Curso lámparas - Apuntes de Electromedicina Xavier Pardell

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Curso lámparas

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Estos elementos iluminan el área quirúrgica para lograr una óptima visualización de los objetos pequeños de bajo
contraste a profundidades variables en incisiones y cavidades del cuerpo. Debido a que las manos, las cabezas y los instrumentos pueden obstaculizar el campo quirúrgico, estas lámparas están diseñadas para reducir las sombras y minimizar la distorsión del color.



También están hechas para funcionar durante períodos extendidos de tiempo sin emitir calor excesivo, el cual podría causar incomodidades o secar los tejidos en el área quirúrgica.

Principios de funcionamiento

Una lámpara quirúrgica consta característicamente de uno o múltiples ensamblajes de cabezales de luces unidos a un brazo de suspensión, que permite el movimiento vertical y circular. El brazo de suspensión por lo general está conectado a un adaptador inmóvil, sobre el cual puede rotar el brazo. La lámpara está configurada para un posicionamiento flexible utilizando manijas esterilizables o mangos no estériles (rieles curvos), y se puede equipar con frenos y detenciones automáticas, que controlan el posicionamiento mientras mantienen una distancia adecuada por encima y alrededor de la zona quirúrgica. El soporte para el alumbrado quirúrgico se puede instalar en un punto fijo en un techo o una pared, o se puede colocar a lo largo de un riel montado en el techo



En el caso de las lámparas instaladas en el techo (cielíticas), uno o más transformadores se localizan ya sea por encima del acabado del techo o en una caja de control remoto instalada sobre la pared, para convertir la línea de voltaje entrante en el voltaje mínimo requerido para la mayoría de las bombillas. Casi todas las lámparas quirúrgicas tienen controles de atenuación, y algunas también ofrecen un tamaño de campo ajustable para reducir la iluminación de la periferia del sitio quirúrgico (donde las reflexiones y el resplandor de las indumentarias, esponjas o instrumentos puede ser una fuente de incomodidad para los ojos).

Tipos de tecnologías

Existen actualmente tres tecnologías:

1. Incandescentes: Todos los cuerpos calientes emiten energía en forma radiación electromagnética, si se calienta un cuerpo a la temperatura de incandescencia una buena parte de estas radiaciones caerán en la zona visible del espectro generando luz. Para conseguir está temperatura se pasa una corriente eléctrica a través de un filamento conductor muy delgado. En general los rendimientos de este tipo de lámparas son bajos debido a que la mayor parte de la energía consumida se convierte en calor.

• Incandescentes No Halógenas: Que pueden llevar un gas inerte o haberse hecho el vacío en su interior. En el entorno quirúrgico se usaron con gas inerte con una eficacia luminosa de entre 10-15 lm/W y duración de 1.000 h. Trabajado a 24V.

• Incandescentes Halógenas: En las lámparas incandescentes el paso del tiempo produce una disminución significativa del flujo luminoso debido al ennegrecimiento del encapsulado de cristal por la evaporación de partículas de wolframio del filamento y su condensación sobre dicho encapsulado. Agregando gas con halógenos (cloro, bromo o yodo) al relleno se consigue establecer un ciclo de regeneración que evita el ennegrecimiento. El funcionamiento de este tipo de lámparas requiere de temperaturas muy altas. Por eso, son más pequeñas y compactas que las lámparas normales y la ampolla, de un cristal especial de cuarzo, impide manipularla con los dedos. En el entorno quirúrgico se usan las bombillas halógenas de bajo voltaje (entorno a los 24V), con una eficacia luminosa de 22 lm/W y una duración aproximada de 1.000 horas.

2. Descarga de gas: La irradiación es el resultado de la excitación de un gas sometido a descargas eléctricas entre dos electrodos. En cada encendido se requieren un tiempo de encendido (inicio de la descarga +transitorio) y a menudo un tiempo de enfriado. Al igual que las lámparas halógenas su tensión de trabajo es baja emitiendo una luz muy blanca (4.500 K) pero que requieren unos minutos tanto para alcanzar su máximo rendimiento, como para enfriarse y poder volverse a encender. Las pérdidas de energía por calor son menores que en las incandescentes pero hay pérdidas por emisión de luz no visible. Dispone de componentes intermedios y la duración depende del número de encendidos siendo la media de 5.000 horas.

3. LED (Light Emitting Diode): Se basa en semiconductores del tipo P-N que cuando se polariza directamente emite luz. Este efecto se llama electroluminiscencia y el color de la luz (correspondiente a la energía del fotón) se determina a partir de la banda de energía del semiconductor. Permite por tanto una gran versatilidad respecto a cambio de color, así como en la arquitectura de la lámpara (por su reducida área menor a 1mm2).



Si comparamos las prestaciones de las distintas tecnologías vemos que:

  • En cuanto a eficiencia energética las tecnologías se clasificarían de mayor a menor en: LED, Gas y Halógena. Es importante no solo por el ahorro sino por los inconvenientes de la disipación de calor y desecación del campo quirúrgico.

  •  Posibilidad de variar el color: Los LED permiten por su pequeño tamaño permite la agrupación de LED’s de distintos colores resultando en una gran variación de color. Las lámparas de Gas y Halógenas tienen un color fijo.

  •  Durabilidad: Es en orden de más a menos LED (40.000h); Gas (5.000h) e incandescencia (1000h).

  •  Disponibilidad: LED y Halógena es inmediata. Gas requiere un tiempo de calentamiento.



Normativa y sistemas de medición

La Normativa aplicable a lámparas quirúrgicas (IEC60601-2-41) hace referencia al funcionamiento básico de seguridad y esencial. Esta norma redactada en el 2009 complementaba la del 2005 y que sustituía a la del 2000. La norma comprende los conceptos que definen los parámetros de medida y sus límites para validar las características de funcionamiento de las lámparas.

EC [Lux=Lumen/m2] -Intensidad lumínica en el centro del campo de luz: Punto de iluminación máxima en el campo de luz, medido en el centro del campo (LFC) a un metro de distancia. Se realiza la medida con un luxómetro calibrado. La norma exige un valor entre 40Klx y 160Klx.



L1-L2 [mm]-Profundidad de iluminación: Indica la distancia (profundidad) en la cual se tiene una iluminación superior o igual al 60% de la Intensidad Lumínica en el centro del campo (EC). Partiendo de la distancia de 1 metro de la cúpula, se busca el punto por encima en el que la intensidad lumínica es el 60% de EC, esta medida es L1 (cm), se hace lo mismo por debajo, encontrando la medida (L2). La profundidad de campo es L1+L2 (cm).




D10 y D50 [mm]-Diámetro del campo de luz: Da una indicación de la superficie útil de iluminación. Para ello se definen dos medidas, D10 y D50 que sirven para comparar prestaciones de las lámparas de forma objetiva. D10.- Diámetro de un círculo alrededor del centro del campo de luz (LFC) donde la intensidad lumínica es superior o igual al 10% de EC. D50.- Diámetro de un círculo alrededor del centro del campo de luz (LFC) donde la intensidad lumínica es superior o igual al 50% de EC.



Se realizan las medidas en 8 puntos encontrando 4 diámetros (a 45º) y se hace la media. La norma exige una caída de la intensidad lumínica respecto al centro (LFC) de progresión suave, para ello exige que D50 sea superior al 50% de D10.


Iluminancia con 1 mascara, 2 mascaras, tubo, tubo+1 macara y tubo+2 máscaras [% de EC]- Sombras de dilución: Capacidad del equipo para minimizar el impacto de las sombras en el área de trabajo, causadas por la obstrucción parcial del operador de la luz. En presencia de las máscaras y tubos que simulan la cabeza de uno o dos operadores se mide la intensidad lumínica y en el LFC a un metro. El % respecto a EC es el valor de la medición de sombras. La norma no indica un valor concreto pero deben especificarse estos valores en la ficha del producto.





TC [K]-Temperatura del color: La temperatura de color de una fuente de luz se define comparando su color dentro del espectro luminoso con el de la luz que emitiría un cuerpo negro calentado a una temperatura determinada. Por este motivo esta temperatura de color se expresa en kelvin. Debe estar entre 3.000-6.700 K







Ra [%]-Índice del rendimiento del color. Es un indicador de la capacidad de reproducir colores de los objetos de la fuente de luz. Se mide en %, siendo la referencia del 100% la luz natural del sol y 0% cuando la fuente de luz no permite distinguir colores y se ven los objetos en escala de grises. Los valores que exige la norma son 85- 100%.


Ee [W/m2]-Valor máximo de irradiación total: Medida en el LFC a un metro por debajo de la cúpula. Se exige valor inferior a 1000W/m2

La norma indica que las lámparas han de cumplir:


  •  Los mangos desmontables y esterilizables.

  •  La distribución de la luz ha de ser radial cónica con atenuación de las sombras proyectadas.


  •  La iluminación debe permitir ver las cavidades profundas y reducir al mínimo la fatiga ocular.

  •  Emitir la mínima de energía en el campo operativo para evitar desecación de tejidos y calor al operador.


  •  La iluminación debe ser central y debe tener iluminación de reserva en caso de fallo.

  •  La ficha técnica del producto debe indicar: EC, D10, D50 e Intensidades remanentes (en %) de las medidas con máscaras.


Principales averías

Los problemas que presentan habitualmente las distintas tecnologías son:

Halógenas: Deterioro de los materiales causados por las altas temperaturas y problemas electrónicos Se valida que la vida media útil de las bombillas es de 1.000h, aunque a veces se acorta debido a rotura por golpes. Los nuevos modelos de halógenas presentan, mejoras en la electrónica y mecánica (reduciendo el número de incidencias) así como en el portalámparas alargando la vida de las bombillas. Se mejoran los acabados y sustituyen elementos perceptibles de caer y se facilitan ajustes en preventivo.

Gas: Se comprueba que la vida media de las bombillas es 3.500h, aunque hay que cambiar la halógena de reserva porque a veces se usa en determinadas cirugías en las que el cirujano no quiere trabajar con luz “tan blanca”. No hay fallos excesivos de electrónica ni mecánicos por tratarse de modelo con diseños nuevos.

LED: Las incidencias son menores respecto a las otras tecnologías debido al: diseño y componentes, bajo consumo, baja emisión de calor y reducción del peso de la cúpula. En 2,5 años (el periodo más largo de estudio) sólo ha habido una avería mecánica de ajuste de brazos y no se han perdidos prestaciones lumínicas. La vida media útil (según fabricantes) es de 40.000h.




Autores: Núria Llahí y Xavier Pardell   




BIBLIOGRAFIA
1. Vilagran Jiménez. R , Castañon Cruz. A, Bande Monforte. O, Evolución y tipos de lámparas quirúrgicas. Análisis en base a un parque real
2. Fuentes Luminosas: Beatriz M.O´Donell, José D.Sandoval y Fernando Paukte.
3. Norma UNE: ICE 60601-2-41 (2008-09)
4. Manuales de lámparas del parque Hospitalario y consultas departamentos técnicos de fabricantes.

 
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