RU2798208C1 - Method for determining the optimal dimensions and configuration of the head of the microscope based on an assessment of individual anthropometric parameters of the operator - Google Patents

Method for determining the optimal dimensions and configuration of the head of the microscope based on an assessment of individual anthropometric parameters of the operator Download PDF

Info

Publication number
RU2798208C1
RU2798208C1 RU2022119980A RU2022119980A RU2798208C1 RU 2798208 C1 RU2798208 C1 RU 2798208C1 RU 2022119980 A RU2022119980 A RU 2022119980A RU 2022119980 A RU2022119980 A RU 2022119980A RU 2798208 C1 RU2798208 C1 RU 2798208C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
operator
axis
microscope
head
point
Prior art date
Application number
RU2022119980A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Анатольевич Ржанов
Original Assignee
Евгений Анатольевич Ржанов
Filing date
Publication date
Application filed by Евгений Анатольевич Ржанов filed Critical Евгений Анатольевич Ржанов
Application granted granted Critical
Publication of RU2798208C1 publication Critical patent/RU2798208C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: invention and can be used in procedures involving the use of an operating microscope. The technical result is achieved by using calculations on the bench.
EFFECT: application of the method will allow to maintain the efficiency of the operator for a longer period of time, will avoid irreversible consequences for their health associated with an incorrect posture and non-ergonomic arrangement of parts of the operating microscope used.
1 cl, 11 dwg, 6 tbl

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs

Изобретение относится к медицине, и может быть использовано при проведении врачебных процедур, предусматривающих применение операционного микроскопа.The invention relates to medicine and can be used in medical procedures involving the use of an operating microscope.

Уровень техникиState of the art

На сегодняшний день известны различны устройства и, соответственно, особенности их применения, в той или иной мере облегчающие работу врача-оператора операционного микроскопа. Так, по патенту Российской Федерации на изобретение №2331383 известно устройство для управления операционным микроскопом «МАРИКА», позволяющее хирургу управлять микроскопом без помощи рук, что в известной степени способствует более удобному для врача-оператора ходу операции, поскольку позволяет хирургу не прерывать в вынужденном порядке операцию, чтобы перенести кисть руки или кисти обеих рук на рукоятку или рукоятки управления микроскопом.To date, there are various devices and, accordingly, the features of their use, to some extent facilitating the work of the operator of the operating microscope. So, according to the patent of the Russian Federation for invention No. 2331383, a device for controlling the operating microscope "MARIKA" is known, which allows the surgeon to control the microscope without the help of hands, which to a certain extent contributes to a more convenient course of the operation for the operator, since it allows the surgeon not to interrupt in a forced manner operation to place the hand or hands of both hands on the handle or handles of the microscope.

Известно также устройство по европейскому патенту на изобретение ЕР 1738710, в котором предусмотрено наличие коммутатора, позволяющего хирургу управлять микроскопом с помощью рта, не прерывая манипуляций руками в операционной области.Also known is the device according to the European patent for the invention EP 1738710, which provides for the presence of a switch that allows the surgeon to control the microscope with his mouth, without interrupting the manipulation of his hands in the operating area.

Недостатками данных устройств для облегчения работы врача-оператора, и, соответственно, особенностей их применения, является их узкая направленность, обеспечивающая лишь то, что при выполнении определенных конкретных манипуляций с микроскопом врач-оператор сможет их осуществить без отрыва от непосредственного врачебного действия. Такие устройства и особенности их применения в целом не призваны способствовать более эргономичному использованию операционного микроскопа, поскольку не предусматривают систему действий и правил для функционально и физиологически правильного способа использования операционного микроскопа, применение которого могло бы поспособствовать тому, чтобы врач-оператор работал в комфортных для его самочувствия и здоровья условиях.The disadvantages of these devices to facilitate the work of the doctor-operator, and, accordingly, the features of their use, is their narrow focus, which only ensures that when performing certain specific manipulations with the microscope, the doctor-operator will be able to carry them out without interrupting the direct medical action. Such devices and the features of their use as a whole are not intended to contribute to a more ergonomic use of the operating microscope, since they do not provide a system of actions and rules for a functionally and physiologically correct way to use the operating microscope, the use of which could help the operator to work in comfortable conditions for him. well-being and health conditions.

Из уровня техники на данный момент неизвестно существование действенных способов определения оптимальных размеров и конфигурации головной части микроскопа в соответствии с параметрами оператора. Литературы и научных исследований, касающихся применения операционного микроскопа с точки зрения эргономики, крайне мало. Как правило, речь идет только о рекомендациях, которые носят общий характер.From the prior art at the moment it is not known the existence of effective methods for determining the optimal size and configuration of the head of the microscope in accordance with the parameters of the operator. There is very little literature and scientific research concerning the use of the operating microscope in terms of ergonomics. As a rule, we are talking only about recommendations that are of a general nature.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention

