DE102014100670B4

DE102014100670B4 - Schnittstelleneinrichtung für ein medizinisch-diagnostisches Bildgebungsgerät und medizinisch-diagnostisches Bildgebungsgerät

Info

Publication number: DE102014100670B4
Application number: DE102014100670.4A
Authority: DE
Inventors: Robert Haslinger
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2014-01-22
Filing date: 2014-01-22
Publication date: 2019-02-21
Anticipated expiration: 2034-01-23
Also published as: DE102014100670A1

Abstract

Schnittstelleneinrichtung (100) für ein medizinisch-diagnostisches Bildgebungsgerät, die Schnittstelleneinrichtung (100) aufweisend ein patientenseitiges Schnittstellenmodul (102) und ein bildgebungsgeräteseitiges Schnittstellenmodul (104), dadurch gekennzeichnet, dass das patientenseitige Schnittstellenmodul (102) zur patientenseitigen Signaleingabe eine Eingabeeinrichtung (110) mit wenigstens einem Eingabemodul (114, 116) aufweist, wobei das wenigstens eine Eingabemodul (114, 116) wenigstens einen faseroptischen Sensor aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schnittstelleneinrichtung für ein medizinisch-diagnostisches Bildgebungsgerät, die Schnittstelleneinrichtung aufweisend ein patientenseitiges Schnittstellenmodul und ein bildgebungsgeräteseitiges Schnittstellenmodul.
Aus der Druckschrift DE 10 2007 002 721 A1 ist eine Haltevorrichtung bekannt zum gefährdungsfreien Lagern der Hände eines auf einer Untersuchungsliege liegenden Patienten, wobei die Haltevorrichtung voneinander beabstandete Greifzonen aufweist, die je mit einer Hand des Patienten greifbar sind. Diese Haltevorrichtung umfasst Signalisierungsmittel mit einer Ruffunktion und mindestens einem pneumatischen und/oder einem hydraulischen Schalter und/oder einem Piezo-Geber.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Schnittstelleneinrichtung baulich und/oder funktional zu verbessern. Insbesondere soll eine patientenseitige Signaleingabe ermöglicht oder verbessert sein. Insbesondere soll eine optische Signalausgabe an einen Patienten ermöglicht oder verbessert sein. Insbesondere soll eine Kommunikation mit einem Patienten ermöglicht oder verbessert sein. Insbesondere soll eine ungestörte Bildgebung ermöglicht sein.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt zunächst gemäß dem Gegenstand des Anspruchs 1 mit einer Schnittstelleneinrichtung für ein medizinisch-diagnostisches Bildgebungsgerät, die Schnittstelleneinrichtung aufweisend ein patientenseitiges Schnittstellenmodul und ein bildgebungsgeräteseitiges Schnittstellenmodul, bei der das patientenseitige Schnittstellenmodul zur patientenseitigen Signaleingabe eine Eingabeeinrichtung mit wenigstens einem Eingabemodul aufweist, wobei das wenigstens eine Eingabemodul wenigstens einen faseroptischen Sensor aufweist.
Die Schnittstelleneinrichtung kann eine Schnittstelle zwischen dem Bildgebungsgerät und einem Patienten bilden. Vorliegend kann der Patient daher auch als Bediener bezeichnet werden. Die Schnittstelleneinrichtung kann wenigstens einen Signaleingang und/oder wenigstens einen Signalausgang zur signalübertragenden Verbindung mit dem Bildgebungsgerät aufweisen. Eine Signalübertragung zwischen der Schnittstelleneinrichtung und dem Bildgebungsgerät kann elektrisch erfolgen.
Die Schnittstelleneinrichtung kann dazu dienen, eine patientenseitige Signaleingabe zu ermöglichen. Die Schnittstelleneinrichtung kann dazu dienen, eine patientenseitige Signaleingabe an das Bildgebungsgerät zu übertragen. Die Schnittstelleneinrichtung kann dazu dienen, Signale des Bildgebungsgeräts zu einem Patienten zu übertragen. Die Schnittstelleneinrichtung kann dazu dienen, einem Patienten Signale des Bildgebungsgeräts anzuzeigen. Die Schnittstelleneinrichtung kann dazu dienen, einem Patienten eine Rückmeldung zu ermöglichen. Beispielsweise kann ein Patient mithilfe der Schnittstelleneinrichtung bei Problemen oder Unwohlsein ein Signal geben. Die Schnittstelleneinrichtung kann dazu dienen, einem Patienten Informationen zur Verfügung zu stellen. Beispielsweise können einem Patienten Anweisungen übermittelt werden. Die Schnittstelleneinrichtung kann zur Kommunikation mit einem Patienten dienen.
