DE102007034217A1

DE102007034217A1 - Appliance units e.g. mobile C-base systems, control device, has computer-algebra system formed as C-base system, which transfers image data and parameter values to host computer in real time

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

The device has a host computer (EHR) for coordinating and controlling a set of appliance units (AW, R, N, A, W) comprising a computer-algebra system (CAS) based on the priority, where the appliance units are connected over a controller area network (CAN)-bus system. The CAS is formed as a C-base system, where the computer has access to the system control of C-base system. The C-base system transfers image data and parameter values to the computer in real time. Interface units between the appliance units are provided, where the communication between interface units results over a CAN-bus.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zur Steuerung von Geräteeinheiten, insbesondere eines mobilen C-Bogen-Systems.The The invention relates to a device or a method for Control of device units, in particular a mobile C-arm system.

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.The Movement of the C-arm, such as a rotation or a Vertical or horizontal shift, either manually or by electric drive. The control of the electrical C-arm drive can be programmed by calling programmable trajectories or in a 2D / 3D imaging process of image reconstruction algorithms derived control signals.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weitere Vorrichtung und ein dazugehöriges Verfahren zur Steuerung von Geräteeinheiten anzugeben.Of the Invention is based on the object, a further device and a related Method for controlling device units specify.

Die Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 oder 5 angegebenen Merkmale gelöst.The The object is achieved by the features specified in claim 1 or 5 solved.

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.The Device and the associated Method is designed such that a host computer the Coordination and control of device units, in particular of a first device unit with an autonomous C-arm system, can take over. The coordination the device units takes place, for example, dependent on priority Bus system.

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.The Invention has the advantage that controllable and coordinateable Movements of several for medical devices used directly or indirectly with 2D / 3D x-rays of an object with a C-arm system are tunable.

Die Erfindung bringt den weiteren Vorteil mit sich, dass gezielt auf den Bewegungsablauf eines C-Bogens von außen Einfluss genommen werden kann.The Invention brings with it the further advantage that targeted the movement of a C-arm can be influenced from the outside.

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass zusätzliche Rechenkapazitäten bereitgestellt werden, um rechenzeitaufwändige optimierte Bildbearbeitungsalgorithmen schneller abzuarbeiten.The Invention has the advantage that additional computing capacities are provided at computational time Optimized image processing algorithms work faster.

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass die Strahlenbelastung für den Arzt oder das Bedienpersonal auf Null reduzierbar ist.The Invention brings with it the advantage that the radiation exposure for the Doctor or the operating staff can be reduced to zero.

Die Erfindung soll im Folgenden mittels der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.The Invention will be described below by means of the illustrated in the drawings embodiments be explained in more detail.

Dabei zeigt:there shows:

1 ein Blockschaltbild, 1 a block diagram,

2 ein weiteres Blockschaltbild und 2 another block diagram and

3 ein weiteres Ausführungsbeispiel. 3 another embodiment.

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 1 is a block diagram of a C-arm system with a connection to an external device unit NA according to the prior art shown. The external device arranged in the immediate vicinity of the C-arm system allows z. B. a high precision in surgery. The C-arm system is formed with the two components C-arm and side unit T. In the side unit T, in the form of a trolley, inter alia, the electronics and control software for the C-arm system and an interface are arranged. Via the interface marked NaviLink, a device unit NA is connected to the C-arm system for navigation. The data transfer takes place from the C-arm system to the device unit 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.In 2 is another block diagram according to the invention z. B. for incorporating a first device unit, a C-arm system, shown in a workflow during a diagnostic or surgical intervention. In this block diagram, the components: a C-arm system CAS, a computing unit EHR, a workstation AW and at least one additional interface to medical device units are listed. The further device units can then be a device unit for robotics R, navigation NF or high-frequency ablation A. In addition to the interfaces to other device units from the fields of robotics, navigation and radiofrequency ablation further interfaces for diagnostic devices or these supporting units W can be provided. These interfaces can be closed to the arithmetic unit EHR via a Controller Area Network CAN bus. The arithmetic unit EHR can also be designed as an external host computer EHR. This host computer EHR is integrated into a network on which one or more servers, that is to say programs, are operated, the program being communicated via a client-server system.

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.About a server, the host computer z. As an access to simple or complex movements or movements of the C-arm of the first device unit. In this embodiment, the C-arm system remains self-sufficient, that is: interface aspects with sensors, monitoring modules, stop yes / no remain in the control unit in the C-arm. The communication on the connection paths between the units is z. B. via the CAN bus. With the host computer can access the C-arm system by means of a data trans fers be accessed by an input unit not explicitly specified here or via the workstation AW. It can be z. B. planning intervention on the workstation, which are coupled in the implementation of certain X-ray images of predetermined directions and procedures. The host computer then controls the imaging based on the previously planned workflow.