Задачей настоящего изобретения является разработка способа определения оптимальных размеров и конфигурации головной части микроскопа, основанного на оценке индивидуальных антропометрических параметров оператора, который позволит работать врачу-оператору в комфортных с точки зрения эргономических требований условиях. Применение способа позволит сохранять работоспособность врача-оператора в течение более длительного периода времени, позволит избежать необратимых последствий для его здоровья, связанных с неправильной позой работы и не эргономичным расположением деталей применяемого операционного микроскопа.The objective of the present invention is to develop a method for determining the optimal dimensions and configuration of the head of the microscope, based on an assessment of the individual anthropometric parameters of the operator, which will allow the operator to work in comfortable conditions in terms of ergonomic requirements. The application of the method will allow to maintain the efficiency of the operator for a longer period of time, will avoid irreversible consequences for his health associated with an incorrect posture of work and non-ergonomic arrangement of parts of the operating microscope used.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Указанный технический результат достигается следующим. Как правило, лечение с применением операционного микроскопа проводится врачом в позиции сидя, особенно если оно осуществляется с использованием увеличения. Для такого положения вещей есть целый ряд причин, но основная связана с тем, что процесс лечения занимает довольно большое количество времени, и врач при этом должен быть относительно неподвижным. Врач работает много часов в день и, соответственно, необходимо работать в позиции, которая позволит совершать как можно меньше лишних движений, экономить энергию и, следовательно, снижать утомляемость и уровень стресса. Сидеть при этом правильно означает сидеть в «эргономически выгодной, нейтральной позиции», такая правильная позиция представлена на фиг. 1. Врач в этом случае занимает положение на 12 часов относительно пациента, то есть - за его головой. Такое положение является наиболее оптимальным и универсальным при работе с микроскопом, поскольку обеспечивает нейтральную позицию для оператора и ассистента при любых видах манипуляций и возможность работы как в четыре, так и в шесть рук, то есть как с одним, так и с двумя ассистентами.The specified technical result is achieved as follows. As a rule, treatment using an operating microscope is carried out by the doctor in a sitting position, especially if it is carried out using magnification. There are a number of reasons for this state of affairs, but the main one is that the treatment process takes a fairly long time, and the doctor must be relatively immobile. The doctor works many hours a day and, accordingly, it is necessary to work in a position that allows you to make as few unnecessary movements as possible, save energy and, therefore, reduce fatigue and stress levels. Sitting correctly here means sitting in an “ergonomically advantageous, neutral position”, such a correct position is shown in Fig. 1. The doctor in this case takes a position at 12 o'clock relative to the patient, that is, behind his head. This position is the most optimal and versatile when working with a microscope, since it provides a neutral position for the operator and assistant in all types of manipulations and the ability to work both in four and six hands, that is, with one or two assistants.

На фиг. 2 обозначены основные углы наклона тела и сгиба суставов, которые позволяют человеку принять нейтральную позицию и соблюсти естественные изгибы позвоночника, обозначены также шейный лордоз 1, грудной кифоз 2, поясничный лордоз 3. Тело должно находится в вертикальном положении вдоль центральной оси перпендикулярно полу с опорой на сиденье стула. Руки расслаблены, согнуты в локтях и лежат на подлокотниках, слегка отведены от корпуса, не прижаты к телу. Голова не наклонена вперед или наклонена минимально, взгляд направлен вперед и вдаль. Также не допускаются статические наклоны корпуса и шеи в правую или левую сторону от центральной оси тела. Угол наклона головы (4): 0-15°. Угол отклонения плеча (5): 0-20°. Угол предплечья (6): 0-10°. Угол разгибания бедра (7): 90-120°. Угол разгибания колена (8): 90-120°. Угол оси тела к плоскости пола (9): 90°. Соблюдение таких углов и положения тела позволяет снизить опасную разрушительную нагрузку на опорно-двигательный аппарат до минимальных значений. Любые отклонения от указанной позиции, связанные с ограничениями, вызванными не оптимальным техническим обеспечением врача (не соответствующее кресло пациента, врачебный стул, система увеличения) и/или его вредной привычкой, приводят к «вынужденной позиции», которая опасна для здоровья и может привести к необратимым нарушениям опорно-двигательного аппарата.In FIG. 2 shows the main angles of inclination of the body and bending of the joints, which allow a person to take a neutral position and observe the natural curves of the spine, also marked cervical lordosis 1, thoracic kyphosis 2, lumbar lordosis 3. The body should be in a vertical position along the central axis perpendicular to the floor with support on chair seat. The arms are relaxed, bent at the elbows and lie on the armrests, slightly away from the body, not pressed against the body. The head is not tilted forward or tilted minimally, the gaze is directed forward and into the distance. Also, static tilts of the body and neck to the right or left side of the central axis of the body are not allowed. Head angle (4): 0-15°. Shoulder deflection angle (5): 0-20°. Forearm angle (6): 0-10°. Hip extension angle (7): 90-120°. Knee extension angle (8): 90-120°. Angle of the body axis to the floor plane (9): 90°. Compliance with such angles and body position allows you to reduce the dangerous destructive load on the musculoskeletal system to a minimum. Any deviations from the specified position, associated with restrictions caused by non-optimal technical support of the doctor (inappropriate patient chair, doctor's chair, magnification system) and / or his bad habit, lead to a "forced position", which is dangerous to health and can lead to irreversible disorders of the musculoskeletal system.

Нередко встречается ситуация во врачебных коллективах, когда один врач выше другого, особенно когда врачи разного пола, но работают они в одном кабинете и на одном оборудовании. Поэтому для наглядности возьмем двух человек разного роста, например, 175 см и 160 см, схематичные фигуры которых представлены на фиг. 3. Очевидно, что параметры оборудования и его настройки, для человека с ростом 160 см, будут существенным образом отличаться от таковых для человека с ростом 175 см. Видно, что на положение врача в пространстве по вертикали в основном влияют длина тела и длина голени. И если стул не так уж и сложно отрегулировать по высоте и углу наклона сиденья, а также положению подлокотников, то с микроскопом все обстоит сложнее. Да, положение головной части микроскопа в пространстве легко меняется за счет пантографа. Но оказывается, что комфортные для работы размеры самой головной части микроскопа и ее конфигурация непосредственно связаны с высотой лицевого черепа, длиной шеи, плеча, а также длины предплечья и ладони, поскольку именно эти параметры определяют в пространстве положение точки 0, которая будет являться отправной в наших расчетах.Often there is a situation in medical teams when one doctor is higher than another, especially when doctors of different sexes, but they work in the same office and on the same equipment. Therefore, for clarity, let's take two people of different heights, for example, 175 cm and 160 cm, whose schematic figures are shown in Fig. 3. It is obvious that the parameters of the equipment and its settings for a person with a height of 160 cm will differ significantly from those for a person with a height of 175 cm. It can be seen that the position of the doctor in vertical space is mainly influenced by the length of the body and the length of the lower leg. And if the chair is not so difficult to adjust the height and angle of the seat, as well as the position of the armrests, then everything is more complicated with a microscope. Yes, the position of the head of the microscope in space is easily changed due to the pantograph. But it turns out that the dimensions of the head part of the microscope that are comfortable for work and its configuration are directly related to the height of the facial skull, the length of the neck, shoulder, as well as the length of the forearm and palm, since it is these parameters that determine the position of point 0 in space, which will be the starting point in our calculations.

