-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Operationsmikroskop-Systems mit einem Operationsmikroskop mit einem Stativ. Das Stativ weist Aktoren auf, mit deren Hilfe das Operationsmikroskop im Raum positionierbar ist.
-
Ein Operationsmikroskop ist ein wichtiges Operationswerkzeug, das zwischen einem Benutzer, beispielsweise einem Chirurgen, und einem Operationssitus angeordnet ist.
-
Bei manchen Operationen kommt das Operationsmikroskop nicht sofort bei Beginn der Operation zum Einsatz. Vielmehr muss der Operationssitus chirurgisch vorbereitet werden, bei dem das Operationsmikroskop ergonomisch störend sein kann.
-
Wenn das Operationsmikroskop schließlich zum Einsatz kommt, wird dessen Position im Raum manuell an den Operationssitus angepasst. Da das Operationsmikroskop an einem Stativ mit Aktoren angeordnet ist, wird es dabei in mindestens einer Achse oder durch mehrere Achsen translatorisch und gegebenenfalls auch rotatorisch im Raum bewegt. Über gesteuerte Aktoren wird das Operationsmikroskop in einer für den Operateur ergonomisch günstigen Anordnung positioniert und ausgerichtet.
-
Dabei kann es vorkommen, dass der Benutzer oder Chirurg seine Tätigkeit am Operationssitus unterbrechen muss und dann eine gewisse Zeit benötigt, um das Operationsmikroskop manuell zu positionieren. Wenn der Benutzer dabei ein Operationsbesteck in seinen Händen hält, muss er dieses zur Seite legen und nach der Ausrichtung des Operationsmikroskops wieder aufnehmen.
-
In der
DE 103 35 644 89 B9 ist ein Operationsmikroskop-System beschrieben, bei dem die Aktoren, bzw. Antriebe eines Statives, in Abhängigkeit von Verlagerungen des Kopfes des Benutzers angesteuert werden, wenn das Operationsmikroskop-System ein Aktivierungssignal empfängt.
-
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Steuerung eines Operationsmikroskop-Systems in einem Raum bereitzustellen, bei dem ein Operationsmikroskop schnell und zuverlässig aus einer beliebigen Position im Raum in eine ergonomisch günstige Position für einen Benutzer bereitgestellt wird.
-
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
-
Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren zur Steuerung eines Operationsmikroskop-Systems mit einem Operationsmikroskop mit einem Stativ, wobei das Stativ Aktoren aufweist, mit deren Hilfe das Operationsmikroskop im Raum positionierbar ist, mit einer Sensoreinrichtung zur Ermittlung einer Position des Operationsmikroskops in einem raumfesten Koordinatensystem, mit einem Positionserfassungssystem zur Ermittlung einer Position eines Körperteils eines ersten Benutzers in dem raumfesten Koordinatensystem, mit einer Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Aktoren des Statives abhängig von Daten der Sensoreinrichtung und Daten des Positionserfassungssystems, die Verfahrensschritte:
- a. Ermittlung einer ersten Position des Körperteils des ersten Benutzers durch das Positionserfassungssystem im raumfesten Koordinatensystem;
- b. Ermittlung einer ersten Referenzlage des Operationsmikroskops relativ zu der ersten Position des Körperteils des ersten Benutzers zu einem ersten Zeitpunkt;
- c. Speicherung der ersten Referenzlage in der Steuerungseinrichtung;
- d. Ermittlung einer zweiten Position des Körperteils des ersten Benutzers durch das Positionserfassungssystem zu einem zweiten Zeitpunkt im raumfesten Koordinatensystem;
- e. Ermittlung einer ersten Sollposition des Operationsmikroskops im raumfesten Koordinatensystem zum zweiten Zeitpunkt aus der ermittelten zweiten Position des Körperteils des ersten Benutzers und der ersten Referenzlage des Operationsmikroskops;
- f. Nach Auslösung eines ersten Aktivierungssignales: Ansteuerung der Aktoren des Statives durch die Steuerungseinrichtung derart, dass das Operationsmikroskop in der ersten Sollposition positioniert wird.
-
Das erfinderische Verfahren dient zur Steuerung eines Operationsmikroskop-Systems mit einem Operationsmikroskop, das an einem durch Aktoren steuerbaren Stativ angeordnet ist. Dadurch ist das Operationsmikroskop im Raum positionierbar.
-
Mittels einer Sensoreinrichtung ist die Position des Operationsmikroskops in einem raumfesten Koordinatensystem, d. h. in einem raumfesten Inertialsystem, ermittelbar. Unter einer Position des Operationsmikroskops werden in diesem Dokument dabei jeweils der Ort und die Orientierung des Operationsmikroskops in dem raumfesten Koordinatensystem verstanden. Die Daten der Sensoreinrichtung werden an eine Steuerungseinrichtung übermittelt.
-
Zusätzlich ist eine erste Position eines Körperteils eines ersten Benutzers in dem raumfesten Koordinatensystem mit einem Positionserfassungssystem ermittelbar. Der Körperteil kann beispielsweise eine Hand, ein Kopf, ein Auge, eine Nase oder ein anderes Körperteil des ersten Benutzers sein. Unter einer Position werden der Ort und die Orientierung des Körperteils des Benutzers in dem raumfesten Koordinatensystem verstanden. Die erste Position dieses Körperteils wird durch das Positionserfassungssystem erfasst und diese Daten werden ebenfalls an die Steuerungseinrichtung übermittelt.
-
Die Steuerungseinrichtung ist ausgebildet, Daten der Sensoreinrichtung und Daten des Positionserfassungssystems auszuwerten. Dazu kann die Steuerungseinrichtung beispielsweise Transformationsberechnungen ausführen, um ermittelte Positionsdaten auf das raumfeste Koordinatensystem umzurechnen. Die Steuerung der Aktoren des Statives erfolgt durch die Steuerungseinrichtung, abhängig von den Daten der Sensoreinrichtung und den Daten des Positionserfassungssystems, die auf das raumfeste Koordinatensystem bezogen sind.
