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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion von Kontaminationen von Objekten in einem Untersuchungs- und/oder Operationsraum gemäß dem Patentanspruch 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens gemäß dem Patentanspruch 13.
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In medizinischen Räumen zur Durchführung von Operationen, Untersuchungen, medizinischen Eingriffen oder Interventionen sind im Allgemeinen die Anforderungen an die Sterilität von Objekten sehr hoch. Insbesondere chirurgische Instrumente, Endoskope, Katheter und andere Werkzeuge sowie das Operationsfeld des Patienten und die Hände eines Arztes oder des weiteren Personals müssen sowohl zu Beginn eines Eingriffs als auch in dessen Verlauf definierten Sterilitätskriterien genügen. Kommt es im Verlauf eines medizinischen Eingriffs dazu, dass ein bisher steriles Instrument oder ein steriler Handschuh eines Arztes eine nicht-sterile Fläche berührt, geht die Sterilität verloren. Dies geschieht oft unbemerkt und kann sehr negative Folgen für den Patienten haben, z. B. in Form von lebensbedrohlichen Infektionen. Bislang gibt es kein Verfahren, den Verlust der Sterilität unmittelbar und zeitnah während eines Eingriffs festzustellen. Es ist nur möglich, im Nachhinein zu untersuchen, ob ein Objekt noch steril ist.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, welches eine Überprüfung der Sterilität von Objekten direkt und zeitnah während eines Eingriffs ermöglicht. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, ein für die Durchführung des Verfahrens geeignetes System bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Detektion von Kontaminationen von Objekten in einem Untersuchungs- und/oder Operationsraum gemäß dem Patentanspruch 1 und von einer Vorrichtung gemäß dem Patentanspruch 13. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der zugehörigen Unteransprüche.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung und Detektion von Kontaminationen von Objekten in einem Untersuchungs/Operationsraum mittels eines Positionsbestimmungssystems, welches zur Bestimmung der Position von mindestens zwei Objekten ausgebildet ist, wobei jedem Objekt ausschließlich eine von zwei Eigenschaften, insbesondere eine erste Eigenschaft „steril” und eine zweite Eigenschaft „unsteril”, zugewiesen ist, umfasst die folgenden Schritte:
- a) Bestimmung der Position und/oder Orientierung der zumindest zwei Objekte,
- b) Bestimmung der Relativpositionen oder der Abstände der zumindest zwei Objekte zueinander zur Beurteilung, ob eine Berührung der Objekte vorliegt,
- c) Beurteilung, ob eine Berührung der Objekte vorliegt,
- d) im Falle einer Berührung eines ersten Objektes mit einem zweiten Objekt Vergleichen der Eigenschaften der Objekte, und
- e) bei sich unterscheidenden Eigenschaften Zuweisung der zweiten Eigenschaft, insbesondere „unsteril”, zu dem Objekt, welches die erste Eigenschaft, insbesondere „steril”, aufweist (und damit Ersetzen der ersten Eigenschaft) und Ausgabe eines Signals.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es auf einfache Weise möglich, Kontaminationen während eines medizinischen Eingriffs in einem Untersuchungs- oder Operationsraum zeitnah direkt nach ihrer Entstehung festzustellen und an dem Eingriff beteiligte Personen dahingehend zu warnen. Auf diese Weise kann schnell überprüft werden, welche Objekte kontaminiert wurden und es können sofort Gegenmaßnahmen ergriffen werden, um eine Kontamination des Patienten zu verhindern. Durch das Verfahren wird eine Gesundheitsgefährdung für einen Patienten durch unbeabsichtigte Infektionen schnell erkannt und kann damit effektiv behoben werden. Das für das Verfahren verwendbare erfindungsgemäße Kontaminationsdetektierungssystem, aufweisend ein Positionsbestimmungssystem mit einer Auswerteeinheit, einer elektromagnetische Strahlung emittierenden Sendeeinheit und zumindest zwei an den Objekten angeordneten Lokalisierungselementen, insbesondere RFID-Transpondern, sowie aufweisend eine Signalausgabeeinheit, kann aus einfach verfügbaren Komponenten schnell und aufwandslos hergestellt und betrieben werden.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird zur Positions- und/oder Orientierungsbestimmung von der Sendeeinheit elektromagnetische Strahlung emittiert, von den Lokalisierungselementen daraus ein Lokalisierungssignal erzeugt und das Lokalisierungssignal von der Auswerteeinheit ausgewertet. Ein derartiges Positionsbestimmungssystem ist zum Beispiel aus der