Точка 0 - это условная точка в пространстве, в которой под прямым углом пересекается взгляд оператора, направленный горизонтально вперед и вдаль, и ось объектива микроскопа. Примем ее за исходную точку, из которой рассчитывается вертикальный и горизонтальный размеры пути изображения от плоскости фокуса, до глаз врача-оператора. На фиг. 4 имеется схема относительно осей координат, исходящих из точки 0: возникает несколько вполне определенных отрезков или расстояний. Отрезок 0-Ос, находящийся на горизонтальной оси х, - это расстояние от глаз оператора Ос до точки 0. Этот отрезок зависит от суммы длин проекции плеча Сх, предплечья dx и участка от запястья до середины ладони е на эту ось за вычетом отрезка G, который является расстоянием от оси тела до глаза оператора. Отрезок 0-Fph, находящийся на вертикальной оси у, - это расстояние от точки 0 до точки Fph (Focus plane hand), которая находится в плоскости фокуса Fp (Focus plane) в пересечении оси, проходящей через середину ладони оператора, с осью объектива. Длина этого отрезка определяется суммой длин проекций на ось у высоты лицевого черепа а, шеи b, плеча Су, за вычетом вертикальной составляющей предплечья согнутого в локте dy. Отрезок Fph-Ob - это рабочее расстояние, от объекта наблюдения в плоскости фокуса до края объектива 14. Данный отрезок определяет вертикальный размер рабочей зоны, в которой и происходят все манипуляции. Отрезок 0-Ob - это расстояние от точки 0 до края объектива. Отрезками 0-Ob и 0-Ос определяется область пространства, в которой мы должны разместить головную часть микроскопа, сконфигурированного таким образом, чтобы край окуляров находился в точке Ос, а край объектива - в точке Ob, тогда врач-оператор будет находиться в эргономически выгодной, нейтральной позиции и сможет соблюдать ее в процессе работы.Point 0 is a conditional point in space at which the operator's gaze, directed horizontally forward and into the distance, intersects at right angles with the axis of the microscope objective. Let's take it as the starting point, from which the vertical and horizontal dimensions of the image path from the focus plane to the operator's eyes are calculated. In FIG. 4 there is a diagram with respect to the coordinate axes emanating from the point 0: there are several well-defined segments or distances. The segment 0-Oc, located on the horizontal x-axis, is the distance from the eyes of the operator Os to point 0. This segment depends on the sum of the lengths of the projection of the shoulder Cx, the forearm dx and the area from the wrist to the middle of the palm e on this axis minus the segment G, which is the distance from the axis of the body to the operator's eye. The segment 0-Fph, located on the vertical y-axis, is the distance from point 0 to point Fph (Focus plane hand), which is located in the focus plane Fp (Focus plane) at the intersection of the axis passing through the middle of the operator's palm with the lens axis. The length of this segment is determined by the sum of the lengths of the projections on the y axis of the height of the facial skull a, neck b, shoulder Su, minus the vertical component of the forearm bent at the elbow dy. The segment Fph-Ob is the working distance from the object of observation in the plane of focus to the edge of the lens 14. This segment determines the vertical size of the working area in which all manipulations take place. The 0-Ob segment is the distance from point 0 to the edge of the lens. The segments 0-Ob and 0-Oc determine the region of space in which we must place the head of the microscope, configured in such a way that the edge of the eyepieces is at the point Oc, and the edge of the objective is at the point Ob, then the operator will be in an ergonomically advantageous position. , a neutral position and will be able to observe it in the course of work.

Применим описанный выше подход к расчету конкретных параметров эргономический выгодной, нейтральной позиции врача-оператора и конфигурации на их основе соответствующей головной рабочей части микроскопа. В качестве примера, возьмем человека среднего роста высотой 175 см, пропорционального телосложения. Расположим его сидя согласно схеме, рассмотренной выше. Как видно из фиг. 5, отрезок О-Fph вычисляется следующим образом:Let us apply the approach described above to the calculation of specific parameters of the ergonomically advantageous, neutral position of the operator and the configuration on their basis of the corresponding head working part of the microscope. As an example, let's take a person of average height, 175 cm high, with a proportional build. We will arrange it sitting according to the scheme discussed above. As can be seen from FIG. 5, the segment O-Fph is calculated as follows:

0-Fph=(a+b+Cy) - dy=0-Fph=(a+b+C y ) - d y =

=(11+8+37) - 8=48 см;\u003d (11 + 8 + 37) - 8 \u003d 48 cm;

и будет равен 48 см.and will be equal to 48 cm.

