手术无影灯校准方法研究

张秀俊 范美芹 许志强 韩乐

【摘要】 手术无影灯被广泛应用在手术室，如果它的照度、辐照度、色温等不准确，会影响手术医生对病灶的观察，进而影响手术的效果，危及患者身体健康和生命安全。为了保证手术无影灯性能参数的准确性及有效使用，对其进行计量校准就显得尤为重要。为此，本文就制定手术无影灯的计量特性以及校准方法进行研究。

【关键词】 手术无影灯;中心照度;色温;光斑分布;无影效果

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

Study on Calibration Method of Surgical Shadowless Lamp

ZHANG Xiu-jun1，FAN 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

手術无影灯是医院手术室最为重要的设备之一，是一种具有特殊功能的灯。手术无影灯的主要作用是用来照明手术部位，以便术者能更直观地观察处于切口和体腔内不同深度的、小的、对比度低的物体。

手术无影灯的各方面性能对临床应用影响很大。目前国内已有的相关标准有行业标准YY 0627—2008《医用电气设备 第2部分：手术无影灯和诊断用照明灯安全专用要求》，YY 9706.241—2020《医用电气设备 第2-41部分：手术无影灯和诊断用照明灯的基本安全和基本性能专用要求》等。对于医院在用的手术无影灯，目前国内还没有相关的计量技术规范，只能依据产品的生产厂家所提供的方法或者自己建立一套方法，这些校准的有效性、权威性将受到质疑，因此急需针对手术无影灯的性能及安全参数的校准建立相应的计量技术规范，进而来全面规范手术无影灯在设计、检验和方法学等方面的要求，建立起客观的评价方法，有效地校准其测量参数的性能，确保临床使用的有效性和安全性。

1 计量特性

为确定被校手术无影灯的计量性能，本校准方法依据相关医药行业标准，选择与手术无影灯准确性相关的示值或量值作为校准项目。手术无影灯的主要计量特性指标见表1。

2 校准方法

2.1 环境条件

环境温度：（15～35）℃;环境相对湿度：30%～80%。

2.2 测量标准及其他设备

2.2.1 照度

满足JJG 245—2005《光照度计检定规程》规定的一级照度计要求;照度测量范围：（10～200） klx;光度头感光区域直径应不超过20 mm。

2.2.2 辐照度

辐照度测量范围0～14 kW/m2;感光区域直径不大于30 mm;在波长300～2500 nm范围内光谱响应度为常数。扩展不确定度不超过30%。

2.2.3 色温

色温测量范围：2000～8000 K。

2.2.4 距离

量程1000 mm;最小分度1 mm。

2.2.5 夹持装置

竖直杆0～1.5 m范围内可伸缩，可夹持手术无影灯、遮挡板。

2.3 校准方法

2.3.1 中心照度

将灯具夹持装置的竖直杆调整距照度计为1 m（或指定的工作距离）处，如图1所示，打开被校无影灯，使其在最大亮度下至少工作1小时后用照度测量功能，每隔2分钟测量一次被校无影灯中心照度的大小，共计测量十次取其算术平均值作为测量结果。

2.3.2 光斑分布

光斑的分布需要测量光斑直径d10和光斑分布直径d50，即距中心照度10%和50%照度处的圆平面直径。计算方法为取中心照度平面坐标轴上距中心照度10%和50%的四组对称点的距离，见图2所示中的d1、d2、d3、d4。距离值由安装在中心位置的距离测量功能得出，距离测量功能由红外线接收和发送探头组成。取其算术平均值即为光斑直径d10和光斑分布直径d50，计算d50与d10的比值。

2.3.3 无影效果

无影效果测量分为有深腔和无深腔，为了模拟手术医生的遮挡情况，一般用一个或两个直径为210 mm的黑圆盘模拟操作者头部遮挡情况。模拟一个遮挡物时，将黑色圆盘固定在夹持装置上，并将其放在光斑中心位置处，如图3所示，测量遮挡后的中心照度，与无遮挡板的中心照度之比为单遮板无影率。

当模拟两个遮挡物时，将两个黑色圆盘固定在夹持装置的两端，旋转夹持装置分别至四个不同位置，如图4所示，测量遮挡后的中心照度与无遮挡板的中心照度之比为双遮板无影率。

深腔管是为了模拟人腔体区域，在检测深腔管的无影率时，将深腔管固定在底板上且照度探头在深腔管内，如图5所示，其检测方法同上述单遮板、双遮板无影率一样。

2.3.4 光柱深度测量

按照前述2.3.1的校准方法测量中心照度，然后以光斑中心为基准点沿光轴上下移动光度探头，直到测量所得到的照度达到中心照度的60%位置处，如图6所示，测量光度探头上下移动两点之间的距离，得到光柱深度测量值。

2.3.5 显色指数、色温和总辐照度測量

测量条件为：测量时为了符合无影灯的使用场景，在设备光轴竖直向下时，距灯头光源发射外表面1 m（或指定的工作距离）处的平面上进行测量。若手术无影灯系统由几个灯头组成，则需要对每个灯头单独进行测量。

色温反映了物体所呈现真实颜色的程度，利用检测装置的色温测量功能、显色指数测量功能每隔15分钟测量一次，共计测量十次，取其算术平均值作为测量结果。

辐射量过大会引起局部热量过大，对患者和手术医生都有影响，利用检测装置的辐射测量功能每隔15分钟测量一次，共计测量十次，取其算术平均值作为手术无影灯辐照度测量结果Ee，并计算总辐照度Ee与照度Ec的比值。

3 结语

本文对手术无影灯的光度和照明质量相关的技术要求以及校准方法进行了详细论述，为手术无影灯的校准提供了可行、有效的方法，相关质量控制，计量管理人员可以参考。

【参考文献】

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[2] 朱根娣，刘敏娟.新型LED手术无影灯的光照度特性的研究[J].中国医疗器械杂志，2009，33（4）：183-187.

[3] 王安祥，翟学军，刘汉臣，等.光源相关色温计算方法的研究[J].西安工程科技学院学报，2006，20（4）;490-493.

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[5] 医用电气设备 第2部分：手术无影灯和诊断用照明灯安全专用要求：YY 0627—2008[S].

[6] 医用电气设备 第2-41部分：手术无影灯和诊断用照明灯的基本安全和基本性能专用要求：基本要求：YY 9706.241—2020[S].

[7] 照明光源颜色的测量方法灯：GB/T 7922—2008[S].

【作者简介】

张秀俊，女，1970年出生，高级工程师，学士，研究方向为医学计量检测。

范美芹，女，1986年出生，助理工程师，学士，研究方向为医学计量检测。

徐志强，男，1995年出生，一级计量师，学士，研究方向为电子电气与自动化测量。

韩乐，男，1996年出生，学士，研究方向为机械自动化。