DE102005010009A1

DE102005010009A1 - Verbesserter Beleuchtungsapparat und Verfahren hierzu

Info

Publication number: DE102005010009A1
Application number: DE200510010009
Authority: DE
Inventors: José Luis Moctezuma de la Barrera; Harald Hoppe
Original assignee: Stryker Leibinger GmbH and Co KG
Current assignee: Stryker European Holdings I LLC
Priority date: 2004-03-08
Filing date: 2005-03-04
Publication date: 2005-09-29
Also published as: US7567833B2; US20050195587A1

Abstract

Eine Lichtquelle beleuchtet ein interessierendes Gebiet mit einem Beleuchtungsmodul, mit dem es möglich ist, Licht zur Beleuchtung auf das interessierende Gebiet zu projizieren, und mit einem Lichtprojektor, der dem Beleuchtungsmodul zugehörig ist. Die Lichtquelle enthält ferner ein Eingabegerät, das dem Lichtprojektor zugehörig ist. Das Eingabegerät kann Signale an den Lichtprojektor senden, so dass der Lichtprojektor gleichzeitig Datenlicht zusammen mit dem Licht zur Beleuchtung auf das interessierende Gebiet projiziert.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Technisches Gebiet
Diese Erfindung betrifft verbesserte Beleuchtungsapparate und insbesondere Beleuchtungssysteme in Operationssälen und diesbezügliche Verfahren, die zusätzlich Daten projizieren, um das Operationsteam zu unterstützen.

2. Beschreibung des Hintergrunds der Erfindung

Die geeignete Beleuchtung der Stelle eines chirurgischen Eingriffs ist für ein erfolgreiches chirurgisches Ergebnis sehr wichtig. Daher ist die Beleuchtung des Operationssaals typischerweise derart angeordnet, um Beleuchtung hoher Qualität ohne Schatten an der Operationsstelle bereitzustellen. Leuchten in Operationssälen sind so angebracht, dass sie derart positioniert werden können, dass sie eine gute Beleuchtung entlang der Sichtlinie auf das Operationsgebiet bereitstellen. Aufgrund der bevorzugten Position der Beleuchtung in Operationssälen, gab es Vorschläge, andere Systeme mit einzubeziehen, die während der Operation verwendet werden, die von einer guten Sichtlinie in oder entlang der Beleuchtung des Operationssaals abhängen oder die eine gute Sichtlinie in oder entlang der Beleuchtung des Operationssaals benötigen. Zum Beispiel offenbart die US-Patentveröffentlichung Nr. 2003/0164953 das Anbringen eines Kameranachführungssystems an einer Operationssaalbeleuchtung.

Zusätzlich ist es wünschenswert, verbesserte Daten erweiterter Realität („augmented reality data") einem interessierenden Gebiet, vorzugsweise einem chirurgischen Gebiet, bereitzustellen. Die Aufnahme von erweiterter Realität in ein Beleuchtungssystem eines Operationssaals ermöglicht dem Operationsteam, sich auf die Operationsstelle zu konzentrieren, ohne die Notwendigkeit, weg auf ein externes Anzeigegerät zu schauen, um die Patientendaten zu verfolgen, Informationen durchzusehen oder chirurgische Navigationssysteme zu verwenden. Es gab Vorschläge, um Daten auf eine Operationsstelle zu projizieren, doch enthielt keiner dieser Vorschläge die Anregung, das Licht des Operationssaales oder eine vergleichbare Lichtquelle zu verwenden, um die Daten auf den Patienten zu projizieren.

KURZER ABRISS DER ERFINDUNG

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Lichtquelle zum Ausleuchten eines interessierenden Gebietes, die ein Beleuchtungsmodul, welches die Möglichkeit besitzt, Licht zum Ausleuchten des interessierenden Gebietes zu projizieren, und einen Lichtprojektor, der zum Beleuchtungsmodul gehört, enthält. Die Lichtquelle enthält auch ein Eingabegerät, das zum Lichtprojektor gehört, wobei das Eingabegerät Signale an den Projektor derart senden kann, dass der Lichtprojektor gleichzeitig Datenlicht zusammen mit Beleuchtungslicht auf das interessierende Gebiet projiziert.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren, Licht einem interessierenden Gebiet bereitzustellen, das die Schritte enthält: Projizieren von Licht für die Beleuchtung von einem Beleuchtungsmodul; Projizieren von Daten von einem Lichtprojektionsmodul, das zu dem Beleuchtungsmodul gehört; und Erfassen von Oberflächendaten innerhalb des interessierenden Gebietes.

Noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Lichtquelle, um ein interessierendes Gebiet zu beleuchten, die ein Beleuchtungsmodul enthält, welches mehrere digitale Lichtprojektoren enthält, mit denen es möglich ist, Licht zur Beleuchtung auf das interessierende Gebiet zu projizieren. Die Lichtquelle enthält ferner ein Eingabegerät, welches zu dem Beleuchtungsmodul gehört, wobei das Eingabegerät im Stande ist, Signale an das Beleuchtungsmodul derart zu senden, dass das Beleuchtungsmodul gleichzeitig Datenlicht zusammen mit Beleuchtungslicht auf das interessierende Gebiet projiziert.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 ist eine schematische Ansicht einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 ist ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung;
4 ist eine schematische Darstellung einer Operationsstelle, welche die Projektion von Daten auf die Fläche zeigt;
5 ist eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6a – e sind schematische Darstellungen einer Ausführungsform von Datenlicht der vorliegenden Erfindung;
7a – e sind eine Reihe von Darstellungen der Ausführungsform der 6a bis e;
8 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
9 ist eine schematische Darstellung des Inneren einer Ausführungsform der Leuchte der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Unter Bezugnahme auf 1 ist eine Raumleuchte 100 dargestellt, die unter Verwendung eines bewegbaren Haltesystems 102 aufgehängt ist. Die Raumleuchte 100 hat Lichtprojektionsflächen 104. Obwohl zwei Lichtprojektionsflächen 104 in 1 gezeigt sind, ist es möglich, dass bei einigen Ausführungsformen eine einzelne Lichtprojektionsfläche 104 verwendet wird, während bei anderen Ausführungsformen drei oder mehr Lichtprojektionsflächen 104 verwendet werden. Die exakte Anzahl der Lichtprojektionsflächen 104 wird von der Menge an benötigtem Licht sowie von der Komplexität der zu projizierenden Daten abhängen. Die Lichtprojektionsflächen 104 sind geeignet, Licht zur Beleuchtung und Licht für Daten zu projizieren. Bei einer Ausführungsform kann die Lichtprojektionsfläche 104 jede Art von System darstellen, mit dem es möglich ist, sowohl Umgebungslicht als auch Licht für Daten zu projizieren. Diese Systeme können, sind aber nicht darauf beschränkt, sein: Flüssigkristallanzeigenprojektionssysteme (LCDP) wie etwa die, die in der US-Patentschrift Nr. 6,693,691 offenbart sind, wobei deren Offenbarung, durch Bezugnahme, hierin aufgenommen ist, und digitale Lichtprojektionssysteme (DLP) wie etwa die, die in der US-Patentschrift Nr. 5,658,063 offenbart sind, wobei deren Offenbarung, durch Bezugnahme, hierin aufgenommen ist. Beide Systeme sind den entsprechenden Fach kreisen im Bereich der Projektion von Daten und Licht wohlbekannt. Bei anderen Ausführungsformen wird das Licht zur Beleuchtung und das Licht für Daten von verschiedenen speziellen Lichtprojektionsflächen 104 projiziert.
Abhängig von der verwendeten Technik kann jede Lichtprojektionsfläche 104 entweder aus mehreren Lichtprojektionsflächen, die in einer Matrix angeordnet sind, oder durch eine einzelne Linse, die das Licht zur Beleuchtung und das Licht für die Daten projizieren kann, aufgebaut sein. In einer chirurgischen Umgebung sollten die kombinierten Lichtprojektionsflächen 104 genügend Licht projizieren, um das interessierende Gebiet adäquat zu beleuchten. Um hinreichend sichtbar zu sein, muss das Licht für die Daten heller als das Licht zur Beleuchtung sein. Licht 106 wird von den Lichtprojektionsflächen 104 auf den Patienten 108 projiziert. Typischerweise wird das Licht 106 auf die Haut 110, die Knochen oder das Gewebe des Patienten 108 projiziert. Da das Verhältnis zwischen den Lichtprojektionsflächen und dem Patienten nicht bekannt und die gegenwärtige sichtbare Oberfläche des Patienten nicht flach ist, wird es notwendig sein, das Licht 106 zu kalibrieren. Dies kann unter Verwendung von herkömmlichen Techniken der Fotogrammetrik, die den Fachleuten wohlbekannt sind, oder durch jegliche anderen Mittel, die die Projektionsoberfläche als Oberflächenextraktion erfassen können, wie z.B. 3D-Abtastung, Laserweitenabtastung etc. und implizite oder explizite Erfassungstechniken, erfolgen. Eine dieser Techniken beinhaltet die Verwendung von Mustern mit hellen und dunklen Flächen, die in das interessierende Gebiet eingebracht werden können. Basierend auf den Informationen über die Projektionsoberfläche, kann das projizierte Licht derart modifiziert werden, dass die Anzeige auf dem Patienten 108 klar und ungestört erscheint.
