手术无影灯，简称无影灯（shadowless lamp），是为手术区域提供照明的专用设备，它的作用是能够最大限度地减弱手术活动中投射在手术区域上的阴影。无影灯按照其所使用的光源，分为孔式无影灯（白炽灯）、整体反射无影灯（卤钨灯、气体放电灯）和LED无影灯三代；按照反射原理可分为多孔型无影灯和单孔型整体反射式无影灯；按照是否可移动分为吊臂固定式和移动式无影灯。

无影灯在临床上主要用来照明手术部位，以最佳地观察处于切口和体腔中不同深度的小的、对比度低的物体。它能够尽量消除阴影，并能将色彩失真降到最低程度。无影灯适用于几乎所有手术，除外管道内照明，如食管、气管、胆管等，尤其为精细手术和深部手术提供极大的方便。

20世纪20年代，法国教授韦兰在英国制作出了最早的手术无影灯。此后经历多次变革，手术无影灯不断解决手术所需要的照度（一般指光照强度）、无阴影、温度控制、显色性等要求，成为现代化手术室中必不可缺的重要组成部分。

无影灯采用的光源主要有白炽灯、卤钨灯、气体放电灯和LED灯。无影灯的核心器件是照明光源，根据光源的改进，无影灯大致经历了孔式无影灯（白炽灯）、整体反射无影灯（卤钨灯、气体放电灯）和LED无影灯3个发展阶段。

第一代是以白炽灯为光源的孔式无影灯，由于白炽灯的发光强度较低，光照不够均匀，逐渐被发光强度更高的第二代整体反射无影灯所取代。

第二代整体反射无影灯的光源以卤钨灯为代表，这类光源与白炽灯的最大差别在于，卤钨灯的玻璃外壳中充有卤族元素气体，使得灯丝工作温度更高，从而获得更为理想的亮度、色温和发光效率。但卤钨灯的温升和能耗较高。

第三代LED无影灯以LED为光源，具有高效节能、冷光源和长寿命等特点，大大降低了手术区域的辐照能，它的使用寿命达到传统优质卤素光源的50倍，能耗是传统光源的0.7倍左右，极大提升了医疗照明的水平。

分为多孔型无影灯和单孔型整体反射式无影灯。

多孔型无影灯

多孔型无影灯的灯头为多孔式结构，每一孔都有一组光源，每组光源都配有一个反光碗。

单孔型整体反射式无影灯

单孔型整体反射式无影灯灯头仅用一个卤素灯光源和一个反光罩，其反光罩是由数千个小平面组成的整体复合曲面。

分为吊臂固定式和移动式无影灯。吊臂固定式通过悬臂系统固定于屋顶或墙壁，其中以吊顶式较常见，便于移动、清洁、安全、灯照范围广。移动式无影灯可以整体移动以满足手术照明需求。

用途

用来照明手术部位，以最佳地观察处于切口和体腔中不同深度的小的、对比度低的物体。由于施手术者的头、手和器械均可能对手术部位造成干扰阴影，而手术无影灯能够尽量消除阴影，并能将色彩失真降到最低程度。此外，无影灯还须能长时间地持续工作，而不散发出过量的热，因为过热会使手术者不适，也会使处在外科手术区域中的组织干燥。

适用范围

无影灯适用于几乎所有手术，除外管道内照明，如食管、气管、胆管等，尤其为精细手术和深部手术提供极大的方便。

由于光的直线传播，当光照射到不透明的物体时，在物体的背后（遮挡光照面）会形成影子。同一物体与光源所处的位置（照射角度）不同，其影子会有较大差异。灯光下物体影子中部特别黑暗的部分称为本影（umbra），四周稍浅部分是半影（penumbra）。物体在多个光源照射下，本影部分就会逐渐缩小，半影部分会出现很多层次（如图）。发光物体的面积越大，本影就越小。如果有足够数量的光源环物体周围照射，本影就会完全消失，半影也会淡到可忽略程度。

根据上述光学原理，无影灯就是将不同方向的光投射到一个区域内，在这个区域的物体由于存在不同方向的投射光，因而使物体的本影完全弱化，产生无影效果。

无影灯通常将多个（组）高亮度的灯泡或LED在灯盘上排列成圆形，合成一个大面积的光源，并固定在悬臂上能做垂直或水平移动。采用可消毒的手柄或设置消毒的（曲轨）做灵活定位，并具有自动刹车和停固功能，以灵活地操控，定位在手术操作的适宜位置。

孔式无影灯是20世纪70年代发展起来的以白炽灯泡为光源的无影灯，比较典型的孔式无影灯有四孔灯、五孔灯、九孔灯和十二孔灯，这4种灯分别为4个、5个、9个和12个白炽灯泡光源，其孔式灯可以组合成为子母灯的结构形式，例如，十二孔/五孔子母灯、九孔/五孔子母灯，也可以单独使用。四孔、五孔无影灯的无影效果及照度较低，主要用于小型手术照明。

