本發(fā)明涉及一種外科手術燈和一種用于操作外科手術燈的方法，尤其是可對光場進行自動設置的外科手術燈和用于通過該外殼手術燈照明人體上的外科手術區(qū)的方法。

背景技術：

文件us6880957b2示出了一種外科手術燈，其中，每個光源均裝備有傳感器。傳感器確認僅在相應光源的光束路徑中的障礙，并且調暗該光源，以便防止由障礙物產生陰影。

然而，由此，僅僅評價障礙物的當前位置，即在相應的光束路徑內的存在性。因此，手術區(qū)域的變化的陰影不能被預先確定，并且不可能預先采取行動。

迄今為止，純距離測量裝置被部署用于手術燈的燈體和外科手術區(qū)之間的距離測量，且額外的專用傳感器被用于其他基于傳感器的應用，例如設置焦點位置和/或光場尺寸或手勢控制。

技術實現要素：

本發(fā)明所基于的目的是提供一種外科手術燈，所述外科手術燈為提早防止或減少陰影提供預處理，并以經濟的方式提供其他操作和功能可能性。

該目的通過根據權利要求1所述的外科手術燈和根據權利要求14所述的方法來實現。本發(fā)明的其他改進是從屬權利要求的主題。

通過在外科手術燈的燈體處設置3d傳感器，可檢測燈體與外科手術區(qū)之間的物體的空間位置以及外科手術區(qū)與燈體的作為位置的距離。

附圖說明

參照附圖借助于實施例來闡釋本發(fā)明。

尤其地：

圖1示出了外科手術燈的燈體的等軸視圖；以及

圖2示出了圖1的燈體的側視圖，其具有用于產生光場的示例性光束。

具體實施方式

圖1示出了外科手術燈的燈體1。燈體通過懸掛裝置(未示出)經由樞轉聯接部2以可在所有方向上樞轉的方式固定至例如天花板。

燈體1設有多個發(fā)光體3。發(fā)光體3位于燈體1內，且在圖1所示的燈體1的定向中以相應的光束向下發(fā)射光。光束被引導至人體上的外科手術區(qū)以便對它進行照明。在此僅示出了多個發(fā)光體3中的四個。發(fā)光體3在此實施為led，且它們基本上分布在燈體1處的整個光束出射區(qū)域上。

另外，外科手術燈包括控制裝置4，所述控制裝置4位于燈體1中，或替代性地位于另一合適位置處，例如天花板固定位處。

在此，外科手術燈在燈體1處設有操作元件5，其中，操作元件5也可設置在懸掛裝置處或壁板(未示出)處。

發(fā)光體3和操作元件5連接至控制裝置4?？刂蒲b置4通過一裝置(未示出)來控制發(fā)光體，以便根據操作元件5處的設置來開啟和關閉以及調暗發(fā)光體。通過操作元件5，可設置由發(fā)光體3發(fā)射的光的強度、即外科手術區(qū)中的亮度，以及由發(fā)光體3在外科手術區(qū)中產生的光場的直徑?？蛇x地，可進行其他設置，例如所發(fā)出的光的色溫。

在燈體1處，布置有3d傳感器6，以用于檢測物體的空間位置或物體的運動，所述物體例如是外科手術人員的身體、外科手術器械或病人身體的一部分。3d傳感器6連接至控制裝置4，并根據所檢測到的物體而將數據傳輸至控制裝置4?？刂蒲b置4評價處理3d傳感器6的數據，并根據物體的位置和運動來控制發(fā)光體3。

替代性地，3d傳感器6可已經評價處理了物體的位置，并相應地將經處理的數據傳輸至控制裝置4。在另一替代方案中，3d傳感器6的數據至此被處理成限定的程度，并然后通過控制裝置4對它們進行最終處理。這在例如具有相同格式特征的數據從不同的來源被傳輸至控制裝置4的情況下是有利的。在另一替代性實施例中，3d傳感器6傳輸不同處理階段的數據，如下所述，如果這些被不同地評價處理以用于不同的功能的話。鑒于基于3d傳感器數據的外科手術燈的功能，可以可選地設置多個控制裝置4。

可選地，3d傳感器6附加地檢測所檢測到的物體的大小。依據關于物體的大小、空間位置和運動的數據，控制裝置4控制發(fā)光體3，以使得照射到燈體1與外科手術區(qū)之間所檢測到的物體上的光束被調暗或關閉。由此減少或防止了由物體所產生的陰影。所發(fā)出的光束沒有照射到物體上、而是越過物體被引導至光場的發(fā)光體3于是以增強的性能來操作，從而盡管燈體1與外科手術區(qū)之間存在物體，也保持外科手術區(qū)中的照度、即亮度至少幾乎不變。物體越大，例如所發(fā)出的光束沒有照射到物體上的發(fā)光體3就以越高的性能來操作?？蛇x地，物體的大小也關聯于它的測得距離。假定的是，當將光束聚焦于外科手術區(qū)時，與離燈體1或離3d傳感器距離較大的物體相比，對于離燈體1距離較小的物體而言陰影較輕微。

