新生兒黃疸光療儀的發(fā)展

胡江 李曉原 中山大學(xué)中山醫(yī)學(xué)院 (廣州 510080)

新生兒黃疸光療儀的發(fā)展

胡江 李曉原 中山大學(xué)中山醫(yī)學(xué)院 (廣州 510080)

光照療法是新生兒黃疸治療的推薦方法。本文從應(yīng)用光源發(fā)展角度出發(fā)，分析了各種黃疸光療儀的結(jié)構(gòu)和功能，討論了其優(yōu)缺點及有待解決的關(guān)鍵問題。文中重點分析了一種新型冷光源——發(fā)光二極管，同時對其應(yīng)用黃疸光療的發(fā)展前景作了展望。

新生兒黃疸 光療 常規(guī)光療儀 發(fā)光二極管

0 引言

新生兒黃疸[1]是指新生兒期，由于肝臟發(fā)育功能性不全，對膽紅素攝取量不足，引發(fā)血液未結(jié)合膽紅素的異常升高，從而導(dǎo)致嬰兒皮膚、黏膜及全身其它組織黃染的臨床現(xiàn)象。黃疸是新生兒時期的常見病，約50%的足月兒和80%的早產(chǎn)兒出現(xiàn)不同程度的黃疸[2]。黃疸誘發(fā)的膽紅素腦病嚴(yán)重威脅新生兒的生命和健康，病死率高，有50%~75%的患兒死于急性期，幸存者約75%~90%患有嚴(yán)重的神經(jīng)系統(tǒng)后遺癥，是人類智能落后、視覺異常、聽力障礙的重要原因[3]。

新生兒黃疸的治療方法有藥物療法[4]、換血療法[5]、光照療法[6]、高壓氧療法[7]、基因療法和酶學(xué)療法[8]等。其中，光照療法以其療效好、毒副作用輕等特點成為目前臨床上應(yīng)用黃疸治療的推薦方法[9]。

黃疸光療通過光療儀器，發(fā)出特定波譜光作用于膽紅素，產(chǎn)生光化學(xué)作用從而使得膽紅素的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和排泄途徑發(fā)生改變[6,9]。未結(jié)合膽紅素(4Z,15Z膽紅素)吸收光能，可與氧反應(yīng)，生成無色、低分子量的氧化產(chǎn)物；或者發(fā)生結(jié)構(gòu)再排列，形成可逆轉(zhuǎn)換的構(gòu)象異構(gòu)體(4Z,15E膽紅素和4E,15Z膽紅素)和較穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)異構(gòu)體(光紅素)。膽紅素光化學(xué)產(chǎn)物通過膽汁、尿液和糞便排出。

1 黃疸光療儀器的種類

光療應(yīng)用于新生兒黃疸治療已有半個世紀(jì)。1956年英國護士Ward發(fā)現(xiàn)日光照射可降低嬰兒血清膽紅素水平[10]；1958年Crem er最先報道光療應(yīng)用于膽紅素治療[11]；1968年Lucey等提出傳統(tǒng)光療模式(藍(lán)色熒光燈照射)[12]，并證實了療效；此后，光療廣泛應(yīng)用于臨床，日光、冷白光、藍(lán)光燈、鹵素?zé)舻榷喾N光源均有涉及；20世紀(jì)80年代后期，光毯光療系統(tǒng)(應(yīng)用鹵素光源)引入光療[13]；90年代，LED應(yīng)用于光療儀器的研究開始[14]。按照光源性質(zhì)的不同，新生兒黃疸光療儀大體可分為：熒光燈光療儀[15]、鹵素?zé)艄獐焹x[16]、其它常規(guī)光療儀[17]和新型LED光療儀[18]。

1.1 熒光燈光療儀

熒光燈光療儀是最早出現(xiàn)的黃疸光療儀。熒光燈可單獨使用，作為一種便攜式照射光源；也可配以輔助裝置裝配成復(fù)合式熒光燈光療儀。熒光燈光療儀是目前國內(nèi)黃疸治療最常用的一類光療儀；國外20世紀(jì)60年代至80年代其應(yīng)用十分廣泛，但目前已漸漸被其它類型的光療儀所取代。

