健康與環(huán)境息息相關(guān)。由于社會(huì)發(fā)展和環(huán)境變化，2020年我國(guó)兒童青少年人群近視率達(dá)52.7%，位居世界第一，是我國(guó)重大公共健康問(wèn)題。研究表明，城市地區(qū)的兒童近視患病率是農(nóng)村地區(qū)的2.6倍，是否與農(nóng)村地區(qū)兒童長(zhǎng)期暴露在較多綠化的環(huán)境下相關(guān)？圍繞綠化率也與兒童近視發(fā)生發(fā)展是否存在潛在關(guān)聯(lián)這一科學(xué)問(wèn)題，中山大學(xué)中山眼科中心林浩添教授團(tuán)隊(duì)牽頭，基于中山大學(xué)交叉創(chuàng)新平臺(tái)，聯(lián)合國(guó)內(nèi)外20家醫(yī)療領(lǐng)域、遙感領(lǐng)域、及智能圖像分析領(lǐng)域的頂級(jí)科研機(jī)構(gòu)，利用我國(guó)自主研制的首顆空間分辨率優(yōu)于1米的光學(xué)遙感衛(wèi)星高分二號(hào)，首次從循證醫(yī)學(xué)角度明確了校園綠化暴露水平與學(xué)齡兒童近視的關(guān)系，研究成果“Spatial Technology Assessment of Green Space Exposure and Myopia”于2021年8月2日在國(guó)際眼科頂級(jí)期刊Ophthalmology（中科院一區(qū)，影響因子12.08）在線(xiàn)發(fā)表，為近視防控開(kāi)啟環(huán)境干預(yù)的群體防控模式。
遙感技術(shù)與大數(shù)據(jù)分析將成為近視防控的新突破口
近年來(lái)，全社會(huì)都在為近視防控建言獻(xiàn)策，但由于資源局限和技術(shù)瓶頸，以往兒童近視研究和防控主要集中于抽樣人群，覆蓋面窄，同時(shí)由于缺乏環(huán)境-疾病相互作用的宏觀(guān)數(shù)據(jù)，近視流行病學(xué)及其發(fā)病機(jī)制突破較少。21世紀(jì)以來(lái)，全球數(shù)字科技創(chuàng)新空前活躍，急劇改變?nèi)伺c物的相互鏈接方式，拓寬人類(lèi)生活邊界的同時(shí)也在挑戰(zhàn)生命健康，信息技術(shù)變革也為眼病研究和視力保護(hù)提供了新的技術(shù)方法。
在過(guò)去的二十年里，衛(wèi)星數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其在人類(lèi)健康方面的應(yīng)用，逐步使流行病學(xué)研究發(fā)生了革命性的變化。其中，地理信息系統(tǒng)(GISs)被用于預(yù)測(cè)新冠肺炎疫情發(fā)展，衛(wèi)星通信被用于遠(yuǎn)程醫(yī)療，也有越來(lái)越多的健康研究利用遙感數(shù)據(jù)探索環(huán)境因素對(duì)健康的長(zhǎng)期影響及其潛在機(jī)制。此項(xiàng)目利用高分辨率遙感技術(shù)精確量化了百余所學(xué)校綠地的綠化率，基于多期遙感圖像，使用時(shí)間積分測(cè)算研究隊(duì)列時(shí)間內(nèi)累計(jì)的綠化暴露量，從而控制季節(jié)與時(shí)間對(duì)綠化的影響。進(jìn)一步，通過(guò)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的近視大規(guī)模隊(duì)列研究設(shè)計(jì)，利用大量樣本數(shù)據(jù)明確校園綠化率與學(xué)校近視患病率增加和個(gè)人的近視發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)聯(lián)關(guān)系。這項(xiàng)研究將促進(jìn)信息技術(shù)與遙感技術(shù)在流行病學(xué)的應(yīng)用，以應(yīng)對(duì)重大的全球公共衛(wèi)生挑戰(zhàn)，并加強(qiáng)公共衛(wèi)生防御戰(zhàn)略。
圖1. 人類(lèi)與健康的不同研究模式
研究結(jié)果對(duì)于全社會(huì)范圍的近視防控工作開(kāi)展具有重大指導(dǎo)意義
近視是引起全球近18.9億人視力損害的主要原因。研究發(fā)現(xiàn)，近視患病率與使用電子屏幕時(shí)間及近距離工作時(shí)間增加有關(guān)，并在新冠疫情期間加劇。更好地了解社會(huì)環(huán)境及自然環(huán)境與近視的關(guān)系有助于環(huán)境規(guī)劃和公共政策設(shè)置，將進(jìn)一步有助于減緩疫情期間的近視患病率增長(zhǎng)。