A double-blind test of blue-blocking filters on symptoms of digital eye strain

2019年12月2日に受諾

概要

背景

現在、多くの眼科用レンズメーカーがブルーブロッキングフィルターを販売しており、デジタル眼精疲労（DES）の症状を軽減すると主張している。しかし、電子画面から発せられるブルーライトがDESの原因であるという提案を支持する証拠は限られている。

目的

この調査では、二重盲検法を用いて、ブルーブロッキングフィルターのDES症状に対する効果をフィルターなしのレンズと比較した。

方法

24人の被験者は、タブレットコンピュータから 20分間の読書タスクを行うように求められた。被験者は、ブルーブロッキングフィルターを含むレンズ（TheraBlue 1.67またはTheraBlueポリカーボネート）またはフィルターを含まないCR-39コントロールレンズを装着した。各セッションの直後に、被験者はDESの症状を定量化するためのアンケートに記入した。

結果

近視課題の直後に症状の有意な増加が観察されたが（p = 0.00001)3つのレンズ条件の間に症状の有意な差は見られなかった（p = 0.74）。

結論

DESの臨床治療としてブルーブロッキングフィルターを使用することを支持する証拠は現時点ではほとんどない。他の眼の要因を管理し、画面を見るための最適な環境を作ることが、症状を最小限に抑えるためのより大きな成功をもたらす可能性が高い。

キーワード

ブルーブロッキングフィルター, ブルーライト, コンピュータビジョン症候群, デジタル眼精疲労, 視覚症状

1. 序論

私たちは現在、電子機器が日常生活に深く溶け込んでいる社会に住んでいる。米国の90%の家庭では、少なくとも1台のコンピュータ（スマートフォン、デスクトップ、ラップトップ、タブレットコンピュータなど）を所有しており、典型的な（中央値の）米国の家族は、これらのデバイスを5台以上所有している[1]。さらに、スクリーンは職場、学校、そしてポータブルデバイスの場合はどこでも広く使用されている。そのため、個人の40～60%が視覚および/または眼球障害を経験している理由を理解することが重要である。

電子ディスプレイを長時間見ていると、目が疲れる、眼精疲労、眼精疲労、眼精疲労などの症状が現れる [2, 3]。これらの症状には、目の疲れ、眼刺激、灼熱感、眼精疲労、赤み、乾燥、ぼやけ、複視などがあり、デジタル眼精疲労（DES）と総称されている [4]。この症状は一般的に一過性のもので、コンピュータ操作を停止するとすぐに消失するが、一部の人はデジタル画面を長時間見た後、持続的に眼の不快感を感じることがある。

最近では、電子ディスプレイから放射されるブルーライトの有害な影響の可能性に注目が集まっている[5-7]。実際、青色光は、Apple社のiPhone 7（Apple Inc. しかし、この出力は、日中の平均輝度が約10万ルクスである太陽から放射される青色光の大きさの何倍も小さい[9, 10]。

青色光は、概日リズムや睡眠周期の調節に関与しており、正常な人間の生理において重要な役割を果たしている[11]。さらに、短波長の光は注意力、気分、パフォーマンスを向上させる[12]。しかし、短波長の可視光は目に有害である可能性がある。例えば、青色光は網膜の光感受性細胞の光毒性の原因となる可能性がある[13, 14]。さらに、短波長スペクトルへの曝露の増加は、加齢黄斑変性症の発症と関連しており、眼の後部セグメント内の網膜色素上皮細胞に損傷を与える可能性がある[15, 16]。特定のグループは特にブルーライト損傷を受けやすい。例えば、子供（水晶体が親を超えているため）や自然の水晶体が除去された人（典型的には白内障摘出後）などである。年齢が上がるにつれて（特に50歳以上の人では)結晶性水晶体は黄色または茶色がかった色合いを帯びてきて、網膜への青色光の透過性を低下させる [17]。

