LED의 생체의학의 응용

 

 

LED의 생체의학의 응용

 

 

 

1. 서언

 

○ LED는 레이저 및 IPL(Intense Pulsed Light)에 이어 의료 및 광 요법 분야의 새로운 총아로 등장하고 있다. LED는 저강도 광 재활치료 분야는 물론, 비염, 관절염, 황달, 관절/조직 염증, 피부이상, 스트레스 해소, 계절병, 그리고 생체리듬 이상 등의 치료에도 널리 활용되고 있다.

 

○ LED는 특정 치료의 효율을 극대화하기 위한 최적 파장을 자유롭게 제공할 수 있는 최초의 광원으로 좁은 공간에서 접근이 어려운 부위의 치료도 가능하며 고전압이 필요한 레이저에 비해 안전하다. 본 분석보고서에서는 1990년 이후에 발표된 논문들을 중심으로 적, 녹, 청, 자외선 LED의 생의학 분야의 응용 사례들을 살펴보기로 한다.

 

 

 

2. 의료 및 광 요법에 사용되는 LED

 

○ 신체 이상 및 스트레스 완화

 

– 생체주기 리듬 이상 질환의 대표적인 예로는 수면 타이밍 이상이나 계절병 등을 들 수 있는데, 계절병의 치료의 경우 광 요법을 사용하는 경우가 많으며, 수면타이밍 이상에도 멜라토닌 요법보다는 광 요법이 효과가 높은 것으로 일반적으로 인식되고 있다. 최근에 청색LED가 흐릿한 적색 광에 비해 생체 리듬을 바꾸는 데 더 효과적이라는 연구 결과가 발표되었다.

 

○ 외상 치료

 

– 상처 부위에 적색에서 근적외선 영역(630~1,000nm)의 낮은 수준의 LED나 레이저를 조사하는 ‘낮은 수준의 광 요법’은 세포의 기능을 활성화시켜 외상의 회복, 손상된 광 신경 열화의 완화, 그리고 허혈성 상처의 회복에 효과가 있는 것으로 나타났다. 실제로 쥐의 상처에 ‘낮은 수준의 광 요법’을 행한 결과 혈관의 생성이 활발히 진행되는 것으로 나타났다.

– LED와 레이저를 사용한 ‘낮은 수준의 광 요법‘의 외상 치료 효과를 쥐를 사용한 생체 실험을 한 결과 그 치료효과는 비슷하게 나타났지만, 당뇨병이 있는 쥐의 경우에는 LED의 치료효과가 레이저를 사용하는 것보다 더 좋은 것으로 나타났다.

 

○ 여드름 치료

 

– 햇볕이 여드름 치료에 효과가 있다는 사실을 근거로, 어느 파장의 빛이 가장 효과적인지에 대해서 알아보기 위해 백색광, 녹색광, 청색/적색 혼합광, 그리고 자주색광의 치료 효과를 시험해 본 결과 청색/적색 혼합광이 가장 효과가 있는 것으로 나타났으며, 동일 파장을 사용한 경우 LED와 레이저의 차이는 없는 것으로 나타났다.

 

○ 광 재활치료

 

– 피부노화 성형의 한 방법으로 광 재활법, 그 중에서도 박피 레이저법에 수반하는 고통 등의 불편함을 피할 수 있는 비 박피 레이저 혹은 ‘낮은 수준의 광요법’에 대한 관심이 높아지고 있지만 아직도 시술비가 비싸고 시술자의 숙련도가 중요하기 때문에 보편화가 이루어지지 않고 있다.

 

– 피부재활을 어떤 한 방법에 의존하기보다는 다양한 방법의 광 재활법의 조합을 응용하면 더 효과적일 수 있다는 생각에 근거하여 LED, 청색 및 자외선 플라즈마광 등을 활용하는 연구들이 진행되고 있는데, 특히 낮은 수준의 LED를 사용하여 20대부터 발생하는 잔주름을 미리 방지하기 위한 시도도 이루어지고 있다.

