人體眼部紫外線暴露定量的數(shù)學(xué)模型研究.pdf

1、前言
　　 臭氧層破壞這一重大環(huán)境問題提出后,紫外線氣候變化引發(fā)的皮膚癌和白內(nèi)障這兩個(gè)主要公共健康問題倍受國際社會(huì)關(guān)注。大量的流行病學(xué)研究和紫外線暴露評(píng)價(jià)調(diào)查都指出紫外線是引起白內(nèi)障的重要危險(xiǎn)因素,眼部紫外線暴露劑量的準(zhǔn)確定量是評(píng)價(jià)紫外線致白內(nèi)障危險(xiǎn)性的關(guān)鍵。由于眼部紫外線暴露的影響因素較多,包括太陽高度角、海拔、地面反射、天空散射和面部解剖特征等,因此長期以來,個(gè)體眼部紫外線暴露的定量一直受到較大的限制。事實(shí)上,暴露于天然紫外

2、線輻射場的個(gè)體,不僅與其眼部暴露朝向有關(guān),同時(shí)還受到眼眶、眉弓、鼻梁和頰部等面部結(jié)構(gòu)的影響。此外,人們還具有主動(dòng)回避強(qiáng)太陽光線的本能,也正是因?yàn)檫@些復(fù)雜因素限制了我們對(duì)眼部紫外線暴露劑量的精確評(píng)價(jià),成為眼部紫外線暴露致白內(nèi)障研究與預(yù)防的瓶頸問題。
　　 為解決這一問題,以人一生眼睛面對(duì)各方位的概率基本均等為研究的出發(fā)點(diǎn),研制了旋轉(zhuǎn)式眼部紫外線暴露模型。在本次研究中,將選用此模型在太陽高度角最高值可達(dá)到90°的三亞地區(qū)進(jìn)行實(shí)地監(jiān)測

3、,獲得人群眼部紫外線暴露的日間分布規(guī)律。根據(jù)眼部接收紫外線時(shí)太陽高度角及眼視角的幾何光學(xué)關(guān)系,結(jié)合環(huán)境紫外線輻射水平、以實(shí)地監(jiān)測數(shù)據(jù)為修正依據(jù),建立可用于計(jì)算個(gè)體眼紫外線累積暴露劑量的數(shù)學(xué)模型。該模型綜合考慮了地區(qū)變化,戶外活動(dòng)方式變動(dòng)等因素,將環(huán)境紫外線輻射量轉(zhuǎn)換成眼部紫外線暴露量,可以替代旋轉(zhuǎn)式眼部紫外線暴露模型實(shí)地監(jiān)測,較為準(zhǔn)確和方便地獲得各地人群眼部紫外線的暴露情況,為客觀準(zhǔn)確的預(yù)測和評(píng)價(jià)眼部紫外線暴露劑量致白內(nèi)障的危險(xiǎn)性提供依

4、據(jù)。
　　 方法
　　 1、選擇三亞太陽高度角最高和最低日前后一周,晴朗天氣下,采用個(gè)體紫外線旋轉(zhuǎn)模型進(jìn)行實(shí)地監(jiān)測,所得數(shù)據(jù)繪制曲線圖,得到眼部紫外線暴露日間變化規(guī)律。
　　 2、同時(shí)分析眼部紫外線暴露的幾何光學(xué)特征,依據(jù)環(huán)境紫外線輻射量的計(jì)算方法,通過引入?yún)?shù)調(diào)整,將其轉(zhuǎn)化為眼部紫外線的暴露量,建立眼紫外線暴露定量的數(shù)學(xué)模型。
　　 3、數(shù)序模型計(jì)算所得眼紫外線暴露劑量與實(shí)際監(jiān)測所得暴露劑量進(jìn)行比較分析

5、,檢驗(yàn)數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性。
　　 結(jié)果
　　 1、分別用兩種公式計(jì)算環(huán)境紫外線輻射量,并于實(shí)測數(shù)據(jù)分析比較,得到較接近實(shí)測數(shù)據(jù)的環(huán)境紫外線輻射定量的公式,作為眼部紫外線暴露定量數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)公式。
　　 2、根據(jù)人體靜態(tài)眼部紫外線暴露光學(xué)特征,構(gòu)建人體眼部紫外線暴露定量的數(shù)學(xué)模型,并引入U(xiǎn)FOV和Ee兩個(gè)參數(shù),初步建立人體眼部紫外線暴露瞬間強(qiáng)度數(shù)學(xué)模型。并將該模型所擬合的理論結(jié)果與同時(shí)同地監(jiān)測實(shí)測數(shù)據(jù)比較,二者基本

6、一致。
　　 3、根據(jù)人體動(dòng)態(tài)眼部紫外線暴露光學(xué)特征,建立人體眼部紫外線累積暴露劑量的數(shù)學(xué)模型,編輯成計(jì)算機(jī)程序。通過驗(yàn)證,該數(shù)學(xué)模型準(zhǔn)確、可行,可用于評(píng)估其他地區(qū)人群眼部紫外線日間暴露累積劑量。
　　 4、通過數(shù)學(xué)模型計(jì)算,太陽高度角是眼部紫外線暴露量的主要影響因素,太陽高度角40°附近時(shí)眼部紫外線暴露量最大。
　　 結(jié)論
　　 1、研究建立了眼部紫外線暴露定量的數(shù)學(xué)模型:
　　 2、本研究通過