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.In spite of a far-reaching self-control or self-sufficiency of the C-arm system CAS can by means of a data transfer system settings and movement parameters or movements for the C-arm be specified. about a status query current settings in the C-arm system are determined. Furthermore can Measuring programs separately or coordinated with external units or with the host computer EHR carried out become. Exemplary here is the communication with an external Called navigation system. For example, during an intervention, the off the navigation system coming position information on the current position of one or more instruments the current one C-arm position control, so that the target volume is always optimal in the image area of the C-arm stays. The control of the C-arm is carried out by the navigation system N over a host computer EHR or a 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.To the Host computer EHR can in return sensor parameters, such as location and angle settings, and measurement parameters of the C-arm are transmitted. The objects taken 2D or 3D image data sets can be combined with the Sensor data to the other device units RW, N, A, W forwarded or by means of external computer capacities with revised further processing procedures become. In addition, status information forwarded to the host computer or the computing unit EHR and Safety routines performed become. About that In addition, computing capacity can also be provided in the host computer EHR to revise images or image data sets. On the Host computer EHR can the other medical device units RW, N, A, W exchange data with each other. This further medical equipment units can over the Can be controlled directly CAN bus and connection with the C-arm Record system CAS. about can exchange data functionalities the components in predefined areas are mutually influenced become. This influence can be priority-controlled via control signals and coordinated by the host computer EHR. A priority triggered Control can over the ap plikationsworkstation AW done. A control of the motor supported Movement incl. The necessary sensors on the C-arm, such as z. B. limit switch, collision detection, pressure sensors, etc. could be be constructed as follows.

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.The Remote control can be done by a wired or wireless Remote control unit done. A wireless remote can z. B. over an infrared or a high frequency connection. commands The remote control may be affected by the host computer EHR coordinated with other control commands of other units or coordinated. In the host computer EHR z. B. Programs stored which determine a course of movement of a C-arm. This can z. A complex movement for a 3D reconstruction, or 2D imaging steps for an intervention, e.g. B. Bi-plan shots with a monoplanar C-arm alternating Projection directions. From an external console can also be a Expiration of in the C-arm calculator self-stored movements or gradually individual movements initiated become. The external host computer also provides interfaces for intervention with otherwise automatically running movements of the C-arm. A host machine EHR can z. B. several medical diagnosis and therapy supporting device units control and coordinate different components.

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.In 3 Some data flows as well as local information streams and interfaces for linking the host computer with different device units are shown. In the 3 are appropriate 2 the device units C-arm, Trolley, Host EHR, Workstation AW, Navigation N and Robotics R are shown. In the with 1 The selected data stream includes, among other things, data of current C-arm positions and control parameters, as well as recording mode and data of updated image recordings. In the opposite direction 2 In particular, new recording parameters for a new C-arm position, current control parameters and a new recording mode are transmitted. From the designated device with navigation N unit are in the with 4 indicated direction z. B. data on patient positions and data on the table position and the positions of the Instrume transmitted. In the opposite direction 5 Movement parameters and image updates are transmitted. Between Host EHR and Workstation AW results of the surgical planning and a calculation of the optimal C-arm acquisition positions are exchanged as well as current image data and current data on position information exchanged.

TT: BeistelleinheitBeistelleinheit
NAN / A: Navigation (1)Navigation ( 1 )
RR: Robotikrobotics
NN: Navigationnavigation
AA: HF-AblationRF ablation
NN: weitere GeräteFurther equipment
EHREHR: Host-Rechner/externHost computer / external
AWAW: Applikationsworkstationapplication workstation
CASCAS: C-Bogen-SystemC-arm system

Claims

Device for controlling (EHR) device units (CAS, AW, R, N, A, W), characterized in that a host computer (EHR) for the coordination and control of a plurality of connected via a bus system (CAN) device units (CAS, AW, R, N, A, W) is provided, wherein the coordination and control of the device units (CAS, AW, R, N, A, W) takes place depending on the priority.

Device according to claim 1, characterized in that that a first device unit (CAS) is designed as a C-arm system, the host computer (EHR) has access to the control panel of the C-arm system.

Device according to claim 2, characterized in that that the C-arm system sends image data and parameter values to the host computer in real time.

Device according to claim 1, characterized in that that interface units between the device units (CAS, AW, EHR, R, N, A) are provided, the communication between them via a CAN bus takes place.

Method of controlling (EHR) device units (CAS, AW, R, N, A) characterized in that a coordination and control of the device units Priority dependent and a variety of device units (CAS, AW, EHR, R, N, A) a bus system (CAN) is connected.