DE102005004642A1

DE102005004642A1 - Anordnung und Verfahren zur vollständig automatischen Patienten- und Augenpositionierung für die ophthalmologische Diagnose und Therapie

Info

Publication number: DE102005004642A1
Application number: DE200510004642
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr. Dick
Original assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Current assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Priority date: 2005-01-28
Filing date: 2005-01-28
Publication date: 2006-08-10

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren, welche den Patienten, insbesondere dessen Auge, vollständig automatisch einem beliebigen opthalmologischen Diagnose- und/oder Therapiegerät zuführen sowie das zuvor ausgewählte Auge des Patienten erkennen und zentriert positionieren. DOLLAR A Die Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung und ein Verfahren zur vollständig automatischen Patienten- und Augenpositionierung für augenärtzliche Praxen oder OPs anzugeben, die nach Eingabe der patientenspezifischen Daten automatisch den Patienten sowie dessen Augen in die richtige Position zur Untersuchung oder Behandlung fahren und somit zu einer Verringerung des Personal- und Kostenaufwands führen, wird dadurch gelöst, dass die Anordnung aus einer mobilen, navigationsgestütten Patiententransporteinheit (1) mit einem Antriebssystem (2) und einem Steuersystem (3), wobei das Antriebssystem (2) durch das Steuersystem (3) geregelt wird, zumindest einem Navigationsleitweg, mindestens einem, mit dem Steuersystem (3) in Verbindung stehenden Eyetracking-System (5) und zumindest einem Sensor zur Erfassung von Hindernissen, der mit dem Steuersystem in Verbindung steht, besteht, wobei die Patiententransporteinheit in x-y-z-Richtung vorgebbar im Raum positionierbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren, welche den Patienten, insbesondere dessen Auge, vollständig automatisch einem beliebigen ophthalmologischen Diagnose- und/oder Therapiegerät zuführen sowie das zuvor ausgewählte Auges des Patienten erkennen und zentriert positionieren können.
In ophthalmologischen Praxen oder in ophthalmologischen OP's ist das Untersuchungs- bzw. Therapieobjekt immer mindestens eines der beiden Augen des Patienten. Dabei ist es immer erforderlich, den Patienten an einem oder mehreren ophthalmologischen Geräten zu platzieren und das Auge zentriert einzurichten, um eine anschließende Diagnose oder Therapie durchführen zu können.
Dieser Routinevorgang zur Vorbereitung der eigentlichen Diagnose oder Therapie erfordert die Begleitung des Patienten durch medizinisches oder Pflegepersonal sowie eine zeitaufwendige Einrichtarbeit durch den behandelnden Arzt, was hohe Behandlungskosten mit sich bringt.
Um diesen Routineprozess aufwand- und damit kostengeringer zu gestalten, wurden diverse Lösungen entwickelt, die die verschiedenen Arbeitsschritte vereinfachen sollen.
Es gibt bspw. manuell oder auch mit motorischer Hilfe verfahrbare Rollstühle, die insbesondere für ältere Menschen die Einrichtarbeit für das Personal vereinfachen (offenbart in www.ufsk-osys.com oder www.trumpf-med.com).
Für das schnelle Wechseln des Patienten zwischen zwei Diagnoseeinheiten, wie bspw. einer Spaltlampe und einem Refraktometer bzw. Phoropter, werden aufwändige Untersuchungseinheiten mit Schwenktischen und Hubstühlen eingesetzt (offenbart in www.doms-mt.de), die jedoch nur unzureichende Lösungen (Insellösungen) für die schnelle Zuführung des Patienten zum Instrument darstellen.
Neben Stühlen werden, insbesondere bei chirurgischen ophthalmologischen Instrumenten, wie bspw. Excimerlasersystemen zur refraktiven Hornhautchirurgie, Patientenliegen verwendet, die meist über lange Verfahrwege oder Schwenkmechanismen ein schnelles Ein- und Aussteigen für den Patienten gewährleisten (offenbart in www.meditec.zeiss.com und www.bausch.com), was mit einem gewissen Personalaufwand verbunden ist und den Arzt durch die Vorbereitungsphase von seiner eigentlichen Arbeit abhält.
Insbesondere während des Verlaufs von solchen refraktiven laserchirurgischen Eingriffen setzt man bereits Eyetracking-Systeme (offenbart in www.smi.com) ein, die intraoperativ das Patientenauge über infrarote Videokameras verfolgen und den Scannerkopf der Laserstrahlpositioniereinheit bei evtl. Augenbewegungen des Patienten die Schusskoordinaten nachstellen, um dezentrierte Behandlungen zu vermeiden. In diesem Zusammenhang ist infolge der Statistik der Augenbewegungen und der Projektionseffekte des ablatierenden Laserspots auf die kugelförmige Cornea mit einem Radius von ca. 7,7 mm zu beachten, dass beim Nachstellen von mehr als 2 mm lateraler Abweichung der Pupillenmitte eine merklich geringere Energiedichte des Laserspots auf der Cornea zur Wirkung gelangt und das Behandlungsergebnis negativ beeinflusst wird.

