新生儿黄疸光疗仪的发展

胡江 李晓原 中山大学中山医学院 (广州 510080)

新生儿黄疸光疗仪的发展

胡江 李晓原 中山大学中山医学院 (广州 510080)

光照疗法是新生儿黄疸治疗的推荐方法。本文从应用光源发展角度出发，分析了各种黄疸光疗仪的结构和功能，讨论了其优缺点及有待解决的关键问题。文中重点分析了一种新型冷光源——发光二极管，同时对其应用黄疸光疗的发展前景作了展望。

新生儿黄疸 光疗 常规光疗仪 发光二极管

0 引言

新生儿黄疸[1]是指新生儿期，由于肝脏发育功能性不全，对胆红素摄取量不足，引发血液未结合胆红素的异常升高，从而导致婴儿皮肤、黏膜及全身其它组织黄染的临床现象。黄疸是新生儿时期的常见病，约50%的足月儿和80%的早产儿出现不同程度的黄疸[2]。黄疸诱发的胆红素脑病严重威胁新生儿的生命和健康，病死率高，有50%~75%的患儿死于急性期，幸存者约75%~90%患有严重的神经系统后遗症，是人类智能落后、视觉异常、听力障碍的重要原因[3]。

新生儿黄疸的治疗方法有药物疗法[4]、换血疗法[5]、光照疗法[6]、高压氧疗法[7]、基因疗法和酶学疗法[8]等。其中，光照疗法以其疗效好、毒副作用轻等特点成为目前临床上应用黄疸治疗的推荐方法[9]。

黄疸光疗通过光疗仪器，发出特定波谱光作用于胆红素，产生光化学作用从而使得胆红素的结构、性质和排泄途径发生改变[6,9]。未结合胆红素(4Z,15Z胆红素)吸收光能，可与氧反应，生成无色、低分子量的氧化产物；或者发生结构再排列，形成可逆转换的构象异构体(4Z,15E胆红素和4E,15Z胆红素)和较稳定的结构异构体(光红素)。胆红素光化学产物通过胆汁、尿液和粪便排出。

1 黄疸光疗仪器的种类

光疗应用于新生儿黄疸治疗已有半个世纪。1956年英国护士Ward发现日光照射可降低婴儿血清胆红素水平[10]；1958年Crem er最先报道光疗应用于胆红素治疗[11]；1968年Lucey等提出传统光疗模式(蓝色荧光灯照射)[12]，并证实了疗效；此后，光疗广泛应用于临床，日光、冷白光、蓝光灯、卤素灯等多种光源均有涉及；20世纪80年代后期，光毯光疗系统(应用卤素光源)引入光疗[13]；90年代，LED应用于光疗仪器的研究开始[14]。按照光源性质的不同，新生儿黄疸光疗仪大体可分为：荧光灯光疗仪[15]、卤素灯光疗仪[16]、其它常规光疗仪[17]和新型LED光疗仪[18]。

1.1 荧光灯光疗仪

荧光灯光疗仪是最早出现的黄疸光疗仪。荧光灯可单独使用，作为一种便携式照射光源；也可配以辅助装置装配成复合式荧光灯光疗仪。荧光灯光疗仪是目前国内黄疸治疗最常用的一类光疗仪；国外20世纪60年代至80年代其应用十分广泛，但目前已渐渐被其它类型的光疗仪所取代。

1.1.1 便携式荧光光源

便携式荧光光源是一种体积较小、操作简单的光疗仪。它的主体是荧光光源，辅以支架或无，能够实现照射距离和角度一定范围的调节；但光照强度较弱，故疗效存在一定程度的不足。目前国内应用临床的主要有XHZ-90新生儿黄疸治疗仪[19](图1)和YG-I黄疸治疗灯[20](图2)。

图1 XHZ-90新生儿黄疸治疗仪

图2 YG-I 黄疸治疗灯

1.1.2 复合式荧光光疗仪

复合式荧光光疗仪通常由光源模块和辅助模块两部分组成，功能较为全面，能够更好的满足临床应用；但其体积大，较为笨重。国内应用较为成熟的这类光疗仪有俗称的“蓝光箱”和“蓝光床”[21]。

“蓝光箱”由蓝光光源和婴儿暖箱两模块组成，可实现光照计时、暖箱温控、温度显示等多项功能，国内医院应用较为广泛。目前国内应用临床主要有XHZ黄疸治疗箱[22](图3)和蓝鸟8502型暖箱[23](图4)。

