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【醫療光學】正確膚色的再現性,紫紺觀察指數 (COI , Cyanosis Observation Index)


什麼是COI 紫紺觀察指數_ 其中一項國際標準的醫療照明指數,反映醫院、診所中的環境燈光,是否能讓醫生有效進行紫紺視覺診斷,判斷病人的血色缺氧狀況。UPRtek Premium Spectrometer MK350S MK350N

你知道照明在醫療環境中的重要角色嗎?

當病人發生缺氧的情況,皮膚、嘴唇和指甲會呈現出藍色色調,這就是「紫紺」。而一旦醫療環境中的照明不足,就會妨礙醫生對病人的皮膚進行稱為紫紺的視覺診斷,所以,確保護士和臨床醫生能夠在燈光下清晰、快速地檢測出紫紺,並立即給予所需的照護予缺氧患者,這是至關重要的。


使用合適可靠的光譜儀,來測量醫療環境的光源的紫紺觀察指數 (COI, Cyanosis Observation Index),簡易快捷就可以增強病患對醫療照明設施的信心!


史丹堡供應的 UPRtek MK350S Premium 全方位光譜儀,在市場上的同級產品中備受信賴,是醫療機構、研究組織和照明專業人士的理想選擇。


紫紺觀察指數

(COI, Cyanosis Observation Index)

紫紺觀察指數是一種重要的光線測量方法,用於測量光線準確顯示患者膚色的能力。特別是在 Covid-19 期間,紫紺檢測的重要性再次引起關注,因為缺氧的病例是不容易察覺的,即是患者處於危險的低氧狀態,卻並未出現明顯的呼吸困難。


情況如下圖

與正常顏色的手相比,右側手部顯示紫紺。UPRtek Premium Spectrometer MK350S 能夠檢測環境燈光中的紫紺觀察指數(COI)

與正常顏色的手相比,右側手部顯示紫紺

(Wikipedia.org CC-by-SA-4.)0 by Agbarieh


為何醫療照明值得關注?

LED 和熒光燈這類的人工照明,這可能會對醫療設施內的物體色彩再現造成問題。這是因為人造光源中本身缺乏了一些特定的顏色,與全光譜的白熾光或者太陽光不同,正確膚色的再現性因此受到影響。


而紫紺觀察指數 (COI) 的新指標,專門衡量光源呈現出皮膚顏色的能力,這與「CRI」或「顯色指數」非常相似。它以類似的方式,採用測試光源並且與參照光源 (理想光源) 作對比,測試光源在物體上光色再現的能力。


測試的光源越接近參照光源,COI 指數就越高。

測量COI:手持式光譜儀

直接將可量度 COI 指標的光譜儀對準燈光,即可讀取 COI 測量指數。COI 指數較低,代表您的燈光被認為是合適的


澳大利亞/紐西蘭標準是 <3.3

隨著使用的時間越長,LED 和 螢光燈的燈光顏色有機會出現轉變。所以,定期對燈具進行燈色測量是有必要的,光譜儀的運用就可以快速完成這類型的檢測項目,將醫護對觀察紫紺現象的影響減到最低。


不同於色度計 (只基於紅色、藍色和綠色 3 個光色) 等類近儀器,光譜儀是一種全面的光源測量設備,可以從全色譜中準確地辨別出許多不同波長的光色,並使用於許多色彩照明應用,從而計算出 COI 或任何其他 CRI,適用性更廣泛。


淺析紫紺觀察指數 COI 的計算方法

ΔEskin = 4000K 光源與目標光源在呈現標準皮膚上的差異。

ΔEcyan= 4000K 光源與目標光源在呈現紫紺皮膚上的差異。


將這些差異相加並除以 2,即可得到紫紺觀察指數 COI。


COI = ΔEskin + ΔEcyan / 2


欲知完整的計算詳程,可參考 “AS NZS 1680.2.5-2018.pdf”。



COI 使用 CIE Lab 色彩空間

(更深入研究解釋)

那麼兩種光源到底是如何進行比較的呢? 它們在色度空間 (或色度圖) 中進行比較。


色度空間

比較光色 (測試光源與參考光源) 時,您可以在 3 維色度空間 (例如 CIE 1931) 中比較它們。 光源的顏色將具有三個坐標 (X、Y、Z),代表顏色空間中的一個點。 參考光源的顏色有自己所屬的 X、Y 和 Z 坐標。 這兩個點之間的相對距離為 ΔX、ΔY 和 ΔZ,表示光源與所需參考顏色的接近程度。 而這些差距 (Δ= Delta) 越小,表示測試光源越接近理想參考顏色。


CIE Lab 色度空間

COI 的計算使用了一種名為「CIE Lab」的新型色彩空間,該空間採用了對比色彩理論 簡而言之,這是一種更精密的方式,用於評估人類如何將色彩視覺化。 它並不像舊的 CIE 協議中的紅、綠、藍那麼簡單。 由於我們的神經視覺通路是更複雜的 —— 我們的視覺感官總是相互對立——藍色與黃色、紅色與綠色、黑暗與光明 (即對立理論)。


上述的ΔX、ΔY、ΔZ值分別轉化為對應的CIE Lab ΔL、Δa、Δb,最終轉化為上一節提到的ΔEskin、ΔEcyan。



簡而言之,CIE Lab 是一種更好的方式來表示人眼視覺化,這意味著它是一種更準確的方式來評估人類如何把膚色和紫紺視覺化。


COI 廣受國際關注並已付諸實行

目前 COI 已在國際間引起迴響,更包括在澳大利亞和紐西蘭推出的醫療照明法規標準 (AS/NZS 1680.2.5:2018) 之中。 他們規定 COI 指數必須小於 3.3,和提供其他基本指標的相關規定。


以下是根據 AS/NZS 1680.2.5:2018 的合規標準:

- 紫紺觀察指數 COI < 3.3

- 相對色溫 (Correlated Color Temperature, CCT) 3300K to 5300K

- 顯色指數 Ra >= 80 (CIE 13.3)

- 色彩逼真度 Rf >=80

- 膚色逼真度 Rfskin >= 90 (IES TM-30-15)





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