在深圳市星光眼健康公益服務(wù)中心團(tuán)隊(duì)的全力支持下，林浩添教授團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了年142,865名學(xué)生的前瞻性隊(duì)列，結(jié)合高分二號(hào)遙感圖像的多光譜數(shù)據(jù)計(jì)算出的歸一化植被指數(shù)（NDVI），對(duì)學(xué)校綠化暴露進(jìn)行精準(zhǔn)評(píng)估，得出在學(xué)校范圍內(nèi)每提高0.1個(gè)單位的NDVI植被指數(shù)可減緩3.6%的學(xué)校近視患病率增長(zhǎng)。特別地，就非近視學(xué)生個(gè)體而言，校園綠植每增長(zhǎng)0.1個(gè)單位的NDVI植被指數(shù)，可減少19.8%近視發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。另外，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)校園NDVI植被指數(shù)普遍在0.3以上時(shí)，每年近視總體患病率將減少4.0%，這種環(huán)境干預(yù)將有望成為實(shí)現(xiàn)國(guó)家八部門(mén)印發(fā)的《綜合防控兒童青少年近視實(shí)施方案》中所規(guī)定的近視患病率下降的理想模式。
因此，這項(xiàng)工作將在眾多青少年開(kāi)展遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)的特殊時(shí)期，引起家長(zhǎng)、教育機(jī)構(gòu)、醫(yī)療機(jī)構(gòu)對(duì)環(huán)境綠地及孩子視覺(jué)健康的關(guān)注，對(duì)于進(jìn)一步開(kāi)展近視防控工作具有指導(dǎo)作用，從而遏制全球范圍內(nèi)的近視爆發(fā)流行。
交叉學(xué)科平臺(tái)為近視防控開(kāi)啟環(huán)境干預(yù)的群體防控模式
近年來(lái)，交叉學(xué)科融合提供了更多元的理論基礎(chǔ)和視角，產(chǎn)生眾多創(chuàng)造性的成果。研究團(tuán)隊(duì)基于醫(yī)學(xué)和地理的交叉學(xué)科平臺(tái)，利用高分二號(hào)遙感衛(wèi)星捕捉深圳市多光譜數(shù)據(jù)，并將其與大規(guī)模前瞻性隊(duì)列相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了遙感系統(tǒng)與醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)的結(jié)合，從宏觀(guān)角度測(cè)量和評(píng)價(jià)環(huán)境因素對(duì)學(xué)生群體的廣泛影響，將為近視防控開(kāi)啟環(huán)境干預(yù)的群體防控模式。
此項(xiàng)工作為環(huán)境健康提供了見(jiàn)解，并可能幫助決策者制定群體干預(yù)策略，如增加學(xué)校綠地，以改善學(xué)齡兒童的視力健康。隨著時(shí)間的推移，群體近視干預(yù)可以產(chǎn)生大規(guī)模的公共衛(wèi)生效益，在經(jīng)濟(jì)上可能比需要基于個(gè)體防控的傳統(tǒng)光學(xué)矯正和藥物矯正等近視干預(yù)手段更可行，具有易操作、成本低，效應(yīng)范圍廣等特點(diǎn)。學(xué)科的交叉為醫(yī)學(xué)的發(fā)展帶來(lái)更多可能，未來(lái)通過(guò)遙感系統(tǒng)可以解決微觀(guān)實(shí)驗(yàn)所無(wú)法涉及的領(lǐng)域，為科學(xué)研究開(kāi)辟新的思路和方向。
圖2. 校園綠化率上升與近視發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)降低密切相關(guān)
在中山大學(xué)中山眼科中心以及國(guó)家衛(wèi)星氣象中心、西北工業(yè)大學(xué)等國(guó)內(nèi)外20家醫(yī)療領(lǐng)域、遙感領(lǐng)域、及智能圖像分析領(lǐng)域的頂級(jí)科研機(jī)構(gòu)合作下，項(xiàng)目組包括有中山眼科中心林浩添教授（項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，通訊作者），還有資深專(zhuān)家澳大利亞國(guó)立大學(xué)Ian George Morgan教授，中山眼科中心劉奕志教授、何明光教授，新加坡國(guó)立眼科研究所Tien Yin Wong教授、Daniel Shu Wei Ting教授共同參與和指導(dǎo)下，以及中山眼科中心五位共同第一作者楊雅涵博士、陳文賁博士后、徐安迪研究生、趙蘭琴副研究員和丁小虎副教授的多年共同努力下完成。該項(xiàng)目獲得國(guó)家自然科學(xué)基金(81770967和81822010)、廣東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2018B010109008）、深圳市三名工程項(xiàng)目（SZSM201812091）資助。
