LED光療醫(yī)用照明分析

LED---醫(yī)療領(lǐng)域未來之光AINA2015.01.01

1什么是LED2LED的特點3醫(yī)用LED的運用4誒茵誒LED的特點一什么是LED

LED是英文lightemittingdiode（發(fā)光二極管）的縮寫，是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED的心臟是一個半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負(fù)極，另一端連接電源的正極，使整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導(dǎo)體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是N型半導(dǎo)體，在這邊主要是電子。但這兩種半導(dǎo)體連接起來的時候，它們之間就形成一個P-N結(jié)。當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用于這個晶片的時候，電子就會被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量，這就是LED燈發(fā)光的原理。而光的波長也就是光的顏色，是由形成P-N結(jié)的材料決定的。二LED的特點1、節(jié)能：

白光LED的能耗僅為白熾燈的1/10，節(jié)能燈的1/4.比傳統(tǒng)白熾燈節(jié)電80%以上，相同功率下亮度是白熾燈的10倍。2、長壽：LED采用高可靠的先進(jìn)封裝工藝—共晶焊，壽命可達(dá)10萬小時以上。是傳統(tǒng)燈的50倍以上。3、穩(wěn)定：可以工作在高速狀態(tài).普通燈如果頻繁的啟動或關(guān)斷燈絲就會發(fā)黑很快的壞掉.純直流工作，消除了傳統(tǒng)光源頻閃引起的視覺疲勞。4、方便：固態(tài)封裝，屬于冷光源類型。所以它很方便運輸和安裝，可以被裝置在任何微型和封閉的設(shè)備中，不怕振動，基本上用不著考慮散熱。5、環(huán)保：不含鉛、汞等污染元素，對環(huán)境沒有任何污染。二LED的特點6、安全：耐沖擊，抗雷力強，無紫外線（UV）和紅外線（IR）輻射。無燈絲及玻璃外殼，沒有傳統(tǒng)燈管碎裂問題，對人體無傷害、無輻射。低熱電壓下工作，安全可靠。7、通用：寬電壓范圍，85V~264VAC全電壓范圍恒流，保證壽命及亮度不受電壓波動影響。采用PWM恒流技術(shù)，效率高，熱量低，恒流精度高。LED的研發(fā)難題1、高起始成本：LED價格高，雖然說長期成本可能較低，但是較高的起始成本降低了LED的普及率。2、生產(chǎn)誤差大：同一批生產(chǎn)的LED，每顆LED之間的特性（亮度、顏色、偏壓…等）也有相當(dāng)大的差異，必須花費相當(dāng)成本分出各種LED。自然光、LED白光、熒光燈的光譜625nmLED紅光光譜圖6500k(日光色)白色LED光譜圖三.醫(yī)療系統(tǒng)LED光源應(yīng)用1醫(yī)用照明2消毒滅菌3光療光療光療---光輻照治療光療是利用光生物效應(yīng),用特定波長的光照使人體的皮膚或某些組織細(xì)胞催生長或抑制生長,來達(dá)到治療目的。目前光療己被醫(yī)療機構(gòu)十分重視,醫(yī)學(xué)界,生物學(xué)界,光學(xué)界人士正在從病理、光化學(xué)、光生物學(xué)、物理學(xué)等多學(xué)科聯(lián)動研究治疔機理和治療方法,己不斷有LED光療的臨床療效的文獻(xiàn)報導(dǎo)，LED用于光療的療效正在凸顯。較之傳統(tǒng)光源，LED更符合光療對光源的各項特殊耍求,這些要求是：光波長選擇范圍要廣,輻射光量、輻照光斑要可控可調(diào),光色純，無有害光譜成份，以及電氣安全等,因LED具備上述特點，符合上述要求，它必將成為替代傳統(tǒng)光療光源的首選健康之光源。

光療

光療作為一種有效的臨床治療手段，應(yīng)用日漸廣泛，LED在這一領(lǐng)域大有作為；

光療是利用生物組織吸收不同波長的光能，并將其轉(zhuǎn)化成熱能和化學(xué)能，導(dǎo)致體內(nèi)產(chǎn)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，達(dá)到所需不同療效；

光療的治療機理歸結(jié)起來為：

（1）光致分解（3）光致聚合

（2）光致氧化（4）光致敏化四誒茵誒LED用于光疔的波長

A.紅光（可見）：波長為630nm的紅光具有純度高、光源強、能量密度均勻的特點，在皮膚護(hù)理、保健治療中效果顯著，被稱為生物活性光。紅光能讓細(xì)胞的活性提高，促進(jìn)細(xì)胞的新陳代謝，使皮膚大量分泌膠原蛋白與纖維組織來自身填充。加速血液循環(huán)，增加肌膚彈性，改善皮膚萎黃、暗啞的狀況，從而達(dá)到抗衰老、抗氧化、修復(fù)的功效，有著傳統(tǒng)護(hù)膚無法達(dá)到的效果。主要功效：美白淡斑、嫩膚祛皺、修復(fù)受損皮膚、撫平細(xì)小皺紋、縮小毛孔、增生膠原蛋白。B.紅外光（不可見）：波長為830nm的紅外光主要功效：可用于消炎、鎮(zhèn)痛，促進(jìn)肌膚新陳代謝和細(xì)胞再生,如創(chuàng)傷愈合,禿發(fā)再生等。

