LED燈光輻射對人皮膚的影響

田 燕 王京池 高麗偉

(1.中國人民解放軍空軍總醫(yī)院皮膚科，北京 100042;2.中央電視臺;3.中國人民解放軍空軍總醫(yī)院衛(wèi)生經(jīng)濟科，北京 100042)

1 引言

將LED光源應(yīng)用于照明，是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一大進(jìn)步。與傳統(tǒng)光源的燈具相比，由于它是固態(tài)半導(dǎo)體材料，不存在汞的污染，具有環(huán)保的特性，順應(yīng)了節(jié)能減排的潮流。由于LED燈應(yīng)用于照明將可能對人體長時間產(chǎn)生照射作用，因此對LED燈的人體輻射安全測試顯得尤為重要。本實驗擬評價演播室中使用的一種LED光源對人皮膚顏色和皮膚屏障功能的影響。

2 方法與材料

2.1 受試者

本試驗共選擇了30名年齡在20～50歲的健康女性志愿者。受試者入選標(biāo)準(zhǔn)為:受試部位膚色均勻、年齡在20～50歲的健康人;無嚴(yán)重系統(tǒng)性疾病、無免疫缺陷或自身免疫性疾病者;無活動性過敏性疾病者;近一月內(nèi)未曾全身使用激素類藥物及免疫抑制劑者;本試驗期間未參加其他臨床試驗者;志愿參加本試驗，簽署知情同意書并能按試驗要求完成規(guī)定內(nèi)容者;一月內(nèi)試驗部位無日光暴曬史。排除標(biāo)準(zhǔn)如下:懷孕或哺乳期婦女;在過去12個月內(nèi)被診斷有皮膚腫瘤，并在接受治療;患有遺傳過敏性皮炎、濕疹、銀屑病或其它慢性皮膚疾病會影響到試驗觀察;有其它和色素相關(guān)的皮膚疾病如白癜風(fēng)、惡性黑素瘤、日光角化等;有對化妝品、香料或其它皮膚護(hù)理產(chǎn)品或其成分的過敏史;正在使用抗炎類藥物如皮質(zhì)類固醇、阿斯匹林 (每周使用超過四天)，免疫抑制劑等;患有糖尿病、紅斑狼瘡、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等。

2.2 試驗相關(guān)儀器和設(shè)備

2.2.1 LED燈具

采用電視臺演播室實際使用的LED燈具(LED50W新聞燈，北京星光集團)，照度為2800lx。

2.2.2 CM2500d chromameter

CM2500d chromameter(Minolta Camera Co，Japan)是CIE推薦的測量顏色的儀器，其結(jié)果輸出以L*a*b*表示，L*值表示從白色到黑色的平衡，L*值越大，越靠近白色，L*值越小，越靠近黑色。a*值表示從紅色到綠色的平衡，正值表示紅色方向，負(fù)值表示綠色方向。b*值表示從黃色到藍(lán)色的平衡，正值表示黃色方向，負(fù)值表示藍(lán)色方向。

2.2.3 Maxmeter MX18

Mexameter MX18(Courage+Khazaka，德國)是針對皮膚的兩種主要色基黑色素和血紅素而設(shè)計的，其結(jié)果輸出以色素指數(shù) (M)和紅斑指數(shù) (E)表示。

2.2.4 皮膚水分測試儀Corneometer

皮膚水分測試儀 Corneometer(Courage+Khazaka，德國)，測試原理:由于水具有很高的介電常數(shù) (大約為81)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他物質(zhì)，通過測試探頭與皮膚接觸后，電容值 (F)的變化可以反映皮膚角質(zhì)層中的含水量，角質(zhì)層含水量越高，其電容量也越高;反之亦然。

2.2.5 Tewameter TM300

Tewameter TM300(Courage+Khazaka，德國)，為反映角質(zhì)層屏障功能的標(biāo)準(zhǔn)方法。它不能直接表示角質(zhì)層的水分含量，而是表明角質(zhì)層水分散失的情況，TEWL值越高，表明經(jīng)皮膚散失的水分越多，角質(zhì)層的屏障功能越差。

2.3 方法

2.3.1 照射部位:選擇非曝光部位——上臂屈側(cè)作為照射區(qū)域，每次照射在同一部位。

2.3.2 照射劑量:試驗中選用的照度為2800lx，照射時間15分鐘，每天照射一次，連續(xù)照射30天。

2.3.3 皮膚生理物理指標(biāo)的測定:在受試者接受LED燈具照射前和照射30次后分別測定皮膚L*a*b*值、M、E值、角質(zhì)層含水量和TEWL值。上述指標(biāo)的測定在恒溫、恒濕的條件下進(jìn)行，要求室溫25℃、相對濕度為45% ～55%，被測試者提前30分鐘進(jìn)入測試環(huán)境中安靜待測，在測定前10min將測試部位暴露。在LED光源照射前后分別測定3次，取平均值。

2.4 統(tǒng)計學(xué)處理

對LED光源照射前后L*a*b*值、M、E值、角質(zhì)層含水量、TEWL采用配對t檢驗進(jìn)行處理。

3 實驗結(jié)果

3.1 受試者一般情況

本試驗共選用受試者30名，均為女性，年齡25～48歲，平均年齡36.67歲，皮膚類型 II－IV型。

3.2 照射前后皮膚顏色L*a*b值的變化

分別比較照射前、后反映皮膚顏色指標(biāo)的L*a*b值的變化 (表1，圖1－1，2，3)，結(jié)果照射前后的L*、a*、b值相比均無統(tǒng)計學(xué)差異 (P>0.05)。

