專利名稱：用于定位可置于患者周圍的設(shè)備的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對可在待治療的患者周圍對應(yīng)于該患者的設(shè)備進(jìn)行定位的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
在對患者進(jìn)行治療時，通常需要多個在患者周圍對應(yīng)于該患者的設(shè)備。對于麻醉下的手術(shù)介入來說典型的至少在載有患者的手術(shù)臺周圍設(shè)置具有手術(shù)器械的臺子、用于監(jiān)測麻醉的測量儀器以及呼吸機(jī)。為了實施手術(shù)，必要時還會設(shè)置其它儀器，如手術(shù)顯微鏡。在緊急情況下可能還須快速提供如C臂型X射線系統(tǒng)或去顫器等設(shè)備。
由于一些設(shè)備、如EKG監(jiān)視器或呼吸機(jī)等具有引向患者的電纜或管道，而一些設(shè)備、如手術(shù)顯微鏡和C臂型系統(tǒng)具有可擺動的部分，因此存在這樣的危險，即妨礙這些設(shè)備和被治療的患者之間的相對移動的自由度，使得他們相互之間發(fā)生沖突，使治療的難度增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，盡管在待治療的患者附近有多個設(shè)置的或僅在治療中才會用到的設(shè)備，也能以簡單的方式保證流暢的治療流程。
根據(jù)就移動自由度和沖突自由度以及不受妨礙的可進(jìn)入性來說對治療所需的設(shè)備在診療室地面上的有時非優(yōu)化的甚至是危險的預(yù)定位，通過按照本發(fā)明的、在對治療人員進(jìn)行治療之前或當(dāng)中對該預(yù)定位的采集和檢測以及通過對該檢測的反饋，可以簡單、快速和可靠地在移動自由度或沖突自由度未得到保證的情況下至少給出一個相應(yīng)的警報，或最大程度地顯示相應(yīng)的優(yōu)化的定位。
在優(yōu)選方式下，在檢測時不僅考慮預(yù)定位的設(shè)備，還通過為在緊急情況下所需的附加設(shè)備在空間分布中預(yù)留阻隔面來至少考慮一個這樣的附加設(shè)備；通過引入最初保持空閑、在其上不放置其它設(shè)備的阻隔面，可以在緊急情況下立即將該附加設(shè)備引入已有的空間分布中以對患者進(jìn)行治療。
在本發(fā)明的另一種實施方式中，為至少一個治療人員而將一個移動平面引入到空間分布中；除了設(shè)備外還考慮為治療患者設(shè)置人員的情況保證了這些人員的移動自由度，盡管有多個分布在治療室地面上的設(shè)備。
對設(shè)備在其空間分布中的特別可靠和準(zhǔn)確的采集通過作為第一系統(tǒng)組件的、尤其是設(shè)置在設(shè)備以及地面上方的攝像機(jī)給出。為檢測該空間分布設(shè)置的電子計算和控制單元表現(xiàn)為技術(shù)上極為簡單的第二系統(tǒng)組件，其中向該電子計算和控制單元通報關(guān)于各個設(shè)備的移動自由度和/或三維延伸和/或?qū)颊咧委煹念愋秃头秶臄?shù)據(jù)。
為了進(jìn)行反饋，能以開銷非常小的方式僅設(shè)置聲音信號發(fā)生器作為第三系統(tǒng)組件。這樣的信號發(fā)生器在非優(yōu)化的預(yù)定位的情況下還可具有優(yōu)點地給出語音提示以校正空間分布。根據(jù)第三系統(tǒng)組件的另一實施方式，反饋以光學(xué)信號發(fā)生器的形式，尤其是以視頻投影儀或激光發(fā)射器的形式這樣來進(jìn)一步實現(xiàn)的，即設(shè)備的最佳位置直接被投影到治療室的相應(yīng)位置。


下面借助附圖所示實施方式對本發(fā)明及本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行詳細(xì)描述，但本發(fā)明不僅局限于這些實施例。圖中示出圖1示出在診療室的地面上圍繞患者臥榻的設(shè)備的空間分布的側(cè)視圖，其中，設(shè)置了用于采集設(shè)備的攝像機(jī)和用于進(jìn)行反饋的視頻投影儀；圖2以俯視圖示出圍繞患者設(shè)置的空間分布中的設(shè)備，其中，為設(shè)備分配了標(biāo)記；圖3示出按照圖2的布局，其中，為了反饋對空間預(yù)分布的檢測而設(shè)置了校正后的空間分布的視頻投影；圖4示出按照圖3的布局，其中，將設(shè)備定位在其校正后的空間分布中，有三位治療人員站立在為其設(shè)定的移動平面上。
