DE19640993A1

DE19640993A1 - Medizinisches Therapie- und/oder Diagnosegerät mit sterilisierbarem Positionserfassungsaufsetzteil

Info

Publication number: DE19640993A1
Application number: DE19640993A
Authority: DE
Inventors: Joachim Luber; Ulrich Lemcke; Christian Duschek; Arvids Mackevics; Hartmut Gaertner
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH; Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH; Carl Zeiss AG
Priority date: 1995-10-12
Filing date: 1996-10-04
Publication date: 1997-04-17
Also published as: SE9603334L; SE513530C2; CH691569A5; SE9603334D0; US5891020A; JPH09108238A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein medizinisches Therapie- und/oder Diagnosegerät mit einer dessen jeweilige Position und Lage erfassenden Anordnung, welche eine erste Erfassungseinheit am Therapie- und/oder Diagnosegerät und eine durch eine Signal strecke von der ersten Erfassungseinheit getrennt anzuordnende, orts- und lagefeste, zweite Erfassungseinheit umfaßt.

Ein derartiges Therapie- und/oder Diagnosegerät ist z. B. aus der US 5,408,409 bekannt. Diese Druckschrift zeigt als erste Erfassungseinheit eine LED-Anordnung an dem als chirurgisches Schneidwerkzeug ausgebildeten Therapiegerät und in Abstand davon eine orts- und lagefeste Kameraanordnung als zweite Erfassungseinheit.

In der Medizin ist die Vermeidung einer Infektion von großer Bedeutung. Deshalb müssen medizinische Therapie- und/oder Diagnosegeräte sterilisierbar sein. So ist das aus der US 5,408,409 bekannte Therapiegerät zusammen mit der an ihm fest angebrachten ersten Erfassungseinheit während einer Operation von einer sterilen Hülle umgeben. Dies gewährleistet für die zumeist keine einheitliche, glatte Oberfläche aufweisenden medizinischen Therapie- und/oder Diagnosegeräte eine wirksame und zuverlässige Sterilisierung, welche z. B. durch bloßes Besprühen mit einer Sterilisierungslösung nur schwer zu erreichen ist. Andererseits aber kann das Einhüllen der ersten Erfassungseinheit im Hinblick auf möglichst ungestörte Signalwege zwischen der ersten und der zweiten Erfassungseinheit zu Problemen der Zuverlässigkeit und Genauigkeit bei der Positions- und Lageerfassung führen, da eine Sterilisierungshülle die Signalübermittlung zwischen erster und zweiter Erfassungseinheit stören kann.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, bei einem gattungsgemäßen Therapie- und/oder Diagnosegerät sowohl eine hochwirksame Sterilisierung als auch eine zuverlässige und genaue Erfassung seiner Position und Lage zu ermöglichen.

Einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung gemäß wird diese Auf gabe durch die Merkmale in Anspruch 1 gelöst.

Denn durch die Ausbildung der ersten Erfassungseinheit als betriebsmäßig lösbares Aufsetzteil kann die erste Erfassungs einheit ohne umständliche Demontagearbeiten von dem medizinischen Therapie- und/oder Diagnosegerät abgenommen werden. Das Therapie- und/oder Diagnosegerät wird dann zur Vorbereitung auf seinen Einsatz durch Überstülpen einer Sterilisierungshülle in der gewohnten Weise wirksam und schnell sterilisiert. Parallel dazu wird das im Vergleich mit dem Therapie- und/oder Diagnosegerät geringe Abmessungen aufweisende und ohne weiteres als kompakte Einheit ausführbare Aufsetzteil sterilisiert, z. B. durch Besprühen mit einer Sterilisierungslösung. Da sich das gesonderte Aufsetzteil wesentlich einfacher sterilisieren läßt als das medizinische Therapie- und/oder Diagnosegerät kann auf seine Einhüllung verzichtet werden. Schließlich wird dann das sterilisierte Auf setzteil mittels der am Therapie- und/oder Diagnosegerät ausgebildeten Ankopplungseinrichtung oberhalb der Sterili sierungshülle in seine Betriebsstellung gebracht.

