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Verfahren
und Vorrichtung zum Überwachen der
räumlichen
Umgebung eines bewegbaren Geräts,
insbesondere eines medizinischen Geräts
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen
der räumlichen
Umgebung eines bewegbaren Geräts,
insbesondere eines medizinischen Geräts.
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Im
Bereich der Medizintechnik kommen heutzutage häufig medizinische Geräte zum Einsatz, welche
bei der Durchführung
entsprechender Diagnosen bzw. Therapien teilautomatisch bzw. vollautomatisch
Bewegungen ausführen.
Oftmals weisen die Umgebungen, in denen die medizinischen Geräte verwendet
werden, eine hohe Dynamik auf, welche sich durch Bewegungen des
medizinischen Personals bzw. weiterer Geräte im Raum ergeben. Es ist deshalb
wünschenswert,
die Bewegung des Geräts zu überwachen,
um Kollisionen zwischen dem Gerät und
den weiteren Objekten im Raum zu vermeiden.
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Im
industriellen Einsatz sind zur Überwachung
von bewegten Maschinen sog. Lichtvorhänge bekannt, mit denen die
Arbeitsräume
der bewegten Maschinen mit geeigneten Sensoren gegen das Betreten
von Personen geschützt
sind. Diese Überwachung
eignet sich nicht zum Einsatz in Umgebungen, bei denen sich. das
Umfeld der bewegten Maschine dynamisch verändert, wie dies beispielsweise
in medizinischen Interventionsräumen
bei Patientenbehandlungen mit bewegten medizinischen Geräten der
Fall ist.
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Der
Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die räumliche
Umgebung eines bewegbaren Geräts
mit hoher Zuverlässigkeit
zu überwachen.
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Diese
Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 oder die
Vorrichtung gemäß Patentanspruch
14 gelöst.
Weiter bildungen der Erfindungen sind in den abhängigen Ansprüchen wiedergegeben.
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In
dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird ein erster dreidimensionaler Raumbereich der zu überwachenden
räumlichen
Umgebung durch ein oder mehrere erste, während des Überwachens der räumlichen
Umgebung ortsfest angeordnete Erfassungsmittel erfasst. Darüber hinaus
wird ein zweiter dreidimensionaler Raumbereich der räumlichen
Umgebung durch ein oder mehrere zweite, an dem bewegbaren bzw. sich
bewegenden Gerät
angeordnete Erfassungsmittel erfasst. Anschließend wird rechnergestützt aus
dem ersten und zweiten erfassten Raumbereich ein dreidimensionales
Umgebungsmodell erstellt, welches ein oder mehrere Objekte und das
Gerät belegte
Raumvolumina im ersten und zweiten Raumbereich spezifiziert. Unter
einem ersten bzw. zweiten Raumbereich ist dabei ein beliebiger kontinuierlicher
Raumbereich oder ein sich aus mehreren diskreten räumlichen
Abschnitten zusammengesetzter Raumbereich zu verstehen.
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Die
Erstellung eines Umgebungsmodells aus dreidimensionalen Messdaten
der Umgebung ist an sich aus dem Stand der Technik bekannt, wobei
erfindungsgemäß nunmehr
sowohl Messdaten zumindest eines stationären Erfassungsmittels als auch
Messdaten zumindest eines an dem bewegbaren bzw. sich bewegenden
Gerät angebrachten
Erfassungsmittels berücksichtigt
werden. Es wird somit ein fusioniertes Umgebungsmodell aus Daten
von stationären
und beweglichen Erfassungsmitteln erstellt. Basierend auf dem Umgebungsmodell
wird schließlich
ein Kollisionsrisiko zwischen dem Gerät und dem oder den Objekten
im Raum ermittelt.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zeichnet sich dadurch aus, dass neben einer globalen Erfassung einer
möglichen
Bewegung des Geräts
durch ortsfeste Erfassungsmittel auch eine lokale Erfassung der
Gerätebewegung
unmittelbar in der Umgebung des Geräts durch sich mit dem Gerät bewegende
Erfassungsmittel erreicht wird. Auf diese Weise kann auch der Raum
in verdeck ten, nicht durch ortsfeste Erfassungsmittel erfassbaren
Bereichen im Hinblick auf Kollisionen überwacht werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
erfolgt die Überwachung
zumindest mit einem Erfassungsmittel im Wesentlichen kontinuierlich,
was dadurch erreicht werden kann, dass der erste und/oder zweite
Raumbereich als Bildstrom aus zeitlich aufeinander folgenden Bildern
basierend auf dem oder den ersten bzw. zweiten Erfassungsmitteln
erfasst wird.
