استاندارد روشنایی اتاق عمل با استفاده از تکنولوژی های نوری متناسب با عمل های جراحی مختلف
مقدمه:
ایده طراحی یک چراغ اتاق عمل ،حصول نوری مشابه با نورآفتاب، بدون ایجاد حرارت و با قابلیت تطابق لازم نسبت به منطقه و نوع عمل جراحی می باشد. برای اولین بار در اواخر قرن نوزدهم ، براساس چنین ایده ای،توماس ادیسون نور یک روز آفتابی را برای انجام یک عمل جراحی با استفاده از ۱۵ عدد شمع و تعدادی آینه شبیه سازی کرد.امروزه با فراهم آوردن فناوری فیلترهای نوری،لامچهای با طیف نوراصلاح شده و رفلکتورهایی با طراحی بسیار دقیق ، امکان بدست آوردن نوری ایده آلبرای اعمال جراحی مختلف بوجود آمده است .
از طرفی فناوری ساخت بازوهایی با درجات آزادی زیاد، قابلیت چرخش نامحدود و میراکننده های با عملکرد بالا و نیز بهره گیری از علم ارگونومی شرایط بهینه برای یک عمل جراحی را فراهم میکند .
نکات فوق به منظور ایجاد نوری مشابه نور روز (نور خورشید ) و بدون حرارت و با عمق نفوذ زیاد می باشد به نحوی که جراح وجود چراغ را حس نکرده و پس از اولین تنظیم چراغ ، تمام توجه خود را به بیمار و جراحی معطوف میکند .
بر این اساس مهمترین ویژگیهای چراغ های یک اتاق عمل را میتوان بصورت زیر شمارد:
- برخورداری از نورکافی، متناسب با هر نوع عمل جراحی
- برخورداری از نوری مشابه با نور روز
- ایجاد نور سرد با استفاده از فیلترهای نوری مناسب
- قابلیت نفوذ نور در عمق منطقه عمل
- ایجاد حداقل سایه در منطقه عمل
- بهداشتی بودن محیط چراغ
- سادگی ساختار و سهولت تنظیم چراغ
- داشتن تنوع و مدولار بودن لایت هد برای بدست اورن مناسبترین شدت روشنایی و اندازه منطقه
در اینجا هدف معرفی مولفه های اصلی یک چراغ اتاق عمل می باشد .این مولفه ها به صورت هی گوناگون توسط تولید کنندگان مختلف چراغ مورد توجه قرار میگیرد و هر کمپانی خاص تکنولوژی و مفاهیم خاص خود را برای برآورده ساختن آن ها بکار می گیرد. براساس استانداردهایی مانند استاندارد DIN و IEC ، پارامترهایی برای تعیین کیفیت چراغ های اتاق عمل تعریف شده اند که در نهایت نشان دهنده تفاوت تکنولوژی در ان ها می باشند.
برخورداری از شدت روشنایی و سطح روشنایی کافی
متناسب با هر نوع عمل جراحی خاص ، شدت روشنایی و سطح روشنایی خاصی مورد نیاز است . این دو پارامتر در چراغ های مختلف، با دو مقدار شدت روشنایی بر حسب LUX و قطر میدان روشنایی برحسب سانتیمتر بیان شده و براساس استاندارد های مختلف در شرایط خاصی بدست می ایند .
براساس استاندارد IEC ، شدت روشنایی یک چراغ ، در مرکز میدان روشنایی، در حالت تنظیم مینیمم سطح روشنایی و در فاصله یک متر از سطح ،در راستای محوراصلی چراغ بدست میآید. سطح روشنایی چراغ نیز سطح دایره ای می باشد که شدت روشنایی در محیط آن ۱۰% روشنایی در مرکز آن (ماکزیمم روشنایی) می باشد. در نهایت با تقریب میتوان گفت که شدت روشنایی چراغ با مجذور قطر میدان روشنایی رابطه عکس دارد. به طور مثال چراغی که در مینیمم قطر میدان روشنایی ۱۳ سانتیمتر ۹۰۰۰۰ LUX روشنایی تولید میکند، در صورت تنظیم در قطر میدان ۱۷ سانتیمتر، توانایی تولید حدود ۵۰۰۰۰ LUX روشنایی را دارد.