Отрезок 0-Ос вычисляется следующим образом:The segment 0-Oc is calculated as follows:

0-Ос=(e+dxх) - о=(5+26+11) - 14=28 см;0-OS \u003d (e + d x + c x ) - o \u003d (5 + 26 + 11) - 14 \u003d 28 cm;

и будет равняться 28 см.and will be equal to 28 cm.

Все компоненты рабочей части микроскопа имеют свои физические и оптические параметры. Эти параметры могут отличаться в зависимости от модели и производителя, но тем не менее, сами эти компоненты обязательно присутствуют, в том или ином виде. На фиг. 6 представлена принципиальная схема базовой головной рабочей части микроскопа Zeiss OPMI pico. Объектив 10 - первая система линз микроскопа. Объектив может быть с фиксированным фокусным расстоянием, например, 250 мм, или в варианте вариоскопа с изменяемым фокусным расстоянием, например, 200-300 мм. Корпус головной части микроскопа 11, в котором находится вторая система линз, отвечающая за изменения фактора увеличения и формирование стереоизображения. Переключатель фактора увеличения может быть выполнен в виде ступенчатого переключателя типа Галилей или бесступенчатого типа zoom. Бинокуляр 12, который передает стереоизображение, формируемое в корпусе микроскопа, распределяя его на два глаза в отдельности. Окуляры 13 - это последняя система линз микроскопа, находящаяся непосредственно перед глазами оператора. Оценим базовую конфигурацию микроскопа, используя такой же подход к измерениям, который мы применили для оценки параметров оператора. Для этого обратимся к схеме на фиг. 7. Чтобы достичь максимального горизонтального размера нужно чтобы инклинация окуляров была равной нулю, то есть окуляры должны быть расположены строго под 90° к оси объектива. Расположив головную часть в осях координат, так что ось у совпадает с осью объектива, а ось х с осью окуляров, мы легко получаем размеры искомых отрезков. Поскольку в данный момент оцениваются параметры микроскопа, а не человека, точки и плоскости имеют соответствующие индексы. Итак, мы получаем отрезок от точки 0 до края окуляров Ост (Ocular of microscope, обозначен как 19), который будет равен:All components of the working part of the microscope have their own physical and optical parameters. These parameters may differ depending on the model and manufacturer, but nevertheless, these components themselves are necessarily present, in one form or another. In FIG. 6 shows a schematic diagram of the basic head working part of the Zeiss OPMI pico microscope. Objective 10 is the first microscope lens system. The lens can be fixed focal length, for example, 250 mm, or in the version of the varioscope with variable focal length, for example, 200-300 mm. The housing of the head part of the microscope 11, which contains the second lens system responsible for changing the magnification factor and forming a stereo image. The magnification factor switch can be made in the form of a step switch of the Galileo type or a stepless zoom type. Binocular 12, which transmits the stereo image formed in the microscope body, distributing it to two eyes separately. Eyepieces 13 are the last lens system of the microscope, directly in front of the operator's eyes. Let's evaluate the basic microscope configuration using the same measurement approach that we used to estimate operator parameters. To do this, refer to the diagram in Fig. 7. To achieve the maximum horizontal size, the inclination of the eyepieces must be equal to zero, that is, the eyepieces must be located strictly at 90° to the objective axis. Having located the head part in the coordinate axes, so that the y-axis coincides with the objective axis, and the x-axis with the eyepiece axis, we easily obtain the dimensions of the desired segments. Since at the moment the parameters of the microscope, and not the person, are being evaluated, the points and planes have the corresponding indices. So, we get a segment from point 0 to the edge of the Ost eyepieces (Ocular of microscope, designated as 19), which will be equal to:

0-Ocm=13,5 см0-Ocm=13.5cm

Отрезок от точки 0 до фокусной плоскости объектива микроскопа Fp будет равен:The segment from point 0 to the focal plane of the microscope objective Fp will be equal to:

0-Fp=(0-Ob)+(Ob-Fp)=45 см,0-Fp=(0-Ob)+(Ob-Fp)=45 cm,

где Ob-Fp=28 смwhere Ob-Fp=28 cm

Теперь можно легко сопоставить параметры эргономически выгодной нейтральной позиции оператора и базовой конфигурации головной части микроскопа. Очевидно, что 0-Fph оператора больше, чем соответствующий О-Fp микроскопа на 3 см и 0-Ос оператора больше, чем 0-Ост микроскопа на 14,5 см. То есть, вертикальный размер и оптические параметры объектива, а также горизонтальный размер головной части микроскопа являются явно недостаточными. Таким образом, можно утверждать, что базовая конфигурация микроскопа не может эксплуатироваться врачом-оператором среднего роста (175 см), с точки зрения эргономики его работы. И даже более того, способна нанести вред его здоровью. Оператору придется постоянно наклонять тело и голову вперед, чтобы дотянуться до окуляров и компенсировать недостаток горизонтального размера микроскопа, что неизбежно будет вызывать избыточное напряжение мышц и связок спины и шеи. Также придется поднимать кисти рук выше нейтрального положения, чтобы компенсировать недостаток вертикального размера.Now you can easily match the parameters of an ergonomically advantageous neutral position of the operator and the basic configuration of the microscope head. Obviously, the 0-Fph of the operator is larger than the corresponding O-Fp of the microscope by 3 cm and the 0-Os of the operator is larger than the 0-Os of the microscope by 14.5 cm. That is, the vertical size and optical parameters of the objective, as well as the horizontal size microscope head are clearly inadequate. Thus, it can be argued that the basic configuration of the microscope cannot be operated by an operator of average height (175 cm), in terms of ergonomics of his work. And even more than that, it can harm his health. The operator will have to constantly tilt the body and head forward to reach the eyepieces and compensate for the lack of horizontal size of the microscope, which will inevitably cause excessive tension in the muscles and ligaments of the back and neck. You will also have to raise your hands above the neutral position to compensate for the lack of vertical dimension.

