正、美容或时尚的同时，还承担保护眼睛的功能。本章将分析环境中可能存在的潜在操作因素，阐述镜片材料、设计等方面与安全防范的关系，以及介绍特殊职业与眼睛安全防护的关系及其防护措施。
环境中存在许多对眼睛产生的因素，这些因素可以是直接的，如机械伤、化学伤等外伤；也可以是间接的或潜移默化的，如紫外线或其他辐射线对眼睛的操作等。一些特殊职业或活动也会使人们处于这些潜在的危险中。因此，眼镜在起到视觉功能矫正、美容或时尚的同时，还承担保护眼睛的功能。本章将分析环境中可能存在的潜在操作因素，阐述镜片材料、设计等方面与安全防范的关系，以及介绍特殊职业与眼睛安全防护的关系及其防护措施。
一、潜在损伤的辐射
（一）与眼睛有关的电磁辐射
波长在380nm到760nm的可见光（VIS）只是太阳发射的电磁波谱的一小部分，并受到地球大气吸收和散射的影响。
对眼睛产生影响的电磁波谱主要集中在可见光（380~760nm）及其附近波段。对于可见光，眼睛屈光介质的通透率大约为90%。习惯上将波长在100~380nm的部分称为紫外线（UV），760nm~1mm的部分称为红外线（IR）。
1．紫外线（波长100~380nm）
（1）UVA：波长315~380nm
（2）UVB：波长280~315nm
（3）UVC：波长100~280nm。
2．红外线（波长760nm~1mm）
（1）IRA：波长760~1400nm
（2）IRB：波长1400~3000nm
（3）IRC：波长3000nm~1mm。
（二）辐射损伤眼组织的机制
1．光化学效应 和波长相关，波长较短的辐射光子能量较高，可能使化学键断裂而破坏分子，所以短波长的辐射对于晶状体和视网膜的损害更加明显。一般对于眼组织而言，短波UV辐射的危害比长波IR辐射的辐射的危害更大。对人眼具有生物效应的紫外线主要是UVB和UVA两部分。UVB的的大部分为角膜表面所吸收，波长在295~315nm的辐射能够穿透角膜到达视网膜。UVB有很高的光化学效应，过量辐射会在几小时内引起角膜表面红斑和刺激；如果及时避免持续过量辐射，这种影响则是短暂、可逆的。在职业防护中，UVB最高允许辐射量阈值是8小时内3mJ/cm2，长时间接受强度在阈值下辐射也会导致永久性视网膜损害。
2．热效应 波长较长的辐射光子能量较低，但暴露于此会因分子振动产生热效应。高强度的长波辐射，如一些高温职业环境中，IR会对眼睛造成损害。
3．Draper定律 辐射在被眼组织吸收时产生对眼睛的损害，只有被系统吸收的那一部分入射量才能对系统产生改变或影响。如果辐射直接透过或被反射而没有被组织分子所吸收的话，就不会产生影响。这个原理叫做Draper定律。
（三）眼组织对辐射的吸收和通透
眼部组织对环境水平的微波和伽玛（γ）射线是通透的。眼前段对远紫外线和远红外线全部吸收，而近紫外波段晶状体吸收。这些被吸收的波段辐射会对眼组织产生影响而改变形态和生理功能。能够到达眼底的是可见光和近红外线辐射（表15-1）。
表15-1 眼屈光介质对辐射的通透
紫外线（nm） 可见光（nm） 红外线（nm）
泪液层 290~380 380~760 760~3000
角膜 290~380 380~760 760~3000
房水 290~380 380~760 760~3000
晶状体（儿童） 310~380 80~760 760~2500
晶状体（老年） 375~380 380~760 760~2500
玻璃体 290~380 380~760 760~1600