DE 10 2006 029 122 A1 bekannt. Die Position des Lokalisierungslements, z. B. eines Hochfrequenz-Transponders (RFID-Tag, „Radio-frequency identification”), wird mit Hilfe einer phasenempfindlichen Auswertung des Empfangssignals bestimmt. Die Antennen des Transponders werden durch ein von der Sendeeinheit ausgesendetes Hochfrequenz-Feld angeregt und versorgen die Transponder mit elektrischer Energie. Die Transponder senden ihrerseits ein Lokalisierungssignal aus, das von Empfangseinheiten phasensensitiv empfangen wird. Nach dem in der
DE 10 2006 029 122 A1 näher beschriebenen Verfahren werden so der genaue Ort jedes Transponders und damit die Position des Objektes, an welchem der Transponder befestigt ist, bestimmt. Durch Anordnung von mehreren RFID-Tags kann eine noch genauere Positions- und Orientierungsbestimmung erfolgen. Es können die Position und/oder Orientierung von beliebigen Objekten im Raum bestimmt werden, wenn diese mit jeweils einem oder mehreren RFID-Tags versehen worden sind.
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In vorteilhafter Weise wird eine Berührung von zwei Objekten anhand von Schwellenkriterien für den Abstand der Objekte beurteilt. Dies kann zum Beispiel derart realisiert sein, dass das Positionsbestimmungssystem anhand der Positionen und/oder Orientierungen zweier Objekte den Abstand der Objekte zueinander bestimmt und bei Unterschreiten eines von dem System festgelegten oder von einem Benutzer zuvor eingegebenen Schwellenwerts des Abstands einer Berührung detektiert wird. Wird der Schwellenwert nicht unterschritten, wird keine Berührung detektiert.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Position der Oberflächen der Objekte bestimmt und zur Detektion von Berührungen verwendet. Bei einer derartigen Ausgestaltung werden die Objekte nicht als Punkte sondern als dreidimensionale Volumina bewertet, so dass Berührungen zwischen zwei Objekten zu einem komplexen Problem werden. Das Positionsbestimmungssystem bestimmt in diesem Fall die Position mehrerer Oberflächen des jeweiligen Objektes und die Relativpositionen oder Abstände zu den Oberflächen des/der anderen Objekte(s), um die Objekte hinsichtlich Berührungen mit den jeweils anderen Objekten zu überprüfen. Für eine derartige Ausgestaltung sind im Allgemeinen mehrere RFID-Tags für jedes Objekt oder eine Kenntnis der genauen Größe und/oder Form des Objekts notwendig. Zur Vereinfachung des Problems werden für die Positionsbestimmung der Oberflächen eines Objekts neben der Information über die Position und Orientierung des Objekts nun auch Informationen über dessen Größe und Form verwendet.
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Zweckmäßigerweise werden die Positionen und/oder Orientierungen von zumindest drei Objekten bestimmt und die Relativpositionen/Abstände jedes Objekts zu jeweils jedem anderen bestimmt und verglichen.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das Verfahren kontinuierlich oder in Zeitintervallen wiederholt. Dies kann z. B. solange durchgeführt werden, bis der medizinische Eingriff oder die Operation an einem Patienten beendet ist, also bis eine Gefährdung durch Kontaminationen nicht mehr gegeben ist.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das Signal als Warnsignal von einer akustischen oder optischen Anzeigevorrichtung ausgegeben. Hierzu werden z. B. von einem Lautsprecher Warntöne oder von einer Leuchtanzeige Blinksignale ausgegeben. Derartige Anzeigevorrichtungen ermöglichen durch ihre prompte Signalwirkung ein besonders schnelles Eingreifen im Falle einer Kontamination eines Objektes, dessen Sterilität notwendig ist.
