【获奖项目】
帮助医生看得更清楚的智能手术灯——熵分析与光谱反射率对比优化的LED医疗照明系统
【完成人介绍】
申请人朱林靖，光电科学与工程学院2014级硕士研究生。团队成员均来自浙江大学，由光电学院、电气学院以及计算机学院学生组成，同时囊括了本科生、硕士生及博士生。成员们均为各专业优秀学生，发表过多篇SCI论文且拥有多项发明专利、外观专利以及软件著作权。本团队项目曾获得过第十四届浙江大学“挑战杯”特等奖、浙江省“挑战杯”特等奖、国家“挑战杯”一等奖，还获得过浙江大学物联网创新大赛特等奖及浙江大学“未来工业”设计大赛特等奖。
【成果介绍】
肿瘤、癌症、心脏病……病魔肆虐人类，许多病人因错过最佳治疗时间，医生也无力回天！我们为此能做点什么？浙江大学研究生团队历时三年最终研制出智能LED无影灯，其通过光谱调节帮助医生快速定位病灶组织。本成果代表浙江大学赴日内瓦参加国际发明大赛并取得了优异成绩，受到各国评委一致赞赏。
【科研心得】
青春无悔，灯无影
2016年4月20日于日内瓦
坐在日内瓦机场MANGER咖啡店中，刚从持续七天的国际发明大赛中解脱出来。慢慢回忆，发现自己接触这个项目已经四年了。
2012年冬天，那时我还是一个刚满20岁的大四学生。决定本校直博以后，首要任务便是选择导师和方向。接触过很多教学岗、科研岗的老师，但自己真正感兴趣的方向却一直没有很明朗。就在这时，因为学长的推荐我认识了郑臻荣教授，也就是我之后的博士导师。
当时，他推荐了一个方向给我——医疗照明。
相信很多人同我的第一反应都是一样的：手术灯？不是已经有了么？
是的，手术灯确实有着很长的历史。从最初的蜡烛，到后来的卤素灯、氙灯、氖灯，再到现在的LED灯，灯的形式千变万化，照明特色也不一而同。但科研就是这样，要让现在不完善的科技变得完善，完善的科技找出可能不完善的地方再进步。
“那咱们怎么完善？接下来做什么，有方案了吗？”我这样问。“没有方案，需要你自己探索可以用什么方法做些什么。”那一年，第一次在没有实验指导书和助教的情况下，集合了同专业的其他三位志同道合的同学，仓促地投入了智能医疗照明行业中。
第一步当然是大量的文献调研。传统的医疗照明最大的优点便是价格低廉，但却也有致命的弱点——温度高。内窥手术在长时间手术过程中，温度能高达95摄氏度，医生和病人都会感觉到严重的不适。因此，团队首先决定采用LED冷光源作为照明光源，其温度能够维持在30-40摄氏度。更重要的是，传统医疗照明中医生只需要“看得见”组织，但随着技术进步的今天，他们更需要的是“看得清”。举一个例子，癌症复发很大一部分原因是由于肿瘤组织最初没有被干净切除而扩散，传统光照明之下医生很难准确地区分肿瘤组织与健康组织。很多致命疾病都是由于没能在早期及时诊断才导致酿成恶果，而病灶组织和健康组织难以准确区分的确是一大难题，这很大程度上依赖于医生的经验诊断。当时我们在想是否能够提供这样一种手术灯光源，在基本照明的基础上，能够将不同组织的对比度增强，相应地帮助医生区别不同类型的组织，达到疾病高效预防、检测、治疗的目的。
用什么样的方式达到这样的照明目的？——光谱调节。
每种光源都有自己独特的光谱，而生物组织也具有不同的光谱反射率，这样一来，只要选择到合适的照明光谱，就能使两种组织反射光相差最大，也就达到了组织对比度增强的目的。
接下来便是实地调研。2013年团队来到了荷兰Catherina多家医院进行实地参观，见到了当时欧洲最先进的多光谱的手术无影灯。由于传统照明技术限制，他们的光斑很散，做不到均匀集中照明，并且多光谱只是为了缓解医生疲劳，并没有增强组织对比度。这更坚定了我们的信念，做一款可以实现光谱可调、颜色亮度均匀、光斑大小可调的医疗照明光源。
历时三年，团队终于在2015年初造出了第一版的单灯盘照明光源。但其重量、尺寸以及稳定性都没有达到实用的性能需求，亟需优化。这时，团队受邀参加第十四届浙江大学“挑战杯”比赛，这项比赛无疑成了项目后续发展的重大助力。“挑战杯”注重科技、创新以及应用的结合，因此项目要从多方面重新改造、优化。机械结构重新设计、照明光源二次优化、加入外观设计、控制软件实时更新……同时，项目在当年还吸纳了其它专业的同学，专门负责其他相关模块。历时四个月，在各专业同学的共同努力下，第二版单灯盘光源问世。其尺寸是原来的二分之一，重量仅为原来的三分之一，稳定性也达到手术需求。这款手术灯曾在浙江省浙江大学医学院附属邵逸夫医院、浙江省儿童医院等多家医院试用，反馈效果良好。同年，项目荣获了浙江大学物联网竞赛特等奖、浙江大学“未来工业”设计大赛特等奖，“挑战杯”竞赛也获得了浙江大学特等奖、浙江省特等奖及“挑战杯”国赛一等奖。项目更曾被《中国青年报》、《凤凰资讯》、《网易新闻》、《浙江大学》以及《广东工业大学》等多家媒体专题报道。
2016年，第三版的多灯盘光谱可调光源问世，照明光更加均匀，无影率以及光斑大小都可以做到均匀调节。四月，项目有幸受邀赴日内瓦进行科技展览，其作为世界上最大的科技展览，竞争之激烈可想而知。功夫不负有心人，团队在来自世界各地的参赛团中脱颖而出，获得组委会颁发的发明奖牌，受到了评委们的一致赞赏。
至此，延续四年的项目即将要告一段落。人的青春很是短暂，而我很幸运，这个项目为我的青春增添了一笔华彩的篇章。我至今都还能清楚的想起为项目拼搏、努力时的画面：熬夜商讨手术灯构型、比赛前夕备稿到凌晨、因突发状况临时打车满城购买材料、为展示方式争论不休……也许之后很难再有这样的机会和一群优秀的伙伴们一起合作竞赛或做项目，但这些美好的回忆我不会忘记。
（文：朱林靖 图片设计：杨茜晨）