從而，由發(fā)光體3中的每個的光束所填充的空間存儲在控制裝置4的存儲區(qū)中。通過考慮距離信息，所述空間可以可選地分成進一步的部分。當燈體1與外科手術區(qū)之間的物體至少部分地定位于光束的空間中或特定發(fā)光體3的空間的部分中的一個中，該發(fā)光體3就被調暗或關閉。調暗的量通過光束的由物體所占據的截面的比例來確定。鄰近該特定發(fā)光體3的發(fā)光體3于是以增強的性能來操作。

可選地，也檢測所檢測的物體的輪廓。在控制裝置4的存儲區(qū)中，存儲了物體的不同的輪廓。發(fā)光體3于是根據所檢測的物體的輪廓、從而針對每一類型的物體而被不同地控制。由此，例如針對特定類型的外科手術儀器，外科手術區(qū)的特定區(qū)域可以以增強的照度來照明。在識別出例如組織牽開器時，與其他區(qū)域相比，外科手術區(qū)的周邊被以增強的方式照明，或替代性地減少或防止陰影。然而，當識別出解剖刀時，與其他區(qū)域相比，外科手術區(qū)的中心被以增強的方式照明，或替代性地減少或防止那里的陰影。因此，通過控制裝置4根據輪廓來預測物體將移動至哪個位置以及因而將以何種方式來發(fā)光體3。

進而可選地，控制裝置4依據所檢測到的物體的空間位置及其運動(也就是物體的方向和/或物體的速度和/或物體的加速度)來確定物體將移動至哪個位置，因此在特定后續(xù)時間點物體將位于哪里。因此，可使控制裝置4以3d傳感器、控制裝置4和發(fā)光體3的響應時間而實時地、無延遲地防止陰影。

另外，控制裝置4還可選地配置成：能檢測在光束所產生的光錐外側位于燈體1與外科手術區(qū)之間的物體，或位于預定位置中的物體?？刂蒲b置4于是根據所檢測到的物體的運動的方向和/或軌跡和/或速度和/或加速度來確定控制發(fā)光體3的方式。因此，可通過控制裝置4例如借助于手運動通過手勢控制來控制發(fā)光體3，以便調暗外科手術燈或改變光場直徑。

光場直徑被定義成：在該直徑上所存在的照度是光場的中心處的照度的10％。

可以可選地通過空間劃分和/或特定的區(qū)別特性/特征來使所檢測的物體配屬于待控制的功能。另外，通過根據空間劃分所檢測的物體，也可實現在防止陰影和手勢控制之間進行切換。在空間劃分上，可限定光束的方向上的不同部分。例如，在燈體的近場中，尤其在外科手術人員的頭部通常所在的區(qū)域中，所檢測的物體用于防止陰影。在外科手術人員的手部通常所在的中間區(qū)域中，物體及其運動被理解成用于手勢控制的手勢。在外科手術區(qū)上或正上方的區(qū)域中，例如基于提前限定的物體或物體的特性，可實現光束的定向。

替代性地，由3d傳感器6檢查到的未被照明的區(qū)域可用于手勢控制，而在光束的空間內，陰影防止和光束的定向、也就是光場的位置和直徑可通過物體的空間分配或典型特征來區(qū)分。例如，具有某一大小的、意味著頭部的大致圓形的物體，或者包括例如外科手術頭罩中的標記的物體用于陰影防止。另一方面，對于光束的定向而言，外科手術工具或外科手術器械的典型形狀被使用。

圖2示出了燈體1的側視圖。燈體1具有中心軸線7。燈體1中的發(fā)光體3通過光束i，ii，ii'來發(fā)射光。燈體1中的發(fā)光體3中的每個分別發(fā)射光束i，ii，ii'中的相應的一束，其中，在圖2中，為清楚起見僅示出了三束光束i，ii，ii'。

為了闡釋該實施例的原理，所有發(fā)光體3的光束i，ii，ii'都引導至燈體1的中心軸線7，其中，簡化地假定交點pi，pii通過每束光束i，ii，ii'和中心軸線而產生。通過光束i，ii，ii'示例性地示出了，光束在不同距離處相交于中心軸線7。由于包括三束光束的簡化的圖示，在此僅示出了兩個交點pi，pii，其中，示出了僅一束光束i引導至交點pi，且兩束光束ii，ii'引導至交點pii。實際上，存在多束光束與中心軸線7的多個交點，其中，多束光束(多于通過交點pii示出的兩束光束)也可在同一交點處相交于中心軸線7。實際上，也可提供不引導至中心軸線7的光束。