9 zeigt eine schematische Darstellung der inneren Struktur einer Ausführungsform der Raumleuchte 100. Die Raumleuchte 100 kann ein Netzteil 600, einen Speicher 602 und Berechnungseinrichtungen 604 enthalten. Der Speicher kann entweder ein Schreiblesespeicher (RAM) oder ein EPROM sein, so dass der in dem Speicher 602 gespeicherte Code aktualisiert werden kann. Die Raumleuchte 100 kann auch Treiber 606 für die Lichtprojektionsflächen 104 enthalten. Die Treiber 606 können entweder separate Einrichtungen, Software oder Firmware, die in der Berechnungseinrichtung 604 oder dem Speicher 602 enthalten ist, sein. Die Hardware, die Software oder eine Kombination aus Hard- und Software können die verschiedenen Aspekte der Raumleuchte 100 steuern.
Die Raumleuchte 100 ist mit einem PC 112 verbunden, zu dem eine Anzeigeeinheit 114 gehört. Die Raumleuchte 100 kann entweder direkt, durch ein Netzwerk oder eine ähnliche Architektur wie z.B. eine IEEE 1394 Schnittstelle mit dem PC 112 verbunden sein. Bei einer Ausführungsform ist der PC auch mit einem Navigationskamerasystem 116 verbunden. Das Navigationskamerasystem hat zwei CCD-Kamera-Matrizen 118 und 120, mit denen es möglich ist, Licht zu erfassen, das von den Positionssensoren 124 auf einer Nachführungs- oder Verfolgungseinrichtung 126 reflektiert oder emittiert wird. Es könnte wünschenswert sein, mehr als zwei CCD-Kamera-Matrizen in die Leuchte 100 einzubauen, so dass die minimale Anzahl von Matrizen zu jeder Zeit eine Sichtlinie für die Nachführungseinrichtungen 126 aufrecht erhalten kann. Der Betrieb dieser Kamera-Matrix-Navigationssysteme ist wohl bekannt und wird nicht weiter beschrieben. Die Leuchte 100 kann auch eine Videokamera 122 enthalten, mit der eine video-optische Abtastung durchgeführt werden kann. Ein solches System ist in „Augmented Reality in the Operating Theater of the Future", Proceedings of the 4th International Conference on Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention (MICCAI), Frühjahr 2001, Seiten 1195–1196 beschrieben, deren Inhalt hiermit, durch Bezugnahme darauf, eingefügt wird. Des Weiteren können verschiedene bekannte Vorrichtungen zur Positionsbestimmung 124 als Positionssensoren 124 verwendet werden. Diese enthalten sowohl aktive als auch passive oder reflektierende optische Sensoren, magnetische Sensoren, akustische Sensoren oder Projektoren, Trägheitssensoren oder kombinierte Systeme. Mehrere Nachführungseinrichtungen 126 werden typischerweise während eines chirurgischen Eingriffs verwendet. Diese Nachführungseinrichtungen können an der Anatomie des Patienten 108 angebracht oder dieser zugeordnet werden oder Werkzeugen oder Instrumenten 128, die während des Eingriffs verwendet werden, zugeordnet oder darin integriert werden.
2 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine Operationssaalleuchte 200 ist unter Verwendung eines Haltesystems 202 aufgehängt. Die Operationssaalleuchte 200 enthält Lichtprojektionsflächen 204. Diese sind ähnlich den Lichtprojektionsflächen 104, die mit Bezug auf 1 beschrieben wurden. Die Operationssaalleuchte 200 enthält integrierte Ortungskameras 206. 2 zeigt vier Ortungskameras 206, die beabstandet um die Operationssaalleuchte 200 angeordnet sind. Normalerweise werden für optische Systeme, um die Position von Nachführungseinrichtungen 126 und von Instrumenten 128 mit zugehörigen Nachführungseinrichtungen 126 festzustellen, zwei Kameras 206 benötigt. Die Verwendung zusätzlicher Ortungskameras 206 ermöglicht es, dass eine ausreichende Anzahl von Ortungskameras 206 die Nachführungseinrichtungen 126 während eines Eingriffs sehen, ohne dass die Operationssaalleuchte 200 neu ausgerichtet werden muss. Die Operationssaalleuchte 200 ist mit einem PC 112, zu dem die Anzeigeeinheit 114 ge hört, in ähnlicher Weise wie oben beschrieben, entweder direkt oder durch ein Netzwerk verbunden. Zusätzlich kann eine Videokamera 208, ähnlich der oben beschriebenen, in die Operationssaalleuchte 200 integriert werden.
