CH694394A5

CH694394A5 - Medizinisches Therapie- und/oder Diagnosegerät mit einer Positionserfassungseinrichtung.

Info

Publication number: CH694394A5
Application number: CH01723/98A
Authority: CH
Inventors: Dipl-Ing Hartmut Gaertner
Original assignee: Zeiss Carl
Priority date: 1997-09-26
Filing date: 1998-08-21
Publication date: 2004-12-31
Also published as: US6183415B1; DE19837152B4; DE19837152A1; JP4081187B2; JPH11164840A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein medizinisches Therapie- und/oder Diagnosegerät nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Ein derartiges Therapie- und/oder Diagnosegerät ist z.B. aus der US 5 408 409 bekannt. Diese Druckschrift zeigt als Positionserfassungseinrichtung eine LED-Anordnung an dem als chirurgisches Schneidwerkzeug ausgebildeten Therapiegerät und in Abstand davon eine orts- und lagefeste Kameraanordnung als weitere Erfassungseinrichtung.

Ein als Operationsmikroskop ausgeführtes gattungsgemässes Therapie- und/oder Diagnosegerät ist auch aus der DE 19 640 993 A1 der Anmelderin bekannt. Bei einem Operationsmikroskop ist es wichtig, die Position des ungefähr 200 mm bis 400 mm vom Objektiv entfernten Fokus genau zu erfassen. Dabei kommt es vor allem auf die Genauigkeit der Erfassung der Lage bzw. Orientierung des Operationsmikroskops an, da bereits eine geringfügige Verkippung des Operationsmikroskops zu einer deutlichen Verschiebung des Fokus führt.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, bei einem gattungsgemässen Therapie- und/oder Diagnosegerät eine zuverlässigere und genauere Erfassung seiner Position und seiner Lage zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale in Anspruch 1 gelöst.

Denn durch die Gestaltung der Positionserfassungseinrichtung als Positionserfassungsarm, welcher sich von dem Therapie- und/oder Diagnosegerät weg erstreckt, kann eine auf die Orientierung des Therapie- und/oder Diagnosegeräts besonders empfindliche Positionserfassung erreicht werden. Eine in deutlichem Abstand von dem eigentlichen Therapie- und/oder Diagnosegerät angeordnete Positionserfassungseinrichtung erfährt auch bei einer relativ geringen Verschwenkung des Therapie- und/oder Diagnosegeräts eine nennenswerte Positionsänderung, welche im Zusammenwirken mit der weiteren Erfassungseinrichtung zuverlässig erfasst werden kann.

Bei einer Ausführungsform umfasst der Positionserfassungsarm eine Sendeeinrichtung mit mindestens drei räumlich verteilt angeordneten Sendeelementen, z.B. LEDs oder Ultraschallsender. Dadurch kann die am Therapie- und/oder Diagnosegerät selbst angeordnete Positionserfassungseinrichtung relativ leicht und einfach sein und die zum Empfang der von diesen Sendeelementen ausgesandten Signale notwendige, im Allgemeinen komplexere und umfangreichere Empfangseinrichtung der stationären weiteren Erfassungseinrichtung zugeordnet werden.

Wenn die Sendeelemente einander derart paarweise zuordenbar sind, dass eine entsprechende Verbindungsgerade eine Längsachse des Therapie- und/oder Diagnosegeräts im Wesentlichen schneidet, wirkt sich die Erhöhung der Positionserfassungsgenauigkeit auf Grund des Positionserfassungsarms unmittelbar auf den besonders relevanten Positionsbereich des Therapie- und/oder Diagnosegeräts aus. Diese Längsachse kann z.B. die Drehachse eines Bohrers oder die optische Achse eines Mikroskops sein.

Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst die Sendeeinrichtung zwei entlang des Positionserfassungsarms in Abstand voneinander angeordnete Gruppen von Sendeelementen. Auf diese Weise können innerhalb einer Gruppe in relativ geringem Abstand angeordnete Sendeelemente durch Zusammenwirken mit Sendeelementen der anderen Gruppe dennoch eine hohe Positionserfassungsgenauigkeit erzielen.

