DE102007034217A1

DE102007034217A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung von Geräteeinheiten

Info

Publication number: DE102007034217A1
Application number: DE200710034217
Authority: DE
Inventors: Rainer Dr. Graumann; Erwin Lutz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2007-07-23
Filing date: 2007-07-23
Publication date: 2009-02-05

Abstract

Bei dieser Vorrichtung und dem dazugehörigen Verfahren wird ein Host-Rechner zur Steuerung und Koodination von medizinisch, insbesondere zur Diagnostik und operativen Eingriffen, einsetzbaren Geräteeinheiten eingesetzt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zur Steuerung von Geräteeinheiten, insbesondere eines mobilen C-Bogen-Systems.
Die Bewegung des C-Bogens, wie beispielsweise eine Rotation oder eine Vertikal- oder Horizontalverschiebung, erfolgt entweder manuell oder durch elektrischen Antrieb. Die Ansteuerung des elektrischen Antriebs des C-Bogens kann per Abruf programmierbarer Bewegungsbahnen oder bei einem 2D/3D-Bildgebungsverfahren aus Bildrekonstruktionsalgorithmen abgeleiteten Steuersignalen erfolgen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weitere Vorrichtung und ein dazugehöriges Verfahren zur Steuerung von Geräteeinheiten anzugeben.
Die Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 oder 5 angegebenen Merkmale gelöst.
Die Vorrichtung und das dazugehörige Verfahren ist dabei derart ausgebildet, dass ein Host-Rechner die Koordination und Steuerung von Geräteeinheiten, insbesondere von einer ersten Geräteeinheit mit einem autonomen C-Bogen-System, übernehmen kann. Die Koordination der Geräteeinheiten erfolgt beispielsweise prioritätsabhängig über ein Bussystem.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass steuer- und koordinierbare Bewegungsabläufe von mehreren für medizinische Zwecke verwendete Geräteeinheiten direkt oder indirekt mit 2D/3D Röntgenaufnahmen von einem Objekt mit einem C-Bogen-System abstimmbar sind.
Die Erfindung bringt den weiteren Vorteil mit sich, dass gezielt auf den Bewegungsablauf eines C-Bogens von außen Einfluss genommen werden kann.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass zusätzliche Rechenkapazitäten bereitgestellt werden, um rechenzeitaufwändige optimierte Bildbearbeitungsalgorithmen schneller abzuarbeiten.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass die Strahlenbelastung für den Arzt oder das Bedienpersonal auf Null reduzierbar ist.
Die Erfindung soll im Folgenden mittels der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.
Dabei zeigt:
1 ein Blockschaltbild,
2 ein weiteres Blockschaltbild und
3 ein weiteres Ausführungsbeispiel.
In 1 ist ein Blockschaltbild eines C-Bogen-Systems mit einer Verbindung zu einer externen Geräteeinheit NA gemäß dem Stand der Technik gezeigt. Die externe in unmittelbarer Nähe des C-Bogen-Systems angeordnete Geräteeinheit ermöglicht z. B. eine hohe Präzision bei einem operativen Eingriff. Das C-Bogen-System ist mit den beiden Komponenten C-Bogen und Beistelleinheit T ausgebildet. In der Beistelleinheit T, in der Ausprägung eines Trolley's, sind unter anderem die Elektronik und Steuerungssoftware für das C-Bogen-System sowie eine Schnittstelle angeordnet. Über die mit NaviLink bezeichnete Schnittstelle wird eine Geräteeinheit NA zur Navigation an das C-Bogen-System angebunden. Der Datentransfer erfolgt vom C-Bogen-System zur Geräteeinheit NA.
In 2 ist ein weiteres Blockschaltbild gemäß der Erfindung z. B. zur Einbindung einer ersten Geräteeinheit, eines C-Bogen-Systems, in einen Workflow während einer Diagnostik oder eines operativen Eingriffs gezeigt. In diesem Blockschaltbild sind die Komponenten: Ein C-Bogen-System CAS, eine Recheneinheit EHR, eine Workstation AW sowie mindestens jeweils eine weitere Schnittstelle zu medizinischen Geräteeinheiten aufgeführt. Die weiteren Geräteeinheiten können dann eine Geräteeinheit für Robotik R, Navigation NF oder Hochfrequenzablation A sein. Neben den Schnittstellen zu weiteren Geräteeinheiten aus den Bereichen der Robotik, Navigation sowie der Hochfrequenzablation können weitere Schnittstellen für Diagnostikgeräte oder diese unterstützende Einheiten W vorgesehen werden. Diese Schnittstellen können über ein Controller Area Network CAN-Bus an die Recheneinheit EHR geschlossen werden. Die Recheneinheit EHR kann auch als externer Host-Rechner EHR ausgestaltet sein. Dieser Host-Rechner EHR ist in ein Netzwerk eingebunden, auf dem ein oder mehrere Server, das heißt Programme, betrieben werden, wobei mit dem Programm über ein Client-Server-System kommuniziert wird.
Über einen Server hat der Host-Rechner z. B. ein Zugriff auf einfache oder komplexe Bewegungen oder Bewegungsabläufe des C-Bogens der ersten Geräteeinheit. Bei dieser Ausgestaltung bleibt das C-Bogen-System selbst autark, das heißt: Schnittstellenaspekte mit Sensoren, Überwachungsmodule, Stopp ja/nein verbleiben in der Steuereinheit im C-Bogen. Die Kommunikation auf den Verbindungswegen zwischen den Geräteeinheiten erfolgt z. B. über den CAN-Bus. Mit dem Host-Rechner kann auf das C-Bogen-System mittels eines Datentransfers von einer hier nicht explizit angegebenen Eingabeeinheit oder über die Workstation AW zugegriffen werden. Es lassen sich z. B. Eingriffe auf der Workstation planen, die bei der Umsetzung an bestimmte Röntgenaufnahmen aus vorgegebenen Richtungen und Abläufen gekoppelt sind. Der Host Rechner steuert die Bildgebung dann anhand des vorher geplanten Workflows.