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Die Objekte werden beispielsweise von medizinischen Instrumenten (Katheter, Endoskop, chirurgisches Messer) und/oder von medizinischen Geräten oder Geräteteilen (Ultraschallgerät, Röntgengerät oder Komponenten hiervon) und/oder von Personen oder deren Körperteilen (behandschuhte Hand eines Arztes) und/oder weiteren Hilfsmitteln (Tücher, Decken, Schalen...) gebildet.
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Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im Folgenden anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert, ohne dass dadurch eine Beschränkung der Erfindung auf diese Ausführungsbeispiele erfolgt. Es zeigen:
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1 eine Ansicht eines in einem Untersuchungsraum angeordneten Kontaminationsdetektierungssystems zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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2 eine Abfolge von Schritten des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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3 ein mit einem RFID-Tag versehenes Instrument und
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4 ein mit mehreren RFID-Tags versehenes Röntgengerät.
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In der
1 ist ein in einem Untersuchungsraum
1 angeordnetes Kontaminationsdetektierungssystem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt, welches ein Positionsbestimmungssystem aufweist. Ein ähnliches RFID-basiertes Positionsbestimmungssystem ist zum Beispiel aus der
DE-OS 10 2006 029 122 A1 bekannt. In dem Untersuchungsraum
1 sind ein oder mehrere elektromagnetische Strahlung emittierende Sendeeinheiten
2, zum Beispiel Antennen, angeordnet, die kabellos oder kabelgebunden mit einer Auswerteeinheit
3 verbunden sind. An verschiedenen Objekten, die sich in dem Untersuchungsraum
1 befinden, zum Beispiel Instrumenten
6 oder Personen
5 oder einem Handschuh
8 einer Person (Arzt) sind Transponder aufweisende RFID-Tags
9 angeordnet. Ein Bereich des Untersuchungsraumes
1 ist als steriler Bereich
7 definiert, also als der Bereich, der für einen Eingriff steril ist, um den Patienten nicht zu gefährden. Alle in dem sterilen Bereich
7 befindlichen Objekte müssen ebenfalls steril sein, um keine Gefährdung darzustellen. Das Kontaminationsdetektierungssystem weist außerdem noch eine Anzeigeeinheit
13 auf, zum Beispiel einen Monitor oder einen Lautsprecher oder ein Leuchtmittel.
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Zur Bestimmung der Position und der Orientierung von Objekten, an denen ein oder mehrere RFID-Tags angeordnet sind, wird von den Sendeeinheiten 2 elektromagnetische Strahlung emittiert, von den RFID-Tags 9 daraus ein Lokalisierungssignal erzeugt und das Lokalisierungssignal von der Auswerteeinheit ausgewertet. Zur Bestimmung der Orientierung von Objekten eignet sich insbesondere die Anordnung von mehr als einem RFID-Tag 9 an jedem der Objekte. Zur Ermittlung der Positionen der Oberflächen von einem oder mehreren Objekten können zusätzlich Informationen über die Form, Größe und Ausdehnung des jeweiligen Objektes verwendet werden. Verfahren zur Bestimmung von Positionen von Objekten und Objektoberflächen sind bekannt.
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In der 3 und der 4 sind verschiedene Objekte gezeigt, an denen zur Positionsbestimmung RFID-Tags 9 angeordnet sind. In der 3 ist ein medizinisches Instrument 10 mit zwei RFID-Tags 9 gezeigt, in der 4 ein C-Bogen 11 eines Röntgengeräts mit einer Röntgenquelle 11 und einem Röntgendetektor 12 mit einer Vielzahl von RFID-Tags 9.
