光線在生物醫療上的應用 方煒 台大生機系教授.

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1 光線在生物醫療上的應用 方煒 台大生機系教授

2 光線與自律神經系統 I 自律神經系統調節人體內部網路，以維持或快速恢復平衡，其透過兩個子系統來達成：交感神經系統與副交感神經系統。當肢體運動時，前者支撐著人體，而在重建與恢復精神時就靠後者協助。 持續的正交感脈動，如劇烈運動，害怕的經驗等，傾向於加速心跳，持續的副交感脈動，如冥想，休憩，冷靜，滿足，放鬆與壓力解除等，則緩和之。 下視丘控制著正交感神經系統，並負責刺激荷爾蒙的製造，也控制著副交感神經系統，並負責抑制荷爾蒙的製造。

3 光線與自律神經系統 II 1941克拉可夫(Krakov)開始檢驗色彩視覺與自律神經系統的關聯，1951年發現，紅色刺激交感神經系統，而藍色刺激副交感神經系統。簡言之，紅色代表增加興奮和緊張，藍色代表放鬆與減輕焦慮和減輕敵意。1958年，羅勃‧杰勒德(Robert Gerard)亦證實上列說法。 淺意識

4 光線與生物體內酵素反應 酵素可有效地調節體內的生物活動力，某些特定的酵素可被特定波長(顏色)的光線刺激，使效果提高五倍。
有些能促進酵素反應，提高或抑制某些酵素，並且影響包圍細胞薄膜的物質的活動。 這些發現將光線視為體內生物機能的調節者。(1979, 馬丁尼克與奧瑞新)

5 光線與生理時鐘 光線進入眼睛提供了視覺與非視覺功能，後者由眼睛到腦中的下視丘，腦下垂體與松果腺。
下視丘的主要功能包括：自律神經系統的控制，能量的平衡，分泌液的平衡，體溫的調節，活動與睡眠，循環與呼吸，生長與成熟，繁殖，情緒平衡等。 內分泌系統包含以下腺體：腦下垂體，松果腺，甲狀腺，副甲狀腺，胸腺，腎上腺，胰臟及生殖腺。

6 松果腺 學名：epiphysis cerebri，字義為腦的頂端 位於兩個腦半球中心深處，在腦垂體的後上方，大小如豌豆。
松果腺針對透過眼睛進入的光資訊，協調整個人體運作以及和外界的一致變化。它藉由運用來自下視丘的生理時鐘相關訊息，以決定何時釋出功能強大的荷爾蒙退黑激素(Melatonin)。 松果腺對人體每一部份都有著重要的影響，它就像「規律調節器」。除了對生殖能力、成長、體溫、血壓、運動神經的活動，睡眠、腫瘤的生長、心情及免疫系統已證實的效用外，似乎也與長壽有關。

7 褪黑激素與老化 瑞士科學家華特‧皮爾鮑利與喬治馬斯東尼的研究：在老鼠的夜間飲水增加褪黑激素荷爾蒙，可延長20%的壽命。

8 季節性憂鬱症 Seasonal Affective Disorder (SAD)
According to the National Institute for Mental Health, approximately ten percent of Americans currently suffer from SAD and related disorders. SAD is a disorder characterized by drastic mood swings and depression that occur during the winter months. SAD sufferers have the following symptoms that occur during the fall/winter months and diminish in the spring: Depression, Feeling "out of sorts“, Irritability, Increased appetite, Weight gain, Excessive sleeping, Decreased energy & interest, Inability to concentrate

9 How is SAD treated ? In 1980, Dr. Alfred Lewy discovered that bright light blocks the release of melatonin and helps relieve seasonal depression. Light therapy is the most common treatment and usually involves sitting in front of a light box for approximately thirty minutes each day. It is suggested that the brightness of the light be 10,000 lux.

