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Bereich der Erfindung
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf elektrochirurgische Generatoren. Genauer gesagt geht es um die Verwendung von Näherungssensoren zur Steuerung elektrochirurgischer Generatoren.
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Hintergrund
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In der modernen Chirurgie werden elektrochirurgische Instrumente zur Durchführung oder Unterstützung einer Vielzahl verschiedener chirurgischer Verfahren eingesetzt. Elektrochirurgische Instrumente verwenden elektrische Ströme, meist hochfrequente Wechselströme, um eine gewünschte Wirkung im behandelten Gewebe zu erzielen. Je nach gewünschtem Ergebnis können die Gewebeeffekte eine oder mehrere der folgenden Wirkungen umfassen: Koagulation, Austrocknung, Verdampfung und Schneiden. Bei einer speziellen Variante der Elektrochirurgie werden hochfrequente elektrische Ströme durch eine Sonotrode in Ultraschallschwingungen umgewandelt, die dann zur Erzeugung einer Gewebewirkung eingesetzt werden. Elektrische Ströme, die in der Elektrochirurgie verwendet werden, werden allgemein als elektrochirurgische Therapiesignale bezeichnet.
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Elektrochirurgische Therapiesignale werden in der Regel durch elektrochirurgische Generatoren erzeugt. Solche elektrochirurgischen Generatoren sind hochentwickelte medizinische Geräte, die eine Steuereinheit, eine elektrochirurgische Funktionseinheit und eine Benutzerschnittstelleneinheit umfassen.
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Die elektrochirurgische Funktionseinheit ist so eingerichtet, dass sie elektrochirurgische Therapiesignale an ein oder mehrere elektrochirurgische Instrumente liefert. Abhängig von der gewünschten Gewebewirkung kann die elektrochirurgische Funktionseinheit verschiedene Parameter des elektrochirurgischen Therapiesignals wie Spannung, Strom, Leistung, Wellenform, Frequenz, Puls-Pausen-Verhältnis usw. steuern. Die elektrochirurgische Funktionseinheit kann ferner so eingerichtet sein, dass sie die Reaktion des behandelten Gewebes durch Messung der Gewebeimpedanz, der Gewebetemperatur, der Gewebefeuchtigkeit oder Ähnlichem überwacht. Eine solche Messung kann durch spezielle Sensoren, die mit elektrochirurgischen Instrumenten verbunden sind, und/oder durch indirekte Messung auf der Grundlage der elektrischen Eigenschaften des elektrochirurgischen Therapiesignals durchgeführt werden.
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Die Steuereinheit ist so eingerichtet, dass sie den Betrieb der elektrochirurgischen Funktionseinheit steuert. Daher kann die Steuereinheit Informationen über die Parameter des elektrochirurgischen Therapiesignals an die elektrochirurgische Funktionseinheit übermitteln. Die Steuereinheit kann ferner Aktivierungs-/Deaktivierungsbefehle an die elektrochirurgische Funktionseinheit übermitteln, um die Ausgabe des elektrochirurgischen Therapiesignals zu aktivieren oder zu deaktivieren. Die elektrochirurgische Funktionseinheit kann Statusinformationen und Gewebereaktionsinformationen an die Steuereinheit übermitteln.
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Die Benutzerschnittstelleneinheit ist so eingerichtet, dass sie Statusinformationsdaten von der Steuereinheit empfängt und diese Statusinformationsdaten an einen Benutzer ausgibt, und dass sie die Eingabe von Benutzereingabedaten durch einen Benutzer ermöglicht und diese Benutzereingabedaten an die Steuereinheit übermittelt. Die Benutzerschnittstelleneinheit kann eine Ausgabevorrichtung wie eine elektronische Anzeige und eine oder mehrere Eingabevorrichtungen wie Tasten, Schalter oder Knöpfe umfassen. Die Benutzerschnittstelleneinheit kann eine kombinierte Eingabe-/Ausgabevorrichtung wie einen Touchscreen umfassen.
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Bei vielen chirurgischen Eingriffen ist der Einsatz von Elektrochirurgie Teil des geplanten Verfahrens. Bei solchen Eingriffen kann der elektrochirurgische Generator zu Beginn des Eingriffs in den voll aktivierten Betriebsmodus gebracht werden. Bei anderen Eingriffen, insbesondere bei nicht-invasiven Eingriffen, wird ein elektrochirurgisches System mit einem elektrochirurgischen Generator und elektrochirurgischen Instrumenten als Reserve bereitgestellt, um im Falle von Komplikationen verfügbar zu sein. Wenn beispielsweise bei einer endoskopischen Untersuchung des Magentrakts Gewebeläsionen festgestellt werden, kann es notwendig sein, elektrochirurgische Verfahren anzuwenden, um Biopsien zu entnehmen oder solche Läsionen vollständig zu entfernen. In anderen Beispielen kann es während eines Eingriffs zu unerwarteten Blutungen kommen, die elektrochirurgisch gestillt werden müssen. Bei solchen in der Regel nicht invasiven Verfahren kann es ineffizient oder anderweitig unerwünscht sein, einen elektrochirurgischen Generator die ganze Zeit über in einem voll aktivierten Betriebsmodus zu halten.
