健康與環境息息相關。由于社會發展和環境變化，2020年我國兒童青少年人群近視率達52.7%，位居世界第一，是我國重大公共健康問題。研究表明，城市地區的兒童近視患病率是農村地區的2.6倍，是否與農村地區兒童長期暴露在較多綠化的環境下相關？圍繞綠化率也與兒童近視發生發展是否存在潛在關聯這一科學問題，中山大學中山眼科中心林浩添教授團隊牽頭，基于中山大學交叉創新平臺，聯合國內外20家醫療領域、遙感領域、及智能圖像分析領域的頂級科研機構，利用我國自主研制的首顆空間分辨率優于1米的光學遙感衛星高分二號，首次從循證醫學角度明確了校園綠化暴露水平與學齡兒童近視的關系，研究成果“Spatial Technology Assessment of Green Space Exposure and Myopia”于2021年8月2日在國際眼科頂級期刊Ophthalmology（中科院一區，影響因子12.08）在線發表，為近視防控開啟環境干預的群體防控模式。
遙感技術與大數據分析將成為近視防控的新突破口
近年來，全社會都在為近視防控建言獻策，但由于資源局限和技術瓶頸，以往兒童近視研究和防控主要集中于抽樣人群，覆蓋面窄，同時由于缺乏環境-疾病相互作用的宏觀數據，近視流行病學及其發病機制突破較少。21世紀以來，全球數字科技創新空前活躍，急劇改變人與物的相互鏈接方式，拓寬人類生活邊界的同時也在挑戰生命健康，信息技術變革也為眼病研究和視力保護提供了新的技術方法。
在過去的二十年里，衛星數字技術的發展及其在人類健康方面的應用，逐步使流行病學研究發生了革命性的變化。其中，地理信息系統(GISs)被用于預測新冠肺炎疫情發展，衛星通信被用于遠程醫療，也有越來越多的健康研究利用遙感數據探索環境因素對健康的長期影響及其潛在機制。此項目利用高分辨率遙感技術精確量化了百余所學校綠地的綠化率，基于多期遙感圖像，使用時間積分測算研究隊列時間內累計的綠化暴露量，從而控制季節與時間對綠化的影響。進一步，通過國際標準的近視大規模隊列研究設計，利用大量樣本數據明確校園綠化率與學校近視患病率增加和個人的近視發病風險的關聯關系。這項研究將促進信息技術與遙感技術在流行病學的應用，以應對重大的全球公共衛生挑戰，并加強公共衛生防御戰略。
圖1. 人類與健康的不同研究模式
研究結果對于全社會范圍的近視防控工作開展具有重大指導意義
近視是引起全球近18.9億人視力損害的主要原因。研究發現，近視患病率與使用電子屏幕時間及近距離工作時間增加有關，并在新冠疫情期間加劇。更好地了解社會環境及自然環境與近視的關系有助于環境規劃和公共政策設置，將進一步有助于減緩疫情期間的近視患病率增長。在深圳市星光眼健康公益服務中心團隊的全力支持下，林浩添教授團隊構建了年142,865名學生的前瞻性隊列，結合高分二號遙感圖像的多光譜數據計算出的歸一化植被指數（NDVI），對學校綠化暴露進行精準評估，得出在學校范圍內每提高0.1個單位的NDVI植被指數可減緩3.6%的學校近視患病率增長。特別地，就非近視學生個體而言，校園綠植每增長0.1個單位的NDVI植被指數，可減少19.8%近視發生風險。另外，研究團隊發現，當校園NDVI植被指數普遍在0.3以上時，每年近視總體患病率將減少4.0%，這種環境干預將有望成為實現國家八部門印發的《綜合防控兒童青少年近視實施方案》中所規定的近視患病率下降的理想模式。
因此，這項工作將在眾多青少年開展遠程學習的特殊時期，引起家長、教育機構、醫療機構對環境綠地及孩子視覺健康的關注，對于進一步開展近視防控工作具有指導作用，從而遏制全球范圍內的近視爆發流行。
交叉學科平臺為近視防控開啟環境干預的群體防控模式
近年來，交叉學科融合提供了更多元的理論基礎和視角，產生眾多創造性的成果。研究團隊基于醫學和地理的交叉學科平臺，利用高分二號遙感衛星捕捉深圳市多光譜數據，并將其與大規模前瞻性隊列相結合，實現了遙感系統與醫學大數據的結合，從宏觀角度測量和評價環境因素對學生群體的廣泛影響，將為近視防控開啟環境干預的群體防控模式。
此項工作為環境健康提供了見解，并可能幫助決策者制定群體干預策略，如增加學校綠地，以改善學齡兒童的視力健康。隨著時間的推移，群體近視干預可以產生大規模的公共衛生效益，在經濟上可能比需要基于個體防控的傳統光學矯正和藥物矯正等近視干預手段更可行，具有易操作、成本低，效應范圍廣等特點。學科的交叉為醫學的發展帶來更多可能，未來通過遙感系統可以解決微觀實驗所無法涉及的領域，為科學研究開辟新的思路和方向。
圖2. 校園綠化率上升與近視發生風險降低密切相關
在中山大學中山眼科中心以及國家衛星氣象中心、西北工業大學等國內外20家醫療領域、遙感領域、及智能圖像分析領域的頂級科研機構合作下，項目組包括有中山眼科中心林浩添教授（項目負責人，通訊作者），還有資深專家澳大利亞國立大學Ian George Morgan教授，中山眼科中心劉奕志教授、何明光教授，新加坡國立眼科研究所Tien Yin Wong教授、Daniel Shu Wei Ting教授共同參與和指導下，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。該項目獲得國家自然科學基金(81770967和81822010)、廣東省重點研發計劃（2018B010109008）、深圳市三名工程項目（SZSM201812091）資助。