Der PC 112 kann ein Standard-PC sein, der eines der kommerziell erhältlichen Betriebssysteme, wie z.B. Microsoft Windows, Apple OS und UNIX und ähnliche Betriebssysteme, verwendet. Auf den Computer 112 werden Software und Treiber geladen, um so den Lichtprojektionsflächen 104 und 204 zu ermöglichen, genügend Licht zu projizieren, um das interessierende Gebiet wie z.B. eine Operationsstelle zu beleuchten und Daten auf dem gleichen interessierenden Gebiet anzuzeigen. Der PC 112 arbeitet dabei mit der Firm- und/oder Software innerhalb der Raumleuchte 100 oder der Operationssaalleuchte 200 zusammen.
3 zeigt ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren beginnt bei einem Block 250, der das System anweist, die Lichtflächen einzuschalten. Ein Block 252 ermöglicht es, die Leuchte so zu positionieren, dass sie genügend Licht auf das interessierende Gebiet projiziert. Die Reihenfolge der Blöcke 250 und 252 kann umgekehrt werden und abhängig von dem die Leuchte verwendenden System kann der Block 252 die Lichtelemente, falls nötig, während jeder Prozedur umstellen. Ein Block 254 gelangt an die zu projizierenden Daten. Die Daten können von verschiedenen Quellen wie z.B. einem Navigationssystem, entweder innerhalb oder außerhalb der Operationssaalleuchte 200, externen Überwachungsgeräten (nicht gezeigt), dem PC 112 oder anderen Geräten, die mit dem Netzwerk verbunden sind, oder jeder andere Datenquelle, erlangt werden. Die durch den Block 254 erlangten Daten werden an das System übergeben und weisen einen Block 256 an, Lichtelemente für Daten, zusammen mit den Lichtelementen zur Beleuchtung, zu projizieren. Die Steuerung gelangt dann zu einem Block 258, der feststellt, ob die projizierten Daten aktualisiert werden müssen. Falls eine Aktualisierung nötig ist, springt die Steuerung zurück zum Block 254, der die Daten erfasst, und die Schleife wird bei Block 256, der die aktualisierten Daten darstellt, fortgesetzt. Die Abfolge der Blöcke 258, 254 und 256 wird fortgesetzt, bis der Block 258 feststellt, dass der Ablauf bzw. der Prozess beendet werden soll. In diesen Fall springt die Steuerung zum Ausgang 260.
4 zeigt, wie die Daten auf das interessierende Gebiet, in diesem Fall ein chirurgisches Gebiet 300, projiziert werden können. Ein chirurgisches Tuch 302 bedeckt einen Abschnitt des chirurgischen Gebiets 300 und hat eine Öffnung 304, um dem chirurgischen Team zu erlauben, einer chirurgischen Stelle 305 zu sehen. Unter Ver- wendung der Ausführungsform aus 2, projiziert die Operationssaalleuchte 200 eine Linie 306, innerhalb des chirurgischen Gebiets 300, auf den Patienten 108. Die Linie 306 gibt dem chirurgischen Team an, wo der geplante Schnitt innerhalb der chirurgischen Stelle 305 gemacht werden soll. Ein Zeigergerät 308, oder andere Geräte mit einer Nachführungseinrichtung 310, die für die Ortungskameras 206 sichtbar ist, wird innerhalb des chirurgischen Gebiets 300 platziert. Die Operationssaalleuchte 200 projiziert einen Pfeil 312, der dem Chirurgen die Richtung angibt, in die der Zeiger 308 bewegt werden soll, so dass der Zeiger 308 einer entsprechenden Trajektorie 314, wie während des chirurgischen Vorausplanungsprozesses geplant, folgt. Der Vorausplanungsprozess ist Teil der herkömmlichen Verwendung des chirurgischen Navigationssystems und umfasst typischerweise einen vorchirurgischen Scan unter Verwendung von Abtasttechniken wie z.B. CT oder MRI. Der Chirurg wird den chirurgischen Eingriff, unter Verwendung der durch diese Scans erhaltenen Informationen, planen, wobei diese Informationen typischerweise, vor Beginn des chirurgischen Eingriffs, auf den PC 112 geladen werden. Alternativ dazu ist es möglich, diese Informationen, unter Verwendung von bekannten Verfahren, während der Operation zu erhalten.