悬臂系统

孔式无影灯的悬臂系统有2根旋转臂，可以绕基座作360°旋转，带有平衡弹簧箱的立杆也能绕立杆轴线做360°旋转。灯头可以上下摆动，摆动范围为，水平线以上15°至水平线以下45°。在摆动范围内，通过平衡弹簧箱实现灯头的定位与制动。无影灯的旋转臂、平衡弹簧箱及灯头的联动装置可以使光斑达到患者不同体位的创口界面。但在它的工作范围内，孔式无影灯并不能定位到所需要的任意位置。

光源

孔式灯的每一孔都有一组光源，光源主要由白炽灯泡、反光碗、隔热玻璃、保护隔热玻璃的白玻璃等组成（如图）。白炽灯泡固定在反光碗上，拉杆扯动夹在白炽灯泡上的夹圈，可以带动反光碗在反光碗的固定圈内摆动，用以调节反射光的发射角度。反光碗固定在灯壳上，隔热玻璃、白玻璃由玻璃固定圈固定在灯壳。通过隔热玻璃、白玻璃过滤掉反射光的大部分红外线与紫外线，汇聚各光源发出的反射光，形成照明光斑。孔式灯的反光碗通常是由镀一层反光薄膜的玻璃材料制成，能在反射可见光的同时，过滤掉小部分的红外线。孔式灯的反光碗也可用铝材加工，但是由于它的反射效果比玻璃差，所以很少采用。

整体反射无影灯的光源是卤族元素灯泡，卤素灯与白炽灯相比具有较大的技术优势，具有更高的发光效率和更长的使用寿命。整体反射无影灯由灯头、机械悬臂系统和相应的控制电路组成。

灯头

整体反射无影灯的灯头有2种规格，70灯头的直径为700mm、50灯头的直径为500mm。整体反射无影灯系统根据需要可以有不同的组合，一般根据灯头的直径分别组合为：700/700、700/500、500/500。不同于孔式手术无影灯，整体反射无影灯的大（700）、小（500）灯均能满足手术照明的需求。

整体反射无影灯的灯头主要包括光源组件、反光罩和隔热组件3部分。

（1）光源组件

灯头共有2个卤素灯泡，其中一个为备用灯泡，在主灯泡损坏时，备用灯泡可以立即自动启用。标准强制规定，当任何一组灯泡出现故障时，手术照明灯应能在5s内恢复照度，恢复到中心照度应不低于故障前中心照度的50%，且不低于40kLx。整体反射无影灯因为备用灯泡是自动启用，所以一般能在1s内恢复照明。通过旋转消毒手柄能改变卤素灯泡对反光罩的相对位置，进而调节光斑尺寸，同时也可改变照明深度。

（2）反光罩

整体反射无影灯的反光罩是有数千个小平面组成的复合曲面，卤素灯光源发出的光投射到这数千个小平面，由小平面将光反射到手术区域，这数千个不同角度的小平面可以将数千个不同方向的光形成具有理想照明深度的光斑。

（3）隔热组件：如图所示，隔热组件为6片隔热玻璃组成的筒状六边形结构，卤素灯泡安装在隔热筒内，隔热筒的隔热玻璃可以将红外辐照隔绝在筒内，透过隔热筒的仅是含有极少量红外线的冷光。由于红外辐照隔绝在隔热筒内，使得筒内的温度极高，可达200～300℃，所以隔热筒及隔热筒内的部件必须要采用耐高温材料。

机械悬臂系统

无影灯的机械悬臂系统是调整无影灯光照方位的机械装置。为了满足手术照明处于最佳角度，无影灯的机械悬臂系统可以对灯头进行全方位的准确定位。机械悬臂系统利用轴承转动，使手术灯能360°旋转并定位于需要的方位。为保证灯头移动的稳定性，机械悬臂系统内的转动装置设有可调的阻尼器件，使灯头移动手感轻巧、定位稳定、没有漂移。机械悬臂系统通过对压缩弹簧施加预压缩，由四连杆机构产生使灯头平衡所需的力，保证灯头上下移动自如、轻盈。

机械悬臂系统中有旋转臂、平衡臂、吊臂和连接臂，它们之间连接的各结合器（关节）可以活动，目的是让使用者能方便、自如地调整无影灯的光照方位。无影灯的悬臂系统配置万向悬挂装置，可提供最大的调节范围，可以和任何形式的手术室相匹配。悬臂采用新型合金材料制成，结构轻巧、使用方便、定位精确。

