DE102008039791B4

DE102008039791B4 - Verfahren und Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten eines Arbeitsraumes

Info

Publication number: DE102008039791B4
Application number: DE102008039791.1A
Authority: DE
Inventors: Dr. Bulitta Clemens; Per Anselm Mahr
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2008-08-26
Filing date: 2008-08-26
Publication date: 2017-05-11
Anticipated expiration: 2028-08-27
Also published as: DE102008039791A1

Abstract

Verfahren zum Beleuchten eines Arbeitsraumes, bei dem zum Beleuchten des Arbeitsraumes wenigstens ein positionierbares Leuchtmittel (12) und/oder eine Mehrzahl von Leuchtmitteln (12, 14) vorgesehen sind, dessen Position und/oder Lichtleistung und/oder Lichtfarbe steuerbar sind, bei dem die Position des wenigstens einen positionierbaren Leuchtmittels (12) und die Position zumindest eines weiteren beweglichen Objektes (6, 24) mit einem Navigationssystem (20) automatisch erfasst werden, und bei der anhand der Position des wenigstens einen positionierbaren Leuchtmittels (12) und der Position des zumindest einen weiteren beweglichen Objektes (6, 24) eine rechnergestützte Ausleuchtungsberechnung durchgeführt wird, anhand der eine oder mehrere Sollgrößen für die Position und/oder Lichtleistung und/oder Lichtfarbe des oder der Leuchtmittel (12, 14) ermittelt werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten eines Arbeitsraumes.
In Arbeitsräumen, in denen eine oder mehrere Personen manuelle Tätigkeiten durchführen, beispielsweise in Operationssälen bei der Durchführung eines medizinischen Eingriffes, wird eine gute Ausleuchtung des Arbeitsfeldes benötigt. In Operationssälen wird dies üblicherweise durch an der Decke angebrachte Leuchtmittel, sogenannte Deckenampeln, gewährleistet, die in unterschiedlichen Stellungen relativ zum Arbeitsfeld, im Beispiel ein Operationsgebiet, positionierbar sind. Eine gute Ausleuchtung ist notwendig, um bei einer Operation anatomische Strukturen genau identifizieren zu können, so dass fehlerhafte Eingriffe, bei denen wichtige Strukturen wie Nerven und Blutgefäße verletzt werden könnten, und die auf ungünstige Beleuchtungsverhältnisse zurückzuführen sind, vermieden werden können. Dabei entsteht das Problem, dass die verwendeten Leuchtmittel häufig durch Instrumente, Geräte und medizinisches Personal verdeckt werden, so dass das Arbeitsgebiet nicht immer optimal ausgeleuchtet und die Arbeit der im Arbeitsfeld aktiv tätigen Personen, insbesondere des oder der Operateure behindert ist. Aus diesem Grunde ist es während operativer Eingriffe häufig notwendig, die Leuchtmittel der jeweils aktuellen Arbeitssituation entsprechend erneut zu positionieren. Wird diese erneute Positionierung von den die Arbeit ausführenden Bedienpersonen gemacht, führt dies zwangsläufig zu einer Unterbrechung des Workflows. Um den Workflow nicht zu unterbrechen, ist daher der Einsatz einer weiteren Bedienperson erforderlich, deren Aufgabe nur darin besteht, für eine optimale Beleuchtung zu sorgen.
Aus EP 1 728 482 A1 ist beispielsweise ein kombiniertes Operationslampen-Bilderfassungssystem bekannt, welches selbsteinstellend ausgebildet ist. Hierzu weist eine Halterung der Operationslampe ansteuerbare Bewegungseinrichtungen auf.
DE 10 2005 010 009 A1 beschreibt ein weiteres System mit einer Operationsleuchte, welche an ihrer Halterung motorisierte Gelenke aufweist. Die motorisierten Gelenke ermöglichen es dem Haltesystem die Operationssaalleuchte zu positionieren, ohne dass der Chirurg eine manuelle Positionierung vornehmen muss.
GB 2 423 378 A beschreibt eine weitere selbsteinstellende Lampe.
DE 36 21 961 A1 beschreibt eine Reflexlichtschranke zur berührungslosen Nachführung insbesondere einer Operationslampe.
DE 10 2007 002 382 A1 beschreibt eine Beleuchtungsanordnung mit einer Lichtquelle zum Beleuchten einer definierten Fläche mit Licht. Eine Eigenschaft des Lichts ist variabel und kann mittels einer Regeleinrichtung, die an einem Sensor angeschlossen ist, geregelt werden. Insbesondere kann die Intensität des abgestrahlten Lichts verändert werden.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Beleuchten eines Arbeitsraums, insbesondere eines Operationssaales anzugeben, mit dem die Arbeitsbedingungen für das die Tätigkeit im Arbeitsraum durchführende Bedienpersonal verbessert werden. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine mit diesen Verfahren arbeitende Beleuchtungseinrichtung anzugeben.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die genannte Aufgabe gemäß der Erfindung gelöst mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Bei dem Verfahren zum Beleuchten eines Arbeitsraumes, insbesondere eines Operationssaales, mit wenigstens einem positionierbaren Leuchtmittel und/oder einer Mehrzahl von Leuchtmitteln, deren Position und/oder Lichtleistung und/oder Lichtfarbe steuerbar sind, wird die Position des wenigstens einen positionierbaren Leuchtmittels und Position zumindest eines weiteren beweglichen Objekts mit einem Navigationssystem automatisch erfasst, und es wird anhand der Position des wenigstens einen positionierbaren Leuchtmittels und der Position des zumindest einen weiteren beweglichen Objekts eine rechnergestützte Ausleuchtungsberechnung durchgeführt, anhand der eine oder mehrere Sollgrößen für die Position und/oder Lichtleistung und/oder Lichtfarbe des oder der Leuchtmittel ermittelt werden.
Durch diese Maßnahme steht der Bedienperson eine stets aktualisierte Information zur Verfügung, mit der es ihr möglich ist, die Beleuchtungsverhältnisse optimal an die jeweilige Arbeitssituation anzupassen. Auf diese Weise ist es möglich, in einem Arbeitsraum bei minimaler Unterbrechung der im Arbeitsraum von den Bedienpersonen durchgeführten Arbeitsabläufe optimale Beleuchtungsverhältnisse zu erzeugen.