Durch das Ankoppeln der sterilisierten ersten Erfassungseinheit an das mittels der Sterilisierungshülle sterilisierte Therapie- und/oder Diagnosegerät wird somit sowohl eine hohe Sterilität gewährleistet als auch eine von der Sterilisierungshülle unbehinderte Positions- und Lageerfassung ermöglicht.

Wenn die Ankopplungseinrichtung und das Aufsetzteil in wechsel seitigen Eingriff bringbare Festlegungsmittel aufweisen, durch welche eine definierte Lagebeziehung zwischen Aufsetzteil und medizinischem Therapie- und/oder Diagnosegerät herstellbar ist, kann auf eine Neuvermessung dieser Lagebeziehung bei erneuter Abnahme, Sterilisierung und Wiederanbringung des Aufsetzteils verzichtet werden. Derartige Festlegungsmittel können z. B. von am Aufsetzteil ausgebildeten Paßstiften und diesen zugeordneten Paßstiftausnehmungen der Ankopplungseinrichtung und von einer Schraubverbindung zwischen Aufsetzteil und Ankopplungs einrichtung gebildet sein.

In vorteilhafter Weise umfaßt die als Aufsetzteil ausgebildete erste Erfassungseinheit eine Sendeeinrichtung mit mindestens drei räumlich verteilt angeordneten Sendeelementen, z. B. LED′s, und die Ankopplungseinrichtung Steuerungsanschlüsse für diese Sendeelemente. Denn dadurch können die bekannten Positions- und Lageerfassungsanordnungen mit sequentiell angesteuerten Sende elementen und mit diese in entsprechender, sequentieller Weise erfassenden Zeilenkameras verwendet werden.

Wenn das Aufsetzteil eine der Oberflächenkontur des Therapie- und/oder Diagnosegeräts entsprechende Kontur aufweist, auf deren konvexer Außenseite mehr als drei Sendeelemente möglichst weit voneinander entfernt angeordnet sind, so führt dies zu einem Aufsetzteil, welches sich an das Therapie- und/oder Diagnosegerät im wesentlichen anschmiegt und dadurch die Hand habung des Therapie- und/oder Diagnosegeräts nicht behindert. Daneben ist die Vermeidung von Kanten und Verwinklungen auf der Außenseite des Aufsetzteils auch hinsichtlich der Sterilisier barkeit und hinsichtlich der Positions- und Lageerfassung von Vorteil. Denn auf diese Weise werden die bei größeren Bewegungen des Therapie- und/oder Diagnosegeräts möglichen, plötzlichen Abschattungen von Sendeelementen vermindert, welche durch sich in die jeweiligen Signalstrecken zwischen den einzelnen Sendeelementen und der zweiten Erfassungseinheit bewegende Kanten bewirkt werden. Zur Vergrößerung des Bewegungsbereichs des Therapie- und/oder Diagnosegeräts trägt auch das Bereitstellen von mehr als drei, vorzugsweise zwölf Sendeelementen bei, wobei aus diesen auf der Basis bekannter Abstände der Sendelemente voneinander die geeignetsten Sende elemente ausgewählt bzw. die ggf. zu ungenauen Positions- und Lagewerten führenden Sendeelemente ausgesondert werden können.