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Das
ermittelte Kollisionsrisiko kann Werte in einem kontinuierlichen
Wertebereich oder in einem diskreten Wertebereich annehmen, wobei
die Werte eine Aussage ermöglichen,
wie hoch das Risiko der Kollision ist. Beispielsweise kann eine
Zunahme oder Abnahme des Werts eine Zunahme des Kollisionsrisikos
repräsentieren.
Gegebenenfalls ist es möglich, dass
das Kollisionsrisiko auch nur zwischen den Zuständen „vorhandene Kollisionsgefahr” und „nicht vorhandene
Kollisionsgefahr” unterscheiden
kann.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
ist das ermittelte Kollisionsrisiko derart ausgestaltet, dass es
umso größer ist,
je geringer ein Abstandsmaß zwischen
dem Gerät
und dem oder den Objekten im Raum ist. Das Abstandsmaß kann beispielsweise
der sich aus dem Umgebungsmodell ergebende geringste Abstand zwischen
Objekt und Gerät
sein.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird bei der Ermittlung des Kollisionsrisikos ferner
die zukünftige
Bewegungsrichtung des Geräts
und/oder des oder der Objekte im Raum ermittelt. Dabei wird eine
Kollisionsgefahr festgestellt, wenn unter der Annahme einer Weiterbewegung
des Geräts
und/oder des oder der Objekte in einer bestimmten Zeitspanne eine
Kollision auftritt. Dabei wird insbesondere auch die Geschwindigkeit der
Bewegung der Objekte bzw. des Geräts berücksichtigt. Die zukünftige Bewegungsrichtung
kann auf verschiedene Arten ermittelt werden. Insbesondere kann sie
aus der aktuellen und/oder vergangenen Bewegungsrichtung des Geräts und/oder
des oder der Objekte bestimmt werden. Es besteht jedoch auch die
Möglichkeit,
die zukünftige
Bewegungsrichtung aus Informationen über die durchzuführende Bewegung
des Geräts
und/oder des oder der Objekte zu ermitteln. Dabei können insbesondere
Informationen aus der Steuerung des Geräts betreffend die durchzuführende Bewegung
ausgelesen werden.
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Im
Falle, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Kollisionsgefahr
festgestellt wird bzw. das Kollisionsrisiko ein vorbestimmtes Maß überschreitet,
können
geeignete Maßnahmen
zur Vermeidung der Kollision getroffen werden. Beispielsweise kann
ein Alarm ausgegeben werden, der das Bedienpersonal informiert,
woraufhin das Bedienpersonal das Gerät stoppen kann. Ebenso kann
die Bewegung des Geräts
automatisch angehalten werden. Ferner kann das Gerät gegebenenfalls
eine Ausweichbewegung zur Kollisionsvermeidung ausführen.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
wird der erste und/oder zweite Raumbereich durch erste bzw. zweite
Erfassungsmittel in der Form von einer oder mehreren aktiv entfernungsmessenden
Sensoreinrichtungen erfasst. Solche Sensoreinrichtungen zeichnen
sich dadurch aus, dass sie zur Entfernungsmessung aktiv Signale
aussenden und diese Signale nach Reflexion oder Streuung an Objekten
wieder detektieren. Aus der durch die Reflexion oder Streuung hervorgerufenen
Veränderung
der Signale bzw. der Laufzeit der Signale kann die Entfernung zu
Objekten ermittelt werden. Die Signale können elektromagnetische Wellen
(insbesondere Licht im sichtbaren oder nichtsichtbaren Bereich,
wie z. B. Laserlicht) sowie Schallwellen, insbesondere Ultraschallwellen,
umfassen. Die aktive Entfernungsmessung unterscheidet sich von der passiven
Entfernungsmessung, bei der z. B. durch Verrechnung von aus verschiedenen
Perspektiven aufgenommenen Bildern eine Entfernung bestimmt wird.
