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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
nächstkommende
Druckschrift
DE 102 10
050 A1 offenbart ein Kamerasystem als Basis für eine Relativpositionierung
eines Patienten. Durch Bildaufnahmen mit zwei unabhängigen Aufnahmeachsen
durch mindestens zwei Videokameras kann ein Bildabgleich mit vorherigen
Bildaufnahmen aus der gleichen Perspektive erfolgen. Dieser Bildabgleich
dient als Grundlage für
eine genaue wiederholte Positionierung eines Patienten an ein und
demselben Ort in einer Tomographieanlage. Die Videokameras können dabei
im sichtbaren und/oder infraroten Lichtwellenbereich operieren.
Eine Patientenüberwachung
ist dabei nicht vorgesehen.
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Ein
weiteres kamerabasiertes System ähnlicher
Prägung
mit demselben Zweck der genauen Positionierung offenbart die Druckschrift
DE 101 09 219 A1 .
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Bei
den bekannten Video-Kamerasystemen ergeben sich jedoch einige Nachteile.
Beispielsweise kann der Kamera-Blickbereich nicht in Abhängigkeit von
der Patientenpositionierung adap tiert 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 der 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.
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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.
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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.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine Tomographieanlage gemäß Anspruch
1 und ein Verfahren zur Überwachung
von Personen gemäß Anspruch
17.
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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 sowie eine auf den Messraum
gerichtete erste Beleuchtungseinrichtung, die im Betrieb den Messraum
im selben Lichtwellenbereich beleuchtet, in dem die erste Videokamera
arbeitet.
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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.
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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.
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Gemäß der Erfindung
umfasst die Tomographieanlage also eine auf den Messraum gerichtete erste
Beleuchtungseinrichtung, die im Betrieb den Messraum im selben Lichtwellenbereich
be leuchtet, 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 aufgrund der Wärmestrahlung des
Patienten auch ohne Beleuchtung Bewegungsbilder erzeugen. Jedoch
wird durch zusätzliche
Anstrahlung des Patienten mit IR-Licht die Bildqualität erheblich
verbessert. Dadurch ist bereits frühzeitig erkennbar, wenn sich
ein Patient bewegt. Da die Lichtstrahlung im nicht-sichtbaren Bereich
liegt, ist sie für
den Patienten nicht störend.
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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,
wobei der Messraum in Abhängigkeit
vom Lichtwellenbereich, in dem die erste Videokamera betrieben wird,
beleuchtet wird. Analog zur erfindungsgemäßen Tomographieanlage basiert
also auch das Verfahren zur Überwachung
von Personen auf die Akquise von bewegten Bildern auf Basis nicht-sichtbarer
Lichtwellen bei gleichzeitiger Beleuchtung des Messraums in Abhängigkeit
des Lichtwellenbereichs der ersten Videokamera, wobei sich die oben
genannten Vorteile ergeben.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Eine
entsprechende Sensoreinrichtung kann vorteilhaft auch mit einer
Aktivierungs- bzw. Deaktivierungsschaltung zur Aktivierung bzw.
Deaktivierung von Beleuchtungseinrichtungen gekoppelt sein.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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:
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1 eine
schematische Darstellung einer Tomographieanlage gemäß dem Stand
der Technik,
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2 eine
schematische Darstellung einer alternativen Ausgestaltungsform einer
Tomographieanlage gemäß dem Stand
der Technik,
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3 eine
schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Tomographieanlage,
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4 eine
schematische Darstellung derselben Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Tomographieanlage
wie in 3 mit einer anderen Positionierung eines Patienten,
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5 eine
Draufsicht auf eine in das Gehäuse
der Tomographieanlage integrierte Doppel-Kameraeinheit vom Messraum
im Inneren der Tomographieanlage aus gesehen,
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6 ein
schematischer Längsschnitt
durch die Doppel-Kameraeinheit
gemäß 5,
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7 ein
schematisches Schaltbild einer Überwachungseinrichtung
für eine
erfindungsgemäße Tomographieanlage.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
Verbindung zwischen der Benutzerschnittstelle 65 und den
beiden Doppel-Kamera-Einheiten 23a, 23b erfolgt
einerseits über
ein Spannungsversorgungskabel mit einer Versorgungsspannung UVers und andererseits über zwei Lichtleiter VOa und VOb. Die beiden
Lichtleiter VOa, VOb werden
jeweils über
Durchführungs-Hohlleiter 85a , 85b 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.
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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.
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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.
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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.
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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 M23a der ersten Doppel-Kameraeinheit 23a oder
eine zweite Auswahl M23b 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 VOa und
VOb 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.
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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 Ssel,
die in unterschiedlichen Versorgungsspannungen UVers kodiert sind.
Dies bedeutet, dass für
die Versorgungsspannungen UVers 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.
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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 UVers die Information,
in welchem Lichtwellenbereich gearbeitet werden soll. Er leitet
also wieder die Auswahlsignale Ssel 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.
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Die
so aufbereiteten elektrischen Bildsignale werden durch den Signalwandler 89a, 89b in
optische Signale gewandelt und über
die Lichtleiter VOa und VOb an
die Benutzerschnittstelle 65 übermittelt.
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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
UVers, 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.
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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.