王海娟 黃德球 丁罕 黃志強(qiáng) 國家食品藥品監(jiān)督管理局廣州醫(yī)療器械質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心 （廣東 廣州 510663）

醫(yī)用內(nèi)窺鏡冷光源顯色性評(píng)價(jià)探討

王海娟 黃德球 丁罕 黃志強(qiáng) 國家食品藥品監(jiān)督管理局廣州醫(yī)療器械質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心 （廣東 廣州 510663）

顯色指數(shù)是目前評(píng)價(jià)光源顯色性的唯一途徑。YY1081-2011也新增了對(duì)醫(yī)用內(nèi)窺鏡冷光源的顯色指數(shù)的要求。然而，實(shí)際測(cè)試和應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，用顯色指數(shù)來評(píng)價(jià)醫(yī)用內(nèi)窺鏡冷光源顯色性仍存在一些問題。本文從顯色指數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算方法入手，分析和探討了用顯色指數(shù)評(píng)價(jià)醫(yī)用內(nèi)窺鏡冷光源顯色性面臨的問題，以期對(duì)生產(chǎn)企業(yè)和相關(guān)檢測(cè)人員更好地理解和測(cè)試醫(yī)用內(nèi)窺鏡顯色指數(shù)提供一定的參考。

顯色性 顯色指數(shù) 醫(yī)用內(nèi)窺鏡冷光源

0. 引言

顯色性是光源的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)之一，眾所周知當(dāng)光源發(fā)出的光照射到物體上時(shí)會(huì)呈現(xiàn)不同的客觀效果和色彩，顯色性就是反應(yīng)光源對(duì)實(shí)物的真實(shí)色彩的顯現(xiàn)程度。光源對(duì)顏色的表現(xiàn)越好其顯色性也越高，所呈現(xiàn)的的顏色與自然原色最接近；光源對(duì)顏色表現(xiàn)越差那么其顯色性就越低，與物體實(shí)際的顏色差距也越大。所以照明光源一般用顯色指數(shù)作為顯色性的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

一個(gè)光源通過與標(biāo)準(zhǔn)光源在顏色辨認(rèn)方面的比較，得出的這種測(cè)量方式我們定義為顯色指數(shù)。顯色指數(shù)通過后來的發(fā)展和改進(jìn)現(xiàn)在已經(jīng)成為光源的一種普遍認(rèn)可的度量標(biāo)準(zhǔn)，目前人們?cè)u(píng)價(jià)與報(bào)告的唯一途徑就是光源顯色性。

醫(yī)用內(nèi)窺鏡冷光源是指用于為內(nèi)窺鏡手術(shù)作照明光源及醫(yī)用輔助照明的光源。醫(yī)用內(nèi)窺鏡冷光源光源顯色性不佳易導(dǎo)致方位混淆、視覺錯(cuò)誤，丟失經(jīng)驗(yàn)，診察或手術(shù)可能失去把握。同時(shí)，由于人體腔內(nèi)周邊組織環(huán)境復(fù)雜，組織光學(xué)特性各異，對(duì)醫(yī)用內(nèi)窺鏡冷光源光源顯色性提出了非常高的要求。因此，醫(yī)用內(nèi)窺鏡冷光源強(qiáng)制性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YY 1081-2011新增了對(duì)光源顯色指數(shù)的規(guī)定，要求醫(yī)用內(nèi)窺鏡冷光源的顯色指數(shù)必須不小于90[1]，以保證其具有良好的顯色性。目前，對(duì)醫(yī)用內(nèi)窺鏡冷光源顯色指數(shù)的計(jì)算普遍采用“測(cè)色法”。

1.顯色指數(shù)的計(jì)算

計(jì)算顯色指數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)方法是1965年CIE制定的一種評(píng)價(jià)光源顯色性的方法，簡稱“測(cè)色法”[2]。此方法1974年修訂后[3]，正式推薦在國際上采用。

根據(jù)CIE的規(guī)定，顯色指數(shù)有特殊顯色指數(shù)和一般顯色指數(shù)，分別用Ri和Ra表示。計(jì)算過程是采用14種試驗(yàn)顏色作為樣品，其中第1到第8種試驗(yàn)色用于計(jì)算一般顯色指數(shù)，這8種包含各種有代表性的色調(diào)的顏色樣品選自孟塞爾色標(biāo)。除了這八種標(biāo)準(zhǔn)顏色樣品用以計(jì)算一般顯色指數(shù)外，為了計(jì)算特殊顏色顯色指數(shù)，CIE還補(bǔ)充規(guī)定了6種標(biāo)準(zhǔn)顏色樣品，以便檢測(cè)光源的特殊顯色性能[3]。

我們先選用14種試驗(yàn)顏色作為樣品，參考光源和待測(cè)光源對(duì)這些試驗(yàn)色卡顯現(xiàn)的顏色是有差異的，我們把這兩種光源對(duì)色卡顯色差異定義為色差ΔEi，那么光源特殊顯色指數(shù)就可以根據(jù)公式（1）得出。

特殊顯色指數(shù)：

這里第1到第8種試驗(yàn)色用于計(jì)算一般顯色指數(shù)。

因此，一般顯色指數(shù)：

對(duì)于如何選擇參考光源CIE也有規(guī)定，當(dāng)被測(cè)光源的色溫低于5000K時(shí)，參考光源一般選擇普朗克輻射體；當(dāng)被測(cè)光源的色溫高于5000K時(shí)，參考光源一般選擇標(biāo)準(zhǔn)照明體D[4]。

