Nowe badania jednoznacznie wskazują, że z roku na rok rośnie odsetek osób doświadczających jakiejś formy cyfrowego zmęczenia wzroku. Szacuje się, że może to dotyczyć od 70% do nawet 90% użytkowników urządzeń elektronicznych. We wpisie dotyczącym „Cyfrowego zmęczenie wzroku” dokładnie omówiłem ten temat. Pisałem o tym jak dużo korzystamy z urządzeń cyfrowych oraz jak korzystanie z tych urządzeń może wpływać na nasz wzrok. Podkreślałem, że jednym z negatywnych czynników wpływających na nasz wzrok jest zwiększona ilość światła niebieskiego. Teraz postaram się rozwinąć ten temat.
Światło niebieskie
Jako zakres światła widzialnego umownie przyjmujemy fale o długości od około 380 do około 780 nm. Zarówno poniżej, jak i powyżej tego zakresu mamy do czynienia z promieniowaniem niewidzialnym dla oka ludzkiego – odpowiednio, poniżej 380 nm jest to ultrafiolet (UV) i powyżej 780 nm – podczerwień (IR). Wszystkie te trzy zakresy tworzą tzw. promieniowanie optyczne, które podlega podobnym prawom fizyki (Rys.1).
Doskonale wiemy jaki jest zgubny wpływ promieniowania UV na nasz wzrok. Te niekorzystne dla człowieka aspekty promieniowania wynikają z prostej zależności między długością fali promieni świetlnych, a ilością energii w nich zawartej. Promienie świetlne o stosunkowo długich długościach fal zawierają mniej energii, a promienie o krótkiej długości fali niosą ze sobą więcej energii. Reasumując, ponieważ światło UV niesie ze sobą dużo energii może powodować poważne zmiany zarówno w naszych oczach jak i na skórze. Wielu naukowców zaczęło się więc zastanawiać, jak wpływają na wzrok promienie światła widzialnego o najkrótszej długości fali (i najwyższej energii), czyli tzw. światło niebiesko-fioletowe (lub po prostu niebieskie). Światło niebieskie ogólnie definiuje się jako światło widzialne w zakresie od 380 do 500 nm. Niebieskie światło czasami ulega dalszemu rozbiciu na światło niebiesko-fioletowe (około 380 do około 455 nm), które często określa się mianem HEV (z ang. High Energy Visible), czyli światłem widzialnym o wysokiej energii, i światło niebiesko-turkusowe (około 455 do 500 nm). Podobnie jak promieniowanie ultrafioletowe, widzialne światło niebieskie o najkrótszej długości fali i najwyższej energii może mieć zarówno pozytywny, jak i negatywny wpływ dla naszych oczu.
Urządzenia emitujące światło niebieskie
Głównym źródłem światła niebieskiego jest słońce, czyli stykamy się z nim na co dzień przebywając na zewnątrz. Dodatkowo, istnieje wiele sztucznych źródeł światła, które emitują duże ilości światła niebieskiego, w tym oświetlenie fluorescencyjne i LED oraz wyświetlacze ciekłokrystaliczne. W takim razie gdzie tkwi problem światła niebieskiego? Przecież od urodzenia dostajemy duże dawki tego rodzaju promieniowania, a do niedawna nikt nie informował na temat szkodliwości światła HEV.
