DE102008046023A1

DE102008046023A1 - Tomographieanlage und Verfahren zur Überwachung von Personen

Info

Publication number: DE102008046023A1
Application number: DE102008046023A
Authority: DE
Inventors: Herbert Albrecht
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2008-09-05
Filing date: 2008-09-05
Publication date: 2010-03-18
Anticipated expiration: 2028-09-06
Also published as: CN101664310B; CN101664310A; US20100059679A1; DE102008046023B4; US8338786B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Tomographianlage (1) mit einem röhrenförmigen Messraum (3) und einer Überwachungseinrichtung (9, 9c). Diese Überwachungseinrichtung (9, 9c) umfasst mindestens eine auf den Messraum (3) gerichtete und diesen mindestens teilweise optisch erfassende erste Videokamera (35), die im nicht-sichtbaren Lichtwellenbereich arbeitet, zur Erfassung von Bewegungsbildern und eine Bildausgabeeinheit (13) zur Ausgabe der Bewegungsbilder. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Überwachung von Personen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tomographieanlage mit einem röhrenförmigen Messraum, in den Personen für eine Untersuchung eingefahren werden können, und einer auf den Messraum gerichteten und diesen mindestens teilweise optisch erfassenden Überwachungseinrichtung zur Erfassung von Bewegungsbildern. Die Überwachungseinrichtung dient sowohl der Erfassung des aktuellen Wohlbefindens des Patienten als auch der Detektion von möglichen Bewegungen des Patienten während der Bildgebung. Außerdem betrifft sie ein Verfahren zur Überwachung von Personen in einem röhrenförmigen Messraum einer Tomographieanlage.
Üblicherweise werden Personen im Rahmen von bildgebenden Verfahren wie der Magnetresonanztomographie (MR), der Computertomographie (CT), der Positronen-Emissionstomographie (PET) oder der Single-Proton-Emission-Computertomographie (SPECT) in einen röhrenförmigen Messraum eingefahren. Hierunter sind auch solche Messräume zu verstehen, die keine abgeschlossene Röhre darstellen, sondern beispielsweise einen Messraum C-förmig umgreifen, d. h. Röhren, die an einer Seite eines Patienten offen sind.
Spezielle Patienten wie beispielsweise bewusstlose, Schwerverletzte oder sedierte Patienten, Kleinkinder oder Patienten mit Phobien müssen während eines bildgebenden Scans besonders aufmerksam durch das Bedienpersonal begleitet werden. So kann es erforderlich sein, das Befinden bzw. den physischen Zustand des Patienten permanent visuell zu überwachen, um beispielsweise eine Verschlechterung des Zustands sowie das Auftreten von Problemen wie Orientierungslosigkeit und Ängsten zu erkennen und diesen rechtzeitig zu begegnen.
Ist eine solche visuelle Überwachung nicht direkt vom Ort der Systembedienung des bildgebenden Systems aus möglich, bei spielsweise wenn ein Bediener des bildgebenden Systems keinen direkten Sichtkontakt – etwa durch Fenster – mit dem Patienten hat, so kann ein Video-Überwachungssystem Abhilfe schaffen. Eine solche Videoüberwachung kann auch dann notwendig sein, wenn die Bewegungen eines Patienten automatisiert überwacht werden sollen, sodass es nicht zwingend notwendig ist, dass ein Bediener während des bildgebenden Verfahrens permanent intensiv auf den Patienten achtet, sondern sich stattdessen beispielsweise mehr auf die Parametereinstellungen des jeweiligen Gerätes konzentrieren kann.
Videoüberwachungssysteme für bildgebende Systeme sind derzeit bereits bekannt. Üblicherweise werden sie mit Hilfe einer Videokamera realisiert, die nachträglich bzw. zusätzlich bei der Systeminstallation der Tomographieanlage an einer Wand des Raums befestigt wurde, in dem sich das Tomographiegerät befindet. Alternativ kann auch an einer Verkleidung, beispielsweise der Magnetverkleidung eines Magnetresonanztomographen, eine Videokamera angebracht werden.
Bei den bekannten Video-Kamerasystemen ergeben sich jedoch einige Nachteile. Beispielsweise kann der Kamera-Blickbereich nicht in Abhängigkeit von der Patientenpositionierung adaptiert werden. Das ist beispielsweise der Fall beim Einfahren des Patienten in einen Untersuchungsraum mit dem Kopf voraus: Hier kann der Gesichtsbereich nur schlecht sichtbar sein, bzw. der mittlere Körperbereich bei besonders voluminösen Patienten verdeckt andere Körperbereiche des Patienten. Auch kann das Gesichtsfeld des Patienten nicht überwacht werden, wenn beispielsweise bei MR-Untersuchungen geschlossene Kopfspulen den Kopf bzw. das Gesicht des Patienten in Blickrichtung der Kamera verdecken. Unterschiedliche Kundenwünsche in Bezug auf die Darstellung beispielsweise des Patienten-Gesichtsfelds bzw. eines bestimmten Patientenbereichs im Messzentrum bei beliebiger Patientenposition konnten daher bisher in solchen Kamera-Lösungen nicht vollumfänglich abgedeckt werden. Ein weiteres Problem besteht im zusätzlichen Montageaufwand der Kamera an Wand. Zudem ist bei der Montage der Kamera an der Magnetverkleidung der Bereich vor dem Messraum selbst durch die Kamera eingeschränkt und daher für einen Bediener nur begrenzt zugänglich, wenn ein Patient während des bildgebenden Verfahrens auch gleichzeitig behandelt werden soll.