1.1.1 便攜式熒光光源

便攜式熒光光源是一種體積較小、操作簡單的光療儀。它的主體是熒光光源，輔以支架或無，能夠?qū)崿F(xiàn)照射距離和角度一定范圍的調(diào)節(jié)；但光照強度較弱，故療效存在一定程度的不足。目前國內(nèi)應(yīng)用臨床的主要有XHZ-90新生兒黃疸治療儀[19](圖1)和YG-I黃疸治療燈[20](圖2)。

圖1 XHZ-90新生兒黃疸治療儀

圖2 YG-I 黃疸治療燈

1.1.2 復(fù)合式熒光光療儀

復(fù)合式熒光光療儀通常由光源模塊和輔助模塊兩部分組成，功能較為全面，能夠更好的滿足臨床應(yīng)用；但其體積大，較為笨重。國內(nèi)應(yīng)用較為成熟的這類光療儀有俗稱的“藍(lán)光箱”和“藍(lán)光床”[21]。

“藍(lán)光箱”由藍(lán)光光源和嬰兒暖箱兩模塊組成，可實現(xiàn)光照計時、暖箱溫控、溫度顯示等多項功能，國內(nèi)醫(yī)院應(yīng)用較為廣泛。目前國內(nèi)應(yīng)用臨床主要有XHZ黃疸治療箱[22](圖3)和藍(lán)鳥8502型暖箱[23](圖4)。

圖3 XHZ黃疸治療箱

圖4 藍(lán)鳥8502型暖箱

“藍(lán)光床”(應(yīng)用熒光光源)操作簡單，照射副作用較“藍(lán)光箱”??；但由于治療中體位不易改變，喂奶時不易操作，易吐奶，加之大多數(shù)家長不愿患兒俯臥位治療，影響儀器療效。目前應(yīng)用臨床有瑞士出產(chǎn)的BiliBed黃疸治療床[24](圖5)。

1.2 鹵素?zé)艄獐焹x

鹵素?zé)艄獐焹x是20世紀(jì)80年代出現(xiàn)的黃疸治療儀。它以鹵素?zé)魹楣庠矗ㄟ^濾光片實現(xiàn)特定波長的光的輸出。鹵素?zé)舭l(fā)光強度高，其輸出的光照強度通常很大，臨床應(yīng)用時需注意防護，否則會照射一定程度的光損傷。目前，國外鹵素?zé)艄獐焹x應(yīng)用臨床比較成熟，國內(nèi)鹵素?zé)艄獐焹x的應(yīng)用處在起步階段。近幾年，國內(nèi)引入了光毯纖維照射系統(tǒng)(俗稱“藍(lán)光毯”)，在一定程度上可代替熒光燈光療儀。

1.2.1 便攜式鹵素光源

便攜式鹵素光源其結(jié)構(gòu)與便攜式熒光光源大體相同，差別僅僅在于內(nèi)在光源的不同和表現(xiàn)出光學(xué)參數(shù)的差異性。國外便攜式鹵素光源應(yīng)用較為常見，如日本Atomedical公司生產(chǎn)的PIT-220R鹵素黃疸治療燈[25](圖6)。

1.2.2 復(fù)合式鹵素光療儀

復(fù)合式鹵素光療儀最常見的是應(yīng)用鹵素光源的光毯纖維照射系統(tǒng)。它由鹵素光源、光導(dǎo)纖維和光墊三部分構(gòu)成，優(yōu)勢在于光療時光墊可直接貼于患兒皮膚，產(chǎn)熱少，臨床治療副作用??；但其光照面積有限，光分布不均勻，頭面部、四肢等未照射部位皮膚黃疸消退較慢，停照后反跳也較快，影響了療效。目前應(yīng)用臨床有BiliBlanket light pad[26]等(圖7)。