Rys. 2 przedstawia wykresy rozkładów widmowych różnych źródeł światła – m.in. światła słonecznego, tradycyjnej żarówki oraz lamp ledowych. Z wykresów jasno widać, że w przypadku źródeł światła typu LED mamy do czynienia z pikiem dla długości fal światła niebieskiego, czego nie ma w przypadku światła słonecznego ani tradycyjnej żarówki. Ponieważ, do tej pory nie udało się otrzymać diody LED, która emitowałaby światło o barwie białej, dlatego, w znanej nam współczesnej technologii źródeł światła LED, światło niebieskie jest podstawą do otrzymania światła białego. Stąd pik dla tych długości fal w wykresach rozkładów widmowych. Jak napisałem wyżej, głównymi emiterami dużych ilości niebieskiego światła są obecnie ekrany komputerów, notebooków, smartfonów, tabletów i innych urządzeń cyfrowych oraz większość otaczającego nas oświetlenia (żarówki LED). Innymi słowy, od rana do wieczora zalewa nas strumień światła pochodzący z tego rodzaju źródeł. Z drugiej strony, ilość światła HEV emitowanego przez te urządzenia jest tylko ułamkiem światła emitowanego przez słońce. Jednak problemem jest tutaj ilość czasu, jaką ludzie spędzają na korzystaniu z tych urządzeń i bliskość tych ekranów od twarzy użytkownika. To sprawia, że wiele dzisiejszych badań jest kierunkowana w stronę możliwych, długoterminowych skutków oddziaływania niebieskiego światła na nasze oczy. (1)
Światło niebieskie – negatywne skutki
Badania laboratoryjne wykazały, że zbyt duża ekspozycja na światło niebieskie może uszkodzić komórki światłoczułe siatkówki. Powoduje to zmiany przypominające zmiany zwyrodnienia plamki żółtej (AMD), które mogą prowadzić do trwałej utraty wzroku. Najczęściej mówimy w tym przypadku o ekspozycji długotrwałej na stosunkowo nieduże źródło światła niebieskiego – czyli światło z ekranów komputerowych, smartfonów i innych urządzeń cyfrowych, a nawet popularne obecnie żarówki typu LED. Dodatkowo wiemy, że niebieskie światło przyczynia się do cyfrowego zmęczenia oczu. Wynika to z faktu, że niebieskie światło rozprasza się łatwiej niż pozostała część światła widzialnego, a co za tym idzie nie jest tak łatwo skupiane na siatkówce. Wprowadza zatem przed oko wizualny „szum”, który zmniejsza kontrast.
Powyższe informacje kierunkują nas, aby przynajmniej zacząć się zastanawiać nad ochroną przed światłem niebieskim. W przypadku dzieci na tę ochronę powinniśmy jeszcze bardziej zwracać uwagę. Badania bowiem jednoznacznie wskazują, że ośrodki optyczne oka dziecka nie dają mu takiej ochrony przed światłem niebieskim (oraz UV) jak oczy osób dorosłych. Soczewka wewnątrzgałkowa dziecka jest bardzo przejrzysta, a co za tym idzie, poniżej 10 roku życia, przepuszcza aż 75% światła UV, przy czym u osób powyżej 25 roku jest to już tylko 10%. Podobnie jest ze światłem niebieskim, gdzie przepuszczalność światła z zakresu 400-500 nm zmienia się od około 70% w wieku dziecięcym do około 50% w wieku 60 lat, i do około 30% w wieku 90 lat. Dodatkowo, dzieci używając urządzeń cyfrowych trzymają je zdecydowanie bliżej oczu niż dorośli – wynika to i z krótszych ramion i większych zdolności akomodacyjnych oczu – a to skutkuje zwiększoną ilością światła niebieskiego docierającego do ich oczu. (2,3)
Światło niebieskie – pozytywne działanie
Oprócz negatywnych skutków, światło niebieskie niesie ze sobą szereg pozytywnych dla naszego organizmu oddziaływań. Światło widzialne o wysokiej energii zwiększa czujność, wspomaga pamięć i funkcje poznawcze oraz poprawia nastrój i dobre samopoczucie. Jest też niezbędne w celu prawidłowego rozpoznawania kolorów. Światło niebieskie jest ważne w regulacji naturalnego rytmu dobowego, czyli czuwania i cyklu snu. Związane jest to bezpośrednio z melanopsyną odkrytą w komórkach zwojowych siatkówki, której maksimum absorpcji przypada na około 467 nm. Wykazano, że światło niebieskie w ciągu dnia pomaga utrzymać zdrowy rytm dobowy, jednak jego zbyt duża ilość późno w nocy (na przykład czytanie na telefonie, smartfonie czy komputerze) może zakłócić ten cykl, potencjalnie powodując nieprzespane noce i zmęczenie w ciągu dnia.
Płynie z tego jeden bardzo ważny wniosek – nie możemy dowolnie blokować światła niebieskiego. To co możemy robić, to jego umiejętne ograniczanie, które nie będzie wpływało na samopoczucie, nastrój, błędną percepcję kolorów czy problemy z cyklem snu i czuwania. Dlatego, powinniśmy zachować pewną ostrożność w przepisywaniu rozwiązań, które w pełni blokują pewne zakresy światła niebieskiego – np. filtry medyczne oferowane przez część producentów powinny być dobierane pod okiem doświadczonych specjalistów, którzy oprócz doboru odpowiedniego filtra wyjaśnią jego zastosowanie oraz ograniczenia potencjalnym pacjentom.
