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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum Steuern der Aufnahme, Anzeige und Speicherung optischer Informationen,
insbesondere für
medizinische Zwecke, wie zum Einsatz in der minimal invasiven Chirurgie,
mit mindestens einer Visualisierungseinheit, einer Bedieneinheit,
einer Speichereinheit und ggf. Peripheriegeräten.
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Derartige Vorrichtungen sind auf
dem Gebiet der Chirurgie und Diagnostik weit verbreitet und kommen
insbesondere auf dem Gebiet der minimal invasiven Chirurgie als
Endoskopiesysteme, z.B. bei der Arthroskopie, regelmässig zum
Einsatz.
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Bekannt sind zu diesem Zweck bislang
Einzelgerätlösungen,
bei denen die jeweiligen Geräteeinheiten,
wie Kamera, Lichtquelle, Monitor, Videorecorder usw. als separate
Komponenten ausgebildet sind. Die bis zu acht Einzelgeräte sind
dabei in der Regel in einem großvolumigen,
sperrigen Geräteturm
angeordnet und über
eine Vielzahl von Kabelver bindungen und Anschlusselementen (Ein/Aus-Schalter,
Stromkabel, Sicherungen, Netzteil, Verbindungs- und Bedienkabel)
miteinander verbunden. Derartige Systeme sind fehleranfällig und wartungsintensiv,
da sie mehrmals täglich
an wechselnden Orten zum Einsatz kommen, wobei bei jedem Standortwechsel
eine Vielzahl von Anschlüssen und
Verbindungen hergestellt bzw. überprüft werden müssen, wozu
ein erfahrener OP-Techniker erforderlich ist. Zudem sind für gewöhnlich keine
Testprogramme für
derartige Gerätekombinationen
verfügbar,
so dass auftretende Fehler oft ohne eingehende Überprüfung des Systems behoben werden
(müssen).
Eine behandelnde Person kann deshalb ohne Dauerassistenz nicht arbeiten
und muss eine Vielzahl von Geräten
per Fußschalter
simultan bedienen, was eine beachtliche Stress- und Fehlerquelle
darstellt.
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Darüber hinaus kommen bei vorbekannten Systemen
in der Regel konventionelle CRT-Minitore (Cathode Ray Tube = Kathodenstrahlröhre) zum
Einsatz, die aufgrund ihrer für
angemessen hohe Auflösungen
erforderlichen großen
Abmessungen und ihres großen
Gewichts im Zuge der erzwungenermaßen hohen Anordnung auf Sichthöhe des behandelnden
Arztes ein zusätzliches
Risiko beim (rollenden) Transport solcher Systeme darstellen.
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Erste vorbekannte Ansätze gehen
zur Vermeidung einiger der genannten Nachteile dazu über, die
bekannten Einzelkomponenten über
einen gemeinsamen Bus zu vernetzen. Allerdings handelt es sich dabei
um kostenintensive High-End-Lösungen, die
zudem aufgrund des Aufsetzens auf den vorstehend beschriebenen herkömmlichen
Systemen die genannten Nachteile bestenfalls teilweise überkommen
können.
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Der Erfindung liegt angesichts der
geschilderten Nachteile des Standes der Technik die Aufgabe zugrunde,
eine Vorrich tung der eingangs genannten Art anzugeben, bei denen
auf kostengünstige
Art und Weise eine örtliche
flexible Einsetzbarkeit auch bei eingeengten Platzverhältnissen
gewährleistet
ist und die sich durch wartungs- und bedienfreundlichen Betrieb
auszeichnen, so dass eine im wesentlichen intuitive Bedienung auch
durch eine technisch unerfahrene Bedienperson ohne Assistenz möglich ist.
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Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung
der eingangs genannten Art dadurch, gelöst, zumindest die Visualisierungseinheit
und die Bedieneinheit in einer kombinierten Visualisierungs- und
Bedieneinheit zusammengefasst sind und dass alle relevanten Funktionen
zur Steuerung, Überwachung
und Visualisierung auf der kombinierten Visualisierungs- und Bedieneinheit
darstellbar und steuerbar sind.