图15-1为眼组织对紫外线辐射的通透和吸收情况。800nm左右的辐射能够穿透角膜、房水和晶状体这三部分屈光介质到达视网膜。
（四）常见的眼辐射损害
对人眼造成伤害的辐射主要是近紫外线、过强的可见光和近红外线。这些辐射除了来源于自然界外，还有很多是来自人造光源。
1．紫外线对人眼的损害 在结膜、角膜引起强光性眼炎、翼状胬肉、结膜黄斑和带状角膜病；对晶状体损害可引起白内障；能导致视网膜黄斑变性。
紫外线对人眼组织的常见损害包括：
（1）角膜和结膜
1）紫外线性角膜炎。
2）Labrador角膜病（雪盲）：在雪地由于大量紫外线反射造成，损害通常在角膜中央，这里得到的眼睑防护最少。
3）红海角膜病：由于沙滩对紫外线的大量反射损害眼睛。
4）翼状胬肉：紫外线促进翼状胬肉的发生和发展。
5）暴露于紫外线的有关症状：沙砾感、流泪、畏光、眼睑痉挛等。辐射效应可以积累。短时间因暴露于紫外线辐射而造成的轻微损害是有限性的，不适症状通常在48小时内消退。如果疼痛稍剧烈，可采用润滑剂和眼罩来消除不适。
（2）晶状体：晶状体吸收峰值在280~300nm波段，属于UVB。因为该波段吸收率很高，所以在辐射不是很强的情况下仍有可能对人眼晶状体造成损害。
由紫外线辐射引起的白内障多是皮质性白内障，而且解剖位置有所不同：鼻下方57%，颞下方22%，颞上方13%，鼻上方8%。紫外线皮质性白内障最多发生在鼻下方，可能与紫外线多来自颞上方，经眼屈光系统聚焦于鼻下方有关。
（3）视网膜
1）日光性黄斑病：由于直接注视太阳引起。很多人并不会失明，有一半的人在几个月之后可恢复原先的视力。
2）暗视觉改变：在亮光下停留太久，会影响暗视觉。可能和视杆细胞损害有关。
3）年龄相关性黄斑变性（ARMD）：流行病学研究发现ARMD和蓝光的关系比紫外线更密切。
4）黑色素瘤：其危险因素包括，蓝眼睛（对短波段辐射的散射更多而到达眼底产生影响）、生活在靠近赤道地方、喜欢日光浴、使用日光灯、经常去海滩、很少戴太阳镜或相关护目器具。
2．可见光对人眼的损害 角膜、房水、晶状体和玻璃体对大部分可见光辐射是通透的，由视网膜感光细胞吸收产生光化学反应和神经信号传导，最终产生视觉。由于进化过程中的适应结果，正常水平的可见光一般并不损害人眼。
强度过高的可见光（来源于日光或人选光源）辐射聚焦在视网膜上，使视网膜单位面积辐射能量远高于角膜单位面积辐射能量。可见光的损害包括热效应和光化学损害。热效应的产生多集中在波长较长的红外线附近区域，能量被感光细胞、视网膜色素上皮细胞和脉络膜吸收。长波和短波辐射都能引起光化学反应，其中短波能量较高，如蓝光损害。
日光性视网膜病变，也叫日食盲，是因直接注视太阳而缺乏必要的眼睛保护所致。眼屈光系统角膜和晶状体的折射作用使视网膜单位面积能量远远高于角膜单位面积能量，高能量的短波可见光（400~500nm）通过光化学作用破坏感光细胞的外节。因该波段属于蓝光区域，所以这种光损害也叫蓝光损害。出现日光性视网膜病变后，患眼出现致密的中心小盲区、视力下降、色觉障碍、视物变形。很多病例发生在直接用肉眼观看日食。长时间注视太阳，除光化学变化外还会由于长波可见光和红外线辐射的吸收导致视网膜色素上皮热损伤。
波长440nm附近的蓝光是引起视网膜损害的最危险的可见光波段。在日常生活中，日光中的蓝光并不会引起上述损害。但在用双目望远镜观察日食等情况下蓝光损害的危险性就大大增加。主要的蓝光损害来自人造光源，因慢性积累而导致视网膜损害，因此在这些工作环境中眼睛对于蓝光损害的防护显得格外重要。很多情况下蓝光和紫外线来自于相同的光源，如：
