手术治疗是海上伤病员救治的重要手段，尤其在战时海上伤员救治中手术量大、手术要求高，而手术照明是直接影响手术质量、手术速度和手术效果的重要因素之一。海上舰船特殊环境对舰船用手术无影灯性能提出了特殊要求；手术舱室层高较低、空间较为狭小，要求舰艇用手术无影灯的体积要小，拆装要方便[1-2]。同时，在不同海况下展开手术，舰船持续摇晃状态要求手术无影灯固定和移动不能使用现有机械臂式的方式，而是要设计出一种针对性地固定和展开装置，确保手术无影灯不受舰船晃动的影响[3]。因此，需要研制一款专门用于海上舰船用的无影灯来满足海上舰船手术照明的需求。

3.2.2 光镜下小鼠乳腺肿瘤病理检测结果 如图2所示，光镜下观察小鼠乳腺肿瘤结构，乳腺癌组和BCRD组肿瘤细胞排列紧密，坏死少，核质比大，细胞形态不规则，间质与实质界限不清，间质可见新生血管，偶可见肿瘤细胞侵入血管造成的血栓，400倍可见明显的核分裂现象。与乳腺癌组比较，BCRD组肿瘤细胞生长更加密集。

1 传统卤素无影灯的不足

传统的卤素无影灯沿用了数百年，虽然经历了多次改进，但因其本身的缺陷导致卤素灯泡已无法满足伤病员救治需求，如卤素无影灯照明质量较差、光电转换效率较低、能耗大，极易造成医生视觉疲劳；其超高的红外热辐射，也易导致手术区温升变高，有时温度升高甚至超过12 ℃；此外卤素无影灯还含有汞等重金属物质，对人体产生危害 [4] 。舰船现有手术无影灯光源性能落后，组合式结构使用不便，急需更新换代。现有手术无影灯光源多为金属卤素灯，存在光电转换效率较低，能耗较大等缺点。此类光源光线中含有大量的红外线辐射，长时间照射易导致手术区温升变高，甚至灼伤人体组织；随着发光二极管(LED)技术的不断发展，特别是高亮度白光LED的发展，LED光源具有传统医疗设备光源无法比拟的优点：如寿命长、体积小、安全性高、波长范围广、启动时间短、节能环保等，以上LED光源的优势使得LED无影灯取代卤素灯已经成为一种不可阻挡的趋势。目前虽已有少量新改装手术舱室使用了LED无影灯，但均为陆地用LED无影灯直接加装，存在体积大和展开使用不方便等缺点，不适合海上手术的特殊要求，目前尚无针对舰船用LED手术无影灯设计的相关研究。

元代黄公望又有了关于“远”的第三种看法：“山论三远，从下相连不断谓之平远；从近隔开相对谓之阔远；从山外远景谓之高远”[2]302。黄公望更注重各物象在画纸上的位置在三远中有何不同。“三远”论看起来与现代透视学原理相近，这也正是现代人会以科学的透视法对它附和解释的缘故，但实际上它与现代透视学原理有着根本性的区别。现代透视学原理是说视觉效果随着观察者的改变而变化，两者息息相关。景物是客观存在的，而眼睛的位置变化会影响景物在视网膜上的呈现，进而影响景物在观察者大脑中的样子。

2 LED手术无影灯在部队使用情况

目前陆军已经开始研发适合野战条件下展开的LED手术无影灯，并已取得初步研究进展，在陆上相关卫勤演练中得到应用验证，取得良好的效果。因海军舰船卫生舱室空间狭小，层高和布局各不相同，以及特殊海况下医疗装备的固定要求，海军舰用LED手术无影灯在装备固定、灯体设计、材料选择等方面与野战LED手术无影灯的设计要求存在迥然不同。前期经过课题组周密调研，发现国内舰艇适宜手术的舱室主要有专用手术室、会议室和餐厅等，配发的手术无影灯多采用单体或分体式固定装置，灯泡绝大部分为卤素灯，在手术无影灯的操作使用和无影效果上存在较大缺陷，而目前国内尚无针对海军舰用LED手术无影灯的设计与应用研究。

3 舰用LED手术无影灯设计要求[5-9]