Vor allem aber ist eine Überwachung bei Untersuchungen mit geringer Umgebungshelligkeit bisher unmöglich. Hierzu ist insbesondere anzumerken, dass die Patientenumfeld-Beleuchtung beispielsweise bei der Untersuchung von sedierten Patienten absichtlich ausgeschaltet wird, um die Ruhigstellung der Patienten durch eine dunklere Umgebung zu fördern. Diese Vorsichtsmaßnahme kollidiert aber gerade mit dem besonders hohen Sicherheitsbedürfnis im Falle von sedierten Patienten, die eben möglichst genau beobachtet werden müssen, um frühzeitig bei Gefahrensituationen reagieren zu können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein verbessertes, insbesondere effektiveres Videokamerasystem innerhalb einer Tomographieanlage zu realisieren, das insbesondere auf die speziellen Bedürfnisse bei der Überwachung sedierter Patienten zugeschnitten ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Tomographieanlage gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zur Überwachung von Personen gemäß Anspruch 17.
Demgemäß weist eine erfindungsgemäße Tomographieanlage einen röhrenförmigen Messraum und eine Überwachungseinrichtung auf, wobei die Überwachungseinrichtung mindestens eine auf den Messraum gerichtete und diesen mindestens teilweise optisch erfassende erste Videokamera, die im nicht-sichtbaren Lichtwellenbereich arbeitet, zur Erfassung von Bewegungsbildern und eine Bildausgabeeinheit zur Ausgabe der Bewegungsbilder umfasst
Mit Hilfe einer ersten Videokamera, die im nicht-sichtbaren Lichtwellenbereich arbeitet, ist ein Benutzer unabhängig von der Beleuchtungssituation durch Tageslicht bzw. künstliches Licht im Lichtwellenbereich. Dies bedeutet einerseits, dass beispielsweise sedierte Patienten nicht durch sichtbares Licht gestört werden und andererseits, dass die übliche Schattenbildung weniger stören kann, die durch Körperteile des Patienten hervorgerufen wird.
Im Rahmen der Erfindung wird davon ausgegangen, dass eine erste Videokamera dann im nicht-sichtbaren Lichtwellenbereich arbeitet, wenn ihr Erfassungsspektrum mindestens den nichtsichtbaren Lichtwellenbereich mit umfasst, vorzugsweise jedoch, wenn die erste Videokamera entsprechend mit optischen Filtervorrichtungen oder durch Einstellung ihrer Erfassungsempfindlichkeit ausschließlich auf diesen Lichtwellenbereich eingerichtet ist – zumindest temporär, bevorzugt jedoch fortdauernd.
Außerdem wird die genannte Aufgabe durch ein Verfahren zur Überwachung von Personen in einem röhrenförmigen Messraum einer Tomographieanlage gelöst, mittels einer Generierung von Bildaufnahmen im nicht-sichtbaren Lichtwellenbereich durch eine erste im nicht-sichtbaren Lichtwellenbereich arbeitende Videokamera, die auf den Messraum gerichtet ist, und einer Anzeige der Bildaufnahmen mit Hilfe einer Bildausgabeeinheit. Analog zur erfindungsgemäßen Tomographieanlage basiert also auch das Verfahren zur Überwachung von Personen auf die Akquise von bewegten Bildern auf Basis nicht-sichtbarer Lichtwellen, wobei sich die oben genannten Vorteile ergeben.
Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich auch aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung. Dabei kann das Verfahren zur Überwachung von Personen auch entsprechend den abhängigen Ansprüchen zur Tomographieanlage weitergebildet sein.
Besonders bevorzugt umfasst der nicht-sichtbare Lichtwellenbereich den Infrarotbereich. Für Infrarotaufnahmen existieren bereits bewährte Kamera- und Bildverarbeitungstechnologien, sodass eine entsprechend ausgebildete Überwachungseinrichtung einer Tomographieanlage einfach bereitzustellen ist. Außerdem können mittels Infrarotaufnahmen auch sogenannte Wärmebilder erzeugt werden, d. h. Aufnahmen, die auf der Ausstrahlung von Körperwärme eines Patienten im Messraum basieren. Bewegt sich der Patient, so kann dies mit Hilfe solcher Infrarot-Wärmebilder erkannt werden.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Tomographieanlage eine auf den Messraum gerichtete erste Beleuchtungseinrichtung umfasst, die im Betrieb den Messraum im selben Lichtwellenbereich beleuchtet, in dem die erste Videokamera arbeitet. Die erste Beleuchtungseinrichtung und die erste Videokamera korrespondieren also im Lichtwellenbereich; bevorzugt werden dabei für die Beleuchtungseinrichtung LEDs verwendet. Eine solche Beleuchtungseinrichtung dient der Ausleuchtung des Messraums, beispielsweise mit Infrarot-Strahlung. Zwar kann eine Infrarot-Videokamera, wie oben beschrieben, aufgrund der Wärmestrahlung des Patienten auch ohne Beleuchtung Bewegungsbilder erzeugen. Jedoch kann durch zusätzliche Anstrahlung des Patienten mit IR-Licht die Bildqualität erheblich verbessert werden. Da die Lichtstrahlung im nicht-sichtbaren Bereich liegt, ist sie für den Patienten nicht störend.
Grundsätzlich ist es im Rahmen der Erfindung möglich, dass die Überwachungseinrichtung ausschließlich eine erste Videokamera umfasst, die im nicht-sichtbaren Lichtwellenbereich arbeitet. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Überwachungseinrichtung eine zweite Videokamera, die im sichtbaren Lichtwellenbereich arbeitet. Die erste Videokamera, die im nicht-sichtbaren Lichtwellenbereich arbeitet, wird also ergänzt durch die zweite Videokamera; sie sind komplementär zueinander. Es ergibt sich eine Wahlmöglichkeit, welches Kamerasystem im jeweiligen Anwendungsfall bevorzugt wird, beispielsweise weil dadurch bessere Erfassungsbilder generiert werden können oder weil auf Basis bestimmte Licht wellenbereiche eine optimale Beleuchtungssituation herstellbar ist.