Besonders vorteilhaft ist die Verwendung dieser Erfindung bei einem Operationsmikroskop, welches einer der ersten und der zweiten Erfassungseinrichtung zugeordneten Auswerteeinrichtung Fokusparameter-Daten zuführt. Dadurch kann die zur Erfassung der jeweiligen Fokuspositionen und der jeweiligen Lage der optischen Achse des Operationsmikroskops vorgesehene, als Auf setzteil ausgebildete erste Erfassungseinrichtung am Opera tionsmikroskop in einem vom Patienten relativ entfernten, bezüglich der Sterilisierung nicht so problematischen Bereich angebracht werden. Dabei ist es sogar möglich, das Aufsetzteil vom Patienten aus gesehen, jenseits einer Operationsmikroskop-Be wegungsachse anzubringen, wenn durch geeignete, der Bewegungsachse zugeordnete Sensoren eine definierte Lage beziehung zwischen dem Aufsetzteil und dem Operationsmikroskop stets herstellbar ist. Durch eine derartige Maßnahme kann das Aufsetzteil, bzw. die erste Erfassungseinheit auch bei beträchtlichen Lage- und Positionsänderungen des Operations mikroskops im Erfassungsbereich der zweiten Erfassungseinheit bleiben.

Einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung entsprechend wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe auch durch ein gattungsgemäßes Therapie- und/oder Diagnosegerät gelöst, bei welchem die erste Erfassungseinheit eine konvexe Außenfläche und einen Spannelement-Festlegungsrand aufweist. Denn dadurch kann eine das Therapie- und/oder Diagnosegerät umgebende, beispielsweise zum Knittern und zu mehrfachen Über deckungen neigende Sterilisierungshülle mittels eines Spann elements über der ersten Erfassungseinheit straff und somit in einer die Signalwege zur zweiten Erfassungseinheit möglichst wenig behindernden Weise angebracht werden kann.

Die folgende, sich auf die beigefügten Zeichnungen beziehende Beschreibung von Ausführungsbeispielen dient dem Verständnis der Erfindung.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Operationsmikro skops als eine Ausführungsform gemäß dem ersten Gesichtspunkt der Erfindung;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des Operationsmikro skopes von Fig. 1 mit einer von diesem gelösten ersten Erfassungseinheit;

Fig. 3 eine Ansicht des Operationsmikroskopes von Fig. 2 aus Richtung des Pfeils III von Fig. 2 gesehen;

Fig. 4 einen schematischen Querschnitt entlang der Linie IV-IV von Fig. 2; und

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung einer den zweiten Gesichtspunkt der Erfindung erläuternden Ausführungs form.

Das in Fig. 1 schematisch dargestellte medizinische Therapie- und/oder Diagnosegerät 1 ist ein Operationsmikroskop, welches mittels eines gelenkigen Stativs 3 verschieb- und verschwenkbar ist. Zur Erfassung der jeweiligen Lage des Operationsmikroskops 1 ist eine Positions- und Lageerfassungsanordnung mit einer ersten Erfassungseinheit 5 am Operationsmikroskop 1 und einer orts- und lagefesten zweiten Erfassungseinheit 7 vorgesehen. Die erste Erfassungseinheit 5 und die zweite Erfassungseinheit 7 sind über schematisch angedeutete Leitungen 6 mit einer Positions- und Lage-Auswerteeinheit 8 verbunden. Da die der Erfindungsgattung zugrunde liegende Positions- und Lageer fassung auf einer direkten Signalübermittlung, z. B. durch Licht oder Ultraschall, zwischen der ersten Erfassungseinheit 5 und der zweiten Erfassungseinheit 7 beruht, ist die in dieser Aus führungsform als Anordnung dreier Zeilenkameras 9, 11, 13 aus gebildete zweite Erfassungseinheit 7 möglichst derart anzuordnen, daß die Signalstrecke zu der als Sendeeinrichtung ausgebildeten ersten Erfassungseinheit 5 frei von Hindernissen ist.

In Fig. 2 sind die erfindungsgemäß als betriebsmäßig lösbares Aufsetzteil 5 ausgebildete erste Erfassungseinheit und das Operationsmikroskop 1 in ihrem voneinander getrennten Zustand dargestellt. Das bereits zur Operation vorbereitete Operations mikroskop 1 ist dabei von einer schematisch angedeuteten Sterilisierungshülle 15 umgeben.