Die Operationssaalleuchte kann in verschiedenen Ausführungsformen eine oder mehrere der folgenden Datenelemente entweder auf das chirurgischen Tuch 302, welcher die chirurgische Stelle 305 umgibt, oder direkt auf die chirurgische Stelle 305 projizieren. Die Datenansicht 316 zeigt die gleiche Ansicht des Zeigers 308, wie auf der Computeranzeige 114 gezeigt. Die Datenansicht 318 zeigt, dass auch eine Workflow-Checkliste, mit verschiedenen Anweisungen an das Team, projiziert werden kann. Alternativ dazu kann die Datenansicht 318 Informationen enthalten, die basierend auf dem Vorhandensein, Nichtvorhandensein oder der Position eines bestimmten Instruments innerhalb des chirurgischen Gebiets 300 aktualisiert oder verändert werden. Die Datenansicht 320 zeigt die anatomische Struktur, um den Chirurgen zur richtigen Position am Patienten zu leiten. Die Datenansicht 322 zeigt eine Mehrzahl von Lebenszeichen, die überwacht werden müssen. Diese können direkt auf das Gebiet oder den umgebenden Bereich projiziert werden, um so dem chirurgischen Team zu ermöglichen, die Lebenszeichen des Patienten zu überwachen, ohne sich von dem Patienten weg, und hin zu einem separaten Monitor oder einer Anzeigeeinrichtung, zu wenden. Wie oben angegeben, können eine oder mehrere dieser Datenansichten projiziert werden. Bei einer Ausführungsform kann der chirurgische Stoff 302 reflektierende Oberflächen 324 aufweisen, um die Anzeige des projizierten Lichtes zu verbessern.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann sich das System, da der chirurgische Ort während des Eingriffs durch Schnitte, Verrücken oder durch andere Aspekte des chirurgischen Eingriffs verändert wird, selbst kalibrieren, um das zu projizierende Licht für die Daten so zu verändern, dass die Bilder klar und ungestört erscheinen.
5 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine Operationssaalleuchte 400 hat ein Haltesystem 402, das mehrere motorisierte Gelenke 404 aufweist. Die motorisierten Gelenke 404 ermöglichen es dem Haltesystem 402, die Operationssaalleuchte 400 zu positionieren, ohne dass der Chirurg manuell die Operationssaalleuchte 400 einstellen muss. Des Weiteren ermöglichen die motorisierten Gelenke 404 einen Selbstkalibrierungsprozess und die Fähigkeit, die Operationssaalleuchte 400 automatisch an die besten Positionen der Sichtlinie anzupassen, so dass sich die Operationssaalleuchte 400 in einer Position befindet, in der die Lichtstrahlen senkrecht (im Mittel) auf die Patientenoberfläche treffen. Die Operationssaalleuchte 400 hat Lichtprojektionsflächen 406, Ortungskameras 408 und Videokameras 409 ähnlich den mit Bezug auf 2 beschriebenen. Die Kameras 408 und 409 können zur Ortung verwendet werden und/oder zur Unterstützung der Erfassung von Oberflächenscandaten unter Verwendung der oben beschriebenen photogrammetrischen Techniken. Die Operationssaalleuchte 400 ist auch an einen Computer mit einer Anzeige, die der oben beschriebenen entspricht, angeschlossen. Die Operationssaalleuchte 400 kann auch eine Nachführungseinrichtung 410 aufweisen, die durch ein externes Nachführungssystem 412 nachgeführt werden kann, welches ähnlich dem oben beschrieben internen Nachführungssystem ist. Die Kombination aus motorisierten Gelenken 404 und externem Nachverführungssystem 412 kann es dem System ermöglichen, die Operationssaalleuchte 400 automatisch auszurichten, um so einen optimalen Projektionswinkel für die Projektion der Daten einzuhalten.