近年來,國際照明巨子GE（通用）、OSRAM（歐司朗）、PHILIP（飛利浦）及日本豐田、東芝、韓國三星等正在花巨資進(jìn)行用LED作光源的醫(yī)療照明和光療產(chǎn)品研發(fā),以用LED作光源的用于加快手術(shù)創(chuàng)傷修復(fù)愈合的醫(yī)用紅光治療儀為例，LED波長630nm(與He-Ne632.8nm類似,輸出光功率2w,距光源0.1m處的光斑直徑120mm）美國GE的售價20萬RMB，德國西門子的售價60萬RMB可見在醫(yī)療領(lǐng)域家用LED光源設(shè)備運用需求十分迫切,也是降低患者醫(yī)療負(fù)擔(dān)的有效途徑之一。

不妥之處,敬請教正！

謝謝大家！

附錄資料：不需要的可以自行刪除2023/3/25

低氧血癥

一、定義

低氧血癥是指血液中含氧不足，動脈血氧分壓（PaO2）低于同齡人的正常下限。主要表現(xiàn)為血氧分壓與血氧飽和度下降。成人正常動脈血氧分壓(PaO2)：80～100㎜Hg。各種原因如中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾患，支氣管、肺病變等引起通氣和（或）換氣功能障礙都可導(dǎo)致缺氧的發(fā)生。因低氧血癥程度、發(fā)生的速度和持續(xù)時間不同，對機體影響亦不同。低氧血癥是呼吸科常見危重癥之一，也是呼吸衰竭的重要臨床表現(xiàn)之一。2、肺泡通氣不足（限制性及阻塞性）成人靜息狀態(tài)下有效肺泡通氣量4L/min；

限制性通氣不足主要見于呼吸肌活動障礙、胸廓順應(yīng)性降低、大量胸腔積液、積氣時肺擴張受限；阻塞性通氣不足主要見于氣管痙攣、管壁水腫或纖維化、異物、滲出物等。3、彌散功能障礙：

①肺泡膜面積減少（肺實變、肺不張、肺葉切除）；②肺泡膜厚度增加（肺泡上皮、毛細(xì)血管內(nèi)皮、基底膜；肺水腫、肺纖維化、肺泡毛細(xì)血管擴張等）；③心輸出量增加、肺血流增快、血液與肺泡接觸時間過于縮短，導(dǎo)致低氧血癥。44、肺泡通氣/血流比例失調(diào)

、肺泡通氣/血流比例失調(diào)

V/Q=0.8

部分肺泡通氣不足（肺動靜脈樣分流、功能性分流）

部分肺泡血流不足（死腔樣通氣）

5、肺內(nèi)動靜脈解剖分流增加

提高氧濃度不能提高分流靜脈血的氧分壓。6、氧耗量增加：

發(fā)熱、寒戰(zhàn)、呼吸困難、抽搐等，伴有通氣功能障礙。三、病理生理改變

低氧血癥對機體的影響包括短期效應(yīng)及長期效應(yīng)。低氧血癥首先興奮呼吸中樞，增加通氣量以提高PaO2；同時通過增加心率和搏出量使心輸出量增加。繼之，促紅細(xì)胞生成素分泌增多，紅細(xì)胞比容增加，從而增加血氧含量。以上效應(yīng)的結(jié)果是增加機體的供氧量。PaO2降低使肺血管收縮，短期內(nèi)可改善肺V/Q比值，增加氧輸送，但其長期結(jié)果是使肺動脈壓升高、心肌做功增加，導(dǎo)致肺源性心臟病的發(fā)生。低氧血癥可使呼吸氧耗增加，導(dǎo)致慢性營養(yǎng)不良。四、分級

低氧血癥是指動脈血氧分壓（PaO2）低于正常值下限，或低于預(yù)計值10mmHg。正常人PaO2隨年齡增長而逐漸降低。計算公式：

PaO2=（100-0.3×年齡）±5mmHg。輕度：PaO2?50mmHg,SaO2?80%,常無紫紺。中度:PaO230～50mmHg,SaO260%～80%,常有紫紺。重度：PaO2?30mmHg,SaO2?60%,紫紺明顯。紫紺出現(xiàn)與否與低氧血癥并不完全一致。一般來說，紫紺出現(xiàn)意味著中等程度以上的低氧血癥，但除外：嚴(yán)重貧血、氰化物或一氧化碳中毒、肺心病等。低氧血癥臨床上常根據(jù)PaO2(mmHg)和SaO2來劃分低氧血癥的嚴(yán)重程度。五、臨床表現(xiàn)