Soczewki okularowe chroniące przed światłem niebieskim
W przypadku soczewek okularowych mamy obecnie dwa podejścia do ochrony przed światłem niebiesko-fioletowym. W obu przypadkach zasada działania jest prosta – zmniejszyć procentowy udział światła niebiesko-fioletowego w całym spektrum światła, które dotrze do naszych oczu po przejściu przez soczewkę. Gdy spojrzymy na wykresy rozkładu widmowego źródła typu LED dla światła po przejściu przez soczewkę standardową (wyk.1) i soczewkę filtrującą zakres HEV (wyk.2) – to od razu zauważamy, że takie rozwiązania powodują zmniejszenie piku dla światła niebieskiego.
Pierwszym rozwiązaniem, który w swojej ofercie ma praktycznie każdy producent, to powłoka antyrefleksyjna potocznie nazywana typu blue. Powłoka taka, oprócz standardowych właściwości powłok antyrefleksyjnych, dodatkowo ma za zadanie odbijać pewną część światła niebieskiego. Uzyskuje się to dzięki różnej budowie samej powłoki od strony wypukłej, a różnej od strony wklęsłej – jest to oczywiste, ponieważ nie chcemy, aby od strony wewnętrznej powłoka odbijała światło niebieskie, a raczej wpuszczała je do soczewki (rys.3).
Powłoki poszczególnych producentów różnią się między sobą najczęściej charakterystyką transmitancji w zakresie światła niebiesko-fioletowego. Może wpływać to na postrzeganie przez pacjenta/klienta koloru samej soczewki i/lub odbicia resztkowego powłoki antyrefleksyjnej. Dlatego, niektóre powłoki będą bardziej zażółcone, inne z kolei będą miały bardziej intensywny kolor odbicia resztkowego (głębszy niebieski). Oczywiście to tylko różnice kosmetyczne, ale jaka jest różnica w ochronie przed światłem niebieskim? Tutaj musielibyśmy zrobić testy najlepiej w niezależnej instytucji, odpowiednich produktów różnych producentów. Bazując tylko na danych z materiałów informacyjnych, katalogów czy stron internetowych producentów można wywnioskować pewne różne podejścia do tematu. Np. firma Pentax opisując swoją powłokę Innocare 2.0 Blue informuje, że zmniejsza ona ilość światła niebiesko-fioletowego średnio o 12% w zakresie 415–460 nm. Nikon, Shamir podają, że ich powłoka odbija około 10% światła niebieskiego. Z kolei Essilor w swoich materiałach podaje, że soczewka Airwear z powłoką Crizal Prevencia blokuje już około 20% ilość HEV. Hoya, Seiko, Shamir pokazują wykresy transmitancji światła dla swoich powłok antyrefleksyjnych typu blue (rys. 4). Zarówno w przypadku Nikona, jak i Essilora, brakuje niestety informacji jakiego dokładnie zakresu dotyczy filtrowanie światła niebiesko-fioletowego. Reasumując, możemy wnioskować, że te różnice w odcinaniu wysokoenergetycznego światła widzialnego, pomiędzy powłokami różnych producentów, mogą, ale wcale nie muszą być tak znaczące jakby się wydawać mogło na pierwszy rzut oka.
Drugim rozwiązaniem jest wprowadzenie molekuł blokujących promieniowanie niebiesko-fioletowe do materiału soczewki. Takimi rozwiązaniami są np. soczewki JZO – BLUVXpert, Leica – Eye Safety Material, Zeiss – BlueGuard. Co ciekawe, nie jest to nic odkrywczego. To samo rozwiązanie wprowadzono w celu blokowania promieniowania UV (w materiał soczewki wprowadza się molekuły absorbujące tę część promieniowania e-m). Oczywiście są pewne różnice między molekułami blokującymi niewidzialne światło UV a widzialne światło niebiesko-fioletowe. Soczewka zawierająca molekuły blokujące promieniowanie niebiesko-fioletowe będzie miała mniej lub bardziej widoczne żółtawe zabarwienie. Stopień zażółcenia bardzo często jest powiązany ze stopniem absorbowania (nawet do 25%) światła niebiesko-fioletowego. Choć inne podejście reprezentuje tutaj Nikon z soczewką Blue Secure, który do materiału soczewki wprowadza dodatkowe cząsteczki, które mają za zadanie neutralizować żółtawe zabarwienie.