Die 6a bis 6e zeigen eine weitere Ausführungsform eines Datenlichts 450, das auf den Patienten projiziert wird. In den 6a bis 6e sind eine geplante Trajektorie 452 und ein geplanter Zielpunkt 454 gezeigt. Ein Instrument 456 wird zu einem Schnittpunkt 458 der 6a hin bewegt. Da das Instrument auf den Schnittpunkt 458 zeigt, der während der Vorausplanungsphase oder anderweitig bestimmt wurde, die Trajektorie des Instruments 456 aber nicht mit der geplanten Trajektorie übereinstimmt, wird eine Linie 460 von dem Schnittpunkt 458 aus projiziert. Die Richtung und Länge der Linie 460 gibt dem Chirurgen die Richtung an, in die das Instrument 456 bewegt werden muss. Wenn das Instrument 456 an dem bestimmten Punkt und auf der bestimmten Trajektorie, wie in 6b dargestellt, angekommen ist, verschwindet die Linie und wird durch einen Lichtkreis 462 mit einem äußeren Ring 464 ersetzt. Der äußere Ring 464 kann von dem Lichtkreis 462 auf jegliche Art und Weise, wie etwa dadurch, dass er eine unterschiedliche Helligkeit oder Farbe aufweist, unterschieden werden. Wie in 6c gezeigt, bewegt sich der äußere Ring 464 auf den Schnittpunkt 458 zu, wenn sich das Instrument 456 entlang der Trajektorie 452 auf den Zielpunkt 454 zu bewegt. Der äußere Ring 464 wird auf den Schnittpunkt 458 hin bewegt, wenn das Instrument sich weiter auf den Zielpunkt 452 hin bewegt. Der Lichtkreis 462 ändert entweder dadurch sein Erscheinungsbild, dass die Helligkeit sich ändert, die Farbe sich ändert oder durch eine andere Veränderung, die angibt, dass das Instrument 456 an der bestimmten Tiefe, wie in 6d gezeigt, angelangt ist. Falls das Instrument 456 den Zielpunkt 454 wie in 6e gezeigt passiert, ändert sich der Lichtkreis zu einem anderen Erscheinungsbild, um zu warnen, dass das Instrument 456 den Zielpunkt 454 passiert hat.
Die 7a bis 7e zeigen Ansichten von Licht, das auf eine simulierte Hautoberfläche 500 projiziert wurde. Die 7a bis 7e entsprechen den Diagrammdarstellungen der 6a bis 6e. In 7a ist ein Instrument 502 an einem Schnittpunkt 504 gezeigt. Eine Linie 506 gibt die Richtung und die Größe der Anpassung der Trajektorie des Instruments 502 an, die notwendig ist, um das Instrument 502 auf der geplanten Trajektorie 452 zu platzieren. Die 7b zeigt einen Lichtkreis 508 mit einem äußeren Ring 510, wenn das Instrument 502 an dem Schnittpunkt 504 und auf der entsprechenden Trajektorie 452 ist. Die 7c zeigt die Bewegung des äußeren Rings 510, auf den Schnittpunkt 504 zu, an, wenn das Instrument 502 sich in Richtung des Zielpunkts 454 bewegt. Die 7d zeigt den Lichtkreis 508 mit seinen geänderten Erscheinungsbild, wenn das Instrument 502 den Zielpunkt 454 erreicht hat. Die 7e zeigt den Wechsel im Aussehen des Lichtkreises 508, wenn das Instrument 502 den Zielpunkt 454 passiert. Weitere Lichtkombinationen, welche die gleiche Funktionalität wie oben beschrieben aufweisen, können verwendet werden.
Es ist ebenso möglich, ein dreidimensionales Bild, unter Verwendung von polarisiertem oder farbigem Licht, unter Verwendung von herkömmlichen dreidimensionalen Projektionsverfahren, zu projizieren. Die 8 veranschaulicht, wie ein Anwender 550 eine dreidimensionale Projektion 552 und 552a eines Bildes 554 des Buchstabens "X", von eine Lichtquelle 558, auf einer Oberfläche 556 sieht. Das Bild 554 wird dem Anwender 550 so erscheinen, als ob das Bild 554 an dem Zielpunkt 560 wäre.
Zahlreiche Änderungen an der vorliegenden Erfindung mögen für den Fachmann in Anbetracht der vorangegangenen Beschreibung nahe liegen. Dementsprechend ist die Beschreibung rein erklärend auszulegen, um dem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung zu verwenden und die beste Ausführungsform davon anzugeben. Alle Rechte an allen Veränderungen, die innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche liegen, werden vorbehalten.

Claims

Lichtquelle, um ein interessierendes Gebiet zu beleuchten, mit: – einem Beleuchtungsmodul, das in der Lage ist, Beleuchtungslicht auf das interessierende Gebiet zu projizieren; – einem Lichtprojektor, der dem Beleuchtungsmodul zugehörig ist; – einer Eingabeeinrichtung, die dem Lichtprojektor zugehörig ist, wobei die Eingabeeinrichtung in der Lage ist, Signale an den Lichtprojektor zu senden, so dass der Lichtprojektor gleichzeitig Datenlicht zusammen mit Beleuchtungslicht auf das interessierende Gebiet projiziert.
Lichtquelle nach Anspruch 1, bei der das Datenlicht die Position eines Instruments relativ zu einem Punkt innerhalb des interessierenden Gebiets anzeigt.
Lichtquelle nach Anspruch 1, wobei das interessierende Gebiet ein chirurgisches Gebiet ist.
Lichtquelle nach Anspruch 3, enthaltend ein Kamerasystem, um den Ort eines Objekts innerhalb des chirurgischen Gebiets festzustellen.
