Рассматриваются основные теоретические, конструкторско-технологические, схемотехнические и программные аспекты создания динамически управляемого светильника со светодиодами для контрастной визуализации биологических тканей при хирургических операциях. Предложена концепция построения такого хирургического светильника, сочетающая высококачественное освещение белым светом и цветное акцентное освещение, повышающее контрастность визуализации отдельных тканей и границ между ними. Предложена модель для расчёта оптической системы светильника, позволяющей максимизировать уровень освещения и однородность по освещённости и цвету операционного поля. Программное обеспечение светильника позволяет независимо менять интенсивность излучения шести цветных светодиодов – синего (460 нм), бирюзового (505 нм), зелёного (530 нм), зелёно-жёлтого (550 нм), оранжевого (590 нм) и красного (630 нм) цветов свечения – для синтеза цветного освещения практически любой цветности. В широких пределах также можно менять уровень общего освещения белыми люминофорными светодиодами. Цветность и уровень освещения регулируются широтно-импульсной модуляцией тока светодиодов, а управление световыми параметрами светильника ведётся с удалённого компьютера по радиоканалу.
Разработанный медицинский светильник предназначен в первую очередь для освещения при хирургических операциях, а также может использоваться для визуальной диагностики по цвету анализируемых тканей.
1. Wright M. Osram Opto launches a 95-CRI LED for medical lighting…URL: http://www.medicalexpo.com/medical-manufacturer/led-surgical-light‑4597.html (дата обращения: 18.01.2021).
2. Trumpf Medical. URL: http://www.trumpf.ru/3/0.php (дата обращения: 14.03.2021).
3. Surgiris. URL: https://www.surgiris.com/sites/surgiris/files/brochures/x3-x2mt-uk-bd.pdf (дата обращения: 08.04.2021).
4. Maquet. URL: https://www.maquet.com/globalassets/downloads/products/h-led/non-us_msw_bro_sl_hled_xxx_01_en_jul_14.pdf (дата обращения: 5.03.2021).
5. Mindray. URL: http://www.mindrayco.ru/sites/default/files/hyled_7_series.pdf (дата обращения: 18.01.2021).
6. Masuda O., Nascimento S.M.C. Lighting spectrum to maximize colorfulness // Optics Letters. – 2012. – Vol. 37, Is. 3. – P. 407–409.
7. Srividya R., Kurian C.P. White Light Source Towards Spectrum Tunable Lighting – A review / 2014 Int. Conf. on Advances in Energy Conversion Technologies (ICAECT). – P. 203–208. URL: http://eprints.manipal.edu/142480/(дата обращения: 11.02.2021).
8. Arjan J., Knulst A.J., Stassen L.P.S., Grimbergen C.A., Dankelman J. Choosing Surgical Lighting in the LED Era // Surgical Innovation (SURG INNOV), originally published online Dec 22–2009. – No. 16. – P. 317. URL: https://www.researchgate.net/publication/40767435_Choosing_Surgical_Lighting_in_the_LED_Era (дата обращения: 24.03.2021).
9. Аладов А.В., Бирючинский С.Б., Дубина М.В., Закгейм А.Л., Мизеров М.Н. Светодиодный, динамически управляемый, полихромный источник света для хирургии // Светотехника. – 2012. – № 2. – C. 13–18.
10. Мамошин А.В., Серёгина Е.С., Потапова Е.В., Шепелева А.И., Дунаев А.В., Альянов А.Л., Иванов А.Е., Аладов А.В. Оптимизация освещения операционного поля с помощью динамически управляемых полупроводниковых источников света // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. – 2018. – № 6 (332). – С. 119–125.
11. Mamoshin A.V., Seryogina E.S., Potapova E.V., Shepeleva A.I., Shupletsov V.V., Dunaev A.V., Aladov A.V., Chernyakov A.E. The study of the spectral characteristics of biological tissues for optimization of surgical lamp parameters. // Journal of Physics: Conference Series. – 2019. – 1400(6). – P. 066024.
12. Salomatina E., Jiang B., Novak J., Yaroslavsky A.N. Optical properties of normal and cancerous human skin in the visible and near-infrared spectral range // Journal of Biomedical Optics. – 2006. – Vol. 11, No. 6. – P. 064026–1 – 064026–9.
13. Murai K., Kawahira H., Haneishi H. Improving color appearance of organ in surgeryby optimally designed LED illuminant / IFMBE Proc. – Vol. 39. – Berlin: Springer, 2013. – P. 1010–1013.
14. Kurabuchi Y., Nakano K., Ohnishi T., Nakaguchi T., Hauta-Kasari M., Haneishi H. Optimization of surgical illuminant spectra for organ microstructure visualization // IEEE Access. – 2019. – May. – P. 70733–70741.
15. Аладов А.В., Закгейм А.Л., Черняков А.Е. Хирургический светодиодный светильник / Патент на полезную модель № 188259 РФ. 2019. Бюл. № 10–6с.
16. Аладов А.В., Закгейм А.Л., Семяшкина Ю.В., Черняков А.Е. Хирургический светильник / Патент на полезную модель № 188321 РФ. 2019. Бюл. № 10–8 с.
17. Mamoshin A., Ivanov A., Seryogina E., Krasova A., Potapova E., Shupletsov V., Dunaev A., Aladov A., Chernyakov A., Panchenkov Д. Optimization of Spectral Characteristics of the Controlled Color-Dynamic Surgical Light Source for Visualization of Organs and Tissues of Laboratory Animals / EExPolytech 2019 Proc., 2019. – P. 311–314.
18. Mamoshin A., Seryogina E., Krasova A., Potapova E., Shupletsov V., Dunaev A., Chernyakov A., Aladov A. Analysis of experimental surgical lighting parameters in organs in vivo / Proc. SPIE, Saratov Fall Meeting 2019: Optical and Nano-Technologies for Biology and Medicine (9 April 2020). – P. 114570.
19. Аладов А.В., Валюхов В.П., Закгейм А.Л., Купцов В.Д., Мамошин А.В., Потапова Е.В., Черняков А.Е., Фотиади А.Э. Оптимизация освещения операционного поля с целью получения максимального контраста при визуализации биологических объектов // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Физико-математические науки. – 2019. – Т. 12. – № 4. – С. 79–88.

• Предыдущая статья
• Следующая статья

• светодиод
• хирургический светильник
• спектрально-цветовые характеристики
• контрастная визуализация
• биологические ткани