برخورداری با نوری مشابه نور روز
نور خورشید ، ترکیبی از کلیه نورهای طیف مرئی و محدوده وسیعی از طیف های نامرئی (UV ،IR) می باشد که به رنگ سفید متمایل به زرد کمرنگ دیده می شود. مشاهده اجسام از جمله بافت بدن در مقابل این نور نمایانگر رنگ طبیعی آنهاست. در نظر گرفتن طیفی مشابه طیف نور مرئی خورشید در چراغهای سیالیتیک ، حداقل خستگی چشم و خطای تشخیص رنگ را موجب خواهد شد. این امر با فیلتر کردن مناسب طیف نورهای متصاعد شده از یک لامپ هالوژن و خصوصا نورهای IR و قسمتی از رنگ قرمز تحقق خواهد یافت.
برایند طیف های نور تولید شده توسط لامچ و طیف نو ر عبوری و بازتابی در فیلترهای مختلف ، توسط دو پارامتر مختلف Color Rendering Index(RI)وColor Temp.(CT) نشان داده می شود.
CT یا دمای نور مفهومی غیرفیزیکی دارد و عددی برحسب درجه کلوین بوده و نشان دهنده طول موج مرکزی طیف نور می باشد.
در اتاق عمل ۳۰۰۰oK< CT <5000Ok و۹۰% < Ra برای نور چراغ اتاق عمل مقادیر قابل قبولی است .
از سویی قابلیت تشخیص نور قرمز که با R9 نشان داده می شود غالبا عددی بین دو مقدار ۳۰% و ۸۰% می باشد. دلیل محدود کردن این اندیس نسبت به اندیس میانگین Ra نزدیکی طول موج رنگ قرمز به IR می باشد که در نتیجه افزایش مقدار R9 از سویی موجب افزایش حرارت نور شده و از سوی دیگر رنگ نور حاصل به جای گرایش رنگ زرد کمرنگ (نور روز) به سفید گرایش پیدا می کند . بنابراین اساس استاندارد های DIN و IEC این مولفه از مولفه مجموع Ra حذف شده است .
ایجاد نور سرد با استفاده از فیلتر های نوری مناسب
در عمل های جراحی و بخصوص عمل های طولانی ، کاهش عمده حرارت در اطراف سر و گردن جراح و نیز در منطقه عمل ضروری می باشد . حداکثر افزایش دما در اطراف سر جراح و منطقه عمل براساس استانداردهای خاص تعیین گردیده است . بطور کلی ساختمان اپتیکی یک چراغ اتاق عمل متشکل از لامپ هالوژن ( که طیف وسیعی از نور مرئی و IR ایجاد می کند) ، یک رفلکتور( جهت بازتاب نور و فیلتر نمودن قسمتی از نورهای بازتاب شده از رفلکتورها ) می باشد . به منظور بدست اوردن کیفیت مناسب نور در یک چراغ سیالیتیک ترکیب مناسبی از هر سه پارامتر فوق ضروری است. در واقع هدف ایجاد یک نور مشابه نور آفتاب ( سفید متمایل به زرد کمرنگ ) و بدون حرارت ( نور سرد ) است بسیاری از چراغ های سیالیتیک موجود تنها یک مرحله فیلتراسیون ( در رفلکتور و یا در فیلتر IR خروجی ) دارند این امر باعث محدودیت تشابه نور چراغ با نور افتاب ( گرایش به نور سبز و یا آبی ) و یا با افزایش حرارت ( گرایش به نور قرمز یا سفید) خواهد شد. نهایتا نسبت مقدار روشنایی ایجاد شده به کل توان نورانی جذب شده در واحد سطح که تحت نام راندمام روشنایی (Lumimous Efficienicy) و با واحد Lm/w نشان داده می شود، نشان دهنده میزان سرد بودن نور می باشد.
قابلیت نفوذ نور در عمق منطقه عمل
برخورداری از چنین ویژگی به دو دلیل اصلی در چراغ های اتاق عمل موردنیاز می باشد:
- نیاز به روشن نمودن داخل منطقه عمل که ممکن است دارای عمق زیاد باشد
- عدم نیاز به جابجایی چراغ یا تنظیم مجدد آن در صورت تغییر ارتفاع تخت جراحی
در حالت عادی در رفلکتورهایی که به صورت یک سطح بیضی گون ساخته شده باشند عمق نفوذ در حدود چند سانتیمتر می باشد که برای وضوح دید در عمق منطقه عمل نیاز به تغییر متوالی Focus دارد.
بنابراین روش هایی برای افزایش میزان عمق نفوذ به شرح زیر بکار گرفته شده است.
- استفاده از لنزهایی با تحدب حاص در دو طرف استفاده از لنزها می تواند عمق نفوذ را تا حدی افزایش دهد.
- استفاده از لنزهای منشوری که در آن با تغییر زوایای تابش نورو بدست آوردن نواحی کتنونی متعدد در زیر یکدیگر ( Cascaded focal points ، عمق نفوذ ۵۰ تا ۶۰ سانتیمتر افزایش می یابد. در واقع با این ترتیب ، استوانه ای از نور با روشنایی یکنواخت و مناسب ایجاد می شود.