Lichtquelle nach Anspruch 3, enthaltend ein Oberflächenabtastmodul.
Lichtquelle nach Anspruch 5, wobei das Oberflächenabtastmodul ein Kamerasystem aufweist, um videooptisches Abtasten und Orten von Objekten, basierend auf den Abtastinformationen, zu erleichtern.
Lichtquelle nach Anspruch 5, mit mindestens einer Videokamera, um eine videooptische Abtastung zu erleichtern.
Lichtquelle nach Anspruch 4, wobei das Kamerasystem Infrarotlicht von Markern erfassen kann, die innerhalb des chirurgischen Gebiets platziert wurden.
Lichtquelle nach Anspruch 8, wobei die Marker Infrarotlicht aussenden.
Lichtquelle nach Anspruch 8, wobei die Marker Infrarotlicht reflektieren.
Lichtquelle nach Anspruch 3, wobei das Datenlicht ein chirurgisches Ziel anzeigt.
Lichtquelle nach Anspruch 11, wobei das chirurgische Ziel vor der Operation aufgrund eines voroperativen Scans bestimmt wurde.
Lichtquelle nach Anspruch 3, wobei das Datenlicht eine chirurgische Annäherung anzeigt.
Lichtquelle nach Anspruch 13, wobei das Datenlicht Informationen über den Ort eines Instruments, relativ zu der chirurgischen Annäherung, anzeigt.
Lichtquelle nach Anspruch 3, wobei das Datenlicht anatomische Strukturen anzeigt.
Lichtquelle nach Anspruch 3, wobei das Datenlicht physiologische Daten anzeigt.
Lichtquelle nach Anspruch 16, wobei die physiologischen Daten zumindest Durchblutung, Blutdruck, elektrische Felder, Metabolismus, Elektrolytlevel, Atemfrequenz, Pulsfrequenz oder Temperatur enthalten.
Lichtquelle nach Anspruch 3, wobei das Datenlicht physiologische Aktivität anzeigt.
Lichtquelle nach Anspruch 3, wobei das Datenlicht Informationen in Bezug auf Lebenserhaltungssysteme und -parameter anzeigt.
Lichtquelle nach Anspruch 3, wobei das Datenlicht den Fortschritt des chirurgischen Eingriffs anzeigt.
Lichtquelle nach Anspruch 3, wobei das Datenlicht Informationen in Bezug auf ein zu erreichendes chirurgisches Ziel anzeigt.
Lichtquelle nach Anspruch 3, wobei das Datenlicht Referenzinformationen anzeigt.
Lichtquelle nach Anspruch 3, wobei das Datenlicht automatisch die Anzeigen, basierend auf der Position des Instruments innerhalb des chirurgischen Gebiets, aktualisiert.
Lichtquelle nach Anspruch 1, wobei das Datenlicht unter Verwendung digitaler Lichtprojektion angezeigt wird.
Lichtquelle nach Anspruch 3, wobei das Datenlicht Daten von einem chirurgischen Navigationssystem anzeigt.
Lichtquelle nach Anspruch 3, wobei das Datenlicht spezifische Informationen eines bestimmten verwendeten chirurgischen Instruments anzeigt.
Lichtquelle nach Anspruch 1, wobei das Datenlicht Informationen in dreidimensionaler Form anzeigt.
Lichtquelle nach Anspruch 1, wobei der Lichtprojektor eine Matrix von Lichtprojektionsgeräten enthält.
Lichtquelle nach Anspruch 28, wobei der Lichtprojektor farbiges Licht projizieren kann.
Lichtquelle nach Anspruch 1, enthaltend eine einstellbare Befestigung.
Lichtquelle nach Anspruch 30, wobei die Befestigung fernsteuerbar ist.
Lichtquelle nach Anspruch 30, wobei die Befestigung automatisch angepasst wird, um eine beste Sichtlinie oder senkrechte Lichtprojektionsstrahlen zu erreichen.
Lichtquelle nach Anspruch 1, wobei das Datenlicht direkt auf ein chirurgisches Gebiet projiziert wird.
Lichtquelle nach Anspruch 1, wobei das Datenlicht auf eine reflektierende Oberfläche, zugehörig zu einem chirurgischen Gebiet, projiziert wird.
Lichtquelle nach Anspruch 1, wobei visuelle Informationen, die durch das Datenlicht geliefert werden, verändert werden, um sich so der Oberfläche, auf welche die visuellen Informationen projiziert werden, anzupassen.
Lichtquelle nach Anspruch 35, wobei die visuellen Informationen verändert werden, um sich so Veränderungen, die an der Oberfläche, auf welche die visuellen Informationen projiziert werden, durchgeführt wurden, anzupassen.