Dla tych produktów producenci starają się dokładniej informować o absorbcji światła niebiesko-fioletowego – np. Nikon podaje, że soczewka z materiału Blue Secure w indeksie 1,5 ze standardową powłoką antyrefleksyjną blokuje około 22% światła z zakresu 400-455 nm. JZO informuje, że soczewka BLUVXpert w indeksie 1,5 blokuje 100% światła do 402 nm oraz co najmniej 20% szkodliwego niebiesko-fioletowego do 455 nm (z najwyższą ochroną w zakresie między 415 a 455 nm). Essilor wskazuje, że soczewka Airwear Eye Protect System z powłoką Crizal Prevencia blokuje do 32% światła niebiesko-fioletowego (tutaj należy podkreślić, że jest to połączenie materiału z powłoką typu blue). Z kolei soczewki American Lens BLUE420 zatrzymują aż 99% spektrum światła niebieskiego do 415 nm.
Do tej grupy soczewek, gdzie sam materiał absorbuje promieniowanie HEV, możemy zaliczyć część soczewek fotochromowych. Producenci soczewek Transitions i Sensity Dark deklarują, że blokują one część promieniowania niebiesko-fioletowego. Np. ósma generacja Transitions (Gen8) cechuje się blokowaniem co najmniej 20% szkodliwego światła niebieskiego w pomieszczeniach i 87% na zewnątrz.
Podsumowanie
Biorąc pod uwagę, że ludzie są narażeni na więcej niebieskiego światła niż kiedykolwiek wcześniej, a długoterminowe skutki zdrowotne tej zwiększonej ekspozycji z urządzeń elektronicznych są nadal nieznane, można wnioskować, że każdy, kto spędza więcej niż kilka godzin dziennie przed ekranami LED powinien nosić soczewki, które blokują pewien stopień niebieskiego światła. Badania wykazują, że soczewki, które blokują niebieskie światło o długościach fal poniżej 450 nm (światło niebiesko-fioletowe) znacznie zwiększają kontrast, a co za tym idzie i komfort pracy podczas dłuższego korzystania z urządzeń cyfrowych (4,5). Pojawia się też pytanie czy naszym klientom proponować podwójne rozwiązania t.j. soczewki wykonane z materiału, który w jakiejś części blokuje widzialne światło krótkofalowe (np. Essilor – Eye Protect System czy JZO – BLUVXpert) lub soczewki fotochromowe, które też blokują ten zakres promieniowania (np. Transitions czy Sensity Dark) i dodatkowo powłoką antyrefleksyjną typu blue? Takie rozwiązanie zapewnia zwiększoną ochronę przed światłem niebieskim (np. o 40% w stosunku do soczewki z tylko jednym typem ochrony (6)) i w niektórych sytuacjach może być dobrą alternatywą dla ochrony oczu. Trudno tu jednoznacznie wskazać kiedy proponować taką ochronę, ale na pewno osoby, które spędzają przed monitorami po kilkanaście godzin dziennie, środowiska gamemingowe, osoby spędzające dużo czasu przed ekranami szczególnie w godzinach wieczornych i nocnych, osoby cierpiące na częste bóle głowy, migreny, itp. Należy jednak pamiętać, że soczewki, które nawet w niewielkim stopniu filtrują światło widzialne będą w mniejszym lub większym stopniu wpływać na postrzeganie kolorów. Warto więc, przed zaproponowaniem takiego produktu, przedstawić klientowi ewentualne minusy dotyczące stosowania takiego produktu. Praktycznie każdy producent udostępnia wzorniki takich soczewek, więc przed sprzedażą pokażmy klientowi taką próbkę. Zaoszczędzi nam to niemiłych niespodzianek w postaci reklamacji czy negatywnych opinii na portalach społecznościowych.
Artykuł został napisany dla czasopisma Optyka nr 4(71)/2021
Piśmiennictwo:
- Milena Świerczyńska, Bartłomiej Kosmalski „LED – wpływ na jakość widzenia i zagrożenia z nim związane”
- dr hab. Ryszard Naskręcki, mgr Mateusz Grzonka „Blue Light Hazard – czyli czy i jak chronić się przed namiarem światła niebieskiego” Optyka 3/2016
- Anne Marie Lahr „Blue Light and Digital Eye Strain”
- https://www.allaboutvision.com/eyeglasses/test-blue-light-glasses/
- Coroneo M. „Ultraviolet radiation and the anterior eye. Eye & Contact Lens”
- Broszura informacyjna JZO, Katalog produktów 2020
- W opracowaniu korzystano ponadto z katalogów, broszur informacyjnych, stron www firm: American Lens, Essilor, Hoya, JaiKudo, JZO, Leica, Nikon, Pentax, Rodenstock, Seiko, Shamir, Szajna, Zeiss.