DE19839827A1

DE19839827A1 - Beleuchtungssystem für einen Operationsraum zum individuellen und automatischen Ausleuchten von Operationsbereichen sowie Verfahren hierzu

Info

Publication number: DE19839827A1
Application number: DE19839827A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Matern; Peter Waller
Original assignee: Universitaetsklinikum Freiburg; Albert Ludwigs Universitaet Freiburg
Current assignee: Matern Ulrich Dr 72379 Hechingen De
Priority date: 1998-09-01
Filing date: 1998-09-01
Publication date: 2000-03-02
Anticipated expiration: 2018-09-02
Also published as: DE19839827B4

Abstract

Beschrieben wird ein Beleuchtungssystem für einen Operationsraum zum individuellen Ausleuchten von Operationsbereichen mit mehreren unabhängig voneinander positionierbaren, vorzugsweise am Deckenbereich des Operationsraums angebrachter Beleuchtungsmittel. DOLLAR A Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Beleuchtungsmittel jeweils am frei beweglichen Ende eines Schwenksystems angebracht sind, das eine freie, unabhängige Positionierung der Beleuchtungsmittel um wenigstens drei Raumachsen ermöglicht, daß wenigstens ein Primärbeleuchtungsmittel vorgesehen ist, dessen Schwenksystem Meßaufnehmer vorsieht, deren Meßsignale an eine Auswerte- und Steuereinheit übergebbar sind, die eine räumliche Lokalisierung des Primärbeleuchtungsmittels vornimmt, daß die Schwenksysteme der übrigen Beleuchtungsmittel Verstelleinheiten aufweisen, mittels der eine vorgebbare räumliche Positionierung des jeweiligen Beleuchtungsmittels vornehmbar ist, daß die Auswerte- und Steuereinheit auf der Grundlage der Meßsignale von den Meßaufnehmern des Schwenksystems des Primärbeleuchtungsmittels Steuersignale generiert, die an jedes Schwenksystem der übrigen Beleuchtungsmittel übergebbar sind, so daß sich die übrigen Beleuchtungsmittel automatisch um das Primärbeleuchtungsmittel für eine optimale Ausleuchtung des Operationsbereiches gruppieren.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf ein Beleuchtungssystem für einen Operationsraum zum individuellen Ausleuchten von Operationsbereichen mit mehreren unabhängig voneinander, vorzugsweise am Deckenbereich des Operationsraum angebrachten Beleuchtungsmitteln.

Stand der Technik

Beleuchtungssysteme der vorstehend genannten Gattung sind aus einer Reihe von Druckschriften bekannt. So geht aus der EP 0 422 331 B1 eine Operationsleuchte mit verstellbarer Halterung hervor, die ein Leuchtengehäuse aufweist, in der mehrere einzelne Operationsleuchten integriert sein können. Das Leuchtengehäuse ist über ein Schwenksystem an der Operationsdecke angebracht und kann freibeweglich im Raum vom Operateur in einer bestimmten Lage positioniert werden. Mit Hilfe geeigneter Winkel- und Entfernungsmeßsensoren, deren Meßsignale an eine Auswerteeinheit übergebbar sind, kann die genaue räumliche Position des Leuchtengehäuses bestimmt werden. Das bekannte Leuchtensystem ist nun in der Lage, nach einem, möglicherweise ungewollten Verschwenken des Leuchtengehäuses sich selbstständig auf den zuvor ausgeleuchteten Operationsbereich auszurichten. Hierzu werden von der Steuereinheit Steuersignale generiert, die das Leuchtengehäuse in seiner neuen Position auf den ursprünglichen Operationsbereich zurückschwenkt.

In einer erweiterten Ausführungsform sieht das Leuchtengehäuse mehrere Lampen vor, deren relative Ausrichtung zueinander derart erfolgt, daß sich ihre Beleuchtungsfelder in einem vorgegebenen Operationsbereich überlagern, um auf diese Weise eine ideale Ausleuchtung des Operationsbereiches zu herzustellen. Das bekannte Beleuchtungssystem weist jedoch den Nachteil auf, daß nur ein einziges Leuchtengehäuse zur Verfügung steht, so daß der Operationsbereich nur aus einer Seite bzw. aus einem sehr eng begrenzten Raumbereich beleuchtet wird.