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Die kompakte Bauweise des erfindungsgemäßen Steuerungs-
und Visualisierungsgerätes
ermöglicht
eine Aufstellung an praktisch jedem Ort im OP, ohne dass die behandelnde
Person, z.B. ein Chirurg in seiner Bewegungsfreiheit eingeschränkt wird. Da
alle relevanten Funktionen zur Steuerung und Regelung, Überwachung
und Visualisierung der Bildaufnahmeeinheit sowie ggf. vorhandener
Peripheriegeräte
mittels einer einzigen Visualisierungs- und Bedieneinheit durchgeführt werden,
kann der Chirurg mit einem Blick die aktuelle Situation überwachen und
direkt auf dem Bildschirm der kombinierten Visualisierungs- und
Bedieneinheit eingreifen bzw. relevante Parameter verändern. Damit übernimmt
die kombinierte Visualisierungs- und Bedieneinheit die Funktion
eines zentralen men-machine-Interface (MMI), über das alle relevanten Funktionen überwacht
bzw. gesteuert werden können.
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Nach einer besonders vorteilhaften
Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Steuerungs-
und Visualisierungsgerätes
ist die kombinierte Visualisierungs- und Bedieneinheit als berührungsempfindlicher
Bildschirm (Touchscreen) ausgebildet. Vorzugsweise ist dabei der
Touchscreen ein TFT-Bildschirm (Thin Film Transistor). Damit verfügt das erfindungsgemäße Steuerungs-
und Visualisierungsgerät über eine
kontraststarke und ergonomische Visualisierungseinheit, die sich
darüber
hinaus durch große Bildschärfe und
geringes Gewicht auszeichnet, was vor allem bei örtlich flexiblem Einsatz von
entscheidendem Vorteil ist. Die eingesetzte Touchscreen-Technik
ermöglich
intuitive Bedienung und vermeidet die Verwendung verschmutzungsanfälliger Tastaturelemente.
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Das erfindungsgemäße Steuerungs- und Visualisierungsgerät verfügt in bevorzugter
Ausgestaltung neben einem Arbeits- und Festplattenspeicher auch über einen
CD-Recorder und ein Floppy-Laufwerk. Auf diese Weise lassen sich
auch große (Bild-)Datenmengen
speichern, archivieren und flexibel weiterverarbeiten. Optional
kann das Steuerungs- und Visualisierungsgerät auch mit verschieden großem Hauptspeicher
und einem DVD-Recorder ausgestattet sein.
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Zwecks Schaffung einer integrierten
kompakten Einrichtung für
den klinischen Betrieb weist die erfindungsgemäße Vorrichtung vorzugsweise weiterhin
eine Bildaufnahmeeinheit, eine Lichtquelle, ein Verbindungselement
zwischen Bildaufnahmeeinheit und Lichtquelle sowie eine Rechnereinheit
mit Festplattenspeicher und Bild-Digitalisierungseinheit auf. Bildaufnahmeeinheit
und Lichtquelle können auch
in Form einer Kamera-Lichtquellen-Bildaufnahmeeinheit (17)
integriert ausgebildet sein.
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Um eine möglichst bedienfreundliche Steuerung
des erfindungsgemäßen Steuerungs-
und Visualisierungsgerätes
auch im Ein-Personen-Betrieb während
einer medizinischen Behandlung, z.B. einer Endoskopie-Untersuchung,
zu ermöglichen, ist
vorgesehen, dass das Steuerungs- und Visualisierungsgerät eine Spracheingabeeinheit
aufweist. Diese kann auch drahtlos in Form eines Funkmikrophons ausgebildet
sein. Zusätzlich
ist vorgesehen, dass das Gerät
zumindest teilweise durch Sprache, z.B. in Form von Zwei-Wort-Kommandos
oder auch Zwei-Silben-Wort-Kommandos, steuerbar ist. Auf diese Weise
ist gegenüber
herkömmlichen
Systemen eine deutliche Effizienzsteigerung durch verkürzte und
unmittelbare Bedienungs- und Befehlswege erreichbar und durch Erprobungen
nachgewiesen. Mit dem erfindungsgemäßen Steuerungs- und Visualisierungsgerät erhält der Chirurg
die Möglichkeit,
wirklich intuitiv und selbstständig
eine Operation durchzuführen
(z.B. im Nachtdienst), wobei das zentrale Problem der Bilddokumentation
auf CD oder DVD professionell mitgelöst ist. Die erfindungsgemäßen Steuerungsmöglichkeiten
durch Bildschirmberührung
und Sprache sind eine entscheidende Voraussetzung für zukünftige kostengünstige "Solo-Chirurgie".