Eine dem Aufsetzteil 5 zugeordnete Ankopplungseinrichtung 17 am Operationsmikroskop 1 ist in Fig. 3 zu sehen, welche den zur Anbringung des Aufsetzteils 5 bestimmten Bereich 19 des Operationsmikroskops 1 in perspektivischer Darstellung gesehen in Richtung des Pfeils III von Fig. 2 zeigt.

In Fig. 2 sind an der dem Operationsmikroskop 1 zugewandten Innenseite des Aufsetzteiles 5 Paßstifte 21 und 23 zu sehen, welche beim Aufsetzen des Aufsetzteils 5 auf das Operations mikroskop 1 die Sterilisierungshülle 15 durchstoßen und in Paß stiftausnehmungen 25 und 27 (Fig. 3) der Ankopplungs einrichtung 17 eingreifen. Auf der Innenseite des Aufsetzteils 5 ist ferner eine Steckkontakt-Vorrichtung 29 vorgesehen, welche durch Eingriff in eine Steckkontakt-Aufnahmevorrichtung 31 (Fig. 3) der Ankopplungseinrichtung 17 eine Steuerungs leitung für als LED′s ausgebildete Sendeelemente 33 herstellt. Die Sendeelemente 33 sind auf der zur zweiten Erfassungseinheit 7 hin gewandten Außenseite des Aufsetzteils 5 angeordnet. Zur Herstellung einer definierten Lagebeziehung zwischen Aufsetz teil 5 und Operationsmikroskop 1 trägt ferner eine Rändel schraube 35 bei, welche durch ein Gewindedurchgangsloch 37 des Aufsetzteils 5 in ein Gewindeloch 39 (Fig. 3) der Ankopplungs einrichtung 17 einschraubbar ist.

In Fig. 4 ist der Abschnitt 19 des Operationsmikroskops mit dem über der Sterilisierungshülle 15 angebrachten Aufsetzteil 5 schematisch im Querschnitt dargestellt.

In Fig. 5 ist eine Ausführungsform gemäß dem zweiten Gesichts punkt der Erfindung dargestellt. Dabei weisen den Bauteilen in den Fig. 1-4 entsprechende Bauteile die entsprechenden Bezugszeichen erhöht um die Zahl 100 auf.

Dem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung entsprechend weist die erste Erfassungseinheit 105 einen Spannelement-Festlegungsrand 106 auf, welcher durch einen Absatz zwischen der ersten Erfassungseinheit 105 und dem diese umgebenden Bereich des Operationsmikroskops 101 gebildet ist. Der Spannelement-Fest legungsrand kann aber z. B. auch von einer umlaufenden Hinterschneidung am Rand der ersten Erfassungseinheit 105 gebildet sein. Dem Umfangsabsatz 106 ist ein ohne Schwierig keiten sterilisierbares Spannelement 108 zugeordnet, z. B. ein der Umfangskontur der ersten Erfassungseinheit 105 nachgebil deter Spannrahmen 108 oder auch ein gummielastischer O-Ring. Der Spannrahmen 108 kann durch Klemmsitz über einer Sterilisierungshülle an der ersten Erfassungseinheit 105 angeordnet werden. Dadurch kann eine über das die erste - Erfassungseinheit 105 mitumfassende Operationsmikroskop 101 gestülpte Sterilisierungshülle im Bereich der Erfassungseinheit 105 falten- und überlappfrei straffgezogen werden und durch Fixierung des Spannelements 108 an dem Spannelement-Fest legungsrand 106 dauerhaft und zuverlässig straffgehalten werden. Auf diese Weise wird die Behinderung der Signalstrecke zwischen den Sendeelementen 133 und der zweiten Erfassungs einheit möglichst klein gehalten.

Claims

1. Medizinisches Therapie- und/oder Diagnosegerät (1) mit einer dessen jeweilige Position- und Lage erfassenden Anordnung (5, 7), welche eine erste Erfassungseinheit (5) am Therapie- und/oder Diagnosegerät (1) und eine durch eine Signalstrecke von der ersten Erfassungseinheit (5) getrennt anzuordnende, orts- und lagefeste, zweite Erfassungseinheit (7) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Erfassungseinheit (5) als betriebsmäßig lösbares Aufsetzteil ausgebildet ist und das medizinische Therapie- und/oder Diagnosegerät (1) eine Ankopplungseinrichtung (17) für eine Anbringung des Aufsetzteils (5) über einer das Therapie- und/oder Diagnosegerät (1) umgebenden Sterilisierungshülle (15) aufweist.