-
In einem ersten Schritt des Verfahrens wird eine erste Position des Körperteils des ersten Benutzers durch das Positionserfassungssystem im raumfesten Koordinatensystem ermittelt.
-
In einem zweiten Schritt wird zu einem ersten Zeitpunkt eine erste Referenzlage des Operationsmikroskops relativ zu der ersten Position des Körperteils des ersten Benutzers ermittelt. Die Steuerungseinrichtung, der sowohl die Position des Operationsmikroskops als auch die erste Position des Körperteils des ersten Benutzers übermittelt wurden, kann somit diese erste Referenzlage bestimmen. Diese erste Referenzlage bildet eine erste Relativposition zwischen dem ersten Körperteil des ersten Benutzers und dem Operationsmikroskop. Die erste Referenzlage umfasst dabei sowohl den Relativabstand zwischen dem Operationsmikroskop relativ zu der ersten Position des Körperteils des ersten Benutzers als auch die Orientierung des Operationsmikroskops und des Körperteils des ersten Benutzers zueinander, wobei alle Positionen und Orientierungen auf das raumfeste Koordinatensystem bezogen sind. Der erste Benutzer bestimmt als erste Referenzlage beispielsweise eine ergonomisch günstige Referenzlage für den Operationssitus.
-
In einem dritten Schritt wird die erste Referenzlage in der Steuerungseinrichtung gespeichert. Beispielsweise kann die Speicherung erfolgen, wenn die erste Referenzlage in einem gültigen Abstandsbereich liegt. Somit ist in der Steuerungseinrichtung ab diesem Zeitpunkt eine erste Referenzlage hinterlegt. Dabei ist es völlig unerheblich, an welcher Stelle sich das Operationsmikroskop und der erste Benutzer im Raum befinden. Es wird lediglich eine relative Position und Orientierung des Körperteils des ersten Benutzers und des Operationsmikroskops zueinander ermittelt und diese erste Referenzlage in der Steuerungseinrichtung abgespeichert.
-
In einem vierten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zu einem zweiten Zeitpunkt eine zweite Position des Körperteils des ersten Benutzers durch das Positionserfassungssystem im raumfesten Koordinatensystem ermittelt. Diese zweite Position kann beispielsweise die Position des ersten Benutzers am Operationssitus sein.
-
In einem fünften Schritt wird zu dem zweiten Zeitpunkt eine erste Sollposition des Operationsmikroskops im raumfesten Koordinatensystem aus der ermittelten zweiten Position des Körperteils des ersten Benutzers und der ersten Referenzlage des Operationsmikroskops ermittelt.
-
Die erste Sollposition bildet somit eine Position, die die erste Referenzlage des Operationsmikroskops relativ zu der zweiten Position des Körperteils des ersten Benutzers in dem raumfesten Koordinatensystem darstellt. Oder anders ausgedrückt, die erste Sollposition ist die Position, an der sich das Operationsmikroskop befinden würde, wenn es in dem gleichen Relativabstand und in der gleichen Orientierung wie in der Referenzlage angeordnet wäre, jedoch diesmal bezogen auf die zweite Position des Körperteils des ersten Benutzers. Die zweite Position umfasst den Ort und die Orientierung des Körperteils des ersten Benutzers im raumfesten Koordinatensystem zu dem zweiten Zeitpunkt.
-
Nach Auslösung eines ersten Aktivierungssignales werden die Aktoren des Statives durch die Steuerungseinrichtung derart angesteuert, dass das Operationsmikroskop in der ersten Sollposition positioniert wird. Diese Ansteuerung stellt einen einzelnen Positionierungsvorgang dar. Eine einzelne Auslösung des Aktivierungssignals löst somit einen einzelnen Positionierungsvorgang aus. Dieser Vorgang ist unabhängig von der Auslösungsdauer des Aktivierungssignals. Das Operationsmikroskop kann nach dem Positionierungsvorgang stillstehen. Die Auslösung des Aktivierungssignals kann durch den ersten Benutzer erfolgen.
-
Dies bedeutet, dass das Operationsmikroskop durch die Aktoren des Statives aus einer beliebigen Position heraus in dieselbe erste Referenzlage relativ zu dem Körperteil des ersten Benutzer positioniert und orientiert wird, wie diese in den ersten drei Schritten des Verfahrens definiert und in der Steuerungseinrichtung gespeichert wurde.
-
Die vom ersten Benutzer bevorzugte erste Referenzlage kann in einer Position direkt am Operationssitus oder sogar in einer Position, die vom Operationssitus weiter entfernt ist, definiert und in der Steuerungseinrichtung gespeichert werden, da die Referenzlage nicht auf eine absolute Position, sondern auf eine relative Position und Orientierung zwischen dem Operationsmikroskop und dem Körperteil des ersten Benutzers bezogen ist.
-
Unabhängig davon, in welcher Position im ortsfesten Koordinatensystem sich das Operationsmikroskop bei der Speicherung der ersten Referenzlage befunden hat, wird es bei Auslösung des Aktivierungssignals an die erste Sollposition relativ zu der zweiten Position des Körperteil des ersten Benutzers herangefahren und dem ersten Benutzer in dem gleichen Relativabstand und der gleichen Orientierung wie in der Referenzlage bereitgestellt. Das Operationsmikroskop wird dem ersten Benutzer wie ein vom Assistent bereitgestelltes Operationswerkzeug gereicht.
