DE102015206158A1

DE102015206158A1 - Mobiles C-Bogensystem

Info

Publication number: DE102015206158A1
Application number: DE102015206158.2A
Authority: DE
Inventors: Alexander Gemmel; Sultan Haider
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2015-04-07
Filing date: 2015-04-07
Publication date: 2016-10-13
Anticipated expiration: 2035-04-08
Also published as: DE102015206158B4; US10076295B2; US20160296185A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein mobiles C-Bogensystem, aufweisend: ein Grundgerät (1) mit einer Fahrvorrichtung (1.2) zur Bewegung des Grundgerätes (1) in eine horizontale Bewegungsrichtung (x, y, s) und einem zumindest in orbitaler und angularer Bewegungsrichtung (o, a) beweglichen C-Bogen (2), eine Datenverarbeitungseinheit (5.4) mit einem Speicher (5.5) zur Speicherung von Programmen (P1–Pn), die während des Betriebes ausgeführt werden, und ein mit dem Grundgerät (1) des C-Bogensystems verbundenes Steuer- und Anzeigesystem (5) mit Bedien- und Anzeigeelementen (5.3, 5.1, 5.2), mehrere Sensoren (S) zur Erfassung zumindest eines Teils der unmittelbaren Umgebung des C-Bogens (2). Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass ein Kontrollsystem (5.6) vorliegt, welches dazu ausgebildet ist, abhängig von einer vorgesehenen oder tatsächlichen Bewegung des Grundgerätes (1) und/oder zumindest eines Teils des Grundgerätes (1) in eine Bewegungsrichtung vor einem Hindernis in der vorgesehenen oder tatsächlichen Bewegungsrichtung auf der Basis der durch mindestens einen Sensor (S) erfassten Umgebung zu warnen.

Description

Die Erfindung betrifft ein mobiles C-Bogensystem, welches insbesondere ein Grundgerät aufweist, das mit einer Fahrvorrichtung und einem in orbitaler und angularer Bewegungsrichtung beweglichen C-Bogen ausgestattet ist, eine Datenverarbeitungseinheit mit einem Speicher, ein mit dem Grundgerät des C-Bogensystems verbundenes Steuer- und Anzeigesystem mit Bedien- und Anzeigeelementen, und mehrere Sensoren zur Erfassung zumindest eines Teils der unmittelbaren Umgebung des C-Bogens aufweist.
Ein mobiles C-Bogensystem ist beispielsweise aus der Druckschrift DE 10 2012 202 359 A1 bekannt. Dort wird ein mobiles C-Bogensystem mit einer an einem C-Bogen befestigten Strahler-Detektor-Anordnung, bestehend aus einer an einem Ende des C-Bogens befestigten Röntgenröhre und einem am anderen Ende des C-Bogens befestigten ersten Flächendetektor, wobei weiterhin ein Steuer- und Rechensystem zum Betrieb des C-Bogensystem einschließlich Bilddatenakquisition vorgesehen ist, beschrieben.
Weiterhin ist aus der Druckschrift DE 10 2005 023 165 A1 im Zusammenhang mit einem medizinisches Bildgebungssystem ein Kollisionsschutzverfahren bekannt, bei dem mit einem um einen Patienten verfahrbaren Teil zur Verhinderung einer Kollision des verfahrbaren Teils mit dem Patienten die Bewegung des verfahrbaren Teils gestoppt oder verlangsamt wird, wenn das Teil in eine den Patienten umhüllende Schutzzone eintritt, wobei die Oberfläche des Patienten zuvor optisch erfasst wird und aus der erfassten Oberfläche des Patienten eine individuelle Schutzzone für diesen Patienten berechnet wird.
Grundsätzlich bleibt jedoch bei solchen Systemen das Problem, dass einerseits eine manuelle Bewegung oder Steuerung eines mobilen C-Bogensystems bei Verfahren des Systems zwischen unterschiedlichen Einsatzorten die Gefahr einer Kollision enthält oder auch eine beliebige Bewegung des C-Bogens mit daran angeordnetem Detektor und Röntgenröhre zu Kollisionen mit Einrichtungsgegenständen führen kann. Kommt es zu solch einer Kollision, so können einerseits erhebliche Schäden entstehen, andererseits kann auch ein erheblicher Zeitverlust aufgrund eines eventuell notwendig werdendes Neustarts des Systems eintreten, der bei der anstehenden Untersuchung eines Notfallpatienten sogar letale Folgen nach sich ziehen kann.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein C-Bogensystem zu finden, welches das Auftreten von Kollisionen mit im Umfeld befindlichen Gegenständen vermeidet oder zumindest hilft, deren Auftreten stark zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche.
Die Erfinder haben erkannt, dass bei einem mobilen C-Bogensystem – wie beispielsweise dem Cios Alpha oder dem ARCADIS der Anmelderin –, welches zumindest ein fahrbares Grundgerät mit einem auch separat beweglichen C-Bogen, ein ebenfalls fahrbares Steuer- und Anzeigesystem und gegebenenfalls auch einem zusätzlichen frei beweglichen Steuer- und Anzeigetablett aufweist, es möglich ist, unter Verwendung von Umgebungsinformationen, die durch am Grundgerät befestigte Sensoren ermittelt werden, Kollisionen zu verhindern, indem in Abhängigkeit von einer beabsichtigten oder tatsächlich bereits vorliegenden Bewegung des Grundgerätes und/oder des zum Grundgerät zählenden C-Bogens in eine Bewegungsrichtung zumindest eines Teils des C-Bogensystems vor einem Hindernis in der vorgesehenen oder tatsächlichen Bewegungsrichtung auf der Basis der durch mindestens einen Sensor erfassten Umgebung zu warnen.