Следовательно, необходимо расширить базовую конфигурацию микроскопа таким образом, чтобы привести параметры микроскопа в соответствие с параметрами нейтральной позиции оператора. Для этого нужно добавить компоненты, которые помогут увеличить горизонтальный и вертикальный размеры. В нашем случае такими компонентами будут:Therefore, it is necessary to expand the basic configuration of the microscope in such a way as to bring the parameters of the microscope into line with the parameters of the neutral position of the operator. To do this, you need to add components that will help increase the horizontal and vertical dimensions. In our case, these components will be:

1. Вариоскоп V100 200-300 мм.1. Varioscope V100 200-300 mm.

2. MORA интерфейс2.MORA interface

3. Делитель луча 50/503. Beam splitter 50/50

4. Бинокуляр f170, 180°4. Binocular f170, 180°

5. Окуляры 10х5. Eyepieces 10x

Соответствующая схема такой конфигурации микроскопа приведена на фиг. 8. На схеме видно, что вертикальный размер 0-Оb изменился незначительно, но оптика вариоскопа увеличивает расстояние Ob-Fp до 31 см, то есть мы получаем искомые 48 см по параметру О-Fp. Горизонтальный размер 0-Ост увеличился на 14 см, относительно базовой конфигурации за счет интерфейса MORA, делителя и окуляров 10х, что позволило получить 0-Ост равный 27,5 см, что очень близко к оптимальным параметрам. То есть, изменение и расширение конфигурации микроскопа за счет перечисленных выше опций, не только и не столько повышает функционал микроскопа, как позволяет достичь параметров, которые диктуют нам эргономика и антропометрические данные оператора. Более того, не так важно, за счет каких опций будут достигнуты искомые параметры нейтральной позиции, как важно то, чтобы они были соблюдены.The corresponding diagram of such a microscope configuration is shown in Fig. 8. The diagram shows that the vertical size of 0-Ob has changed slightly, but the varioscope optics increases the Ob-Fp distance to 31 cm, that is, we get the desired 48 cm in terms of the O-Fp parameter. The horizontal dimension of the 0-Ost has been increased by 14cm from the base configuration with the help of the MORA interface, splitter and 10x eyepieces, resulting in a 0-Ost of 27.5cm, which is very close to the optimal parameters. That is, changing and expanding the configuration of the microscope due to the options listed above, not only and not so much increases the functionality of the microscope, as it allows us to achieve the parameters dictated by the ergonomics and anthropometric data of the operator. Moreover, it is not so important, due to which options the desired parameters of the neutral position will be achieved, as important is that they are observed.

Выше мы описали концептуальный подход к решению задачи сборки оптимальной конфигурации микроскопа в зависимости от физических параметров оператора. Ниже разберем практическую методику проведения измерений, позволяющую получить необходимые данные. Для проведения измерений мы использовали ровную стену с закрепленной на ней магнитной доской, на которой можно делать отметки и располагать линейки. Боком к стене, под углом 90° устанавливается врачебный стул с подлокотниками. Мы использовали стул A-dec 521. Чтобы точно переносить параметры оператора на доску нами был сконструирован специальный измерительный стенд (фиг. 9). Стенд представляет из себя жесткую металлическую раму, которая располагается строго вертикально и параллельно магнитной доске. На раме с помощью подвижных кареток установлен лазерный нивелир, который позволяет с точностью до 5 мм на 1 метр расстояния проводить измерения и определять вертикальные и горизонтальные плоскости. Нивелир на каретке перемещается в плоскости рамы стенда и, соответственно, параллельно поверхности на которой проводятся измерения. Перед началом измерений необходимо верно найти нейтральную позицию. Для этого врач-оператор должен сесть на установленный стул и расположить предплечья с раскрытой ладонью на подлокотниках. Найти баланс тела так, чтобы не чувствовать отклонений ни в какую из сторон (право, лево, вперед, назад). Почувствовать опору на спинку стула в области поясницы. Далее в соответствии со схемой, приведенной на фиг. 2, с помощью измерительного стенда, проверяются вертикальность оси тела и соответствующие углы отклонений головы, плеча, предплечья, бедра (фиг. 10). При необходимости проводится корректировка высоты и угла наклона сиденья, регулируются подлокотники, поясничная поддержка. После того как нейтральная позиция найдена, и оператор подтвердил ее комфортность, проводятся непосредственные измерения. В процессе измерений нельзя перемещаться и как-либо менять позицию. Для точного переноса проекций необходимых точек на доску, лазерный нивелир аккуратно перемещается в плоскости стенда так, чтобы параллельность системы измерения не нарушалась. Начинают с установки перекрестия нивелира в области переносицы оператора по оси прямого взгляда глаз (фиг. 11). Во избежание попадания луча лазера в глаза, их рекомендуется закрыть. На доске делается отметка, это будет точка Ос. Затем нивелир строго горизонтально перемещается до того момента, пока вертикальная плоскость лазерного луча не пройдет через середину ладони, в точке перекрестия ставится отметка. Это будет точка 0. После этого нивелир опускается строго вертикально, пока перекрестие не окажется посередине ладони, после чего необходимо убрать ладонь для беспрепятственного прохождения луча. На доске в месте перекрестия ставится отметка. Это будет точка Fph. Таким образом мы получили три точки - 0, Ос и Fph. Теперь необходимо замерить длину отрезков 0-Ос и О-Fph. Это и будут искомые нами данные, которые отражают нейтральную позицию оператора и определят оптимальные размеры и конфигурацию головной части микроскопа.Above, we described a conceptual approach to solving the problem of assembling the optimal microscope configuration depending on the physical parameters of the operator. Below we will analyze a practical measurement technique that allows us to obtain the necessary data. For measurements, we used a flat wall with a magnetic board fixed to it, on which you can make marks and place rulers. Sideways to the wall, at an angle of 90 °, a medical chair with armrests is installed. We used an A-dec 521 chair. In order to accurately transfer the operator's parameters to the board, we designed a special measuring stand (Fig. 9). The stand is a rigid metal frame, which is located strictly vertically and parallel to the magnetic board. A laser level is installed on the frame with the help of movable carriages, which allows measuring and determining vertical and horizontal planes with an accuracy of 5 mm per 1 meter of distance. The level on the carriage moves in the plane of the stand frame and, accordingly, parallel to the surface on which measurements are taken. Before starting measurements, it is necessary to correctly find the neutral position. To do this, the operator must sit on the chair and place the forearms with an open palm on the armrests. Find the balance of the body so as not to feel deviations in any direction (right, left, forward, backward). Feel the support on the back of the chair in the lumbar region. Further, in accordance with the scheme shown in Fig. 2, using a measuring stand, the verticality of the body axis and the corresponding deviation angles of the head, shoulder, forearm, and thigh are checked (Fig. 10). If necessary, the height and angle of the seat are adjusted, the armrests and lumbar support are adjusted. After the neutral position is found and the operator has confirmed its comfort, direct measurements are taken. During the measurement process, you must not move or change position in any way. To accurately transfer the projections of the required points onto the board, the laser level is carefully moved in the plane of the stand so that the parallelism of the measurement system is not disturbed. They begin with the installation of the crosshairs of the level in the region of the operator's nose along the axis of the direct gaze of the eyes (Fig. 11). To prevent the laser beam from entering the eyes, it is recommended to close them. A mark is made on the board, this will be the point Os. Then the level moves strictly horizontally until the vertical plane of the laser beam passes through the middle of the palm, a mark is placed at the crosshair point. This will be point 0. After that, the level is lowered strictly vertically until the crosshair is in the middle of the palm, after which it is necessary to remove the palm for the beam to pass unhindered. A mark is placed on the board at the crosshairs. This will be the Fph point. Thus, we got three points - 0, Os and Fph. Now you need to measure the length of the segments 0-Oc and O-Fph. This will be the data we are looking for, which reflects the neutral position of the operator and determines the optimal size and configuration of the head of the microscope.