-
Wenn eine Referenzlage in der Steuerungseinrichtung gespeichert wurde, kann der Operationssitus vorbereitet werden, ohne dass das Operationsmikroskop ergonomisch störend ist. Das Operationsmikroskop kann dazu in einer beliebigen Position im Raum, d. h. in einem Bereich im ortsfesten Koordinatensystem, außerhalb des Operationssitus positioniert oder geparkt sein. Der erste Benutzer kann sich auf den Operationssitus konzentrieren und mit beiden Händen am Operationssitus arbeiten. Wenn der erste Benutzer dann das Operationsmikroskop benötigt, löst er das erste Aktivierungssignal aus oder lässt es durch einen Assistenten auslösen. Ohne dass der erste Benutzer seine Position verlassen muss, wird das Operationsmikroskop schnell und zuverlässig aus einer beliebigen Position heraus in die erste Sollposition, bzw. eine ergonomisch günstige Position für den ersten Benutzer, bereitgestellt.
-
In einer Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt die Speicherung der ersten Referenzlage in der Steuerungseinrichtung nach Betätigung einer Quittierungseinrichtung.
-
Durch die Betätigung einer Quittierungseinrichtung kann der erste Benutzer den Zeitpunkt der Speicherung der ersten Referenzlage selber bestimmen. Damit kann er vorteilhaft seine persönliche erste Referenzlage, die von einer automatisch gespeicherten ersten Referenzlage abweichen kann, noch präziser definieren.
-
In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird das Operationsmikroskop nach einer Positionierung in der ersten Sollposition ortsfest in der ersten Sollposition gehalten.
-
Damit werden mögliche Schwingungen des Statives und des Operationsmikroskops, die durch den Positioniervorgang entstanden sein können, schnell gedämpft, sodass ein konstantes Bild des Operationssitus beobachtbar ist. Das Operationsmikroskop steht in der ersten Sollposition still.
-
In einer Ausgestaltung des Verfahrens zur Steuerung eines Operationsmikroskop-Systems erfolgt nach dem Verfahrensschritt c eine Positionierung des Operationsmikroskops in eine Parkposition im raumfesten Koordinatensystem und die Parkposition wird in der Steuerungseinrichtung gespeichert, wobei nach einer erneuten Auslösung des ersten Aktivierungssignals nach Schritt f die Aktoren des Stativs durch die Steuereinrichtung derart angesteuert werden, dass das Operationsmikroskop in der Parkposition positioniert wird.
-
Ist für das Operationsmikroskop eine Parkposition im Raum gespeichert, kann das Operationsmikroskop bei einer Aktivierung des Aktivierungssignals in diese Parkposition im Raum positioniert werden. Eine erneute Auslösung des Aktivierungssignal bewirkt, dass das Operationsmikroskop wieder in der ersten Sollposition, die aus der durch das Positionserfassungssystem ermittelten zweiten Position des Körperteils des ersten Benutzers und der ersten Referenzlage des Operationsmikroskops bestimmt wurde, positioniert wird. Damit kann sich der erste Benutzer während der Operationsdauer vorteilhaft das Operationsmikroskop sogar mehrfach automatisch bereitstellen oder aus dem Bereich des Operationssitus herausfahren lassen, lediglich durch Auslösen des Aktivierungssignals. Der erste Benutzer kann sogar seinen Standort, d. h. die zweite Position, in Bezug auf den Operationssitus wechseln. Das Operationsmikroskop wird ihm beim Auslösen des Aktivierungssignals in der aktuellen ersten Sollposition, die aus der durch das Positionserfassungssystem ermittelten aktuellen zweiten Position des Körperteils des ersten Benutzers und der ersten Referenzlage des Operationsmikroskops bestimmt wurde, bereitgestellt.
-
In einer Ausgestaltung des Verfahrens umfasst das Operationsmikroskop-System einen vollständig im Mund tragbaren Mundschalter und die Auslösung des ersten Aktivierungssignales erfolgt durch eine Betätigung des Mundschalters.
-
Ein vollständig im Mund getragen Mundschalter hat keine mechanische Verbindung zum Operationsmikroskop. Damit kann sich der erste Benutzer unabhängig von der Position des Operationsmikroskops im Operationssaal frei bewegen. Der erste Benutzer kann, während er das Operationsbesteck in den Händen hält, ohne eine Bewegung von Händen oder Füßen ausführen zu müssen, zuverlässig den Mundschalter betätigen. Die Auslösung des Aktivierungssignals ist somit auch während der Arbeit am Operationssitus möglich, ohne dabei die Operation unterbrechen zu müssen. Ein vollständig im Mund getragener Mundschalter hat zudem den Vorteil, dass der Mundschalter bereits vor dem Anlegen des Mundschutzes vollständig in den Mund aufgenommen und dort während der gesamten Operationsdauer verbleiben kann, sodass keine Sterilitätsprobleme auftreten.
-
In einer Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt die Auslösung des ersten Aktivierungssignales durch eine Betätigung eines Fußschalters.
-
Erfolgt das Auslösen des Aktivierungssignals durch einen Fußschalter, kann der erste Benutzer, während er das Operationsbesteck in den Händen hält und ohne dabei den Operationssitus zu verlassen, das Operationsmikroskop schnell und zuverlässig in die erste Sollposition positionieren.