Zwar geht aus der DE 22 49 347 eine Beleuchtungseinrichtung für Operationssäle hervor, die eine Vielzahl von an der Operationsdecke angebrachter Beleuchtungsmittel vorsieht, die grundsätzlich einen bestimmten Operationsbereich aus unterschiedlichen Raumrichtungen beleuchten, doch sind die Beleuchtungsmittel fest an der Operationsdecke fixiert, so daß sie nicht frei im Raum positioniert werden können.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Beleuchtungssystem für einen Operationsraum zum individuellen Ausleuchten von Operationsbereichen mit mehreren, unabhängig voneinander positionierbaren, vorzugsweise am Deckenbereich des Operationsraum angebrachten Beleuchtungsmittel, derart auszubilden, daß der Operationsbereich möglichst homogen ausgeleuchtet wird, wobei der Operateur zur Ausleuchtung des Operationsbereiches nur eine einzige Operationsleuchte bedienen soll, um möglichst wenig Zeit für den Beleuchtungsvorgang aufwenden zu müssen.

Die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist Gegenstand des Anspruchs 5.

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, daß mehrere voneinander unabhängig frei positionierbare Beleuchtungsmittel an dem freien beweglichen Ende eines Schwenksystems angebracht sind, wobei das Schwenksystem eine freie räumliche Positionierung des Beleuchtungsmittels um wenigstens drei Raumachsen ermöglicht. Unter den Beleuchtungsmitteln soll ein Primärbeleuchtungsmittel vorgesehen sein, dessen Schwenksystem mit Meßaufnehmern ausgestattet ist, deren Meßsignale an eine Auswerte- und Steuereinheit übergebbar sind, in der eine räumliche Lokalisierung des Primärbeleuchtungsmittels nach entsprechend manueller Einstellung möglich ist. Vorzugsweise weist das Schwenksystem wenigstens zwei Gelenkarme auf, von denen ein erster einseitig fest am Deckenbereich des Operationsraumes befestigt ist und um seine Gelenkarmachse drehbeweglich gelagert ist.

Der zweite Gelenkarm ist vorzugsweise über ein Kugelgelenk oder ein Einachsgelenk mit dem ersten Gelenkarm verbunden, so daß dieser frei beweglich im Raum positionierbar ist. Am freien Ende des zweiten Gelenkarmes ist das Beleuchtungsmittel, ebenfalls vorzugsweise über eine Gelenkeinheit angebracht. Das Primärbeleuchtungsmittel sieht zur exakten räumlichen Lokalisierung an jedem seiner Gelenkeinheiten winkel- bzw. Wegaufnehmer vor, durch die der Verkippwinkel und der Verschwenkweg der jeweiligen Gelenkarme aufgenommen werden können. Ebenso ist im Bereich des Primärbeleuchtungsmittel ein Entfernungsmeßgerät vorgesehen, das die Distanz zwischen dem Beleuchtungsmittel und dem Operationsbereich erfaßt. Das Entfernungsmeßgerät kann beispielsweise als Laser oder als eine Ultraschallmeßeinheit ausgebildet sein. Mit Hilfe der durch die Meßaufnehmer bereitgestellten Meßwerte, die über elektrische Leitungen oder drahtlose Übertragungstechnik zu einer Auswerte- und Steuereinheit übertragen werden, kann eine genaue räumliche Lokalisierung und Lokalisierung des Primärbeleuchtungsmittels durchgeführt werden.

Auf der Grundlage dieser Informationen generiert die Auswerte- und Steuereinheit entsprechende Steuerbefehle, die an die Schwenksysteme aller übrigen Beleuchtungsmittel ebenso über elektrische Zuleitungen oder Datenfernübertragung übergeben werden können.

Jedes einzelne Schwenksystem weist vorzugsweise motorisch ansteuerbare Verstelleinheiten auf, durch die die Gelenkarme um ihre Gelenkeinheiten verschwenkbar sowie verdrehbar sind. Durch geeignete Steuersignale, die von der Auswerte- und Steuereinheit für die Positionierung jedes einzelnen Beleuchtungsmittels bereitgestellt werden, können sich diese präzise und automatisch auf den gewünschten Operationsbereich automatisch ausrichten.

Zur Berechnung dieser Steuersignale dient neben der Information der aktuellen Position des Primärbeleuchtungsmittels auch eine Information über die Art der durchzuführenden Operation. So sind beispielsweise bei operativen Eingriffen eines auf einem Operationstisch liegenden Patienten im Oberbauchbereich Beleuchtungsverhältnisse gewünscht, die die Operationshöhle aus Richtung des Fußbereiches des Patienten beleuchten. Insbesondere sollen für derartige Operationen die Beleuchtungsmittel relativ schräg zum Operationsbereich positioniert werden, um intrakorporale Hohlräume optimal auszuleuchten. Andererseits sind bei Operationen insbesondere im Beckenbereich Beleuchtungsverhältnisse gewünscht, bei denen die Beleuchtungsmittel möglichst an der Kopfseite des Patienten angeordnet sein sollen, um von dieser Position den Operationsbereich im Beckenbereich vollständig ausleuchten zu können.