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Um verschiedenste nachgeschaltete
Geräte mit
Daten versorgen, regeln und/oder steuern zu können und um Daten mit übergeordneten
Netzwerken lokaler oder globaler Art austauschen zu können, weist
das erfindungsgemäße Steuerungs-
und Visualisierungsgerät
vorzugsweise geeignete mechanische, elektrische, elektronische,
funktechnische und optische Schnittstellen auf. Auf diese Weise
lassen sich auch Peripheriegeräte
wie Pumpen, Insufflatoren etc. in das Gesamtsystem integrieren.
Nach einer weiteren, äußerst bevorzugten
Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Steuerungs-
und Visualisierungsgerätes
ist hierzu ein Bus-System oder auch ein Funk- und/oder Infrarot-System
für Peripheriegeräte vorgesehen.
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Die Erfindung bezieht sich auch auf
ein neuartiges Endoskopiesystem geschaffen, dessen Grundprinzip
darin besteht, dem Chirurgen durch Rechnerunterstützung seine
Arbeitsabläufe
zu erleichtern, ihn von der bislang benötigten Dauerassistenz zu befreien
und bekannte herkömmliche
Probleme durch innovative Lösungen
zu beseitigen. Angesichts der neuen Anwendungsgebiete für minimal
invasive Operationstechniken in der Herz-, Neuro- und Wirbelsäulenchirurgie,
auch bei der Arthroskopie der Schulter oder im Dental- und Kieferbereich
und des damit verbundenen überdurchschnittlichen
Wachstums des zugehörigen
Marktes, sowie aufgrund des dringenden Erneuerungsbedarfs an Geräten in diesem
Bereich der medizinischen Technik besitzt die erfindungsgemäße Lösung ein
hohes wirtschaftliches Potential. Um eine Vorrichtung mit möglichst kompakten
Abmessungen zu schaffen, die sich darüber hinaus durch minimalen
Anschlußaufwand
und geringe Störanfälligkeit
durch fehlerhafte Inbetriebnahme auszeichnet, ist vorgesehen, dass
die Visualisierungs- und Bedieneinheit und die Rechnereinheit in
ein gemeinsames Gehäuse
integiert sind. Zusätzlich
sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch
die Speichereinheit und die Spracheingabeeinheit mit in das Gehäuse integriert.
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Alternativ hierzu ist vorgesehen,
dass die Rechnereinheit die Kamera-Lichtquelle und/oder die Speichereinheit
und/oder die Spracheingabeeinheit in ein von der Visualisierungs-
und Bedieneinheit getrenntes Gehäuse
integriert sind. Auf diese Weise erhält man eine von der Visualisierungs-
und Bedieneinheit räumlich
unabhängige
Steuerungsvorrichtung, was unter bestimmten Betriebsumständen angezeigt
sein kann.
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In jedem Fall ist die Anzahl an Einzelgeräten gegenüber dem
Stand der Technik deutlich reduziert. Zudem lässt sich für die integrierten Einheiten
in einfacher Weise eine gemeinsame Stromversorgung realisieren,
was den Anschlussaufwand noch weiter senkt. Weiterhin ist aus diesem
Grund vorgese hen, dass das Verbindungselement als integriertes Lichtleiter-Kamerakabel
ausgebildet ist.