- استفاده از رفلکتورهایی با ساختمان قطعه قطعه ( Segmented) و جای رفلکتورهایی با ساختمان بیضی گون ساده. با طراحی دقیق و بکار گیری زوایای مناسب برای قطعات تشکیل دهنده این رفلکتورها می توان همانند حالت قبال استوانه ای نورانی ، دارای شدت نور یکنواخت مطلوب بدست آورد.
ایجاد حداقل سایه در منطقه عمل
بدلیل موقعیت چراغ در بالای سر جراح و امکان قراگیری شانه و یا سر جراح در مسیر نور در طراحی منبع نور و رفلکتورها روشهایی برای کاهش سایه ایجاد شده بکاربرده می شود که شامل موارد زیر می باشند:
- افزایش اندازه رفلکتور و طراحی آن بصورت یک سطح بیضی گون برای همگرا شدن نورهای منعکس شده این روش بعنوان ابتدایی ترین روش بکار رفته، مانع از ایجاد سایه های پر رنگ ( Cast Shadow) در منطقه عمل می شود. بطور کلی به چنین چراغ هایی Single Light و یا Mono focal گفته می شود.
- استفاده از تعداد بیشتری منابع نور و قراردادن آنها با زاویه های مناسب که نقاط کانونی آنها در منطقه عمل بریکدیگر منطبق می شوند(Overlapping) چنین روشی علیرغم هزینه بیشتر ساخت آنها که مستلزم تعداد بیشتری رفلکتورو لامپ می باشد،موجب از بین رفتن بهتر اثر سایه می شود. در این روش چند نقطه ای بودن منبع نور موجب می شود که علاوه بر عدم ایجاد سایه در منطقه عمل، یکنواختی نور نیز حفظ می شود. به چنین چراغ هایی Multi star یا Multi focal گفته می شود.
برای نشان دادن اثر سایه درمنطقه عمل و نیزمیزان عمق نفوذ نور، استاندارد IECپارامترهایی را به صورت زیر تعریف کرده است:
EC: حداکثر روشنایی چراغ در حالت کمترین سطح روشناییی
E1S: حداکثر روشنایی چراغ با وجود صفحه ای ذایره ای به قطره ۲۱ سانتیمتر هم محور با محور اصلی چراغ و در فاصله ۶۰ سانتیمتری از سطح اندازه گیری.
E1ST: حداکثر روشنایی چراغ با وجود صفحه فوق و با افزودن لوله ای با قطر داخلی ۵ سانتیمتر و ارتفاع ۷/۵ سانتیمتر بر روی نقطه اندازه گیری
E2S: حداکثر روشنایی چراغ با وجود همزمان دو صفحه با ابعاد مشابه حالت قبل به صورت قرینه نسبت به محور اصلی چراغ و با فاصله ۵ سانتیمتر نسبت به یکدیگر و ۶۰ سانتیمتر نسبت به سطح اندازه گیری.
E2ST: حداکثر روشنایی چراغ با وجود دو صفحه فوق و افزودن استوانه ای با مشخصات گفته شده 
در نهایت نسبت های E2S/Ec,E1ST/EcE1S/EcوE1ST/EC نشانگر اثر موانع مختلف بر روی شدت روشنایی چراغ می باشد.
طراحی مناسب و کاربردی چراغ :
با توجه به اینکه در طراحی چراغ های اتاق عمل هدف اصلی تامیین نور سردی با مشخصات رنگ و شدت مشابه با نور روز و بدون پیچیدگی اضافه می باشد، در این طراحی نکات زیر مورد نظر می باشد
- استفاده از یک طراحی ارگاونومیک برای تغییر وضعییت و تنظیم چراغ و نیز استفاده از بازوهای خاص برای ایجاد حالت بی وزن ، درجات آزادی و زوایای چرخش بیشتر
- استفاده از حاقل تکنولوژی الکترونیک برای جلوگیری از پیچیدگی و اسیب پذیری
- راحتی سرویس و تعویض لامپها
- امکان جداکردن اجزایی که با دست در تماس می باشد مانند دسته تنظیم چراغ برای ایجاد سهولت در نظافت و استریل کردن
- عدم وجود درز و شکاف هایی که ممکن است موجب انباشتگی آلودگی و عفونت شود
فرم آترودینامیک لایت هد برای جلوگیری از ایجاد اغتشاش هوا در اطراف سر جراح در مواردی که تهویه از سقف انجام میشود