Das bildgebungsgeräteseitige Schnittstellenmodul und das patientenseitige Schnittstellenmodul können voneinander baulich gesondert sein. Das bildgebungsgeräteseitige Schnittstellenmodul und das patientenseitige Schnittstellenmodul können miteinander signalübertragend verbunden sein. Das patientenseitige Schnittstellenmodul kann bezüglich des bildgebungsgeräteseitigen Schnittstellenmoduls und/oder bezüglich des Bildgebungsgerätes begrenzt mobil sein. Eine Signalübertragung zwischen dem bildgebungsgeräteseitigen Schnittstellenmodul und dem patientenseitigen Schnittstellenmodul kann optisch erfolgen. „Optisch“ umfasst vorliegend gegebenenfalls auch unsichtbare Bereiche elektromagnetischer Strahlung wie Infrarotstrahlung und/oder UV-Strahlung.
Die Eingabeeinrichtung kann mehrere Eingabemodule aufweisen. Die Eingabemodule können baulich und/oder funktional gruppenweise angeordnet sein. Die Eingabeeinrichtung kann wenigstens einen Signaleingang und wenigstens einen Signalausgang aufweisen. Die Eingabeeinrichtung kann für eine Gruppe von Eingabemodulen einen gemeinsamen Signaleingang und einen gemeinsamen Signalausgang aufweisen.
Das wenigstens eine Eingabemodul kann einen einzigen faseroptischen Sensor aufweisen. Das wenigstens eine Eingabemodul kann mehrere faseroptische Sensoren aufweisen. Die mehreren faseroptischen Sensoren des wenigstens einen Eingabemoduls können kaskadiert angeordnet sein. Mehrere Eingabemodule können kaskadiert angeordnet sein. Die Eingabeeinrichtung kann mehrere kaskadiert angeordnete faseroptische Sensoren aufweisen. Damit ist eine Anzahl und/oder erforderliche Länge von Verbindungsleitungen verringert.
Der wenigstens eine faseroptische Sensor kann ein intrinsischer Sensor sein. Ein Strahlungsleiter kann direkt als Messaufnehmer dienen und somit zugleich Sensor als auch Leitung sein.
Der wenigstens eine faseroptische Sensor kann ein in einen Strahlungsleiter eingeschriebener optischer Interferenzfilter sein. Der Interferenzfilter kann eine vorgegebene Filterbandbreite aufweisen. Wellenlängen, die innerhalb der Filterbandbreite liegen, werden reflektiert. Der wenigstens eine faseroptische Sensor kann ein Faser-Bragg-Gitter aufweisen. Das Faser-Bragg-Gitter kann mithilfe eines Femtosekundenlasers in pure-silica Glasfasern geschrieben sein. Dieses Faser-Bragg-Gitter weist eine besonders hohe Strahlenfestigkeit auf. Die Faser-Bragg-Gitter unterschiedlicher faseroptischer Sensoren können unterschiedliche Mittenwellenlängen aufweisen. Damit ist eine unerwünschte Beeinflussung im spektralen Bereich reduziert bzw. vermieden. Eine Auswertung der Faser-Bragg-Gitter kann bei breitbandiger Beleuchtung erfolgen. Eine Auswertung der Faser-Bragg-Gitter kann mithilfe eines Spektrometers erfolgen. Eine Auswertung der Faser-Bragg-Gitter kann mithilfe von Kantenfiltern erfolgen.
Der wenigstens eine faseroptische Sensor kann ein extrinsischer Sensor sein. Ein Strahlungsleiter kann nur als Überträger einer vom Sensor erfassten Messgröße dienen, die vom Sensor als optisches Signal zur Verfügung gestellt wird.
Die Eingabeeinrichtung kann wenigstens einen Temperatursensor aufweisen. Der wenigstens eine Temperatursensor kann ein faseroptischer Temperatursensor sein. Der wenigstens eine Temperatursensor kann zur ortsaufgelösten Temperaturmessung dienen. Der wenigstens eine Temperatursensor kann zur Temperaturmessung durch temperaturabhängige Raman-Streuung in einem Strahlungsleiter dienen.
Die Eingabeeinrichtung kann wenigstens einen Beschleunigungssensor aufweisen. Der wenigstens eine Beschleunigungssensor kann ein faseroptischer Beschleunigungssensor sein. Der wenigstens eine Beschleunigungssensor kann einen Faserkreisel aufweisen zur Messung einer Winkelgeschwindigkeit mittels Interferenz zweier in einem aufgewickelten Strahlungsleiter gegenläufig umlaufender Strahlen.
Die Eingabeeinrichtung kann wenigstens einen Drucksensor aufweisen. Der wenigstens eine Drucksensor kann ein faseroptischer Drucksensor sein. Durch Druck können Biegeverluste induziert werden, die zu Transmissionsänderungen in einem Strahlungsleiter führen.
