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La source de lumière
作者群
摘要
Le chapitre sur la source de lumière froide présente toutes les caractéristiques techniques de cet élément indispensable à la réalisation d'interventions en chirurgie mini-invasive.
Les points techniques de ce chapitre sont présentés étape par étape : principe de fonctionnement, besoins en laparoscopie, matériel disponible, avantages et inconvénients, utilisation et réglages, problèmes d’utilisation, critères de choix.
Les points techniques de ce chapitre sont présentés étape par étape : principe de fonctionnement, besoins en laparoscopie, matériel disponible, avantages et inconvénients, utilisation et réglages, problèmes d’utilisation, critères de choix.
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媒體類型
 刊物
2003-04
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普通的
最愛
 音訊
    |
數位出版
WeBSurg.com, Apr 2003;3(04).
URL: http://www.websurg.com/doi-ot02fr306a.htm
URL: http://www.websurg.com/doi-ot02fr306a.htm
La source de lumière
1. Introduction
Les sources de lumière puissantes et de bonne qualité sont indispensables à la réalisation d’un geste de vidéo-chirurgie moderne. Il faut absolument que toute l’équipe technique soit consciente de la nécessité de renouveler régulièrement les ampoules et les câbles de lumière froide (source de lumière initialement appelée ''lumière froide'' par plusieurs auteurs).2. Principe de fonctionnement
• Spectre de lumière
• 1
Un éclairage peut être obtenu par échauffement d’un filament de tungstène au sein duquel passe un courant électrique (lampe à incandescence). Ce filament est soit dans le vide (ampoule électrique standard), soit baigné dans un gaz (halogène le plus souvent). Les ampoules halogènes sont largement répandues dans l’industrie (éclairage automobile), au niveau domestique (halogène de « salon »), mais également en médecine. Ces sources de lumière d’une puissance de 300 à 500 Watts accompagnent le plus souvent le matériel d’endoscopie depuis plus de 20 ans. Il est à regretter que la température de couleur délivrée par ces sources lumineuses soit inadaptée à l’usage chirurgical. En effet, la température de la couleur de cette lumière (3200 degrés Kelvin) est trop basse et différente de la lumière blanche du soleil (5600 degrés Kelvin en moyenne).• 2
La technologie utilisée pour créer une source lumineuse pour les caméras chirurgicales est réalisée par la création d’un arc électrique au sein d’une atmosphère d’halogénure métallique (Hydrargyrum Medium arc-length Iodide ou HMI) ou de xénon. Cet arc électrique, à la façon d’un flash photographique sans filament, émet une lumière beaucoup plus proche de la lumière blanche naturelle du soleil. Les sources de lumière à halogénure métallique émettent une température de couleur de 5600 degrés Kelvin et les sources xénon une température de 6000 degrés Kelvin en moyenne pour une puissance de 300 Watts. Ces lampes fournissent 4 fois plus de lumière à puissance égale que les lampes halogènes à filament. En revanche, contrairement à celles-ci, les lampes à arc vieillissent et la température de couleur émise baisse progressivement. Cela nécessite de faire une balance des blancs avant chaque utilisation et de les remplacer après 250 à 500 heures d’utilisation selon le type de lampe.Seuls ces derniers types de lampes (lampe à arc, à halogénure métallique ou au xénon) sont recommandés pour un usage en laparoscopie.
• Lampes à arc/caractéristiques
Les lampes à arc à halogénure métallique et au xénon présentent les caractéristiques suivantes.• Câbles de lumière
Le câble de lumière est constitué par un faisceau de fibres optiques collées et poncées à leurs extrémités. Elles sont munies de chaque côté d’un système de raccordement permettant de les raccorder aux optiques et à la source de lumière. Trois systèmes de fixation existent et permettent, moyennant des adaptateurs vissés, de raccorder tous les optiques aux câbles de lumière existants. L’autre extrémité est constituée de fiches. Trois standards permettent de se raccorder à la plupart des sources de lumière existantes.Options
Certains industriels ont proposé des câbles transportant la lumière, constitués de « gel » ou de « cristaux liquides ». Ces systèmes sont fragiles, s’échauffent et ne sont pas utilisés couramment.
• Câbles à fibres optiques
• Fibre optique
Les câbles à fibres optiques sont constitués par l’assemblage de fibres de verre ou de plastique d’un diamètre unitaire compris entre 20 et 150 microns. Ils transmettent la lumière tout en étant peu conducteurs de chaleur.3. Besoins en laparoscopie
Sources de lumièreTous les fabricants de caméras proposent dans leur catalogue des sources de lumière. Celles-ci ont des caractéristiques voisines sur le plan technologique. Il est important de noter que les puissances proposées par les constructeurs varient de 100 à 450 Watts. Un usage régulier d’une lumière de forte puissance permet de diminuer l’ouverture de la caméra et d’obtenir une image ayant une meilleure profondeur de champ. Pour ces raisons, nous recommandons l’usage de sources de lumière d’une puissance supérieure à 250 Watts.
