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Surgeons working in operating room

Grundlagen der
OP-Beleuchtung

Themen

Wissenswertes über OP-Leuchten

Die richtige Beleuchtung des Operationsbereichs ist entscheidend für die Sicherheit der Patienten und den Komfort des Personals. Das Beleuchtungskonzept sollte daher sicherstellen, dass sich das medizinische Team ungestört auf den chirurgischen Eingriff konzentrieren kann.

Erfahren Sie, welche Leuchtenarten langfristige Vorteile für die Effizienz im OP bringen.

Werfen wir zunächst einen Blick auf die Geschichte

Vor der Erfindung des elektrischen Lichts fanden chirurgische Eingriffe meist bei Tageslicht statt; die Beleuchtungsintensität lag hierbei in einem Bereich von 10.000 lx bis 80.000 lx, je nach Tageszeit und Wettersituation. Ende des 19. Jahrhunderts ersetzten Glühlampen das direkte Sonnenlicht, sodass Operationen fortan zu jeder Tages- und Nachtzeit möglich wurden.
In den 1960er-Jahren konnten Halogenlampen den OP-Tisch bereits mit 100.000 Lux beleuchten – dies entspricht dem Licht der hellen Mittagssonne an einem Mittelmeerstrand. Dreißig Jahre später hatten moderne Entladungslampen die Intensität des verfügbaren Lichts auf ganze 200.000 lx erhöht! Doch dieses „Je heller, desto besser“-Prinzip führte auch zu einem schnelleren Ermüden der Augen und verringerte somit letztlich die Effizienz der Chirurgen. Heute arbeiten mehr und mehr Operationsleuchten mit LEDs. Diese Leuchtenkörper benötigen weniger Energie und erzeugen ein klareres und kühleres Licht, in dem der Chirurg noch effizientere diagnostische Entscheidungen treffen kann.

Was ist bei OP-Leuchten zu beachten? 

Für die richtige Beleuchtung muss ein fein abgestimmtes Verhältnis zwischen Leuchtkraft, Schattenmanagement, Lichtintensität und Temperatur hergestellt werden. So herrschen an der Operationsstelle optimale Sichtverhältnisse, und die Augen des Operateurs ermüden nicht so schnell.

Es sind 4 Hauptkriterien zu berücksichtigen:

Beleuchtung, Lichtvolumen, Wärme- und Schattenmanagement.

Beleuchtung

Die richtige Beleuchtung ist immer ein Kompromiss aus optimalen Sichtverhältnissen und möglichst geringer Blendwirkung, welche die Augen des Operateurs belasten würde. Die maximale zentrale Lichtstärke (Ec) muss im Zentrum des Lichtfelds und in einem Meter Entfernung von der Lichtquelle 40.000 bis 160.000 lx betragen. Die Größe des Lichtfelds kann je nach Art des Eingriffs angepasst werden, um eine periphere Blendung zu vermeiden. Dieses Lichtfeld wird an einem Punkt berechnet, an dem die Lichtstärke mindestens 10 % der maximalen zentralen Lichtstärke (Ec) beträgt. Der Durchmesser dieses Bereichs wird als D10 bezeichnet.
Die Beleuchtung muss einheitlich sein, damit eine Augenbelastung durch Blendung vermieden wird. Der Durchmesser wird gemessen, wenn die Lichtstärke 50 % der maximalen zentralen Lichtstärke beträgt (der sogenannte D50-Wert), und es wird ein D50/D10-Verhältnis ermittelt. Gemäß den Normvorgaben muss dieses Verhältnis mindestens 0,5 betragen.

Schattenmanagement

 Das Schattenmanagement hängt nicht allein von der Leistungsstärke der Leuchtenkörper ab – entscheidend ist vielmehr, wie gut die Sichtverhältnisse für das chirurgische Team sind, das unter dem Leuchtenkörper operiert. Die Qualität der OP-Leuchten hängt auch davon ab, wie gut die offene Operationshöhle ausgeleuchtet ist. Hierbei muss ein optimaler Ausgleich zwischen der Lichtmenge und dem Schattenmanagement gefunden werden. Es gibt zwei Arten von Schatten: Schlagschatten und Konturschatten. Schlagschatten beeinträchtigen die Sichtbarkeit, Konturschatten hingegen helfen dem Auge, Tiefe und Volumen einzuschätzen. Eine effiziente Beleuchtung minimiert die Entstehung von Schlagschatten und hebt Konturen hervor. Die Entstehung von Schlagschatten wird durch die Oberfläche der Lichtquelle beeinflusst: Wie wird das Licht zum Operationsfeld geleitet, wo wird es am meisten benötigt, und wie viele Lichtquellen sind optimal? Eine größere Zahl von Lichtkegeln schwächt entstehende Schatten ab und verschafft dem Chirurgen somit eine bessere Sicht.

