编者按： 习近平总书记指出：“科技创新、科学普及是实现创新发展的两翼，要把科学普及放在与科技创新同等重要的位置。没有全民科学素质普遍提高，就难以建立起宏大的高素质创新大军，难以实现科技成果快速转化。”中国照明学会高度重视科普工作，深入贯彻落实《关于新时代进一步加强科学技术普及工作的意见》《全民科学素质行动规划纲要（2021—2035年）》《中国科协科普发展规划（2021—2025年）》，按照中国科协科普工作有关要求，持续加强学会科普能力建设。 为普及照明知识，弘扬科学精神，推动学术资源科普化和科技成果快速转化，助力营造热爱科学、崇尚创新的社会氛围，中国照明学会决定在学会官网(www.cies.ac.cn)和微信公众号(CIES1987)开设“科普专栏”，向社会提供科学、权威、专业的照明科普内容，打造具有知识性、专业性和服务性的科普平台。 中国照明学会科普专栏以“弘扬科学精神，激发创新活力”为理念，将涵盖照明领域前沿科技、健康生活、实用技术、趣味知识和相关资讯等内容。热烈欢迎照明领域科学家、企业家、设计师和广大科技工作者积极参与科普工作，为“科普专栏”提供照明科普作品。作品请发送至学会邮箱：cies19870601@163.com。投稿过程中若有疑问，可联系中国照明学会秘书处（联系人：朱思贤，电话：010-65812194）。 中国照明学会科普专栏第11期邀请同济大学附属养志康复医院汪统岳博士撰写了题为《光与健康的奇妙邂逅：当照明科技点亮医学未来》的科普文章。汪统岳，同济大学建筑学博士、临床医学博士后，长期从事建筑光学、人居健康光环境、医养建筑和极端环境的健康照明设计与示范应用，开展康复环境的多感官刺激和环境疗愈技术等医工交叉研究，曾主持中国博士后科学基金面上项目、上海市自然科学基金面上项目等课题3项，参与国家重点研发计划项目3项、国家自然科学基金项目3项、上海市科学技术委员会“科技创新行动计划” 社会发展科技攻关项目4项、同济大学“医学+X”交叉研究项目2项，发表学术论文30余篇（其中SCI、EI核心论文10余篇），担任Building and Environment、Journal of Building Engineering、Buildings、Sustainability和《照明工程学报》等期刊审稿人；参加国际照明委员会CIE大会和亚洲照明大会ALC8次、并作口头报告4次，申请专利12项，参与编写“健康照明设计标准”、“极地人本照明标准”、“健康校园评价标准”、“医院建筑照明技术标准”等标准，参与撰写《光与健康》《建筑节能技术》《建筑光环境设计》《建筑物理（图解版）》《房屋建筑学》等学术著作，参与医院、教室、养老院、博物馆、办公、住宅、工厂等人居健康光环境和城市夜景照明设计项目20余项，曾获得中国照明学会“中照照明奖”照明工程设计奖一等奖、亚洲照明大会最佳论文奖“Best Paper Award”、俄罗斯照明学会年轻照明科学家“Young Lighting Scientists”等荣誉。
光与健康的奇妙邂逅：当照明科技点亮医学未来
在大多数人眼中，照明只是“让环境变亮”的工具，但人们可能不知道，现代照明技术早已突破传统认知，与医学领域深度融合——从调节人体生物钟到辅助治疗疾病，从手术室的无影灯到抑郁症的光疗方案，光照的科学应用正在重新定义光与健康的新边界。
图1 不同波段的电磁波谱及光谱
1 光疗法的千年进化史
人类利用光线治病的历史可追溯至古埃及，那时人们便发现阳光对皮肤病的疗效。而现代光疗法的里程碑，是20世纪50年代英国护士发现黄疸婴儿在阳光下症状减轻，由此催生了新生儿蓝光治疗技术。如今，特定波长的光线已成为医学界的“隐形药物”。
1.1 蓝光——黄疸的克星
蓝光（主波长425~475 nm左右）能分解血液中的胆红素，成为新生儿黄疸的标准化治疗方案[1]。美国FDA甚至批准了LED光疗面膜（蓝光（415 nm）、红光（630 nm）和近红外光（830 nm））用于痤疮治疗。
图2 蓝光治疗新生儿黄疸
1.2 红光——细胞的“修复师”
红光（630-660 nm）凭借温和的穿透力，可激活细胞线粒体中的能量工厂，加速组织修复[2]。临床研究显示，关节炎患者每日可接受10~15分钟的红光照射，4周后疼痛显著缓解。糖尿病足溃疡患者使用红光治疗，愈合时间可显著缩短。运动员可采用红光搭配近红外光（800-900nm），帮助缓解肌肉酸痛。
1.3. 紫外线——杀菌与补钙的双面手
紫外线（Ultraviolet, UV）是电磁波谱中波长介于 10 nm 至 400 nm 之间的不可见光，根据波长可分为：UVA、UVB、UVC，以及真空紫外四部分，而UVC、UVB两部分有其特殊用途。
UVC消毒：医院用UVC（100-280 nm）杀灭99.9%的耐药菌，新冠疫情期间的消毒机器人将病毒残留量降至0.01%。
UVB补钙：UVB（280-315 nm）可帮助皮肤合成维生素D，预防骨质疏松。窄谱中波紫外线（NB-UVB）光疗是皮肤科常用治疗手段，可用于银屑病、白癜风等多种皮肤疾病。
1.4. 近红外光——可穿透组织的“隐形医生”
近红外光（700-1300 nm）可深入人体5-10厘米。有研究显示，808 nm的近红外光照射可使纤维肌痛患者疼痛敏感度明显下降。脊髓损伤小鼠通过近红外光照治疗后，可有效调节硫酸软骨素蛋白聚糖的形成，减轻炎症反应，并显著改善运动功能[3]。在一些临床试验中，近红外光疗可显著改善阿尔茨海默病患者认知能力，且无药物副作用，通过改善线粒体功能、提高Aβ蛋白的清除效率，从而改善认知、减缓神经退行疾病的进展[4]。
2 生物钟背后的光线密码