整体反射手术无影灯的安装高度为3m，灯头上下移动幅度为1m。升到最高时，可用于胸腔、腹腔、脑外科等手术；拉到最低，适用于肛肠科、妇科等需要侧向照明的手术。

LED作为光源可以直接将电能转化为光能，其发光转换效率可以达到80流明/瓦。LED为冷光源，它的优点是红外线和紫外线的照度极低，因此LED无影灯不再需要光的隔热过滤系统。LED无影灯采用透镜技术，免去了体积笨重的反光罩，可以使无影灯的外形设计更加美观时尚。另外，LED的使用寿命长达7万小时（理论上可达10万小时），如果按照无影灯每天使用12h来计算，LED可以使用16年，远超过无影灯使用寿命10年的行业规定。

光学结构

LED无影灯与整体反射无影灯的工作原理相似，但它的光学结构却有很大差异。LED无影灯的光学结构主要有两大类，一种是LED与透镜组合，另一种采用反光碗和LED组件。

（1）LED与透镜组合为光源的无影灯

它的单组光学组件由LED固定板、LED、凸透镜、透镜固定架等组成。尽管LED是冷光源，它的发光效率很高，但LED还是电流型换能器件，在发光的同时必然要产生一定的热量，如果不及时散热会使LED温度升高，导致LED发光效率降低、影响使用寿命。所以，固定衬板不仅用来固定LED，而且还起到为LED散热的作用。

将安装有透镜的支架固定在衬板上，由支架控制LED光源和透镜的相对位置，LED光源通过透镜折射，将不同位置LED所发出的光汇聚在一起，产生具有照明深度的光斑。

采用LED与透镜组合这种光学结构的优点是无影灯可以在有限的无影灯灯面上设置更多的光源点，如OL9500型LED无影灯主灯的光源点多达到160个。缺点是LED的光效利用不足，常用的LED的发光角度呈120°或90°锥形，而使用透镜光的利用率仅有60°左右的锥形角，LED的光效利用率仅有40%。由于光源点多，所以这种光学结构可以获得更好的无影度和更大照明深度。

（2）反光碗和LED组件为光源的无影灯

反光碗和LED组件的单组光源组件由LED固定块、LED、反光杯、遮光罩组成。由于LED的发光射角一般为120°或90°，所以组件中的反光杯是3个半球面的组合，这样每个反光碗就有3个焦点，分别对应3个LED。采用反光碗的优点是最大限度地利用了LED的光效，光的损耗较小。

整体结构

LED无影灯的整体结构如下图所示，包含旋转体、平衡臂、控制面板和电路系统等组件。

4.电路控制：LED无影灯的电气原理框图如下图所示。网电源（220V交流电）经电源噪声滤波器进入开关电源的输人端，开关电源输出24V直流电，经旋转臂、平衡臂的传电器，为主控制电路板供电。主控制系统为ATMEL128单片机系统，接受控制面板的指令信息，通过控制2块LED驱动板，分别驱动LED光源组件和背景灯。同时，主控制系统实时检测LED光源组件的工作状态（亮度是否有损坏），并调整控制面板的显示信息。无影灯光斑的大小，主要是通过调节灯头与手术区域的距离来调整。

主控板还有判断主灯是否损坏的功能。当主灯损坏，主控板即可做出判断，并触发更换灯泡指示灯亮，要求立即更换主灯。在无影灯使用中，如果主灯突然损坏，控制主板能在0.3s内迅速启动副灯，补充照明。

无影灯的使用注意事项如下：

1.定期督促专业人员检查无影响灯的紧固件是否松动，防止发生坠落事故。

2.非专业人员不得随意拆卸无影灯或控制线路。

3.术前30分钟及术后擦拭无影灯正反两面，确保无尘、无污物及血迹，使用擦镜纸或含酒精类易挥发、不掉屑纸巾，避免使用腐蚀性消毒剂。

4.调节手术灯位置时，应注意移动范围，勿碰撞吊顶、显示屏或输液架等，高度适宜，不违反无菌操作规程，手术完毕，无影灯应固定手术床的正中央，保持平衡。

5.无影灯应有后备灯泡，并能自动启动，等手术结束后更换新灯泡。手术间内应常规备用同型号的灯泡，以便损坏时，请专业人员更换。

6.调节无影灯应注意由弱到强，禁止一下开到最大开关，以免损坏灯泡。手术结束时应将灯光调到最弱，再关闭电源开关或控制面板。

7.调节灯柄使用后及时取下，并清洗消毒备用，污染的灯柄应及时取下。

8.每周对无影灯做1次彻底的大扫除，包括吊顶、连接杆、活动臂，并检查其各关节活动度，发现异常及时汇报，并与厂家取得联系。

9.即使无影灯为冷光源，但是长期集中照射时仍旧能产生较高温度，应避免长期照射易燃物品。

10.亮度不宜调节至太高，以免加速手术人员视力受损发生。

手术无影灯在国家药品监督管理局医疗器械分类目录中的基本信息：

手术无影灯的雏形

19世纪中叶，由于技术水平和材料所限，手术时间必须是晴朗的白天。人们将手术室建在东南朝向采光度极佳的房间，并在其屋顶开窗。通过在手术室天花板的四个角落安装镜子，利用镜面反射阳光使得手术台面光线更加充足。这种简单实用的方法可以算作现代手术无影灯的雏形。