Je nach Operationsart, beispielsweise Operationen im Becken- oder Oberbauchbereich kann der Auswerte- und Steuereinheit über ein entsprechendes Eingabemittel die beabsichtigte Art der durchzuführenden Operation mitgeteilt werden, so daß die Auswerte- und Steuereinheit den Operationsraum in geeignete Sektoren unterteilt, in denen alle Beleuchtungsmittel anzuordnen sind.

So wird bei der Durchführung einer Operation im Oberbauchbereich zunächst das Primärbeleuchtungsmittel durch den Operateur manuell zur optimalen Ausleuchtung des Oberbauchbereiches entsprechend ausgerichtet. Alle übrigen Beleuchtungsmittel gruppieren sich nun automatisch im Fußbereich des Patienten um das Primärbeleuchtungsmittel und richten ihre Beleuchtungsfelder selbstzentrierend auf das Beleuchtungsfeld des Primärbeleuchtungsmittels aus.

Neben der Einteilung des Operationsraumes in geeignete Sektoren in Abhängigkeit der durchzuführenden Operation kann auch der Beleuchtungswinkel des Primärbeleuchtungsmittels, mit dem der Operationsbereich beleuchtet wird, eine charakteristische Größe für die Art der Gruppierung der übrigen Beleuchtungsmittel um das Primärbeleuchtungsmittel darstellen.

Ist der Beleuchtungswinkel sehr steil, d. h. findet eine Beleuchtung aus dem oberen Bereich des Operationsraumes statt, so sollen sich alle übrigen Beleuchtungsmittel möglichst gleich verteilt angulär um das Primärbeleuchtungsmittel anordnen. Wird jedoch das Primärbeleuchtungsmittel durch den Operateur verhältnismäßig flach eingestellt, d. h. ist der Beleuchtungswinkel beispielsweise bezogen auf den Operationstisch sehr spitz, so soll die Anordnung bzw. Gruppierung aller übrigen Beleuchtungsmittel um das primäre Beleuchtungsmittel in einer durch die Art der durchzuführenden Operation vorbestimmten Weise vorgenommen werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 schematische Darstellung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Beleuchtungssystems.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen und gewerblicher Anwendbarkeit

In Fig. 1 ist eine schematische Darstellung des erfindungsgemäß ausgebildeten Beleuchtungssystems dargestellt, das einen Operationsbereich zeigt, an dessen Operationsdecke D Beleuchtungsmittel 1, 2, 3 und 4 angebracht sind. Die Beleuchtungsmittel sind jeweils über ein Schwenksystem mit der Decke D verbunden. Das Schwenksystem weist jeweils einen Gelenkarm 5 auf, der einseitig fest mit der Decke D verbunden ist. Der Gelenkarm 5 ist dabei drehbar um seine Gelenkarmachse angeordnet. Über eine Gelenkeinheit 6 ist ein zweiter Gelenkarm 7 mit dem Gelenkarm 5 verbunden. Die Gelenkeinheit 6 vermag den Gelenkarm 7 wenigstens um eine Gelenkachse zu verkippen, so daß der Gelenkarm 7 vertikal von oben nach unten verschwenkt werden kann.

Alternativ zu einem Einachsgelenk 6 kann die Gelenkeinheit 6 auch als Kugelgelenk ausgebildet werden.

Alternativ können auch mehrgelenkige bzw. mehrarmige Schwenksysteme mit mehreren Freiheitsgraden zur Positionierung der einzelnen Leuchtenkörper Verwendung finden.

Am freien Ende des Gelenkarmes 7 ist jeweils ein Beleuchtungsmittel vorgesehen, das ebenfalls über eine Gelenkeinheit 8 mit dem Gelenkarm 7 verbunden ist.

Alle vorstehend gennannten Gelenkeinheiten sind mit nicht in der Figur dargestellten Meßaufnehmern verbunden, die als Weg- oder Winkelmeßaufnehmern ausgebildet sind.

Die mit den Meßaufnehmern aufgenommenen Meßwerte werden im Wege einer Datenfernübertragung zu einer Auswerte- und Steuereinheit 9 übertragen.

Zur Durchführung einer Operation positioniert ein Operateur das Beleuchtungsmittel 1 in einer für ihn geeigneten Weise. Das Beleuchtungsmittel 1 ist überdies mit einem Entfernungsmesser 10 ausgestattet, mit dem eine genaue Abstandsermittlung zwischen Beleuchtungsmittel 1 und Operationsbereich durchgeführt werden kann.