Aktiv entfernungsmessende Sensoreinrichtungen sind an sich aus dem
Stand der Technik bekannt, es kann sich dabei beispielsweise um
3D-Kameras (z. B. von der Firma MESA) oder um Laserscanner (z. B.
vom Typ URG 04-LX der Firma Hokuyo) handeln.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
kann zur Überwachung
von beliebigen bewegbaren bzw. bewegten Geräten eingesetzt werden. In einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
wird mit dem Verfahren jedoch die Umgebung einer bildgebenden medizinischen
Vorrichtung, insbesondere einer Röntgeneinrichtung, überwacht.
Vorzugsweise handelt es sich bei der überwachten Röntgeneinrichtung
um einen sog. C-Bogen, der an sich aus dem Stand der Technik bekannt
ist. Dabei erfassen das oder die zweiten Erfassungsmittel vorzugsweise
Raumabschnitte, in welche sich der C-Bogen durch eine Rotation und/oder
Translation bewegt, insbesondere bei einer Transferfahrt hin zu
oder weg von einer Arbeitsposition oder bei einer diagnostischen
Bewegung. Auf diese Weise wird eine besonders effiziente Überwachung
von Raumbereichen in der Umgebung des C-Bogens erreicht. Vorzugsweise
erfassen das oder die zweiten Erfassungsmittel dabei einen oder mehrere
Raumabschnitte vor den Enden des C-Bogens und/oder innerhalb des
C-Bogens und/oder am Rücken
des C-Bogens. Diese Raumabschnitte sind die bevorzugten Raumabschnitte,
in denen sich ein C-Bogen bei einer Transferfahrt bzw. der Durchführung einer
diagnostischen Bewegung bewegt.
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Im
Unterschied zu den zweiten Erfassungsmitteln sind das oder die ersten
Erfassungsmittel vorzugsweise in einem Bereich angeordnet, in dem
die Gesamtbewegung des Geräts
und der Objekte im Raum erfasst werden kann. In einer bevorzugten
Variante sind das oder die ersten Erfassungsmittel folglich im oberen
Bereich, insbesondere unter der Decke, des Raums angeordnet, in
dem die zu überwachende
räumliche
Umgebung liegt.
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Neben
dem oben beschriebenen Verfahren betrifft die Erfindung ferner eine
Vorrichtung zum Überwachen
der räumlichen
Umgebung eines bewegbaren Geräts,
insbesondere eines medizinischen Geräts. Die Vorrichtung umfasst
ein oder mehrere erste, während
des Überwachens
ortsfest anordenbare Erfassungsmittel zum Erfassen eines ersten dreidimensionalen
Raumbereichs der räumlichen Umgebung
sowie ein oder mehrere zweite, an dem bewegbaren bzw. sich bewegenden
Gerät anordenbare
Erfassungsmittel zum Erfassen eines zweiten dreidimensionalen Raumbereichs
der räumlichen Umgebung.
Ferner ist eine Auswerteeinheit vorgesehen, welche im Betrieb aus
dem ersten und zweiten erfassten Raumbereich ein dreidimensionales
Umgebungsmodell erstellt, welches durch ein oder mehrere Objekte
und das Gerät
belegte Raumvolumina im ersten und zweiten Raumbereich spezifiziert,
und welche basierend auf dem Umgebungsmodell ein Kollisionsrisiko
zwischen dem Gerät
und dem oder den Objekten im Raum ermittelt. Die Vorrichtung ist dabei
vorzugsweise derart ausgestaltet, dass jede der oben beschriebenen
Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens
mit der Vorrichtung durchführbar ist.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren
detailliert beschrieben.