Im Rahmen einer Ausführungsform mit einer Videokamera, die im sichtbaren Lichtwellenbereich arbeitet, besteht eine vorteilhafte Weiterbildung darin, dass die Tomographieanlage eine auf den Messraum gerichtete zweite Beleuchtungseinrichtung umfasst, die im Betrieb den Messraum im selben Lichtwellenbereich beleuchtet, in dem die zweite Videokamera arbeitet. Analog zum vorher genannten Beispiel einer Beleuchtung und einer ersten Videokamera im nicht-sichtbaren Lichtwellenbereich ergeben sich die Vorteile dieser Weiterbildung.
Besonders bevorzugt umfasst die Überwachungseinrichtung eine Kameraeinheit mit mindestens zwei der folgenden Komponenten in einem gemeinsamen Gehäuse:

– die erste Videokamera,
– die erste Beleuchtungseinrichtung,
– die zweite Videokamera,
– die zweite Beleuchtungseinrichtung.

Besonders bevorzugt werden alle genannten Komponenten in einer Doppel-Kameraeinheit integriert. Es ist jedoch bereits vorteilhaft, wenn zumindest die im jeweiligen Lichtwellenbereich aufeinander abgestimmten Kameras und Beleuchtungseinrichtungen Teil einer Kameraeinheit sind, weil sich dadurch keine Abschattung im Blickbereich der jeweiligen Kamera ergibt: Die Blickrichtung der Kamera und die Beleuchtungsrichtung der Beleuchtungseinrichtung sind im Wesentlichen gleich.
Außerdem kann die erfindungsgemäße Tomographieanlage bevorzugt eine Umschalteinrichtung zwischen einem Betrieb der ersten Videokamera und einem Betrieb der zweiten Videokamera umfassen. Hierdurch kann ein Bediener selbstständig bestimmen, mit welchem Verfahrensmodus er bei dem jeweiligen Tomographiescan und unter Berücksichtigung des jeweiligen Patienten überwachen möchte.
Analog zur Umschaltung zwischen den Videokameras unterschiedlichen Typs ergeben sich auch entsprechende Vorteile, wenn der Messraum in Abhängigkeit vom jeweiligen Lichtwellenbereich, in dem eine Videokamera betrieben wird, beleuchtet wird.
Besonders bevorzugt weist die Tomographieanlage eine Sensoreinrichtung auf, die im Betrieb die vorhandene Helligkeit im sichtbaren und/oder im nicht-sichtbaren Bereich im Messraum ermittelt. Die Sensoreinrichtung ist vorzugsweise mit der Umschalteinrichtung zur automatischen Umschaltung zwischen einem Betrieb der ersten Videokamera und einem Betrieb der zweiten Videokamera in Abhängigkeit von der ermittelten Helligkeit gekoppelt.
Eine entsprechende Sensoreinrichtung kann vorteilhaft auch mit einer Aktivierungs- bzw. Deaktivierungsschaltung zur Aktivierung bzw. Deaktivierung von Beleuchtungseinrichtungen gekoppelt sein.
Besonders bevorzugt ist die erste Videokamera und/oder die zweite Videokamera direkt in einem Gehäuse der Tomographieanlage in einem Eingangsbereich und/oder Ausgangsbereich des Messraums angebracht, besonders vorteilhafterweise im oberen Bereich des Messraums. Hierdurch ergibt sich der beste Erfassungswinkel bzw. die breiteste und tiefste Abdeckung der Videoerfassung. Weiterhin ergibt sich daraus der Vorteil, dass keine zusätzliche Anbringungsvorrichtung für die jeweilige Kamera notwendig ist, sondern dass diese direkt dort positioniert ist, wo ein Patient am besten überwacht werden kann.
Eine vorteilhafte Weiterbildung dieser Ausführungsform sieht vor, dass mindestens an zwei Enden des Messraums eine erste und/oder eine zweite Videokamera angebracht ist. Ganz besonders bevorzugt sind an beiden Enden des Messraums jeweils eine erste und eine zweite Videokamera angebracht. Es können aber auch eine erste und eine zweite Videokamera nur an einem Ende des Messraums und zusätzlich am anderen Ende nur eine der beiden Videokameras angebracht sein. Eine ”Minimalversion” der Weiterbildung sieht vor, dass nur jeweils eine Videokamera an je einem Ende des Messraums vorgesehen ist, also entweder eine erste Videokamera am einen Ende und eine zweite Videokamera am anderen Ende oder zwei erste Videokameras oder zwei zweite Videokameras an beiden Enden. Durch die Anbringung von Videokameras an beiden Enden, bevorzugt am Eingang der Messraum-Röhre und an ihrem Ausgang, kann eine Erfassung eines Patienten gleichzeitig in Einschubrichtung von vorne und von hinten im Messraum erfolgen, und es sind keine wesentlichen Schattenbildungen mehr zu befürchten, die einen Gesamtüberblick über den Patienten verhindern würden. Insbesondere kann so sichergestellt werden, dass das Gesicht des Patienten erfasst werden kann, welches meist als erstes eine Interpretation über das Befinden des Patienten ermöglicht. Einen zusätzlichen Effekt erfährt die Weiterbildung durch eine Umschalteinrichtung, die zwischen einer Anzeige von Bildaufnahmen bzw. einem Betrieb der Videokameras am einen und am anderen Ende des Messraums hin- und herschaltet. Weiterhin ist es besonders bevorzugt, dass die Tomographieanlage mindestens zwei Kameraeinheiten an den beiden Enden des Messraums aufweist.