Eine Unterbrechung des Workflows ist vermieden, wenn die Steuerung der Leuchtmittel auf die Sollgrößen nicht durch das Bedienpersonal sondern automatisch erfolgt. In diesem Fall ist ein manuelles Eingreifen der Bedienperson, beispielsweise Betätigen von Schaltern, Lichtdimmern, oder Handgriffen zum Positionieren eines Leuchtmittels, nicht mehr erforderlich. Dies ist besonders bei Arbeiten unter sterilen Bedingungen, wie dies in einem Operationssaal der Fall sein muss, von Vorteil.
Hinsichtlich der Beleuchtungseinrichtung wird die genannte Aufgabe gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruches 3, deren Vorteile ebenso wie die Vorteile des diesem nachgeordneten Patentanspruches 4 sinngemäß den zu den Verfahrensansprüchen angegebenen Vorteilen entsprechen.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf das Ausführungsbeispiel der Zeichnung verwiesen, in deren einziger Figur die Erfindung anhand einer Beleuchtungssteuerung in einem Operationssaal schematisch veranschaulicht wird.
Die Figur zeigt eine typische Arbeitssituation in einem Operationssaal während eines Eingriffs an einem Patienten 2. Der Patient 2 ist auf einem Operationstisch 4 gelagert, an dem sich eine Mehrzahl von Bedienpersonen 6, im vorliegenden Fall medizinisches Personal, in der Regel die den eigentlichen Eingriff durchführenden Chirurgen, der Narkosearzt sowie weiteres unterstützendes Hilfspersonal befinden. Im Operationssaal sind eine Mehrzahl von Leuchtmitteln angeordnet, bei denen es sich beispielsweise um schwenkbar an der Decke 8 gelagerte, eine Mehrzahl von Lichtquellen 10 enthaltende Deckenampeln 12 sowie eine Mehrzahl von stationären Leuchtmitteln, im Beispiel exemplarisch durch an der Decke 8 angeordnete Leuchtstoffröhren 14, handelt, die den Operationssaal und insbesondere das Arbeitsgebiet ausleuchten.
Um eine optimale Ausleuchtung des Arbeits- oder Operationsfeldes zu ermöglichen, befindet sich im Operationssaal ein Positionserfassungs- oder Navigationssystem 20, mit dem die Position beweglicher Objekte im Operationssaal erfasst wird. Hierzu sind die Bedienpersonen 6, die beweglich gelagerten Leuchtmittel, im Beispiel die Deckenampeln 12 und das oder die von den Personen bedienten chirurgischen Instrumente 22 mit Positionsmarken 24 versehen, die es ermöglichen, die Position der Bedienpersonen 6 oder der beweglichen Leuchtmittel (Deckenampeln 12) im Operationssaal festzustellen. Anhand dieser Positionsinformation sowie der bekannten Positionen der ortsfest im Operationssaal installierten Leuchtmittel (Leuchtstoffröhren 14) wird eine rechnergestützte Ausleuchtungsberechnung durchgeführt, bei der beispielsweise je nach Position der beweglichen Leuchtmittel oder je nach Anzahl und Anordnung der ortsfesten Leuchtmittel erkannt wird, ob das eigentliche Arbeitsfeld (Operationsgebiet) optimal ausgeleuchtet ist, oder ob ggf. die Bedienpersonen 6 in der Sicht durch Schattenwurf behindert sind.
Die vom Navigationssystem 20 ermittelten Positionsdaten werden hierzu an eine Recheneinrichtung 30 weitergegeben, in der kontinuierlich die Lichtverhältnisse im Raum ermittelt und im Hinblick auf entsprechend einstellbare Ziel- oder Sollgrößen optimiert werden können. Mit anderen Worten: Die Recheneinrichtung 30 ermittelt anhand der Positionen der Bedienpersonen 6 sowie der von diesem benutzten Instrumente 22 in Kenntnis der vorhandenen Leuchtmittel sowie der geometrischen Verhältnisse im Arbeitsraum Sollgrößen für die im Operationssaal vorhandenen Leuchtmittel, die Informationen beinhalten, welche der im Operationssaal verfügbaren ortsfesten Leuchtmittel eingeschaltet und/oder hinsichtlich ihrer Helligkeit, Anzahl und Farbe verändert werden sollen und in welche Positionen vorhandene ortsveränderliche Leuchtmittel, im Beispiel die Deckenampeln 12, verbracht werden sollen. Bei einer solchen rechnergestützten Ausleuchtungsberechnung werden die von den ortsveränderlichen Objekten oder Bedienpersonen durch die Leuchtmittel erzeugten Schatten simuliert, so dass es möglich ist, die Leuchtmittel optimal in einer Weise zu positionieren oder anzusteuern, dass ein Schattenwurf im Arbeitsfeld vermieden ist.
Dies kann grundsätzlich als Information auf einem Monitor 32 wiedergegeben werden, wobei zugleich auch von den Bedienpersonen benutzerabhängige Einstellungen über ein symbolisch angedeutete Tastatur 34 eingegeben werden können, um die Ausleuchtung an individuelle Bedürfnisse, beispielsweise eine bei einer Bedienperson vorhandene Rot-Grün-Schwäche, anpassen zu können. Die eigentliche Steuerung der Beleuchtung kann dann manuell erfolgen.
Grundsätzlich ist es auch möglich, dass neben der Position der beweglichen Leuchtmittel auch weitere, den Betriebszustand der Leuchtmittel angebende aktuelle Istgrößen (Schaltzustand Leistungsaufnahme, Farbfilterung) durch Sensoren erfasst und an die Recheneinrichtung 30 weitergeleitet werden, so dass auf diese Weise überprüft werden kann ob die errechneten Sollgrößen tatsächlich eingestellt worden sind, so dass der Nutzer solang aufgefordert wird, die Einstellungen der Lichtanlage zu verändern, bis eine weitgehende Übereinstimmung der Istgrößen mit den Sollgrößen vorliegt.
Um eine möglichst ungestörten Workflow zu ermöglichen, kann die Steuerung der Leuchtmittel zusätzlich durch Spracheingabe erfolgen.
Eine Störung des Workflows ist vollständig vermieden, wenn die Steuerung voll automatisiert durchgeführt wird, indem ein in der Recheneinrichtung 30 implementiertes Programm die Leuchtmittel in Abhängigkeit der Position der nicht zur Ausleuchtung des Raumes dienenden beweglichen Objekte oder der Personen automatisch durchführt, so dass ein Eingriff durch das Bedienpersonal nur noch in Ausnahmefällen für eine ggf. erforderlichen Korrektur notwendig ist.
Bezugszeichenliste