Wenn der Positionserfassungsarm als Stab mit zwei in Abstand voneinander angeordneten, scheibenartigen Radialvorsprüngen ausgebildet ist, ist der Positionserfassungsarm konstruktiv besonders einfach aufgebaut. Dabei können die Sendeelemente auf Umfangsrändern der Radialvorsprünge angeordnet sein, was im Hinblick auf eine direkte Signalverbindung von stets zumindest drei Sendeelementen mit der weiteren Erfassungseinrichtung vorteilhaft ist.

Bei einer weiteren Ausführungsform sind die Radien der Radialvorsprünge dabei derart, dass eine gemeinsame Tangente an die Umfangsränder eine Längsachse des Therapie- und/oder Diagnosegeräts im Wesentlichen schneidet. Auch durch diese Massnahme kann der besonders relevante Bereich mit hoher Genauigkeit erfasst werden.

Wenn das medizinische Therapie- und/oder Diagnosegerät ein Operationsmikroskop ist, welches einer Positionserfassungsauswerteeinheit Fokusparameterdaten liefert, ist die Position des Fokus relativ einfach erfassbar.

Die folgende, sich auf die beigefügten Zeichnungen beziehende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels dient dem Verständnis der Erfindung.

Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Operationsmikroskops als eine Ausführungsform der Erfindung; und Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des Operationsmikroskopes von Fig. 1 mit einem Positionserfassungsarm.

Das in Fig. 1 schematisch dargestellte medizinische Therapie- und/oder Diagnosegerät 1 ist ein Operationsmikroskop, welches mittels eines gelenkigen Stativs 3 verschieb- und verschwenkbar ist. Zur Erfassung der jeweiligen Lage des Operationsmikroskops 1 ist eine Positions- und Lageerfassungsanordnung mit einer Positionserfassungseinrichtung 5 am Operationsmikroskop 1 und einer orts- und lagefesten weiteren Erfassungseinrichtung 7 vorgesehen. Die Positionserfassungseinrichtung 5 und die weitere Erfassungseinrichtung 7 sind über schematisch angedeutete Leitungen 6 mit einer Positions- und Lage-Auswerteeinheit 8 verbunden.

Da die der Erfindungsgattung zu Grunde liegende Positions- und Lageerfassung auf einer direkten Signalübermittlung, z.B. durch Licht oder Ultraschall, zwischen der ersten Erfassungseinrichtung 5 und der zweiten Erfassungseinrichtung 7 beruht, ist die in dieser Ausführungsform als Anordnung dreier Zeilenkameras 9, 11, 13 ausgebildete weitere Erfassungseinrichtung 7 möglichst derart anzuordnen, dass die Signalstrecke zu der als Sendeeinrichtung ausgebildeten ersten Erfassungseinrichtung 5 frei von Hindernissen ist.

In Fig. 2 sind die erfindungsgemäss als Positionserfassungsarm 5 ausgebildete Positionserfassungseinrichtung und das Operationsmikroskop 1 perspektivisch dargestellt.

Dabei ist zu erkennen, dass der Positionserfassungsarm 5 einen Radialvorsprung 15 und einen von diesem in Abstand angeordneten weiteren Radialvorsprung 17 aufweist.

Von den um den Umfangsrand des Radialvorsprungs 15 angeordneten Sendeelementen, in diesem Fall LEDs, sind die Sendeelemente 19, 21 und 23 zu erkennen. Dabei bildet das Sendeelement 19 mit einem am Radialvorsprung 17 angeordneten Sendeelement 25 eine den Bereich der optischen Achse 33 des Operationsmikroskops 1 schneidende Gerade. In gleicher Weise können das Sendeelement 21 mit einem am Radialvorsprung 17 angeordneten Sendeelement 27 und das Sendeelement 23 mit einem ebenfalls am Radialvorsprung 17 angeordneten Sendeelement 29 zusammengefasst werden.

Eine von den Sendeelementen 23 und 29 festgelegte Verbindungsgerade 31 und eine Längsachse 35 des Positionserfassungsarms 5 schneiden die optische Achse 33 des Operationsmikroskops 1. Durch Berücksichtigung von derartige Verbindungsgeraden 31 festlegenden Sendeelementen ist auch bei dem relativ kleinen Abstand der auf dem Radialvorsprung 15 bzw. 17 angeordneten Sendeelemente die Position des auf der optischen Achse 33 liegenden Operationsmikroskopfokus bzw. Operationsorts mit hoher Genauigkeit bestimmbar.