具體實施例方式
圖1以側(cè)視圖示出在診療室的地面7上圍繞具有患者6的患者臥榻5預(yù)先定位的設(shè)備1、2的空間分布。在設(shè)備1、2以及地面7上方設(shè)置了作為第一系統(tǒng)組件的攝像機(jī)8-10，其采集設(shè)備1、2的最先設(shè)定的空間分布。
作為第二系統(tǒng)組件示出了與攝像機(jī)8-10連接的電子計算和控制單元11，其在考慮設(shè)備1、2的移動自由度和/或3D延伸以及必要時治療的種類和范圍的情況下對所設(shè)定的空間分布進(jìn)行檢測，尤其是通過移動模擬進(jìn)行檢測。在移動模擬中模擬設(shè)備1、2的多個移動路線，必要時還對至少一個治療人員的移動路線進(jìn)行模擬，以便在進(jìn)行治療之前就對可能的沖突的危險進(jìn)行檢驗。
關(guān)于移動自由度和/或3D延伸的數(shù)據(jù)以簡單的方式從內(nèi)部或外部數(shù)據(jù)庫中調(diào)用。該數(shù)據(jù)庫可以例如利用該系統(tǒng)預(yù)先或事后、尤其是通過學(xué)習(xí)模式來處理。還給出治療人員的數(shù)目及其治療功能的關(guān)于治療的種類和范圍的數(shù)據(jù)可以尤其簡單地從必要時已存在的、在此未特別示出的醫(yī)院信息系統(tǒng)中調(diào)用。
作為第三系統(tǒng)組件，設(shè)置了由計算和控制單元11控制的視頻投影儀12、13，用于以投影的視頻光信號14、15的形式反饋對設(shè)備1、2的校正后的空間分布的投影位置標(biāo)志的形式的檢測。通過投影的視頻光信號14、15示出，為了最佳的空間分布應(yīng)將設(shè)備1和2在患者臥榻5兩側(cè)的方向16和17上移動到虛線所示的位置21和22。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式，地面7具有能反射光、尤其是能反射紅外光的涂層。這尤其在用兩個紅外燈23、24照射地面7時使得能夠更好地采集地面7的未被設(shè)備1、2占據(jù)的、例如可以用作治療人員的移動平面的部分平面。
在圖2-4中示出了定位過程的三個時間上相互接續(xù)的階段。
圖2以俯視圖示出在地面7上設(shè)備1-4在治療之前設(shè)置的圍繞患者臥榻5的空間分布，其中相對于圖1已示出的設(shè)備1、2改變了位置。為了非?？煽康夭杉O(shè)備1-4，為每個設(shè)備分配一個標(biāo)記25-28；這些標(biāo)記25-28對于采集設(shè)備1-4是具有優(yōu)點的，因為它們使得對設(shè)備1-4的識別和對其位置的確定變得簡單。
通過發(fā)出熒光或自然光、尤其是紅外光的標(biāo)記使得即便在弱的環(huán)境光下也能非常簡單而可靠地進(jìn)行采集。在特別優(yōu)選的方式下，設(shè)置脈沖式發(fā)光的標(biāo)記，其中，通過相應(yīng)的脈沖編碼再現(xiàn)出相應(yīng)的狀態(tài)信息、尤其是用于設(shè)備識別的狀態(tài)信息。
通過在發(fā)射光時、特別是發(fā)射紅外光時能反射的標(biāo)記25-28使得設(shè)備1-4的可采集性以極少的技術(shù)開銷得到改善。為了能夠非?？煽康夭杉瘶?biāo)記25-28和/或反光的地面7，在另一種實施方式中設(shè)置至少一個照射標(biāo)記25-28和/或地面7的燈，特別是至少一個如圖1所示的紅外燈23、24。
為了校正空間位置，采集治療室的空間維度是很有用的；這是以簡單的方式通過在地面7上設(shè)置的相應(yīng)標(biāo)記29-32和相應(yīng)地設(shè)置在未示出的墻面上的標(biāo)記來實現(xiàn)的。在通過計算和控制單元11進(jìn)行檢測、尤其是移動模擬時，考慮空間維度，從而可以在檢測中引入可用的地面7和由至少一個墻面限制的移動自由度。
