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> 学习园地 > 科普知识

一体化手术室的设备

来源:    发布时间:2014-09-23

无影灯

按照结构,无影灯分为孔式和整体反射式:

按照光源产生的介质,无影灯分为卤素、疝气和LED类型:

无论采取哪种划分方法,以下参数是判断无影灯质量优劣的重要标准!

光学特性参数:包括照度、色温、显色性和红外线吸收率。

照度(Lux):物体被照亮的层度,简单理解为光源的亮度。在一定程度上,我们希望无影灯照度大点,便于人眼分辨物体。但是,并非照度越大越好,需要考虑到光的反射作用照成的反光效应。过大的照度会让手术器械产生反光, 刺激人眼。这和会车时对方滥用远光灯一样惹人讨厌^_^。

手术室环境照度一般为2000Lux(灯带提供的照明),无影灯照度最高可达160000Lux左右。相比于卤素和疝气介质,LED达到的亮度更大。

色温(Color Temperature):专业术语好复杂,请大家度娘。简单理解,我们可以通过色温来感觉光的“温度”。色温低的光,让人感觉——暖;色温高的光,让人感觉——冷。注意,此处的冷暖并没有温度上的差异。举个栗子(看过晓说的人都知道):同一面墙,贴黄色壁纸和蓝色壁纸给人的感觉是不一样的,自己体会下。注意:所谓的冷光源,并非是不发热的,冷光源是通过色温来定义的。

无影灯的色温一般要求达到4000K以上,偏冷色调。为什么? 因为色温高的光可以和人体组织的暖色调形成对比,更容易区分血管和组织。同样,相比于卤素和疝气介质,LED产生的光源色温更高。

显色性(CRI):光源对物体颜色真实反映的能力,也就是颜色的逼真程度。这个比较容易理解,无影灯显色性越高越好,可以真实的反映人眼看到组织的原色。卤素灯和疝气灯显色性为100,因为它们发出的光为自然光(其光谱是完整的、连续的光谱,不会丢失物体信息)。即使用一根火柴来照明,它的显色性也是100,只不过照度低点。LED显色性无法到100,毕竟它产生的光是非连续光谱的。目前,高端LED无影灯的CRI可以达到92以上。

红外线吸收率:无影灯对红外线的吸收能力。红外线是产生热量的重要原因,无影灯有另一个参数——单位时间内的温升。该参数很大程度上取决于无影灯红外线的吸收能力。长时间的外科手术,需要避免术者头部、肩部温度过高;同时过高的温度,造成层流气体扰动,影响层流效果;并且有可能照成患者局部组织温度过高。无影灯红外线吸收率,主要是通过对灯盘镜面的设计,吸收掉大部分的红外线。同时,采用LED发光技术,也可以有效降低红外线的产生。

结构特性参数包括:照明深度、光斑直径、无影度等。

照明深度:设备光出射面1米处,照度至少达到中心照度20%的上下工作距离。无影灯在使用过程 ,需要上下调节高度。所有照明深度越大,可调的空间越大。

光斑直径:环绕光斑中心,边缘照度达到中心照度10%的圆的直径。在保证照度的前提下,大的光斑直径可以让术者有更大的工作区域,无需频繁的调整无影灯光斑的照射范围。

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无影度:简单理解就是无影灯灯盘被物体部分遮挡时,其投射出来的光,在通过障碍物时,所产生的光影比值不能小于一个规定值。灯盘被遮挡的大小,反映了无影灯无影度的能力(太拗口了)。再简单点理解,你拿个不透光的纸,去遮挡无影灯的灯盘,下面再放个手,看看无影效果如何。实际上无影度测量方法要比这复杂多了, 有兴趣可以度娘。

当然,除了上述的参数,无影灯还有灯泡寿命、功率等其它方面的参数。这里就不一一介绍了,有兴趣的看官可以多度娘。


手术室线缆和信号接口

手术室内部用的线缆大体分成两种:强电线缆和弱电线缆。

强电线缆:我们可以简单的把照明、电力所用的线缆称为强电线缆,这类线缆讲究供给稳定性。例如无影灯、PC等设备用的线缆。

弱电线缆:处理对象主要是视音频信息。主要考虑的是信息传送的效果:如保真度、速度、广度和可靠性等。例如腔镜视频信号、麦克风音频信号、网络信号等。

各种视音频信息作为一体化手术室重要的部分,它也是一种弱电信号。作为视音频信息传输的媒介——弱电线缆,它质量的好坏决定了信号传输的效果,同时也决定了一体化手术室的成败。试想:有哪位医生愿意看着糟糕的图像做手术?

但是,这些线缆在一体化手术室内部基本是看不见的(线缆都去哪里了?),啦啦啦,在吊臂和吊塔里面啦。这就牵涉到线缆质量和穿线工艺的好坏。

当然不是说高质量的线缆,出来就是高质量的信号。就好比高速公路再好,三轮车也跑不出汽车的速度!