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Die Bildaufnahmeeinheit ist vorzugsweise als
CCD-Kamera ausgebildet. Damit steht eine hochdynamische Bildaufnahmeeinheit
zur Verfügung,
deren Lichtempfindlichkeit zudem für unterschiedliche Anwendungen
auf verschiedenen Wellenlängenbereiche
angepasst werden kann.
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Nach einer äußerst bevorzugten Ausgestaltung
des erfindungsgemäßen Steuerungs-
und Visualisierungsgerätes
ist vorgesehen, dass die Rechnereinheit zum Ausführen einer kombinierten Bedien-, Bildaufnahme-
und Datenbank-Software ausgebildet ist. Damit lässt sich an einem einzigen
Gerät sowohl die
Bildaufnahme an sich durchführen,
darüber
hinaus sind jedoch auch Patienteninformationen und weitere relevante
Daten jederzeit verfügbar
und darstellbar, so dass Untersuchungsergebnisse unmittelbar aufbereitbar
und publizierbar sind. Dabei können bei
mehreren Ausgestaltungen verschiedene Module der Software auch auf
getrennten (vernetzten) Rechnern laufen.
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Zwecks strukturierter und reproduzierbarer Bildaufnahme
und Datenarchivierung werden Benutzerprofile für das erfindungsgemäße Steuerungs- und
Visualisierungsgerät
gespeichert und ausgewählt
und anschließend
einer oder mehrere der folgenden Verfahrensschritte sequentiell
durchlaufen:
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- a) Editieren von Benutzerdaten;
- b) Auswählen
und ggf. Editieren von Patientendaten;
- c) Bildanzeige und -auswahl; sowie
- d) Beendigung der Bildauswahl-Sitzung.
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Dabei ist vorzugsweise vorgesehen,
dass das Editieren von Benutzerdaten ein An- oder Abwählen der
Sprachsteuerung umfasst, so dass mit diesem Instrument mehr oder
minder ungeübte
Bedienpersonen einen auf ihre Fähigkeiten
zugeschnittenen Bedienmodus individuell festlegen können. Weiterhin
kann der Schritt des Editierens von Benutzerdaten einen Trainingsmodus
zum Erlernen und Speichern von akustischen Sprachbefehlen durch
das Gerät
beinhalten. Auf diese Weise können
jederzeit neue akustische Steuerkommandos eingeübt und in ein bestimmtes Benutzerprofil
integriert werden, so dass das erfindungsgemäße Steuerungs- und Visualisierungsgerät flexibel
an einen sich verändernden Kenntnisstand
einer Bedienperson und/oder konkrete operative Erfordernisse angepasst
werden kann. Zusätzlich
können über ein
Kopfhörer-Mikrophon
zur Kontrolle einzelner Funktionen auch Signale des Gerätes empfangen
werden, wie Kontroll- oder Quittiertöne.
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Die Bildanzeige und -auswahl ermöglicht ein Aufzeichnen
und Speichern einzelner Bilder und/oder ein Aufzeichnen von Bildsequenzen.
Damit lässt
sich je nach gewünschter
Darstellungs- und/oder Archivierungsart die erfolgende Visualisierung
während
des eigentlichen Visualisierungsvorgangs anpassen.
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Um so gewonnenes Bild- oder Datenmaterial dauerhaft
sichern zu können,
ist vorgesehen, dass ausgewählte
auf der Festplatte zwischengespeicherte Bilddaten in der Speichereinheit
auf einem entnehmbaren Speichermedium dauerhaft gespeichert werden.
Damit zugleich Systemressourcen geschont und Systemanforderungen
begrenzt werden, werden nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
dauerhaft gespeicherte Daten von der Festplatte gelöscht. Im
Zuge dieser Maßnahme
kann darüber
hinaus vorgesehen sein, dass die Bilddaten vor und/oder beim Abspeichern
in ein komprimiertes Datenformat, wie JPEG, MPEG oder AVI, umgewandelt
werden. Auf diese Weise lassen sich Bild-Datenmengen auf bis zu
1% Ihrer ursprünglichen
Menge verkleinern, was vor allem bei der Archivierung langer Bildsequenzen
ein entscheidender Punkt ist.