Trotz einer weitgehenden Eigensteuerung bzw. Autarkheit des C-Bogen System CAS können mittels eines Datentransfers Systemeinstellungen und Bewegungsparameter oder Bewegungsabläufe für den C-Bogen vorgegeben werden. Über eine Statusabfrage können aktuelle Einstellungen im C-Bogen-System ermittelt werden. Darüber hinaus können Messprogramme separat oder koordiniert mit externen Geräteeinheiten oder mit dem Host-Rechner EHR durchgeführt werden. Beispielhaft sei hier die Kommunikation mit einem externen Navigationssystem genannt. Z. B. können während eines Eingriffs die aus dem Navigationssystem kommenden Positionsinformationen über die aktuelle Position eines oder mehrerer Instrumente die augenblickliche C-Bogen-Position steuern, so dass das Zielvolumen immer optimal im Bildbereich des C-Bogens bleibt. Die Steuerung des C-Bogens erfolgt dabei durch das Navigationssystem N über einen Host-Rechner EHR oder eine Workstation AW.
Zum Host-Rechner EHR können im Gegenzug Sensorparameter, wie zum Beispiel Orts- und Winkeleinstellungen, sowie Messparameter des C-Bogens übertragen werden. Die von Objekten aufgenommenen 2D oder 3D Bilddatensätze können in Kombination mit den Sensordaten an die weiteren Geräteeinheiten RW, N, A, W weitergeleitet oder mittels externer Rechnerkapazitäten mit weiteren Bearbeitungsprozeduren überarbeitet werden. Zusätzlich können Statusinformationen an den Host-Rechner bzw. die Recheneinheit EHR weitergeleitet und Sicherheitsroutinen durchgeführt werden. Darüber hinaus kann im Host-Rechner EHR auch Rechenkapazität bereitgestellt werden, um Bilder oder Bilddatensätze zu überarbeiten. Über den Host-Rechner EHR können die weiteren medizinischen Geräteeinheiten RW, N, A, W untereinander Daten austauschen. Diese weiteren medizinischen Geräteeinheiten können über den CAN-Bus direkt angesteuert werden und Verbindung mit dem C-Bogen System CAS aufnehmen. Über den Datenaustausch können Funktionalitäten der Komponenten in vordefinierten Bereichen gegenseitig beeinflusst werden. Diese Beeinflussung kann prioritätsgesteuert über Steuersignale und koordiniert durch den Host-Rechner EHR erfolgen. Eine prioritätsgetriggerte Steuerung kann über die Ap plikationsworkstation AW erfolgen. Eine Steuerung der motorisch unterstützten Bewegung inkl. der dazu erforderlichen Sensorik am C-Bogen, wie z. B. Endschalter, Kollisionsdetektion, Drucksensoren usw. könnte dabei wie folgt aufgebaut werden.
Die Fernsteuerung kann dabei durch eine kabelgebundene oder kabellose Fernbedienungseinheit erfolgen. Eine kabellose Fernbedienung kann z. B. über eine Infrarot- oder eine Hochfrequenzverbindung erfolgen. Steuerbefehle der Fernbedienung werden dabei durch den Host-Rechner EHR eventuell mit anderen Steuerbefehlen der weiteren Einheiten abgestimmt bzw. koordiniert. In dem Host-Rechner EHR können z. B. Programme gespeichert sein, die einen Ablauf der Bewegung eines C-Bogens festlegen. Dies kann z. B. eine komplexe Bewegung für eine 3D Rekonstruktion sein, oder aber 2D Bildgebungsschritte für eine Intervention, z. B. bi-Plan-Aufnahmen mit einem monoplanaren C-Bogen durch sich abwechselnde Projektionsrichtungen. Von einer externen Konsole kann ebenso ein Ablauf von im C-Bogen-Rechner selbst abgespeicherten Bewegungsabläufen oder schrittweise einzelne Bewegungsabläufe angestoßen werden. Durch den externen Host-Rechner bestehen zusätzlich Schnittstellen für Eingriffsmöglichkeiten bei sonst automatisch ablaufenden Bewegungen des C-Bogens. Ein Host-Rechner EHR kann z. B. auch mehrere die medizinische Diagnostik und Therapie unterstützende Geräteeinheiten steuern und unterschiedliche Komponenten koordinieren.
In 3 werden einige Datenflüsse sowie lokale Informationsströme und Schnittstellen für eine Verknüpfung des Host-Rechners mit verschiedenen Geräteeinheiten gezeigt. In der 3 sind entsprechend 2 die Geräteeinheiten C-Bogen, Trolley, Host EHR, Workstation AW, Navigation N und Robotik R dargestellt. In dem mit 1 markierten Datenstrom werden unter anderem Daten aktueller C-Bogenpositionen und Steuerparameter, sowie Aufnahme-Modus und Daten aktualisierter Bildaufnahmen übertragen. In der Gegenrichtung 2 werden insbesondere neue Aufnahmeparameter für eine neue C-Bogenposition, aktuel le Steuerparameter sowie ein neuer Aufnahmemodus übertragen. Von der mit Navigation N bezeichneten Geräteeinheit werden in der mit 4 angegeben Richtung z. B. Daten über Patientenpositionen sowie Daten über die Tischposition und die Positionen der Instr5ument übertragen. In der Gegenrichtung 5 werden Bewegungsparameter sowie Bild updates übertragen. Zwischen Host EHR und Workstation AW werden Ergebnisse der OP Planung und eine Berechnung der optimalen C-Bogen Aufnahmepositionen ausgetauscht sowie aktuelle Bilderdaten und aktuelle Daten über Positionsangaben ausgetauscht.