Nach entsprechender Übertragung aller für die genaue Positionierung des Beleuchtungsmittels 1 erforderlichen Daten zu der Auswerte- und Steuereinheit 9 sowie Generierung geeigneter Steuerbefehle zur Ansteuerung der Verstelleinheiten, die ebenfalls aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht in der Fig. 1 dargestellt sind und an den Gelenkeinheiten der Schwenksysteme der Beleuchtungsmittel 2, 3 und 4 vorgesehen sind, stellen sich diese in geeigneter Weise räumlich relativ zum Beleuchtungsmittel 1 ein.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems ist es möglich, daß der Operateur nach einmaliger Einstellung eines einzigen Beleuchtungsmittels eine optimale Ausleuchtung des Operationsbereiches erhält, indem weitere Beleuchtungsmittel mit der Möglichkeit freier räumlicher Positionierung aufgrund der Befestigung an einem Schwenksystem automatisch im Raum positioniert werden können. Die Positionierung erfolgt mittels Steuerbefehle, die von einer Auswerte- und Steuereinheit bereitgestellt werden und überdies Informationen über die durchzuführende Operation berücksichtigt.

Claims

1. Beleuchtungssystem für einen Operationsraum zum individuellen Ausleuchten von Operationsbereichen mit mehreren unabhängig voneinander positionierbaren, vorzugsweise am Deckenbereich des Operationsraum angebrachter Beleuchtungsmittel,
dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungsmittel jeweils am frei beweglichen Ende eines Schwenksystems angebracht sind, das eine freie, unabhängige Positionierung der Beleuchtungsmittel um wenigstens drei Raumachse ermöglicht, daß wenigstens ein Primärbeleuchtunsgmittel vorgesehen ist, dessen Schwenksystem Meßaufnehmer vorsieht, deren Meßsignale an eine Auswerte- und Steuereinheit übergebbar sind, die eine räumliche Lokalisierung des Primärbeleuchtungsmittels vornimmt,
daß die Schwenksysteme der übrigen Beleuchtungsmittel Verstelleinheiten aufweisen, mittels der eine vorgebbare räumliche Positionierung des jeweiligen Beleuchtungsmittel vornehmbar ist,
daß die Auswerte- und Steuereinheit auf der Grundlage der Meßsignale von den Meßaufnehmern des Schwenksystems des Primärbeleuchtungsmittels Steuersignale generiert, die an jedes Schwenksystem der übrigen Beleuchtungsmittel übergebbar sind, so daß sich die übrigen Beleuchtungsmittel automatisch um das Primärbeleuchtungsmittel für eine optimale Ausleuchtung des Operationsbereiches gruppieren.

2. Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwenksystem zwei Gelenkarme aufweist, von denen ein erster einseitig fest angelenkt und um seine Gelenkarmachse drehbeweglich ist, der zweite ist über eine Gelenkeinheit mit dem ersten Gelenkarm verbunden und um die Gelenkeinheit wenigstens um eine Raumachse kippbar.

3. Beleuchtungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßaufnehmer Winkelmesser und/oder Wegaufnehmer sind, die ein Verschwenken des Beleuchtungsmittels im Raum erfassen.

4. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an allen Gelenkeinheiten Weg- und Winkelmesser vorgesehen sind.

5. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Primärbeleuchtungsmittel einen Entfernungssensor aufweist, der den Abstand zwischen dem Beleuchtungsmittel zum Operationsbereich erfaßt und als Meßsignal der Auswerte- und Steuereinheit weiterleitet.

6. Verfahren zum Einstellen eines Beleuchtungsfeldes in einem Operationsraum unter Verwendung des Beleuchtungssystems nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Operateur das Primärbeleuchtungsmittel manuell auf das den beleuchtenden Operationsbereich einstellt,
daß eine automatische Positionsbestimmung des Primärbeleuchtungsmittels mittels den vorgesehenen Meßaufnehmern erfolgt, deren Meßsignale in der Auswerte- und Steuereinheit ausgewertet werden,
daß die Auswerte- und Steuereinheit unter Zugrundelegung der Informationen über die Position des Primärbeleuchtungsmittels eine räumliche Konstellation aller übrigen Beleuchtungsmittel ermittelt und Steuersignale generiert, die die Auswerte- und Steuereinheit an die Verstelleinheiten übergibt, und
daß sich alle übrigen Beleuchtungsmittel räumlich um das Primärbeleuchtungsmittel gruppieren.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Auswerte- und Steuereinheit Informationen über die Art einer durchzuführenden Operation eingegeben wird, so daß auf der Grundlage dieser Informationen räumliche Sektoren innerhalb des Operationsraumes festgelegt werden, innerhalb der alle übrigen Beleuchtungsmittel um das Primärbeleuchtungsmittel positioniert werden.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß mittels den Operationsraum überwachende Sensoren, die im Operationsraum vorhandene Gegenstände sowie Personal lokalisieren und mit der Auswerte- und Steuereinheit verbunden sind, Kollisionen zwischen den Beleuchtungsmitteln und den Gegenständen sowie Personal vermieden werden.