Die Eingabeeinrichtung kann wenigstens ein mehrdimensionales Eingabemodul aufweisen. Das wenigstens eine mehrdimensionale Eingabemodul kann joystickartig ausgeführt sein. Das wenigstens eine mehrdimensionale Eingabemodul kann einen Steuerstift aufweisen. Das wenigstens eine mehrdimensionale Eingabemodul kann mehrere Steuergeber aufweisen, die abhängig von einer Position des Steuerstifts angesteuert werden. Die Steuergeber können faseroptische Sensoren sein.
Die Eingabeeinrichtung kann wenigstens ein einrastbares Eingabemodul aufweisen. Das wenigstens eine einrastbare Eingabemodul kann ein Tastschalter oder ein Rastschalter sein. Die Eingabeeinrichtung kann wenigstens ein nicht einrastbares Eingabemodul aufweisen. Das wenigstens eine nicht einrastbare Eingabemodul kann ein Taster sein. Die Eingabeeinrichtung kann wenigstens ein bistabiles Eingabemodul aufweisen. Das wenigstens eine bistabile Eingabemodul kann ein Kippschalter oder ein Wippschalter sein.
Sämtliche Bauteile des patientenseitigen Schnittstellenmoduls können MR- und/oder röntgenkompatibel sein. Sämtliche Bauteile des patientenseitigen Schnittstellenmoduls können nichtmetallisch sein. Das patientenseitige Schnittstellenmodul kann Kunststoffbauteile aufweisen. Der Kunststoff kann ein Hochleistungspolymer sein. Der Kunststoff kann ein Polycarbonat sein. Der Kunststoff kann ein Polyetherketon sein. Der Kunststoff kann eine Füllung aufweisen. Die Füllung kann Glasfasern, Keramik, Naturfasern, Naturstoffe gegebenenfalls harzgetränkt aufweisen. Der Kunststoff weist eine geringe Kriechneigung, eine gute Klebbarkeit und eine vergleichsweise hohe Wärmeleitfähigkeit auf.
Das patientenseitige Schnittstellenmodul kann eine Ausgabeeinrichtung mit wenigstens einem optischen Ausgabemodul aufweisen. Die Ausgabeeinrichtung kann mehrere Ausgabemodule aufweisen. Die Ausgabemodule können zueinander parallel angeordnet sein. Die Ausgabeeinrichtung kann einen Wellenlängenmultiplexer aufweisen. Die Ausgabeeinrichtung kann einen Signaleingang für den Wellenlängenmultiplexer aufweisen. Das wenigstens eine Ausgabemodul kann mit dem Wellenlängenmultiplexer signalübertragend verbunden sein. Das wenigstens eine Ausgabemodul kann eine Strahlungsauskopplung ermöglichen. Das wenigstens eine Ausgabemodul kann ein Konvertermaterial zum Konvertieren nicht sichtbarer Strahlung in sichtbare Strahlung aufweisen. Das wenigstens eine Ausgabemodul kann ein optisches Gitter aufweisen.
Die Eingabeeinrichtung und die Ausgabeeinrichtung können gemeinsam baulich in dem patientenseitigen Schnittstellenmodul integriert sein. Die Eingabeeinrichtung und die Ausgabeeinrichtung können voneinander baulich gesondert sein.
Das bildgebungsgeräteseitige Schnittstellenmodul kann eine Recheneinrichtung aufweisen. Das bildgebungsgeräteseitige Schnittstellenmodul kann eine Strahlungsquelle aufweisen. Die Strahlungsquelle kann ein NIR-Laser sein. Die Strahlungsquelle kann durchstimmbar sein. Das bildgebungsgeräteseitige Schnittstellenmodul kann einen optischen Schalter aufweisen. Das bildgebungsgeräteseitige Schnittstellenmodul kann Photodioden aufweisen. Das bildgebungsgeräteseitige Schnittstellenmodul kann einen optischen Zirkulator aufweisen. Die Recheneinrichtung kann zum Steuern der Strahlungsquelle und/oder des optischen Schalters dienen. Den Recheneinrichtungen können Signale der Photodioden zur Verfügung stehen. Die Recheneinrichtung kann zum Auswerten von Signalen dienen. Der optische Zirkulator kann dazu dienen, eine von der Strahlungsquelle eingestrahlte Strahlung und eine von den Faser-Bragg-Gittern reflektierte Strahlung zu trennen.