Also besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn die erste Videokamera mit der ersten Beleuchtungseinrichtung und/oder die zweite Videokamera mit der zweiten Beleuchtungseinrichtung so gekoppelt ist, dass die jeweilige Videokamera und die jeweilige Beleuchtungseinrichtung automatisch zusammen betrieben werden. Dies gewährleistet, dass ein Zuordnungsfehler, beispielsweise durch einen Bediener, unmöglich ist.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht in einer automatischen Bewegungserkennungseinrichtung auf Basis von durch die erste Videokamera und/oder die zweite Videokamera erfassten Bilddaten. Mit ihrer Hilfe kann sichergestellt werden, dass Bewegungen von Patienten innerhalb des Messraums automatisch detektiert werden und beispielsweise ein Warnsignal abgesetzt werden kann, das sich an den Bedie ner der Tomographieanlage richtet. So wird gewährleistet, dass potentielle Probleme innerhalb des Messraums frühzeitig erkennbar werden, ohne dass ein Bediener dem jederzeit seine volle Aufmerksamkeit schenken müsste. Der Bediener kann sich stattdessen beispielsweise mehr der Parametereinstellung (optimale Sequenzparameter, Optimierung des Untersuchungsbereichs anhand der Diagnose bereits erhaltener Aufnahmedaten uvm.) des Tomographiegeräts widmen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung ist mindestens eine erste Videokamera und/oder zweite Videokamera mit einem Weitwinkelobjektiv zur besseren Erfassung des Messraums ausgestattet. Dies ermöglicht eine bessere Überwachungsabdeckung des Messraums.
Außerdem kann mindestens eine erste Videokamera und/oder zweite Videokamera eine Multi-Spektralkamera und mit einem Lichtwellenfilter ausgestattet sein. In diesem Fall können die erste Videokamera und die zweite Videokamera durch eine integrative Kamera gebildet werden, bei der zwischen zwei unterschiedlichen Lichtwellenfiltern umgeschaltet wird. Dann kann zum Beispiel die Auswahl der Beleuchtungseinrichtungen mit dem jeweiligen Funktionsmodus bzw. dem gewählten Wellenlängenbereich gekoppelt werden, je nachdem ob die Kamera gerade als erste, im nicht-sichtbaren Lichtwellenbereich arbeitende, oder als zweite, im sichtbaren Lichtwellenbereich arbeitende, Videokamera fungiert.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Dabei sind in den verschiedenen Figuren gleiche Komponenten mit identischen Bezugsziffern versehen. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Tomographieanlage gemäß dem Stand der Technik,
2 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausgestaltungsform einer Tomographieanlage gemäß dem Stand der Technik,
3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Tomographieanlage,
4 eine schematische Darstellung derselben Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Tomographieanlage wie in 3 mit einer anderen Positionierung eines Patienten,
5 eine Draufsicht auf eine in das Gehäuse der Tomographieanlage integrierte Doppel-Kameraeinheit vom Messraum im Inneren der Tomographieanlage aus gesehen,
6 ein schematischer Längsschnitt durch die Doppel-Kameraeinheit gemäß 5,
7 ein schematisches Schaltbild einer Überwachungseinrichtung für eine erfindungsgemäße Tomographieanlage.
1 zeigt eine Tomographieanlage 1 – hier ein Magnetresonanztomograph – gemäß dem Stand der Technik. Sie befindet sich in einem Untersuchungsraum 11 und besteht im Wesentlichen aus einer Röhre, die einen Messraum 3 bildet, in dem eine Patientenliege 5 angeordnet ist, auf der ein Patient 7 in Einschubrichtung E in den Messraum 3 eingefahren werden kann. Zudem umfasst sie eine Überwachungseinrichtung 9a. Diese besteht aus einer Bildausgabeeinheit 13 außerhalb des Untersuchungsraums 11, hier einem Computerterminal, und einer an einer Wand des Untersuchungsraums 11 montierten Videokamera 15, die über optische Kabel und einen Durchführungs-Hohlleiter 17 mit der Bildausgabeeinheit 13 verbunden ist. Die Videokamera 15 ist auf den Messraum 3 gerichtet und arbeitet im sichtbaren Lichtwellenbereich. Bei optimaler Ausrichtung der Video kamera 15 kann ein Patient 7 in einem Erfassungswinkelbereich 19a erfasst und seine Bewegungen auf der Bildausgabeeinheit 13 erkannt werden. Je weiter die Videokamera 15 vom Gehäuse der Tomographieanlage 1 entfernt ist, desto größer ist auch ihr Erfassungsbereich innerhalb des Messraums 3, desto schwieriger wird es jedoch, Bewegungen zu erkennen und desto mehr Schatten können sich durch einzelne Körperteile des Patienten 7 – etwa durch den Kopf – bilden, so dass im Schatten angeordnete Teilbereich nur schwer oder gar nicht zu erkennen sind.
2 zeigt eine analoge Darstellung eines Standes der Technik mit einer an der Außenseite der Tomographieanlage 1 direkt angebrachten Videokamera 21, die aufgrund ihrer größeren Nähe zum Messraum 3 einen anderen Erfassungswinkelbereich 19b aufweist. Auch sie arbeitet im sichtbaren Lichtwellenbereich. Sie ist Teil einer analog zu 1 ausgebildeten Überwachungseinrichtung 9b, die sich lediglich in der Art und Anbringung der Videokamera 21 von der Ausführung in 1 unterscheidet.