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Mit dem erfindungsgemäßen Steuerungs- und
Visualisierungsgerät
ist durch die im Vergleich zu herkömmlichen Systemen um 25% niedrigeren
Anschaffungskosten für
den Endkunden gemeinsam mit den deutlich reduzierten Betriebs- und
Assistenzkosten von einer Kosteneinsparung von mindestens 30% gegenüber herkömmlichen
Systemen auszugehen.
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Weitere Vorteile und Merkmale der
Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
anhand der Zeichnung. Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Gesamtansicht eines erfindungsgemäßen Steuerungs-
und Visualisierungsgerätes
in einer Ausgestaltung als Endoskopiegerät für minimal invasive Chirurgie;
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2a ein
Blockschaltbild des Steuerungs- und Visualisierungsgerätes nach 1;
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2b ein
Blockschaltbild einer alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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2c ein
detailliertes Blockschaltbild einer Ausgestaltung der Rechnereinheit
des erfindungsgemäßen Steuerungs-
und Visualisierungsgerätes;
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3 ein
Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens;
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4 ein
Ablaufdiagramm der erfindungsgemäßen Verwaltung
von Nutzerdaten für
ein Steuerungs- und Visualisierungsgerät;
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5 ein
Ablaufdiagramm der erfindungsgemäßen Verwaltung
von Patientendaten;
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6 ein
Ablaufdiagramm einer erfindungsgemäßen Bildaufnahme-Sitzung; und
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7 ein
Ablaufdiagramm der erfindungsgemäßen Bilddaten-Auswahl.
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Das in 1 dargestellte
Steuerungs- und Visualisierungsgerät 1 weist eine kombinierte
Visualisierungs- und Bedieneinheit 2 in Form eines berührungsempfindlichen
TFT-Monitors auf.
Die Visualisierungs- und Bedieneinheit 2 ist auf einem
Halteteil 3 angeordnet, das mittels eines schwenkbaren
und höhenverstellbaren
Haltearms 4 an einem Unterteil 5 des erfindungsgemäßen Steuerungs-
und Visuali sierungsgerätes 1 befestigt
ist. Das Unterteil 5 ist in der Regel mittels eines Fußteils mit
Rollen, das hier nicht dargestellt ist, fahrbar ausgebildet. Das
Unterteil 5 weist beim gezeigten Ausführungsbeispiel eine Regaleinheit 6 sowie
eine Ablage 7 auf. In die Regaleinheit 6 ist ein
Gehäuse 8 eingeordnet,
das in in 2 näher gezeigter
Art und Weise weitere Bestandteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
wie eine Kamera-Lichtquelle, aufnimmt. Das Gehäuse 8 weist auf seiner
Vorderseite ein Bedienfeld 9 und einen Anschluss 10 für ein kombiniertes
Lichtleiter-Kamerakabel 11 auf, über welches ein Endoskop 12 mit
integrierter CCD-Kamera
(nicht gezeigt) an das Gerät anschließbar ist.
Die Steuerung des erfindungsgemäßen Steuerungs-
und Visualisierungsgerätes 1 erfolgt
durch eine Bedienperson 13 einerseits durch Berühren der
taktilen Oberfläche
der Visualisierungs- und Bedieneinheit 2, andererseits
akustisch mittels einer an das Gerät 1 angeschlossenen
Sprechgarnitur 14, die einen Mikrophon-Kopfhörer 15 zur
Aufnahme von akustischen Steuerungsanweisungen aber auch Kontroll-
oder Quittiersignale aufweist.
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Das erfindungsgemäße Steuerungs- und Visualisierungsgerät 1 erlaubt
aufgrund seiner kompakten und integralen Beschaffenheit einen örtlich flexiblen
Einsatz auch unter beengten Platzverhältnissen. Aufgrund der intuitiven
taktilen und akustischen Steuerungsmöglichkeiten kann das Gerät in einem
Ein-Personen-Modus betrieben werden. Die flach ausgebildete Visualisierungs-
und Bedieneinheit 2 bedingt nicht die bei bekannten Systemen
vorhandene ungünstig
hohe Lage des Massenschwerpunkts und ist darüber hinaus im OP-Betrieb leicht abdeckbar.