圖5 BiliBed黃疸治療床

圖6 PIT-220R鹵素黃疸治療燈

圖7 BiliBlanket light pad

1.3 其它常規(guī)光療儀

除了熒光燈光療儀和鹵素?zé)艄獐焹x，臨床也有運用白光輻射臺[17]進行光療，其主體光源發(fā)出的是白光，而降低膽紅素主要是其中的藍(lán)綠波段的作用，故其功率較一般藍(lán)光黃疸治療儀更大，療效較好；但其副作用大。

1.4 LED光療儀

20世紀(jì)90年代，國外開始了基于LED的光療儀的研究，目前LED光療儀大多處于實驗室研究階段，未大規(guī)模應(yīng)用于市場。LED光療儀主要有便攜式LED光源和復(fù)合式LED光療儀兩種。

1.4.1 便攜式LED光源

便攜式LED光源是指應(yīng)用LED陣列作為光源的黃疸治療儀，體積小，操作簡單，是國外近年研究的重點，目前未實現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)品化，以下就出現(xiàn)的幾種LED光源進行介紹(圖8)。

圖8 便攜式LED光源

(a) NeoBlue

NeoB lue[27]是美國Natus公司開發(fā)的一種LED光源，是美國唯一認(rèn)可的用于黃疸治療的LED光療儀。它由照射模塊和支架模塊兩部分組成。照射模塊由852只常規(guī)藍(lán)色LED，配以320只黃色LED、13只紅色LED構(gòu)成，分高、低兩個檔位，其發(fā)出的光強度分別為30μW/cm2/nm和12μW/cm2/nm；支架模塊可實現(xiàn)光照距離和光照角度的調(diào)節(jié)。NeoBlue無法實現(xiàn)光照強度的線性調(diào)節(jié)，并且整個儀器重21.6kg (照射模塊：3.6kg；支架模塊：18kg)，移動運輸較為不變。

(b) Bilitron

Bilitron[28]是巴西Fanem公司生產(chǎn)開發(fā)的目前世界上有報道的第一例應(yīng)用大功率LED的光療儀，儀器采用5個大功率藍(lán)色LED，其光照強度滿足臨床治療需求，儀器主體部分體積較小，可實現(xiàn)光照角度、距離和光照強度的調(diào)節(jié)，并有對應(yīng)顯示功能，滿足臨床的不同需求。但其輸出光譜范圍為400~550nm，光譜較寬，療效有待進一步實驗確定。

(c) BiliBee

BiliBee[29]是M edical Select公司開發(fā)的便攜式照射光源。它采用直流電池供電，其光源為70個常規(guī)藍(lán)光LED，可貼于嬰兒后背實現(xiàn)照射；發(fā)光強度為60μW/cm2/nm。儀器采用直流電池驅(qū)動，單次工作時間可達4h；但其光斑面積較小，無法實現(xiàn)嬰兒的全軀體照射。

(d) BiliLED

BiliLED[30]是烏拉圭Controles公司開發(fā)出的一種小型照射光源，其光源為200個常規(guī)LED 組成，它可置于暖箱上方實現(xiàn)照射。儀器體積小，重量輕，發(fā)光強度滿足臨床應(yīng)用需求，光斑為一直徑為20cm的圓形光斑，并且均勻性好；但其光照距離無法實現(xiàn)調(diào)節(jié)，只能決定于實際應(yīng)用時的暖箱高度；并且其光斑面積較小，無法實現(xiàn)對嬰兒的全軀體照射。

表1 四種便攜式LED光源相關(guān)參數(shù)比較

1.4.2 復(fù)合式LED光療儀

復(fù)合式LED光療儀由LED陣列光源與輔助模塊組成，較便攜式光源功能更為強大，能人性化的滿足臨床應(yīng)用。目前已經(jīng)成品的有BiliSoft LED光療系統(tǒng)[31](圖9)。