Eine solche Warnung kann dabei zunächst in der Anzeige der Umgebung in Bewegungsrichtung sein. Dabei kann das Vorliegen und natürlich die Detektion einer tatsächlichen Bewegung in eine Bewegungsrichtung – vorzugsweise mit Hilfe eines Bewegungssensors – als Trigger für die entsprechende Anzeige des Umfeldes des bewegten Teils in Bewegungsrichtung verwendet werden. Liegt eine Steuerung vor, zum Beispiel in Verbindung mit einem motorischen Antrieb, so kann ein – vorzugsweise auf programmtechnischer Ebene, gegebenenfalls durch mindestens einen noch nicht ausgeführten oder bestätigten – Steuerbefehl zur Bewegung des Grundgerätes oder des C-Bogens der Trigger für die Anzeige in die vorgesehene Bewegungsrichtung sein.
Eine solche Anzeige kann vorzugsweise auf dem Steuer- und Anzeigesystem und/oder auf dem gegebenenfalls auch zusätzlich vorhandenen Steuer- und Anzeigetablett ausgeführt werden. Beispielsweise kann, sobald eine Bewegung vorgesehen ist oder stattfindet, mindestens ein entsprechendes Fenster auf einer Anzeigevorrichtung aufgehen, an der die jeweilige Bewegungssteuerung stattfindet, so dass der Bediener, der die Bewegung veranlasst, sofort einen entsprechenden Überblick über das Umfeld hat, in das die Bewegung ausgeführt wird beziehungsweise werden soll. Hierdurch sieht der Bediener auch Umgebungsbereiche, die eigentlich nicht in seinem Blickfeld liegen, beispielsweise einen Bereich unter einer Patientenliege oder einen Bereich, der durch beliebige Gegenstände oder Personen aus dem Blickfeld des Bedieners abgedeckt wird.
Grundsätzlich kann es dabei günstig sein, je nach Art der Bewegung beziehungsweise des bewegten Teils unterschiedliche Anzeigesituationen zu schaffen. Wird das gesamte Grundgerät gefahren oder handelt es sich um eine Horizontalbewegung, so kann es besonders günstig sein eine Anzeige aus einer Vogelperspektive darzustellen, die gegebenenfalls durch ein Zusammensetzen der Informationen aus mehreren Sensoren, vorzugsweise Kameras, entsteht. Dies kann ein 360°-Rundumblick sein oder nur eine Ansicht von oben in Bewegungsrichtung, jeweils mit einer, gegebenenfalls virtuellen, Darstellung des Grundgerätes und der detektierten Umgebung. Die dargestellte Ebene ist dabei jeweils horizontal ausgerichtet.
Wird andererseits auf eine vorgesehene oder vorliegende separate Bewegung des C-Bogens reagiert, so kann es vorteilhaft sein, eine beabsichtigte Rotationsbewegung in deren Rotationsebene oder die Orbitalebene des C-Bogens darzustellen. Gegebenenfalls können allerdings auch Kombinationen der vorgenannten Ebenen, vorzugsweise in mehreren Fenstern, auf einer Anzeige gezeigt werden.
Vorteilhaft kann neben der reinen Darstellung der Umgebung oder eines Umgebungsbereiches auch eine Hinderniserkennung auf der Basis vorliegender Bildinformationen, die gegebenenfalls auch eine 3D-Bildinformation sein kann, und/oder mit Hilfe zusätzlicher Sensoren ausgeführt werden. Hierzu können beispielsweise TOF-Sensoren (TOF = time of flight), Ultraschall-Abstandssensoren verwendet werden, die vorzugsweise am Grundgerät und/oder am C-Bogen angebracht sein können.
Bezüglich der Anbringung der Sensoren, insbesondere der Kameras, ist es besonders vorteilhaft, wenn diese so am Gehäuse des Grundgerätes angebracht werden und mit einem derartigen Aufnahmewinkel ausgestattet sind, dass sich ein vorzugsweise lückenloses 360°-Rundumbild in mindestens einer Höhe zusammensetzen lässt. Vorteilhaft kann die Anbringung der Sensoren und/oder Kameras auch in mindestens zwei unterschiedlich hohen, vorzugsweise auch parallelen, Ebenen erfolgen. Weiterhin können die Sensoren und Kameras am C-Bogen, insbesondere im Bereich des Detektors und der Röntgenröhre angeordnet werden. Beispielsweise können am Detektor und an der Röntgenröhre die Sensoren/Kameras so angebracht werden, dass für alle durch den C-Bogen ausführbare Bewegungen ebenfalls eine vorausschauende Darstellung der Umgebung in die jeweilige Bewegungsrichtung möglich ist. Insbesondere gilt dies auch für eine gegebenenfalls vorhandene Bewegung in Hubrichtung des C-Bogens, beispielsweise durch Anbringung der Sensoren beziehungsweise Kameras im Außen- und Innenbereich des Umfanges des C-Bogens.
Bezüglich der Ausgestaltung von verwendeten Sensoren oder Kameras, erscheint es besonders günstig zu sein, diese in die jeweiligen Oberflächen zu integrieren, so dass im Falle von Kameras lediglich die Oberfläche eines Objektives, insbesondere eines Weitwinkelobjektives und im Falle sonstiger Sensoren die Sensoroberfläche möglichst wenig aus der Oberfläche der jeweiligen Abdeckung des Grundgerätes oder des C-Bogens hervorsteht.
Ergänzend zur reinen Anzeige des relevanten Umgebungsbereich zum Zwecke der Warnung vor möglichen Hindernissen, kann zusätzlich auch noch eine optische Hervorhebung eines mit einem Hindernis belegten vorgesehenen oder tatsächlichen Bewegungsraumes erfolgen, wobei die Hervorhebung beispielsweise durch eine entsprechende Farbgebung oder Hinterlegung, vorzugsweise in rot, oder durch eine blinkende Anzeige erfolgen kann. Alternativ oder ergänzend kann jedoch auch ein positiv hindernisfreier Bewegungsraum durch entsprechende optische Darstellung, zum Beispiel farbliche, vorzugsweise grüne oder gelbe, Hinterlegung oder besonders helle Darstellung. Möglich ist es auch, die Farbgebung eines jeweiligen Bewegungssektors je nach Entfernung zu einem nächstliegenden Hindernis in Bewegungsrichtung farblich zu variieren.