2. Therapie- und/oder Diagnosegerät (1) mit einer dessen jeweilige Position- und Lage erfassenden Anordnung (5, 7) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankopplungseinrichtung (17) und das Aufsetzteil (5) in wechselseitigen Eingriff bringbare Festlegungsmittel (21, 23, 25, 27, 35, 37, 39) aufweisen, durch welche eine definierte Lagebeziehung zwischen Aufsetzteil (5) und medizinischem Therapie- und/oder Diagnosegerät (1) herstellbar ist.

3. Therapie- und/oder Diagnosegerät (1) mit einer dessen jeweilige Position- und Lage erfassenden Anordnung (5, 7) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Festlegungsmittel an der der Ankopplungseinrichtung (17) zugeordneten Seite des Aufsetzteils (5) Paßstifte (21, 23) und diese aufnehmende Paßstiftausnehmungen (25, 27) an der Ankopplungseinrichtung (17) und eine Schraubverbindung (35, 37, 39) zwischen Aufsetzteil (5) und Ankopplungs einrichtung (17) umfassen.

4. Therapie- und/oder Diagnosegerät mit einer dessen jeweilige Position- und Lage erfassenden Anordnung (5, 7) nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufsetzteil (5) eine Sendeeinrichtung mit mindestens drei räumlich verteilt angeordneten Sendeelementen (33) umfaßt und die Ankopplungseinrichtung (17) Steuerungs anschlüsse (31) für die Sendeelemente umfaßt.

5. Therapie- und/oder Diagnosegerät mit einer dessen jeweilige Position- und Lage erfassenden Anordnung (5, 7) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufsetz teil (5) eine der Oberflächenkontur des Therapie- und/oder Diagnosegeräts (1) entsprechende Kontur aufweist, auf deren konvexer, zu der zweiten Erfassungseinheit hin aus zurichtender Außenseite mehr als drei Sendeelemente (33) angeordnet sind.

6. Therapie- und/oder Diagnosegerät mit einer dessen jeweilige Position- und Lage erfassenden Anordnung (5, 7) nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das medizinische Therapie- und/oder Diagnosegerät ein Operationsmikroskop (1) ist, welches einer der ersten und der zweiten Erfassungseinrichtung (5, 7) zugeordneten Aus werteeinheit (8) Fokusparameterdaten liefert.

7. Positions- und Lageerfassungsanordnung (5, 7) für ein bewegliches medizinisches Therapie- und/oder Diagnosegerät (1) mit den sich auf die Erfassungseinheiten (5, 7) beziehenden Merkmalen nach einem der Ansprüche 1-6.

8. Medizinisches Therapie- und/oder Diagnosegerät (1) mit einer Ankoppelungseinrichtung (17) nach einem der Ansprüche 1-4.

9. Medizinisches Therapie- und/oder Diagnosegerät mit einer dessen jeweilige Position- und Lage erfassenden Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die erste Erfassungseinheit (105) eine zu der zweiten Erfassungseinheit hin auszurichtende, konvexe Außenfläche und einen Spannelement-Festlegungsrand (106) aufweist.

10. Medizinisches Therapie- und/oder Diagnosegerät nach Anspruch 1 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Erfassungseinheit bezüglich einer Bewegungsachse des medizinischen Therapie- und/oder Diagnosegeräts von diesem entkoppelt ist, wobei eine der Bewegungsachse zugeordnete Sensoreinheit eine definierte Positions- und Lagebeziehung zwischen dem medizinischen Therapie- und/oder Diagnosegerät und der ersten Erfassungseinheit sicherstellt.