10 全光譜白光 治療時差與季節性憂鬱症

11 不同色光的療效 I 藍光(450 nm)治療小兒黃膽。 60%新生兒有一種稱為膽紅素的黃色色素累積在皮膚與身體組織，終致皮膚泛黃。
1950用光治療受到矚目，1968佛蒙特州立大學Dr. Jerold Lucey 臨床證實將患黃膽的新生兒暴露於全譜光或藍光八天後，其膽紅素可降至安全範圍。

12 不同色光的療效 II 藍光治療關節炎 1982 Dr. Sharon McDonald，加州聖地牙哥州立大學，結論認為疼痛的減輕與藍光及接觸時間有直接關聯。接觸時間愈長，疼痛減輕程度愈大。

13 不同色光的療效 III 紅光抑制偏頭痛：Dr. John Anderson，以不同速度間隔閃爍紅光，開始治療後1小時，72%患者表示嚴重的偏頭痛已停止，其餘的28%中，93%認為感覺好多了。大多數患者認為快速的閃爍及高強度的光是最舒服的。 Texas 州立大學研究發現紅光提昇13.7%的力量及增加臂肌5.8%的活動力。

14 不同色光的療效 IV 戰痘藍波光 ( nm的藍光)：發炎性青春痘的病人，接受一週兩次的藍光照射治療，只要八次的治療，也就是一個月的時間，就可以達到一般藥物治療三個月才可以達到的治療效果，約七成的病灶消失，七成的病人達到滿意的程度。(美國紐約州立大學醫學院，美國皮膚科醫學會) 照光療法 (台大明年1月進行試驗)

15 中心診所引進藍光設施

16 不同色光的療效 IV (cont.) 藍光 (415nm)與紅光 (660nm)併用可治療輕微至中度嚴重的青春痘(acne vulgaris) ，療程三個月。 (British Journal of Dermatology皮膚學，2000:142: )。報導 藍光LED光譜範圍內包括了9%在紫外光範圍，具殺菌效果(anti-bacterial action)，且不會殺傷皮膚。照射量： 4.23 mW/cm2 ，每天15分鐘，累計 320 J/cm2 。 紅光具抗發炎效果 (anti-inflammatory action)，照射量： 2.67 mW/cm2 ，每天15分鐘，累計 202 J/cm2 。

17 治療青春痘的設備 Red Light (660 nm wavelength)  has anti-inflammatory effect on  inflamed skin pores Blue Light (415 nm wavelength)  wipes out bacteria that causes acne.

18 不同色光的療效 V 815nm近紅外線促進傷口癒合：使用近紅外線雷射二極體可誘導具長效的72-kDa heat shock protein的產生 (Hsp 70) (British Journal of Dermatology 皮膚學2001:144: ) 72-kDa 為多種 HSP中的一種。 HSP是老鼠、兔子、豬、貓、雞等動物與人類在遭逢體溫升高達5度C時，體內所增生的一種蛋白質，允許身體細胞、組織與器官對抗昇溫逆境。後續發現此蛋白質亦能提高身體對抗低氧症(hypoxia),貧血(ischemia),發炎 (inflammation), 與暴露在重金屬污染與菌體內毒素(endotoxin)污染等逆境的能力。

19 不同色光的療效 VI 美容醫療： 脈衝光(560-1200nm)：除疤、除毛、除斑、除痔、除血管病變、 除皺。
染料雷射： 595nm, 紅寶石雷射：694nm, 紫翠玉雷射：755nm, 二極體雷射：900nm 銣雅克雷射：1064nm 冷觸雷射(1320nm)：去斑、去皺。 波長長者對皮膚穿透較佳，可達真皮層，刺激真皮膠原蛋白的新生，產生除皺去疤的效果。

20 Astroculture plant growth unit (ASC-GC) quantum device company
由太空農業到醫療儀器 Astroculture plant growth unit (ASC-GC) Led products of quantum device company

21 Photodynamic Therapy 光動力療法
使用紅光LED取代Laser 用於Photodynamic Therapy 光動力療法 給癌症病患服用 Photofrin，該藥物可附著於癌症細胞上. 受紅光照射可啟動該藥物的功能，殺死癌症細胞。LED的紅光比雷射光溫和，不致傷害其他健康的細胞。不會產生不良副作用。