Die Anzeige an sich kann in einem oder mehreren jeweils sich öffnenden oder bereits vorliegenden Fenstern auf einem oder mehreren Anzeigevorrichtungen erfolgen, wobei hierfür auch Touchscreens vorteilhaft sein können.
Weiterhin kann als Warnung auch ein akustisches oder haptisches Signal an den Bediener ausgegeben werden, wobei dieses Signal auch richtungs- und/oder entfernungsspezifisch zu einem erkannten Hindernis ausgegeben werden können.
Gemäß eines weiterführenden Aspektes der Erfindung haben die Erfinder auch erkannt, dass zusätzlich zur Warnung vor einem potentiellen Hindernis auch die Möglichkeit besteht, durch einen Eingriff in die möglichen Bewegungszustände des C-Bogensystems oder eines Teils davon eine Kollision mit einem Hindernis zu vermeiden.
Im einfachsten Fall kann bei einem manuellen Antrieb der Bewegung des Grundgerätes oder des C-Bogens durch automatische Betätigung einer Bremsvorrichtung eine potentiell kollisionserzeugende Bewegung abgebremst oder gestoppt werden. Bezüglich der mobilen Verfahrbarkeit zumindest des Grundgerätes kann beispielsweise an dessen Räder oder Rollen eine Bremse angeordnet werden oder es können unabhängig von den Rädern und Rollen Bremsvorrichtungen – zum Beispiel durch unmittelbar auf den Boden einwirkende Reibklötze – angebracht werden, die im Falle einer zu befürchtenden Kollision automatisch betätigt werden.
Liegt allerdings ein Antrieb zum motorischen Verfahren des Grundgerätes oder zur motorischen Bewegung des C-Bogen vor, so kann bei der Erkennung eines Hindernisses derart in den Antrieb eingegriffen werden, dass eine Kollision verhindert wird. Vorzugsweise findet der Eingriff auf programmtechnischer Ebene statt, indem ein programmgesteuerter Befehl zur Bewegung zumindest eines Teils des Grundgerätes übersteuert wird und die Bewegung programmgesteuert gebremst oder gestoppt wird.
Ergänzend wird vorgeschlagen, dem Bediener die Möglichkeit zu gewähren, mit Hilfe eines Überrangbefehles eine Stillsetzung der Bewegung zumindest eines Teils des Grundgerätes zu übersteuern und damit auch bei drohender Kollision, beispielsweise bei einer Durchfahrt durch sehr enge Türen oder wenn der C-Bogen unmittelbar an ein Hindernis herangefahren werden soll, trotzdem eine angetriebene Bewegung zu erlauben oder Bremsen zu lösen.
Es wird darauf hingewiesen, dass diese zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele und deren Merkmale erfindungsgemäß einzeln oder in Kombinationen untereinander nicht nur in Verbindung mit einem C-Bogensystem gemäß dem Oberbegriff der Anmeldung, sondern auch allgemein mit mobilen C-Bogensystemen verwirklicht werden können.
Entsprechend den zuvor geschilderten Grundgedanken der Erfindung schlagen die Erfinder verschiedene erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele und deren Kombinationen vor, wobei zu bemerken ist, dass die kennzeichnenden Merkmale auch allgemein in Verbindung mit einem mobilen C-Bogensystem ohne die zusätzlichen Merkmale des Oberbegriffes zur Erfindung gehören.
Vorgeschlagen wird somit ein mobiles C-Bogensystem, aufweisend:

– ein Grundgerät mit einer Fahrvorrichtung zur Bewegung des Grundgerätes in eine horizontale Bewegungsrichtung und einem zumindest in orbitaler und angularer Bewegungsrichtung beweglichen C-Bogen, vorzugsweise einschließlich eines C-Bogenantriebs,
– eine Datenverarbeitungseinheit mit einem Speicher zur Speicherung von Programmen, die während des Betriebes ausgeführt werden,
– ein mit dem Grundgerät des C-Bogensystems verbundenes Steuer- und Anzeigesystem mit Bedien- und Anzeigeelementen,
– mehrere Sensoren zur Erfassung zumindest eines Teils der unmittelbaren Umgebung des C-Bogens,
– wobei erfindungsgemäß ein Kontrollsystem vorliegt, welches dazu ausgebildet ist, abhängig von einer vorgesehenen oder tatsächlichen Bewegung des Grundgerätes und/oder zumindest eines Teils des C-Bogensystems in eine Bewegungsrichtung vor einem Hindernis in der vorgesehenen oder tatsächlichen Bewegungsrichtung auf der Basis der durch mindestens einen Sensor erfassten Umgebung zu warnen.