表1 照射前后L*a*b值的變化

3.3 照射前后皮膚顏色M和E值的變化

分別比較照射前、后反映皮膚顏色指標(biāo)的M、E值 (表2，圖2)的變化，結(jié)果照射前后的M、E值均無統(tǒng)計學(xué)差異 (P>0.05)。

表2 照射前后ME值的變化

圖1 照射前后L值的變化 (P>0.05)

圖2 照射前后a值的變化 (P>0.05)

圖3 照射前后a值的變化

圖4 照射前后M和E值的變化 (P>0.05)

3.4 照射前后皮膚角質(zhì)層含水量的變化

比較照射前后皮膚角質(zhì)層含水量 (表3，圖3)的變化，兩者之間無統(tǒng)計學(xué)差異 (P>0.05)。

表3 照射前后皮膚角質(zhì)層含水量的變化

圖5 照射前后角質(zhì)層含水量的變化 (P>0.05)

3.5 照射前后皮膚TEWL含水量的變化

比較照射前后皮膚 TEWL的變化 (表 4，圖4)，兩者之間無統(tǒng)計學(xué)差異 (P>0.05)。

表4 照射前后TEWL的變化

圖6 照射前后TEWL的變化

3.6 不良反應(yīng)

實驗過程中有三例受試者分別在照射第10次(2例)、第11次自述被照射皮膚有干燥、刺痛感，但皮膚并沒有出現(xiàn)肉眼可見的紅斑、丘疹、水皰、脫屑等異常反應(yīng)。在結(jié)束照射后10余分鐘上述不適感消失。三例受試者未退出本實驗。

4 討論

由于LED燈應(yīng)用于照明將可能對人體長時間產(chǎn)生照射作用，因此對LED燈的輻射安全測試顯得尤為重要。在歐洲，雖然LED不是激光產(chǎn)品，但是歐洲人仍然認(rèn)為照明用LED產(chǎn)品存在著安全隱患，要求照明產(chǎn)品中的LED應(yīng)符合IECPEN 60825－1《激光產(chǎn)品安全要求第1部分:設(shè)備分類，要求和使用者指南第1章－通用要求》標(biāo)準(zhǔn)的要求。IEC組織已經(jīng)制定出版了IEC 62471:2006《燈和燈系統(tǒng)的光生物安全性》。我國出版了國家標(biāo)準(zhǔn)GB20145－2006《燈和燈系統(tǒng)的光生物安全性》，對LED燈造成皮膚和眼睛的光化學(xué)危害、眼睛的近紫外危害、視網(wǎng)膜藍(lán)光光化學(xué)危害、視網(wǎng)膜無晶狀體光化學(xué)危害、視網(wǎng)膜熱危害和皮膚熱危害等危害的曝輻限值做出了規(guī)定。但上述標(biāo)準(zhǔn)的制定只是在實驗室條件下進(jìn)行的測量，尚缺乏在人體皮膚上的實際研究工作。

在本實驗中采用電視臺演播室實際使用的LED燈具，模擬實際使用的情況照射人體皮膚，觀察照射前后皮膚顏色的變化。為了更準(zhǔn)確的記錄皮膚顏色的改變，在使用中使用了CM2500d chromameter和Mexameter MX18記錄皮膚的顏色。CM2500d chromameter是CIE推薦的測量顏色的儀器，其結(jié)果輸出以L*a*b*表示，L*值表示從白色到黑色的平衡，純黑色為0，純白色為100，L*值越大，越靠近白色，L*值越小，越靠近黑色。a*值表示從紅色到綠色的平衡，其變化范圍為+60～－60，正值表示紅色方向，負(fù)值表示綠色方向。b*值表示從黃色到藍(lán)色的平衡，其變化范圍為+60～－60，正值表示黃色方向，負(fù)值表示藍(lán)色方向。Mexameter MX18是針對皮膚的兩種主要色基黑色素和血紅素而設(shè)計的，其結(jié)果輸出以色素指數(shù) (M)和紅斑指數(shù) (E)表示。在本實驗中采用的LED燈具連續(xù)照射30次后，反應(yīng)皮膚顏色指標(biāo)的L*、a*、b值和M、E值均未發(fā)生明顯的變化。提示在本實驗短期測定的情況下，此LED燈具對于人體皮膚膚色無不良影響。

同時在實驗中還測定了反應(yīng)皮膚屏障功能和保濕功能的兩個指標(biāo):角質(zhì)層含水量和經(jīng)皮水分流失(TEWL)，結(jié)果在本實驗的短期照射過程中，LED光源對上述兩個指標(biāo)均無明顯影響。

LED作為一種新型光源，將其運用于照明是一種嶄新的嘗試一種新產(chǎn)品的出現(xiàn)，首先我們應(yīng)該考核其安全性。對于LED燈而言，用于照明是否會對人體產(chǎn)生傷害，這將是人們最為關(guān)注的問題，也是LED燈能否廣泛推廣使用較為關(guān)鍵的一項因素。而評價一個新型光源對人體皮膚的安全性需要一個長期的累積的過程，本實驗中由于條件有限只進(jìn)行了小劑量的短期照射，只是對LED光源對人體皮膚安全性的初步探討，在今后的工作中我們將深入研究LED長時間照射對人體安全性的評估。

［1］Daniel Barolet. Light-emitting diodes (LEDs) in dermatology.Semin Cutan Med Surg 27:227～238.

［2］葛莉葒.LED燈輻射安全測試的研究.現(xiàn)代顯示，2009，102(7):60～62

［3］楊樾.照明用 LED的輻射安全.中國照明電器，2008，12:31～33

［4］IECP EN 60825－1激光產(chǎn)品安全要求第1部分:設(shè)備分類，要求和使用者指南 第1章－通用要求.