Die Schrift US 6,280,436 offenbart zur Lösung dieses Problems eine zusätzliche intraoperative Nachstellmöglichkeit des Patientenauges über eine angekoppelte zusätzliche Positionierung der Liege.

Die Schrift WO 00/59402 offenbart eine Vorrichtung für die refraktive Chirurgie, bei der die OP-Liege mit einem bildverarbeitenden System gekoppelt ist, die den Patienten nach Eingabe der patientenspezirischen Behandlungsdaten automatisch in die richtige Position fährt, wobei der Arzt über ein System mit Display, dass die Daten der aktuellen Kopfund Augenposition des Patienten und die erforderlichen Behandlungsdaten anzeigt, eine Möglichkeit zur Vorgabe der Verschiebung der zu behandelnden Augen hat.

Diese beiden bekannten Methoden bringen zwar eine Vereinfachung bei der Augenbehandlung vermittels refraktiver laserchirurgischer Eingriffe mit sich, lösen jedoch nicht das Problem der zeit- und kostenaufwendigen Untersuchungs- bzw. OP-Vor- und Nachbereitung in Form des Zu- und Abführen des Patienten am Untersuchungsgerät bzw. das Ein- und Ausfahren des Patienten auf der OP-Liege.

Aufgabe der Erfindung ist es somit, eine Anordnung und ein Verfahren zur vollständig automatischen Patienten- und Augenpositionierung für augenärztliche Praxen oder OP's anzugeben, die nach Eingabe der patientenspezifischen Daten automatisch den Patienten sowie dessen Augen in die richtige Position zur Untersuchung oder Behandlung fahren und somit zu einer Verringerung des Personal- und Kostenaufwands führen.

Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren gemäß Anspruch 19 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen werden in den jeweils nach geordneten Ansprüchen angegeben.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass der Patiententransport durch eine mobile, navigationsgestützte Patiententransporteinheit in Form vom Patientenstühlen, Patientenliegen oder kombinierten Stuhl-/Liegensystemen realisiert wird, in die die Patienten im Eingangsbereich der augenärztlichen Praxen bzw. des augenärztlichen OP's platziert werden.

Diese mobile, navigierte Patiententransporteinheit wird durch ein Antriebssystem, bspw. ein bremsbares Fahrwerk, bewegt und ist über ihr Steuersystem bzgl. verschiedener Patienten und verschiedener OP-Positionen in ihren Bewegungsabläufen vorprogrammierbar, so dass bspw. bei der ersten Position eine Spaltlampe angefahren wird, bei der zweiten Position ein Topographiesystem, bei der dritten Position ein Koagulationslaser angefahren wird, usw.

Dabei erfolgt die Navigation vermittels Navigationsleitwege und kann bspw. dadurch erfolgen, dass im Fußboden des OP Fahrwege und Stationen durch Leitungen oder Marken vorgegeben werden.

Alternativ dazu können die Navigationsleitwege aus einem hausinternen Navigationssystem auf Basis hochfrequenter elektromagnetischer Strahlung bestehen.

Im Rahmen der Erfindung liegt auch, dass die Navigationsleitwege im Steuersystem vorprogrammiert sind.

Entlang der Navigationsleitwege kann die mobile Patiententransporteinheit automatisch fahren und bspw. mit Hilfe einer 3-Punkt-Marke eine für das jeweilige ophthalmologische Gerät hohe Positionsgenauigkeit des Patientenkopfes, insbesondere des rechten oder linken Auges, welches erfindungsgemäß vorgewählt werden kann, entsprechend den Körpergeometriedaten eines Standardpatienten erreichen. Die exakten x, y, z- Positionsdaten der Pupillenmitte und des Apex eines Auges, die jedes einzelne Diagnose- oder Therapiegerät wunschgemäß benötigt, werden durch das Navigationssystem vorgegeben bzw. im Steuersystem vorprogrammiert.

Auf Hindernisse während der Fahrt reagiert die mobile, navigationsgesteuerte Patiententransporteinheit mit Hilfe entsprechender Sensoren, die ihre Signale an das Steuersystem abgeben, so dass ein Umfahren der Hindernisse bzw. ein Stoppen vor diesen möglich ist.