Die Schnittstelleneinrichtung kann Strahlungsleiter zum faseroptischen Verbinden des patientenseitigen Schnittstellenmoduls und des bildgebungsgeräteseitigen Schnittstellenmoduls aufweisen. Als Strahlungsleiter können Fasern aus Quarzglas oder Kunststoff dienen. Die Strahlungsleiter können Monomodefaser oder Multimodefasern sein. Die Strahlungsleiter können auch als Lichtwellenleiter oder Lichtleitkabel bezeichnet werden. Die Schnittstelleneinrichtung kann wenigstens einen Eingabestrang und wenigstens einen Ausgabestrang zum faseroptischen Verbinden des patientenseitigen Schnittstellenmoduls und des bildgebungsgeräteseitigen Schnittstellenmoduls aufweisen. Die Schnittstelleneinrichtung kann einen als Hinleitung dienenden Eingabestrang, einen als Rückleitung dienenden Eingabestrang und einen Ausgabestrang zum faseroptischen Verbinden des patientenseitigen Schnittstellenmoduls und des bildgebungsgeräteseitigen Schnittstellenmoduls aufweisen.
Eine Signalübertragung kann im Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts erfolgen. Eine Signalübertragung kann im Wellenlängenbereich der Infrarotstrahlung, insbesondere im nahen Infrarotbereich (NIR), erfolgen. Eine Signalübertragung kann im Wellenlängenbereich der Ultraviolettstrahlung erfolgen.
Außerdem erfolgt die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe auch gemäß dem Gegenstand des Anspruchs 23 mit einem medizinisch-diagnostischen Bildgebungsgerät aufweisend eine derartige Schnittstelleneinrichtung.
Das Bildgebungsgerät kann zur Bilderzeugung mittels Röntgenstrahlung, beispielsweise Röntgenaufnahmen, Computertomographie, mittels Radionukliden, beispielsweise Szintigraphie, Positronen-Emissions-Tomographie, Single-Photon-Emissionscomputertomographie, mittels Ultraschall, beispielsweise Sonographie, mittels Kernspinresonanz, beispielsweise Magnetresonanztomographie, mittels Infrarotstrahlung, beispielsweise diagnostische Thermographie und/oder mittels sichtbarem Licht, beispielsweise Endoskopie, optische Tomographie, dienen. Das Bildgebungsgerät kann zur Erzeugung von Schnittbildern, Projektionsbildern und/oder Oberflächenabbildungen dienen. Das Bildgebungsgerät kann zur Erzeugung anatomischer und/oder funktioneller Bilder dienen. Das Bildgebungsgerät kann zur Erzeugung statischer und/oder bewegter Bilder dienen.
Das Bildgebungsgerät kann zum Untersuchen von Patienten dienen. Das Bildgebungsgerät kann einen Untersuchungsraum aufweisen. Das Bildgebungsgerät kann eine Untersuchungsliege aufweisen. Das Bildgebungsgerät kann wenigstens einen Signaleingang und/oder wenigstens einen Signalausgang zur signalübertragenden Verbindung mit der Schnittstelleneinrichtung aufweisen. Während einer Untersuchung kann das patientenseitige Schnittstellenmodul in dem Untersuchungsraum angeordnet sein. Das patientenseitige Schnittstellenmodul kann an der Untersuchungsliege angeordnet sein. Das Bildgebungsgerät kann zur roboterunterstützten Untersuchung von Patienten dienen.
Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem ein MRT-kompatibles Eingabegerät.
Eine Eingabeeinheit kann faseroptische Sensoren und ansonsten ausschließlich nichtmetallische Bauteile aufweisen und damit unempfindlich gegenüber äußerer Störeinflüsse (wie Magnetfelder und Strahlung) sein und eine äußere Umgebung auch nicht beeinflussen (ebenfalls Felder für eine Bildgebung, Absorption von Röntgenstrahlung, Entzündung von explosionsgefährlichen Umgebungen etc.). Zudem kann bei einer geeigneten Ausprägung mit kaskadierbaren Sensoren gearbeitet werden und somit die Anzahl an nötigen Leitungen minimiert werden. Diese Leitung können bei geeigneter Wahl von Sensoren im Vergleich zu anderen Lösungen sehr dünn sein (beispielsweise Faser mit Mantel ca. 250µm/Schutzschlauch ca. 900µm/Mantel ca. 2,1mm). Zudem kann einem Bediener über die gleiche Technologie ein optisches Signal zurückgegeben werden und somit eine vollwertige Bedieneinheit aufgebaut werden.
