手術(shù)無影燈校準(zhǔn)方法研究

張秀俊 范美芹 許志強(qiáng) 韓樂

【摘要】 手術(shù)無影燈被廣泛應(yīng)用在手術(shù)室，如果它的照度、輻照度、色溫等不準(zhǔn)確，會影響手術(shù)醫(yī)生對病灶的觀察，進(jìn)而影響手術(shù)的效果，危及患者身體健康和生命安全。為了保證手術(shù)無影燈性能參數(shù)的準(zhǔn)確性及有效使用，對其進(jìn)行計(jì)量校準(zhǔn)就顯得尤為重要。為此，本文就制定手術(shù)無影燈的計(jì)量特性以及校準(zhǔn)方法進(jìn)行研究。

【關(guān)鍵詞】 手術(shù)無影燈;中心照度;色溫;光斑分布;無影效果

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2022.01.013

Study on Calibration Method of Surgical Shadowless Lamp

ZHANG Xiu-jun1，F(xiàn)AN Mei-qin1，XU Zhi-qiang1，HAN Le2

（1.Yancheng Bureau of Quality and Technical Supervision，Yancheng 224000，China;

2.Nanjing Mingrui Testing Technology Co.，Ltd.，Nanjing 210049，China）

Abstract： Surgical shadowless lamps are widely used in operating rooms. If its illuminance，irradiance，color temperature，etc. are not accurate，it will affect the surgeon's observation of the lesion，thereby affecting the effect of the operation，and endangering the health and life of the patient. In order to ensure the accuracy and effective use of the performance parameters of the surgical shadowless lamp，it is particularly important to calibrate it. To this end，this article studies the measurement characteristics and calibration methods of the operating shadowless lamp.

Key words： shadowless operating lamp;central illuminance;color temperature;spot distribution;shadowless effect

手術(shù)無影燈是醫(yī)院手術(shù)室最為重要的設(shè)備之一，是一種具有特殊功能的燈。手術(shù)無影燈的主要作用是用來照明手術(shù)部位，以便術(shù)者能更直觀地觀察處于切口和體腔內(nèi)不同深度的、小的、對比度低的物體。

手術(shù)無影燈的各方面性能對臨床應(yīng)用影響很大。目前國內(nèi)已有的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YY 0627—2008《醫(yī)用電氣設(shè)備 第2部分：手術(shù)無影燈和診斷用照明燈安全專用要求》，YY 9706.241—2020《醫(yī)用電氣設(shè)備 第2-41部分：手術(shù)無影燈和診斷用照明燈的基本安全和基本性能專用要求》等。對于醫(yī)院在用的手術(shù)無影燈，目前國內(nèi)還沒有相關(guān)的計(jì)量技術(shù)規(guī)范，只能依據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家所提供的方法或者自己建立一套方法，這些校準(zhǔn)的有效性、權(quán)威性將受到質(zhì)疑，因此急需針對手術(shù)無影燈的性能及安全參數(shù)的校準(zhǔn)建立相應(yīng)的計(jì)量技術(shù)規(guī)范，進(jìn)而來全面規(guī)范手術(shù)無影燈在設(shè)計(jì)、檢驗(yàn)和方法學(xué)等方面的要求，建立起客觀的評價方法，有效地校準(zhǔn)其測量參數(shù)的性能，確保臨床使用的有效性和安全性。

1 計(jì)量特性

為確定被校手術(shù)無影燈的計(jì)量性能，本校準(zhǔn)方法依據(jù)相關(guān)醫(yī)藥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，選擇與手術(shù)無影燈準(zhǔn)確性相關(guān)的示值或量值作為校準(zhǔn)項(xiàng)目。手術(shù)無影燈的主要計(jì)量特性指標(biāo)見表1。

2 校準(zhǔn)方法

2.1 環(huán)境條件

環(huán)境溫度：（15～35）℃;環(huán)境相對濕度：30%～80%。

2.2 測量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備

2.2.1 照度

滿足JJG 245—2005《光照度計(jì)檢定規(guī)程》規(guī)定的一級照度計(jì)要求;照度測量范圍：（10～200） klx;光度頭感光區(qū)域直徑應(yīng)不超過20 mm。

2.2.2 輻照度

輻照度測量范圍0～14 kW/m2;感光區(qū)域直徑不大于30 mm;在波長300～2500 nm范圍內(nèi)光譜響應(yīng)度為常數(shù)。擴(kuò)展不確定度不超過30%。

2.2.3 色溫

色溫測量范圍：2000～8000 K。

2.2.4 距離

量程1000 mm;最小分度1 mm。

2.2.5 夾持裝置

豎直桿0～1.5 m范圍內(nèi)可伸縮，可夾持手術(shù)無影燈、遮擋板。

2.3 校準(zhǔn)方法

2.3.1 中心照度

將燈具夾持裝置的豎直桿調(diào)整距照度計(jì)為1 m（或指定的工作距離）處，如圖1所示，打開被校無影燈，使其在最大亮度下至少工作1小時后用照度測量功能，每隔2分鐘測量一次被校無影燈中心照度的大小，共計(jì)測量十次取其算術(shù)平均值作為測量結(jié)果。