弧光灯（探照灯），很高UV，很高蓝光，相对危险：
太阳灯（275W），高UV，高蓝光：
投影灯（350W），低UV，高蓝光；
白炽灯（60W），低UV，低蓝光，相对安全。
3．红外线对人眼的损害 日光中波长大于3000nm的红外线被大气层中的水蒸气和二氧化碳吸收，由于波长越长光子能量越小，所以对眼睛造成损害的红外线波段在780~2000nm。泪液和角膜能够吸收大部分波长在1400nm以上的辐射，所以一般来说，日光中的红外线辐射不会造成视网膜损害。
但是人造红外线光源，如碳、钨、氙弧光灯、泛光灯，以及一些激光光源会产生远高于日光中的红外线辐射。
在高强度的红外线辐射下，分子会产生旋转、振荡变化而引起热损伤。人体组织温度的升高会导致构象的破坏，即出现生物分子空间结构细微的变化，这个过程叫做变性。酶等球形蛋白质因变性而丧失功能，最终导致细胞死亡。紫外线产生的热效应有较长的潜伏期，而红外线的热损害很快，引起角膜蛋白凝固，虹膜充血、脱色素、萎缩，晶状体囊脱落、蛋白凝固、白内障、视网膜坏死性灼伤。
红外线引起组织损伤的阈值与光源强度、暴露时间有关。角膜、虹膜和晶状体对红外线损害同样敏感，但是引起视网膜损害所需要的暴露量则更大一些。角膜对视网膜可能起一定保护作用，但是阈值下辐射的效应可以积累。而且，当光源发光强度很高，传递时间很短时，视网膜和晶状体都可能受到严重的损害，而角膜的损伤反而比较轻微。这种情况可见于激光引起的眼组织损害。受红外线辐射损害较多的职业如玻璃工人和钢铁工人等。
4．其他形式的辐射对眼睛的损害 除紫外线、可见光、红外线之外的其他波段的电磁波可能对人眼也有损害，如微波、X射线、伽玛射线都已经被证实对人眼和其他组织器官具有损伤作用。这些辐射通常来源于特殊装置，需要进行适当的安全防护。
（五）影响辐射损害的因素
1．表面反射 反射的紫外线会对人眼造成损害，所以表面反射率是影响紫外线辐射的一个重要因素。常见的表面反射率如草地为1%、沙地为10%、水面为20%、而雪地则高达80%。地理位置是另一个影响因素，靠近赤道的地区日光紫外线辐射更强，在这些地区白内障和翼状胬肉的发病率也要比其他地区高，老视的发生也更早。
2．季节和时辰 图15-2表示春分、夏至、秋分和冬至时一天之中不同时段日光的分布，其效应以日灼单位和有效UVB辐射暴露值来表示。中午12点前后4小时内的UV辐射量占全天总量的80%。
3．促进光对视网膜损害的因素 包括无晶状体眼、亮光、UV或蓝光、眼底色素少（眼底色素吸收透过感光细胞的光线，可防止光线来回传递而引起更多的损害）、药物（一些对光敏感的药物，如氯噻嗪、抗生素，如四环素、口服避孕药、抗焦虑药、抗精神病药、光化学药物）、营养不良、年龄（老年人易感性高）。
4．保护视网膜抵抗光损伤的因素 包括遗传和性别（流行病学研究发现，女性更容易受到光损害，白内障和ARMD发病率比男性的更高，发生更早）、较好的营养、配戴防护眼镜（太阳镜能够提供良好的防护，即使普通眼镜片也能阻挡部分紫外线辐射）。
5．特别需要辐射防护的人群 暴露于UV的工作者（如电焊工人，需要特制的面罩和护目镜进行职业防护）、长时间在日光或太阳灯下活动的人、经常在户外活动的儿童（由于儿童晶状体对紫外线吸收较成人少，所以对视网膜损害的可能性较大，而且儿童时期对紫外线暴露的效应会在成年后逐渐暴露出来）特别需要对紫外线进行眼睛防护。
（六）眼视光医源性辐射损害
眼视光医源性诊疗过程中经常使用一些光学设备，可能会对眼睛产生辐射损害。一般来说，直接检眼镜不会损害眼睛，但是间接检眼镜光源不宜照射视网膜上某一点持续超过23秒，如Hruby镜则不宜持续超过8秒。在使用78D或90D裂隙灯前置镜时可以用黄色滤光片去除短波光线。