图3 XHZ黄疸治疗箱

图4 蓝鸟8502型暖箱

“蓝光床”(应用荧光光源)操作简单，照射副作用较“蓝光箱”小；但由于治疗中体位不易改变，喂奶时不易操作，易吐奶，加之大多数家长不愿患儿俯卧位治疗，影响仪器疗效。目前应用临床有瑞士出产的BiliBed黄疸治疗床[24](图5)。

1.2 卤素灯光疗仪

卤素灯光疗仪是20世纪80年代出现的黄疸治疗仪。它以卤素灯为光源，通过滤光片实现特定波长的光的输出。卤素灯发光强度高，其输出的光照强度通常很大，临床应用时需注意防护，否则会照射一定程度的光损伤。目前，国外卤素灯光疗仪应用临床比较成熟，国内卤素灯光疗仪的应用处在起步阶段。近几年，国内引入了光毯纤维照射系统(俗称“蓝光毯”)，在一定程度上可代替荧光灯光疗仪。

1.2.1 便携式卤素光源

便携式卤素光源其结构与便携式荧光光源大体相同，差别仅仅在于内在光源的不同和表现出光学参数的差异性。国外便携式卤素光源应用较为常见，如日本Atomedical公司生产的PIT-220R卤素黄疸治疗灯[25](图6)。

1.2.2 复合式卤素光疗仪

复合式卤素光疗仪最常见的是应用卤素光源的光毯纤维照射系统。它由卤素光源、光导纤维和光垫三部分构成，优势在于光疗时光垫可直接贴于患儿皮肤，产热少，临床治疗副作用小；但其光照面积有限，光分布不均匀，头面部、四肢等未照射部位皮肤黄疸消退较慢，停照后反跳也较快，影响了疗效。目前应用临床有BiliBlanket light pad[26]等(图7)。

图5 BiliBed黄疸治疗床

图6 PIT-220R卤素黄疸治疗灯

图7 BiliBlanket light pad

1.3 其它常规光疗仪

除了荧光灯光疗仪和卤素灯光疗仪，临床也有运用白光辐射台[17]进行光疗，其主体光源发出的是白光，而降低胆红素主要是其中的蓝绿波段的作用，故其功率较一般蓝光黄疸治疗仪更大，疗效较好；但其副作用大。

1.4 LED光疗仪

20世纪90年代，国外开始了基于LED的光疗仪的研究，目前LED光疗仪大多处于实验室研究阶段，未大规模应用于市场。LED光疗仪主要有便携式LED光源和复合式LED光疗仪两种。

1.4.1 便携式LED光源

便携式LED光源是指应用LED阵列作为光源的黄疸治疗仪，体积小，操作简单，是国外近年研究的重点，目前未实现大规模产品化，以下就出现的几种LED光源进行介绍(图8)。

图8 便携式LED光源

(a) NeoBlue

NeoB lue[27]是美国Natus公司开发的一种LED光源，是美国唯一认可的用于黄疸治疗的LED光疗仪。它由照射模块和支架模块两部分组成。照射模块由852只常规蓝色LED，配以320只黄色LED、13只红色LED构成，分高、低两个档位，其发出的光强度分别为30μW/cm2/nm和12μW/cm2/nm；支架模块可实现光照距离和光照角度的调节。NeoBlue无法实现光照强度的线性调节，并且整个仪器重21.6kg (照射模块：3.6kg；支架模块：18kg)，移动运输较为不变。

(b) Bilitron

Bilitron[28]是巴西Fanem公司生产开发的目前世界上有报道的第一例应用大功率LED的光疗仪，仪器采用5个大功率蓝色LED，其光照强度满足临床治疗需求，仪器主体部分体积较小，可实现光照角度、距离和光照强度的调节，并有对应显示功能，满足临床的不同需求。但其输出光谱范围为400~550nm，光谱较宽，疗效有待进一步实验确定。

(c) BiliBee

BiliBee[29]是M edical Select公司开发的便携式照射光源。它采用直流电池供电，其光源为70个常规蓝光LED，可贴于婴儿后背实现照射；发光强度为60μW/cm2/nm。仪器采用直流电池驱动，单次工作时间可达4h；但其光斑面积较小，无法实现婴儿的全躯体照射。

(d) BiliLED

BiliLED[30]是乌拉圭Controles公司开发出的一种小型照射光源，其光源为200个常规LED 组成，它可置于暖箱上方实现照射。仪器体积小，重量轻，发光强度满足临床应用需求，光斑为一直径为20cm的圆形光斑，并且均匀性好；但其光照距离无法实现调节，只能决定于实际应用时的暖箱高度；并且其光斑面积较小，无法实现对婴儿的全躯体照射。

