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UVLED的发展及在皮肤科的应用

发布时间:2023-04-21 人气:697

UVLED的发展及在皮肤科的应用

近年来,紫外(UV)发光二极管(lightemittingdiode,LED)相关技术突飞猛进,已经可以实现某些特定波段的UVA、UVB以及UVC等LED光源的商业应用。尽管目前医用LED的功率,尤其是出光效率还不理想,但其在环保、光源寿命等方面有显著优势,国内外将其应用于健康领域,尤其是皮肤病治疗的报道并不鲜见。随着各方面技术设计的不断改进,UVLED功率逐步提升,用于光诊断和治疗时的单次照射时间大幅缩短,有效提高了临床工作效率、节约了医患时间。

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LED的发光原理及优势

LED是一种能够直接将电能转化为紫外光线的固态半导体器件。每个LED由一个PN结组成,具有单向导电的特性。当给发光二极管加上正向电压后,从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子,在PN结附近分别与N区的电子和P区的空穴复合,产生自发辐射的荧光(如图1、2)。不同材料制成的LED会发出不同波长的光,例如以新一代半导体材料氮化铝镓(AlGaN)制作的UVBLED,可发出峰值波长为308nm等UVB各窄谱波段的紫外光。

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UVLED这种新型紫外光源,特点是光电转换效率高,波段单色性好。在UVLED光源进入临床使用之前,UV光源主要为荧光汞灯、氯化氙准分子光/激光、金属卤素灯等。荧光灯管含有水银,随着人们环保意识的提高及《水俣公约》等国际环保合约的发布,其使用将会逐渐受限。氯化氙准分子光/激光的光源为耗材,价格昂贵、治疗收费相应也比较高,在临床使用中有一定的局限性。金属卤素灯光谱较宽,需要特殊的滤光片,才可发出治疗需要波段的光线。UVLED弥补了上述光源的不足,且使用寿命长、输出稳定,在设备寿命期内不需更换光源,医院使用成本更低,具有较好的普及应用前景。

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UVALED设备在皮肤科的应用

基础研究显示,相同照射剂量下,UVA1LED与UVA1荧光灯管对Jurkat细胞的凋亡和坏死比率的影响相似。ShunkoA.Inada等的小鼠实验分别在UVA1LED和荧光灯照射时测量身体和体表温度,UVA1荧光灯组小鼠在30mW/cm2强度下照射18分钟时的体温达到了40.5℃,因无应答而终止实验;实验结束时,LED组体表温度升高3°C-4°C;荧光灯组体表温度升高8°C-10℃,表明UVA1LED光源比荧光灯照射灼热感更低。

PengjieWan等应用一款高强度、波长为365nmUVALED光皮肤测定仪与该波长的单色光检测仪(monochromatorlighttesting)对比,结果显示其光敏测试效果优于后者,且具有低成本、小巧方便等多方面优势。

UVA1光疗仪常用来治疗特应性皮炎、硬皮病、蕈样肉芽肿等疾病,也可用于银屑病的治疗。对于皮损面积较大的患者而言,目前市场上的激光产品输出面积有限,而荧光灯管的产品输出强度较低,金卤灯为光源的设备因散热需求,体积巨大,治疗室也需要特殊改装,LED为光源的新型设备可以有效避免上述设备的局限性,目前已经上市的UVA1光疗仪SS-15(上海三昆高技术有限公司)输出面积大,照射强度可以达到200mW/cm2,设备体积和半身紫外线治疗设备相当,具有很好的临床应用价值。

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UVBLED设备在皮肤科的应用

L.Kemeny等应用峰值为310nm的UVBLED治疗银屑病,效果显著,安全性良好。贺勤等的研究显示,308nmLED和308nm准分子光治疗白癜风的疗效相同,安全性好,且操作简单、方便。

国内已批准了308nmUVBLED光疗仪用于临床,相对传统的308准分子光,具有零耗材,瞬间出光、不需要预热,开闭次数不影响寿命等优势。随着LED光电转换率的提高,308nmUVBLED输出强度已可与308准分子光媲美,308LED光疗仪SS-16(上海三昆高技术有限公司)的照射强度可达50mW/cm2,且单色性好(如图3),光源寿命长,维护成本低,与准分子光/激光等传统的308设备相比,优势明显。此外,随着设备工艺的改进,小型308nmUVBLED光疗设备已面世,国家药监局在2019年批准了首款UVBLED家用光疗仪UVBLEDSQ(上海三昆高技术有限公司)产品的上市。

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LED技术发展迅猛,电光转化效率在逐步提高,基于第三代半导体材料氮化铝镓(AlGaN)材料的应用,窄谱LED紫外线输出功率的进一步提高,治疗功率更高的设备也会随之面世。此外,LED单颗光源的体积仅0.1cm3左右,可以实现各种灵活配置。

综上,UVLED光疗仪作为一种新式的治疗手段,有着长寿命、轻便灵活、环保、耐震耐潮等众多优点,为临床医生提供了更多选择。有学者预言,UVLED是近年光疗发展的方向。

   

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