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LED於醫療手術與醫美應用的發展趨勢

  • 魏淑芳

DIGITIMES企劃

過去LED在醫療設備應用上侷限在單純的指示燈、螢幕顯示等,隨著LED照明技術的不斷進步,運用其冷光、窄波域及高演色性的特質,可解決傳統光源使用上的種種限制,也使得LED照明技術,進而拓展到LED無影手術燈、血管照明、NBI、口腔照明、LED內視鏡、手術光波定位系統、病灶診斷與LED美容燈光療等醫療應用領域中…

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LED光療技術發揮消毒、緩解疼痛、治療皮癬與生髮等效用。Source:OSRAM/Philips/Aderans

告別傳統燈源 LED醫療照明應用更廣

LED照明技術的突飛猛進,不僅在照明領域大放光明,在醫療產業的應用上也是日漸普及。LED照明在醫療產業的應用可分三大類,依序為:醫療照明、醫療診斷與治療等,每個類型所需照明技術不盡相同。

醫療照明泛指應用於醫療機構、空間或場所使用的照明產品,包括一般檢驗燈、手術燈、手術頭燈、牙科診療燈等等,像是被廣泛應用於醫院中的LED手術無影燈、口腔照明設備,是運用到LED燈泡易控制光線散射角度的特性,經精密計算打造出無照射死角的手術照射環境,同時突破傳統鹵素燈泡的無法調色溫、長時間溫度攀升等限制,有效解決醫護人員長時間工作後,可能產生視覺疲勞和手術區域溫度升高等問題,讓手術進行與口腔治療過程發揮預期效果。

LED燈源體積小巧,也非常適合安裝在內視鏡、膠囊胃鏡上使用。且因傳統燈泡溫度過高,無法在病人身體內長時間使用,而結合LED光源的檢視器材技術變革,讓檢驗師以最餘裕時間為病患進行最完整的檢查,找到初期潛在的病因。這類醫療照明產品,對光源品質與穩定性要求極高、允許誤差範圍小,且需符合國際規範與通過認證,才能維持醫療環境品質的穩定。

LED醫療診斷部份。像應用可調光雷射、閃光燈能量照射的光線治療技術,發展至今有20多年歷史。像使用波長100∼280nm的深紫外光(Deep Ultraviolet;DUV) LED照明技術具備長壽、低溫、節能的特性,可以取代傳統汞燈紫外光源做為醫學上殺菌消毒之用。

當全球醫療費用不斷攀升,台灣健保嚴審與刪減醫療支出以杜絕浪費的趨勢下,國內外均醫療機構均積極推動早期健康檢查,盼在疾病發生初期便提前治療,降低後續與整體醫療費用。運用人體組織暴露在紫外線和藍光下,會發散出淡淡螢光的特性,來判別健康組織與病變組織的光診斷技術。

過去市面上常見多醫療設備均配備傳統汞燈或氙燈的螢光顯微鏡,使用前需先經過一定時間的預熱程序;當改用單波段或多波段LED燈泡的螢光顯微鏡設備,則具備醫療機台快速開機、立即使用的特性,節省病患的看診時間,也成為醫療設備採購的首選。

LED醫療/醫美技術成為新寵

在LED治療部份。美國航空與太空總署(NASA)與威斯康新醫學院(Medical College of Wisconsin;MCW)合作,發現以特定波長LED照射,具備刺激大腦或照射部位細胞生長、加速傷口癒合2倍、防止肌肉萎縮、骨質流失等功效。

LED照明在醫美領域的應用上,藉由特定波長、能量較弱的LED光源,激發人體自然的新陳代謝,達到去痘、淡斑、美白、縮小毛孔及煥膚等美容效果。但LED光療程也比傳統光療程還要長。

根據工研院的研究指出,LED紅光醫療效果為促進血液循環、助於排除廢物、加速傷口癒合,促進皮膚的膠原蛋白及彈力蛋白增生,進而達到淡化細紋、黑斑的效果。

LED黃光則為可代謝黑色素、幫助吸收保養品的養分,改善過敏皮膚等。而LED藍光則能有效抑制細菌繁殖的特性,若同時搭配LED紅光則可減少皮膚皮脂腺的分泌,降低粉刺產生。

當LED光療技術於2005年取得美國FDA認證後,不少醫美診所藉著LED光療更推出肌膚活化、再生與改造等美容療程。市面上亦有生技業者為醫美診所推出LED光療儀,以及在消費市場販售LED光療面膜。