.正常組織器官氧合的必要條件：1、適當(dāng)?shù)腜aO2以維持一定的動脈血氧飽和度2.血液中輸送氧的血紅蛋白的質(zhì)和量3.適當(dāng)?shù)男妮敵隽?.組織器官周圍血管及微循環(huán)情況5.氧解離曲線對各系統(tǒng)的影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)：PaO2降至60mmHg，出現(xiàn)注意力不集中、智力和視力輕度減退；降至40-50mmHg，會引起頭痛、定向與記憶力障礙，精神錯亂嗜睡；低于30mmHg，神志喪失乃至昏迷；低于20mmHg，只需數(shù)分鐘即可造成神經(jīng)細(xì)胞不可逆性損傷。循環(huán)系統(tǒng)：PaO2降低、PaCO2升高，反射性心率加快、心肌收縮力增強，嚴(yán)重時可直接抑制心血管中樞，造成心臟活動受抑和血管擴張、血壓下降和心律失常等嚴(yán)重后果。呼吸系統(tǒng)：PaO2<60mmHg，作用于頸動脈體和主動脈體的化學(xué)感受器可反射性興奮呼吸中樞、增強呼吸運動、甚至呼吸窘迫；PaO2<30mmHg，低氧血癥對呼吸中樞的抑制作用強于興奮作用。腎臟：常合并腎功能不全，如及時治療，腎功能可恢復(fù)。消化系統(tǒng)：消化不良、胃黏膜糜爛、壞死、潰瘍、出血、肝臟轉(zhuǎn)氨酶升高。酸堿平衡和電解質(zhì)：乳酸增多、代謝性酸中毒、高鉀血癥等。六、診斷和鑒別診斷

目前仍以動脈血氣分析為主肺功能檢測及胸部影像學(xué)檢查鑒別診斷低氧血癥、缺氧和氧供不足，這三個概念很多人混為一談，明確這些概念對于我們的臨床工作大有裨益。低氧血癥是指循環(huán)系統(tǒng)中的氧分壓低于正常，定義為PaO2低于60mmHg，PaO2是判斷有無低氧血癥的唯一指標(biāo)。

缺氧是指因氧供減少、耗氧增加或利用氧障礙引起細(xì)胞發(fā)生代謝功能和形態(tài)結(jié)構(gòu)異常變化的病理過程。缺氧的診斷卻比較困難。缺氧時線粒體不能進(jìn)行有氧氧化，而進(jìn)行無氧酵解。由于無氧酵解產(chǎn)生大量乳酸，因此血液中乳酸的含量是判斷有無缺氧的重要指標(biāo)，血乳酸濃度超過1.5mmol/L即為缺氧。但是，不是所有的缺氧都存在血液中乳酸濃度升高，如在低血容量休克早期組織存在缺氧，但由于血管收縮，組織中產(chǎn)生的乳酸聚集在局部組織中而未進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)，血液中的乳酸可不升高；同樣，血液中乳酸含量升高并不都存在缺氧，如肝硬化的患者輸注大量含乳酸的液體可導(dǎo)致血液中乳酸含量升高。因此，判斷有無缺氧首先應(yīng)明確有無導(dǎo)致缺氧的病因存在，測定血液中乳酸含量只是輔助診斷措施。氧供（Oxygendelivery，DO2）又稱為總體氧供（globaloxygendelivery），是指單位時間內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)向全身組織輸送氧的總量。氧供（DO2）由下面公式計算：DO2=CO×CaO2其中CO為心排出量，CaO2為動脈血氧含量。從上面的公式可以看出，心排出量和動脈氧含量不足都可導(dǎo)致氧供不足。心排出量受每搏量和心率的影響。氧含量受血紅蛋白含量和氧飽和度的影響。低氧血癥常出現(xiàn)在吸入氣中氧含量過低、肺泡氣體不足、彌散功能障礙和循環(huán)功能障礙。缺氧則要根據(jù)上面的四種類型進(jìn)行分析。氧供不足如果發(fā)生在心排出量和動脈氧含量正常的情況下，常見的原因是病理性氧供依賴和生理性氧供依賴增加，麻醉中的處理的措施無外乎降低氧耗。七、治療（一）保持呼吸道通暢：

1、清除氣道內(nèi)分泌物；

2、昏迷病人可采取仰臥位、頭后仰、托起下頜；

3、如以上方法不能奏效，建立人工氣道。（二）氧療氧療的目的在于提高動脈血氧分壓、氧飽和度及氧含量以糾正低氧血癥，確保對組織的氧供應(yīng)，達(dá)到緩解組織缺氧的目的。保證PaO2迅速提高到60mmHg或指脈氧（SpO2）達(dá)90%以上。單純低氧血癥可給予較高濃度（>35%）給氧，迅速緩解低氧血癥而不會引起二氧化碳潴留。低氧血癥伴高碳酸血癥