Sämtliche
weiteren relevanten Geräteeinheiten
des erfindungsgemäßen Steuerungs-
und Visualisierungsgerätes 1 sind
in das Gehäuse
der Visualisierungs- und Bedieneinheit 2 bzw. in das weitere
Gehäuse 8 integriert
(vergl. 2a, b), wodurch die Anzahl der
benötigten
Anschluss- bzw.
Verbindungskabel stark reduziert und ein hoch wartungsfreundliches
Gerät geschaffen
ist.
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In 2a ist
in einem Blockschaltbild nochmals das erfindungsgemäße Steuerungs-
und Visualisierungsgerät 1 mit
seinen funktionellen Baugruppen gezeigt. Die Visualisierungs- und Bedieneinheit 2a, b umfasst
in der hier gezeigten ersten Ausgestaltung einen oder mehrere Visualisierungsbereiche 2a sowie
einen oder mehrere Bedienbereiche 2b, von denen jeweils
in 2 aus Gründen der Übersichtlichkeit
nur einer dargestellt ist. Die Visualisierungs- und Bedienbereiche 2a, 2b lassen
sich auf der Visualisierungs- und Bedieneinheit 2 flexibel
und sogar zumindest teilweise überlappend
anordnen. Zumindest die Bedienbereiche 2b sind berührungsempfindlich
ausgebildet, so dass eine Bedienperson 13 durch Berühren der
Bedienbereiche 2b das erfindungsgemäße Gerät 1 steuern kann.
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Das Gehäuse 8 umfasst im Rahmen
der gezeigten Ausgestaltung eine zentrale Rechnereinheit 16 mit
angedeutetem Festplattenspeicher 16a, Grafik-/Audiokarten 16b und
einer Digitalisierungseinheit 16c. Des weiteren eine Kamera-Lichtquelle 17,
mindestens eine Speichereinheit 18 für entnehmbare Speichermedien 19,
eine Spracheingabeeinheit 20 zum Aufnehmen und Erkennen
und Senden akustischer Steuer- und Kontrollsignale 21 sowie
weitere Schnittstellen 8a für Peripheriegeräte (nicht
gezeigt). An die Rechnereinheit 16 und die Kamera-Lichtquelle 17 ist über ein
integriertes Lichtleiter-Kamerakabel 11 eine Bildaufnahmeeinheit 22 in
Form einer CCD-Kamera angeschlossen. Die von der Kamera gelieferten
Bilddaten werden durch die Digitalisierungseinheit 16c,
einen Framegrabber, in Form von Einzelbildern "eingefangen" und digitalisiert, um in der Rechnereinheit 16 zur
weiteren Verarbeitung, Archivierung usw. zur Verfügung zu
stehen.
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Erfindungsgemäß kommen Framegrabber mit einer
Auflösung
von 768 576 Bildpunkten bei 50 Hz zum Einsatz, die darüber hinaus
eine Farbtiefe von 24 Bit verarbeiten können. Als Bildspeicher fungiert
der Systemspeicher der Rechnereinheit 16 bzw. der Speicher
der Grafikkarte 16b.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist die Visualisierungs-
und Bedieneinheit 2 als hoch auflösender 15,1-Zoll TFT-Monitor mit resistiver Berührungsdetektion
(Touch-Screen) realisiert,
bei dem durch Berühren
der Bildschirmoberfläche
mit einem Finger oder einem anderen Gegenstand, z.B. einem Stift,
eine Spannung erzeugt wird, die anschießend zur Bestimmung der Berührposition
verwendet wird. Die Auflösung
beträgt
vorzugsweise mindestens 1.024 × 786
dpi mit einer Leuchtstärke
von mindestens 200 cd m2. Die Rechnereinheit 16 umfasst einen
Standard-Industrieprozessor mit einer Taktfrequenz von mindestens
900 MHz. Grafik- und Audiokarte 16b sind auf der Platine
integriert. Der Grafikprozessor besitzt mindestens 3 MB SD-RAM,
der Festplattenspeicher 16a mindestens 10 GB. Die Speichereinheit 18 ist
beispielsweise als CD-RW-Laufwerk mit mindestens 24-facher Lese- und
8-facher Schreibgeschwindigkeit ausgebildet. Zusätzlich weist das Gerät 1 in
der Visualisierungs- und Bedieneinheit auch ein 1,44 MB-Diskettenlaufwerk
(nicht gezeigt) auf. Das Gerät 1 ist
mit Wechselspannung von 100 bis 250 V bei 47 bis 63 Hz weltweit betreibbar.