2.3.2 光斑分布

光斑的分布需要測量光斑直徑d10和光斑分布直徑d50，即距中心照度10%和50%照度處的圓平面直徑。計(jì)算方法為取中心照度平面坐標(biāo)軸上距中心照度10%和50%的四組對稱點(diǎn)的距離，見圖2所示中的d1、d2、d3、d4。距離值由安裝在中心位置的距離測量功能得出，距離測量功能由紅外線接收和發(fā)送探頭組成。取其算術(shù)平均值即為光斑直徑d10和光斑分布直徑d50，計(jì)算d50與d10的比值。

2.3.3 無影效果

無影效果測量分為有深腔和無深腔，為了模擬手術(shù)醫(yī)生的遮擋情況，一般用一個或兩個直徑為210 mm的黑圓盤模擬操作者頭部遮擋情況。模擬一個遮擋物時，將黑色圓盤固定在夾持裝置上，并將其放在光斑中心位置處，如圖3所示，測量遮擋后的中心照度，與無遮擋板的中心照度之比為單遮板無影率。

當(dāng)模擬兩個遮擋物時，將兩個黑色圓盤固定在夾持裝置的兩端，旋轉(zhuǎn)夾持裝置分別至四個不同位置，如圖4所示，測量遮擋后的中心照度與無遮擋板的中心照度之比為雙遮板無影率。

深腔管是為了模擬人腔體區(qū)域，在檢測深腔管的無影率時，將深腔管固定在底板上且照度探頭在深腔管內(nèi)，如圖5所示，其檢測方法同上述單遮板、雙遮板無影率一樣。

2.3.4 光柱深度測量

按照前述2.3.1的校準(zhǔn)方法測量中心照度，然后以光斑中心為基準(zhǔn)點(diǎn)沿光軸上下移動光度探頭，直到測量所得到的照度達(dá)到中心照度的60%位置處，如圖6所示，測量光度探頭上下移動兩點(diǎn)之間的距離，得到光柱深度測量值。

2.3.5 顯色指數(shù)、色溫和總輻照度測量

測量條件為：測量時為了符合無影燈的使用場景，在設(shè)備光軸豎直向下時，距燈頭光源發(fā)射外表面1 m（或指定的工作距離）處的平面上進(jìn)行測量。若手術(shù)無影燈系統(tǒng)由幾個燈頭組成，則需要對每個燈頭單獨(dú)進(jìn)行測量。

色溫反映了物體所呈現(xiàn)真實(shí)顏色的程度，利用檢測裝置的色溫測量功能、顯色指數(shù)測量功能每隔15分鐘測量一次，共計(jì)測量十次，取其算術(shù)平均值作為測量結(jié)果。

輻射量過大會引起局部熱量過大，對患者和手術(shù)醫(yī)生都有影響，利用檢測裝置的輻射測量功能每隔15分鐘測量一次，共計(jì)測量十次，取其算術(shù)平均值作為手術(shù)無影燈輻照度測量結(jié)果Ee，并計(jì)算總輻照度Ee與照度Ec的比值。

3 結(jié)語

本文對手術(shù)無影燈的光度和照明質(zhì)量相關(guān)的技術(shù)要求以及校準(zhǔn)方法進(jìn)行了詳細(xì)論述，為手術(shù)無影燈的校準(zhǔn)提供了可行、有效的方法，相關(guān)質(zhì)量控制，計(jì)量管理人員可以參考。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 胡宗泰.手術(shù)無影燈[J].世界產(chǎn)品與技術(shù).1996（3）：21-23.

[2] 朱根娣，劉敏娟.新型LED手術(shù)無影燈的光照度特性的研究[J].中國醫(yī)療器械雜志，2009，33（4）：183-187.

[3] 王安祥，翟學(xué)軍，劉漢臣，等.光源相關(guān)色溫計(jì)算方法的研究[J].西安工程科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，20（4）;490-493.

[4] 金偉其，胡威捷.輻射度 光度與色度及其測量：DB61/T 1207—2018[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2005.

[5] 醫(yī)用電氣設(shè)備 第2部分：手術(shù)無影燈和診斷用照明燈安全專用要求：YY 0627—2008[S].

[6] 醫(yī)用電氣設(shè)備 第2-41部分：手術(shù)無影燈和診斷用照明燈的基本安全和基本性能專用要求：基本要求：YY 9706.241—2020[S].

[7] 照明光源顏色的測量方法燈：GB/T 7922—2008[S].

【作者簡介】

張秀俊，女，1970年出生，高級工程師，學(xué)士，研究方向?yàn)獒t(yī)學(xué)計(jì)量檢測。

范美芹，女，1986年出生，助理工程師，學(xué)士，研究方向?yàn)獒t(yī)學(xué)計(jì)量檢測。

徐志強(qiáng)，男，1995年出生，一級計(jì)量師，學(xué)士，研究方向?yàn)殡娮与姎馀c自動化測量。

韓樂，男，1996年出生，學(xué)士，研究方向?yàn)闄C(jī)械自動化。