Von der Standardposition des linken oder rechten Auges eines bezüglich der Körpergeometrie normierten, liegenden oder sitzenden Patienten ausgehend, wird als weiterer Verfahrensschritt mit Hilfe der erfindungsgemäßen Patiententransporteinheit die patientenspezifische Feinpositionierung und Zentrierung des entsprechenden Auges gemäß dem Stand der Technik automatisch vorgenommen.

Dazu werden standardisierte Messeinheiten, bspw. auf der Basis von Videokamerasystemen oder Lasertriangultions- bzw. Streifenprojektionssystemen mit entsprechender Bildverarbeitungssoftware oder Systeme, wie aus US 6,220,706 B1 bekannt, eingesetzt, die als Zielgröße das Auge bzw. zur endgültigen Zentrierung die Pupille oder den Limbus des Auges sowie zur Abstandsjustage, z. B. den Apex der Corea, innerhalb des bezüglichen Bereiches des bezüglich der Körpergeometrie normierten liegenden oder sitzenden Patienten suchen und die x-, y- und z-Richtung abweichenden Koordinaten feststellen (erstes Eyetracking-System).

Diese in x-, y- oder z-Richtung abweichenden Koordinaten werden an das Steuersystem, bspw. ein x-, y-, z-Positioniersystem, der in x-, y- und z- Richtung feinjustierbaren Patiententransporteinheit übergeben und damit korrigiert. Dabei ist es bei der Kommunikation vorteilhaft, eine CAN-Bus-Schnittstellenarchitektur einzusetzen.

Dabei kann das Koordinaten-Mess-System als geräteangepasste Einheit am jeweiligen ophthalmologischen Gerät angebracht oder integriert sein bzw. als ein standardisiertes Koordinaten-Mess-System zur besseren Volljustage bzw. auch zur Endjustage der Patientenpupille an der mobilen Patiententransporteinheit angebracht sein.

Im Falle höchster Zentrieranforderungen und Apex-Positionieranforderungen ist in Verbindung mit einem nur zur Volljustage geeigneten Koordinaten-Mess-System ein weiteres Präzisions-Koordinaten-Mess-System mit kleinerem Suchbereich als modulare Ergänzung vorgesehen, welches dann insbesondere gut an das ophthalmologische Gerät angekoppelt ist.

Die erfindungsgemäße Patiententransporteinheit ist insbesondere für die zentrierte Positionierung eines Auges einsetzbar.

Da der Patient die optische Achse des Auges nur durch Fixation infolge eigene Mitwirkung ausrichten kann und auch bei aktiver Fixation mit hoher Patientenmitwirkung immer statistische Augenbewegungen auftreten, ist bspw. ein zweites Eyetracking-System erforderlich, das insbesondere intraoperative oder intradiagnostische Korrekturen vornimmt, die jedoch ihre Korrekturwerte aufgrund der erforderlichen schnellen Reaktionszeiten vorzugsweise nicht an die erfindungsgemäße Patiententransporteinheit abgeben, sondern auf die schnellen Scannersysteme der ophthalmologischen Geräte.

Bei Vorhandensein eines derartigen zweiten Eyetracking-Systems ist es jedoch erfindungsgemäß vorgesehen, dass insbesondere die Patiententransporteinheit zur erstmaligen individuellen Zentrierung und z-Positionierung des Auges die Daten des Steuersystems an das zweite Eyetracking-System übergibt oder auch bei mehrstufigen Augenpositioniersystemen diese Daten zur Feinpositionierung benutzt.

Vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Patiententransporteinheit ist insbesondere die Tatsache, dass grobe Verfahrwege durch das Antriebssystem in Form des bremsbaren Fahrwerks an der Patiententransporteinheit (Positioniergenauigkeit ca. +/– 10 mm) realisiert werden und das x-, y- und z- Positioniersystem nur noch über kurze (max. ca. +/– 100 mm in y-Richtung zum Wechsel der beiden Augen) und damit nunmehr mögliche hochpräzise Positionierschlitten (Positioniergenauigkeit ca. +/– 50μm) verfügt, die ein Einrichten für die Übergabe der Position an das zweite Eyetrackersystem oder andere geräteinterne, intraoperative/intradiagnostische Kontroll- und Positioniersysteme ermöglicht.