Das Gesamtgewicht beträgt
lediglich etwa L1 Kg. Die an der Visualisierungs- und Bedieneinheit 2 vorhandenen
Schnittstellen 8a beinhalten einen Druckeranschluss LPT1,
Video-Anschlüsse (z.B.
Cinch, S-VHS), einen LAW-Anschluss, USB-Anschlüsse sowie weiter Anschlüsse für Monitor,
Tastatur, Maus und Mikrophon. Optional sind diese Schnittstellen
und das Diskettenlaufwerk auch im Gehäuse integrierbar vorgesehen.
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Gemäß der in 2b gezeigten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
können
die Rechnereinheit 16, die Speichereinheit 18 und
die Spracheingabeeinheit 20 alternativ auch in das Gehäuse der
Visualisierungs- und Bedieneinheit 2 integriert sein.
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2c zeigt
ein detailliertes Blockschaltbild einer Ausgestaltung der in 2a, b mit 16 bezeichneten Rechnereinheit
des erfindungsgemäßen Steuerungs-
und Visualisierungsgeräts 1,
wobei Datenleitungen mit D, Leitungen für die Spannungsversorgung mit
U bezeichnet sind.
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Die Rechnereinheit besitzt ein zentrales CPU-Board 16d,
das über
Datenleitungen D mit der Speichereinheit 18 in Form eines
CD- oder eines DVD-Lese-/Schreibgerätes, einem Diskettenlaufwerk 23,
einer Steuereinheit 16e für die Berührfunktion der Visualisierungs-
und Bedieneinheit 2, dem Festplattenlaufwerk 16a,
einer Mehrzahl von Schnittstellen 8a, dem Framegrabber 16c sowie
einer Rückwandplatine 16f verbunden
ist. Die Spannungsversorgung U der Speichereinheit 18,
des Diskettenlaufwerks 23 sowie der Steuereinheit 16e erfolgt
direkt mittels eines Netzteils 16g. Die Spannungsversorgung
U des CPU-Boards 16d, des Framegrabbers 16c sowie
eines Lüfters 16h erfolgt
indirekt über
die Rückwandplatine 16f.
Das Festplattenlaufwerk 16a wird indirekt über CPU-Board 16d und
Rückwandplatine 16f mit
Spannung U versorgt. An den Framegrabber 16c ist die extern
angeordnete Bildaufnahmeeinheit 22 angeschlossen. Beim
gezeigten Ausführungsbeispiel
umfassen die Schnittstellen 8a eine serielle RS232-Schnittstelle,
eine parallele Schnittstelle, eine oder mehrere USB-Schnittstellen
sowie Anschlüsse
für die
Sprechgarnitur 14, Tastatur, Maus und einen Monitor bzw.
die Visualisierungs- und Bedieneinheit 2.
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In 3 ist
anhand eines Ablaufdiagramms der Ablauf des gesamten Verfahrens
zur erfindungsgemäßen Bildaufnahme
und Datenarchivierung beschrieben. Die zugrundeliegende Software
ist modular aufgebaut und demzufolge in einer objektionierten Programmiersprache,
vorzugsweise C+r, geschrieben. Nach Systemstart III.1 erfolgt zunächst eine
Benutzerauswahl III.2. Danach erfolgt eine Abfrage III.3, ob die
Benutzerdaten editiert werden sollen. Wird diese Abfrage bejaht,
so gelangt der Benutzer in ein Editiermenü III.4, das anhand von 4 beschrieben wird. Alternativ
erfolgt eine Abfrage III.5, ob neue Patientendaten anzulegen sind.