DESは、デジタル画面から放出される青色光への長時間の曝露が原因である可能性が提案されているが、そのような主張を裏付ける証拠は最小限しかない。それにもかかわらず、多くの眼科用レンズメーカーは、DESの治療パラダイムとしてブルーブロッキングフィルターを販売している。Chengら[18]は、その有効性を検証するために、ドライアイと健常者のグループにコンピュータ作業中に装着した低、中、高密度のブルーフィルター（ラップアラウンドゴーグルの形をしたもの）の効果を調査した。しかし、3種類のフィルターの透過特性は明らかにされていない。著者らは、ドライアイ群では症状の有意な減少が観察されたが、非ドライアイ群では観察されなかった。この有意な効果はすべてのフィルター密度で認められた。しかし、この研究には対照条件が含まれていなかったため、被験者が治療を受けていることを認識していたというプラセボ効果を否定することはできない。さらに、ラップアラウンドゴーグルはドライアイの被験者の涙の蒸発を減少させ、眼の快適性を高めた可能性がある。

その後、Linら[19]は、2時間のコンピュータ作業後のDESの症状と臨界融合頻度（すなわち、観察者が刺激が明滅していることを検出できない交替率[20]）の両方に対するブルーブロッキングレンズの効果を評価した。臨界融合周波数は以前に目の疲労 [21, 22] と関連していたが、それらを結びつける根本的な機序はまだ解明されていない。試用期間中、被験者は「ビデオを見るか、ゲームに参加するか」のいずれかを要求された。残念ながら、視聴距離、認知需要、または2つの課題のそれぞれに費やされた時間、すなわち、受動的な視聴とより能動的な課題の実行のような課題の具体的な詳細は記述されていなかった。著者らは、ブルーライトの約60%を遮断する「高遮断フィルター」は、低遮断ブルーフィルター（約24%を遮断）またはブルーライトの約3.2%を遮断するコントロールレンズと比較して、臨界融合周波数のタスク後の変化が有意に高いことを決定した。実際、臨界融合周波数の所見に基づいて、著者らは、高ブロッキングフィルターを装着した被験者は、試験開始前に比べて、2時間のタスク後の疲労が少ないことを報告した。自覚症状の報告に関しては、ハイブロッキングフィルターは痛み、重苦しさ、目のかゆみという3つの特定の症状を有意に減少させたが、目の疲れなど、以前から指摘されていた他のDES症状には影響を与えなかった[3]。この研究のもう一つの懸念点は、様々なフィルター条件が異なる被験者のグループで実施されたことで、高ブロッキングフィルターグループで観察された症状の減少は、フィルターの効果によるものではなく、それらの特定の個人の結果である可能性があることである。したがって、本研究の目的は、二重盲検法を用いて、ブルーブロッキングフィルターのDES症状に対する効果を無フィルターレンズと比較することであった。

2. 方法

実験は、16～17歳（平均年齢=16.1歳、SD=0.50歳）の24名の被験者（男性5名、女性19名）を対象に実施した。全員がニューヨーク州ブルックリンのミッドウッド高校の生徒であった。先行研究[24]のデータを用いて、効果の標準偏差で割った効果量は1.76であった。aとbの値をそれぞれ0.05（2-tailed）と0.1とすると、これは21人の被験者のサンプルサイズを示した[25]。このことから、ここで使用した24名のサンプルは十分なものであると考えられる。

すべての被験者は、両眼の視力が少なくとも20/20の最高の矯正視力を持っていた。実験用メガネを着用する必要があるため、被験者は研究中にメガネ屈折矯正を着用することができなかった。斜視や明らかな眼障害を持った被験者はいなかった。この研究はヘルシンキ宣言の教義に従った。被験者は全員18歳未満であったため、本研究の性質と起こりうる結果について説明した後、親または法定後見人からインフォームドコンセントを得て、被験者から同意を得た。プロトコルは、SUNY State College of OptometryのInstitutional Review Boardによって承認された。

