CN104605871B - 耦合单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种构造有角度和/或位置传感器的耦合单元，借助该耦合单元将第一和第二仪器单元连接起来，从而由此获取例如第一仪器单元相对于第二仪器单元的相对位置。

Description

耦合单元
技术领域
本发明涉及一种用于定位仪器单元的装置和方法。
背景技术
为了诊断目的要手动地或者电子控制地使仪器单元、尤其移动式医疗仪器单元行进到检验区域并且在那里对其进行定向。用于诊断的仪器例如是移动式C形臂(C-Bogen)。所述移动式C形臂在单次或者一系列X射线拍摄之后被从使用地点移动到诊疗室内或与诊疗室邻近的地方的驻停位置中。为了接下来的X射线拍摄，移动式C形臂要被移回其使用地点，以便记录诊疗进展或者说操作过程，或者实现用于外科手术的其他诊疗过程。移动式C形臂的重复使用带来了下述问题，必须手动进行其再定位。
迄今为止常见的是，由助手或诊疗医生自己将移动式X射线装置定位在患者上并且参照患者手动定向。除了可能会污染要保持无菌的区域以外，这还给该手术区域带来附加的缺点，即由于不能准确知道再次形成的区域的方位和位置，必须重复进行X射线拍摄，并且由此使患者暴露于不必要的辐射之下。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种用于定位仪器单元的装置和方法。
该任务通过权利要求1或8中给出的特征解决。
该装置和与此相关的方法具有耦合单元，所述耦合单元具有耦合元件以及第一和第二对接元件。在一种变型方案中，在该耦合元件中布置至少一个连接元件以及带有至少一个位置检测元件的铰接元件，其中借助所述位置检测元件结合第一和/或第二仪器单元上的至少一个通过所述第一和/或第二对接元件处于有效连接中的对接点能够获取第一和第二对接元件的相对位置和/或定向。
本发明随之带来下述优点：一方面能够准确地检测一个仪器单元相对于另一个仪器单元的位置，并且另一方面能够利用所存储的位置数据再次对该仪器单元进行再定位。
本发明随之带来下述优点：能够在不用附加的导航系统的情况下对仪器单元进行再定位。
本发明随之带来下述优点：由于对C形臂进行有目标的再定位，能够迅速并且准确地完成手术域中接下来的X射线拍摄，并且不会由于误拍摄造成不必要的X射线辐射。
附图说明
下面参照实施例对本发明的主题进行详细说明。
附图中：
图1示出了将耦合单元用于两个医疗仪器单元之间的情况，并且
图2示出了耦合单元的示意图。
附图标记列表
C 第一仪器单元/C形臂/移动式医疗仪器
OP 第二仪器单元/手术台
REC 移动式医疗仪器中的第一计算单元
REOP 手术台中的第二计算单元
SE 轨道元件
EAP 第一对接点
ZAP 第二对接点
WAP 另一对接点
R 轮子
KE 耦合单元
KEE 耦合元件
EAE 第一对接元件
ZAE 第二对接元件
EVE 第一连接元件
ZVE 第二连接元件
DVE 第三连接元件
EGE 第一铰接元件
ZGE 第二铰接元件
DGE 第三铰接元件
VGE 第四铰接元件。
具体实施方式
借助这种构造有角度和/或位置传感器的耦合单元将第一和第二仪器单元连接起来，以便由此获取例如第一仪器单元相对于第二仪器单元的相对位置。
图1示意地示出带有第一和第二仪器单元C、OP的诊疗室中的截取部分。在该实施例中，第一仪器单元是移动式C形臂C并且第二仪器单元是手术台OP。手术台OP的床面能够在定向、斜度和/或高度设定方面任意变化。在轮子R上可移动的移动式C形臂C同样能够在诊疗室内并且关于患者自由定位。当移动式C形臂C和手术台OP彼此直接相邻组合时，它们借助耦合单元KE连接。手术台OP具有至少一个所定义的、称作第一对接点EAP的第一接口并且移动式C形臂C同样具有至少两个所定义的、称作第二对接点和另一对接点ZAP、WAP的接口。第一对接点EAP能够沿着在手术台OP的床面侧边延伸的轨道任意锁定或者说定位在所述轨道上。所述轨道能够包围整个床面或其一部分。移动式C形臂C上的对接点还能够通过轨道元件实现，对接点的计算如在获取手术台OP中的对接点时那样实现。
具有耦合元件KEE的耦合单元KE的设计方案在图2中示出。耦合单元KE在其第一端部处具有第一对接元件EAE并且在其第二端部处具有第二对接元件ZAE。耦合元件KEE利用第一对接元件EAE与手术台OP上的第一对接点EAP连接并且利用第二对接元件ZAE与移动式C形臂C的第二对接点ZAP连接。在对接元件EAE、ZAE之间构造了具有至少一个第一连接元件EVE的耦合元件KE。所述对接元件EAE、ZAE分别通过铰接元件EGE，VGE与连接元件EVE连接。在该变型方案中，第一连接元件EVE用第二和第三连接元件ZVE、DVE进行扩展。在第一和第二连接元件EVE、ZVE之间集成第二铰接元件ZGE并且在第二和第三连接元件ZVE、DVE之间集成第三铰接元件DGE。所述铰接元件分别具有至少一个自由度。在耦合单元KE中布置有角度和/或位置传感器用来相对确定耦合单元KE的连接元件和/或铰接元件的位置和定向。手术台OP构造有第二计算单元REOP并且移动式C形臂C构造有第一计算单元REC。利用第二计算单元REOP能够获取并且存储定位在手术台上的第一对接点EAP的位置。该位置的获取例如能够借助电阻测量或者通过集成在轨道SE中的型片(Matrix)实现。第二对接点和另一对接点ZAP、WAP的位置保存在配属于移动式C形臂的第一计算单元REC中。移动式X射线单元C中的第一计算单元REC如此构造，使得在通过耦合单元KE将所述两个仪器单元OP、C连接起来之后，通过电缆连接或无线电连接访问手术台OP上的对接点EAP的位置并且将所述位置纳入到C形臂相对于手术台OP的定向计算中。基于第一对接点EAP的位置和定向，访问连接元件和/或铰接元件中的角度传感器和/或位置传感器的传感器数据并且利用由连接元件和铰接元件预先给定的尺寸和几何形状对其进行计算。根据起始点EAP、ZAP，作为结果给出第一和/或第二对接元件EAE、ZAE的位置和定向。在对接点EAP、ZAP与第一或第二对接元件EAE、ZAE连接之后，给出C形臂相对于手术台的床面的相对定位。
为了X射线拍摄，使移动式C形臂C移动或行进到位于手术台OP上的患者上。为了获取移动式C形臂C相对于床并且由此相对于患者的位置，通过耦合单元KE将所述两个仪器连接起来。为了检测C形臂C的位置，耦合单元KE利用其第一端部在第一对接点EAP处与手术台OP连接并且利用其处于第二端部上的第二对接元件ZAE用对接点与移动式C形臂C连接。第一对接点EAP是手术台OP边缘处轨道形元件上的点。在移动式C形臂C上布置第二对接点ZAP或者说另一对接点WAP。第二对接点和另一对接点ZAP、WAP描述了移动式C形臂C上的所定义的位置。插入到该轨道元件中的第一对接点EAP的准确位置能够借助于电、磁或光学测量在插入第一对接元件EAE之后获取。移动式医疗仪器上的第二对接点或者说另一对接点ZAP、WAP分别对第一及第二计算单元REC、REOP而言是公知的。
所获取的定位数据通过移动式C形臂C的第一计算单元REC例如被保存成患者数据文件。该数据还能够例如借助布置在手术室中的光学导航系统用基于标记的位置计算算出。为了再定位，将所存储的、关于移动式C形臂C的位置和定向的数据再次输入移动式C形臂C中的第一计算单元REC中。移动式C形臂C的再定位例如借助于布置在移动式C形臂上的显示器以计算机控制的方式实现。通过显示器上的方向指示将操作员引导到所存储的起始点。
如果对移动式C形臂进行定位并且储存或者说中间储存对接元件EAE、ZAE以及至少一个连接元件EVE的位置和定向，则能够确定并且示出移动式C形臂C相对于手术台OP的相对位置和/或在已知有关手术台OP的位置的其他数据的情况下确定和示出移动式C形臂C的绝对位置。为了附带地获取手术台OP和/或移动式C形臂C的绝对位置，对于第一和第二计算机REC、REOP而言例如通过光学的或电磁的跟踪系统已知手术台OP的位置或移动式C形臂C的位置。
在另一设计方案中，替代耦合单元KE设有角度和/或位置传感器的设计方案，使用带有刚性端块的柔性软管，该柔性软管带有至少一个在玻璃纤维中得以引导的激光。在该设计方案中，在该软管中集成至少一个用于获取玻璃纤维的弯曲度的位置检测系统。
利用耦合单元KE例如还能够获取机器人系统相对于手术台的相对位置。耦合单元KE的通途不限于移动式C形臂C和床铺单元OP。