由于船舱总高度的限制，因此，此方案对灯头做了以下改进：①将内外2组弯管改为单弯管来降低灯头高度(灯头厚度0.1 m)。②无影灯都具有消毒手柄，一般都安装在灯头中部，高出灯面板0.10～0.12 m，此方案去除了原有消毒手柄改为内置手柄，让消毒手柄与灯面板在一个平面上，以此来降低消毒手柄对高度的影响，且不影响使用性能。③改进光路。根据现场测量，船舱可用于手术的桌台高度一般在0.8 m左右而且高度不可变，再加上伤病员平躺厚度的高度，造成灯面板到手术创面的距离过小。通过增加L1的数值，来解决距离过小的问题，使无影灯能贴合实际运用。

此方案有3组活动部件：悬臂绕立杆左右120°旋转、弯管绕悬臂左右45°旋转、灯头绕弯管左右45°旋转。每个活动关节都有机械锁定，可以用于不同体位要求。方案总高度可以根据舱室调节，适用不同面积的舱室，灵活性强，组装方便。见图1。

4.2 悬挂式LED手术无影灯(带传电导轨) 悬挂式(带传电导轨)由固定基座、传电导轨和灯头组成。灯头仍采用谊安Purelit OL9500系列LED手术无影灯灯头，事先要在选定的舱室顶部中央安装一个基座，将传电导轨固定在基座上，使用时灯头可快速插入传电导轨，灯头可在以导轨长度为半径的圆中活动。特点是可以快速组装，但只能在面积较大的舱室使用。

4 总体设计方案

4.1 立杆式LED手术无影灯 以谊安Purelit OL9500系列LED手术无影灯灯头为基础，该灯头具有以下优点：①采用国际先进灯的LED作为无影灯光源，环保、低能耗，使用寿命超过30 000 h；②LED不产生红外线和紫外线辐射，无卤素无影灯对创面造成的升温和组织损伤，加快术后伤口愈合；③采用超薄流线型的外形设计，空气阻力更小，方便净化空气更流畅的到达手术创面；④微电脑数字控制，具有十段亮度选择，并有自动记忆功能。

1) 开展磁通切换发电动机的研究。对三种电动机开展综合全面的研究，并通过实际测试及计算，研究其特性，发挥其实际作用。

3.1 基本功能、性能和作业能力 (1)组成：基座平移部分、灯体旋转部分、灯头照明部分。(2)功能：按照在舰船手术室、会议室及餐厅等适宜手术的部位，为舰艇手术提供专用照明。(3)作业能力指标：灯头50 cm，照度16万LX，色温3 800～4 500 K，光斑200 mm，光柱深度50～150 cm，显色指数≥95，使用寿命40 000 h。

陆地上手术室的LED手术无影灯一般由多个灯头组成，成花瓣状，固定在平衡臂悬挂系统上，定位稳定，能做垂直或循环移动，可满足手术中不同高度和角度的需求。此方案对平衡臂悬挂系统和灯头进行了适当改造，其有3个活动部件：导轨绕基座360°旋转、灯头可在导轨中移动、灯头绕弯管左右15°旋转。所有关节都可机械锁定。灯头方面，采用内外弯管形式，将外弯管内折来降低灯头总高度，消毒手柄可以去除改为内置手柄，总高度30 cm左右。不足是传电导轨部分制造成本较高。见图2。

3.2 自然环境条件适应性 (1)工作温度：按照GB/T 14710-2009指标要求，确定工作环境温度为0～46 ℃；按海上使用装备的要求，相对湿度指标为≤95%(40 ℃)；(2)储存极限温度：按照GB/T 14710-2009指标要求，电子设备的要求，确定贮存极限温度为-40～70 ℃；(3)耐盐雾：能抵抗海上、沿海地区或使用时盐雾腐蚀环境等有害影响。

  

图1 立杆式无影灯示意图shiyitushiyitu

3.3 战场环境及勤务适应性 (1)抗冲击能力：满足GJB150.18《军用设备环境试验方法 冲击试验》规定的运输跌落要求。(2)抗振动能力：符合GJB150.16《军用设备环境试验方法 振动试验》规定的振动要求。(3)电磁兼容性：满足GJB 151A《军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求》规定的CE102、CS101、CS114、RE102、RS103项目要求。(4)运输性：能满足公路、铁路、水路、航空运输工具的限制要求。(5)装卸搬运适应性：装卸搬运适应性符合GJB 1181《军用装备包装、装卸、贮存和运输通用大纲》的要求。

