醫(yī)用內窺鏡冷光源顯色性評價探討

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

醫(yī)用內窺鏡冷光源顯色性評價探討

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

顯色指數是目前評價光源顯色性的唯一途徑。YY1081-2011也新增了對醫(yī)用內窺鏡冷光源的顯色指數的要求。然而，實際測試和應用中發(fā)現，用顯色指數來評價醫(yī)用內窺鏡冷光源顯色性仍存在一些問題。本文從顯色指數的標準計算方法入手，分析和探討了用顯色指數評價醫(yī)用內窺鏡冷光源顯色性面臨的問題，以期對生產企業(yè)和相關檢測人員更好地理解和測試醫(yī)用內窺鏡顯色指數提供一定的參考。

顯色性 顯色指數 醫(yī)用內窺鏡冷光源

0. 引言

顯色性是光源的重要評價指標之一，眾所周知當光源發(fā)出的光照射到物體上時會呈現不同的客觀效果和色彩，顯色性就是反應光源對實物的真實色彩的顯現程度。光源對顏色的表現越好其顯色性也越高，所呈現的的顏色與自然原色最接近；光源對顏色表現越差那么其顯色性就越低，與物體實際的顏色差距也越大。所以照明光源一般用顯色指數作為顯色性的評價指標。

一個光源通過與標準光源在顏色辨認方面的比較，得出的這種測量方式我們定義為顯色指數。顯色指數通過后來的發(fā)展和改進現在已經成為光源的一種普遍認可的度量標準，目前人們評價與報告的唯一途徑就是光源顯色性。

醫(yī)用內窺鏡冷光源是指用于為內窺鏡手術作照明光源及醫(yī)用輔助照明的光源。醫(yī)用內窺鏡冷光源光源顯色性不佳易導致方位混淆、視覺錯誤，丟失經驗，診察或手術可能失去把握。同時，由于人體腔內周邊組織環(huán)境復雜，組織光學特性各異，對醫(yī)用內窺鏡冷光源光源顯色性提出了非常高的要求。因此，醫(yī)用內窺鏡冷光源強制性行業(yè)標準YY 1081-2011新增了對光源顯色指數的規(guī)定，要求醫(yī)用內窺鏡冷光源的顯色指數必須不小于90[1]，以保證其具有良好的顯色性。目前，對醫(yī)用內窺鏡冷光源顯色指數的計算普遍采用“測色法”。

1.顯色指數的計算

計算顯色指數的標準方法是1965年CIE制定的一種評價光源顯色性的方法，簡稱“測色法”[2]。此方法1974年修訂后[3]，正式推薦在國際上采用。

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

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

特殊顯色指數：

這里第1到第8種試驗色用于計算一般顯色指數。

因此，一般顯色指數：

對于如何選擇參考光源CIE也有規(guī)定，當被測光源的色溫低于5000K時，參考光源一般選擇普朗克輻射體；當被測光源的色溫高于5000K時，參考光源一般選擇標準照明體D[4]。

2.醫(yī)用內窺鏡冷光源顯色性評價探討

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。我們認為當顯色指數大于等于80時，光源的顯色性就是優(yōu)良的；當顯色是指在50到79范圍內是，光源的顯色性表現一般；當顯色指數小于50時，光源的顯色性表現就是比較差。醫(yī)用內窺鏡冷光源作為用于內窺鏡手術照明用光源，行業(yè)標準YY 1081-2011對其顯色性提出了非常高的要求，要求醫(yī)用內窺鏡冷光源的顯色指數Ra必須不小于90，以保證其具有良好的顯色性。然而，隨著科學技術的發(fā)展，醫(yī)用內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，給冷光源的顯色性評價提出了新的挑戰(zhàn)。在多年檢測工作中我們發(fā)現，對于一些傳統的冷光源，譬如鹵素燈冷光源、氙燈冷光源，顯色指數普遍比較大，要滿足顯色指數不小于90這個要求相對是比較容易的，而對新型冷光源如LED冷光源，顯色指數會偏小，要滿足顯色指數不小于90這個要求相對困難。然而，我們在實際測試中觀察發(fā)現，顯色指數低的LED冷光源未必比顯色指數高的傳統冷光源顯色性差，在某種情況下顯色指數低的LED冷光源可以達到更完美的顯色效果。是什么原因導致了這種現象的出現呢？

分析上面的公式（1）和公式（2）我們會發(fā)現一些問題。公式（2）中，計算一般顯色指數時，我們取8塊色樣，對這8塊色樣計算其特殊顯色指數然后取算術平均值，計算一般顯色指數值取8塊標準色樣，得出光源對其顯色性，這8種標準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)光譜的顯色性會有很好的結果，而對于評價像LED冷光源這樣的光源則會產生問題，因為LED冷光源的波形陡峭，且頻帶狹窄。從這個角度分析我們會發(fā)現有時候顯色指數低的LED冷光源可以達到更完美的顯色效果。

基于上述分析，對于醫(yī)用內窺鏡冷光源顯色性評價還需要一個更加完善的評價方法以適應不斷發(fā)展的新光源技術。但是在沒有制定出更適合的評價標準方法前，光源顯色性只能用顯色指數值來評價。

3.總結

醫(yī)用內窺鏡冷光源由于其應用于臨床內窺鏡手術，有應用環(huán)境條件復雜，危險程度高的特點。因此，行業(yè)標準YY 1081-2011對其顯色指數提出了很高的要求。然而，由于目前通用評價方法的限制，部分LED光源的顯色指數不能完美地反應光源的顯色性，以致于LED光源較難滿足該行業(yè)標準的要求。對于這種情況，一方面需要探索發(fā)展新的光源顯色性評價方法，另一方面，也需要LED光源生產企業(yè)改進工藝來適應目前的顯色性評價方法。這樣才能使LED光源在醫(yī)療照明領域得到更好、更廣泛地應用。

[1] YY 1081-2011《醫(yī)用內窺鏡 內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[M]. 北京:科學出版社, 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