Claims (8)

1.耦合单元，具有第一和第二对接元件，
其特征在于，
所述第一对接元件构造成附接到第一仪器单元上的第一对接点；
所述第二对接元件构造成附接到第二仪器单元上的第二对接点；
具有至少一个位置检测元件的耦合元件布置在所述第一和第二对接元件之间，其中结合第一和第二仪器单元的对接点能够获取所述第一和第二对接元件的位置和/或定向。
2.根据权利要求1所述的耦合单元，
其特征在于，
所述耦合元件由至少一个玻璃纤维元件构成，所述至少一个玻璃纤维元件具有用于位置检测的激光输入耦合部和激光输出耦合部。
3.根据权利要求1所述的耦合单元，
其特征在于，
所述耦合元件具有至少一个连接元件，所述连接元件具有至少一个铰接元件，
每个连接元件和/或每个铰接元件都构造有至少一个位置检测元件。
4.根据权利要求1或3所述的耦合单元，
其特征在于，
所述位置检测元件是角度和/或位置传感器。
5.根据权利要求1或 3所述的耦合单元，
其特征在于，
耦合元件具有一连接元件并且所述连接元件朝两侧各有一个带有至少一个自由度的铰接元件。
6.按照权利要求 3所述的耦合单元，
其特征在于，
所述耦合元件具有第二和第三连接元件，
所述第二和第三连接元件分别与一个铰接元件连接。
7.根据权利要求3所述的耦合单元，
其特征在于，
为第一仪器单元分配有第一计算单元并且为第二仪器单元分配有第二计算单元，其中如此构造所述第一计算单元和第二计算单元，从而基于第一对接点和第二对接点中的一者或两者的位置和定向，由相应的所述第一计算单元和所述第二计算单元分别访问所述耦合单元中的连接元件和/或铰接元件中的角度和/或位置传感器的传感器数据并且利用由连接元件和铰接元件预先给定的尺寸和几何形状进行计算，在所述第一和/或第二计算单元中获取所述耦合单元的定向。
8.用于确定带有第一和第二对接元件的根据权利要求1至权利要求7中任一项所述的耦合单元的定向的方法，
其特征在于，
结合第一和第二仪器单元的第一和第二对接点获取第一和第二对接元件的位置和/或定向。
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