-
In einer Ausgestaltung des Verfahrens ist das Positionserfassungssystem zur Ermittlung einer Position eines Körperteils eines zweiten Benutzers in dem raumfesten Koordinatensystem ausgebildet und umfasst die weiteren Verfahrensschritte:
- g. Ermittlung einer dritten Position des Körperteils des zweiten Benutzers durch das Positionserfassungssystem im raumfesten Koordinatensystem;
- h. Ermittlung einer zweiten Referenzlage des Operationsmikroskops relativ zu der dritten Position des Körperteils des zweiten Benutzers zu einem dritten Zeitpunkt;
- i. Speicherung der zweiten Referenzlage in der Steuerungseinrichtung;
- j. Ermittlung einer vierten Position des Körperteils des zweiten Benutzers durch das Positionserfassungssystem zu einem vierten Zeitpunkt im raumfesten Koordinatensystem;
- k. Ermittlung einer zweiten Sollposition des Operationsmikroskops im raumfesten Koordinatensystem zum vierten Zeitpunkt aus der ermittelten dritten Position des Körperteils des zweiten Benutzers und der zweiten Referenzlage des Operationsmikroskops;
- l. Nach Auslösung eines zweiten Aktivierungssignales: Ansteuerung der Aktoren des Statives durch die Steuerungseinrichtung derart, dass das Operationsmikroskop in der zweiten Sollposition positioniert wird.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch für einen zweiten Benutzer angewendet werden. Für eine dritte Position des Körperteils des zweiten Benutzers wird zu einem dritten Zeitpunkt eine zweite Referenzlage des Operationsmikroskops abgespeichert. Zu einem vierten Zeitpunkt wird eine vierte Position des Körperteils des zweiten Benutzers durch das Positionserfassungssystem im raumfesten Koordinatensystem ermittelt. Für diesen vierten Zeitpunkt wird aus der ermittelten dritten Position des Körperteils des zweiten Benutzers und der zweiten Referenzlage des Operationsmikroskops eine zweite Sollposition bestimmt. Nach Auslösung eines zweiten Aktivierungssignales wird das Operationsmikroskop in diese zweite Sollposition positioniert, d. h. das Operationsmikroskop wird auch für den zweiten Benutzer automatisch wie ein vom Assistent bereitgestelltes Operationswerkzeug gereicht. Damit kann das Operationsmikroskop beispielsweise abwechselnd von zwei Benutzern verwendet werden. Je nachdem, ob das erste Aktivierungssignal oder das zweite Aktivierungssignals ausgelöst wird, erfolgt eine Bereitstellung des Operationsmikroskops entweder in der ersten Sollposition für den ersten Benutzer oder in der zweiten Sollposition für den zweiten Benutzer.
-
In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird durch das Positionserfassungssystem ebenfalls die Position des Operationsmikroskops in dem raumfesten Koordinatensystem ermittelt.
-
Die Sensoreinrichtung zur Ermittlung einer Position des Operationsmikroskops im Raum und das Positionserfassungssystem zur Ermittlung einer Position eines Körperteils des ersten Benutzers und/oder des zweiten Benutzers im Raum können zwei unabhängig voneinander arbeitende Positions-Messsysteme sein. Wenn das Positionserfassungssystem alternativ oder zusätzlich zur Ermittlung der Position und Orientierung des Operationsmikroskops im Raum eingesetzt wird, können vorteilhaft die Positionen sowohl des Körperteils des ersten Benutzers und/oder des zweiten Benutzers als auch die Position des Operationsmikroskops durch das gleiche Messsystem mit hoher Genauigkeit und Zuverlässigkeit im Raum ermittelt werden.
-
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden in Bezug auf die nachfolgenden Zeichnungen erklärt, in welchen zeigen:
-
1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Operationsmikroskop-System;
-
2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Operationsmikroskop-System;
-
3 ein Ausführungsbeispiel eines Mundschalters zum Auslösung eines ersten Aktivierungssignales für das erfindungsgemäße Verfahren.
-
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Operationsmikroskop-System.
-
Ein Operationsmikroskop 10 ist an einem Stativ 20 angeordnet. Das Stativ 20 umfasst einen auf Rollen gelagerten Stativfuß 30, eine Basiseinheit 31, eine Ausrichteinheit 32, drei Gelenkarme und sechs Drehachsen. Das Stativ 20 weist einen ersten Gelenkarm 21, einen zweiten Gelenkarm 22 und einen dritten Gelenkarm 23 auf. Die Basiseinheit 31 ist um eine erste Achse 24 drehbar auf dem Stativfuß 30 gelagert. Der erste Gelenkarm 21 ist um eine zweite Achse 25 drehbar an der Basiseinheit 31 angeordnet. Der erste Gelenkarm 21, der zweite Gelenkarm 22, der dritte Gelenkarm 23, die zweite Achse 25 und eine dritte Achse 26 sind Teil einer Gelenk-Parallelogramm-Konstruktion. Das Stativ 20 ist damit derart ausgebildet, dass durch eine Schwenkbewegung oder die Kombination mehrerer Bewegungen das distale Ende des zweiten Gelenkarms 22 in einem weiten Bereich an jeder beliebigen Stelle im Raum positioniert wird.
-
Am distalen Ende des zweiten Gelenkarmes 22 ist die Ausrichteinheit 32 für das Operationsmikroskop 10 angeordnet. Die Ausrichteeinheit 32 umfasst eine vierte Achse 27, eine fünfte Achse 28 und eine sechste Achse 29, die in verschiedenen Raumrichtungen angeordnet sind, sodass das an der Ausrichteeinheit 32 angeordnete Operationsmikroskop 10 in allen drei Raumrichtungen ausrichtbar ist. Eine Position im Raum kann in einem raumfesten Koordinatensystem beschrieben werden.
-
Die erste Achse 24, die zweite Achse 25, die dritte Achse 26, die vierte Achse 27, die fünfte Achse 28 und die sechste Achse 29 weisen Aktoren auf, beispielsweise Servomotoren. Somit kann das Operationsmikroskop 10 über eine Bewegung der drei Gelenkarme 21, 22, 23 und der Ausrichteeinheit 32 in Position und Orientierung motorisch gesteuert und ausgerichtet werden.
-
Das Stativ 20 umfasst weiter eine nicht dargestellte Sensoreinrichtung zur Erfassung der Winkelpositionen aller Achsen 24, 25, 26, 27, 28, 29. Durch die Sensoreinrichtung kann dadurch die Position und Orientierung des Operationsmikroskops 10 in dem raumfesten Koordinatensystem ermittelt werden.
-
Das Operationsmikroskop-System umfasst eine Steuerungseinrichtung 33 mit einer Bedienoberfläche. Die Bedienoberfläche zeigt technische Informationen über das Stativ 20 und das Operationsmikroskop 10 an. Zudem können über interaktive Schaltflächen Informationen an die Steuerungseinrichtung 33 übermittelt werden. Über die Steuerungseinrichtung 33 werden alle Aktoren gesteuert und Daten der Sensoreinrichtung verarbeitet. Das Stativ 20 ist somit derart ausgebildet, dass das Operationsmikroskop 10 an einer beliebigen Stelle im Raum, d. h. in dem raumfesten Koordinatensystem, positionierbar und dessen Orientierung beliebig einstellbar ist.