世界上最早的无影灯

20世纪20年代，法国教授韦兰在英国制作了最早的手术无影灯。他在无影灯圆顶上均匀放置了许多窄小的平面镜，并将一个100瓦的灯泡放在屈光透镜的中心处，整个无影灯呈削去尖顶的锥形。手术无影灯的出现摆脱了外科医生看天做手术的窘境，后来无影灯的原理和形状均沿用这种方式。

20世纪三四十年代，无影灯产生了第二次改革，出现了法国的单灯型无影灯和美国的轨道型无影灯。当时的光源采用的是白炽灯泡，灯泡的功率最大只能达到200W，灯丝绕的面积大，无法控制光路，难以聚焦；反光罩使用铜料抛光成型，不易反射，因此无影灯的照度极低。

孔式无影灯的出现

20世纪50年代，为了提高无影灯的照度，人们开始增加无影灯的光源数量，孔式多灯型无影灯相继在欧洲和日本生产使用。孔式多灯型无影灯具有4个到14个小反光孔，每个反光孔中心位置放置15W或25W镜面灯泡，并用高纯度铝做成反光罩。9孔无影灯的照度可以达到40000Lx。

随着灯泡数量的增加，孔式无影灯在提升照度的同时也增加了光照温度，即使有隔热板，仍然会造成医生的不适和手术部位组织的干燥，从而影响术后恢复。

整体反射无影灯出现

20世纪80年代初，日本开始生产冷光孔型手术无影灯，其利用光学系统和冷光反射镜，可以较好地控制温升。选用卤素灯光源，无影灯的照度可以达到100000Lx以上。

20世纪80年代末90年代初，随着计算机技术的不断发展，整体反射式手术无影灯问世。这种无影灯光源采用卤素灯泡，反射面采用CAD技术设计反光罩曲面，曲面由工业冲压一次成型，形成多边反射器，许许多多的反射面使光线交叠，形成一个同源光柱。这种同源光柱不仅与日光一样明亮，而且绝无阴影，在外科医生的肩或头部遮挡部分光源时，仍然能够保持非常均匀。但这种灯的缺点是寿命相对较短，需要经常更换灯泡。

LED无影灯

21世纪，LED无影灯问世，为外科手术无影灯带来了发展新契机。与卤素灯相比，LED作为冷光源能明显控制温升，光能转化利用率较高，几乎没有热辐射，使用寿命也比卤素灯长50倍，可谓是经济实用，并且在照明性能上有很大提升。

光源是无影灯的核心器件，用于照明的LED为冷光源，具有电压低、能耗少、寿命长、适用性强、稳定性高、响应时间短等优点，是理想的无影灯光源。LED无影灯的光源采用白光LED（蓝光、红光、绿光的合成），在性能上除了与整体反射无影灯一样具有良好的照度、照明深度、无影效果等性能指标外，最大的优势在于它有良好的显色指数、色温和隔热效果。因为发光原理不同，LED无影灯的聚合光是真正的冷光。由此，其无影灯内部不需要有隔热系统，也不会因为需要隔热而影响显色指数、色温。LED无影灯的显色指数最高可达97，它的色温也可以达到与自然光接近的4000～4500K。光线接近自然，色彩逼真，减少手术人员的眼睛疲劳。LED无影灯可增加血液与身体其他组织、脏器的色差，使得手术中医生的视觉更加清晰。随着LED技术的发展及运用水平的提高，无影灯的照明性能也会进一步得到提升。

由于光源和光路结构等因素所致，各种整体反射无影灯的外形设计几乎大同小异，难有新意。LED无影灯免去了体积笨重的反光罩，也不需要隔热系统，因此它的外形设计可以更加灵活、时尚、美观。理论上可以根据患者手术不同体位及医生手术站位来设计不同需求形态各异的手术无影灯，并能够符合层流净化手术室要求，便于清洁，确保手术间空气能顺利进行对流循环。

在复合手术室的建设中，考虑到百级层流罩的尺寸较普通百级层流手术间的百级层流罩要大，所以无影灯的灯臂要比一般的无影灯灯臂长。无影灯的安装位置和安装高度首先要满足术者的各种站位的需求，其次要避免影响血管机的运动，再次避免与其他悬吊设备碰撞，无影灯的安装基座还要配置一些悬吊显示器的吊臂，这些吊臂的长度和高度也要考虑术者的舒适观看范围以及对其他设备的影响。

无影灯可以预留安装中央摄像系统，以供教学、科研、手术演示使用。