光束i在外科手術區(qū)上產生光場l1，且光束ii，ii'產生光場l2。光束i，ii，ii'疊加起來而產生生成光場，在所述光場中具有確定的光場直徑和確定的光強分布。通過由控制裝置4對發(fā)光體3進行區(qū)別控制，可調節(jié)生成光場中的光場直徑和光強分布。

在圖2中，外科手術區(qū)所處的人體表面以簡化的方式通過水平線a來示出。在本文中被看成是檢測到的物體的人體在一空間位置處，該空間位置被檢測為燈體1與人體的表面a上的外科手術區(qū)之間的距離。

光束i引導至交點pi，所述交點pi在中心軸線7上位于外科手術區(qū)與燈體1的距離處。光束ii，ii'引導至交點pii，所述交點pii在中心軸線上不位于外科手術區(qū)與燈體1的距離處。

為了使光束i，ii，ii'聚焦在外科手術區(qū)上，一個發(fā)光體3單獨地操作或相對于其他發(fā)光體3以增強的性能來操作，所述一個發(fā)光體3的光束i引導至交點pi，且它產生光場l1，交點pi的距離同樣等于外科手術區(qū)與燈體1的距離。如果在外科手術區(qū)的距離處不存在交點pi，pii，就操作所發(fā)出的光束i，ii，ii'產生交點p1，p2的那些發(fā)光體3，交點p1，p2與燈體1的距離最接近外科手術區(qū)與燈體1的距離。這些發(fā)光體3單獨地操作或與其它發(fā)光體3共同操作，然而相對于所述其他發(fā)光體3而言以增強的性能來操作。

在其他方面，為了通過對發(fā)光體3的不同控制來調節(jié)光場直徑，控制裝置4控制發(fā)光體3，以使得所發(fā)出的光束i在外科手術區(qū)的距離處相交于中心軸線7的那個發(fā)光體3、以及所發(fā)出的光束ii，ii'在外科手術區(qū)的距離處不相交于中心軸線7的那些發(fā)光體3以彼此調適的性能來操作。對于盡可能小的光場直徑，所發(fā)出的光束i在外科手術區(qū)的距離處相交于中心軸線的那些發(fā)光體3被操作，以便產生如上所述的光場l1。為了增加光場l1，l2的直徑，所發(fā)出的光束ii，ii'在外科手術區(qū)的距離處不相交于中心軸線7的那些發(fā)光體3以增強的性能來操作。通過這些光束ii，ii'，產生了光場l2，其直徑大于光場l1的直徑。為了產生大于光場l1的直徑、但小于光場l2的直徑的光場直徑，產生光場l1的發(fā)光體3和產生光場l2的發(fā)光體3分別以彼此調適的性能來相應地操作。因此，當同時操作產生光場l1的發(fā)光體3和產生光場l2的發(fā)光體3時，可產生生成光場直徑處于光場l1的直徑與光場l2的直徑之間的光場。產生確定的光場直徑l1和l2的發(fā)光體3在總性能上的照射強度的比例越大，生成光場直徑就越接近該確定的光場直徑。當發(fā)光體3以彼此調適的性能來操作時，一方面，生成光場直徑是可調節(jié)的，另一方面，外科手術區(qū)中的照度、即亮度是可調節(jié)的。

通過測量燈體1與外科手術區(qū)的距離，還可以可選地控制發(fā)光體3，以使得外科手術區(qū)的中心處的照度在距離發(fā)生變化時保持不變。從而，相關的功率值經驗性地被檢測并存儲在控制裝置4的存儲區(qū)中，或通過算法來計算。

在另一可選方案中，檢測外科手術區(qū)的地形。通過外科手術區(qū)的特征，例如大小、深度或傾斜度，控制裝置4確定操作哪一個發(fā)光體3，以便以盡可能最佳的方式來照明外科手術區(qū)。對于大面積外科手術區(qū)，例如操作產生具有較大直徑的光場l1，l2的那些發(fā)光體3。在小外科手術區(qū)的情況下，操作產生具有較小直徑的光場l1，l2的那些發(fā)光體3。光場l1，l2的直徑基本上對應于外科手術區(qū)的大小。在較深的外科手術區(qū)的情況下，所發(fā)出的光束i，ii，ii'大致垂直地引導至外科手術區(qū)的那些發(fā)光體3被操作，以便對外科手術區(qū)的整個深度進行照明。

在另一替代性實施例中，外科手術燈用于具有至少兩個外科手術燈的系統中。

盡管外科手術燈中的每個本身均符合外科手術區(qū)中的照度的容許范圍，在光束引導至同一外科手術區(qū)的情況下，存在由于多個外科手術燈的光場疊加而超過最大容許照度的風險。因此，存在對外科手術人員造成炫光以及對外科手術區(qū)中的傷口造成干燥的風險。