-
Das Operationsmikroskop 10 ist als ein Stereo-Operationsmikroskop ausgebildet. Es weist jeweils Okulare für einen Hauptbeobachter und einen Stereo-Mitbeobachter auf.
-
Ein Positionserfassungssystem 50 ist dazu eingerichtet, eine Position eines Körperteils eines ersten Benutzers 41 in dem raumfesten Koordinatensystem zu ermitteln. Das Positionserfassungssystem 50 kann dazu beispielsweise die Position und Orientierung eines an dem ersten Benutzer 41 angeordneten Markers 45 erfassen. Der Marker 45 kann an einem Kopf oder einem anderen Körperteil des ersten Benutzers 41 angeordnet sein. Der Marker 45 kann auch mehrere Markerelemente umfassen, um eine eindeutige Erfassbarkeit von Position und Orientierung des Markers 45 im Raum zu ermöglichen. Das Positionserfassungssystem 50 kann auch dazu ausgebildet sein, die Position und Orientierung des Operationsmikroskops 10 zu ermitteln. Dazu kann an dem Operationsmikroskop 10 ein in 1 nicht dargestellter weiterer Marker, der mehrere Markerelemente umfassen kann, angebracht sein. Das Positionserfassungssystem 50 ist über eine Leitung 51 mit der Steuerungseinrichtung 33 verbunden. Damit kann die Steuerungseinrichtung 33 durch Auswertung der Daten des Positionserfassungssystems 50 und der Daten der Sensoreinrichtung eine erste Referenzlage 60 relativ zu der ersten Position des Körperteils des ersten Benutzers 41, dem Kopf, und dem Operationsmikroskop 10 ermitteln. Es ist auch vorstellbar, dass die erste Referenzlage 60 zwischen dem Operationsmikroskop 10 und der ersten Position des Körperteils des ersten Benutzers 41 ausschließlich aus den Daten des Positionserfassungssystems 50 bestimmt wird.
-
Auf einem Operationstisch 40 ist ein zu untersuchendes Objekt 42 angeordnet, das in diesem Ausführungsbeispiel ein Modellauge ist. Das zu untersuchenden Objekt 42 kann auch ein Patient mit einem zu untersuchenden beliebigen Körperteil sein. Damit der erste Benutzer 41 das zu untersuchende Objekt 42 mit dem Operationsmikroskop 10 betrachten kann, ist das Operationsmikroskop 10 zu einem ersten Zeitpunkt in der ersten Referenzlage 60 relativ zu einer ersten Position eines Körperteils des ersten Benutzers 41 positioniert. Diese erste Referenzlage 60 ist so gewählt, dass der erste Benutzer 41 das zu untersuchende Objekt 42 in einer ergonomisch günstigen Position betrachten kann.
-
Die erste Referenzlage 60 ist in der Steuerungseinrichtung 33 abgespeichert. Die Einrichtung und Speicherung der ersten Referenzlage 60 kann auf vielfältige Weise erfolgen.
-
Eine erste Möglichkeit besteht darin, dass der erste Benutzer 41 das Operationsmikroskop 10 manuell, durch Unterstützung der Aktoren des Statives 20, an die gewünschte und für ihn ergonomisch günstige Operationsposition über das zu untersuchende Objekt 42 führt und ausrichtet. Der erste Benutzer 41 befindet sich damit zu einem ersten Zeitpunkt in der ersten Position. Damit ist das Operationsmikroskop 10 in Bezug auf einen Körperteil des ersten Benutzers 41 in der ersten Referenzlage 60 angeordnet. Um die erste Referenzlage 60 in der Steuerungseinrichtung 33 zu speichern, kann beispielsweise ein Assistent eine Quittierungseinrichtung an der Bedieneroberfläche der Steuerungseinrichtung 33 betätigen. Die Quittierungseinrichtung kann alternativ auch ein am Operationsmikroskop 10 angeordneter Schalter, ein im Mund getragenen Mundschalter 43 oder ein in 1 nicht dargestellter Fußschalter sein.
-
Eine zweite Möglichkeit besteht beispielsweise darin, dass der erste Benutzer 41 eine frei wählbare erste Position außerhalb des Operationssitus an einer freien Stelle im Operationssaal einnimmt. Der erste Benutzer 41 braucht dazu lediglich eine für ihn ergonomisch günstige erste Position zwischen ihm und dem Operationsmikroskop 10 einzunehmen, beispielsweise durch Blick in die Okulare des Operationsmikroskops 10 und Betrachtung des Bodens des Operationssaales. Die erste Referenzlage 60 ist dann relativ zu dieser ersten Position eines Körperteils des ersten Benutzers 41 definiert. Die Speicherung der ersten Referenzlage 60 in der Steuerungseinrichtung 33 kann durch Betätigung der Quittierungseinrichtung erfolgen. Die Quittierungseinrichtung kann auch hier der am Operationsmikroskop 10 angeordnete Schalter, der im Mund getragene Mundschalter 43 oder der in 1 nicht dargestellte Fußschalter sein.
-
Eine dritte Möglichkeit besteht darin, dass die erste Referenzlage 60 aus einer zuvor abgespeicherten ersten Referenzlage ausgewählt wird, die beispielsweise bei einer früheren Untersuchung des zu untersuchenden Objektes 42 gespeichert wurde.