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Es
zeigen:
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Fig.
eine schematische Draufsicht auf einen medizinischen Interventionsraum,
in dem das erfindungsgemäße Überwachungsverfahren
durchgeführt
wird;
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2 Seitenansichten
der bei einer Anrückbewegung
hin zum Patienten durchlaufenen Transversalvolumina eines C-Bogens;
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3 Seitenansichten
der bei einer Abrückbewegung
weg vom Patienten durchlaufenen Transversalvolumina eines C-Bogens;
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4 und 5 die
bei einer Rotation um den Mittelpunkt bzw. das Isozentrum eines
C-Bogens durchlaufenen Transversalvolumina;
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6 eine
Ansicht analog zu 1, in der kritische Volumina
mit Kollisionsgefahr spezifiziert sind; und
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7 eine Seitenansicht eines C-Bogens mit
zwei daran angebrachten 3D-Kameras zur Erfassung des Umgebung des
C-Bogens.
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Nachfolgend
werden Ausführungsformen des
erfindungsgemäßen Verfahrens
in Bezug auf die Überwachung
der Bewegung eines medizinischen Geräts in der Form eines sog. C-Bogens
erläutert. C-Bögen sind
C-förmige
Röntgeneinrichtung.
In dem Szenario der 1 können C-Bögen aus der Modellfamilie AXIOM
Artis (beispielsweise die Variante dFA) verwendet werden. Nichtsdestotrotz
kann das erfindungsgemäße Verfahren
auch für
andere Röntgeneinrichtungen,
beispielsweise Biplananlagen mit zwei C-Bögen, wie z. B. AXIOM Artis
dBC, eingesetzt werden, oder für
kartesisch geführte
Anlagen, beispielsweise für
das Modell AXIOM Aristos FX Plus. Bei allen genannten Modellen handelt
es sich um Geräte der
Siemens AG.
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1 zeigt
in Draufsicht einen medizinischen Interventionsraum R, in dem eine
kardiologische Intervention unter Einbeziehung eines entsprechenden
C-Bogens 1 durchgeführt
wird. Der C-Bogen umfasst dabei eine Röntgenstrahlungsquelle mit Kollimater 1a,
die an einem Ende des C-Bogens angeordnet ist, sowie einen entsprechenden
Detektor 1b am anderen Ende des C-Bogens. Der C-Bogen kann dabei zum Röntgen eines
entsprechenden Körperteils
eines Patienten in beliebige Richtungen rotiert und verschoben werden,
wobei die Rotationen und Translationen durch eine entsprechende
Positionierungseinrichtung durchgeführt werden, an welche der C-Bogen
befestigt ist und welche aus Übersichtlichkeitsgründen nicht
in 1 gezeigt ist.
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Bei
der in 1 gezeigten Intervention ist ein Arzt und ein
Assistent beteiligt. Der momentane Aufenthaltsort des Arztes ist
dabei durch eine Ellipse D und der momentane Aufenthaltsort des
Assistenten durch eine Ellipse A angedeutet. Die kar diologische Intervention
wird an einem (nicht gezeigten) Patienten auf einem in Draufsicht
dargestellten Patiententisch 2 durchgeführt. Ferner sind in dem Raum
R Monitore 3 zum Betrachten der mit dem C-Bogen aufgenommenen
Bilder sowie ein weiteres medizinisches Gerät in der Form eines EEGs (EEG
= Elektro-Enzephalographie) vorgesehen. Darüber hinaus ist ein über ein
Gelenk 5 an der Decke des Raums befestigtes Röntgenschutzschild 6 vorhanden,
welches zum Schutz des medizinischen Personals gegenüber Strahlung
des C-Bogens bei der Durchführung
des Röntgens
dient.
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In
dem Szenario der 1 besteht das Problem, dass
der C-Bogen automatisch
bzw. teilautomatisch Bewegungen durchführt, um in entsprechende Positionen
zur Durchführung
der Röntgenmessung
bewegt zu werden. Es kann dabei zu Kollisionen zwischen dem C-Bogen
und den anderen Objekten bzw. Personen im Interventionsraum kommen. Zur
Vermeidung von solchen Kollisionen sind gemäß 1 ein erstes
Kameraarray umfassend Kameras 7 und 8 und ein
zweites Kameraarray umfassend Kameras 8 und 9 vorgesehen,
wobei jedes Array mittig an der Längsseite des Raums unter der
Decke befestigt ist. Mit Hilfe der einzelnen Kameras kann ein dreidimensionales
Modell eines Teilbereichs des Raums R erfasst werden, wobei die
Sichtwinkel der Kameras in 1 durch
entsprechende Winkel α angedeutet sind.