二、机械运动对眼睛的伤害
除了辐射损害之外，环境对眼睛造成的另一类损害来源于机械性损害造成的眼外伤。表15-2中，我们可以发现大部分的眼外伤实际上发生在日常活动中，工业上的眼外伤是由慢速大粒子和高速小粒子引起的，而配戴树脂镜片、热处理镜片或其他方式加工的抗冲击镜片制成的眼镜或者太阳镜，可以有效减少或避免这种伤害。
早在1972年，美国FDA以法令的形式规定：验配不符合抗冲击指标的镜片是非法的，除非医生或者验配师有足够的理由认为非这些镜片不能够适合特定患者的特殊视觉需求。此后，许多国家也陆续就镜片抗冲击性能的指标制定相应的要求。
表15-2 发生眼外伤的环境
原因 比例% 原因 比例%
运动/玩耍的儿童 38.8
交通事故 19.3
工业事故 15.4
日常环境 9.1 家居 6.8
被袭击 6.8
成人体育运动 4.8
农场 4.0
在防护各种大小、各种速度运动的粒子造成的眼外伤，皇冠玻璃镜片和CR39树脂镜片已经不能够提供可靠的保护，只有聚碳酸酯镜片（PC）可以为日常生活或特殊职业提供比较理想的眼睛安全防护，对于儿童、老人、独眼者、弱视者、工业眼镜、运动员尤其如此。
三、眼睛光学防护基本原则
对于视觉系统的光学防护，有三大方面需要考虑：材料光学特征、材料透光性质和材料物理性质。
（一）光学特征
光学特征指光学生产过程使材料成为所期望的光学系统的能力。有些材料可能有很好的透光率和物理性质，但是却不能经过适当的生产过程成为理想的光学器具。只有同时具备了上述三方面的要求，材料才能作为眼防护光学材料进行使用。
（二）透光性质
透光性质是指光学材料吸收、反射或偏振入射辐射所提供的理想光谱透过率，为配戴者提供满意的矫正视力。选择性吸收或透光特征能够对强度较大的光源辐射提供保护，如激光、电弧焊、汞汽灯及一些工业用光源。辐射能量在镜片的前、后表面因反射、吸收而损失。因反射而损失的能量与光学媒质的折射率、周围媒质的折射率、光线入射角等有关。辐射能量的吸收，对于普通光学玻璃来说，一般是每厘米厚度吸收2%。所以透过镜片的辐射能量就是总辐射能量减去反射和吸收后剩余的能量。τ=τt－（ρ+A）。其中τ为透光量，τt为总辐射强度，ρ为反射量，A为吸收量。在总辐射能量和吸收量一般不能改变的情况下，改变折射率往往是改变透光率的常用方法。根据菲涅耳公式ρ=（n1－n2）2/(n1 + n2 )2，这里设定光线是垂直入射的。据此可以通过镀增反射膜或减反射膜来减少或增加相应波长光线的透过。
光学密度（OD）是另一个用来表述光线通过镜片情况的术语。光密度以对数形式表达，经常用于滤光片的透光情况。OD与透光率T有关，可表达为OD=lg（1/T），即－lgT。如透光率为10%，则光密度为1.0，如透光率为1%，则光密度为2.0，以此类推。
（三）物理特征
物理特征指光学材料抵抗热、机械、声张力而不破裂的能力。一般来说，人们很少关注光学器具对热、声张力的抵抗能力，因为大多数使用场合远在其容许极限之内，不过在一些特殊场合，如使用激光，镜片对热张力的抵抗性能则有一定的要求；而对机械张力的抵抗性能，即镜片的抗冲击性能则有较多的关注和要求。
眼睛防护器具的主要形式包括框架眼镜、护目镜（潜水镜）、面罩、头盔等。
框架眼镜的镜架可以采用塑料或者金属材料，并可以增加侧边，保护眼睛不受来自两侧物体的伤害。眼镜片可以是平光的，也可以具有屈光度数，但是都要符合相应的安全防护标准。 |