Als Sensoren zur Erfassung zumindest eines Teils der unmittelbaren Umgebung des C-Bogensystems können grundsätzlich alle Sensoren verwendet werden, die es ermöglichen, Informationen bezüglich der räumlichen Gestaltung der Umgebung zu erhalten. Beispielsweise betrifft dies Ultraschall- oder Infrarotsensoren, die zumindest eine Entfernung zu einem Hindernis ermitteln können. Ebenso können optische Sensoren, zum Beispiel 2D- oder 3D-Kameras verwendet werden oder auch TOF-Sensoren, die es erlauben eine dreidimensionale Darstellung der umgebenden Oberflächen im Erfassungsbereich des TOF-Sensors zu erstellen. Solche Sensoren befinden sich in Verbindung mit optischen Kameras in den KINECT-Systemen, die bei Spielekonsolen zur Erfassung von Spielern und deren Umgebung verwendet werden. Entsprechende GUIs sind hierfür allgemein zugänglich. Entsprechend schlagen die Erfinder auch vor, dass mindestens einer der Sensoren ein Sensortyp aus der nachfolgenden Liste ist: Ultraschallsensor, Infrarotsensor, TOF-Sensor (TOF = time of flight), optischer Sensor, 3D-Kamera.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Kontrollsystem des C-Bogensystems derart ausgestaltet ist, dass zur Warnung vor einem Hindernis auf mindestens einem Anzeigeelement ein von mindestens einem der Sensoren aufgenommenes Bild der Umgebung in Bewegungsrichtung angezeigt wird. Hierzu ist zu bemerken, dass das angezeigte Bild nicht unbedingt nur von einer einzigen Kamera stammen muss, sondern dass es auch möglich ist, durch Kombination der Summe der Informationen aus mehreren am C-Bogensystem angeordneten Sensoren ein Umgebungsbild über einen großen Raumwinkel zu erzeugen und gegebenenfalls nur einen kollisionstechnisch relevanten Sektor anzuzeigen.
Vorzugsweise kann dabei auf dem angezeigten Bild der Umgebung zusätzlich ein kollisionsgefährdeter Bereich optisch hervorgehoben dargestellt werden.
Da ein mobiles C-Bogensystem mit einer Fahrvorrichtung, also zum Beispiel ein Fahrgestell mit Rädern oder Rollen, die nur begrenzte Bewegungsprofile erlauben, über eindeutig definierte zu nutzende Bewegungsräume verfügt, kann es besonders günstig sein, bei der Anzeige der Umgebung in die Bewegungsrichtung genau diese möglichen Bewegungsräume optisch herauszustellen. Entsprechend schlagen die Erfinder vor, dass das mobile C-Bogensystem ein Kontrollsystem aufweist, das so ausgestaltet ist, dass in einer Darstellung der Umgebung ein ansteuerbarer Bewegungsbereich angezeigt wird.
Zur Unterstützung der Kollisionsvermeidung kann das Kontrollsystem eines mobilen C-Bogensystems so ausgestaltet werden, dass in einer Darstellung der Umgebung ein ansteuerbarer Bewegungsbereich, in dem eine Kollisionsgefahr erkannt wird, optisch hervorgehoben wird. Dies kann in der Anzeige beispielsweise durch eine farbige Hinterlegung oder eine, vorzugsweise farbige, Umrandung oder auch durch symbolhafte Darstellung der Bewegungsrichtung durch, vorzugsweise farbige, Pfeile geschehen. Bezüglich der Erkennung möglicher Hindernisse kann dabei beispielsweise auf eine Mustererkennung, vorzugsweise in den bildlichen Darstellungen, oder auf Informationen aus einer 3D-Kamera, TOF-Sensoren oder Ultraschallsensoren zurückgegriffen werden.
Alternativ oder ergänzend gehört es auch zum Rahmen der Erfindung, dass das Kontrollsystem so ausgestaltet ist, dass in einer Darstellung der Umgebung ein ansteuerbarer Bewegungsbereich, der als kollisionsfrei erkannt wird, optisch, vorzugsweise durch, vorzugsweise grüne, Farbgebung oder farbige Umrandung oder farbige Pfeile, hervorgehoben wird.
Weiterhin kann bei einem erfindungsgemäßen C-Bogensystem das Kontrollsystem auch so ausgestaltet sein, dass im Falle eines sich relativ nähernden Hindernisses ein akustisches und/oder ein haptisches Warnsignal, vorzugsweise in Abhängigkeit von der Richtung und Entfernung des Hindernisses zu zumindest eines Teils des C-Bogensystem, ausgegeben wird. Bezüglich des haptischen Signals kann es dabei günstig sein, dieses über mindestens ein Bedienelement, zum Beispiel durch Vibration eines Schiebegriffes oder Joysticks, an den Bediener weiterzugeben. Wird als haptisches Signal eine Vibration verwendet, so kann beispielsweise die Frequenz und/oder Amplitude der Vibration mit der Entfernung des Hindernisses variieren, vorzugsweise sich umgekehrt proportional zur Entfernung verhalten oder eine Funktion aus Entfernung und Näherungsgeschwindigkeit an das Hindernis darstellen.
Vorteilhaft kann es auch sein, das C-Bogensystem, insbesondere das Kontrollsystem, so auszugestalten, dass im Falle einer vorgesehenen oder tatsächlichen Bewegung des Grundgerätes in mindestens einem Anzeigeelement ein 360°-Rundumblick aus den erfassten Informationen mehrerer Sensoren aus einer Perspektive von oberhalb des Grundgerätes einschließlich einer, vorzugsweise virtuellen, Darstellung des Grundgerätes angezeigt wird. Eine solche Anzeige ermöglicht es dem Bediener die hindernisrelevante Umgebungssituation aus der Vogelperspektive zu erkennen.
Vorteilhaft kann es sein bei der Darstellung von Hindernissen, diese optisch, vorzugsweise farbig, hervorzuheben, wobei optional die Intensität der Hervorhebung in Abhängigkeit von der Entfernung oder auch der Kollisionswahrscheinlichkeit als Funktion der Bewegungsgeschwindigkeit, der Bewegungsrichtung und der Entfernung eingestellt werden kann. Entsprechend kann das Kontrollsystem auch so ausgestaltet werden, dass in dem Rundumbild Sektoren optisch, vorzugsweise farbig, hervorgehoben werden, in denen ein Hindernis einen vorgegebenen, vorzugsweise von der Näherungsgeschwindigkeit ans Hindernis abhängigen, Abstand unterschreitet.