Claims

1. Medizinisches Therapie- und/oder Diagnosegerät (1) mit einer Positionserfassungseinrichtung (5), welche dazu bestimmt ist, mit einer durch eine Signalstrecke von der Positionserfassungseinrichtung (5) getrennt sowie orts- und lagefest anzuordnenden, weiteren Erfassungseinrichtung (7) zusammenzuwirken, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionserfassungseinrichtung als ein sich von dem Therapie- und/oder Diagnosegerät (1) weg erstreckender Positionserfassungsarm ausgebildet ist.

2. Therapie- und/oder Diagnosegerät (1) nach Anspruch 1, wobei der Positionserfassungsarm (5) eine Sendeeinrichtung mit mindestens drei räumlich verteilt angeordneten Sendeelementen (19, 21, 23, 25, 27, 29) umfasst.

3.

Therapie- und/oder Diagnosegerät (1) nach Anspruch 2, wobei die Sendeelemente (19, 21, 23, 25, 27, 29) einander derart paarweise zuordenbar sind, dass eine durch ein solches Sendeelementpaar festgelegte Verbindungsgerade (31) eine Längsachse (33) des Therapie- und/oder Diagnosegeräts (1) im Wesentlichen schneidet.

4. Therapie- und/oder Diagnosegerät (1) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Sendeeinrichtung zwei entlang des Positionserfassungsarms (5) in Abstand voneinander angeordnete Gruppen von Sendeelementen (19, 21, 23, 25, 27, 29) umfasst.

5. Therapie- und/oder Diagnosegerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Positionserfassungsarm (5) als Stab mit zwei in Abstand voneinander angeordneten, scheibenartigen Radialvorsprüngen (15, 17) ausgebildet ist.

6.

Therapie- und/oder Diagnosegerät (1) nach Anspruch 5, wobei mindestens drei räumlich verteilt angeordnete Sendeelemente (19, 21, 23, 25, 27, 29) auf Umfangsrändern der Radialvorsprünge (15, 17) angeordnet sind.

7. Therapie- und/oder Diagnosegerät (1) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Radien der Radialvorsprünge (15, 17) derart sind, dass eine gemeinsame Tangente (31) an die Umfangsränder eine Längsachse (33) des Therapie- und/oder Diagnosegeräts (1) im Wesentlichen schneidet.

8. Therapie- und/oder Diagnosegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das medizinische Therapie- und/oder Diagnosegerät ein Operationsmikroskop (1) ist, welches einer Positionsauswerteeinheit (8) Fokusparameterdaten liefert.

9.

Positionserfassungsarm (5) für ein Therapie- und/oder Diagnosegerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, mit einer Sendeeinrichtung mit mindestens drei räumlich verteilt angeordneten Sendeelementen (19, 21, 23, 25, 27, 29).

10. Positionserfassungsarm (5) nach Anspruch 9, wobei die Sendeelemente (19, 21, 23, 25, 27, 29) einander derart paarweise zuordenbar sind, dass eine durch ein solches Sendeelementpaar festgelegte Verbindungsgrade (31) eine Längsachse (33) des Therapie- und/oder Diagnosegeräts (1) im Wesentlichen schneidet.

11. Positionserfassungsarm (5) nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Sendeeinrichtung zwei entlang des Positionserfassungsarms (5) in Abstand voneinander angeordnete Gruppen von Sendeelementen (19, 21, 23, 25, 27, 29) umfasst.

12.

Positionserfassungsarm (5) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei der Positionserfassungsarm (5) als Stab mit zwei in Abstand voneinander angeordneten, scheibenartigen Radialvorsprüngen (15, 17) ausgebildet ist.

13. Positionserfassungsarm (5) nach Anspruch 12, wobei die mindestens drei räumlich verteilt angeordneten Sendeelemente (19, 21, 23, 25, 27, 29) auf Umfangsrändern der Radialvorsprünge (15, 17) angeordnet sind.

14. Positionserfassungsarm nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Radien der Radialvorsprünge (15, 17) derart sind, dass eine gemeinsame Tangente (31) an die Umfangsränder eine Längsachse (33) des Therapie- und/oder Diagnosegeräts (1) im Wesentlichen schneidet.