-
Wenn die erste Referenzlage 60 gespeichert ist, kann der erste Benutzer 41 oder eine beliebige andere Person das Operationsmikroskop 10 an einer beliebigen freien Stelle im Raum, einer Parkposition 61, positionieren. Dies kann notwendig sein, um vorbereitende Arbeiten an dem zu untersuchenden Objekt 42 vornehmen zu können, bei denen das Operationsmikroskop 10 hinderlich ist. Die Steuerungseinrichtung 33 speichert diese Parkposition 61. Die Parkposition 61 ist auch mehrfach veränderbar. Die Steuerungseinrichtung 33 speichert jeweils die letzte aktuelle Parkposition 61. Wenn der Bediener eine bevorzugte Parkposition 61 aktiv speichern will, kann er dies über die Bedienoberfläche der Steuerungseinrichtung 33 übermitteln.
-
Der erste Benutzer 41 kann mit beiden Händen an dem zu untersuchenden Objekt 42 arbeiten. Das Positionserfassungssystem 50 ermittelt zu einem zweiten Zeitpunkt eine zweite Position des Körperteils des ersten Benutzers 41. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Körperteil des ersten Benutzers 41 dessen Kopf. Durch Erfassung des am Kopf des ersten Benutzers 41 angeordneten Markers 45 wird die zweite Position des Kopfes des ersten Benutzers 41 ermittelt. Die zweite Position kann eine absolute Position im Raum sein oder eine Relativposition in Bezug auf die Parkposition 61 des Operationsmikroskops 10. Alle Positionen im Raum sind dabei auf das ortsfeste Koordinatensystem bezogen.
-
Wenn der erste Benutzer 41 das Operationsmikroskop 10 einsetzen will, betätigt er ein Aktivierungssignal, beispielsweise durch den bereits im Mund getragen Mundschalter 43. Das Aktivierungssignal wird durch einen Empfänger 44 empfangen und an die Steuerungseinrichtung 33 übermittelt. Der Empfänger 44 kann an einer beliebigen Stelle an dem Operationsmikroskop 10, an dem Stativ 20, in der Steuerungseinrichtung 33, an dem Positionserfassungssystem 50 oder an einer beliebigen Stelle im Raum angeordnet sein. Nach Auslösung des Aktivierungssignals wird durch die Aktoren des Statives 20 das Operationsmikroskop 10 aus der Parkposition 61 heraus in eine erste Sollposition 62 positioniert.
-
Die erste Sollposition 62 wird aus der zweiten Position des Körperteils, hier des Kopfes, des ersten Benutzers und der zuvor gespeicherten ersten Referenzlage 60 des Operationsmikroskops 10 ermittelt. Diese bedeutet, dass der relative Abstand und die relative Orientierung zwischen dem Operationsmikroskop 10 und dem Kopf des ersten Benutzers 41 für die zweite Position in gleicher Weise eingestellt werden, wie diese zuvor für die erste Position abgespeichert wurden. Der zweite Zeitpunkt kann mit dem Zeitpunkt des Auslösens des ersten Aktivierungssignals zusammenfallen. Es ist jedoch auch vorstellbar, dass der zweite Zeitpunkt durch die Steuerungseinrichtung 33 erst durch die Auslösung des ersten Aktivierungssignals bestimmt wird. Es ist alternativ vorstellbar, dass die Steuerungseinrichtung 33 in Echtzeit die aktuelle erste Sollposition 62 wiederholt berechnet, so dass die erste Sollposition 62 beim Auslösen des ersten Aktivierungssignals in Echtzeit zur Verfügung steht.
-
Das Operationsmikroskop 10 wird in der ersten Sollposition 62 positioniert, ohne dass der erste Benutzer 41 dabei seine Hände von dem zu untersuchenden Objekt 42 zu nehmen braucht. Das Operationsmikroskop 10 wird dem ersten Benutzer 41 sozusagen wie ein Operationswerkzeug gereicht. Der erste Benutzer 41 kann den Operationssitus durch das Operationsmikroskop 10 betrachten. Wenn der Benutzer 41 seinen Kopf von dem Operationsmikroskop 10 abwendet, verbleibt das Operationsmikroskop 10 stillstehend in dieser Position, wenn nicht eine zusätzliche Positionierfunktionen, beispielsweise eine automatische Nachführung, die hier jedoch nicht besprochen wird, aktiviert ist.
-
Wenn der erste Benutzer 41 das Operationsmikroskop 10 nicht mehr benötigt, kann er das Aktivierungssignal, beispielsweise durch den Mundschalter 43, erneut auslösen und das Operationsmikroskop 10 wird durch die Aktoren des Statives 20 in die zuvor abgespeicherte Parkposition 61 positioniert.
-
Wenn der Benutzer 41 das Operationsmikroskop 10 wieder benötigt, löst er durch die Betätigung des Mundschalters das Aktivierungssignal erneut aus. Durch das Positionserfassungssystem 50 wird die aktuelle und möglicherweise zu diesem Zeitpunkt veränderte zweite Position des Kopfes des ersten Benutzers 41 im Raum ermittelt. Es wird die aktuelle erste Sollposition 62 des Operationsmikroskops 10 zu diesem Zeitpunkt ermittelt und zwar aus der aktuellen zweiten Position des Kopfes des ersten Benutzers 41 und der zuvor gespeicherten ersten Referenzlage 60 des Operationsmikroskops 10. Das Operationsmikroskop 10 wird an dieser aktuellen ersten Sollposition 62 positioniert. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden.
-
Die Ermittlung der zweiten Position des Kopfes oder eines anderen Körperteils des ersten Benutzers 41 im Raum kann permanent in Echtzeit erfolgen. Damit ist die zweite Position des Kopfes bereits beim Auslösen des Aktivierungssignals ermittelt und bekannt. Das Positionserfassungssystem 50 kann aber alternativ auch derart ausgebildet sein, dass die zweite Position des Körperteils des ersten Benutzers 41, in diesem Ausführungsbeispiel des Kopfes, erst bei der Auslösung des Aktivierungssignales ermittelt wird.