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Im Falle von Komplikationen, wie sie oben beschrieben wurden, muss der elektrochirurgische Generator jedoch schnell in einen voll aktivierten Betriebsmodus gebracht werden. In diesem Fall muss sich der Arzt oder die Assistentin dem elektrochirurgischen Generator zuwenden, die richtige Eingabevorrichtung der Benutzerschnittstelle zur Änderung des Betriebsmodus des elektrochirurgischen Generators identifizieren und diese Eingabevorrichtung bedienen. Dies kann zu einer Verzögerung bei der Aktivierung des elektrochirurgischen Generators führen, was sich negativ auf das Ergebnis des Eingriffs auswirken kann.
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Ein Ziel der vorliegenden Offenbarung ist es, einen verbesserten elektrochirurgischen Generator bereitzustellen.
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Zusammenfassung der Offenbarung
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Die vorliegende Offenbarung stellt einen elektrochirurgischen Generator bereit, der eine Steuereinheit, eine elektrochirurgische Funktionseinheit und eine Benutzerschnittstelleneinheit umfasst, wobei die elektrochirurgische Funktionseinheit so eingerichtet ist, dass sie ein elektrochirurgisches Therapiesignal für eine oder mehrere elektrochirurgische Vorrichtungen bereitstellt, die Steuereinheit so eingerichtet ist, dass sie den Betrieb der elektrochirurgischen Funktionseinheit und der Benutzerschnittstelleneinheit steuert, und die Benutzerschnittstelleneinheit so eingerichtet ist, dass sie Statusinformationsdaten von der Steuereinheit empfängt und diese Statusinformationen an einen Benutzer ausgibt und die Eingabe von Benutzereingabedaten durch einen Benutzer ermöglicht und diese Benutzereingabedaten an die Steuereinheit übermittelt; wobei die Benutzerschnittstelle einen Näherungssensor umfasst, der so konfiguriert ist, dass er die Anwesenheit eines Benutzers in einer vorbestimmten Nähe der Benutzerschnittstelleneinheit erfasst und ein Erfassungssignal an die Steuereinheit ausgibt, und die Steuereinheit so konfiguriert ist, dass sie den elektrochirurgischen Generator in Reaktion auf das Erfassungssignal zwischen einem ersten Betriebsmodus und einem zweiten Betriebsmodus umschaltet.
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Ein elektrochirurgischer Generator gemäß der vorliegenden Offenbarung kann von einem Benutzer zwischen einem ersten Betriebsmodus und einem zweiten Betriebsmodus umgeschaltet werden, ohne dass der Benutzer ein spezielles Eingabegerät identifizieren und bedienen muss. Dadurch kann die Aktivierung des elektrochirurgischen Generators im Falle einer unerwarteten Situation oder Komplikation viel schneller erfolgen als bei einem elektrochirurgischen Generator nach dem Stand der Technik.
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Der Näherungssensor kann einen Lichtlaufzeitsensor (TOF) enthalten. TOF-Sensoren messen die Laufzeit von Photonen, die vom Sensor ausgesendet und von einem Ziel reflektiert werden, um den Abstand zwischen dem Sensor und dem Ziel zu messen. Der Näherungssensor kann eine Videokamera enthalten. Der Näherungssensor kann die Fokusinformationen eines von der Videokamera aufgenommenen Bildes verwenden, um den Abstand oder den Entfernungsbereich zwischen einem Ziel und der Videokamera zu bestimmen. Bei der Videokamera kann es sich um eine stereoskopische Kamera handeln. Der Näherungssensor kann eine TOF-Kamera enthalten. Eine TOF-Kamera kombiniert die Konzepte eines TOF-Sensors und einer Videokamera und ist in der Lage, 3D-Bildinformationen zu liefern, wobei jedem Pixel eines Bildes ein oder mehrere Helligkeitswerte und ein Entfernungswert zugewiesen wird, der die Entfernung zwischen einem Objekt im Bild und der TOF-Kamera anzeigt.
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Der Näherungssensor kann ferner einen Bildprozessor enthalten, der so eingerichtet ist, dass er 2D- oder 3D-Bilddaten von der Videokamera oder der TOF-Kamera empfängt, einen Gesichtserkennungsalgorithmus anwendet, um das Vorhandensein eines menschlichen Gesichts in den 2D- oder 3D-Bilddaten zu erkennen, und das Erkennungssignal erzeugt, wenn ein menschliches Gesicht in den 2D- oder 3D-Bilddaten erkannt wird. Verschiedene Gesichtserkennungsalgorithmen sind dem Fachmann bekannt und müssen hier nicht im Detail erläutert werden.
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Der Bildprozessor kann ferner so eingerichtet sein, dass er einen Algorithmus zur Erkennung der Kopfhaltung anwendet, wenn ein menschliches Gesicht in den 2D- oder 3D-Bilddaten erkannt wird, und dass er ein Aufmerksamkeitssignal erzeugt, wenn das in den 2D- oder 3D-Bilddaten erkannte menschliche Gesicht der Benutzerschnittstelle zugewandt ist. Mehrere Algorithmen zur Erkennung der Kopfhaltung sind dem Fachmann bekannt und müssen hier nicht im Detail erläutert werden.