Мы оценили некоторые конфигурации наиболее популярных микроскопов различных производителей по таким критически важным параметрам, как вертикальный (O-Fp) и горизонтальный размеры (0-Ocm). Измерения проводились следующим образом: головная часть микроскопа устанавливалась над ровной поверхностью, на которую осуществляли фокусировку микроскопа на максимальном увеличении. После фокусировки проводили измерения до уровня середины окуляров при инклинации бинокуляров равной 0°. Таким образом получали значение О-Fp. В случае наличия в конфигурации вариоскопа фокусировку осуществляли в двух крайних положениях регулятора фокусного расстояния и замеряли оба расстояния. Затем измеряли длину отрезка от края окуляров, с полностью выдвинутыми орбитальными упорами, до проекции центральной оси объектива. Проекцию осей уточняли с помощью лазерного нивелира. Измерения проводили с помощью стандартной линейки и угольника.We evaluated some configurations of the most popular microscopes from various manufacturers on critical parameters such as vertical (O-Fp) and horizontal dimensions (0-Ocm). The measurements were carried out as follows: the head of the microscope was placed over a flat surface, on which the microscope was focused at maximum magnification. After focusing, measurements were taken to the level of the middle of the eyepieces with the inclination of the binoculars equal to 0°. Thus, the O-Fp value was obtained. In the case of a varioscope in the configuration, focusing was carried out in two extreme positions of the focal length regulator and both distances were measured. Then, the length of the segment was measured from the edge of the eyepieces, with the orbital stops fully extended, to the projection of the central axis of the objective. The projection of the axes was refined using a laser level. The measurements were carried out using a standard ruler and square.

В таблицах представлены конфигурации, которые доступны на отечественном рынке для приобретения. Исходя из приведенных данных очевидно, что базовые конфигурации микроскопов всех основных производителей по параметру 0-Ocm меньше, чем необходимо для человека среднего роста и средних пропорций. У некоторых производителей есть опции, которые позволяют улучшить данный параметр. К таким опциям относятся экстендеры (прямые и угловые), проставочные кольца, различные бинокуляры, окуляры и так далее. Наиболее широкий набор опций предлагает фирма Zeiss. Часть опций, такие как MORA интерфейс или раскладные бинокуляры, являются эксклюзивными для микроскопов данного производителя, но позволяют достичь максимальных значений по параметру 0-Ocm среди всех представленных производителей. Данные обстоятельства необходимо учитывать при выборе микроскопа и его конфигурации. Что касается вертикального размера, то тут ограничения прежде всего связаны с наличием в конфигурации объектива с фиксированным фокусным расстоянием. Как правило, все современные микроскопы комплектуются вариоскопом с изменяемым фокусным расстоянием от 200 мм до 300 мм. Наиболее современные вариоскопы обладают фокусным расстоянием более 400 мм. Таким образом, микроскопы, укомплектованные такой системой, удовлетворяют практически любые требования по параметру О-Fp и являются более предпочтительными к приобретению.The tables show the configurations that are available on the domestic market for purchase. Based on the data presented, it is obvious that the basic configurations of microscopes of all major manufacturers in terms of the 0-Ocm parameter are less than what is necessary for a person of average height and average proportions. Some manufacturers have options that allow you to improve this parameter. These options include extenders (straight and angled), spacer rings, various binoculars, eyepieces, and so on. Zeiss offers the widest range of options. Some of the options, such as the MORA interface or folding binoculars, are exclusive to the microscopes of this manufacturer, but allow you to achieve the highest 0-Ocm values among all the presented manufacturers. These circumstances must be taken into account when choosing a microscope and its configuration. As for the vertical size, here the limitations are primarily associated with the presence of a lens with a fixed focal length in the configuration. As a rule, all modern microscopes are equipped with a varioscope with a variable focal length from 200 mm to 300 mm. The most modern varioscopes have a focal length of more than 400 mm. Thus, microscopes equipped with such a system meet almost any requirements for the O-Fp parameter and are more preferable to purchase.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Фиг. 1 представляет собой общую принципиальную схему работы врача-стоматолога с операционным микроскопом.Fig. 1 is a general schematic diagram of the work of a dentist with an operating microscope.