表1 四种便携式LED光源相关参数比较

1.4.2 复合式LED光疗仪

复合式LED光疗仪由LED阵列光源与辅助模块组成，较便携式光源功能更为强大，能人性化的满足临床应用。目前已经成品的有BiliSoft LED光疗系统[31](图9)。

BiliSo ft LED光疗系统是美国GE公司生产的一种光毯纤维光疗系统。它包括：光源、光导纤维和光垫三大模块。BiliSoft 选用新型光源LED组成阵列构成光源模块，具有高、低双档位输出，其有效辐射度分别为50和35μW/cm2/nm，满足临床照射要求。BiliSo ft还在光毯模块做出改进，具有大小两种模板的光毯(其光照面积分别为15×30 cm2和25×30 cm2)，供临床实际应用需求。此外，BiliSo ft的噪声小，安全性能高。

图9 BiliSoft LED光疗系统

2 黄疸光疗仪参数配置

光波长、光照强度、光照面积、光照时间、光照距离以及新生儿身体状况(胎龄、日龄、体重和血清胆红素水平)等都会对光疗疗效产生影响。其中，光波长、光照强度、光照面积和光照时间是直接决定光疗疗效的主体因素；其它因素诸如光照距离和新生儿身体状况等均是通过影响上述主体因素从而影响光疗疗效。目前应用的光疗仪器并没有在这些参数上达到最佳配置，甚至并没有给出具体参数值(见表2)。

表2 黄疸光疗仪的参数配置

由上表信息可知，LED光疗仪与传统光疗仪相比，较理想光疗仪的参数配置更为接近，应用临床的优势更为明显。

3 展望

光疗相当安全，基本无严重的不良反应，但存在一些较轻的副作用和并发症，如发热、腹泻、皮疹、紫外线灼伤、氧化应激反应、核黄素缺乏、青铜症及低血钙等[32]。新生儿黄疸光疗以其见效快、安全可靠、操作简便等特点在临床上得到广泛的应用，然而传统光疗仪器的不足局限了其进一步的发展。

LED作为一种冷光源，其体积小、价格低、光谱范围窄、光电转换效率高、寿命长等优势，都使得它在20世纪90年代就成为国外重点研究的新型光源的一种。但初始的LED发光强度小，如要达到临床应用推荐光照强度标准，需几百个LED构成阵列，这造成电路设计的复杂。近几年，随着LED技术的迅猛发展，单个LED的发光强度有了质的提高，这为LED光疗仪的发展提供动力。

国外目前已经有一些LED光疗仪产品的出现，这些仪器，虽然在光照强度上已达到了临床光照推荐标准，但普遍存在一些不足。首先，这些仪器通常辐射光斑小，光学阵列排列需进一步改进；其次，仪器的功能性设计上存在一些不足，例如无光强度调节功能或液晶显示功能，不便于人机交互。新型黄疸治疗仪的设计需考虑多方面的因素，在以上不足之处的基础上做出突破。我们相信，LED黄疸光疗仪具有远大的应用前景。

[1] Watson RL. Hyperbilirubinem ia. Cirt Care Nurs Clin North Am. 2009, 21(1): 97-120.

[2] M a ise ls M J, Bhu tan i VK, Bogen D, e t a l. Hyperbilirubinem ia in the new born infant > or = 35 w eeks’ gestation: an update w ith clarifications. Pediatrics, 2009, 124(4): 1193-1198.

[3] Maisels MJ. Neonatal hyperbilirubinemia and kernicterus– not gone but sometimes forgotten. Early Hum Dev. 2009, 85(11): 727-732.

[4] Cuperus FJ, Hafkam p AM, Hu lzebos CV, et al. Pharm aco log ica l therap ies fo r uncon jugated hyperbilirubinem ia. Curr Pharm Des. 2009, 15(25): 2927-2938.

[5] Ahlfors CE. Pre exchange transfusion adm inistration of albumin: an overlooked adjunct in the treatment of severe neonatal jaundice. Indian Pediatr, 2010, 47(3): 231-232. [6] Maisels .MJ, M cDonagh AF. Phototherapy for neonatal jaundice. N Eng J Med, 2008, 358(9): 920-928.

[7] Golden ZL, Neubauer R, Golden CJ, et al. Improvement in cerebral metabolism in chronic brain injury after hyperbaric oxygen therapy. Int J Neurosci, 2002, 112(2): 119-131.

[8] Tiribelli C, Ostrow JD. New concepts in bilirubin and jaundice: report of the Third International Bilirubin Workshop, April 6-8, 1995, Trieste, Italy. Hepatology, 1996, 24(5): 1296-1311.