圖3以實線輪廓示出按照圖2的空間分布中的設(shè)備1-4，并以點劃線輪廓示出根據(jù)對分布檢測后以視頻投影33-35形式的反饋的空間分布。在此，設(shè)備1、2、3的校正位置由視頻投影33、34、35示出；在此，為了就移動自由度和沖突自由度而言設(shè)置最佳的空間分布要將設(shè)備1、2、3向由移動箭頭18、19、20標(biāo)明的方向移動。由于按照本例設(shè)備4已處于最佳位置，因此相應(yīng)的位置標(biāo)記的視頻投影與設(shè)備4的原始位置重合。
作為檢測的另一個反饋，通過兩個視頻投影36、37示出兩個阻隔面，在其上可以放置緊急情況下迅速所需的設(shè)備，如除顫器和C型X射線系統(tǒng)。此外，通過其它視頻投影38-40示出給治療人員的移動平面。
為了更好地區(qū)分通過視頻投影33-40示出的校正后的空間分布的位置，根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，通過特殊的顏色和/或特殊的明文顯示來顯示這些位置。例如，用紅色的視頻投影36、37來表示全部阻隔面，用藍(lán)色的視頻投影38-40來表示全部移動平面，而分別用另一種顏色的視頻投影33-35和附加的標(biāo)識各設(shè)備的明文顯示來表示校正后的設(shè)備位置。
圖4示出移動到按照圖3中通過視頻投影33-40表示的校正后的空間分布的設(shè)備位置上的圖3的設(shè)備1-4，以及三位位于為其設(shè)置的、由視頻投影38-40表示的移動平面上的治療人員。
多個可隨患者6例如從病房到治療室移動的設(shè)備在移動期間借助蓄電池提供電流，其中，這些設(shè)備在長時間逗留在治療室中時(例如在麻醉下的手術(shù)介入)可連接到治療室中提供的電網(wǎng)，以保證設(shè)備的連續(xù)運(yùn)行和必要時對蓄電池的充電。在這種情況下，設(shè)備的不成功的電網(wǎng)連接通過由標(biāo)記發(fā)出的光的相應(yīng)脈沖編碼來表示，并例如通過計算和控制單元11觸發(fā)相應(yīng)的報警信號。
作為其它設(shè)備還可設(shè)置具有其它標(biāo)記的儲存消耗材料的容器。當(dāng)消耗材料要用盡時，可以利用發(fā)出脈沖式光的標(biāo)記在脈沖編碼的狀態(tài)信息中顯示這種狀況，或利用當(dāng)儲存容器完全清空時可見的、能反射光的標(biāo)記來表示。
本發(fā)明的基本內(nèi)容總結(jié)如下本發(fā)明涉及一種用于對可在被治療的患者6周圍對應(yīng)于該患者的設(shè)備1-4進(jìn)行定位的系統(tǒng)和方法，其中，尤其通過至少一個攝像機(jī)8-10來在設(shè)備1-4的空間分布中對設(shè)備1-4進(jìn)行采集，尤其通過計算和控制單元11就設(shè)備1-4的移動自由度是否足夠來檢測該分布，并且尤其是通過至少一個視頻投影儀12、13來反饋校正后的分布，以便盡管有多個設(shè)備1-4仍能保證不受妨礙的治療流程并避免沖突。
權(quán)利要求
1.一種用于對可在待治療的患者(6)周圍對應(yīng)于該患者的設(shè)備(1-4)進(jìn)行定位的系統(tǒng)，具有-第一系統(tǒng)組件，用于采集設(shè)備(1-4)在治療室地面(7)上預(yù)定位的、與患者對應(yīng)的空間分布；-第二系統(tǒng)組件，用于就設(shè)備(1-4)的移動自由度是否足夠來檢測預(yù)定位的空間分布；-第三系統(tǒng)組件，用于反饋該第二系統(tǒng)組件的檢測，尤其是以設(shè)備(1-4)的校正后的空間分布的位置顯示的形式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，-將至少一個阻隔面引入所述空間分布中，用于至少一個緊急情況下所需的附加設(shè)備。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，具有-將至少一個用于至少一個治療人員(41-43)的移動平面引入所述空間分布中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的系統(tǒng)，具有-至少一個尤其是在所述設(shè)備(1-4)以及地面(7)上方的攝像機(jī)(8-10)作為第一系統(tǒng)組件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的系統(tǒng)，具有-對應(yīng)于所述設(shè)備(1-4)的、特別是表征各個設(shè)備位置和類型的標(biāo)記(25-28)形式的采集輔助設(shè)施。