Фиг. 2 представляет собой схему основных углов наклона тела и сгиба суставов, которые позволяют человеку принять нейтральную позицию и соблюсти естественные изгибы позвоночника.Fig. 2 is a diagram of the basic body angles and joint flexion that allow a person to assume a neutral position and maintain the natural curves of the spine.

Фиг. З представляет собой схему сопоставления положений двух стоматологов-операторов с разным ростом относительно операционного микроскопа.Fig. 3 is a scheme for comparing the positions of two dental operators with different heights relative to the operating microscope.

Фиг. 4 представляет собой схему ключевых осей, точек и плоскостей в пространстве, определяющих оптимальные параметры микроскопа.Fig. 4 is a diagram of the key axes, points and planes in space that determine the optimal parameters of the microscope.

Фиг. 5 представляет собой схему вычисления антропометрических параметров человека ростом 175 см.Fig. 5 is a scheme for calculating the anthropometric parameters of a person with a height of 175 cm.

Фиг. 6 представляет собой схему основных деталей головной рабочей части микроскопа.Fig. 6 is a diagram of the main parts of the head working part of the microscope.

Фиг. 7 представляет собой размеры и параметры базовой конфигурации головной части микроскопа Zeiss OPMI pico.Fig. 7 represents the dimensions and parameters of the basic configuration of the Zeiss OPMI pico microscope head.

Фиг. 8 представляет собой схему конфигурации головной части микроскопа оптимальной для врача ростом 175 см.Fig. 8 is a diagram of the configuration of the head of the microscope optimal for a doctor with a height of 175 cm.

Фиг. 9 представляет собой изображение специально сконструированного измерительного стенда с лазерным нивелиром на подвижной каретке.Fig. 9 is an image of a specially designed measuring stand with a laser level on a movable carriage.

Фиг. 10 представляет собой изображение оценки вертикальной оси тела.Fig. 10 is a picture of the body vertical axis evaluation.

Фиг. 11 представляет собой изображение определения точки Ос.Fig. 11 is a picture of determining the point Oc.

Промышленная применимостьIndustrial Applicability

Способ может найти широкое применение в сфере профессиональной медицины с целью сохранения здоровья и работоспособности врачей-операторов.The method can be widely used in the field of professional medicine in order to maintain the health and performance of medical operators.

Claims (1)