BiliSo ft LED光療系統(tǒng)是美國GE公司生產(chǎn)的一種光毯纖維光療系統(tǒng)。它包括：光源、光導(dǎo)纖維和光墊三大模塊。BiliSoft 選用新型光源LED組成陣列構(gòu)成光源模塊，具有高、低雙檔位輸出，其有效輻射度分別為50和35μW/cm2/nm，滿足臨床照射要求。BiliSo ft還在光毯模塊做出改進，具有大小兩種模板的光毯(其光照面積分別為15×30 cm2和25×30 cm2)，供臨床實際應(yīng)用需求。此外，BiliSo ft的噪聲小，安全性能高。

圖9 BiliSoft LED光療系統(tǒng)

2 黃疸光療儀參數(shù)配置

光波長、光照強度、光照面積、光照時間、光照距離以及新生兒身體狀況(胎齡、日齡、體重和血清膽紅素水平)等都會對光療療效產(chǎn)生影響。其中，光波長、光照強度、光照面積和光照時間是直接決定光療療效的主體因素；其它因素諸如光照距離和新生兒身體狀況等均是通過影響上述主體因素從而影響光療療效。目前應(yīng)用的光療儀器并沒有在這些參數(shù)上達到最佳配置，甚至并沒有給出具體參數(shù)值(見表2)。

表2 黃疸光療儀的參數(shù)配置

由上表信息可知，LED光療儀與傳統(tǒng)光療儀相比，較理想光療儀的參數(shù)配置更為接近，應(yīng)用臨床的優(yōu)勢更為明顯。

3 展望

光療相當(dāng)安全，基本無嚴(yán)重的不良反應(yīng)，但存在一些較輕的副作用和并發(fā)癥，如發(fā)熱、腹瀉、皮疹、紫外線灼傷、氧化應(yīng)激反應(yīng)、核黃素缺乏、青銅癥及低血鈣等[32]。新生兒黃疸光療以其見效快、安全可靠、操作簡便等特點在臨床上得到廣泛的應(yīng)用，然而傳統(tǒng)光療儀器的不足局限了其進一步的發(fā)展。

LED作為一種冷光源，其體積小、價格低、光譜范圍窄、光電轉(zhuǎn)換效率高、壽命長等優(yōu)勢，都使得它在20世紀(jì)90年代就成為國外重點研究的新型光源的一種。但初始的LED發(fā)光強度小，如要達到臨床應(yīng)用推薦光照強度標(biāo)準(zhǔn)，需幾百個LED構(gòu)成陣列，這造成電路設(shè)計的復(fù)雜。近幾年，隨著LED技術(shù)的迅猛發(fā)展，單個LED的發(fā)光強度有了質(zhì)的提高，這為LED光療儀的發(fā)展提供動力。

國外目前已經(jīng)有一些LED光療儀產(chǎn)品的出現(xiàn)，這些儀器，雖然在光照強度上已達到了臨床光照推薦標(biāo)準(zhǔn)，但普遍存在一些不足。首先，這些儀器通常輻射光斑小，光學(xué)陣列排列需進一步改進；其次，儀器的功能性設(shè)計上存在一些不足，例如無光強度調(diào)節(jié)功能或液晶顯示功能，不便于人機交互。新型黃疸治療儀的設(shè)計需考慮多方面的因素，在以上不足之處的基礎(chǔ)上做出突破。我們相信，LED黃疸光療儀具有遠(yuǎn)大的應(yīng)用前景。

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Developments of Neonatal Jaundice Phototherapy System

HU Jiang LI Xiao-yuan
Zhongshan School of Medicine, Sun Yat-Sen University (Guangzhou 510080)

Phototherapy is the most common therapeutic intervention used for the treatment of hyperbilirubinem ia. From the view of developments of light source, this paper comprehensively reviews various phototherapy systems by illustrating their fabrication and function. Advantages and shortcom ings of these equipments and their critical issues awaiting solution are discussed. The review introduces a new-type light source Light Em itting Diode (LED), and summarizes its application of neonatal jaundice phototherapy. In addition, prospects in this f i eld are analyzed. Key words: neonatal jaundice, phototherapy, conventional phototherapy system, light em itting diode

1006-6586(2010)07-0022-05

TH773

A

2010-05-11

胡江，碩士；李曉原，副教授