Die Erfindung soll nachfolgend an Hand der 1, die eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung zeigt, erläutert werden, ohne auf diese beschränkt zu werden.
Wie aus 1 ersichtlich, besteht die Anordnung zur vollständigen automatischen Patienten- und Augenpositionierung für die ophthalmologische Diagnose und/oder Therapie aus einer mobilen, navigationsgestützten Patiententransporteinheit 1 mit einem Antriebssystem 2 und einem Steuersystem 3, wobei das Antriebssystem 2 durch das Steuersystem 3 geregelt wird, zumindest einem Navigationsleitweg 4, mindestens einem, mit dem Steuersystem 3 in Verbindung stehenden Eyetracking-System 5 sowie zumindest einem Sensor zur Erfassung von Hindernissen, der mit dem Steuersystem 3 in Verbindung steht, wobei die Patiententransporteinheit in x-y-z-Richtung vorgebbar im Raum positionierbar ist.
Das Steuersystem 3 ist hinsichtlich der spezifischen Patientendaten programmierbar. Darüber hinaus kann das Steuersystem 3 auch bezüglich des vorgebbaren Navigationsleitwegs/der vorgebbaren Navigationsleitwege 4 programmierbar sein.
Erfindungsgemäß kann ein zweites, mit einem ophthalmologischen Gerät in Verbindung stehendes Eyetracking-System vorgesehen sein, das ebenfalls mit dem Steuersystem 3 in Verbindung steht, wobei dieses zweite Eyetracking-System Bestandteil der Patiententransporteinheit 1 sein kann.
Das Antriebssystem 2 der erfindungsgemäßen Patiententransporteinheit 1 besteht zur Grobpositionierung dieser aus einem bremsbaren Fahrwerk 21.
Darüber hinaus besteht das Antriebssystem 2 zur Feinjustierung aus einem x-y-z-Positioniersystem 22, wobei dieses ein Positionierschlitten ist, der eine Präzision von +/– 50 μm aufweist.
Mit dem Fahrwerk 21 sind Weglängen von mehreren hundert Metern befahrbar, wobei eine Präzision von +/– 10 mm erreicht wird.
Im Rahmen der Erfindung liegt, dass die Patiententransporteinheit 1 ein Stuhl, eine Liege oder eine Stuhl-Liege-Kombination ist, wobei der Stuhl, die Liege oder die Stuhl-Liege-Kombination ein Kopfteil besitzt, das über das Steuersystem 3 in seiner Position einstellbar ist.
Der Navigationsleitweg 4 besteht aus Leitungen 41 oder Marken 42, die im Boden eingelassen sind.
Alternativ dazu kann der Navigationsleitweg 4 aus einem hausinternen Navigationssystem auf Basis hochfrequenter elektromagnetischer Strahlung bestehen. Weiterhin ist es alternativ vorgesehen, ein globales Navigationssystem einzusetzen bzw. eine Kombination aus beiden Systemen einzusetzen.
Gemäß der Erfindung ist es auch möglich, dass das x-y-z-Positioniersystem 22 mit einem weiteren Positionserkennungs- und Positionssteuersystem in Verbindung steht (nicht in der 1 dargestellt), welches an der Patiententransporteinheit 1 angebracht ist und die Positionsdaten der einzelnen ophthalmologischen Geräte vorhält.
Dabei kann das weiteren Positionserkennungs- und Positionssteuersystem ein Koordinaten-Messsystem mit Bilderfassungs- oder Videosystem sein, wobei dieses an einem ophthalmologischen Gerät angebracht oder Bestandteil des Patiententransporteinheit 1 sein kann. In beiden Fällen hält das weitere Positionserkennungs- und Positionssteuersystem die Positionsdaten der einzelnen ophthalmologischen Geräte vor.
Durch die vorliegende Erfindung ist eine zügige, vollständig automatische Patienten- und Augenpositionierung für augenärztliche Praxen oder OP's nach Eingabe der patientenspezifischen Daten möglich, was zu einer Verringerung des Personal- und Kostenaufwands führt.
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

1: Patiententransporteinheit
2: Antriebsystem
21: Fahrwerk
22: x-, y-, -z-Positioniersystem
3: Steuersystem
4: Navigationsleitweg
41: Leitungen
42: Marken
5: Eyetracking-System