凌晨一点刷完手机后你是否感觉难以入睡？这与人体接触的蓝光刺激密切相关。人体内的生物钟细胞对480 nm附近的蓝光极其敏感，光线通过人眼视网膜上的感光细胞，像光缆般将信号传递至大脑松果体，进而调控褪黑素、皮质醇等激素的分泌和睡眠觉醒周期（见图3）。夜间过量的光照刺激会抑制褪黑素的正常分泌，导致入睡困难和睡眠节律紊乱等问题。因此，夜间需降低光照刺激强度，减少对睡眠的不利影响。
图3 光照的非视觉神经通路（a）、五种感光细胞（b）及其光谱敏感性曲线（c）
基于光生物效应开发的“昼夜节律照明系统”，普遍在晨间采用高强度、高色温的白光（如6500K冷白光），以提升警觉性，模拟自然光的强光刺激；在傍晚采用低色温、低强度的光照模式（2700K 暖黄光），诱导睡眠开始（见图4）。考虑人体生物节律和睡眠需求、改善情绪的动态光照系统，目前在卧室、病房、地下室、办公室、教室和工厂等人居空间，以及空间站、潜艇、科考站等极端环境中备受青睐。
图4 模拟天然光动态变化的光照模式（a）和考虑工作休息制度的动态光照模式（b）
3 医疗空间的“光线处方”
现代医院正将健康光环境设计纳入环境疗愈体系，帮助病人、医生、护士改善睡眠和节律问题、缓解疲劳和提高认知能力（见图5）。
- 手术室：可调色温LED无影灯，冷白光增强视觉对比，暖光缓解医生视觉疲劳。
- 精神科病房：模拟晨间的动态照明方案，促进抑郁症患者血清素水平提升。
- 儿科病房：利用星空投影灯、彩色光、LED媒体立面，降低儿童的焦虑感。
- 重症监护室ICU：采用可变色温和亮度的灯具帮助患者重塑昼夜节律、减轻意识障碍、ICU综合征和谵妄等症状。
- 护士站和医生值班室：采用可调光调色灯具，帮助医护人员重塑睡眠节律、改善情绪和认知能力，减少操作失误。
图5 引入动态光照的病房和护士站
4 未来的光明革命
科学家正在研究探索一系列更精密的“光医学”未来的应用，例如：
- 闪烁光疗法：伽马频率的闪烁光可刺激阿尔茨海默病患者，延缓认知衰退[5]；也可以提高脑内腺苷浓度，促进睡眠，从而治疗失眠症[6]。
- 近红外脑治疗：采用近红外光穿透颅骨激活神经元，非侵入式地改善阿尔茨海默症、帕金森病、渐冻症等神经退行性疾病。
- 光遗传学：向神经元植入光敏蛋白，用光线精准调控神经信号。
- 智能光疗眼镜：可根据地理位置调整光谱和明暗，缓解跨时区飞行者的时差综合征。
5 结语——以光为药，照亮健康未来
从古埃及人崇拜太阳，到今日纳米级光医学，人类始终探索着光与生命的羁绊。当一盏灯不仅能照亮房间，还能杀菌消毒、修复伤口、调节睡眠和情绪，这便是照明科技赋予现代医学的神奇魔杖。或许不久的将来，医生会在骨质疏松患者的处方中写道：“每日接受525纳米绿光照射30分钟” [7]（见图6）——这将是光对人类健康最温暖的馈赠。
图6 绿光可促进下丘脑促性腺激素抑制激素（GnIH）的释放，从而有效治疗骨质疏松症[7]
参考文献
[1] 江浩楠. 新生儿黄疸蓝光治疗研究及系统设计 [D]. 南京大学, 2021.
[2] 何海燕, 张连阳, 叶茂. 短期红光照射治疗对创面愈合和缓解疼痛的效果观察 [J]. 解放军医药杂志, 2013, 25: 20-22.
[3] Sun J , Zhang J , Li K ,et al.Photobiomodulation Therapy Inhibit the Activation and Secretory of Astrocytes by Altering Macrophage Polarization[J].Cellular and Molecular Neurobiology, 2020, 40(14).DOI:10.1007/s10571-019-00728-x.
[4] Wang M , Yan C , Li X ,et al.Non-invasive modulation of meningeal lymphatics ameliorates ageing and Alzheimer's disease-associated pathology and cognition in mice[J].Nature Communications, 2024, 15(1):14.DOI:10.1038/s41467-024-45656-7.
[5] Martorell A J , Paulson A L , Suk H J ,et al.Multi-sensory Gamma Stimulation Ameliorates Alzheimer's-Associated Pathology and Improves Cognition [J]. Cell, 2019，177:256-271. DOI:10.1016/j.cell.2019.02.014.
[6] Sun X , Dias L , Peng C ,et al.40 Hz light flickering facilitates the glymphatic flow via adenosine signaling in mice[J].Cell Discovery,2024,10:81.DOI:10.1038/s41421-024-00701-z.
[7] You, Y, Huo, K, He, L, et al. Gnih Secreted by Green Light Exposure, Regulates Bone Mass through the Activation of Gpr147 [J]. Bone Research,2025,13:13.
策划制作
作者丨汪统岳 同济大学建筑学博士、临床医学博士后
审核丨中国照明学会学术工作委员会、中国照明学会专家工作委员会
出品丨中国照明学会