-
Wenn das Aktivierungssignal ausgelöst wird, wird das Operationsmikroskop 10 in der ersten Sollposition 62 bereitgestellt. Verändert der erste Benutzer 41 die Position seines Kopfes nach der Auslösung des Aktivierungssignals, wird diese Veränderung nicht berücksichtigt. Dies hat den Vorteil, dass der erste Benutzer 41 nicht an der zweiten Position verharren muss, während der Zeit, in der das Operationsmikroskop 10 in die Sollposition 62 positioniert wird.
-
Das beschriebene Verfahren lässt sich auf für einen in 1 nicht dargestellten zweiten Benutzer anwenden. Dazu wird eine dritte Position des Körperteils, beispielsweise des Kopfes, des zweiten Benutzers durch das Positionserfassungssystem 50 im raumfesten Koordinatensystem ermittelt. Zu einem dritten Zeitpunkt wird eine zweite Referenzlage des Operationsmikroskops 10 relativ zu der dritten Position des Körperteils, beispielsweise des Kopfes, des zweiten Benutzers ermittelt. Die zweite Referenzlage wird in der Steuerungseinrichtung 33 gespeichert. Durch das Positionserfassungssystem wird zu einem vierten Zeitpunkt eine vierte Position des Körperteils, des Kopfes, des zweiten Benutzers im raumfesten Koordinatensystem ermittelt. Wenn ein zweites Aktivierungssignal ausgelöst wird werden die Aktoren des Statives 20 durch die Steuerungseinrichtung 33 derart angesteuert, dass das Operationsmikroskop 10 in der zweiten Sollposition positioniert wird. Die zweite Sollposition wird zum vierten Zeitpunkt aus der ermittelten dritten Position des Körperteils des zweiten Benutzers und der zweiten Referenzlage des Operationsmikroskops 10 ermittelt. Der vierte Zeitpunkt kann mit dem Zeitpunkt des Auslösens des zweiten Aktivierungssignals zusammenfallen. Es ist jedoch auch vorstellbar, dass der vierte Zeitpunkt durch die Steuerungseinrichtung 33 erst durch die Auslösung des zweiten Aktivierungssignals bestimmt wird. Es ist alternativ vorstellbar, dass die Steuerungseinrichtung 33 in Echtzeit die aktuelle zweite Sollposition wiederholt berechnet, sodass die zweite Sollposition beim Auslösen des zweiten Aktivierungssignals in Echtzeit zur Verfügung steht. Das beschriebene Verfahren lässt sich für beliebig viele weitere Benutzer anwenden.
-
2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Operationsmikroskop-System. Das Operationsmikroskop-System umfasst die gleichen Komponenten wie das Operationsmikroskop-System im ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1, wobei die Bezugszeichen um 200 erhöht sind.
-
Ein Operationsmikroskop 210 befindet sich in einer beliebigen Parkposition 261. Eine erste Referenzlage 260 zwischen den Augen eines ersten Benutzers 241 und einem Okular des Operationsmikroskops 210 ist bereits in der Steuerungseinrichtung gespeichert. Ein Positionserfassungssystem ermittelt die zweite Position der Augen des ersten Benutzers 241 zu einem zweiten Zeitpunkt in einem raumfesten Koordinatensystem, beispielsweise durch Ermittlung der Position eines in 2 nicht dargestellten am Kopf angebrachten Markers. Der Marker kann mehrere Markerelemente umfassen. Über den Marker kann die Position und Orientierung des Kopfes im Raum durch das Positionserfassungssystem ermittelt werden. In der Steuerungseinrichtung kann eine Positionsdifferenz zwischen den Augen und des am Kopf angeordneten Markers abgespeichert sein und bei der Berechnung der Position der Augen im Raum entsprechend berücksichtigt werden. Beim Auslösen eines Aktivierungssignals wird das Operationsmikroskop 210 auf einer Bewegungsbahn 263 in eine erste Sollposition 262, d. h zu der Position, die zum zweiten Zeitpunkt aus der ermittelten zweiten Position der Augen des ersten Benutzer 241 und der ersten Referenzlage 260 berechnet wurde, positioniert.
-
Die Positionierung kann in einer oder mehreren Achsrichtungen im Raum erfolgen. Es ist vorstellbar, dass das Operationsmikroskop 210 nur translatorisch oder nur rotatorisch bewegt wird. Das Anfahren der ersten Sollposition 262 kann auf direktem Weg oder über einen in der Steuerungseinrichtung hinterlegten Weg erfolgen. Ebenso kann die Geschwindigkeit zur Positionierung in die erste Sollposition 262 gleichförmig oder ungleichförmig sein. Dies kann aus Sicherheitsgründen sinnvoll sein. Beispielsweise kann das Operationsmikroskop 210 zuerst zügig aus der Parkposition 261 heraus oberhalb des Operationssitus positioniert werden und dann langsam in Z-Richtung zu dem ersten Benutzer 241 an die erste Sollposition 262 herangefahren werden.
-
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Mundschalters 300 zum Auslösung eines ersten Aktivierungssignales für das erfindungsgemäße Verfahren.