Als Sensorelemente können Faser-Bragg-Gitter eingesetzt werden. Ihr Einsatz ermöglicht es, Dehnungen und Temperaturänderungen anhand der Wellenlängenänderung des reflektierten Peaks zu messen. Diese sind aufgrund ihrer Transparenz für andere Wellenlängen kaskadierbar. Somit kann die Anzahl benötigter Zuleitungen reduziert werden. Bei Auswertung der Wellenlänge anstelle der Intensität einer Dämpfung in der Zuleitung (hervorgerufen durch Biegung und Klemmungen) kann die Messung störungsunanfälliger gestaltet werden. Die Intensität kann dazu verwendet werden, Fehler zu erkennen. Somit kann bei Störungen das zu steuernde System sicherheitshalber in einen definierten Zustand gebracht werden (Notaus wegen Störung der Eingabeeinheit). Es können nicht modifizierte lichtleiterfasern eingesetzt werden. Eine Auswertung kann mittels OFDR, SBS und/oder OTDR erfolgen. Ein Einfluss auf Glasfasern kann ortsaufgelöst gemessen werden. Es können andere Fasersensoren eingesetzt werden. Plastikfasern können verwendet werden. Singlemode-, Wenigmode- oder Multimodefasern aus Glas bieten einen Biegbarkeits- und Platzvorteil. Die Fasersensoren können auf Strukturen aufgebracht sein, die bei Benutzereingabe die Faser mechanisch beeinflussen und somit einen messbaren Effekt hervorrufen.
Durch eine Erfassung von Temperaturen kann festgestellt werden, ob der Benutzer das Gerät noch in der Hand hält. Durch einen Einsatz von faseroptischen Beschleunigungsmessern kann vor allem im Medizinischen Bereich eine Muskelbewegung und damit auch eine Nervosität und Anspannung eines Patienten gemessen werden. Zudem kann auch eine Lage eines Eingabegeräts im Raum durch den Einfluss der Schwerkraft auf den Beschleunigungssensor näherungsweise bestimmt werden. Durch eine geeignete Ausführung eines Bedienteils kann eine Greifkraft auf ein Gehäuse bestimmt werden und somit ein Rückschluss auf eine Anspannung des Bedieners erfolgen oder ein Drücken des Gehäuses kann als Eingabemaß verwendet werden. Durch Verformung einer geeigneten Struktur kann eine Art Joystickfunktion realisiert sein. Damit kann ein Bediener gezielt Funktionen steuern. Diese Funktion bietet neben Tasten vor allem bei funktionalen MRT-Untersuchungen Vorteile. Die Sensoren können auf Strukturen aufgebracht sein, die eine temporär einrastende Funktionalität realisieren, wie etwa einen durch Torsion lösbaren Notausschalter. Hierbei kann durch einen vorgespannten Aufbau sowohl ein schnelles auslösen als auch eine Funktionsprüfung realisiert sein, wenn im ungespannten Zustand das Notaussignal gegeben ist. Löst sich beispielsweise eine Klebung, ist die Eingabeeinheit automatisch in einem sicheren Zustand. Die Sensoren können auf eine nicht einrastende Struktur aufgebracht sein (Drucktaster), die Sensoren können auf eine bistabile Struktur aufgebracht sein (Kipphebelschalter, Wippschalter).
Einem Benutzer kann über optische Fasern ein optisches Feedback gegeben werden. Dabei kann jedes Anzeigeelement eine einzelne Glasfaser bekommen und/oder über eine Glasfaser kann Licht für mehrere Anzeigeelemente übertragen werden, wobei für jedes Anzeigeelement ein eigener Wellenlängenbereich verwendet wird. Es kann direkt sichtbares Licht verwendet werden. Es kann Strahlung eines anderen Wellenlängenbereichs verwendet werden. Es kann Strahlung im nahen Infrarot zwischen ca. 1500nm und ca. 1600nm verwendet werden, welche mittels optischer Upconvertermaterialien in sichtbares Licht verwandelt wird oder dazu verwendet wird, optische Phosphormaterialien, die mit einer niedrigeren Wellenlänge (UV oder tiefes Blau mit einer Wellenlänge von weniger als ca. 500nm, bevorzugt aber im nicht sichtbaren Bereich) aufgeladen sind und zur Emission anzuregen. Vorteilhaft am NIR-Bereich ist, dass ein Wellenlängenmultiplexer aus der Telekommunikationstechnik eingesetzt werden kann.
Für Anzeigeelemente und für eine Auswertung der Fasersensoren kann der gleiche NIR-Laser verwendet werden. Dadurch kann mit einer Lichtquelle sowohl eine Auswertung als auch ein Feedback an einen Benutzer erfolgen. Hierzu kann ein für die Sensoren ungenutzter Wellenlängenbereich benutzt werden oder aber der Laser kann optisch umgeschaltet werden zwischen Auswertungsglasfasern und Sensorglasfasern.
Die Anzeigeelemente können mithilfe eines Beugungsgitters realisiert und entweder variabel breitbandig beleuchtet oder in einem kontrollierten Bereich mit einer durchstimmbaren Lichtquelle beleuchtet sein um eine Art skalenanzeige zu realisieren.
Mit „kann“ sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Demzufolge gibt es jeweils ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweist.