T: Beistelleinheit
NA: Navigation (1)
R: Robotik
N: Navigation
A: HF-Ablation
N: weitere Geräte
EHR: Host-Rechner/extern
AW: Applikationsworkstation
CAS: C-Bogen-System

Claims

Vorrichtung zur Steuerung (EHR) von Geräteeinheiten (CAS, AW, R, N, A, W) dadurch gekennzeichnet, dass ein Host-Rechner (EHR) zur Koordination und Steuerung einer Vielzahl von über ein Bussystem (CAN) verbundener Geräteeinheiten (CAS, AW, R, N, A, W) vorgesehen ist, wobei die Koordinierung und Steuerung der Geräteeinheiten (CAS, AW, R, N, A, W) Prioritätsabhängig erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Geräteeinheit (CAS) als C-Bogen-System ausgebildet ist, wobei der Host-Rechner (EHR) zugriff auf die Systemsteuerung des C-Bogen-Systems hat.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das C-Bogen-System Bilddaten und Parameterwerte an den Host-Rechner in Realtime weiterleitet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Schnittstelleneinheiten zwischen den Geräteeinheiten (CAS, AW, EHR, R, N, A) vorgesehen sind, wobei die Kommunikation zwischen diesen über einen CAN-Bus erfolgt.
Verfahren zur Steuerung (EHR) von Geräteeinheiten (CAS, AW, R, N, A) dadurch gekennzeichnet, dass eine Koordinierung und Steuerung der Geräteeinheiten Prioritätsabhängig erfolgt und eine Vielzahl von Geräteeinheiten (CAS, AW, EHR, R, N, A) über ein Bussystem (CAN) verbunden wird.