此立杆式无影灯具有3大优点：①立杆可以根据船舱的高度进行升降，现场测量船舱高度一般1.9～2.2 m，升降柱的范围0.4 m左右，由带自锁的电动推杆控制，操作方便、安全可靠。②解决了吊式无影灯使用固定基座，灯头只能围绕基座旋转，无法根据船舱特殊环境和不同面积进行展开等问题。立杆式可随时移动、随时固定、随时展开手术，在较大的船舱可同时安装布置多个。③立杆式拆装方便。立杆式无影灯组装只需3个步骤：第一步,竖起立杆打开升降柱，移动至船舱天花板；第二步，挂上灯头和悬臂(灯头和悬臂为一体式)；第三步，接通电源。

  

图2 悬挂式LED手术无影灯(带传电导轨)示意图

4.3 悬挂式LED手术无影灯(带平衡体) 悬挂式(带平衡体)由固定基座、平衡体和灯头组成。灯头仍采用谊安Purelit OL9500系列LED手术无影灯灯头，事先要在选定的舱室顶部中央安装一个基座，平衡体与灯头为一个组件，使用时快速插入基座由4个螺钉固定。此方案也对陆地上手术室的平衡臂悬挂系统和灯头进行了适当改造，主要是设计出一款平衡体灯头，可以上下45°移动，使得灯头部分具有以下几个特点：①灯头重心偏移平衡体下方，用连接块来增加灯头的移动范围。②采用单弯管形式减少灯头高度(灯头厚度10 cm)。③消毒手柄可以去除并改为内置手柄。

（）（）规定的范围内[8]。这说明所建立的发动机飞轮有限元模型能够较为准确地描述发动机飞轮的振动特性。

本方案有4个活动部件：平衡体绕基座360°旋转、连接块绕平衡体360°旋转、弯管绕连接块左右45°旋转、灯头绕弯管左右45°旋转，各个活动关节都具有机械结构锁。总高度32 cm左右。不足是拆卸比较耗时。见图3。

  

图3 悬挂式LED手术无影灯(带平衡体)示意图

5 小结

鉴于我军列装了上百种型号的舰艇，其大小各不相同，所对应的能适宜手术的舱室也不尽相同。较目前传统手术无影灯，以上三个方案虽均有显著改进，方案一的灵活性强，综合性能高，能够适合各类舱室的手术要求，且制作成本相对便宜；方案二组装快，能在面积较大的舱室使用，不足是传电导轨部分制造成本较高；方案三能够适合多角度手术部位的照明，不足是临时组装比较耗时。因此，可以根据舰艇舱室的具体情况选择不同方案的LED手术无影灯，但具体使用效果有待下一步应用后进行评估。

[参考文献]

[1] 骆星九，喻锡成，沈俊良，等.医院船医疗标识系统的设计与应用[J].中华航海医学与高气压医学杂志,2009,30(6):372-373.

[2] 赵晓光，王浩，王奎海，等.远航外科卫勤保障体会[J].海军医学杂志,2012,33(1):39-40. DOI:10.3969/j.issn.1009-0754.2012.01.021.

[3] 杨海，张玉亮，吴桂荣，等.某医院船医疗舱室改装分析[J].海军医学杂志,2003,24(3):249-250.

[4] 卓龙彩，王春飞，周文光，等. 新型LED野战手术无影灯的临床应用[J].医疗卫生装备，2012，33(12):74-75.

[5] 余阿陵，陈显彬.基于PIC单片机的医用LED手术灯设计[J].陕西科技大学学报(自然科学版),2011,25(2):100-104.

[6] 安亮.LED手术灯控制技术研究[D].天津理工大学,2013.

[7] 呼功崛.LED手术无影灯的研发[D].北京交通大学,2014.

[8] 王强.LED手术无影灯的设计[D].华中科技大学,2011.

[9] 陈思.LED手术无影灯控制系统研究[D].贵州大学,2015.