Dagegen zeigt 3 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Tomographieanlage 1 mit einer Überwachungseinrichtung 9c. Die Überwachungseinrichtung 9c umfasst zwei Doppel-Kameraeinheiten 23a, 23b. In ihnen ist jeweils mindestens eine erste Videokamera enthalten (nicht dargestellt – vgl. 5), die im nicht-sichtbaren Lichtwellenbereich arbeitet. Die Doppel-Kameraeinheiten 23a, 23b sind innerhalb des Messraums 3 an seinem Anfang und an seinem Ende angebracht. Hierdurch ergibt sich eine besonders große Sichtabdeckung des Messraumbereichs durch die Kameras, hier beispielhaft dargestellt anhand des Erfassungswinkelbereichs 27b der Doppelkameraeinheit 23b. Sie umfasst zum Beispiel das Field of View 25, also den Bereich, in dem Tomographieaufnahmen durch die Tomographieanlage 1 durchgeführt werden. Von der anderen Seite des Messraums 3 erfasst die zweite Doppel-Kameraeinheit 23a ebenfalls den Messraum 3. Zwischen dem Betrieb der beiden Doppel-Kameraeinheiten 23a, 23b bzw. der Anzeige der durch die beiden Doppel-Kameraeinheiten 23a, 23b erfassten Bilder kann mit Hilfe einer Umschaltvorrichtung 14 hin- und hergeschaltet werden. Die Überwachungseinrichtung 9c umfasst außerdem eine automatische Bewegungserkennungseinheit 12, die zusätzlich zur Bildausgabeeinheit 13 dazu dient, dass Bewegungen des Patienten 7 frühzeitig erkennbar werden.
4 zeigt dieselbe Tomographieanlage 1 wie in 3, wobei der Patient 7 nun in einer anderen Lage positioniert ist. Er fährt nun mit den Füßen voraus in Einschubrichtung E in den Messraum 3 ein. Zu erkennen ist zudem der Erfassungswinkelbereich 27a der Doppel-Kameraeinheit 23a. In Zusammenschau mit 3 ist zu erkennen, dass die im oberen Bereich des Messraums 3 positionierten Doppel-Kameraeinheiten 23a, 23b in Kombination praktisch eine optimale Sichtabdeckung des gesamten Messraums 3 ermöglichen. Insbesondere kann der Patient 7 aus beiden Perspektiven betrachtet werden. Sind Bewegungen für die Kameras der einen Doppel-Kameraeinheit nicht erkennbar, beispielsweise weil sie durch den Kopf des Patienten verdeckt werden, so können sie auf jeden Fall durch die Kameras der jeweils anderen Doppel-Kameraeinheit erfasst werden. Zudem kann eine der Kameras den Gesichtsbereich des Patienten 7 erfassen.
5 zeigt, vom inneren des Messraums aus betrachtet, eine Doppel-Kameraeinheit 23, die im oberen Bereich eines Messraums 3 an einem Tomographiegehäuse 29 einer Magnetresonanz-Tomographieanlage 1 angebracht ist. Sie entspricht im Wesentlichen den in den 3 und 4 dargestellten Doppel-Kameraeinheiten 23a, 23b. Sie umfasst von außen nach innen:

– zwei Infrarot-LEDs 31, die als erste Beleuchtungseinrichtung dienen,
– zwei Normallicht-LEDs 33, die als zweite Beleuchtungseinrichtung dienen,
– in der Mitte eine erste Videokamera 35 links und eine zweite Videokamera 37 rechts.

Die erste Videokamera 35 arbeitet im nicht-sichtbaren Lichtwellenbereich, während die zweite Videokamera 37 im sichtbaren Lichtwellenbereich arbeitet. Zusätzlich ist eine Umschalteinrichtung 30 zum Umschalten zwischen einem Betrieb der ersten Videokamera 35 und der zweiten Videokamera 37 innerhalb der Doppel-Kameraeinheit 23 angeordnet. Diese kann auch innerhalb anderer Elemente der Überwachungseinrichtung 9c lokalisiert sein, beispielsweise in einer separaten Ansteuerungseinheit (nicht dargestellt).
6 zeigt en detail einen schematischen Längsschnitt durch die Doppel-Kameraeinheit 23 gemäß 5 mit einem Teil des Tomographiegehäuses 29 der Tomographieanlage 1 zur besseren Darstellung der Integration in das Tomographiegehäuse 29. Im Tomographiegehäuse 29 der Tomographieanlage 1 befindet sich unter anderem in üblicher Weise eine Gradientenspule 39 und eine Grundfeldmagnetspule 41, die hier schematisch angedeutet sind. Die Doppel-Kameraeinheit 23 ist in die Tomographieanlage 1 dadurch integriert, dass sie zwischen die Außenwandverkleidung des Tomographiegehäuses 29 und die Gradientenspule 39 bzw. Grundfeldmagnetspule 41 montiert ist. Dadurch kann eine geringe Verbautiefe von unter 20 mm erzielt werden.
Die Doppel-Kameraeinheit 23 ist an Strom-Versorgungskabel und Lichtwellenleiter zur Übernahme der Bilddaten angeschlossen, die hier als eine Zuleitungs-Kombination 43 dargestellt sind (eine genauere Erläuterung der Versorgung der Doppel-Kameraeinheit 23 und des Auslesens der erfassten Bilddaten erfolgt später anhand von 7), und weist u. a. folgende hier schematisch eingezeichnete Komponenten auf: Einen EMV-Filter 45, eine Kameraelektronik 49 auf einer Platine, eine flexible Verbindung 51, einen CCD-Chip 53, einen Infrarot-Filter 55, ein Miniatur-Weitwinkelobjektiv 57 sowie eine Leuchtdiode 59 und eine optische Verlängerung 61 für die Leuchtdiode 59. Die gesamte Doppel-Kameraeinheit 23 ist umschlossen von einer Hochfrequenz-Abschirmung 47, die die Doppel-Kameraeinheit 23 gegen elektromagnetische Störstrahlung der Tomographieanlage 1 abschirmt und umgekehrt. Zur Entstörung der Spannungsversorgung der Kameraelektronik 49 dient der EMV-Filter 45, also ein Filter zur Gewährleistung der elektromagnetischen Verträglichkeit.
Andere Elemente der Doppel-Kameraeinheit 23 wie beispielsweise ein zweiter CCD-Chip, der nicht hinter einem Infrarot-Filter positioniert ist, sind aufgrund der gewählten Schnittebene nicht erkennbar. Der hier gewählte Schnitt zeigt nur die wesentlichen Elemente, die für den Betrieb einer ersten Beleuchtungseinrichtung 31 und einer ersten Videokamera 35 notwendig sind, die beide im nicht-sichtbaren Lichtwellenbereich operieren.