Eine weitere Variante zur Kollisionsvermeidung, speziell des C-Bogens, kann darin bestehen, dass das Kontrollsystem so ausgestaltet wird, dass es im Falle einer detektierten Näherung des C-Bogens an ein Hindernis die Steuerung des C-Bogens übergeordnet so beeinflusst, dass eine Kollision vermieden wird.
In einer weiteren Ausgestaltung des C-Bogensystems schlagen die Erfinder vor, dass bei einem mobilen C-Bogensystem – auch wenn es über keinen eigenen Antrieb verfügt – das Grundgerät mit einem automatisch steuerbaren Bremssystem ausgestattet wird und das Kontrollsystem so ausgestaltet ist, dass bei einer manuellen Bewegung des Grundgerätes im Falle einer detektierten Näherung des Grundgerätes an ein Hindernis das Bremssystem übergeordnet so beeinflusst wird, dass eine Kollision vermieden wird. Eine solche übergeordnete Beeinflussung kann bedeuten, dass einfach die gesamte Bewegung, gegebenenfalls bis zum Stillstand, abgebremst wird oder, dass durch gezieltes betätigen einzelner Bremselemente eine Richtungssteuerung bewirkt wird, die das Grundgerät am erkannten Hindernis vorbeiführt.
Eine nochmals andere Ausgestaltung eines mobilen C-Bogensystems, vorzugsweise eines mobilen C-Bogensystems gemäß einer vorbeschriebenen Ausgestaltung mit Ausnahme der Ausgestaltungen, die explizit ohne Antrieb ausgeführt sind, sieht vor, dass das Grundgerät einen eigenen Antrieb zur motorgetriebenen Fortbewegung aufweist und das Kontrollsystem so ausgestaltet ist, dass bei einer Fortbewegung des Grundgerätes im Falle einer detektierten Näherung des Grundgerätes an ein Hindernis der Antrieb des Grundgerätes übergeordnet so beeinflusst wird, dass eine Kollision vermieden wird.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele mit Hilfe der Figuren näher beschrieben, wobei nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Merkmale dargestellt sind. Hierbei werden Bezugszeichen mit der folgenden Bedeutung verwendet: 1: Grundgerät eines C-Bogensystem; 1.1: kombinierte Anzeige- und Bedienvorrichtung; 1.2: Räder; 2: C-Bogen; 3: Röntgenröhre; 4: Detektor; 5: Monitor-Trolley; 5.1: Bildschirm; 5.2: Bildschirm; 5.3: Bedienfeld; 5.4: Computersystem; 5.5: Speicher; 5.6: Kontrollsystem; 6: Patientenliege; 6.1: Standfuß; 8: Herzlungenmaschine; a: angulare Richtung; bg: grüner Bereich; br: roter Bereich; by: gelber Bereich; h: Hubrichtung; o: orbitale Richtung; s: horizontale Bewegungsrichtung; x, y: kartesische Koordinaten; A: Arzt; B1, B2: Bewegungsbereiche; C: kollisiongefährdender Bereich; F: Fenster; K: Krankenschwester; P₁–P_n Software/Programme; P1–P4: Pfade; S: Umgebungssensoren.
Es zeigen im Einzelnen:
1: Schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen mobilen C-Bogensystems mit Grundgerät und Monitor-Trolley und optionalem Bedientablett;
2: Aufsicht auf ein erfindungsgemäßes mobiles C-Bogensystem mit Grundgerät und Monitor-Trolley einschließlich Darstellung kollisionsgefährdeter Bereiche in aktueller C-Bogen-Stellung;
3–4: Beispiele von Anzeigedarstellungen mit vorausschauenden Ansichten kollisionsfreier und kollisionsgefährdeter Bewegungsbereiche und -pfade des Grundgerätes mit C-Bogen;
5–6: Beispiele von Anzeigedarstellungen mit vorausschauenden Ansichten kollisionsfreier und kollisionsgefährdeter Bewegungsbereiche des Grundgerätes mit C-Bogen;
7: Darstellung einer beispielhaften auf den Hub des C-Bogens bezogenen Kollisionswarnung.
Die 1 zeigt einen typischen Aufbau eines erfindungsgemäßen mobilen C-Bogensystems mit dem auf, gegebenenfalls motorisch angetriebenen und steuerbaren, Rädern 1.2 verfahrbaren Grundgerät 1, an dem sich ein C-Bogen 2 mit jeweils endseitig angeordneter Röntgenröhre 3 und Detektor 4. Der C-Bogen 2 ist derart gelagert und mit einem hier nicht sichtbaren Antrieb versehen, dass er die typischen Bewegungen in angularer Richtung a, orbitaler Richtung o und in Hubrichtung h ohne Bewegung des gesamten Grundgerätes selbst ausführen kann. Die horizontalen Bewegungsrichtungen x, y, s werden dabei durch ein manuelles oder motorisches Verschieben oder Verschwenken des gesamten Grundgerätes 1 ausgeführt. Zur Bedienung des Grundgerätes 1 befindet sich auf diesem eine kombinierte Anzeige- und Bedienvorrichtung 1.1, die in einer optionalen Ausführung auch vom Grundgerät 1 abgenommen und beispielsweise an einer Patientenliege angebracht werden kann. Die Übertragung der notwendigen Daten findet dabei vorzugsweise kabellos, zum Beispiel über Bluetooth oder WLAN, statt.