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Der Bildprozessor kann ferner so eingerichtet sein, dass er einen Blickerkennungsalgorithmus anwendet, wenn ein menschliches Gesicht in den 2D- oder 3D-Bilddaten erkannt wird, und dass er ein Blicksignal erzeugt, das die Blickrichtung des menschlichen Gesichts anzeigt. Mehrere Blickerkennungsalgorithmen sind dem Fachmann bekannt und müssen hier nicht im Detail erläutert werden.
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Der Bildprozessor kann ferner so eingerichtet sein, dass er einen Gestenerkennungsalgorithmus anwendet, wenn ein menschliches Gesicht in den 2D- oder 3D-Bilddaten erkannt wird, und dass er ein Gestensignal erzeugt, das eine Geste anzeigt, die von dem Menschen ausgeführt wird, dessen Gesicht in den 2D- oder 3D-Bilddaten erkannt wird. Zu den möglichen Gesten gehören Gesichtsgesten, d. h. Gesten, die nur mit dem Gesicht ausgeführt werden, wie das Blinzeln mit einem oder beiden Augen, Handgesten oder Ganzkörpergesten. Algorithmen zur Erkennung von Gesten sind dem Fachmann gut bekannt und müssen hier nicht im Detail erläutert werden. Der Bildprozessor kann so eingerichtet werden, dass er einen Gestenerkennungsalgorithmus unabhängig von der Erkennung eines Gesichts in den 2D- oder 3D-Bilddaten anwendet. In diesem Fall kann der Bildprozessor Gesten, z. B. Handgesten, auch dann erkennen, wenn sich das Gesicht der Person, die die Geste ausführt, außerhalb des Sichtfelds der Videokamera der TOF-Kamera befindet.
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Die Steuereinheit kann so eingerichtet sein, dass sie den elektrochirurgischen Generator als Reaktion auf das Erkennungssignal und das Aufmerksamkeitssignal, das Blicksignal oder das Gestensignal zwischen zwei oder mehreren Betriebsmodi umschaltet. Die eine oder mehreren Betriebsarten umfassen eine oder mehrere der folgenden Betriebsarten: einen Standby-Modus, in dem die Steuereinheit und die Benutzerschnittstelleneinheit aktiv sind und in dem die elektrochirurgische Funktionseinheit inaktiv ist; einen aktiven Modus, in dem die Steuereinheit, die Benutzerschnittstelleneinheit und die elektrochirurgische Funktionseinheit aktiv sind; einen Bildschirmschoner-Modus, in dem eine Anzeige der Benutzerschnittstelleneinheit deaktiviert oder aktiviert ist, um ein vorbestimmtes Bildschirmschoner-Bild oder eine Bildsequenz anzuzeigen; einen Statusanzeigemodus, in dem die Benutzerschnittstelle so gesteuert wird, dass Statusinformationen des elektrochirurgischen Generators auf der Anzeige angezeigt werden; und einen Benutzereingabemodus, in dem die Benutzerschnittstelle so gesteuert wird, dass ein oder mehrere interaktive Benutzereingabeelemente auf der Anzeige angezeigt werden und Benutzereingaben über das eine oder die mehreren Benutzereingabeelemente empfangen werden.
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Einige Beispiele der vorliegenden Offenbarung werden im Folgenden anhand von illustrativen Zeichnungen beschrieben. Die beschriebenen Beispiele dienen dem besseren Verständnis und erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit und schränken den Anwendungsbereich der beigefügten Ansprüche in keiner Weise ein.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Zeichnungen zeigen:
- 1: Ein elektrochirurgisches System,
- 2: Der elektrochirurgische Generator des elektrochirurgischen Systems von 1,
- 3: Ein schematischer Aufbau eines Näherungssensors mit einer Videokamera,
- 4: Ein schematischer Aufbau eines weiteren Näherungssensors,
- 5: Ein Bildverarbeitungsalgorithmus.
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Ausführliche Beschreibung
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1 zeigt ein elektrochirurgisches System 1 mit einem elektrochirurgischen Generator 10 und einem elektrochirurgischen Instrument 11. Der elektrochirurgische Generator 10 umfasst eine elektrochirurgische Funktionseinheit 15, die so eingerichtet ist, dass sie ein oder mehrere elektrochirurgische Therapiesignale an das elektrochirurgische Instrument 11 liefert. Das elektrochirurgische Instrument kann über ein Kabel 16 mit dem elektrochirurgischen Generator 10 und der elektrochirurgischen Funktionseinheit 15 verbunden sein. Der elektrochirurgische Generator 10 umfasst ferner eine Steuereinheit 17 und eine Benutzerschnittstelleneinheit 20.
