医用内窥镜冷光源显色性评价探讨

王海娟 黄德球 丁罕 黄志强 国家食品药品监督管理局广州医疗器械质量监督检验中心 （广东 广州 510663）

医用内窥镜冷光源显色性评价探讨

王海娟 黄德球 丁罕 黄志强 国家食品药品监督管理局广州医疗器械质量监督检验中心 （广东 广州 510663）

显色指数是目前评价光源显色性的唯一途径。YY1081-2011也新增了对医用内窥镜冷光源的显色指数的要求。然而，实际测试和应用中发现，用显色指数来评价医用内窥镜冷光源显色性仍存在一些问题。本文从显色指数的标准计算方法入手，分析和探讨了用显色指数评价医用内窥镜冷光源显色性面临的问题，以期对生产企业和相关检测人员更好地理解和测试医用内窥镜显色指数提供一定的参考。

显色性 显色指数 医用内窥镜冷光源

0. 引言

显色性是光源的重要评价指标之一，众所周知当光源发出的光照射到物体上时会呈现不同的客观效果和色彩，显色性就是反应光源对实物的真实色彩的显现程度。光源对颜色的表现越好其显色性也越高，所呈现的的颜色与自然原色最接近；光源对颜色表现越差那么其显色性就越低，与物体实际的颜色差距也越大。所以照明光源一般用显色指数作为显色性的评价指标。

一个光源通过与标准光源在颜色辨认方面的比较，得出的这种测量方式我们定义为显色指数。显色指数通过后来的发展和改进现在已经成为光源的一种普遍认可的度量标准，目前人们评价与报告的唯一途径就是光源显色性。

医用内窥镜冷光源是指用于为内窥镜手术作照明光源及医用辅助照明的光源。医用内窥镜冷光源光源显色性不佳易导致方位混淆、视觉错误，丢失经验，诊察或手术可能失去把握。同时，由于人体腔内周边组织环境复杂，组织光学特性各异，对医用内窥镜冷光源光源显色性提出了非常高的要求。因此，医用内窥镜冷光源强制性行业标准YY 1081-2011新增了对光源显色指数的规定，要求医用内窥镜冷光源的显色指数必须不小于90[1]，以保证其具有良好的显色性。目前，对医用内窥镜冷光源显色指数的计算普遍采用“测色法”。

1.显色指数的计算

计算显色指数的标准方法是1965年CIE制定的一种评价光源显色性的方法，简称“测色法”[2]。此方法1974年修订后[3]，正式推荐在国际上采用。

根据CIE的规定，显色指数有特殊显色指数和一般显色指数，分别用Ri和Ra表示。计算过程是采用14种试验颜色作为样品，其中第1到第8种试验色用于计算一般显色指数，这8种包含各种有代表性的色调的颜色样品选自孟塞尔色标。除了这八种标准颜色样品用以计算一般显色指数外，为了计算特殊颜色显色指数，CIE还补充规定了6种标准颜色样品，以便检测光源的特殊显色性能[3]。

我们先选用14种试验颜色作为样品，参考光源和待测光源对这些试验色卡显现的颜色是有差异的，我们把这两种光源对色卡显色差异定义为色差ΔEi，那么光源特殊显色指数就可以根据公式（1）得出。

特殊显色指数：

这里第1到第8种试验色用于计算一般显色指数。

因此，一般显色指数：

对于如何选择参考光源CIE也有规定，当被测光源的色温低于5000K时，参考光源一般选择普朗克辐射体；当被测光源的色温高于5000K时，参考光源一般选择标准照明体D[4]。

2.医用内窥镜冷光源显色性评价探讨

CIE规定，Ra的取值范围从0到100，Ra值越大，说明光源的显色性越好。我们认为当显色指数大于等于80时，光源的显色性就是优良的；当显色是指在50到79范围内是，光源的显色性表现一般；当显色指数小于50时，光源的显色性表现就是比较差。医用内窥镜冷光源作为用于内窥镜手术照明用光源，行业标准YY 1081-2011对其显色性提出了非常高的要求，要求医用内窥镜冷光源的显色指数Ra必须不小于90，以保证其具有良好的显色性。然而，随着科学技术的发展，医用内镜冷光源的种类日益增多，以LED冷光源为代表的新型光源的出现，给冷光源的显色性评价提出了新的挑战。在多年检测工作中我们发现，对于一些传统的冷光源，譬如卤素灯冷光源、氙灯冷光源，显色指数普遍比较大，要满足显色指数不小于90这个要求相对是比较容易的，而对新型冷光源如LED冷光源，显色指数会偏小，要满足显色指数不小于90这个要求相对困难。然而，我们在实际测试中观察发现，显色指数低的LED冷光源未必比显色指数高的传统冷光源显色性差，在某种情况下显色指数低的LED冷光源可以达到更完美的显色效果。是什么原因导致了这种现象的出现呢？

分析上面的公式（1）和公式（2）我们会发现一些问题。公式（2）中，计算一般显色指数时，我们取8块色样，对这8块色样计算其特殊显色指数然后取算术平均值，计算一般显色指数值取8块标准色样，得出光源对其显色性，这8种标准的颜色样品都是非饱和色，都具有中等彩度和明度，用它们来衡量频带较宽的连续光谱的显色性会有很好的结果，而对于评价像LED冷光源这样的光源则会产生问题，因为LED冷光源的波形陡峭，且频带狭窄。从这个角度分析我们会发现有时候显色指数低的LED冷光源可以达到更完美的显色效果。

基于上述分析，对于医用内窥镜冷光源显色性评价还需要一个更加完善的评价方法以适应不断发展的新光源技术。但是在没有制定出更适合的评价标准方法前，光源显色性只能用显色指数值来评价。

3.总结

医用内窥镜冷光源由于其应用于临床内窥镜手术，有应用环境条件复杂，危险程度高的特点。因此，行业标准YY 1081-2011对其显色指数提出了很高的要求。然而，由于目前通用评价方法的限制，部分LED光源的显色指数不能完美地反应光源的显色性，以致于LED光源较难满足该行业标准的要求。对于这种情况，一方面需要探索发展新的光源显色性评价方法，另一方面，也需要LED光源生产企业改进工艺来适应目前的显色性评价方法。这样才能使LED光源在医疗照明领域得到更好、更广泛地应用。

[1] YY 1081-2011《医用内窥镜 内窥镜功能供给装置冷光源》.

[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] 荆其诚, 焦书兰. 色度学[M]. 北京:科学出版社, 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