各セッションの前に、被験者は、以前の近視活動の影響を最小化するために、5分間、5mの距離で遠方視力表を見た [26, 27]。この距離固定の期間の後、被験者は認知的に要求される読書課題を20分間行った。被験者は、タブレットコンピュータ(Apple iPad Mini – model A1432: Apple Inc, Cupertino, CA)から33cmの距離で資料を音読するように要求された(コンプライアンスを確保するため)。これは、ハンドヘルドデバイス用の公文読解距離である[28, 29]。コンピュータは、約40◦ダウンゲイズの一定の視線角を維持するために、読影台に支えられていた。読み物は、多数のフィクション小説から各行の最初と最後の単語をコピーして作成した無関係な単語のパラグラフで構成されていた。被験者は必要に応じてテキストをスクロールすることができた。コンピュータテキストは、Microsoft Wordソフトウェア(Microsoft Inc., Red-mond, WA, USA)を使用して表示された。テキストはシングルスペース、黒、Times New Romanのフォントで、約90%のコントラストで表示された。アセンダーやディセンダーのない小文字の文字の垂直方向の高さは約1mm（0.7M [30]に相当）であった。この読解タスクは、我々の研究室で以前に発表された研究で使用されており、比較的短いタスクの後に症状が出るほどの十分な負荷であることが示されている [31, 32]。

読書タスクの前と直後に、被験者は読書タスク中に経験した症状に関する質問紙を記入するように求められた [33]。この質問紙は以前の研究でも使用されており、再現性があることが示されている[24]。この後者の数値は、2つの測定値の間の差が0.95の確率で横たわる以下の値を示している [36]。タスク後の症状は,0（なし）から10（非常に厳しい）までの尺度で報告され、5のスコアは中等度の反応を表す。症状の合計スコアは0から100までの尺度で数値化した。質問内容を表1に示す。

被験者は3つのセッションに参加するように要求されたが、試験は少なくとも24時間の期間で区切られていた。各セッションの間、被験者は3組のプラノパワーメガネのうちの1組を着用した。すべてのレンズには、レンズの前面からの反射を最小化し、3組のメガネの外観を均等にするために、反射防止コーティングが組み込まれていた。レンズは以下の材料から作られた：(i) TheraBlue 1.67。

(ii) TheraBlueポリカーボネートおよび(iii) CR-39 [35]。2つのTheraBlue素材（Luzerne Optical Lab-oratories Ltd.、ペンシルバニア州ウィルケスバレー）は、ブルーブロッキングフィルターを含むクリアレンズである。TheraBlue 1.67レンズは415nmの98%、430nmの41%、450nmの11%の可視光線をブロックし、TheraBlueポリカーボネートレンズは415nmの57%、430nmの15%、450nmの10%の可視光線をブロックしながら、製造者のウェブサイト（www.luzerneoptical.com/therablue-uv-hev-lenses.html）は、主張している。CR-39は広く使用されている透明なプラスチックレンズ材料であり、青色範囲（400～500 nm）の波長の90%以上を透過する[37]。これがコントロールコンディションとして機能した。3組のメガネはすべてほぼ同じ外観をしていたので、ブルーブロッキング材料は実験者（RTL）と被験者のどちらにも容易に識別できなかった。3つの試行の順序は、被験者間でバランスが取れていた。

3. 結果

タスク前とタスク後の症状スコアの平均値を表2に示す。一因子分散分析では、3つの試験条件について、タスク前のスコアの間に有意差はなかった（F = 0.15; df = 2,71; p = 0.86）。2因子（タスク前とタスク後、試験条件）の分散分析では、タスクが交感神経に有意な変化をもたらすことが示された（F = 20.59; df = 1,143; p = 0.00001）が、異なるレンズの効果は有意ではなかった（F = 0.74; df = 2,143; p = 0.74）。持続読書課題後の症状の平均変化（課題前の値に対する）を図1に示す。