為了避免這種情況，外科手術區(qū)的空間布置通過各個外科手術燈的3d傳感器6分別識別。通過外科手術燈的相應的控制裝置4，確定了發(fā)光體3的光束i，ii，ii'是否被引導至同一外科手術區(qū)并在同一外科手術區(qū)上產生光場l1，l2。如果通過控制裝置4確定了光束i，ii，ii'被引導至同一外科手術區(qū)，就對被引導至外科手術區(qū)的發(fā)光體3的性能進行調整，以使得不超過最大容許照度，或可選地不超過可設置的最大照度。

可選地，也可通過其他類型的傳感器(例如亮度傳感器)來檢測外科手術區(qū)中的實際照度，或通過溫度傳感器來檢測外科手術區(qū)的溫度，以便避免傷口的干燥。

另外，在多個外科手術燈引導至同一外科手術區(qū)的情況下，不僅可通過對燈體1的發(fā)光體3的控制來實現陰影防止，所述發(fā)光體3的3d傳感器檢測到物體。當檢測到燈體1和外科手術區(qū)之間的物體時，一方面，除了調暗或關閉發(fā)光體3(物體位于該發(fā)光體3的光束i，ii，ii'中)之外，還可通過控制裝置4以增強的性能來操作同一燈體1的其他發(fā)光體3。另外，如果沒有物體位于其他外科手術燈的相應的光束i，ii，ii'中，其他外科手術燈的控制裝置4就以增強的性能來控制它們的發(fā)光體3，所述其他外科手術燈也引導至同一光場l1，l2，通過外科手術燈的控制裝置4來調節(jié)，且它們的3d傳感器檢測到物體。

可選地，各個外科手術燈的控制裝置4使發(fā)光體3被控制成彼此協調，從而使外科手術區(qū)中的照度至少保持不變。

在操作中，通過3d傳感器6來檢測物體中的至少一個的、外科手術人員的身體部分中的至少一個的、或外科儀器中的至少一個的空間位置。涉及物體的空間位置的相應的數據被傳輸至控制裝置4。隨后，根據通過3d傳感器所檢測的空間位置來控制發(fā)光體3。

可選地，還檢測位于燈體1和外科手術區(qū)之間的物體的大小。所發(fā)出的光束i，ii，ii'引導至物體的那些發(fā)光體3于是被調暗或關閉，以防止由物體引起陰影。為了補償外科手術區(qū)中由于關閉或調暗而引起的亮度降低，所發(fā)出的光束i，ii，ii'越過物體而被引導至外科手術區(qū)的那些發(fā)光體3以增強的性能操作，從而使外科手術區(qū)中的亮度保持基本不變。

除了空間位置之外，如果檢測物體的運動或輪廓，就可預測物體在特定時間點將占據哪個位置。因此，例如依據特定方向上的速度或加速度，可計算特定時間點時的預定位置。于是通過控制裝置4來控制發(fā)光體3，以使得所發(fā)出的相應的光束在該時間點引導至所述預定位置的發(fā)光體3不操作或僅以調暗的方式操作。不引導至物體的所述預定位置且于是越過物體而引導至外科手術區(qū)的光束如上所述以增強的性能來操作。

所檢測到的物體的運動可選地不僅用于陰影防止，而且還用于控制外科手術燈。因此，例如通過同一3d傳感器6檢測到的手的動作、即外科醫(yī)生的手勢被用于根據物體的方向、軌跡、速度或加速度而通過控制裝置4執(zhí)行發(fā)光體3的特定控制，例如關閉或調暗。

為了聚焦被引導至外科手術區(qū)的光束，僅操作或主要地操作被引導至光束i相交于中心軸線7的交點的那些發(fā)光體3，或引導至最接近外科手術區(qū)的距離的的點那些發(fā)光體3。

為了將光場直徑調節(jié)成要求的大小，如上所述，以協調的性能來操作被引導至中心軸線7上在外科手術區(qū)的距離處的點的發(fā)光體3以及不被引導至中心軸線7上在外科手術區(qū)的距離處的點的發(fā)光體3。

為了便于操作外科手術燈，發(fā)光體3通過控制裝置4被控制成，使得根據燈體1與外科手術區(qū)之間的距離的變化，光場l1、l2的中心處的照度保持不變。

為了盡可能最佳地照明外科手術區(qū)，外科手術區(qū)的地形通過3d傳感器6來檢測。根據外科手術區(qū)的特征，比如大小、深度或傾斜度，控制裝置4確定待操作的發(fā)光體3，以便如上所述地照明外科手術區(qū)。

各個實施例可彼此組合。