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Die elektrochirurgische Funktionseinheit 15 ist so eingerichtet, dass sie elektrochirurgische Therapiesignale an das elektrochirurgische Instrument 11 liefert. Abhängig von der gewünschten Gewebewirkung kann die elektrochirurgische Funktionseinheit 15 verschiedene Parameter des elektrochirurgischen Therapiesignals wie Spannung, Strom, Leistung, Wellenform, Frequenz, Puls-Pausen-Verhältnis usw. steuern. Die elektrochirurgische Funktionseinheit 15 kann ferner so eingerichtet sein, dass sie die Reaktion des behandelten Gewebes durch Messung der Gewebeimpedanz, der Gewebetemperatur, der Gewebefeuchtigkeit oder Ähnlichem überwacht. Eine solche Messung kann durch spezielle Sensoren, die mit dem elektrochirurgischen Instrument 11 verbunden sind, und/oder durch indirekte Messung auf der Grundlage der elektrischen Eigenschaften des elektrochirurgischen Therapiesignals erfolgen.
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Die Steuereinheit 17 ist für die Steuerung des Betriebs der elektrochirurgischen Funktionseinheit 15 eingerichtet. Daher kann die Steuereinheit 17 der elektrochirurgischen Funktionseinheit 15 Informationen über die Parameter des elektrochirurgischen Therapiesignals übermitteln. Die Steuereinheit 17 kann ferner Aktivierungs-/Deaktivierungsbefehle an die elektrochirurgische Funktionseinheit 15 übermitteln, um die Ausgabe des elektrochirurgischen Therapiesignals zu aktivieren oder zu deaktivieren. Die elektrochirurgische Funktionseinheit 15 kann Statusinformationen und Informationen über die Gewebereaktion an die Steuereinheit 17 übermitteln.
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Die Steuereinheit 17 kann einen Prozessor, einen Speicher und zugehörige Hardware enthalten, die aus der Standard-Computertechnik bekannt sind. Die Steuereinheit kann Programmcodeinformationen enthalten, die im Speicher gespeichert sind, um den Prozessor zu veranlassen, verschiedene Aktivitäten der Steuereinheit 17 durchzuführen, wenn sie vom Prozessor ausgeführt werden. Die Programmcodeinformationen können ein Standardbetriebssystem wie Windows, MAC-OS, Android, Linux oder Ähnliches und/oder ein vom Hersteller des elektrochirurgischen Generators 10 bereitgestelltes proprietäres Betriebssystem umfassen. Solche Standard-Computerhardware und Betriebssysteme sind dem Benutzer bekannt und müssen hier nicht im Detail beschrieben werden.
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Die Benutzerschnittstelleneinheit 20 ist so eingerichtet, dass sie Statusinformationsdaten von der Steuereinheit 17 empfängt und diese Statusinformationsdaten an einen Benutzer ausgibt, und dass sie die Eingabe von Benutzereingabedaten durch einen Benutzer ermöglicht und diese Benutzereingabedaten an die Steuereinheit 17 übermittelt. Die Benutzerschnittstelleneinheit 20 kann eine Ausgabevorrichtung wie eine elektronische Anzeige und eine oder mehrere Eingabevorrichtungen wie Tasten, Schalter oder Knöpfe umfassen. Die Benutzerschnittstelleneinheit 20 kann eine kombinierte Eingabe-/Ausgabevorrichtung wie einen Touchscreen umfassen. Die Benutzerschnittstelleneinheit 20 kann in ein Gehäuse des elektrochirurgischen Generators 10 integriert sein. Einige oder alle Komponenten der Benutzerschnittstelleneinheit können sich außerhalb des Gehäuses des elektrochirurgischen Generators 10 befinden. Solche Komponenten können einen oder mehrere Fußschalter (nicht dargestellt) umfassen. Die Benutzerschnittstelleneinheit 20 kann eine von der Steuereinheit 17 getrennte Datenverarbeitungshardware umfassen, z. B. einen Prozessor, einen Speicher und dergleichen. Die Benutzerschnittstelleneinheit 20 kann einige oder alle Datenverarbeitungshardware mit der Steuereinheit 17 teilen.
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2 zeigt eine vereinfachte isometrische Ansicht des elektrochirurgischen Generators 10. Die Frontplatte 50 des elektrochirurgischen Generators 10 umfasst einen Anschlussbereich 50a und einen Benutzerschnittstellenbereich 50b.
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Im Anschlussbereich 50a sind mehrere Anschlusselemente 51 vorgesehen, die den Anschluss von verschiedenen elektrochirurgischen Instrumenten ermöglichen. Der Anschlussabschnitt 50a ist mit der elektrochirurgischen Funktionseinheit 15 des elektrochirurgischen Generators 10 verbunden.