Zum C-Bogensystem zählt auch der sogenannte Monitor-Trolley 5, auf dem sich die insbesondere von einem behandelnden Arzt zu bedienenden und zu beobachtenden Steuerungs- und Anzeigevorrichtungen befinden. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel verfügt der Monitor-Trolley 5 über zwei Bildschirme 5.1 und 5.2, die vornehmlich zur Anzeige von Untersuchungsparametern und Untersuchungsergebnissen verwendet werden. Weiterhin befindet sich am Monitor-Trolley 5 ein Bedienfeld 5.3 mit einem Joystick zur Eingabe notwendiger Aufnahmeparameter und von Steuerbefehlen. Grundsätzlich kann das gesamte C-Bogensystem dabei so aufgebaut sein, dass an jeder Bedieneinheit systemübergreifend alle für die Ausführung einer Untersuchung notwendigen Eingaben und Steuerbefehle vorgenommen werden können. Bei den hierbei verwendeten Bildschirmen und Bedienoberflächen kann es sich um konventionelle Anzeigen, mechanische Bedienelemente (z.B. Drucktasten, Joysticks), Touchpads oder auch Touchscreens handeln, die gegebenenfalls auch über eine Gestensteuerung bedient werden. Kombinationen der vorgenannten Anzeige- und Bedienelemente zählen ebenfalls zum Rahmen der Erfindung.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich im Monitor-Trolley 5 außerdem ein Computersystem 5.4 mit einem Kontrollsystem 5.6, in dessen Speicher 5.5 Programme P₁ bis P_n gespeichert sind, die im Betrieb auch die Steuerung des C-Bogensystems, die zur Anzeige der Röntgenaufnahmen notwendige Auswertung der Detektordaten und auch die Durchführung erfindungsgemäßer Verfahrensschritte vornehmen. Es wird allerdings darauf hingewiesen, dass die Positionierung des Computersystems nicht unbedingt auf den Monitor-Trolley 5 beschränkt ist. Ebenso ist es möglich das Computersystem im Grundgerät 1 anzuordnen oder es dezentral in beiden Einheiten zu verwirklichen, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die 1 zeigt außerdem eine beispielhafte Patientenliege 6 mit vier an den Ecken angeordneten Beinen 6.1, wobei sowohl die Liegefläche als auch die Beine für das C-Bogensystem bei nicht umsichtiger Bewegung des C-Bogens 2 oder des gesamten Grundgerätes 1 zu Kollisionen führen können.
Zur Vermeidung möglicher Kollisionen sind an dem erfindungsgemäßen Grundgerät eine Vielzahl von Sensoren S angeordnet, die sich wiederum aus Einzelsensoren unterschiedlicher Art zusammensetzen können, beispielsweise optische Kameras, vorzugsweise mit Weitwinkelobjektiven, vorzugsweise eine Raumwinkel von 180° umfassend, mit Ultraschallsensoren, IR-Sensoren, elektro-magnetische Sensoren oder TOF-Sensoren.
Mit Hilfe des Kontrollsystems 5.6 können unter Verwendung eines Teils oder aller durch die Sensoren S gesammelten Informationen bezüglich der räumlichen Umgebungsgestaltung gewonnene Gesamtinformation bezüglich vorliegender Hindernisse im Bewegungsbereich des Grundgerätes 1 einschließlich des C-Bogens 2 durch entsprechende Programme P₁–P_n aufbereitet werden, so dass unter Kenntnis einer vorgesehenen Bewegungsrichtung entsprechende Warnungen in der oben näher beschriebenen Weise ausgegeben werden. Insbesondere können auf einer oder mehreren Anzeigevorrichtungen des C-Bogensystems die unmittelbare Umgebung in Bewegungsrichtung angezeigt werden, wobei vorzugsweise kollisionsgefährdete Bereiche optisch zur Warnung hervorgehoben dargestellt werden können. Andererseits kann auch ein kollisionsfreier Bewegungsbereich gesondert optisch hervorgehoben werden, so dass das Bedienpersonal mit großer Sicherheit das Grundgerät 1 des C-Bogensystems in diesem Bereich bewegen kann.
In der in 1 gezeigten Situation können beispielsweise die unten vorne am Grundgerät 1 angeordneten Sensoren S auch die räumlichen Verhältnisse unterhalb der Patientenliege 6 erkennen, während ein Arzt, der auf der anderen Seite der Patientenliege 6 am Monitor-Trolley 5 steht, in seinem unmittelbaren Blickfeld die dortige Situation und die Bewegungsfreiheit beziehungsweise die dort befindlichen Hindernisse nicht einsehen kann. Wird – wie es bei einem erfindungsgemäßen C-Bogensystem zum Beispiel der Fall sein kann – die Bewegung des Grundgerätes 1 in Richtung auf die Patientenliege gesteuert, so kann auf einem der Bildschirme 5.1 oder 5.2 unmittelbar der Bereich unter der Patientenliege 6 mit dem dort befindlichen unteren Teil des C-Bogens 2 angezeigt werden und/oder gegebenenfalls vorhandene Hindernisse angezeigt werden. Es kann auch mit Hilfe von optischen, akustischen und/oder haptischen Maßnahmen signalisiert werden, ob eine vorgesehene Bewegung frei von Hindernissen ist.
Zum Rahmen der Erfindung zählt dabei auch, dass eine ständige Messung und Aktualisierung der Umgebungssituation ausgeführt wird, so dass immer eine aktuelle Darstellung der Umgebungssituation gewährleistet ist.
In der 2 ist unter Verwendung gleicher Bezugszeichen eine ähnliche Situation in einem OP-Raum in einer Aufsicht von oben dargestellt, wobei im Raum zusätzlich neben dem Grundgerät 1 des C-Bogensystems beispielhaft für ein Hindernis eine Herzlungenmaschine 8 steht und der Patiententisch einen zentral unter dem Tisch gelegenen Standfuß 6.1 aufweist. Außerdem sind am Grundgerät 1 eine assistierende Krankenschwester K und am Monitor-Trolley 5 ein Arzt A gezeigt. Das Grundgerät 1 hat in der gezeigten Situation den C-Bogen 2 in einer senkrechten Parkposition stehen, so dass die Liegefläche der Patientenliege 6 selbst nicht als Hindernis für den nach vorne ausladenden C-Bogen 2 mit dem dort befindlichen Detektor 4 und der Röntgenröhre 3 angesehen wird. Die bezüglich einer Kollision gefährdenden Bereiche C sind dabei in der Anzeige schraffiert, vorzugsweise rot hinterlegt, dargestellt. Wird das Grundgerät 1 weiter nach vorne bewegt, so dass ein Sicherheitsabstand auf der Ebene der Liegefläche der Patientenliege 6 unterschritten wird, so wird auch diese Liegefläche schraffiert beziehungsweise rot dargestellt.