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，具有-發(fā)出熒光或自然光、尤其是紅外光的標(biāo)記。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，具有-發(fā)出脈沖式光、尤其是發(fā)出脈沖編碼的狀態(tài)信息的標(biāo)記。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7中任一項所述的系統(tǒng)，具有-能反射光照射、尤其是紅外光照射的標(biāo)記。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的系統(tǒng)，具有-能反射光照射、尤其是紅外光照射的地面(7)的涂層形式的采集輔助設(shè)施。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的系統(tǒng)，具有-設(shè)置在治療室地面(7)上和/或至少一個墻面上的、尤其是反射光照射的標(biāo)記(29-32)形式的采集輔助設(shè)施。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10中任一項所述的系統(tǒng)，具有-至少一個照射所述標(biāo)記(25-28)和/或地面(7)和/或至少一個墻面的燈、尤其是紅外燈(23，24)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的系統(tǒng)，具有-電子計算和控制單元(11)作為第二系統(tǒng)組件，向該電子計算和控制單元通報關(guān)于各個設(shè)備(1-4)的移動自由度和/或三維延伸和/或?qū)颊?6)治療的類型和范圍的數(shù)據(jù)，該電子計算和控制單元尤其是能夠進(jìn)行移動模擬。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中-可以從內(nèi)部或外部數(shù)據(jù)庫中調(diào)用關(guān)于移動自由度和/或三維延伸的數(shù)據(jù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的系統(tǒng)，其中-可以從醫(yī)院信息系統(tǒng)中調(diào)用關(guān)于治療的類型和范圍的數(shù)據(jù)，尤其是關(guān)于為此設(shè)置的治療人員(41-43)的數(shù)據(jù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項所述的系統(tǒng)，具有-聲音信號發(fā)生器作為第三系統(tǒng)組件，尤其是報警信號發(fā)生器。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項所述的系統(tǒng)，具有-光學(xué)位置信號發(fā)生器作為第三系統(tǒng)組件，尤其是按照至少一個視頻投影儀(12，13)或至少一個激光發(fā)射器的形式。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，具有-作為位置信號發(fā)生器的特殊顏色顯示器和特殊明文顯示器。
18.一種用于對可在待治療的患者(6)周圍對應(yīng)于該患者的設(shè)備(1-4)進(jìn)行定位的方法，具有以下方法步驟-獨立采集各設(shè)備(1-4)的預(yù)定位的空間分布；-就各設(shè)備(1-4)移動自由度是否足夠來獨立檢測預(yù)定位的空間分布；-獨立進(jìn)行反饋，尤其是顯示出借助該檢測而校正的空間分布的位置。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，將至少一個阻隔面引入所述空間分布中，用于至少一個緊急情況下所需的附加設(shè)備。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的方法，將至少一個用于至少一個治療人員(41-43)的移動平面引入所述空間分布中。