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In dem Benutzerschnittstellenabschnitt 50b sind mehrere Schalter 52 und Knöpfe 53 vorgesehen, die die Eingabe von Benutzereingabedaten durch Betätigung der Schalter 52 und/oder Knöpfe 53 ermöglichen. Zur Ausgabe von Statusdaten ist ein Anzeigeelement 54 vorgesehen. In dem gezeigten Beispiel umfassen die Statusdaten einen Patientennamen, einen ausgewählten Gewebeeffekt und eine ausgewählte Ausgangsleistung eines elektrochirurgischen Therapiesignals. Die in 2 gezeigte Auswahl von Statusdaten ist nur ein Beispiel. Einige der Statusdatenelemente, wie der Patientenname, können weggelassen werden. Andere Statusdatenelemente können auf dem Anzeigeelement 54 angezeigt werden. Bei dem Anzeigeelement 54 kann es sich um einen Touchscreen handeln, der die Eingabe weiterer Benutzereingabedaten durch Aktivierung interaktiver Anzeigeelemente wie „links“/„rechts“-Tasten 54a zur Auswahl verschiedener Gewebeeffekte oder „+“/„-“-Tasten 54b zur Erhöhung oder Verringerung der gewählten Ausgangsleistung ermöglicht. Der Benutzerschnittstellenabschnitt 50b umfasst ferner einen Näherungssensor 55, der im Folgenden näher beschrieben wird. Der Benutzerschnittstellenabschnitt 50b ist mit der Benutzerschnittstelleneinheit 20 des elektrochirurgischen Generators 10 verbunden.
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Der Näherungssensor 55 ist so eingerichtet, dass er die Anwesenheit eines Benutzers innerhalb eines vorbestimmten Abstands zur Benutzerschnittstelleneinheit 20 oder dem damit verbundenen Benutzerschnittstellenabschnitt 50b erkennt. Der vorbestimmte Abstand kann ein Bereich von 1 m, 2 m, 3 m oder ein anderer geeigneter Abstand sein. Der Näherungssensor 55 ist so eingerichtet, dass er ein Erfassungssignal an die Steuereinheit 17 ausgibt. Das Erkennungssignal kann ein binäres Signal sein, das den Wert „1“ hat, wenn ein Benutzer in dem vorbestimmten Näherungsbereich erkannt wurde, und den Wert „0“, wenn kein Benutzer erkannt wurde. Das Erkennungssignal kann einen numerischen Wert enthalten, der den Abstand zwischen einem erkannten Benutzer und der Benutzerschnittstelleneinheit 20 anzeigt.
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Die Steuereinheit 17 ist so eingerichtet, dass sie den elektrochirurgischen Generator 10 als Reaktion auf das Erkennungssignal zwischen einem ersten Betriebsmodus und einem zweiten Betriebsmodus umschaltet.
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Der Näherungssensor 55 kann ein Ultraschall-Näherungssensor sein. Ein Ultraschall-Näherungssensor kann Ultraschallwellen aussenden, von einem Objekt im Ausbreitungsweg der Ultraschallwellen reflektierte Ultraschallwellen empfangen und den Abstand zwischen dem Näherungssensor und dem Objekt auf der Grundlage der Laufzeit der Ultraschallwellen bestimmen.
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Der Näherungssensor 55 kann ein elektromagnetischer Näherungssensor sein. Elektromagnetische Näherungssensoren können Lasersensoren, Radarsensoren, Lidarsensoren oder Ähnliches sein. Der Näherungssensor 55 kann ein optischer Laufzeitsensor (TOF) sein.
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TOF-Sensoren umfassen in der Regel einen Lichtemitter, einen Lichtdetektor und einen Zeitgeber. Der Lichtemitter sendet einen modulierten Photonenstrom aus, z. B. einen gepulsten Laserstrahl. Der Lichtdetektor detektiert das von einem Objekt im Ausbreitungsweg des Laserstrahls reflektierte Licht, und der Zeitgeber dient zur Bestimmung der Zeit, die zwischen Emission und Detektion des Lichts verstrichen ist. Die Entfernung zwischen dem TOF-Sensor und dem Objekt lässt sich dann leicht aus der verstrichenen Zeit und der bekannten Lichtgeschwindigkeit berechnen.
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Der Näherungssensor 55 kann eine Videokamera enthalten. Der schematische Aufbau eines Näherungssensors 155 mit Videokamera ist in 3 dargestellt. Der Näherungssensor 155 umfasst eine Videokamera 160 und eine Bildverarbeitungseinheit 161. Die Videokamera 160 ist so eingerichtet, dass sie ein Bild 170 der Umgebung des elektrochirurgischen Generators 10 innerhalb eines bestimmten Sichtfelds (FOV) aufnimmt. Die Videokamera 160 umfasst ein Objektivsystem (nicht abgebildet) und einen elektronischen Bildwandler (nicht abgebildet), wie in der Technik allgemein bekannt. Das Objektivsystem kann so eingerichtet sein, dass es eine bestimmte Schärfentiefe (DOF) bereitstellt, so dass Objekte innerhalb der vorbestimmten Nähe der Benutzerschnittstelleneinheit 20 oder des damit verbundenen Benutzerschnittstellenabschnitts 50b in dem aufgenommenen Bild 170 scharf dargestellt werden, während Objekte außerhalb der vorbestimmten Nähe unscharf sind. In 3 befindet sich ein erstes Objekt 171 innerhalb des DOF, so dass eine Darstellung 171' des Objekts 171 in dem Bild 170 scharf ist. Ein zweites Objekt 172 befindet sich außerhalb der DOF, so dass eine Darstellung 172' des Objekts 172 im Bild 170 unscharf ist.