2.醫(yī)用內(nèi)窺鏡冷光源顯色性評(píng)價(jià)探討

CIE規(guī)定，Ra的取值范圍從0到100，Ra值越大，說明光源的顯色性越好。我們認(rèn)為當(dāng)顯色指數(shù)大于等于80時(shí)，光源的顯色性就是優(yōu)良的；當(dāng)顯色是指在50到79范圍內(nèi)是，光源的顯色性表現(xiàn)一般；當(dāng)顯色指數(shù)小于50時(shí)，光源的顯色性表現(xiàn)就是比較差。醫(yī)用內(nèi)窺鏡冷光源作為用于內(nèi)窺鏡手術(shù)照明用光源，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YY 1081-2011對(duì)其顯色性提出了非常高的要求，要求醫(yī)用內(nèi)窺鏡冷光源的顯色指數(shù)Ra必須不小于90，以保證其具有良好的顯色性。然而，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，醫(yī)用內(nèi)鏡冷光源的種類日益增多，以LED冷光源為代表的新型光源的出現(xiàn)，給冷光源的顯色性評(píng)價(jià)提出了新的挑戰(zhàn)。在多年檢測(cè)工作中我們發(fā)現(xiàn)，對(duì)于一些傳統(tǒng)的冷光源，譬如鹵素?zé)衾涔庠?、氙燈冷光源，顯色指數(shù)普遍比較大，要滿足顯色指數(shù)不小于90這個(gè)要求相對(duì)是比較容易的，而對(duì)新型冷光源如LED冷光源，顯色指數(shù)會(huì)偏小，要滿足顯色指數(shù)不小于90這個(gè)要求相對(duì)困難。然而，我們?cè)趯?shí)際測(cè)試中觀察發(fā)現(xiàn)，顯色指數(shù)低的LED冷光源未必比顯色指數(shù)高的傳統(tǒng)冷光源顯色性差，在某種情況下顯色指數(shù)低的LED冷光源可以達(dá)到更完美的顯色效果。是什么原因?qū)е铝诉@種現(xiàn)象的出現(xiàn)呢？

分析上面的公式（1）和公式（2）我們會(huì)發(fā)現(xiàn)一些問題。公式（2）中，計(jì)算一般顯色指數(shù)時(shí)，我們?nèi)?塊色樣，對(duì)這8塊色樣計(jì)算其特殊顯色指數(shù)然后取算術(shù)平均值，計(jì)算一般顯色指數(shù)值取8塊標(biāo)準(zhǔn)色樣，得出光源對(duì)其顯色性，這8種標(biāo)準(zhǔn)的顏色樣品都是非飽和色，都具有中等彩度和明度，用它們來衡量頻帶較寬的連續(xù)光譜的顯色性會(huì)有很好的結(jié)果，而對(duì)于評(píng)價(jià)像LED冷光源這樣的光源則會(huì)產(chǎn)生問題，因?yàn)長ED冷光源的波形陡峭，且頻帶狹窄。從這個(gè)角度分析我們會(huì)發(fā)現(xiàn)有時(shí)候顯色指數(shù)低的LED冷光源可以達(dá)到更完美的顯色效果。

基于上述分析，對(duì)于醫(yī)用內(nèi)窺鏡冷光源顯色性評(píng)價(jià)還需要一個(gè)更加完善的評(píng)價(jià)方法以適應(yīng)不斷發(fā)展的新光源技術(shù)。但是在沒有制定出更適合的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)方法前，光源顯色性只能用顯色指數(shù)值來評(píng)價(jià)。

3.總結(jié)

醫(yī)用內(nèi)窺鏡冷光源由于其應(yīng)用于臨床內(nèi)窺鏡手術(shù)，有應(yīng)用環(huán)境條件復(fù)雜，危險(xiǎn)程度高的特點(diǎn)。因此，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YY 1081-2011對(duì)其顯色指數(shù)提出了很高的要求。然而，由于目前通用評(píng)價(jià)方法的限制，部分LED光源的顯色指數(shù)不能完美地反應(yīng)光源的顯色性，以致于LED光源較難滿足該行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。對(duì)于這種情況，一方面需要探索發(fā)展新的光源顯色性評(píng)價(jià)方法，另一方面，也需要LED光源生產(chǎn)企業(yè)改進(jìn)工藝來適應(yīng)目前的顯色性評(píng)價(jià)方法。這樣才能使LED光源在醫(yī)療照明領(lǐng)域得到更好、更廣泛地應(yīng)用。

[1] YY 1081-2011《醫(yī)用內(nèi)窺鏡 內(nèi)窺鏡功能供給裝置冷光源》.

[2] CIE No. 13-2-1965.Method of measuring and specifying colorrendering properties of light sources[S].

[3] CIE No. 13-2-1974 (2ndEdistion). Method of measuring and specifying colorrendering properties of light sources[S].

[4] 荊其誠, 焦書蘭. 色度學(xué)[M]. 北京:科學(xué)出版社, 1979:91-98.

Discussing the Assessing of Color Rendering of Cold Light Source of Medical Endoscope

WANG Hai-juan HUANG De-qiu DING Han HUANG Zhi-qiang State Food and Drug Administration Supervision and Testing Center for Medical Devices of Guangzhou (Guangdong Guangzhou 510663)

Color rendering index is the only way to evaluate the color rendering at present. A new requirement for the color index of cold light source of medical endoscope has also been added in YY1081-2011. However, We found in actual testing and application that there are still some problems in the evaluation of the color rendering of cold light source of endoscope with the color rendering index. This paper analyzes and discusses the problem of evaluating the color rendering of medical endoscope cold light source with the color rendering index,which starting with the standard calculation method of color rendering index, to provide a reference for the production enterprise and the relevant testing personnel to understand and test the color rendering index of medical endoscope better.

color rendering, color rendering index, cold light source of medical endoscope

1006-6586(2017)10-0004-02

R197.39

A

2016-02-22