Die erfindungsgemäße Schnittstelleneinrichtung ermöglicht bzw. verbessert eine patientenseitige Signaleingabe. Eine optische Signalausgabe an einen Patienten ist ermöglicht bzw. verbessert. Eine Kommunikation mit einem Patienten ist ermöglicht bzw. verbessert. Eine ungestörte Bildgebung ist ermöglicht.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf eine Figur näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieses Ausführungsbeispiels können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen verbundene Merkmale dieses Ausführungsbeispiels können auch einzelne Merkmale der Erfindung darstellen.
Die Figur zeigt schematisch und beispielhaft eine Schnittstelleneinrichtung für ein medizinisch-diagnostisches Bildgebungsgerät. Die Schnittstelleneinrichtung 100 bildet eine Schnittstelle zwischen dem hier nicht näher dargestellten Bildgebungsgerät und einem Patienten.
Das Bildgebungsgerät dient zum Untersuchen von Patienten und weist einen Untersuchungsraum sowie eine Untersuchungsliege auf. Das Bildgebungsgerät dient zur Bilderzeugung mittels Röntgenstrahlung, wie Röntgenaufnahmen, Computertomographie, mittels Radionukliden, wie Szintigraphie, Positronen-Emissions-Tomographie, Single-Photon-Emissionscomputertomographie, mittels Ultraschall, wie Sonographie, mittels Kernspinresonanz, wie Magnetresonanztomographie, mittels Infrarotstrahlung, wie diagnostische Thermographie und/oder mittels sichtbarem Licht, wie Endoskopie, optische Tomographie. Das Bildgebungsgerät dient zur Erzeugung von Schnittbildern, Projektionsbildern und/oder Oberflächenabbildungen. Das Bildgebungsgerät dient zur Erzeugung anatomischer und/oder funktioneller Bilder. Das Bildgebungsgerät dient zur Erzeugung statischer und/oder bewegter Bilder.
Die Schnittstelleneinrichtung 100 weist ein patientenseitiges Schnittstellenmodul 102 und ein bildgebungsgeräteseitiges Schnittstellenmodul 104 auf. Zum Durchführen von Untersuchungen wird ein Patient auf der Untersuchungsliege in dem Untersuchungsraum platziert.
Das Bildgebungsgerät weist eine Datenschnittstelle und eine Schnittstelle für ein Notaus-Signal auf. Die Schnittstelleneinrichtung 100 weist korrespondierend eine Schnittstelle 106 zum Datenaustausch und eine Schnittstelle 108 für ein Notaus-Signal auf. Die Schnittstellen 106, 108 sind elektrische Schnittstellen.
Die Schnittstelleneinrichtung 100 dient zur Kommunikation mit einem Patienten während einer Untersuchung. Das bildgebungsgeräteseitige Schnittstellenmodul 104 ist an dem Bildgebungsgerät außerhalb des Untersuchungsraums angeordnet.
Während der Untersuchung ist das patientenseitige Schnittstellenmodul 102 ebenfalls in dem Untersuchungsraum angeordnet. Sämtliche Bauteile des patientenseitigen Schnittstellenmoduls 102 sind MR- und/oder röntgenkompatibel. Sämtliche Bauteile des patientenseitigen Schnittstellenmoduls sind nichtmetallisch. Das patientenseitige Schnittstellenmodul 102 weist eine Eingabeeinrichtung 110 und eine Ausgabeeinrichtung 112 auf. Die Eingabeeinrichtung 110 dient dazu, eine patientenseitige Signaleingabe zu ermöglichen. Die Ausgabeeinrichtung 112 dient dazu, einem Patienten Signale des Bildgebungsgeräts anzuzeigen.
Die Eingabeeinrichtung 110 weist mehrere Eingabemodule, wie 114, 116, auf. Die Eingabemodule, wie 114, 116 sind kaskadiert an einem Sensorstrang angeordnet. Mit dem Sensorstrang sind eine Hinleitung 118 und eine Rückleitung 120 gebildet. Bei einer anderen Ausführung kann die Eingabeeinrichtung mehrere Sensorstränge aufweisen und/oder der Sensorstrang kann bzw. die Sensorstränge können anders aufgebaut sein. Der Sensorstrang ist vorliegend mit einem Lichtwellenleiter 122 gebildet.