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Die Bildverarbeitungseinheit 161 ist so eingerichtet, dass sie das Bild 170 analysiert und Objekte innerhalb der DOF identifiziert. Daher kann die Bildverarbeitungseinheit bekannte Bildanalysealgorithmen wie einen Objektidentifikationsalgorithmus zur Identifizierung von Darstellungen diskreter Objekte (171', 172') im Bild 170 und einen Bildschärfealgorithmus zur Bestimmung, ob die Darstellungen der Objekte (171', 172') im Bild 170 scharf oder unscharf sind, anwenden. Die Bildverarbeitungseinheit 161 kann ferner eingerichtet sein, ein Erkennungssignal zu erzeugen, wenn mindestens eine scharfe Darstellung eines Objekts in dem Bild 170 gefunden wurde.
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Bei der Videokamera 160 kann es sich um eine stereoskopische Videokamera handeln. Eine stereoskopische Videokamera nimmt in der Regel zwei Bilder einer Szene aus leicht unterschiedlichen Blickrichtungen auf, was die Bestimmung der Entfernung eines Objekts von der Videokamera ermöglicht. In diesem Fall kann die Bildverarbeitungseinheit 161 so eingerichtet sein, dass sie ein Erkennungssignal erzeugt, das einen numerischen Wert umfasst, der den Abstand zwischen einem erkannten Objekt und der Videokamera 160 anzeigt.
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Die Videokamera 160 kann eine TOF-Kamera sein. Eine TOF-Kamera kombiniert die Prinzipien einer Videokamera und eines TOF-Sensors, so dass die TOF-Kamera in der Lage ist, ein 3D-Bild aufzunehmen. In einem von einer TOF-Kamera aufgenommenen 3D-Bild umfasst jedes Pixel des Bildes Helligkeits- und Entfernungsinformationen des in dem jeweiligen Pixel abgebildeten Objekts. Auch in diesem Fall kann die Bildverarbeitungseinheit 161 so eingerichtet sein, dass sie ein Erfassungssignal erzeugt, das einen numerischen Wert umfasst, der den Abstand zwischen einem erfassten Objekt und der Videokamera 160 anzeigt.
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zeigt ein weiteres mögliches Beispiel für einen Näherungssensor 255. Der Näherungssensor 155 umfasst eine Videokamera 260, die wiederum eine 2D-Videokamera, eine stereoskopische Videokamera oder eine TOF-Kamera sein kann, und eine Bildverarbeitungseinheit 261. Die Bildverarbeitungseinheit 261 ist dazu eingerichtet, ein von der Videokamera 260 aufgenommenes Bild zu analysieren und eine Reihe von aus dem Bild abgeleiteten Signalen zu erzeugen. Daher kann die Bildverarbeitungseinheit einen Bildverarbeitungsalgorithmus 300 durchführen, wie in 5 gezeigt. Die von der Bildverarbeitungseinheit zu erzeugenden Signale können ein Erkennungssignal, ein Aufmerksamkeitssignal, ein Blicksignal und ein Gestensignal umfassen.
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Der Bildverarbeitungsalgorithmus 300 beginnt mit der Erfassung eines Bildes in Schritt 301. Das erfasste Bild kann ein 2D-Bild, ein stereoskopisches 3D-Bild oder ein TOF-3D-Bild sein.
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In Schritt 302 wird ein Gesichtserkennungsalgorithmus angewendet, um menschliche Gesichter in dem erfassten Bild zu erkennen. Der Gesichtserkennungsalgorithmus kann das erfasste Bild nach vorgegebenen, für menschliche Gesichter typischen Bildmustern durchsuchen. Solche Gesichtserkennungsalgorithmen sind in der Technik gut bekannt. Im Falle eines 2D-Bildes kann der Gesichtserkennungsalgorithmus so eingerichtet werden, dass er Gesichter nur dann erkennt, wenn sie scharf abgebildet sind, d. h. wenn sich das Gesicht innerhalb der DOF der Videokamera befindet. Im Falle eines 3D-Bildes kann der Gesichtserkennungsalgorithmus so ausgelegt sein, dass er einen Abstandsfilter anwendet, so dass nur Gesichter innerhalb eines vorgegebenen Abstandsbereichs zum Näherungssensor 255 erkannt werden.
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In Schritt 303 wird geprüft, ob in dem aufgenommenen Bild ein Gesicht erkannt wurde. Wurde kein Gesicht erkannt, führt der Algorithmus in Schritt 301 eine Schleife zur Aufnahme eines neuen Bildes durch. Wurde ein Gesicht erkannt, wird in Schritt 304 ein Erkennungssignal erzeugt. So wird vermieden, dass Erkennungssignale ausgegeben werden, wenn versehentlich andere Objekte in die Nähe des elektrochirurgischen Generators 100 gebracht werden, die keine beabsichtigte Benutzerinteraktion anzeigen.