除了线缆,图像质量也和信号类型息息相关。一体化手术室常用视频信号有:DVI、VGA、S-video、HDMI、SDI等。

DVI接口,一种高速传输数字信号的技术。有DVI-A(模拟信号,基本已废除)、DVI-D(数字)和DVI-I(数字和模拟)三种不同的接口形式。

DVI接口在传输数字信号时又分为单连接(Single Link)和双连接(Dual Link)两种方式。单连接DVI接口的最大的分辨率和刷新率能支持到1920x1200,60hz (手术室常用于腔镜)。至于双连接的DVI接口,支持到2560x1600,60Hz模式,也可以支持1920x1080,120Hz的模式。常用于超大屏幕显示。

HDMI接口:数字化视频/音频接口,可同时传送音频和影像信号。HDMI不仅可以满足1080P分辨率,还可以传送无压缩的音频信号及视频信号。

VGA信号:也就是我们常用的电脑接口,是一种模拟信号,接口外形象“D”,共有15个针孔。其输出的信号已可和任何高清接口相媲美,分辨率最高可达到1920x1200。

S-video信号:俗称S端子,是一种常见的标清模拟信号接口类型。它将亮度和色度分离传输,避免了混合视频信号传输时亮度和色度的相互干扰。S端子实际上是一种五芯接口,由两路视频亮度信号、两路视频色度信号和一路公共屏蔽地线共五条芯线组成,分辨率最高500-600线。(PS:有兴趣的看官可以度娘一下分辨率概念中“线”的含义)

复合信号:包括亮度和色度的单路标清模拟信号,分辨率最高350-450线。复合视频端子也叫AV端子或者Video端子,它是声、画分离的视频端子,一般由三个独立的RCA插头(又叫梅花接口RCA端子)组成,其中的V接口连接混合视频信号,为黄色插口;L接口连接左声道声音信号,为白色插口;R接口连接右声道声音信号,为红色插口。复合信号也有BNC接头形式。

根据视频信号类型,一体化手术室会使用到各种不同的线缆,比如同轴线缆,光纤等。

上半期我们介绍了手术室内部常用的各种信号,而线缆则是这些信号的传输媒介。这一期主要给大家讲解这些重要的信号传输媒介——线缆。

关于视频信号,主要有同轴线缆,双绞线缆以及光纤等传输介质。

同轴线缆:是指有两个同心导体,而导体和屏蔽层又共用同一轴心的电缆。直观理解,有点像家用闭路电视的信号线。

视频同轴电缆的特征电阻是75欧姆,这个值可不是随意选的。在低功率应用中,材料及设计决定了电缆的最优阻抗为75欧姆,而一体化手术室用的同轴线缆也必须是75Ω的。

一般来说同轴线缆越细,衰减越大;线缆越长,衰减越大。这就会和一体化手术室产生矛盾了。一体化手术室内的吊臂,吊塔里面容纳线缆的空间是有限的,线缆不能太粗,要不然穿不进去;线缆太细又会使信号衰减太大导致视频质量太差。

所以一体化手术室专用线缆就出现了,它既满足吊臂吊塔的穿线,又很好的解决了信号的质量问题。

想成为特供商品可没有那么简单的,所有一体化手术室中线组,应该经过严酷的老练老化测试:

没有经过工厂严格测试的线缆,穿到医用吊塔中可恨能出现下面状况


双绞线:是由两条相互绝缘的导线按照一定的规格互相缠绕(一般以顺时针缠绕)在一起而制成的一种通用配线,属於信息通信网络传输介质。把两根绝缘的铜导线按一定规格互相绞在一起,可降低信号干扰的程度,每一根导线在传输中辐射的电波会被另一根线上发出的电波抵消。其中外皮所包的导线两两相绞,形成双绞线对,因而得名双绞线。

一般说来,这种使用双有源转换器的传输方式,可以传输1200-1500米不等的距离。超过这个距离的,就需要在转换器上面增加很多成本才能达到传输要求。

光纤:光纤传输对电磁干扰、工业干扰有很强的抵御能力,因而可以传的很远,一般几十公里,甚至几百公里都不会衰减。光纤分为单模和多模光纤(有什么区别,请大家再度娘去)。

同样的,光纤传输视频信号的时候也是需要用到发射器和接收器,也就是我们经常听到的光端机。光端机先把视频信号转换为光信号,通过光纤传到远端,然后再转化为视频信号,在显示器上显示。

当然手术室内部不仅仅只有视频信号,它也有各种音频信号和控制信号。

音频信号分为平衡信号和非平衡信号(欲知区别,请再再度娘)。请大家记住:平衡信号的抗干扰能力更强;实际使用中音频线也不能太长,一般几十米,如果太长距离,要钱钱的哦。

关于控制信号, 一体化手术室使用的主要是串口通讯技术,包括RS-232以及USB。RS-232通常使用的是DB-9接头。USB也是一种通讯串口,它的数据传输速度要比RS-232高不少,而且更加稳定,当然技术难度也更高。

控制信号线缆使用的也是多芯线缆,传输距离一般只有几十米,当然也可以使用延长设备,如光端机和双绞线延长器等。


到这里,手术室内的线缆也就介绍的差不多了,希望对大家有所帮助。古话说的好:既要面子,也要里子。高大上的一体化手术室离不开高质量的线缆。毕竟手术室不是大马路,哪能修修补补又三年!

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