Der über
die Kameras erfasste Bereich ist dabei derart festgelegt, dass er
sog. Risikovolumina charakterisiert, in denen Aktivitäten durch
den C-Bogen bzw. Objekte und Personen im Raum R vermutet werden.
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Bei
den verwendeten Kameras handelt es sich um 3D-Kameras, welche vorzugsweise
mittels aktiver bzw. direkter Entfernungsmessung den Raum dreidimensional
erfassen. Unter aktiver Entfernungsmessung ist dabei eine Entfernungsmessung
zu verstehen, bei der durch die Kamera aktiv ein Signal ausgesendet
und wieder empfangen wird, wobei basierend auf der Veränderung
des empfangenen Signals gegenüber
dem ursprünglichen
Signal durch Reflexionen bzw. Streuungen an vorhandenen Objekten
bzw. basierend auf der Laufzeit des Signals die drei dimensionale
Vermessung des Raums erfolgt. Das Signal kann beliebig ausgestaltet
sein, es kann sich insbesondere um elektromagnetische Wellen (z.
B. Licht im sichtbaren oder nicht sichtbaren Bereich) bzw. um Schallwellen
(z. B. Ultraschall) handeln.
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Wie
bereits erwähnt,
kann der C-Bogen eine Vielzahl von unterschiedlichen Rotations-
bzw. Transversalbewegungen ausführen. 2 zeigt
dabei in entsprechenden Seitenansichten beispielhaft die Transversalvolumina,
die ein C-Bogen beim Annähern
an eine Arbeitsposition (sog. Abrückbewegung) in einer vorgegebenen
Zeitspanne durchquert. Die Volumina umfassen zwei vordere Volumina
V1 und V2, welche vor dem Kollimater 1a bzw. vor dem Detektor 1b liegen.
Darüber
hinaus beinhalten die Volumina ein Volumen V3 im Innenbereich des
C-Bogens. Der Bereich, in dem sich der Patient befindet, ist als
virtuelle, sich senkrecht zur Blattebene erstreckende Patientenröhre in der
Form eines Kreuzes C angedeutet, wobei die Patientenröhre analog
in den 3 bis 5 wiedergegeben ist. Darüber hinaus ist
die Bewegungsrichtung des C-Bogens durch einen entsprechenden Pfeil
P wiedergegeben. Bei entsprechender Positionierung des C-Bogens
kann der Fall auftreten, dass die Volumina V1, V2 und V3 durch die
Rückseite
des C-Bogens für
die Kameras 7 bis 10 aus 1 abgeschattet
sind. Erfindungsgemäß können entsprechende
(nicht gezeigte) Kameras an dem C-Bogen vorgesehen sein, welche
diese Raumvolumina überwachen.
Vorzugsweise handelt es sich bei diesen Kameras wiederum um 3D-Kameras, welche analog
zu den oben beschriebenen, unter der Decke angeordneten Kameras
durch aktive Entfernungsmessung die Volumina überwachen.
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3 zeigt
eine Ansicht analog zu 2, wobei nunmehr die bei einer
Bewegung zum Entfernen des C-Bogens vom Patienten (sog. Abrückbewegung)
durchlaufenen Transversalvolumina gekennzeichnet sind. Diese Volumina
liegen auf dem Rücken
des C-Bogens und sind mit V4, V5 und V6 bezeichnet. Ebenso ist die
Bewegungsrichtung bei der Abrückbewegung
durch einen Pfeil P' wiedergegeben.
Erfindungsgemäß kann mit
entsprechen den (nicht gezeigten) 3D-Kameras analog zu 2 nunmehr
der Rücken
des C-Bogens überwacht
werden.
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Neben
den bei einer Anrück-
bzw. Abrückbewegung
durchlaufenen Volumina durchquert ein C-Bogen bei einer diagnostischen
Rotationsbewegung weitere Volumina, welche in 4 und 5 wiedergegeben
sind. Die Ansichten der 4 und 5 entsprechen
dabei den Ansichten der 3 und 4, wobei
nunmehr jedoch Transversalvolumina wiedergegeben sind, welche bei
einer Rotation um das Isozentrum (d. h. um eine senkrecht zur Blattebene
im Mittelpunkt des Kreuzes C verlaufende Achse) durchlaufen werden.