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In der 2 ist eine schematische Abfolge des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Das Verfahren wird zum Beispiel während eines medizinischen Eingriffs, einer Untersuchung oder einer Operation an einem Patienten durchgeführt. Vor oder zu Beginn des Verfahrens werden die Objekte, welche bezüglich einer Kontamination überwacht werden sollen, jeweils in eine von zwei Klassen eingeteilt, so dass ihnen eine von zwei Eigenschaften, insbesondere eine erste Eigenschaft „steril” oder eine zweite Eigenschaft „unsteril”, zugewiesen wird. Die Eigenschaften können zum Beispiel von einem Benutzer des Kontaminationsdetektierungssystems per Hand oder von dem System automatisch aufgrund vorliegender Informationen zugewiesen werden. So kann zum Beispiel ein für den Eingriff vorgesehenes, steriles, in dem sterilen Bereich 7 angeordnetes Instrument die erste Eigenschaft „steril” zugewiesen bekommen und eine Röntgenquelle, die außerhalb des sterilen Bereichs angeordnet ist, die zweite Eigenschaft „unsteril”. Nach einer Ausführung der Erfindung können auch verschiedene Oberflächen eines einzigen Objektes verschiedene Eigenschaften zugewiesen bekommen (z. B. Patiententisch Oberseite „steril” und Unterseite „unsteril” oder Handschuh eines Arztes „steril”, übriger Körper des Arztes „unsteril”).
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In einem ersten Schritt 15 wird die Position und/oder Orientierung von zumindest zwei Objekten (wie z. B. dem Instrument und der Röntgenquelle, oder auch zusätzlich weiteren Personen, Werkzeugen...) mittels des Positionsbestimmungssystems 2, 3, 9 bestimmt. Besonders vorteilhaft ist hier eine Bestimmung der Positionen oder Orientierungen der Oberflächen der Objekte. Im Folgenden werden als Objekte beispielhaft das Instrument und die Röntgenquelle beschrieben.
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In einem zweiten Schritt 16 wird die Relativposition oder der Abstand/die Abstände zwischen dem Instrument und der Röntgenquelle oder den verschiedenen Oberflächen von Instrument und Röntgenquelle bestimmt. In einem dritten Schritt 17 wird beurteilt, ob die Relativpositionen oder Abstände eine Berührung der Objekte bzw. ihrer Oberflächen bedeuten. Dies kann zum Beispiel anhand einer Unterschreitung eines Schwellenwerts für die Abstände beurteilt werden. Ist eine Nichterfüllung 20 der Bedingung einer Berührung gegeben, also keine Berührung vorhanden, wird das Verfahren entweder beendet oder es wird wieder bei dem ersten Schritt 15, der Positionsbestimmung, begonnen.
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Ist eine Erfüllung 18 der Bedingung einer Berührung gegeben, also berühren sich zum Beispiel das Instrument und die Röntgenquelle, werden in einem vierten Schritt 19 die Eigenschaften der sich berührenden Objekte oder Oberflächen verglichen. Ist eine Nichterfüllung 20 der Bedingung verschiedener Eigenschaften gegeben, also haben die sich berührenden Objekte oder Oberflächen gleiche Eigenschaften, ist das Verfahren entweder beendet oder es wird wieder bei dem ersten Schritt 15, der Positionsbestimmung, begonnen. Ist eine Erfüllung 18 der Bedingung verschiedener Eigenschaften gegeben, so erfolgt im fünften Schritt 21 eine Neuzuweisung der zweiten Eigenschaft, insbesondere „unsteril”, zu dem Objekt, welches bisher die erste Eigenschaft, insbesondere „steril”, aufweist und es wird ein akustisches oder optisches Warnsignal ausgegeben. Ist also zum Beispiel das Instrument mit der Eigenschaft „steril” in Berührung mit der Röntgenquelle mit der Eigenschaft „unsteril” getreten, so wird dem Instrument ab sofort die Eigenschaft „unsteril” anstelle von „steril” zugewiesen und es wird ein Signal, z. B. ein Warnsignal, ausgegeben.