Die Darstellung, die auf einer Anzeigevorrichtung, vorzugsweise in einem Fenster der Anzeigevorrichtung, beispielsweise einem der Bildschirme 5.1, 5.2 oder auch 1.1, im erfindungsgemäßen Sinne gezeigt wird, entspricht dabei dem Inhalt des gestrichelt umrandeten Fensters F und wird nochmals in der Sprechblase am Bildschirm 5.1 gezeigt. Hierbei ist zu bemerken, dass selbstverständlich aufgrund der am Grundgerät 1 angebrachten Umgebungssensoren S lediglich die von diesen Sensoren sichtbaren Seiten eines Hindernisses gezeigt werden können.
Gleichzeitig kann auf dem jeweils für eine solche Anzeige ausgewählten Bildschirm sich auch ein weiteres Fenster öffnen, in dem eine horizontale Ansicht in der Bewegungsrichtung gezeigt wird, in der sich das Grundgerät 1 bewegt oder bewegen soll. Auch hierbei können die kollisionsgefährdeten Bereiche C optisch hervorgehoben werden, wobei es wesentlich ist, einen sichtbaren Unterschied zwischen der optischen Darstellung kollisionsgefährdeter Bereiche und kollisionsfreier Bereiche zu erzeugen.
Die 3 und 4 zeigen zwei ähnliche Situationen der Bewegung eines C-Bogensystems mit dem Grundgerät 1 und dem C-Bogen 2 als Ansicht auf einem Bildschirm, wobei zusätzlich die ermittelten Pfade P1, P2 und Bewegungsbereiche B1 und B2 dargestellt sind. In der 3 ist ein Bewegungsbereich B1 gezeigt, welcher nicht kollisionsfrei ist, während die Pfade P1 und P2 jeweils eine kollisionsfreie Bewegung erlauben. Erfindungsgemäß kann in einer Anzeige daher der nicht kollisionsfreie Bereich B1 rot dargestellt oder hinterlegt sein, während die Pfade P1 und P2 beispielsweise grün gezeigt werden könnten. In der 4 hingegen ist der Bewegungsbereich B2 frei von Kollisionen, vorausgesetzt der C-Bogen bleibt in der vorliegenden Stellung, so dass dieser Bereich grün dargestellt werden könnte. Demgegenüber führt der Pfad P3 zu einer Kollision des C-Bogens 2 mit der Patientenliege 6 und wird daher in einer Warnfarbe, meist rot, dargestellt. Der Pfad P4 führt den C-Bogen 2 aus dem Kollisionsbereich heraus und ist daher beispielsweise grün unterlegt.
In den 5 und 6 wird eine Darstellung zweier Bewegungssituationen der C-Bogens 2 selbst auf einer Anzeigevorrichtung visualisiert. Die 5 zeigt die vorgesehene Angularbewegung des C-Bogens 2, wobei drei Bereiche br (rot), by (gelb) und bg (grün) dargestellt sind, die entsprechend ihres schematisch dargestellten Rotationswinkels in den Farbe grün für kollisionsfrei, gelb als Achtungsbereich für reduzierte Bewegungsgeschwindigkeit und erhöhte Vorsicht und rot für den Kollisionsbereich unterlegt sind. Entsprechend ist in der 6 ein Beispiel einer Schwenkbewegung dargestellt, wobei auch hier die rot br, gelb by und grün bg unterlegten Bereiche schematisch angezeigt werden. Entsprechende Darstellungen können auch für alle anderen möglichen Bewegungen, insbesondere auch für Orbitalbewegungen, angezeigt werden.
Schließlich ist in der 7 noch eine entsprechende schematische Anzeige für eine vorgesehene Vertikalbewegung des C-Bogens 2 am Grundgerät 1 gezeigt, wobei auch hier die Farbgebungen aus den 4 bis 6 verwendet werden.
