质疑千勒克斯标准：基于Actiwatch Spectrum PRO红光辐照度阈值提升室内外环境分类准确性

　　本研究发现传统1000 lux阈值在区分室内外环境时存在显著误判（灵敏度仅43.5%），提出基于红光辐照度（μW/cm2）的双时段动态阈值（上午950/下午230）可大幅提升分类准确性（灵敏度85.1%），为可穿戴光传感技术（Actiwatch）在近视（Myopia）研究中的精准环境监测提供新范式。

　　

Abstract

可穿戴光传感器为客观分类儿童习惯性光环境提供了新途径。本研究旨在通过实证分析Actiwatch Spectrum PRO收集的数据，开发最佳照度（lux）和/或RGB辐照度（irradiance）阈值，作为区分室内外环境的代理指标。研究结果显示，传统1000 lux阈值在户外事件识别上存在严重缺陷（灵敏度43.5%），而基于红光辐照度的时段依赖性阈值显著提升了分类性能（灵敏度85.1%，特异性82.6%）。

Introduction

视觉、睡眠及心理健康等公共卫生研究常需评估室内外环境暴露差异。在近视（Myopia）研究领域，越来越多的证据表明户外活动时间增加对近视具有保护作用。因此，精准追踪儿童室内外活动习惯对理解近视发展的环境风险因素至关重要。传统主观问卷存在准确性低和偏差大的问题，而可穿戴光传感技术（如Actiwatch Spectrum PRO）为客观环境分类提供了可能。

该设备集成了三通道光谱传感器（R:600–700 nm, G:500–600 nm, B:400–500 nm），可同步记录照度（lux）和辐照度（μW/cm²）。既往研究多采用1000 lux作为户外活动阈值，但地理区位、季节、天气及建筑遮挡等因素会显著影响该阈值的有效性。例如Bhandary等人发现树荫下户外照度可能低于1000 lux，而窗边室内照度可能超过该值，导致严重误分类。

Methods

研究采用Actiwatch Spectrum PRO设备，配置为30秒采样间隔，同步记录照度与三通道辐照度。6名18-22岁女性受试者连续佩戴设备两天，并通过设备按键实时标记环境类型（户外分为晴空、多云等4类；室内按窗边/非窗边分类）。数据清洗后，计算每个环境事件的平均照度及辐照度，并通过ROC曲线分析评估分类性能。

在正式实验前，研究团队进行了设备验证：将5只Actiwatch与专业照度计（Dr. Meter LX1330B）在多种室内外环境下同步测量。结果显示设备间一致性高（ICC:0.99），但Actiwatch在户外强光下显著低估照度（晴天环境平均差异-65,500 lux），而在室内多数场景中高估值（平均+428 lux）。

Results

传统1000 lux阈值表现不佳：对户外事件的灵敏度仅43.5%，特异性93.6%。其中阴天户外事件误判率最高（86.7%），下午至日落时段的户外事件66.7%被错误归类。优化后的全天白光阈值630 lux虽提升至灵敏度63.8%，仍存在36.2%误判。

通过分时段光谱分析发现，红光辐照度（Red irradiance）表现出最优分类性能：

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  上午时段（日出至14:00）阈值950 μW/cm²，灵敏度86.0%，特异性83.3%
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  下午时段（14:00至日落）阈值230 μW/cm²，灵敏度84.3%，特异性82.1%
  整体灵敏度达85.1%，特异性82.6%，显著优于白光阈值方案。绿光与蓝光通道及R:B比值均未展现更优性能。

Discussion

本研究证实传统1000 lux阈值在真实环境中可靠性不足，而红光辐照度的时段依赖性阈值能更准确反映户外光谱特性（如红外光占比变化）。设备间测量差异（如户外强光下的饱和现象）及传感器方向性特性（蓝光通道最易受干扰）可能是造成白光阈值不稳定的原因。

研究局限性包括样本量小（n=6）、单一地理区位（加州伯克利）及设备类型限制。但结果警示既往基于固定照度阈值的研究可能存在系统性误分类。未来研究需综合考虑传感器特性、地理气候因素及动态光谱特征，建立个体化环境分类标准，以推动近视防控研究的精准化发展。

Conclusion

Actiwatch Spectrum Pro的红光辐照度阈值在区分室内外环境方面优于传统1000 lux白光阈值。波长依赖性辐照度 cutoff 值的潜在效用值得进一步研究，并需充分考虑地理区位、气候和季节等研究特异性差异。