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Nach Schritt 304 kann der Algorithmus zu Schritt 301 zurückkehren, um ein neues Bild aufzunehmen. Optional kann der Algorithmus in Schritt 305 mit der Anwendung eines Algorithmus zur Erkennung der Kopfhaltung fortfahren. Der Algorithmus zur Erkennung der Kopfhaltung kann so eingerichtet sein, dass er feststellt, ob das in Schritt 302 erkannte Gesicht dem Näherungssensor 255 zugewandt ist. Algorithmen zur Erkennung der Kopfhaltung sind in der Technik gut bekannt. Der Algorithmus zur Erkennung der Kopfhaltung kann so eingerichtet sein, dass er die Position von Orientierungspunkten in einem erfassten Gesichtsbild, wie Augen, Nase, Ohren und dergleichen, erkennt und die Kopfhaltung entsprechend bestimmt.
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In Schritt 306 wird geprüft, ob das in Schritt 302 erkannte Gesicht dem Näherungssensor 255 zugewandt ist. Wenn das Gesicht dem Näherungssensor 255 zugewandt ist, wird in Schritt 307 ein Aufmerksamkeitssignal erzeugt. Ist das Gesicht nicht dem Näherungssensor 255 zugewandt, führt der Algorithmus eine Schleife durch, um in Schritt 301 ein neues Bild zu erfassen.
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In einer weiteren optionalen Erweiterung des vorgestellten Algorithmus kann in Schritt 308 ein Blickerkennungsalgorithmus angewandt und in Schritt 309 ein Blicksignal erzeugt werden. Blickerkennungsalgorithmen sind in der Technik gut bekannt. Der Blickerkennungsalgorithmus kann so eingerichtet sein, dass er die Position einer Iris innerhalb eines Auges im Bild des Gesichts analysiert. Das Blicksignal kann sphärische Koordinaten verwenden, um Azimut- und Elevationswinkel einer erkannten Blickrichtung des in Schritt 302 erkannten Gesichts anzuzeigen. Das Blicksignal kann Koordinaten eines virtuellen rechteckigen Gitters in einer Ebene des Näherungssensors 255 verwenden, wobei die Ebene rechtwinklig zur optischen Achse der Videokamera 260 ist.
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In einer weiteren optionalen Erweiterung des vorgestellten Algorithmus kann in Schritt 310 ein Algorithmus zur Gestenerkennung angewendet werden. Algorithmen zur Gestenerkennung sind in der Technik bekannt. Ein Gestenerkennungsalgorithmus kann so eingerichtet werden, dass er das Vorhandensein von Gesichtsgesten, Handgesten oder Ganzkörpergesten in dem in Schritt 302 erfassten Bild erkennt. In Schritt 311 kann geprüft werden, ob eine Geste erkannt wurde oder nicht. Wenn eine Geste erkannt wurde, wird in Schritt 312 ein Gestensignal erzeugt. Das Gestensignal kann einen numerischen Code umfassen, der die erkannte Geste identifiziert. Wenn keine Geste erkannt wurde, oder nach der Erzeugung des Gestensignals, führt der Algorithmus eine Schleife durch, um in Schritt 301 ein neues Bild aufzunehmen. Der Gestenerkennungsalgorithmus kann unabhängig von der Erkennung eines Gesichts in Schritt 303 angewendet werden.
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Der offengelegte Algorithmus wird von einem Prozessor unter Verwendung von Anweisungen ausgeführt, die in einem mit dem Prozessor verbundenen Speicher gespeichert sind. Der Prozessor und der Speicher können Teil einer integrierten Näherungssensorvorrichtung sein. Der Prozessor und der Speicher können Teil der Benutzerschnittstelleneinheit 20 oder der Steuereinheit 17 sein.
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Die Steuereinheit 17 ist so eingerichtet, dass sie den elektrochirurgischen Generator 10 als Reaktion auf die von den Näherungssensoren 55, 155, 255 erzeugten Signale zwischen zwei oder mehr Betriebsmodi umschaltet. Diese Betriebsmodi werden im Folgenden beschrieben.
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Standby-Modus: In einem Standby-Modus des elektrochirurgischen Generators 10 können die Steuereinheit 17 und die Benutzerschnittstelleneinheit 20 aktiv sein, während die elektrochirurgische Funktionseinheit 15 inaktiv sein kann. Insbesondere kann die Steuereinheit 17 alle notwendigen Startroutinen abgeschlossen haben, die nach dem Einschalten des elektrochirurgischen Generators erforderlich sein können. Die Benutzerschnittstelleneinheit kann sich in einem aktiven Modus befinden, in dem sie auf die Eingabe von Benutzerdaten wartet. Der Näherungssensor 55, 155, 255 der Benutzerschnittstelleneinheit 20 kann aktiv sein und z. B. den Algorithmus 300 in einer Schleife ausführen. Die elektrochirurgische Funktionseinheit 15 kann inaktiv sein, so dass die Gesamtleistungsaufnahme des elektrochirurgischen Generators 10 reduziert wird. Wenn die elektrochirurgische Funktionseinheit 15 inaktiv ist, ist der elektrochirurgische Generator 10 auch weniger anfällig, elektromagnetische Störungen zu verursachen oder zu erleiden, als wenn die elektrochirurgische Funktionseinheit 15 aktiv ist.
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Aktiver Modus: In einem aktiven Modus kann die elektrochirurgische Funktionseinheit 15 auch aktiv sein. Dies kann bedeuten, dass die elektrochirurgische Funktionseinheit 15 aktiv ist, aber keine elektrochirurgischen Therapiesignale liefert.