Die Doppel-Kameraeinheit 23 ist so ausgerichtet, dass sie eine möglichst optimale Sichtabdeckung eines Messraums 3 erzielt. Deshalb ist ihr unterer Bereich beweglich und über die flexible Verbindung 51 an die Kameraelektronik 49 angeschlossen. Sie kann so innerhalb eines gewissen Winkels geschwenkt werden, um den Erfassungsbereich der Videokameras adaptieren zu können.
Der CCD-Chip 53 dient der Erfassung von Bildinformationen, während der Infrarotfilter 55 Licht nur im Infrarotbereich durchlässt, sodass sich in Kombination mit dem Weitwinkel-Objektiv 57 und der Kameraelektronik 49 eine erste Videokamera 35 ergibt, die im nicht-sichtbaren Lichtwellenbereich, nämlich hier im Infrarotbereich, arbeitet, d. h. empfängt.
Die Leuchtdiode 59 und ihre optische Verlängerung 61 (eine Art dickerer Lichtleiter) dienen komplementär zur ersten Videokamera 35 der Ausleuchtung des Messraums 3 mit Infrarot-Lichtwellen. Gleichzeitig kann die Leuchtdiode 59 als Sensoreinrichtung fungieren, die die vorhandene Helligkeit im sichtbaren und/oder im nicht-sichtbaren Bereich im Messraum 3 ermittelt. Mit der Leuchtdiode 59 ist daher eine Aktivierungs- bzw. Deaktivierungsschaltung 60 verknüpft, die den Betrieb der Leuchtdiode 59 als Beleuchtungseinrichtung akti viert bzw. deaktiviert. Analog kann die Aktivierungs- bzw. Deaktivierungsschaltung 60 auch andere, nicht dargestellte Leuchtdioden schalten. Ebenso kann in Anhängigkeit von der so erfassten Lichtsituation zwischen der IR-Videokamera und der zweiten, im sichtbaren Bereich arbeitenden, Videokamera umgeschaltet werden.
7 zeigt ein schematisches Blockschaltbild der Überwachungseinrichtung 9. Dargestellt sind hier die folgenden prinzipiellen Elemente: Eine System-Steuerungseinrichtung 63 in Form eines Steuerungsprozessors, eine Benutzerschnittstelle 65 und zwei Doppel-Kamera-Einheiten 23a, 23b, wobei sich die Doppel-Kamera-Einheiten 23a, 23b in einem Untersuchungsraum 11 befinden und die beiden erstgenannten Elemente anderswo, beispielsweise einem Überwachungsraum und/oder einem Rechnerraum.
Die Verbindung zwischen der Benutzerschnittstelle 65 und den beiden Doppel-Kamera-Einheiten 23a, 23b erfolgt einerseits über ein Spannungsversorgungskabel mit einer Versorgungsspannung U_Vers und andererseits über zwei Lichtleiter VO_a und VO_b. Die beiden Lichtleiter VO_a, VO_b werden jeweils über Durchführungs-Hohlleiter 85_a , 85_b in den Untersuchungsraum 11 geleitet. Das Spannungsversorgungskabel wird über einen EMV-Filter 45 mit den Doppel-Kameraeinheiten 23b, 23b verbunden, wobei der EMV-Filter 45, der hier in der Wand des Untersuchungsraums angebracht ist, die Funktion einer Filterung von Störeinflüssen durch die Tomographieanlage (nicht gezeigt) – hier im Bereich hat, wie im Zusammenhang mit 6 beschrieben.
Die Benutzerschnittstelle 65 umfasst u. a. folgende für den Betrieb der Überwachungseinrichtung genutzten Untereinheiten: eine Stromversorgungs-Schnittstelle 67, eine Logikeinheit 69, eine Pegel-Auswahleinheit 71, einen Kameraeinheit-Auswahlschalter 73, einen Lichtspektrum-Auswahlschalter 75, eine Bildausgabeeinheit 13 in Form eines Monitors, die mit einer Signalaufbereitungseinheit 77 verbunden ist, einen Vi denkanal-Auswahlschalter 79 sowie zwei Signalwandler 81a, 81b zur Wandlung von optischen in elektrische Signale.
Die beiden Doppel-Kameraeinheiten 23a, 23b sind baugleich und umfassen je folgende Unterelemente: eine Spannungsversorgungs-Eingangsschnittstelle 87a, 87b, einen Signalwandler 89a, 89b zur Wandlung elektrischer in optische Signale, einen Pegeldetektor 91a, 91b, eine Signal-Aufbereitungseinheit 93a, 93b, eine Zeitgebungs-Generatoreinheit 95a, 95b, eine LED-Versorgungseinheit 97a, 97b, einen Umschalter 99a, 99b, zwei erste Leuchtdioden 31a, 31b, zwei zweite Leuchtdioden 33a, 33b, einen ersten CCD-Chip 101a, 101b und einen zweiten CCD-Chip 103a, 103b.
Die System-Steuerungseinrichtung 63 steuert den Gesamtprozess der Überwachung von Personen in einem durch die Doppel-Kameraeinheiten 23a, 23b überwachten Messraum 3. Sie gibt insbesondere als Input an die Benutzerschnittstelle 65 Systemvorschläge SV zur Auswahl der jeweiligen Doppel-Kameraeinheiten 23a, 23b.