2: Patient
4: Operationstisch
6: Bedienpersonen
8: Decke
10: Lichtquelle
12: Deckenampel
14: Leuchtstoffröhre
20: Positionserfassungs- oder Navigationssystem
22: Instrument
24: Positionsmarke
30: Recheneinrichtung
32: Monitor
34: Tastatur

Claims

Verfahren zum Beleuchten eines Arbeitsraumes, bei dem zum Beleuchten des Arbeitsraumes wenigstens ein positionierbares Leuchtmittel (12) und/oder eine Mehrzahl von Leuchtmitteln (12, 14) vorgesehen sind, dessen Position und/oder Lichtleistung und/oder Lichtfarbe steuerbar sind, bei dem die Position des wenigstens einen positionierbaren Leuchtmittels (12) und die Position zumindest eines weiteren beweglichen Objektes (6, 24) mit einem Navigationssystem (20) automatisch erfasst werden, und bei der anhand der Position des wenigstens einen positionierbaren Leuchtmittels (12) und der Position des zumindest einen weiteren beweglichen Objektes (6, 24) eine rechnergestützte Ausleuchtungsberechnung durchgeführt wird, anhand der eine oder mehrere Sollgrößen für die Position und/oder Lichtleistung und/oder Lichtfarbe des oder der Leuchtmittel (12, 14) ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Leuchtmittel (12, 14) automatisch auf die Sollgröße oder Sollgrößen gesteuert werden.
Beleuchtungseinrichtung für einen Arbeitsraum, mit wenigstens einem positionierbaren Leuchtmittel (12) und/oder einer Mehrzahl von Leuchtmitteln (12, 14), deren Lichtleistung und/oder Lichtfarbe steuerbar sind, und mit einem Navigationssystem (20) zum Erfassen der Position des wenigstens einen positionierbaren Leuchtmittels (12) und der Position zumindest eines weiteren beweglichen Objektes (6, 24), sowie mit einer Recheneinrichtung (30) zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 3, mit einer Steuereinrichtung zum automatischen Steuern der Position und/oder Lichtleistung und/oder der Lichtfarbe der Leuchtmittel (12, 14) im Arbeitsraum auf den oder die Sollgrößen.