 

○ 이 밖에도 LED 생체의학법을 일광각화증 및 알레르기성 비염의 치료, 소염처리, 치아 보수용 고분자의 경화용 광원, 그리고 신생아 황달, 구강염, 류마티스 관절염, 정맥 궤양 등 다양한 분야의 치료에 적용하고자 하는 연구들이 진행되고 있다.

 

 

 

3. 결론

 

○ LED는 다음의 이유로 종래의 레이저 등의 광원을 대치할 수 있는 좋은 대치제로 광 요법 및 의학치료에 새로운 지평을 열고 있다.

 

– 장기적인 관점에서 볼 때 의료 기구에 레이저나 IPL을 사용하는 것보다는 내구성이 좋은 LED를 사용하는 것이 보다 경제적이며, 또한 가볍고 크기가 작기 때문에 사용이 편리하다.

 

– 의료용 LED는 고전압을 필요로 하지 않기 때문에 전통적인 레이저보다는 안전하고 전력의 소모가 적다

 

– 레이저의 경우 사용 가능한 파장에 제약이 있지만, LED는 자외선, 원적외선, 그리고 거의 모든 가시광선 영역의 파장을 사용할 수 있다.

 

– LED는 열 발생이 적기 때문에 근접치료가 가능하고 따라서 경제적이다.

 

– LED는 상대적으로 파장의 폭이 좁아 치료에 유효한 파장을 선택적으로 사용할 수 있어 치료시간을 짧게 할 수 있다.

 

출처 : Naichia Gary Yeh, Chia-Hao Wua, Ta Chih Cheng, ”Light-emitting diodes—Their potential in biomedical applications: Renewable and Sustainable Energy Reviews“ 14, 2010, pp.2161~2166

 

 

 

◃전문가 제언▹

 

○ 광 요법 및 의학치료 그 중에서도 광 재활치료, 스트레스 완화 및 생체리듬이상 치료의 수요는 사회생활의 복잡성, 해외여행의 빈도, 그리고 인간의 수명이 길어짐에 따라 점점 더 늘어날 것으로 예상되는 바, 종래의 레이저보다 경제적이고 사용이 편리한 LED에 의한 광 요법 및 의학치료의 중요성은 더욱 높아질 것으로 예상된다.

 

○ 1990년 이래 출원된 LED 장비 관련 특허가 2010년부터 만료되기 시작함에 따라, LED 광요법의 가격은 더욱 싸질 것이며, 이에 따른 LED광요법의 적용이 더욱 늘어날 것으로 예상되며 동시에 그 적용분야도 더욱 확대될 것이다.

 

○ 기존의 IPL에 비교하여 부작용을 최소화 하면서 안면부 피부노화의 치료를 할 수 있는 LED를 사용하는 ‘낮은 수준의 광 요법’의 시술비를 획기적으로 낮출 수 있는 시술법은 아직도 확립되어 있지 않는 바, 시술법이 보편화될 때 기대되는 잠재 수요를 생각할 때 매우 중요한 개발과제로 생각된다.

 

○ 작년에 유명한 가전회사인 Phillips사가 강한 빛에 의한 눈 쓰림, 현기증, 그리고 두통의 유발 없이 우울증을 치료할 수 있는 가정용 청색 LED광요법기(goLITE BLU)의 개발을 발표하는 등 가정용 광요법기의 보편화를 위한 시도는 꾸준히 지속될 것으로 생각된다.

 

○ 현재 국내에서도 아토피나 여드름 치료 등에 유효한 수십만 원대의 저가형 가정용 적색 LED 광요법기가 수입되어 판매되고 있는 등, LED광요법이 보편화되기 시작하고 있는데, 한번 국산화를 검토해 볼 만한

대상으로 생각된다.

 

Source : ReSEAT