Lichtquelle nach Anspruch 35, wobei das Datenlicht, unter Verwendung eines Kalibrierungsmusters, durch Stereophotogrammetrik kalibriert wird.
Lichtquelle nach Anspruch 1, wobei das Eingabegerät ein Computer ist.
Lichtquelle nach Anspruch 38, wobei der Computer mit einem Netzwerk verbunden ist.
Lichtquelle nach Anspruch 1, wobei die Lichtquelle einen Steuercode hat und der Code aktualisierbar ist.
Lichtquelle, um ein interessierendes Gebiet zu erleuchten, mit: – einem Beleuchtungsmodul mit einer Mehrzahl digitaler Lichtprojektoren, die in der Lage sind, Beleuchtungslicht auf das interessierende Gebiet zu projizieren; – einem Eingabegerät, das dem Beleuchtungsmodul zugehörig ist, wobei das Eingabegerät in der Lage ist, Signale an das Beleuchtungsmodul zu senden, so dass das Beleuchtungsmodul gleichzeitig Datenlicht zusammen mit Beleuchtungslicht auf das interessierende Gebiet projiziert.
Lichtquelle nach Anspruch 41, wobei das interessierende Gebiet ein chirurgisches Gebiet ist.
Lichtquelle nach Anspruch 42, enthaltend ein Kamerasystem, um den Ort eines Objekts innerhalb des chirurgischen Gebiets festzustellen.
Lichtquelle nach Anspruch 42, wobei das Datenlicht ein chirurgisches Ziel anzeigt.
Lichtquelle nach Anspruch 43, wobei das Datenlicht Daten von einem chirurgischen Navigationssystem anzeigt.
Lichtquelle nach Anspruch 42, wobei der Lichtprojektor eine Matrix von Lichtprojektionsgeräten enthält.
Lichtquelle nach Anspruch 41, wobei das Datenlicht Informationen in dreidimensionaler Form anzeigt.
Lichtquelle nach Anspruch 41, wobei visuelle Informationen, die durch das Datenlicht geliefert werden, verändert werden, um sich so der Oberfläche, auf welche die visuellen Informationen projiziert werden, anzupassen.
Lichtquelle nach Anspruch 48, wobei die visuellen Informationen verändert werden, um sich so Veränderungen, die an der Oberfläche, auf welche die visuellen Informationen projiziert werden, durchgeführt wurden, anzupassen.
Lichtquelle nach Anspruch 48, wobei das Datenlicht, unter Verwendung eines Kalibrierungsmusters, durch Stereophotogrammetrik kalibriert wird.
Lichtquelle nach Anspruch 41, wobei die Lichtquelle automatisch bewegt wird, um die Sichtlinie oder die Lichtprojektion zu optimieren.
Verfahren, um Licht einem interessierenden Gebiet bereitzustellen, mit den folgenden Schritten: – Projizieren von Beleuchtungslicht durch ein Beleuchtungsmodul; – Projizieren von Daten von einem Lichtprojektionsmodul, das dem Beleuchtungsmodul zugehörig ist; und – Erfassen von Oberflächendaten von innerhalb des interessierenden Gebiets.
Verfahren nach Anspruch 52, mit dem Schritt: Ausrichten der Oberflächendaten bezüglich der Daten, die durch das Lichtprojektionsmodul projiziert werden.
Verfahren nach Anspruch 52 mit dem Schritt: Verfolgen des Ortes der Oberflächendaten.
Verfahren nach Anspruch 52 mit dem Schritt: Aktualisieren der projizierten Daten.
Verfahren nach Anspruch 52, wobei das Lichtprojektionsmodul in das Beleuchtungsmodul integriert ist.
Verfahren nach Anspruch 52, wobei Daten auf das interessierende Gebiet projiziert werden.
Verfahren nach Anspruch 52, wobei das interessierende Gebiet ein chirurgisches Gebiet ist.
Verfahren nach Anspruch 58 mit den Schritten: Verändern der projizierten Daten basierend auf einer Erfassung eines chirurgischen Instruments.
Verfahren nach Anspruch 58 mit dem Schritt: Angeben der Richtung, in der ein Instrument bewegt werden soll, unter Verwendung der projizierten Daten.
Verfahren nach Anspruch 52 mit dem Schritt: Einstellen des Beleuchtungslichts und des Datenlichts, um die Sichtlinie oder die Projektion des Beleuchtungslichts oder des Datenlichts zu optimieren.
Verfahren nach Anspruch 52 mit dem Schritt: Kalibrieren der Datenprojektion unter Verwendung von Stereophotogrammetrik.