21.根據(jù)權(quán)利要求18至20中任一項所述的方法，通過至少一個尤其是設(shè)置在所述設(shè)備(1-4)以及地面(7)上方的攝像機(jī)(8-10)來采集所述設(shè)備(1-4)的位置。
22.根據(jù)權(quán)利要求18至21中任一項所述的方法，通過與各個設(shè)備(1-4)的位置和/或類型分別對應(yīng)的標(biāo)記(25-28)來采集各個設(shè)備(1-4)的位置和/或類型。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述標(biāo)記發(fā)出熒光或自然光、尤其是紅外光。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述標(biāo)記發(fā)出脈沖式光、尤其是發(fā)出具有脈沖編碼的狀態(tài)信息的光。
25.根據(jù)權(quán)利要求22至24中任一項所述的方法，其中，所述標(biāo)記(25-28)為了采集照射的光、尤其是紅外光而反射這些光。
26.根據(jù)權(quán)利要求18至25中任一項所述的方法，其中，所述地面(7)通過相應(yīng)的涂層來反射照射的光、尤其是紅外光。
27.根據(jù)權(quán)利要求18至26中任一項所述的方法，其中，通過設(shè)置在治療室地面(7)上和/或至少一個墻面上的、尤其是反射光照射的標(biāo)記(29-32)來采集治療室的維度。
28.根據(jù)權(quán)利要求25至26中任一項所述的方法，其中，通過燈、尤其是紅外燈(23，24)來照射所述標(biāo)記和/或地面和/或至少一個墻面。
29.根據(jù)權(quán)利要求18至28中任一項所述的方法，其中，在檢測中通過電子計算和控制單元(11)來考慮設(shè)備(1-4)的移動自由度和/或三維延伸和/或治療的類型和范圍，尤其是通過移動模擬。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中，在檢測中從數(shù)據(jù)庫中調(diào)用預(yù)先存儲的關(guān)于移動自由度和/或三維延伸的數(shù)據(jù)。
31.根據(jù)權(quán)利要求29或30所述的方法，其中，在檢測中從醫(yī)院信息系統(tǒng)中調(diào)用關(guān)于治療的類型和范圍的數(shù)據(jù)、尤其是為此設(shè)置的治療人員(41-43)的數(shù)據(jù)。
32.根據(jù)權(quán)利要求18至31中任一項所述的方法，其中，在移動自由度不夠的情況下，通過聲音信號、尤其是報警信號和/或語音提示形式的聲音信號進(jìn)行反饋，以校正所述空間分布。
33.根據(jù)權(quán)利要求18至32中任一項所述的方法，其中，分別通過光學(xué)信號、尤其是以由至少一個視頻投影儀(12，13)或至少一個激光發(fā)射器投影的光信號(14，15)的形式來對各個設(shè)備(1-4)的位置進(jìn)行反饋。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中，通過特殊的顏色和/或特殊的明文顯示來顯示所述空間分布的各個位置。
35.根據(jù)權(quán)利要求18至34中任一項所述的方法，采用根據(jù)權(quán)利要求1至17中任一項所述的系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于對可在患者周圍對應(yīng)于該患者的設(shè)備進(jìn)行定位的系統(tǒng)和方法。為了在盡管有多個設(shè)備(1－4)的情況下也能一方面保證其移動自由度，另一方面保證不妨礙治療流程，按照本發(fā)明，尤其通過至少一個攝像機(jī)(8－10)在設(shè)備(1－4)的空間分布中對其進(jìn)行采集，尤其通過計算和控制單元(11)就設(shè)備(1－4)的移動自由度是否足夠來檢測該分布，并且尤其通過至少一個視頻投影儀(12，13)來反饋校正后的分布。
文檔編號G08B21/00GK1803104SQ200610004880
公開日2006年7月19日 申請日期2006年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月10日
發(fā)明者馬丁·克利恩, 雷納·庫斯 申請人:西門子公司