Insgesamt wird mit der Erfindung also ein C-Bogensystem vorgeschlagen, bei dem ein Kontrollsystem vorliegt, welches dazu ausgebildet ist, abhängig von einer vorgesehenen beziehungsweise angekündigten oder tatsächlichen Bewegung des den C-Bogen tragenden Gerätes und/oder zumindest eines Teils des C-Bogensystems, wie des C-Bogens selbst, vor einem Hindernis in der vorgesehenen oder tatsächlichen Bewegungsrichtung auf der Basis der durch mindestens einen Sensor erfassten Umgebung zu warnen.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Grundgerät eines C-Bogensystem
1.1: kombinierte Anzeige- und Bedienvorrichtung
1.2: Räder
2: C-Bogen
3: Röntgenröhre
4: Detektor
5: Monitor-Trolley
5.1: Bildschirm
5.2: Bildschirm
5.3: Bedienfeld
5.4: Computersystem
5.5: Speicher
5.6: Kontrollsystem
6: Patientenliege
6.1: Standfuß
8: Herzlungenmaschine
a: angulare Richtung
bg: grüner Bereich
h: Hubrichtung
o: orbitale Richtung
br: roter Bereich
s: horizontale Bewegungsrichtung
by: gelber Bereich
y: horizontale Bewegungsrichtung
x: horizontale Bewegungsrichtung
A: Arzt
B1: Bewegungsbereich
B2: Bewegungsbereich
C: kollisiongefährdender Bereich
F: Fenster
K: Krankenschwester
P1: Pfad
P2: Pfad
P3: Pfad
P4: Pfad
S: Umgebungssensoren
P₁–P_n: Software/Programme

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102012202359 A1 [0002]
DE 102005023165 A1 [0003]

Claims

Mobiles C-Bogensystem, aufweisend: 1.1. ein Grundgerät (1) mit einer Fahrvorrichtung (1.2) zur Bewegung des Grundgerätes (1) in eine horizontale Bewegungsrichtung (x, y, s) und einem zumindest in orbitaler und angularer Bewegungsrichtung (o, a) beweglichen C-Bogen (2), 1.2. eine Datenverarbeitungseinheit (5.4) mit einem Speicher (5.5) zur Speicherung von Programmen (P₁–P_n), die während des Betriebes ausgeführt werden, 1.3. ein mit dem Grundgerät (1) des C-Bogensystems verbundenes Steuer- und Anzeigesystem (5) mit Bedien- und Anzeigeelementen (5.3, 5.1, 5.2), 1.4. mehrere Sensoren (S) zur Erfassung zumindest eines Teils der unmittelbaren Umgebung des C-Bogens (2), dadurch gekennzeichnet, dass 1.5. ein Kontrollsystem (5.6) vorliegt, welches dazu ausgebildet ist, abhängig von einer vorgesehenen oder tatsächlichen Bewegung des Grundgerätes (1) und/oder zumindest eines Teils des Grundgerätes (1) in eine Bewegungsrichtung vor einem Hindernis in der vorgesehenen oder tatsächlichen Bewegungsrichtung auf der Basis der durch mindestens einen Sensor (S) erfassten Umgebung zu warnen.
C-Bogensystem gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Sensoren (S) ein Sensortyp aus der nachfolgenden Liste ist: Ultraschallsensor, Infrarotsensor, TOF-Sensor (TOF = time of flight), optischer Sensor, 3D-Kamera.
C-Bogensystem gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontrollsystem (5.6) so ausgestaltet ist, dass zur Warnung vor einem Hindernis auf mindestens einem Anzeigeelement (5.1, 5.2, 1.1) ein von mindestens einem der Sensoren (S) aufgenommenes Bild (F) der Umgebung in Bewegungsrichtung angezeigt wird.
C-Bogensystem gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontrollsystem (5.6) so ausgestaltet ist, dass auf dem Bild (F) zusätzlich ein kollisionsgefährdeter Bereich (C) optisch hervorgehoben dargestellt wird.
C-Bogensystem gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontrollsystem (5.6) so ausgestaltet ist, dass in einer Darstellung der Umgebung ein ansteuerbarer Bewegungsbereich angezeigt wird.
C-Bogensystem gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontrollsystem (5.6) so ausgestaltet ist, dass in einer Darstellung der Umgebung ein ansteuerbarer Bewegungsbereich (C), in dem eine Kollisionsgefahr erkannt wird, optisch, vorzugsweise durch rote Farbgebung, hervorgehoben wird.
C-Bogensystem gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontrollsystem (5.6) so ausgestaltet ist, dass in einer Darstellung der Umgebung ein ansteuerbarer Bewegungsbereich, der als kollisionsfrei erkannt wird, optisch, vorzugsweise durch, vorzugsweise grüne, Farbgebung oder farbige Umrandung oder farbige Pfeile, hervorgehoben wird.
C-Bogensystem gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontrollsystem (5.6) so ausgestaltet ist, dass im Falle eines sich relativ nähernden Hindernisses ein akustisches und/oder haptisches Warnsignal, vorzugsweise in Abhängigkeit von der Richtung und Entfernung des Hindernisses zu zumindest eines Teils des Grundgerätes (1) ausgegeben wird.
C-Bogensystem gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontrollsystem (5.6) so ausgestaltet ist, dass im Falle einer vorgesehenen oder tatsächlichen Bewegung des Grundgerätes (1) in mindestens einem Anzeigeelement ein 360°-Rundumblick aus den erfassten Informationen mehrerer Sensoren aus einer Perspektive von oberhalb des Grundgerätes (1) einschließlich einer Darstellung des Grundgerätes (1) angezeigt wird.
C-Bogensystem gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontrollsystem (5.6) so ausgestaltet ist, dass in dem Rundumbild Sektoren optisch, vorzugsweise farbig, hervorgehoben werden, in denen ein Hindernis einen vorgegebenen, vorzugsweise näherungsgeschwindigkeitsabhängigen, Abstand unterschreitet.
C-Bogensystem gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontrollsystem (5.6) so ausgestaltet ist, dass es im Falle einer detektierten Näherung des C-Bogens (2) an ein Hindernis die Steuerung des C-Bogens (2) übergeordnet so beeinflusst, dass eine Kollision vermieden wird.
C-Bogensystem gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundgerät (1) ein automatisch steuerbares Bremssystem aufweist und das Kontrollsystem (5.6) so ausgestaltet ist, dass bei einer manuellen Bewegung des Grundgerätes (1) im Falle einer detektierten Näherung des Grundgerätes an ein Hindernis das Bremssystem übergeordnet so beeinflusst wird, dass eine Kollision vermieden wird.
C-Bogensystem gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundgerät (1) einen eigenen Antrieb zur motorgetriebenen Fortbewegung aufweist und das Kontrollsystem (5.6) so ausgestaltet ist, dass bei einer Fortbewegung des Grundgerätes (1) im Falle einer detektierten Näherung des Grundgerätes (1) an ein Hindernis der Antrieb des Grundgerätes (1) übergeordnet so beeinflusst wird, dass eine Kollision vermieden wird.