2008年英國醫療研究公司Virulite的道格醫師,與英國巽德蘭(Sunderland)大學一同研發裝700個紅外線LED燈的頭盔,讓57歲的美國商人的失智症病情得以緩解。歐司朗(OSRAM)在疼痛診療中心開發出以LED照明緩解疼痛的技術。

2014年荷商飛利浦(Philips)旗下醫療系統事業群(今為醫療保健事業群),發表了治療牛皮癬的BlueControl藍光LED光療技術。2016年義大利佛羅倫斯(Florence)大學一項實驗研究成果,證實了LED藍光的醫療、美容成效,也開啟醫學界針對LED光療技術持續不斷的研究及開發其應用。

市調機構推估2016年全球LED醫療手術燈照明市場達6.12億美元,至2020年將達7.87億美元,主要需求來自歐洲、北美、日本市場;同時在每年60億美元的醫美市場中,LED醫療照明技術的比重將逐年增加。

全球醫電/LED業者合縱連橫  搶進醫療/醫美市場

身為全球前幾大醫療電子廠暨LED照明龍頭的荷商飛利浦集團,2014年9月發表BlueControl醫療照明產品,用以治療輕度和中度的牛皮癬患者,並且提供從診所到醫療院所各種醫療健康照明解決方案,從手術無影燈、發光天花板與減少冰冷氣氛的照明環境的塑造。

身為台灣科技產業火車頭的工研院,於2008年6月發表第一座以LED為光源,醫療用的手術燈及牙科燈具,具備無影、忠實顯現傷口顏色及低溫的特點。在經濟部技術處科專研發計畫支持下,2016年1月工研院與彰化基督教醫院合作發展智慧醫院,以及開發LED醫療等相關技術。

像智慧醫院護理交班VLC定位系統,以LED可見光通訊系統,協助醫護人員的設備機台的自動盤點,估計為每個護理站省下每月8∼12天/人力次,紓解吃緊的醫護人力。UVC快速殺菌系統,以80∼90秒達到醫療級的消毒程度,並使醫護材重複使用以節省成本。LED動態光療技術,利用LED動態調光優勢,適用各種大小患部面積,進而提升醫療品質。

2010年明基集團(BenQ)正式入股三豐醫療器材公司,2011年6月更名為明基三豐醫療器材股份有限公司,開發各種醫療電子與LED醫療照明產品。如LED手術無影燈具,並整合進照射/醫療機台內,瞄準牙醫診所、醫療機構等做銷售。

LED醫療照明/診療應用與相關規範

為了應用於不許任何差錯的醫療環境,目前LED醫療照明技術的相關規範,初期以國際照明委員會(CIE)於2002年發布CIES009/E:2002標準,隨後在2006年推出IEC62471:2006規範,以及2008年推出的IEC/EN 64271:2008規範。在牙科的假牙填充料樹脂固化應用上,則以ISO 10650-2:2007規範規定。

在光療方面。2005年的IEC 60601-2-50:2005標準,一般是用於降低嬰兒體內膽紅素濃度(治療黃疸)的照射設備。另外還要求:1.光療設備中的紅外線輻射應通過像濾光片等適當設施濾除,任一點的紅外線輻射(波長760∼1400nm)不得超過10mW/cm2。2.任一點的紫外線輻射(180∼400nm)不得超過0.1mW/cm2。

ISO 15004-2標準適用於所有直接照射人眼表面或眼內的眼科儀器,製造商應提供儀器在最大孔徑和最大光強狀態下,出射光束在305∼1100nm的相對光譜輸出圖。若光源強度可調整,則需提供最大強度和最大強度百分比的指示訊息。

IEC決議從2009年9月1日開始,LED產品正式採用IEC 62471:2006 和EN 62471:2008 標準評估其安全性,到2010年9月1日過渡期後,所有LED產品光輻射安全測試必須符合IEC 62471:2006和IEC/EN 62471:2008標準。而無相關醫用專用標準的非醫療用LED產品,則建議參考IEC/TR 62471-2:2009規範標準。

目前與螢光診斷的國際規範,主要以IEC 60601-2-57:2011為主,適用於光線波長範圍在200nm到3,000nm之間的LED照明光源,適合用於治療、診斷、監測和整容/美學等設備。但該標準不適用於日光浴、眼科儀器或嬰兒光療儀器。

圖說運用冷光、窄波域及高演色性的LED照明技術,已廣泛應用於無影手術燈、口腔照明等醫療應用。(Source:明基三豐醫材TriLite S600/S800)

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