Claims

Anordnung zur vollständigen automatischen Patienten- und Augenpositionierung für die ophthalmologische Diagnose und/oder Therapie bestehend aus • einer mobilen, navigationsgestützten Patiententransporteinheit (1) mit einem Antriebssystem (2) und einem Steuersystem (3), wobei das Antriebssystem (2) durch das Steuersystem (3) geregelt wird, • zumindest einem Navigationsleitweg (4), • mindestens einem, mit dem Steuersystem (3) in Verbindung stehenden Eyetracking-System (5), • und zumindest einem Sensor zur Erfassung von Hindernissen, der mit dem Steuersystem (3) in Verbindung steht, wobei die Patiententransporteinheit in x-y-z-Richtung vorgebbar im Raum positionierbar ist.
Anordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Steuersystem (3) programmierbar ist.
Anordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites, mit einem ophthalmologischen Gerät in Verbindung stehendes Eyetracking-System ebenfalls mit dem Steuersystem (3) in Verbindung steht.
Anordnung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Eyetracking-System Bestandteil der Patiententransporteinheit (1) ist.
Anordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebssystem (2) zur Grobpositionierung aus einem bremsbaren Fahrwerk (21) besteht.
Anordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebssystem (2) zur Feinjustierung aus einem x-y-z-Positioniersystem (22) besteht.
Anordnung gemäß einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Patiententransporteinheit (1) ein Stuhl ist.
Anordnung gemäß einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Patiententransporteinheit (1) eine Liege ist.
Anordnung gemäß einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Patiententransporteinheit (1) eine Stuhl-Liege-Kombination ist.
Anordnung gemäß Anspruch 7 oder 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Stuhl oder die Liege oder die Stuhl-Liege-Kombination ein Kopfteil besitzt, das über das Steuersystem (3) in seiner Position einstellbar ist.
Anordnung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Fahrwerk (21) Weglängen befahrbar sind, wobei eine Präzision von +/– 10 mm besteht.
Anordnung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das x-y-z-Positioniersystem (22) ein Positionierschlitten ist.
Anordnung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionierschlitten eine Präzision von +/– 50 μm besitzt.
Anordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Navigationsleitweg (4) aus Leitungen (41) oder Marken (42), die im Boden eingelassen sind, besteht.
Anordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Navigationsleitweg (4) aus einem hausinternen und / oder globalen Navigationssystem auf Basis hochfrequenter elektromagnetischer Strahlung besteht.
Anordnung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das x-y-z-Positioniersystem (22) mit einem weiteren Positionserkennungs- und Positionssteuersystem in Verbindung steht, welches an der Patiententransporteinheit (1) angebracht ist und die Positionsdaten der einzelnen ophthalmologischen Geräte vorhält.
Anordnung gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das weiteren Positionserkennungs- und Positionssteuersystem ein Koordinaten-Messsystem mit Bilderfassungs- oder Videosystem ist.
Anordnung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das x-y-z-Positioniersystem (22) mit einem weiteren Positionserkennungs- und Positionssteuersystem in Verbindung steht, welches an einem ophthalmologischen Gerät angebracht ist und die Positionsdaten der einzelnen ophthalmologischen Geräte vorhält.
Verfahren zur vollständig automatischen Patienten- und Augenpositionierung unter Verwendung der Anordnung nach einem oder mehrerer der voran stehenden Ansprüche, bei dem nach Eingabe der patientenspezifischen Daten automatisch der Patient sowie dessen Augen in die richtige Position zur Untersuchung oder Behandlung gegenüber einem ophthalmologischen Gerät gebracht werden, umfassend folgende Verfahrensschritte: • Lagerung des Patienten auf der Patiententransporteinheit (1), wobei dessen Augen von dieser weg, frei in den Raum gerichtet sind, • Grobpositionierung der Patiententransporteinheit (1) entlang des Navigationsleitwegs (4) auf Basis von Standarddaten, wobei Hindernisse durch Sensoren erfasst und vermittels des Antriebssystem (2) und des Steuersystems (3) umfahren werden, bis zur Standardposition des linken oder rechten Auges, • Feinpositionierung der Patiententransporteinheit (1) auf Basis der patientenspezifischen Daten vermittels des Positionierschlittens und des mit dem Steuersystem (3) in Verbindung stehenden ersten Eyetracking-Systems (5), zur erstmaligen Zentrierung des linken oder rechten Auges in der Diagnose- und/oder Therapieposition, • Übergabe der Positionsdaten der Patiententransporteinheit (1) nach Erreichen der Diagnose- oder Therapieposition des linken oder rechten Auges an das zweite, mit dem ophthalmologischen Gerät in Verbindung stehendem Eyetracking-System zur Korrektur der statistischen Augenbewegung durch dieses Gerät während der Diagnose oder Therapie.
Verfahren nach einem oder mehrerer der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von der Patiententransporteinheit (1) aufeinander folgend eine Vielzahl von Diagnose und/oder Therapiepositionen eingenommen wird.