In der Benutzerschnittstelle 65 laufen insbesondere folgende Prozesse ab: Über die Stromversorgungs-Schnittstelle 67 wird eine Stromversorgung der Benutzerschnittstelle 65 und der Doppel-Kameraeinheiten 23a, 23b bereitgestellt. Der Kameraeinheit-Auswahlschalter 73 dient der Auswahl der jeweils anzusteuernden Doppel-Kameraeinheit 23a, 23b. Dabei sind drei mögliche Schalterstellungen vorgesehen, für eine automatische Kameraeinheitauswahl A, eine erste Auswahl M_23a der ersten Doppel-Kameraeinheit 23a oder eine zweite Auswahl M_23b der zweiten Doppel-Kameraeinheit 23b. Wird eine automatische Kameraeinheitauswahl A geschaltet, so berücksichtigt die Logikeinheit 69 die Systemvorschläge SV der System-Steuerungseinrichtung 63, andernfalls wird aus der Auswahl über den Auswahlschalter 73 diejenige Doppelkameraeinheit 23a oder 23b festgelegt, deren Bilddaten auf der Bildausgabeeinheit 13 angezeigt werden sollen. Die Auswahl der Doppelkameraeinheit 23a oder 23b wird über ein Schaltsignal MS an den Videokanal-Auswahlschalter 79 weitergeleitet, der zwischen den Eingängen der Leitungen, die mit den Lichtleitern VO_a und VO_b und den ihnen nachgeschalteten Signalwandlern 81a, 81b korrespondieren, hin- und herschaltet. Entsprechend gelangen Bildsignale aus nur einer der beiden Doppel-Kameraeinheiten 23a, 23b in die Signalaufbereitungseinheit 77, die die Bildausgabeeinheit 13 ansteuert. Die Bildausgabeeinheit zeigt damit Bilder, die von den jeweiligen Bilddaten der gewählten Doppel-Kameraeinheit abgeleitet sind.
Zusätzlich wird über den Lichtspektrum-Auswahlschalter 75 eine Auswahl getroffen zwischen einem Normallicht-Betrieb NL und einem Infrarotlicht-Betrieb IR. Diese Schaltinformation wird durch die Pegel-Auswahleinheit 71 weiterverarbeitet in unterschiedliche Auswahlsignale S_sel, die in unterschiedlichen Versorgungsspannungen U_Vers kodiert sind. Dies bedeutet, dass für die Versorgungsspannungen U_Vers zwei unterschiedliche Gleichspannungspegel gewählt werden können, wobei die Pegelhöhe signalisiert, ob ein Infrarotlicht-Betrieb IR der beiden Doppel-Kameraeinheiten 23a, 23b gewählt wird oder ob ein Normallicht-Betrieb NL gewählt wird. Diese Kodierung zur Unterscheidung zwischen einem Betrieb der Doppelkamera-Einheiten 23a, 23b mit Licht im sichtbaren Lichtwellenbereich (Normallicht-Betrieb NL) oder mit Licht im nicht-sichtbaren Lichtwellenbereich (Infrarotlicht-Betrieb IR) ist eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung insofern, als damit zusätzliche Steuerleitungen in der Überwachungseinrichtung 9 eingespart werden können und gleichzeitig eine effektive und zuverlässige Auswahl des jeweiligen Betriebsmodus möglich ist, ohne dass eine Übertragung von separaten Steuersignalen notwendig ist, die den Magnetresonanzbetrieb stören könnten bzw. zusätzlichen Filteraufwand erfordern würden.
In den beiden Doppel-Kameraeinheiten 23a, 23b erfolgt jeweils derselbe Ablauf in Abhängigkeit von den aus der Benutzerschnittstelle 65 empfangenen Signalen:
Über die Spannungsversorgungs-Eingangsschnittstellen 87a, 87b werden die beiden Doppel-Kameraeinheiten 23a, 23b mit Betriebsstrom versorgt. Zugleich dekodiert der Pegeldetektor 91a, 91b in der Versorgungsspannung U_Vers die Information, in welchem Lichtwellenbereich gearbeitet werden soll. Er leitet also wieder die Auswahlsignale S_sel ab, die an den Umschalter 99a, 99b weitergegeben werden, der in Abhängigkeit davon eine Aktivierung entweder der ersten Leuchtdioden 31a, 31b zusammen mit dem ersten CCD-Chip 101a, 101b oder der zweiten Leuchtdioden 33a, 33b zusammen mit dem zweiten CCD-Chip 103a, 103b schaltet. Dabei versorgt die LED-Versorgungseinheit 97a, 97b die jeweils aktivierten Leuchtdioden 31a, 31b bzw. 33a, 33b mit Versorgungsspannung. Die Bildsignale des jeweils aktivierten CCD-Chips 101a, 101b oder 103a, 103b gelangen in die Signal-Aufbereitungseinheit 93a, 93b, die zusätzlich von der Zeitgebungs-Generatoreinheit 95a, 95b eine Taktung zum getakteten Auslesen der von den CCD-Chips 101a, 101b oder 103a, 103b empfangenen Bildsignale bezieht.
Die so aufbereiteten elektrischen Bildsignale werden durch den Signalwandler 89a, 89b in optische Signale gewandelt und über die Lichtleiter VO_a und VO_b an die Benutzerschnittstelle 65 übermittelt.
Der hier dargestellte Schaltaufbau weist einige spezielle Vorteile auf: Erstens kommt er mit zwei baugleichen Doppel-Kameraeinheiten 23a, 23b aus, die entsprechend einfach gemeinsam angesteuert werden können. Zweitens erfolgt diese Ansteuerung im Wesentlichen über eine Kodierung der Versorgungsspannung U_Vers, deren Vorzüge bereits erwähnt wurden. Drittens ist eine Bedienung der Überwachungseinrichtung über ein Terminal, hier also die Benutzerschnittstelle 65, möglich, wobei zusätzliche Informationen der System-Steuerungseinrichtung 63 trotzdem berücksichtigt werden können, aber nicht müssen. Viertens erfolgt ein automatischer kombinierter Betrieb einer ersten Videokamera 35, deren wesentliches Element jeweils ein erster CCD-Chip 101a, 101b ist, mit einer ersten Beleuchtungseinrichtung 31, deren we sentliche Elemente die Leuchtdioden 31a, 31b sind, und analog dazu einer zweiten Videokamera 37 mit einer zweiten Beleuchtungseinrichtung 33. Der Betrieb von Kamera und entsprechender Beleuchtung im selben Lichtwellenbereich ist also gekoppelt.
Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei der vorhergehend detailliert beschriebenen Tomographieanlage sowie bei dem entsprechenden Verfahren lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein” bzw. „eine” nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können.

Claims

Tomographieanlage (1) mit einem röhrenförmigen Messraum (3) und einer Überwachungseinrichtung (9, 9c), wobei die Überwachungseinrichtung (9, 9c) mindestens eine auf den Messraum (3) gerichtete und diesen mindestens teilweise optisch erfassende erste Videokamera (35), die im nicht-sichtbaren Lichtwellenbereich arbeitet, zur Erfassung von Bewegungsbildern und eine Bildausgabeeinheit (13) zur Ausgabe der Bewegungsbilder umfasst.
Tomographieanlage gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine auf den Messraum (3) gerichtete erste Beleuchtungseinrichtung (31, 31a, 31b), die im Betrieb den Messraum (3) im selben Lichtwellenbereich beleuchtet, in dem die erste Videokamera (35) arbeitet.
Tomographieanlage gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der nicht-sichtbare Lichtwellenbereich den Infrarotbereich umfasst.
Tomographieanlage gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung (9, 9c) eine zweite Videokamera (37) umfasst, die im sichtbaren Lichtwellenbereich arbeitet.
Tomographieanlage gemäß Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine auf den Messraum (3) gerichtete zweite Beleuchtungseinrichtung (33, 33a, 33b), die im Betrieb den Messraum (3) im selben Lichtwellenbereich beleuchtet, in dem die zweite Videokamera (37) arbeitet.
Tomographieanlage gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung (9, 9c) eine Kameraeinheit (23, 23a, 23b) umfasst mit mindestens zwei der folgenden Komponenten in einem gemeinsamen Gehäuse: – die erste Videokamera (35), – die erste Beleuchtungseinrichtung (31, 31a, 31b), – die zweite Videokamera (37), – die zweite Beleuchtungseinrichtung (33, 33a, 33b).
Tomographieanlage gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, gekennzeichnet durch eine Umschalteinrichtung (30, 99a, 99b) zwischen einem Betrieb der ersten Videokamera (35) und einem Betrieb der zweiten Videokamera (37).
Tomographieanlage gemäß Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Sensoreinrichtung (59), die im Betrieb die vorhandene Helligkeit im sichtbaren und/oder im nicht-sichtbaren Bereich im Messraum (3) ermittelt und die mit der Umschalteinrichtung zur automatischen Umschaltung zwischen einem Betrieb der ersten Videokamera (35) und einem Betrieb der zweiten Videokamera (37) in Abhängigkeit von der ermittelten Helligkeit gekoppelt ist.
Tomographieanlage gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Videokamera (35) und/oder die zweite Videokamera (37) direkt in einem Gehäuse der Tomographieanlage in einem Eingangsbereich und/oder Ausgangsbereich des Messraums (3) angebracht ist.
Tomographieanlage gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Videokamera (35) und/oder eine zweite Videokamera (37) im oberen Bereich des Messraums (3) angebracht ist.
Tomographieanlage gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens an zwei Enden des Messraums (3) eine erste und/oder eine zweite Videokamera (35, 37) angebracht ist.
Tomographieanlage gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Umschalteinrichtung (73) aufweist, die zwischen einer Anzeige von Bildaufnahmen und/oder einem Betrieb der Videokameras am einen und am anderen Ende des Messraums (3) hin- und herschaltet.
Tomographieanlage gemäß einem der Ansprüche 6 bis 12, gekennzeichnet durch mindestens zwei Kameraeinheiten (23) an zwei Enden des Messraums (3).
Tomographieanlage gemäß einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Videokamera (35) mit der ersten Beleuchtungseinrichtung (31) und/oder die zweite Videokamera (37) mit der zweiten Beleuchtungseinrichtung (33) so gekoppelt ist, dass die jeweilige Videokamera (35, 37) und die jeweilige Beleuchtungseinrichtung (31, 33) automatisch zusammen betrieben werden.
Tomographieanlage gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine automatische Bewegungserkennungseinrichtung (12) auf Basis von durch die erste Videokamera (35) und/oder die zweite Videokamera (37) erfassten Bilddaten.
Tomographieanlage gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine erste Videokamera (35) und/oder zweite Videokamera (37) mit einem Weitwinkel-Objektiv (57) ausgestattet ist.
Tomographieanlage gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine erste Videokamera (35) und/oder eine zweite Videokamera (37) eine Multispektralkamera ist und mit einem Lichtwellenfilter (55) ausgestattet ist.
Verfahren zur Überwachung von Personen in einem röhrenförmigen Messraum (3) einer Tomographieanlage (1) mittels einer Generierung von Bildaufnahmen im nicht-sichtbaren Lichtwellenbereich durch eine erste Videokamera (35), die in den Messraum (3) gerichtet ist, und einer Anzeige der Bildaufnahmen mittels einer Bildausgabeeinheit (13).
Verfahren gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem Betrieb der ersten Videokamera (35) und einem Betrieb einer in den Messraum (3) gerichteten zweiten Videokamera (37) umgeschaltet wird, wobei die zweite Videokamera (37) im sichtbaren Lichtwellenbereich arbeitet.
Verfahren gemäß Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Messraum (3) in Abhängigkeit vom jeweiligen Lichtwellenbereich, in dem eine Videokamera (35, 37) betrieben wird, beleuchtet wird.