Il faut également privilégier des appareils ayant une indication du nombre d’heures d’utilisation puisque la qualité de la lumière décroît avec ses heures d’utilisation.
Câble de lumière
Un câble de lumière de bonne qualité est indispensable pour acheminer la lumière de la source de lumière à l’optique. Les raccords doivent permettrent une connexion fixe sans jeu. Toute insuffisance de connexion implique une perte importante de la lumière transmise ainsi qu’un échauffement de la connexion.
4. Matériel disponible
• Sources de lumière
Le matériel proposé couvre toutes les possibilités d’une source halogène de 100 Watts à une source xénon de 400 Watts. Souvent, la régulation des sources est liée électroniquement à la caméra, constituant un ensemble homogène difficilement dissociable. Il existe des sources de lumière contenant les 2 types d’ampoules à arc (halogène, xénon). Il est possible de choisir d’utiliser l’une ou l’autre de ces sources en fonction des réglages de la caméra.• Câble de lumière
La plupart des câbles sont composés de fibres optiques pour véhiculer la lumière. Certains fabricants proposent des câbles utilisant du « gel » ou des « cristaux liquides » pour transporter la lumière.Diamètre des raccords du câble de lumière :
- pour un endoscope de 10 mm, le diamètre recommandé du raccord du câble de lumière est de 5 à 6 mm ;
- pour un endoscope de 5 mm, le diamètre recommandé du raccord du câble de lumière est de 2 à 3 mm ;
- pour un endoscope de 2 mm, le diamètre recommandé du raccord du câble de lumière est de 1 à 2 mm.
Un diamètre plus important est responsable d’un échauffement de l’endoscope préjudiciable à sa longévité.
Longueur du câble de lumière :
La longueur habituelle et recommandée d’un câble de lumière est de 1,5 à 3 mètres.
5. Avantages et inconvénients
Toute caméra de chirurgie endoscopique peut être accouplée à tout type de lumière froide. Le réglage initial des caméras endoscopiques peut être adapté à une source de lumière xénon ou à une source de lumière halogène. Le réglage de la balance des blancs permet de corriger ces particularités techniques.
Certains ensembles caméra/lumière froide présentent des systèmes automatisés de contrôle de l’intensité de la luminosité délivrée et du « diaphragme » électronique de la caméra. La mise en œuvre d’une source de lumière non adaptée à la caméra fait perdre ces réglages automatiques et peut constituer un désagrément au cours d’une intervention chirurgicale.
La connectique de ces différents appareils ne pose pas de problème particulier, la plupart des systèmes étant compatibles entre eux. Seuls les raccords de lumière froide nécessitent parfois des bagues d’adaptation en fonction des produits.
6. Utilisation et réglages
• Utilisation
Si l’utilisation d’une lumière froide est simple, une bonne connaissance du fonctionnement permet d’en optimiser l’usage.Au fil des heures d’utilisation, les lampes à arc s’usent. Ceci se manifeste par une diminution de la température de couleur émise. Cette modification progressive de la température de couleur émise explique la nécessité de réaliser une « balance des blancs » lors de chaque mise en œuvre de l’ensemble caméra/lumière froide. Cela permet à la caméra d’adapter sa position neutre des blancs à la température de couleur émise par la lumière froide. Sur le plan pratique, cela se manifeste, lors de l’utilisation d’une lampe neuve et avant la réalisation de la balance des blancs, par des blancs apparaissant bleutés qui sont dus à une lumière très dure lors de la mise en œuvre d’une nouvelle ampoule. Au fur et à mesure de la dégradation de l’ampoule, cette couleur initiale se déplace progressivement vers les roses et vers les rouges. Ceci signe l’altération de la couleur émise par la lampe et nécessite d’adapter la sensibilité de la caméra à cette lumière. Il faut noter que la balance des blancs doit se faire idéalement une fois que la source de lumière a atteint sa température de fonctionnement, soit environ après 5 minutes.
Durée de vie de l’ampoule :
La température de couleur émise par une ampoule à arc ne doit jamais être inférieure à 3500 degrés Kelvin. La température de couleur diminuant progressivement, la durée de vie de ces ampoules pour un usage chirurgical ne doit pas être supérieure à 250 heures pour une ampoule à halogénure métallique et à 500 heures pour une ampoule à xénon.
Connexion des câbles de lumière :
Si la température de fonctionnement de ces lumières est de plusieurs centaines de degrés, des filtres diminuent la chaleur transmise par les câbles. Il est toutefois important de s’assurer du bon enclenchement du câble de lumière froide dans la source de lumière. Une connexion défectueuse peut entraîner un échauffement majeur de la jonction support/câble de lumière froide et conduire à une destruction par brûlure du câble de lumière.
• Réglages
• Câble de lumière
Les lumières froides délivrant des puissances moyennes (200 à 300 Watts) sont le plus souvent utilisées au maximum de leur puissance. Dans ce cas, le diaphragme de la caméra a pour rôle de réguler la quantité de lumière transmise. Lorsque la source lumineuse est d’intensité supérieure, et en condition d’utilisation idéale, la totalité de la puissance n’est pas transmise sous peine de surexposition du champ opératoire.Câble de lumière :
Si l’utilisation d’un câble de lumière ne pose que peu de problèmes, il faut s’assurer du parfait raccordement entre la source de lumière et le câble et entre le câble et l’optique. La durée de vie d’un câble, si elle est théoriquement illimitée, est limitée en pratique par la rupture progressive des fibres due à des micro-chocs répétés. Un câble de lumière froide doit être changé lors de chaque renouvellement de l’ampoule de lumière froide.
Diamètre des fiches de raccordement :
Selon les marques et les modèles, différents systèmes de raccordement existent, tant au niveau de l’optique qu’au niveau des fiches de connexion. Il faut noter trois systèmes de connexion au niveau de l’optique. La plupart des optiques sont fournis avec des adaptateurs permettant de connecter les trois types de fiches de câbles.
• Connexion
Connexion au niveau de la source de lumière froide :De nombreuses sources de lumière froide utilisent des systèmes à mors permettant d’insérer indifféremment n’importe quel type de câble de lumière. D’autres firmes proposent des systèmes de raccordement dédiés. Dans ce cas, il existe des adaptateurs permettant de passer d’une connexion à l’autre. Il faut s’assurer de la parfaite qualité de ces adaptateurs afin d’éviter un échauffement important de la connexion en cas de contact imparfait des surfaces.
7. Problèmes d’utilisation
• Sources de lumière
Différents problèmes peuvent altérer la luminosité du champ opératoire. Dans tous les cas, il convient de contrôler l’ensemble source de lumière-câble et lumière-connexions-optique-caméra-moniteur. Une lampe usée, à l’origine de nombreuses altérations de la qualité de l’image, doit être changée.
En présence de sang, la lumière est absorbée par l’hème de l’hémoglobine et n’est pas ré-émise. Le champ s’assombrit très rapidement en l’absence de réserve lumineuse suffisante au niveau de l’ampoule. La mise en évidence de cette anomalie est aisée puisque le sang apparaît dans le champ opératoire de couleur noire. Avec une ampoule de bonne qualité et récente, le sang apparaît « rouge ».
Image peu nette : en raison d’une source lumineuse insuffisante, l’ouverture du diaphragme de la caméra est au maximum ce qui réduit d’autant la profondeur de champ et la netteté de l’image.
Distance de travail très proche : par réflexe et en cas de source lumineuse insuffisante, l’opérateur a tendance à approcher l’optique du champ opératoire pour en conserver un éclairage suffisant. Ceci amène à des gestes opératoires de petite amplitude rendant une dissection large laborieuse.
• Câble de lumière
• Complications 1
La principale complication des câbles de lumière vient de la rupture des fibres optiques. Ceux-ci sont très sensibles aux chocs et à la flexion excessive du câble. Les principales causes de rupture des câbles de lumière sont :
- chocs directs ;
- flexion importante par enroulement trop serré ;
- écrasement (le plus souvent par un chariot roulant par inadvertance sur le câble).
• Complications 2
Une autre complication qui affecte les câbles de lumière est une brûlure des fibres à l’extrémité du câble en raison de connexions sans contact direct entre la source de lumière et le câble ou entre le câble et l’optique. Il s’ensuit un échauffement important de l’air au niveau de cette interface et une brûlure de l’extrémité des fibres. Celles-ci ne transmettent alors plus la lumière.• Préservation/câble
Préservation du cable de lumière froide :Il faut préserver ces câbles en évitant les chocs et en les manipulant doucement. Il faut respecter leur rayon de courbure : une rupture significative des fibres optiques est observée en deçà d’un rayon de courbure de 15 cm.
8. Critères de choix
Sources de lumière :Une caméra tri-CCD nécessite une source lumineuse de plus grande puissance qu’une caméra mono-CCD.
Les recommandations d’achat pour une caméra mono-CCD sont :
- une source de lumière à arc, à halogénure métallique ou au xénon d’une puissance minimale de 200 à 250 Watts.
Pour une caméra tri-CCD, il est recommandé de travailler avec une source de lumière à arc, à halogénure métallique ou au xénon d’une puissance minimale de 250 à 350 Watts.
Il faut impérativement remplacer l’ampoule après les temps d’utilisation préconisés (halogénure métallique : 250 heures et xénon : 500 heures).
Un compteur horaire du temps d’utilisation est préférable à un indicateur de temps d’utilisation indirect.
Raccords:
Lors de l’achat d’un système, il faut s’assurer que les connectiques des optiques, des câbles de lumière et des sources de lumière sont compatibles entre eux. Dans tous les cas, un essai réel est impératif. Des différences mineures peuvent parfois rendrent la connexion d’un système à l’autre impossible.
9. Conclusions
Les nouvelles caméras endoscopiques à haute résolution donnent une excellente vision du champ opératoire, mais nécessitent des sources de lumière puissantes afin de l’éclairer efficacement. Il ne faut pas négliger cet élément de la colonne, indissociable de son câble de lumière, pour obtenir une image de qualité.