Diese Rotation ist durch den Pfeil R angedeutet. Man erkennt in 4,
dass schräg
vor den Enden des C-Bogens liegende Volumina V7 und V8 sowie am
Rücken
des C-Bogens liegende Volumina V9 und V10 entsprechend durchlaufen
werden. Erfindungsgemäß können mit
entsprechenden Erfassungseinrichtungen, vorzugsweise wiederum mit
aktiv entfernungsmessenden 3D-Kameras, diese Volumina überwacht
werden.
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5 zeigt
die gleiche Rotation R um das Isozentrum des C-Bogens wie 4, wobei
in 5 jedoch die im Innenbereich des C-Bogens bei
der Rotation durchlaufenen Transversalvolumina gekennzeichnet sind.
Diese Transversalvolumina liegen benachbart zu dem Kollimater 1a bzw.
dem Detektor 1b und sind als V11 bzw. V12 bezeichnet. Erfindungsgemäß können durch
entsprechende Erfassungseinrichtungen, wiederum vorzugsweise in
der Form von 3D-Kameras mit aktiver Entfernungsmessung, auch diese
Raumvolumina überwacht
werden.
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Die
hier beschriebene Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
zeichnet sich dadurch aus, dass sowohl durch ortsfest im Raum R
installierte Kameras 7 bis 10 als auch durch sich
mit dem C-Bogen bewegende Kameras Raumbereiche mit Kollisionsgefahr überwacht
werden. Die erfassten dreidimensionalen Daten werden dabei mit an
sich bekannten Verfahren in ein gemeinsames Umgebungsmodell fusioniert,
um kritische Volumina zu erkennen, bei denen sich die Transversalvolumina
der Bewe gung des C-Bogens mit den über die Kameras 7 bis 10 erfassten
Risikovolumina überschneiden.
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6 zeigt
eine Ansicht analog zu 1, bei der sich der C-Bogen
mit nach unten gerichteten Enden über dem Patienten auf dem Tisch 2 befindet. Der
von oben gesehene Querschnitt des C-Bogens ist dabei als entsprechendes
Rechteck schematisiert wiedergegeben. Es treten in dem Szenario
der 6 Überlappungen
zwischen Transversalvolumina des C-Bogens und der durch die Kameras 7 bis 10 erfassten
Raumbereiche auf, welche die oben genannten kritischen Volumina
darstellen. Der Bereich von solchen kritischen Volumina ist in 6 vereinfacht durch
entsprechende Ellipsen E1 und E2 wiedergegeben. Man erkennt aus 6,
dass die nach unten gerichteten Transversalvolumina (d. h. die in
den vorangegangenen Figuren gezeigten Volumina V1 bis V3, V7, V8,
V11 und V12) durch den Querschnitt des C-Bogens abgeschattet werden.
Bei einer ausschließlichen Überwachung
der Raumumgebung mit den Kameras 7 bis 10 könnte somit
nicht festgestellt werden, ob bzw. wann gegebenenfalls Kollisionen mit
Objekten bzw. Personen in den abgeschatteten Volumina auftreten
können.
Da in der hier beschriebenen Ausführungsform jedoch auch überschattete Bereiche
mit entsprechenden Erfassungseinrichtungen am C-Bogen erfasst werden,
können
auch Kollisionsgefahren erkannt werden, welche nicht durch die Kameras 7 bis 10 alleine
ermittelbar sind. Insbesondere sind in dem fusionierten Umgebungsmodell aus
den Daten der Kameras 7 bis 10 und der Erfassungseinrichtungen
des C-Bogens auch Objekte in überschatteten
Bereichen enthalten.
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7 zeigt eine Seitenansicht des C-Bogens
analog zu den Ansichten gemäß 4 und 5.
Es ist wiederum durch einen Pfeil R eine Rotation um das Isozentrum
des C-Bogens angedeutet. In 7 sind
ferner die bevorzugten Positionen von zwei Erfassungseinrichtungen 11 und 12 am
C-Bogen wiedergegeben. Es handelt sich bei diesen Erfassungseinrichtungen
um 3D-Kameras mit aktiver Entfernungsmessung, welche die bei der
Rotationsbewegung R durchlaufenen Raumvolumina im vorde ren Bereich
vor dem C-Bogen überwachen.