4. 考察

今回の調査結果は、PalavetsとRosenfield [23]の結果と一致しており、すなわち、青色光を遮断するフィルターはDESの症状を有意に減少させないという結果である。前の調査で使用されたフィルターは明るい黄色で、青色光の99%を遮断するものであったが、これは市販されているほとんどのフィルターとは著しく異なっていた。ここで使用されたTheraBlueフィルターは、より典型的なもので、クリアに見える（したがって、CR-39コンコントロールレンズと区別がつかない）一方で、中間青色領域（450nm付近）の約10%しかブロックしない。
さらに、ブルーライトと眼精疲労の症状を結びつける明確な生理学的機序はない。470nm付近の波長は、体内の概日リズムを調節するホルモンであるメラトニンの産生を阻害するため、夜間にブルーライトを浴びると入眠に支障をきたす可能性がある。このため、就寝前の1～2時間はデジタルスクリーンの使用を避けるべきである[38]。さらに、非常に高いレベルの青色光曝露は、眼球後面の損傷と関連している可能性があり[5-7]、加齢黄斑変性症[39]のような状態と関連しているとされている。しかし、DESに関しては、Lawrensonら[40]は、ブルーブロッキングフィルターを使用して視覚性能を改善したり、目の疲労を軽減したりすることを支持する「質の高い証拠が現在のところ不足している」と結論付けている。デジタル画面がブルーライトをより多くの割合で放出し、これらの電子機器で高い割合で症状が観察されているからといって、因果関係を証明するものではない。蛍光灯の照明から生じる視覚症状を考える上で、WilkinsとWilkinson [41]は、短波長を除去する色合いはランプの変調度を低下させると指摘している。彼らは、400から500nmの間の光の90%を除去する色合いが快適性の向上をもたらした4つのケースを挙げているが、これらのケースはすべてDES以外の状態、すなわち視覚的不快感、アゴラフォビア、光感受性てんかん、外傷後の光過敏症に関連していた。興味深いことに、Violaら[42]は、オフィス環境で青色強化白色蛍光灯照明（17,000K）を使用すると、白色蛍光灯照明（4,000K）と比較して、注意力、ポジティブな気分、集中力、明確な思考力、夜の疲労感の減少が改善されたことを報告している。

本研究の限界は、課題時間が20分と非常に短いことと、試験距離と視線角度が単一のものしか採用されていないことである。それにもかかわらず、タスクの要求は症状の有意な変化を引き起こすのに十分であった。主観的な質問紙を使用するのではなく、DESの客観的な測定値を決定することも価値があるだろうが、我々の研究室の現在の研究では、臨界融合頻度の変化を、眼精疲労やDESの他の症状の客観的な測定値として使用できるという提案は支持されていない[43]。さらに、報告された症状症状は、経験的セッションの開始前に行われた活動に影響されている可能性がある。各試験の開始前に5分間の「ウォッシュアウト」期間が与えられたが、これは以前の視覚的課題の影響をすべて取り除くのに十分な時間ではなかった可能性がある。

DESは、環境条件や人間工学の問題、あるいは電子ディスプレイのクリアで単一のイメージを作成するために眼球収容とバージェンスが必要とされることなどの問題に起因していると思われる。Sheedyらは、DESの症状を、眼の灼熱感、炎症、乾燥、涙などの外的症状と、眼精疲労、頭痛、眼痛、複視、ぼやけなどの内的症状の2つに分類した。外的症状は前眼部表面および涙層の障害によって生じるのに対し、内的症状は反射性、収容性、またはバージェンスの異常によって生じるとされている[44]。これらの著者は、根本的な問題は、提示された症状の位置および／または説明によって特定できると提案している。

まとめると、近い距離に置かれたデジタルスクリーンを持続的に見ている間に、なぜ青色の波長が症状を引き起こすのかは、依然として不明である。さらに、DESの治療法としてブルーブロッキングフィルターを使用することを支持する直接的な証拠は現在のところ存在しない。これらの症状に悩まされている人は、眼の健康状態を判断するために、屈折異常、両眼視、眼球運動、眼球表面の評価を含む完全な眼球評価を受けるべきである。さらに、電子機器を長時間閲覧する際の適切な人間工学と環境問題についてもカウンセリングを受ける必要がある。適切な視聴距離や視線の角度、頻繁な休憩の必要性、まぶしさや画面の反射を避けることなどの要素も強調されるべきである。

利益相反

著者は、本研究で試験した製品のいずれにも金銭的な利害関係を有していない。