Способ определения оптимальных размеров и конфигурации головной части микроскопа, основанный на оценке индивидуальных антропометрических параметров оператора, отличающийся тем, что применяется нейтральная позиция, при которой тело врача-оператора находится в вертикальном положении вдоль центральной оси перпендикулярно полу с опорой на сиденье стула, руки расслаблены, согнуты в локтях и лежат на подлокотниках, слегка отведены от корпуса, не прижаты к телу, голова не наклонена вперед, взгляд направлен вперед и вдаль, а также формула для расчета: с точкой 0 - условной точкой в пространстве, в которой под прямым углом пересекается взгляд оператора, направленный горизонтально вперед и вдаль, и ось объектива микроскопа с отрезком 0-Ос, находящимся на горизонтальной оси х и представляющим собой расстояние от глаз оператора до точки 0 как сумму длин проекции плеча (сх), предплечья (dx) и участка от запястья до середины ладони (е) на эту ось за вычетом отрезка G, который является расстоянием от оси тела до глаза оператора, с отрезком 0-Fph, находящимся на вертикальной оси у и представляющим собой расстояние от точки 0 до точки Fph (Focus plane hand), которая находится в плоскости фокуса Fp (Focus plane) в пересечении оси, проходящей через середину ладони оператора, с осью объектива, причем длина отрезка 0-Fph определяется суммой длин проекций на ось у высоты лицевого черепа (а), шеи (b), плеча (су) за вычетом вертикальной составляющей предплечья, согнутого в локте (dy); способ состоит из следующих этапов: на ровную стену закрепляется магнитная доска, на которой делают отметки и располагают линейки, боком к стене под углом 90° устанавливается врачебный стул с подлокотниками, измерительный стенд в виде располагаемой строго вертикально и параллельно магнитной доске жесткой металлической рамы, причем на указанной раме с помощью подвижных кареток установлен лазерный нивелир для проведения измерений и определения вертикальных и горизонтальных плоскостей, после чего врач-оператор садится на указанный врачебный стул и располагает предплечья с раскрытой ладонью на подлокотниках, находит баланс тела так, чтобы не чувствовать отклонений ни в какую из сторон (право, лево, вперед, назад) и почувствовать опору на спинку стула в области поясницы, с тем чтобы занять нейтральную позицию, далее проводятся непосредственные измерения и на доске делается отметка точки Ос, точки 0, точки Fph, после этого проводится замер длин отрезков 0-Ос и O-Fph для определения оптимальных размеров и конфигурации головной части микроскопа.A method for determining the optimal size and configuration of the head of a microscope, based on an assessment of the individual anthropometric parameters of the operator, characterized in that a neutral position is used, in which the operator's body is in a vertical position along the central axis perpendicular to the floor, resting on the chair seat, hands are relaxed, bent at the elbows and lying on the armrests, slightly retracted from the body, not pressed to the body, the head is not tilted forward, the gaze is directed forward and into the distance, as well as the formula for calculating: with point 0 - a conditional point in space, in which the the operator's gaze directed horizontally forward and into the distance, and the axis of the microscope lens with a segment 0-Oc located on the horizontal x-axis and representing the distance from the operator's eyes to point 0 as the sum of the lengths of the projection of the shoulder (cx), forearm (dx) and the area from wrist to the middle of the palm (e) on this axis, minus segment G, which is the distance from the axis of the body to the operator's eye, with segment 0-Fph, located on the vertical y-axis and representing the distance from point 0 to point Fph (Focus plane hand ), which is located in the plane of focus Fp (Focus plane) at the intersection of the axis passing through the middle of the operator’s palm with the axis of the lens, and the length of the segment 0-Fph is determined by the sum of the lengths of the projections on the axis y of the height of the facial skull (a), neck (b) , shoulder (su) minus the vertical component of the forearm, bent at the elbow (dy); the method consists of the following steps: a magnetic board is fixed on a flat wall, on which marks are made and rulers are placed, a medical chair with armrests is installed sideways to the wall at an angle of 90 °, a measuring stand in the form of a rigid metal frame located strictly vertically and parallel to the magnetic board, and a laser level is installed on the indicated frame with the help of movable carriages for taking measurements and determining vertical and horizontal planes, after which the operator sits on the indicated medical chair and places his forearms with an open palm on the armrests, finds the balance of the body so as not to feel any deviations in which of the sides (right, left, forward, back) and feel the support on the back of the chair in the lumbar region in order to take a neutral position, then direct measurements are taken and the points Os, points 0, points Fph are marked on the board, after that measuring the lengths of the 0-Oc and O-Fph segments to determine the optimal dimensions and configuration of the head of the microscope.
RU2022119980A 2022-07-19 Method for determining the optimal dimensions and configuration of the head of the microscope based on an assessment of individual anthropometric parameters of the operator RU2798208C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2798208C1 true RU2798208C1 (en) 2023-06-19

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2183107C2 (en) * 2000-09-07 2002-06-10 Государственное учреждение "Межотраслевой научно-технический комплекс "Микрохирургия глаза" Device for forming laser radiation profile
DE10232688B4 (en) * 2002-07-18 2006-03-16 Carl Zeiss Oral switch assembly and microscope with oral switch assembly
RU2331383C1 (en) * 2007-03-07 2008-08-20 Давид Ильич Пицхелаури Device "marika" for control of operation microscope
EP1738710B1 (en) * 2004-04-16 2012-05-09 Mitaka Kohki Co., Ltd. Mouth switch mechanism for operation microscope

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2183107C2 (en) * 2000-09-07 2002-06-10 Государственное учреждение "Межотраслевой научно-технический комплекс "Микрохирургия глаза" Device for forming laser radiation profile
DE10232688B4 (en) * 2002-07-18 2006-03-16 Carl Zeiss Oral switch assembly and microscope with oral switch assembly
EP1738710B1 (en) * 2004-04-16 2012-05-09 Mitaka Kohki Co., Ltd. Mouth switch mechanism for operation microscope
RU2331383C1 (en) * 2007-03-07 2008-08-20 Давид Ильич Пицхелаури Device "marika" for control of operation microscope

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9713420B2 (en) Optical instrument alignment system
JP5142712B2 (en) Presbyopia correction and related methods using adaptive optics, wavefront sensor eye alignment and light shielding
CN105473056B (en) The device and method for determining eye prescription
US7997730B2 (en) Explicit raytracing for gimbal-based gazepoint trackers
CN100403998C (en) Closed loop system and method for ablating lenses with aberrations
EP3750004A1 (en) Improved accuracy of displayed virtual data with optical head mount displays for mixed reality
US10247965B2 (en) Ergonomic surgical loupes
CN103037797B (en) Measure the method for space coordinates
US8888289B2 (en) Refractometer with a remote wavefront generator
Bergeles et al. Single-camera focus-based localization of intraocular devices
US10835125B1 (en) Device for measuring facial anatomical parameters
CA2865217C (en) Technique for controlling a corneal ablation laser
JP2016500282A (en) Method for objectively determining the visual axis of an eye and measuring its refraction
CA3031672A1 (en) Method for determining an improved design for a progressive lens taking into account higher order aberrations of the eye
Baker et al. A practical guide to surgical loupes
RU2798208C1 (en) Method for determining the optimal dimensions and configuration of the head of the microscope based on an assessment of individual anthropometric parameters of the operator
EP4275092A2 (en) Frame adjustment system
JP3204503U (en) Magnifying observation device
TWI772793B (en) Auxiliary device for detecting visual focal length, and conscious interpupillary distance measuring device using the same
US20220031158A1 (en) Method for determining at least one geometrico-morphological parameter of a subject
US20210100449A1 (en) Slit lamp and biomicroscope assembly
US20230329550A1 (en) Slit lamp and biomicroscope assembly
James An ergonomic approach to modifying microscope design for increased comfort: a case study
Solleiro Rodriguez et al. Ergonomics in surgical environments
Delleman Maintenance operations: Workstation adjustment, working posture, and workers’ perceptions