Die Eingabemodule 114, 116 weisen faseroptische Sensoren auf. Die faseroptischen Sensoren sind vorliegend intrinsisch mit Faser-Bragg-Gittern 126 ausgeführt. Die Faser-Bragg-Gitter 126 sind in den Lichtwellenleiter 122 eingeschriebene optische Interferenzfilter. Wellenlängen, die innerhalb der Filterbandbreite um λ_B liegen, werden reflektiert. Die einzelnen Schichten werden beispielsweise mittels eines Femtosekundenlasers in den Lichtwellenleiter 122 eingeschrieben. In dem Lichtwellenleiterkern entsteht eine periodische Modulation der Brechzahl mit hohen und niedrigen Brechzahlbereichen, die das Licht einer bestimmten Wellenlänge zurück reflektiert. Die Mittenwellenlänge der Filterbandbreite in Monomodefasern ergibt sich durch die Bragg-Bedingung $λ_{B} = n_{e f f} \cdot 2 Λ = n_{e f f} \cdot λ$
mit n_eff: effektive Brechzahl; Λ: Gitterperiode.
Die effektive Brechzahl n_eff hängt von der Geometrie des Lichtwellenleiters 122, den Brechzahlen n₁, n₂, n₃ und von den Wellenmoden ab. Dabei ist λ_B die Wellenlänge im Vakuum und λ die effektive Wellenlänge im Lichtwellenleiter 122. Die spektrale Breite des Bandes hängt von der Länge eines Faser-Bragg-Gitters 126 und der Stärke der Brechzahländerung zwischen den benachbarten Brechzahlbereichen ab. Die Faser-Bragg-Gitter 126 dienen vorliegend als Drucksensoren, wobei die Faser-Bragg-Gitter 126 als Sensoren für Temperatur und Dehnung anhand einer sich ändernden reflektierten Wellenlänge wirken, wobei sich eine Dehnung des Lichtwellenleiters 122 aus einem Anteil einer von außen aufgebrachten Dehnung und einer thermischen Ausdehnung zusammensetzt.
Die Eingabemodule 114 weisen jeweils ein Faser-Bragg-Gitter 126 auf, das einachsig beispielsweise mithilfe eines Tastschalters, Rastschalters, Tasters, Kippschalters oder Wippschalters beaufschlagbar ist. Das Eingabemodul 116 weist mehrere Faser-Bragg-Gitter 126 auf, die zur zweiachsigen Eingabe mithilfe eines joystickartig bewegbaren Steuerstifts 128 beaufschlagbar sind. Dabei dient ein Faser-Bragg-Gitter 126 zum Sensieren einer x-Auslenkung und ein weiteres Faser-Bragg-Gitter 126 zum Sensieren einer y-Auslenkung. Der Lichtwellenleiter 122 ist ausgehend von dem bildgebungsgeräteseitigen Schnittstellenmodul 104 über die Hinleitung 118 mit einer Strahlung beaufschlagbar. Über die Rückleitung 120 kann eine Strahlung zu dem bildgebungsgeräteseitigen Schnittstellenmodul 104 zurückgeführt werden.
Die Ausgabeeinrichtung 112 weist mehrere optische Ausgabemodule, wie 130, auf. Die Ausgabeeinrichtung 112 weist einen Wellenlängenmultiplexer 132 auf. Der Wellenlängenmultiplexer 132 weist einen Signaleingang und Signalausgänge auf. Der Signaleingang des Wellenlängenmultiplexers 132 ist ausgehend von dem bildgebungsgeräteseitigen Schnittstellenmodul 104 über einen Lichtwellenleiter 134 mit einer Strahlung beaufschlagbar. Über Lichtwellenleiter, wie 136, können die Ausgabemodule 130 über die Signalausgänge des Wellenlängenmultiplexers 132 wellenlängenselektiv beaufschlagt werden. Die Ausgabemodule 130 ermöglichen jeweils eine Strahlungsauskopplung.
Das bildgebungsgeräteseitige Schnittstellenmodul 104 weist eine Recheneinrichtung 138, einen durchstimmbaren NIR-Laser 140 als Strahlungsquelle, einen optischen Schalter 142, Photodioden, wie 144, und einen optischen Zirkulator 146 auf.
Die Recheneinrichtung 138 dient zum Steuern des NIR-Lasers 140 und des optischen Schalters 142. Über die Photodioden 144 stehen der Recheneinrichtung 138 Signale der Hinleitung 118 sowie der Rückleitung 120 zur Auswertung zur Verfügung. Der optische Zirkulator 146 dient dazu, eine von dem NIR-Laser 140 eingestrahlte Strahlung und eine von den Faser-Bragg-Gittern 126 reflektierte Strahlung zu trennen. Über den optischen Schalter 142 sind die Eingabeeinrichtung 110 sowie die Ausgabeeinrichtung 112 beaufschlagbar.
Der NIR-Laser 140 erzeugt eine Strahlung im nahen Infrarotbereich mit Wellenlängen zwischen ca. 0,78 µm bis ca. 3,0 µm. Damit erfolgt eine Signalübertragung in einem unsichtbaren Wellenlängenbereich. Die Ausgabemodule 130 weisen jeweils ein Konvertermaterial zum Konvertieren der IR-Strahlung in sichtbare Strahlung auf.