Das Lichtvolumen

 Eine dreidimensionale Ausleuchtung ist vor allem bei Operationen mit einer tiefen Kavität sehr wichtig. Wenn mehrere Leuchtfelder miteinander kombiniert werden, ist eine einheitliche Ausleuchtung sichergestellt. Das Lichtvolumen wird mithilfe einer IEC-Standardformel berechnet: L1 + L2. L1 ist der Abstand zwischen dem Punkt der maximalen zentralen Lichtstärke und dem Punkt, an dem in Richtung des Leuchtenkörpers eine Leuchtkraft von 60 % gemessen wird. L2 ist der Abstand zwischen dem Punkt der maximalen zentralen Lichtstärke und dem Punkt, an dem aus der Richtung des Leuchtenkörpers eine Leuchtkraft von 60 % gemessen wird. Im Optimalfall sorgen OP-Leuchten für ein möglichst großes Lichtvolumen im Inneren der Kavität, auch wenn die Lichtquelle weiter als einen Meter von der Operationsstelle entfernt ist. Die Bestimmung des L2-Wertes ist bei tiefen Kavitäten besonders wichtig.

Wärmemanagement

Licht ist immer auch Energie, daher ist ein sicheres Wärmemanagement für die Vermeidung der Austrocknung von Geweben unerlässlich. Wärme kann an zwei Stellen gemessen werden: am Leuchtfeld und am Leuchtenkörper. Zu viel Wärme kann unangenehm für den Chirurgen sein und freiliegendes Patientengewebe austrocknen. LEDs erzeugen zwar keine schädliche Infrarotstrahlung, dennoch geben sie etwas Wärme ab. Je stärker die Beleuchtung, desto mehr Strahlung entsteht. Die IEC hat als zulässige Höchstgrenze im Lichtfeld für diese Art der Strahlung 1000 W/m² festgelegt. Der Operateur hat hierbei immer die Möglichkeit, überlappende Lichtfelder herzustellen. Leuchtenkörper erzeugen jedoch auch Strahlungswärme; diese muss minimiert werden, um eine Überhitzung und Störungen der Laminarströmung zu vermeiden. Hochwertige Operationsleuchten erzeugen weniger Wärme und sorgen so für größeren Komfort und bessere Therapieergebnisse.

Ausfallsichere Operationsleuchten

Im OP dürfen keine Fehler unterlaufen. Ausfallsichere Geräte sind so konzipiert, dass sie beim Auftreten eines Einzeldefekts weiterhin gefahrlos funktionieren. Es wird sicher gestellt , dass Beleuchtung und Manövrierfähigkeit erhalten bleiben, und sie bieten eine zentrale Beleuchtungsstärke von mindestens 40.000 lx. Einzelne Leuchtenkörper ohne Vorrichtungen zum Schutz vor einem Lichtausfall im Falle eines Einzeldefekts sind nicht ausfallsicher. Eine Leuchte mit zwei kleineren Leuchtenkörpern mit separaten Transformatoren, Sicherungen und Verkabelungen ist hingegen ausfallsicher. Beispiele für Einzeldefekte: Drahtbruch im Inneren des Geräts, Ausfall des Schleifrings, einer Sicherung oder einer Leuchte oder Isolationsfehler im elektronischen Gerät, Unterbrechung der Stromversorgung der Leuchte.

Spezifische Normvorgaben für OP-Leuchten

Norm 60601-2-41 der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC).
Die französische Firma ALM initiierte eine internationale Arbeitsgruppe (Deutschland: Heraeus – Berchtold, Großbritannien: Brandon, USA: Steris – Getinge, Japan: Yamada, UdSSR, Frankreich: ALM + Angenieux), die im Jahr 1990 auf der Grundlage eines französischen Projekts zusammengestellt wurde.
Im Jahr 1997 konnten schließlich alle Partner aus dem produzierenden Bereich eine Einigung erzielen. Die Abstimmung über die Norm sowie deren Veröffentlichung und Anwendung begann im Dezember 1999. Sie reguliert die Sicherheitsanforderungen an Operations- und Untersuchungsleuchten. In der weltweit tätigen Organisation für Normung sind sämtliche nationalen elektrotechnischen Komitees vertreten. Ihr Ziel ist die Förderung der internationalen Zusammenarbeit in allen Fragen der Standardisierung. Die erarbeiteten Dokumente werden als Empfehlungen herausgegeben, die international befolgt werden sollen. Die nationalen Komitees der IEC verpflichten sich, die internationalen Normen der IEC transparent umzusetzen, soweit es im Rahmen ihrer nationalen und regionalen Normen möglich ist. Abweichungen sind klar anzugeben. Die IEC sieht kein Kennzeichnungsverfahren vor, um ihre Zulassung anzuzeigen. Die IEC übernimmt keinerlei Verantwortung für Geräte, die laut Hersteller einer oder mehreren ihrer Normen entsprechen. Heute entsenden die folgenden Firmen Vertreter in die IEC: Steris (USA), Getinge (Schweden), Berchtold/Stryker (Deutschland bzw. USA), KLS Martin (Deutschland), Rimsa (Italien), Brandon (Großbritannien), Dräger (Deutschland), Skylux (Japan)* *Stand November 2017

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