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Die Warnung kann als Warnton oder Blinklicht oder auch mittels eines PCs an einem Monitor angezeigt werden, z. B. indem das kontaminierte Objekt direkt angezeigt wird. Der Verlauf des Verfahrens bzw. die Änderung der Eigenschaften der Objekte kann ebenfalls elektronisch protokolliert werden. Das Verfahren wird durch die Auswerteeinheit angesteuert, welche zusätzlich als Verarbeitungseinheit ausgebildet sein kann und einen Datenspeicher aufweisen kann.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, mehrere in einem Operationsraum oder Untersuchungsraum befindliche Objekte (Gegenstände und Personen mit RFID-Tags) kontinuierlich zu verfolgen. Wenn die Form der Objekte bekannt ist, kann mit Hilfe der RFID-Ortung auch die gesamte Oberfläche der jeweiligen Objekte bestimmt werden. Dadurch kann der gegenseitige Abstand von je zwei Objekten bestimmt werden. Die Oberflächen der Objekte werden in zwei Klassen eingeteilt, nämlich in sterile und unsterile Oberflächen. Wird nun im Verlauf der Zeit durch das Positionsbestimmungssystem festgestellt, dass eine sterile Oberfläche eine unsterile Oberfläche berührt, wird die vormals sterile Oberfläche ebenfalls zu einer unsterilen Oberfläche. Durch ein z. B. akustisches oder optisches Signal wird hierzu eine Warnung ausgegeben. In einer speziellen Ausführung der Erfindung kann der Arzt durch einen Laserfleck auf das unsterile Objekt hingewiesen werden. Weiterhin werden erfolgende Kontaminationen steriler Oberflächen in elektronischer Form protokolliert. Durch die Erfindung ist es möglich, die Kontamination steriler Oberflächen sofort festzustellen. Damit wird das Risiko unbeabsichtigter Infektionen stark reduziert. Es sind sofortige Gegenmaßnahmen möglich. Nach dem heutigen Stand der Technik sind unsterile Objekte erst aufgrund späterer Folgen feststellbar.
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Die Erfindung lässt sich in folgender Weise kurz zusammenfassen: Zur direkten und zeitnahen Überprüfung der Sterilität von Objekten in einem Untersuchungs- oder Operationsraum während eines medizinischen Eingriffs oder einer Untersuchung ist ein Verfahren zur Bestimmung von Kontaminationen von Objekten in einem Untersuchungs/Operationsraum mittels eines Positionsbestimmungssystems, welches zur Bestimmung der Position von mindestens zwei Objekten ausgebildet ist, wobei jedem Objekt (ausschließlich) eine von zwei Eigenschaften, insbesondere der ersten Eigenschaft „steril” und der zweiten Eigenschaft „unsteril”, zugewiesen ist, mit den folgenden Schritten vorgesehen:
- a) Bestimmung der Position und/oder Orientierung der zumindest zwei Objekte,
- b) Bestimmung der Relativpositionen oder der Abstände der zumindest zwei Objekte zueinander zur Beurteilung, ob eine Berührung der Objekte vorliegt,
- c) Beurteilung, ob eine Berührung der Objekte vorliegt,
- d) im Falle einer Berührung eines ersten Objektes mit einem zweiten Objekt Vergleichen der Eigenschaften der Objekte, und
- e) bei sich unterscheidenden Eigenschaften Zuweisung der zweiten Eigenschaft, insbesondere „unsteril”, zu dem Objekt, welches die erste Eigenschaft, insbesondere „steril”, aufweist und Ausgabe eines Signals.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006029122 A1 [0007, 0007, 0019]