Bezugszeichenliste

100: Schnittstelleneinrichtung
102: patientenseitiges Schnittstellenmodul
104: bildgebungsgeräteseitiges Schnittstellenmodul
106: Schnittstelle
108: Schnittstelle
110: Eingabeeinrichtung
112: Ausgabeeinrichtung
114: Eingabemodul
116: Eingabemodul
118: Hinleitung
120: Rückleitung
122: Lichtwellenleiter
126: Faser-Bragg-Gitter
128: Steuerstift
130: Ausgabemodul
132: Wellenlängenmultiplexer
134: Lichtwellenleiter
136: Lichtwellenleiter
138: Recheneinrichtung
140: NIR-Laser
142: optischer Schalter
144: Photodiode
146: optischer Zirkulator

Claims

Schnittstelleneinrichtung (100) für ein medizinisch-diagnostisches Bildgebungsgerät, die Schnittstelleneinrichtung (100) aufweisend ein patientenseitiges Schnittstellenmodul (102) und ein bildgebungsgeräteseitiges Schnittstellenmodul (104), dadurch gekennzeichnet, dass das patientenseitige Schnittstellenmodul (102) zur patientenseitigen Signaleingabe eine Eingabeeinrichtung (110) mit wenigstens einem Eingabemodul (114, 116) aufweist, wobei das wenigstens eine Eingabemodul (114, 116) wenigstens einen faseroptischen Sensor aufweist.
Schnittstelleneinrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabeeinrichtung (110) mehrere kaskadiert angeordnete faseroptische Sensoren aufweist.
Schnittstelleneinrichtung (100) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine faseroptische Sensor ein intrinsischer Sensor ist.
Schnittstelleneinrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine faseroptische Sensor ein Faser-Bragg-Gitter (126) ist.
Schnittstelleneinrichtung (100) nach wenigstens einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine faseroptische Sensor ein extrinsischer Sensor ist.
Schnittstelleneinrichtung (100) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabeeinrichtung (110) wenigstens einen Temperatursensor aufweist.
Schnittstelleneinrichtung (100) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabeeinrichtung (110) wenigstens einen Beschleunigungssensor aufweist.
Schnittstelleneinrichtung (100) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabeeinrichtung (110) wenigstens einen Drucksensor aufweist.
Schnittstelleneinrichtung (100) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabeeinrichtung wenigstens ein mehrdimensionales Eingabemodul (116) aufweist.
Schnittstelleneinrichtung (100) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabeeinrichtung wenigstens ein einrastbares Eingabemodul (114) aufweist.
Schnittstelleneinrichtung (100) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabeeinrichtung wenigstens ein nicht einrastbares Eingabemodul (114) aufweist.
Schnittstelleneinrichtung (100) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabeeinrichtung wenigstens ein bistabiles Eingabemodul (114) aufweist.
Schnittstelleneinrichtung (100) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Bauteile des patientenseitigen Schnittstellenmoduls (102) mit einem angewendeten Bildgebungsverfahren kompatibel sind.
Schnittstelleneinrichtung (100) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Bauteile des patientenseitigen Schnittstellenmoduls (102) MR- und/oder röntgenkompatibel sind.
Schnittstelleneinrichtung (100) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das patientenseitige Schnittstellenmodul (102) eine Ausgabeeinrichtung (112) mit wenigstens einem optischen Ausgabemodul (130) aufweist.
Schnittstelleneinrichtung (100) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Ausgabemodul (130) ein Konvertermaterial zum Konvertieren nicht sichtbarer Strahlung in sichtbare Strahlung aufweist.
Schnittstelleneinrichtung (100) nach wenigstens einem der Ansprüche 15-16, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Ausgabemodul (130) ein optisches Gitter aufweist.
Schnittstelleneinrichtung (100) nach wenigstens einem der Ansprüche 15-17, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabeeinrichtung (112) einen Wellenlängenmultiplexer (132) aufweist.
Schnittstelleneinrichtung (100) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das bildgebungsgeräteseitige Schnittstellenmodul (104) eine Recheneinrichtung (138) aufweist.
Schnittstelleneinrichtung (100) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das bildgebungsgeräteseitige Schnittstellenmodul (104) eine Strahlungsquelle aufweist.
Schnittstelleneinrichtung (100) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle ein NIR-Laser (140) ist.
Schnittstelleneinrichtung (100) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelleneinrichtung (100) Strahlungsleiter (134) zum faseroptischen Verbinden des patientenseitigen Schnittstellenmoduls (102) und des bildgebungsgeräteseitigen Schnittstellenmoduls (104) aufweist.
Medizinisch-diagnostisches Bildgebungsgerät gekennzeichnet durch eine Schnittstelleneinrichtung (100) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche.