LED在醫療領域中的應用（西安鐵路中心醫院燒傷整形外科陜西西安710054)?【摘要】本文綜述了近年來發光二極管（LED）在動物模型及臨床醫學方面的研究和應用，包括LED應用在動物細胞和人體組織細胞的研究、LED應用在動物模型的研究以及LED在臨床治療方面的實驗研究。展望LED在臨床治療方面應用的前景?！娟P鍵詞】LED光療細胞動物臨床發光二極管（1ight?emitting?diode，LED）驅動電路易于控制，使用壽命長，價格低廉。隨著半導體技術的不斷發展，LED在發光強度、峰值波長、半波帶寬等參數性能上有很大提高?，F階段單個LED的光效果已經超過1001mW；峰值波長越來越穩定，半波帶寬更窄，單色性能好；方向性好；覆蓋波長從紫外到紅外，幾乎可以找到任意波長的單色LED。這些特性為LED應用于醫療領域提供了技術基礎。本文對LED在醫療領域已做的工作進行總結，展望LED在生物醫療領域中的應用前景. 
1??LED對動物組織細胞影響的研究Whelan等用不同波長和照射劑量的LED對體外培養的細胞進行照射，如對人的正常上皮細胞用688nm的LED，以4J/cm2劑量進行照射后，測其細胞繁殖比對照組增長55%～71%。Whelan從Sprague?Dawley小鼠皮中提取的成纖維細胞，用670nm?的LED以4J/cm2的劑量進行照射，從小鼠骨中提取成骨細胞(MC3T3-E1)，分別用670nm、728nm和880nm的LED以4J/cm2的劑
量進行照射，在照射后第2天開始分別測定成纖維細胞及成骨細胞中的DNA合成比對照組增加的百分率，發現LED照射后的細胞中DNA合成增加的百分率明顯提高，并且以第2天的百分率增加為著。
劉江等采用不同濃度的辛伐他汀培養小鼠骨骼肌C2C12細胞，然后用強度不等的紅色LED[波長(640±15)nm]照射2d，15?min/d。用甲基噻唑基四唑比色法評價細胞增殖。結果發現辛伐他汀濃度為2.0×10-5mol/L的實驗組C2C12細胞的增殖作用受抑制，而這種抑制作用可以被紅色LED的光生物調節作用所拮抗[1]。進一步證實了光生物調節作用只調節功能不正常的細胞或組織，對功能正常的組織或細胞沒有任何影響。
對在體外培養的犬神經瘤細胞(2A9)和人成膠質瘤細胞(U373)，用Lutetium?Texaphyrin?(Lutex，吸收峰740nm?)和Benzoporphyrin?Derivative(BPD，吸收峰值690nm?)做光敏劑，用PDT方法進行殺死腫瘤細胞實驗，分別用發射峰在728nm和680nm?的LED做光源時，二種細胞系中50%～86%的癌細胞被殺死。
2???LED在動物體上治療的研究?Whelan在對創傷的高血糖老鼠進行LED康復光療中，進行了基因表達改變的研究。將藥物植入老鼠背部皮下，每天進行LED光療，最后切開皮膚去除藥物海綿提取RNA，隨后使用eDNA陣列進行分析。結果表明：相對沒有光療的樣本，光療后的樣本組織中基因再生很明顯。LED光療能加速自然傷口的愈合進程，使病患更快地恢復到病前的活動能力水平。李鳳敏等在實驗中用波長為380～460nm，峰值為410?nm，輸出功率40?mW的藍紫光照射燒傷及創傷大鼠模型，照射距離8?cm，光斑直徑65?mm，
?3?每次照射劑量0.72?J/cm2、10?min，術后第1天開始照射，每天1次，連續12?d。實驗顯示該波長段的藍紫光可顯著提高大鼠燒傷創面皮膚組織羥脯氨酸含量，從而促進肉芽組織生長及創面愈合，并提高愈合傷口的抗拉強度。藍紫光照射可提高燒傷大鼠腹腔吞噬細胞的吞噬率及吞噬指數，即提高大鼠腹腔吞噬細胞的吞噬能力，來提高機體免疫力，從而促進創面的愈合[2]。
?3??LED在臨床醫學實驗方面的研究
????3.1?痤瘡的治療痤瘡是一種常見的皮脂腺疾病，在青少年中發病率高達80%，皮脂分泌旺盛和痤瘡丙酸桿菌增殖是其致病主因。目前局部和系統治療以抗生素和異維A酸類藥物治療為主，但使用抗生素會引起痤瘡丙酸桿菌的抗藥性，異維A酸類藥物則會產生明顯副作用，致使臨床應用受到限制。波長為415?nm左右的LED藍光照射痤瘡丙酸桿菌可以使厭氧性痤瘡丙酸桿菌內源性的卟啉(主要是原卟啉IV和糞卟啉III)發生光化學反應，產生單線態氧，從而殺滅細菌，達到治療痤瘡的作用。LED藍光治療安全有效，且沒有傳統治療的耐藥性和副作用。
3.2??新生兒黃疸的治療
?LED藍光光療的典型應用是新生兒黃疸的治療。膽紅素能吸收的光線以波長450～460nm最佳，而LED藍光波長主峰在425～475nm?之間，至今仍是光療最好的光源。趙新春等在實驗中將120例臨床診斷為高膽紅素血癥的新生兒隨機分為
LED光療組和魯米那組，實驗觀察結果：LED藍光光療組臨床有效率為83.3%，魯米那組臨床有效率為33.3%。顯然LED藍光照射治療新生兒黃疸更安全有效。
3.3??創傷愈合的治療根據低能量激光對傷口愈合的研究成果，很多公司推出了利用LED促進傷口愈合及組織愈合的產品，并做了大量的臨床研究，得到了滿意的效果。Whelan等對動物體研究和細胞研究認為，LED照射能使人類肌肉和皮膚細胞以5倍正常的速度生長。研究由Wisconsin-Madison醫學院之中西部運動員對抗兒童癌癥(MACC)基金會研究中心所進行。FDA已經核準WHELAN領導的團隊對LED的實驗性療法進行臨床實驗，結果傷口恢復效果滿意。同時Whelan的研究也用在了無重力環境下的組織愈合，將這項技術應用在長途及長時間的太空旅行上，用來治療太空人發生受傷的情形。另外，此項技術也被用于一艘美國潛水艇裝有一組LED陣列來醫治潛在的訓練傷害。??????????3.4??增加機體的耐力和抗疲勞能力賈丹兵等采用LED波長為600nm-1200nm的紅光照射后，檢測心肌酶譜、凝血系列和血常規相關分子的含量，研究紅光照射對人體抗疲勞能力和耐力的影響。結果與對照組相比，經紅光照射后實驗組的HB、IBC和Ca?含量明顯增高，其他指標未見明顯改變，而HB、Rt3C在組織供氧中起著重要作用。在機體運動過程中，通過提高組織的耐缺氧能力，減少組織無氧代謝的同時減少運動時乳酸的生成均可使同等強度運動下機體酸痛感及疲勞感明顯減輕，提高機體的耐力及抗疲勞能力。該實驗通過自身對照及組間對照研究顯示：經紅光照射后HB、?5?的含量較照射前有明顯增加，雖然本實驗沒有發現血小板的顯著性改變，但HB、RBC含量的變化進一步證實紅光照射后明顯增加血液攜氧能力，增加機體耐力及抗疲勞能力。
3.5??口腔潰瘍炎癥治療
對于一些兒科患有白血病的病人，在植入與他們的細胞抗原相匹配的骨髓前，要接受最大劑量的放化治療以殺死他們體內的瘤變骨髓，由于化療藥物和放射療法會不加區別地殺死快速分裂的細胞，如口腔黏膜細胞和胃腸道細胞系，這些化療病人經常會引發急性口腔潰瘍，導致食咽困難，產生嚴重的胃腸反應。使用波長688nm?的LED，在最后一次化療后，再接受4J/cm2的LED照射劑量，在30位受LED治療的病人中，47%?的人口腔疼痛受到緩解，其口腔潰瘍的治愈程度比預想的要好。
?3.6???季節憂郁癥的治療
克服季節性憂郁癥的最好辦法之一，就是利用光線。光線可以刺激視網膜，并由視網膜把這個刺激信息傳遞給神經系統，進而傳遞到大腦中對光線敏感的褪黑素，褪黑素在調整身體生理節奏方面起著極為重要的作用。有季節性憂郁癥的患者，其褪黑激素的分泌量會升高。由于完整光譜光線可以減少褪黑激素分泌，因此以光線治療SAD病患非常有效。綠色光(波長540nm)是抑制褪黑激素分泌最明顯的光譜。1991年，IBERMAN提到LEWY認為每天起床后以強度10mW的白光照射30min可抑制褪黑激素的分泌，可緩解季節性憂郁。這項觀察結果不僅對了解褪黑激素的生理結果非常重要，同時也有助于調節分泌節律.
?6?SAD及其他健康上的問題。目前已有應用LED的相關專利被申請，內容為用于多種生理精神失調的光照療法，譬如SAD的光照療法。
【參考文獻】紅色發光二極管照射對C2C12細胞增殖的光生物調節作用[J]．中國臨床康復，2006，l0(13)：107-109
藍紫光對大鼠皮膚傷口及燒傷愈合的影響.中華理療雜志[J].2001，24（5）：294－295.
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