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Bildschirmschoner-Modus: In einem Bildschirmschonermodus kann das Anzeigeelement 54 ausgeschaltet werden, um den Stromverbrauch der Benutzerschnittstelleneinheit zu verringern und/oder die thermische Belastung des Anzeigeelements zu reduzieren. In einem Bildschirmschoner-Modus kann das Anzeigeelement so gesteuert werden, dass es ein vorgegebenes Bildschirmschoner-Muster oder eine Musterfolge anzeigt, um das „Einbrennen“ eines bestimmten Bildes auf dem Anzeigeelement 54 zu vermeiden.
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Modus der Statusanzeige: In einem Statusanzeigemodus kann das Anzeigeelement 54 so gesteuert werden, dass es Statusinformationen anzeigt, wie z. B. einen aktuell ausgewählten Gewebeeffekt oder eine Ausgangsleistung, eine aktuelle Dauer der Anmeldung eines elektrochirurgischen Therapiesignals, eine akkumulierte angewandte Energie, einen Gewebestatus oder Ähnliches. In einem Statusanzeigemodus kann die Benutzerschnittstelleneinheit 20 keine oder nur begrenzte Möglichkeiten zur Eingabe von Benutzereingabedaten bieten. Insbesondere können einige oder alle Schalter 52 und Knöpfe 53 in einem Statusanzeigemodus deaktiviert sein.
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Benutzereingabemodus: In einem Benutzereingabemodus kann die Benutzerschnittstelleneinheit 20 so eingerichtet sein, dass sie die Eingabe von Benutzereingabedaten ermöglicht. Das Anzeigeelement 54 kann so eingerichtet sein, dass es die aktuellen Werte verschiedener Parameter anzeigt und darüber hinaus interaktive Steuerelemente wie virtuelle Tasten 54a, 54b anzeigt, die von einem Benutzer durch Berühren des Anzeigeelements oder durch Verwendung eines Eingabegeräts wie einer Maus, eines Touchpads oder eines Trackballs bedient werden können. In einem Benutzereingabemodus können die Schalter 52 und Knöpfe 53 aktiviert werden, um die Eingabe von Benutzerdaten durch einen Benutzer zu ermöglichen.
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Die Steuereinheit 17 kann so eingerichtet sein, dass sie den elektrochirurgischen Generator 10 als Reaktion auf ein von dem Näherungssensor 55, 155, 255 erzeugtes Erkennungssignal von einem Standby-Modus in einen aktiven Modus schaltet. Insbesondere kann die Steuereinheit 17 so eingerichtet sein, dass sie den elektrochirurgischen Generator 10 als Reaktion auf das Erkennungssignal von einem Standby-Modus in einen Benutzereingabemodus umschaltet.
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Die Steuereinheit 17 kann so eingerichtet werden, dass der elektrochirurgische Generator 10 nur dann von einem Standby-Modus in einen aktiven Modus geschaltet wird, wenn der Näherungssensor 155, 255 sowohl ein Erkennungssignal als auch ein Aufmerksamkeitssignal erzeugt. Dies hilft, ein unnötiges Umschalten des HF-Generators 10 in Fällen zu vermeiden, in denen eine Person am Näherungssensor 255 vorbeigeht, den HF-Generator 10 aber nicht ansieht.
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Die Steuereinheit 17 kann so eingerichtet werden, dass der elektrochirurgische Generator 10 von einem Statusanzeigemodus oder von einem Benutzereingabemodus in einen Bildschirmschonermodus umgeschaltet wird, wenn der Näherungssensor 155, 255 aufhört, ein Erkennungssignal und/oder ein Aufmerksamkeitssignal zu erzeugen.
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Die Steuereinheit 17 kann so eingerichtet werden, dass der elektrochirurgische Generator 10 von einem Bildschirmschonermodus in einen Benutzereingabemodus oder einen Statusanzeigemodus umgeschaltet wird, wenn der Näherungssensor 255 beginnt, ein Erkennungssignal und/oder ein Aufmerksamkeitssignal zu erzeugen.
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Die Steuereinheit 17 kann so eingerichtet sein, dass sie den elektrochirurgischen Generator 10 in einen Statusanzeigemodus schaltet, wenn der Näherungssensor 155, 255 ein Blicksignal erzeugt, das anzeigt, dass ein Benutzer auf die Verbindungselemente 51 blickt. Die Steuereinheit 17 kann eingerichtet sein, den elektrochirurgischen Generator 10 in einen Benutzereingabemodus zu schalten, wenn der Näherungssensor 155, 255 ein Blicksignal erzeugt, das anzeigt, dass ein Benutzer auf die Schalter 52 oder Knöpfe 53 blickt.
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Die Steuereinheit 17 kann so eingerichtet sein, dass sie einen oder mehrere Benutzereingabeparameter ändert, wenn sich der elektrochirurgische Generator 10 in einem Benutzereingabemodus befindet und wenn der Näherungssensor 255 eines von mehreren vorgegebenen Gestensignalen erzeugt.