[9] Stokow ski LA. Fundamentals of phototherapy for neonatal jaundice. Adv Neonatal Care, 2006, 6(6): 303-312.

[10] Dobbs RH, Cremer RJ. Phototherapy. Arch Dis Child, 1975, 50(11): 833-836.

[11] Cremer RJ, Perryman PW, Richards DH. Influence of light on the hyperbilirubinem ia of infants. Lancet, 1958, 1(7030): 1094-1097.

[12] Lu cey J, Ferriero M, Hew itt J. Preven tion o f hyperbilirubinem ia of prematurity by phototherapy. Pediatrics, 1968, 41(6): 1047-1054.

[13] Gale R, Dranitzki Z, Dollberg S, et al. A random ized, controlled app lication of the Wallaby phototherapy system compared w ith standard phototherapy. J Perinatol, 1990, 10(3): 239-242.

[14] Vreman HJ, Wong RJ, Stevenson DK, et al. Lightem itting diodes: a novel light source for phototherapy. Pediatr Res, 1998, 44(5): 804-809.

[15] Sarin M, Dutta S, Naranq A. Random ized controlled trial of compact f l uorescent lamp versus standard phototherapy for the treatment of neonatal hyperbilirubinem ia . Indian Pediatr, 2006, 43(7):583-590

[16] Vreman HJ, Wong RJ, Murdock JR, et al. Standardized bench method for evaluating the eff i cacy of phototherapy devices. Acta Paediatr, 2008, 97(3): 308-316.

[17] 石世明, 李旭芳, 张炼. 三种光疗方法治疗新生儿黄疸的疗效比较. 广西医学, 2007, 29(12): 1951-1952.

[18] Tayman C, Tatli MM, Aydem ir S, et al. Overhead is superior to underneath light-em itting diode phototherapy in the treatment of neonatal jaundice: A com parative study. J Paediatr Child Health, 2010 Mar 32. [Epub ahead of print].

[19] 郭娟, 文永健, 祝玉兰, 等. 按摩灌肠对早产儿黄疸的影响. 中国现代医生, 2009, 47(16): 10-12.

[20] 许玉霞. 光照疗法治疗新生儿高胆红素血症的护理.中国实用医药, 2009, 4(33): 164-165.

[21] 沐永俊. 三种光疗方法治疗新生儿高胆红素血症疗效比较. 中国医药, 2007, 2(3):189-190

[22] 张素珍, 谢金秀. 新生儿黄疸光疗的护理. 中外医疗, 2009, 10: 142-143.

[23] 许凤霞, 朱秀平, 赵秀芹. 蓝光照射治疗新生儿黄疸的护理体会. 吉林医学, 2008, 29(20): 1742-1743.

[24] 胡壮志. BiliBed蓝光床治疗新生儿高间接胆红素血症的临床观察. 黑龙江医学, 2007, 20(6): 629-630.

[25] Tanaka K, Hashimoto H, Tachibana T, et al. Apoptosis in sm all intestine of neonatal rat using blue lightem itting diode devices and conventional halogen-quartz devices in phototherapy. Pediatr Surg Int, 2008, 24(7): 837-842.

[26] Romagno li C, Zecca E, Papacci P, et al. W hich phototherapy system is most effective in lowering serum bilirubin in very preterm infants? Fetal Diagn Ther, 2006, 21(2): 204-209.

[27] Okada H, Abe T, Etoh Y, et al. In vitro production of bilirubin photoisomers by light irradiation using neoBLUE. Pediatr Int, 2007, 49(3): 318-321.

[28] Martins BM, de Carvalho M, Moreira ME, et al. Eff i cacy of new m icroprocessed phototherapy system w ith five high intensity light em itting diodes (Super LED). J Pediatr, 2007, 83:253-258.

[29] Medical Select. Introducing the BiliBee LED System [2009-01-26]. http://www.medicalselect.net.

[30] Geido D, Failache H, Sim ini F. BiliLED low cost neonatal phototherapy, from prototype to industry. Journal of Physics: Conference Series, 2007, 90:1-9.

[31] GE Healthcare. In trodu cing the B iliSo ft LED Phototherapy System. [2007-11-13]. http://www. newsletterarchive.org/2007/11/13/256590-Introducin+the +BiliSoft+LED+Phototherapy+System.

[32] Devakumar D. An unusual complication of phototherapy. Arch Dis Fetal Neonatal Ed, 2007, 92(3):214. ■

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，硕士；李晓原，副教授