-
Der Mundschalter 300 weist ein Formgehäuse 301 auf, das als speicheldichte Umhüllung ausgeführt ist. Innerhalb des Formgehäuses 301 ist eine kleine Mikroprozessor-Sendeeinheit 302 angeordnet. Die Mikroprozessor-Sendeeinheit 302 ist mit einer kleinen Sendeantenne 309 verbunden. Die Mikroprozessor-Sendeeinheit ist über eine erste Leitung 305 und eine zweite Leitung 306 an eine Stromversorgungseinheit 303 angeschlossen. Die erste Leitung 305 ist über einen Schalter 304 geführt. Durch den Schalter 304 kann die Stromversorgung der Mikroprozessor-Sendeeinheit 302 eingeschaltet oder ausgeschaltet werden. Die Mikroprozessor-Sendeeinheit 302 ist über eine dritte Leitung 308 mit einer Speichereinheit 307 verbunden. An die Mikroprozessor-Sendeeinheit 302 ist ein Aktivierungsschalter 310 angeschlossen, der das Aktivierungssignal auslösen kann. Der Aktivierungsschalter 310 kann derart ausgestaltet sein, das eine Betätigung bei einem Druck oder Biss auf das Formgehäuse 301 erfolgt. Es ist auch vorstellbar, dass der Mundschalter 300 einen weiteren, nicht dargestellten Schalter zur Auslösung einer weiteren Schaltfunktion aufweist. Optional kann der Mundschalter 300 einen zusätzlichen Sensor 311 aufweisen. Der Sensor 311 ist über eine vierte Leitung 312 mit der Mikroprozessor-Sendeeinheit 302 verbunden. Der Sensor 311 kann als Beschleunigungs- und/oder Rotationssensor ausgeführt sein, sodass der Schaltvorgang des Aktivierungssignals bei einer bestimmten Kopfbewegung ausgelöst wird, beispielsweise bei einer ruckartigen und/oder wiederholten Kopfbewegung in eine bestimmte Richtung. Der Sensor 311 kann auch als Lagesensor ausgeführt sein, der eine Lage oder Orientierung des Mundschalters 300 im Raum ermitteln kann. Befindet sich der Mundschalter 300 in einer definierten Position im Mund, kann damit vorteilhaft die Lage des Kopfes im Raum ermittelt werden und die Genauigkeit bei der Ermittlung der Position und Orientierung des Kopfes gesteigert werden. Der Sensor 311 kann auch als Alternative zu dem Aktivierungsschalter 310 vorhanden sein.
-
Der Mundschalter 300 ist derart ausgeführt, dass er vollständig in den Mund genommen werden kann. Es ist klein genug, dass es über einen langen Zeitraum, beispielsweise während der gesamten Operationsdauer, bequem im Mund gelassen werden kann, beispielsweise in einer Backentasche oder am Gaumen. Das Sprechen wird durch den Mundschalter 300 nicht oder nur unwesentlich beeinflusst. Der Mundschalter 300 ist zudem groß genug, dass er nicht verschluckt werden kann. Es ist auch vorstellbar, dass der Mundschalter 300 durch eine Klammer an den Zähnen, befestigt ist, ähnlich einer Zahnspange, um eine definierte Position im Mund zu gewährleisten.
-
Das Formgehäuse 301 kann aus einem harten oder weichen Kunststoff bestehen. Es ist auch vorstellbar, dass das Formgehäuse 301 aus Silikon besteht oder zumindest Silikon aufweist. Die speicheldichte Umhüllung ist lebensmittelecht und bevorzugt geschmacksneutral ausgeführt. Das Formgehäuse 301 kann an die Anatomie des jeweiligen Operateurs oder Benutzers angepasst werden. Dabei wird das Formgehäuse 301 durch einen Volumenabdruck von dem Bereich der Mundhöhle, in den das Formgehäuse 301 aufgenommen wird, erstellt. Die Elektronikkomponenten des Mundschalters 300 werden in diesen Volumenabdruck speicheldicht eingelassen. Damit ist für jeden Benutzer ein personalisierter Mundschalter 300 herstellbar.
-
Die Stromversorgungseinheit 303 kann eine Batterie, beispielsweise eine Knopfzelle, einen Akkumulator oder einen Kondensator mit sehr hoher Kapazität aufweisen. Es ist vorstellbar, dass bei Einsatz eines Kondensators oder Akkumulators eine Ladevorrichtung vorhanden ist, mit der der Akkumulator oder Kondensator kontaktlos aufgeladen werden kann. Damit kann das Formgehäuse 301 bei einem Ladevorgang vorteilhaft geschlossen bleiben.
-
Der Mundschalter 300 kann bei seiner Betätigung eine eindeutige Identifikationsnummer (ID) senden. Durch diese eindeutige ID ist eine eindeutige Identifikation des Senders möglich und damit die Identifikation des zugehörigen Benutzers. Zusätzlich kann der Mundschalter 300 auch weitere Informationen über seinen Status an das Operationsmikroskop senden, beispielweise eine Information über die Spannung der Stromversorgung. Die Steuerung des Operationsmikroskops kann dann eine optische Anzeige oder ein akustisches Signal aktivieren, wenn die Stromversorgung des Mundschalters 300 einen voreingestellten Schwellwert unterschreitet. Zusätzlich kann auf der Bedienoberfläche der Steuerungseinrichtung des Operationsmikroskops die zu erwartende Betriebsdauer des Mundschalters 300 angezeigt werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10; 210
- Operationsmikroskop
- 20
- Stativ
- 21
- Erster Gelenkarm
- 22
- Zweiter Gelenkarm
- 23
- Dritter Gelenkarm
- 24
- Erste Achse
- 25
- Zweite Achse
- 26
- Dritte Achse
- 27
- Vierte Achse
- 28
- Fünfte Achse
- 29
- Sechste Achse
- 30
- Stativfuß
- 31
- Basiseinheit
- 32
- Ausrichteinheit
- 33
- Steuerungseinrichtung
- 41; 241
- Erster Benutzer
- 42
- Zu untersuchendes Objekt
- 43
- Mundschalter
- 44
- Empfänger
- 45
- Marker
- 50
- Positionserfassungssystem
- 51
- Leitung
- 60; 260
- Erste Referenzlage
- 61; 261
- Parkposition
- 62; 262
- Erste Sollposition
- 263
- Bewegungsbahn
- 300
- Mundschalter
- 301
- Formgehäuse
- 302
- Mikroprozessor-Sendeeinheit
- 303
- Stromversorgungseinheit
- 304
- Schalter
- 305
- Erste Leitung
- 306
- Zweite Leitung
- 307
- Speichereinheit
- 308
- Dritte Leitung
- 309
- Sendeantenne
- 310
- Aktivierungsschalter
- 311
- Sensor
- 312
- Vierte Leitung
-
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
-