Hierzu sind die Kameras jeweils an den Enden des C-Bogens befestigt
und erfassen durch ihren Blickwinkel jeweils die Bereiche B1 und
B2, welche die entsprechenden Volumina V7 und V8 enthalten, die
bei der Rotationsbewegung durchlaufen werden (siehe auch 4).
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Die
im Vorangegangenen geschilderten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnen
sich dadurch aus, dass das Umfeld eines sich bewegenden medizinischen
Geräts
sowohl mit einem ortsfesten Kameraarray umfassend Kameras 7 bis 10 als
auch mit beweglichen Kameras 11 und 12 überwacht
wird. Die Daten der ortsfesten Kameras und der beweglichen Kameras
werden dabei in einem gemeinsamen Umgebungsmodell fusioniert. Die Kameras 7 bis 10 sind
dabei beispielsweise als Videokameras ausgestaltet, welche in schneller
Aktualisierungsrate dreidimensionale Beleginformationen in Bezug
auf den mit den Kameras überwachten
Bereich liefern, wobei jedoch ein Restrisiko aufgrund möglicher
Abschattungen, schwieriger Beleuchtung, schwachem Kontrast und anderen
videokameratypischen Schwierigkeiten verbleibt.
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Die
wesentlichen Restrisiken können
dabei durch zusätzliche
3D-Sensoren auf dem C-Bogen abgedeckt werden, wobei diese Sensoren
vorzugsweise wiederum Kameras oder auch Laserscanner sind. Diese
Sensoren können
große
Teile des gesamten Arbeitsraums des C-Bogens überstreichen, da sie sich aufgrund
des Bewegungsmechanismus des C-Bogens auch selbst bewegen. Über die
Steuerung des C-Bogens sind die Position und die Orientierung der
Kameras am C-Bogen genau bekannt und man erhält somit eine große, redundante
Menge an Messdaten der Umgebung des C-Bogens und kann daher das
Umfeld um den C-Bogen genau modellieren. Gemäß vorgegebenen Kriterien kann
dann eine Kollisionsgefahr erkannt werden, insbesondere wenn sich
ein Transversalvolumen gemäß der Bewegungsrichtung
des Geräts
auf ein im Umgebungsmodell enthaltenes Objekt derart zubewegt, das
in einer vorgegebenen Zeitspanne eine Kollision auftritt. In diesem
Fall können
entsprechende Gegenmaßnahmen
eingeleitet werden, beispielsweise kann ein Alarm ausgegeben werden, der
C-Bogen kann gestoppt werden bzw. eine Ausweichbewegung ausführen. Insbesondere
kann sichergestellt werden, dass sich der C-Bogen auf Bahnen bewegt,
welche nicht mit Objekten bzw. Personen im Raum kollidieren.
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Das
Kameraarray mit den Kameras 7 bis 10 aus 1 bzw. 6 eignet
sich sehr gut, um festzustellen, ob sich die Gegebenheiten in der
Umgebung des Geräts
wesentlich ändern.
Somit liefern die Kameras 7 bis 10 eine gute Überwachung
der Aktivitäten
in den nicht abgeschatteten Volumina des Raums, wohingegen durch
die Erfassungsmittel an dem Gerät
die für
den momentanen Bewegungszustand relevante Umgebung direkt am Gerät unmittelbar,
schnell und zuverlässig
dreidimensional erfasst wird. Das Gerät kann bei drohenden Kollisionen
somit rasch nach Ausweichmöglichkeiten
suchen bzw. seinen Bewegungsplan bezüglich der auszuführenden
Bewegung gegebenenfalls modifizieren.
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Die
im Vorangegangenen beschriebenen Ausführungsformen wurden am Beispiel
eines medizinischen Geräts
in einem Interventionsraum beschrieben. Die obigen Ausführungen
sind jedoch analog auch auf beliebige andere medizinische oder nichtmedizinische
Geräte
in beliebigen anderen räumlichen
Umgebungen analog anwendbar.