Wird die Abfrage III.5 bejaht, so schaltet das Gerät 1 in
einen Normalmodus III.6 und öffnet
ein Menü zum
Editieren von Patientendaten III.7, das anhand von 5 beschrieben wird. Alternativ erfolgt
eine Abfrage III.8, ob eine direkte Bildaufnahme erfolgen soll.
Wird die Anfrage III.8 bejaht, so schaltet das Gerät 1 in
einen Bildaufnahmemodus III.9 und startet eine Bildaufnahme-Sitzung
III.10, die anhand der 6 beschrieben
wird. Alternativ erfolgt eine Abfrage III.11, ob das System heruntergefahren
werden soll. Wird die Anfrage III.11 bejaht, so wird das System
gestoppt III.12, anderenfalls erfolgt erneut eine Benutzerauswahl
III.2.
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4 verdeutlicht
den Verfahrensablauf beim Editieren von Benutzerdaten. Nach Auswahl
eines Benutzers IV.l ist zunächst
der Nutzername veränderbar
IV.2. Es erfolgt sodann eine Abfrage IV.3, ob ein neuer Nutzer eingerichtet
werden soll. Wird die Abfrage IV.3 bejaht, so ist bei IV.2 ein neuer
Nutzername einzugeben, anderenfalls erfolgt eine Abfrage IV.4 des
Zustandes der Spracherkennung. Ist diese aktiviert, so erfolgt bei
IV.5 eine Deaktivierungsabfrage, anderenfalls bei IV.6 entsprechend
eine Aktivierungsabfrage. Ein Bejahen der Abfragen IV.5, IV.6 führt dementsprechend
zu einem Deaktivieren bzw. zu einem Aktivieren der Spracherkennung.
Werden die Abfragen IV.5, IV.6 verneint, so treten diese Effekte
nicht ein. Anschließend
erfolgt eine Abfrage IV.9, ob der Benutzer das Spracherkennungssystem
zum Erlernen neuer Sprachsteuerungsbefehle trainieren möchte IV.10.
Ein Verneinen der Abfrage IV.9 führt
zu einer weiteren Abfrage IV.11, bei der der Benutzer die Editierfunktion
III.4 verlassen und zu III.1 zurückkehren
oder das Editierverfahren bei IV.1 neu beginnen kann.
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In 5 ist
der Verfahrensablauf zum Editieren von Patientendaten III.7 dargestellt.
Es erfolgt zunächst
eine Abfrage V.1, ob direkt in einen Bildauswahlmodus gewechselt
werden soll, der anhand von 7 näher erläutert wird.
Dies ist dann sinnvoll, wenn es sich um eine Erstbehandlung eines
Patienten handelt, zu dem demgemäss
noch kein Patienten-Datensatz existiert. Anderenfalls erfolgt eine
Abfrage V.2, bei der sich ein bereits angelegter Patienten-Datensatz anwählen lässt. Anschließend erfolgt in
jedem Fall bei V.3 ggf. ein Anpassen des Benutzernamens, einer Benutzernummer,
einer Behandlungsart, eines Krankenhausnamens und eines Namens der
behandelnden Person usw. Anschließend hat der Benutzer die Möglichkeit,
die Editierfunktion zu beenden V.4, Veränderungen zu speichern V.5
und die getätigten
Eingaben nochmals zu überprüfen V.6.
Wurde bei V.2 ein bereits existierender Patienten-Datensatz ausgewählt, so
erfolgt nun eine Abfrage V.7, ob eventuell vorgenommene Veränderungen
am Datensatz an diesen angehängt
werden sollen. In diesem Fall führt
darüber
hinaus ein Verneinen einer der Abfragen V.4 bis V.7 zu einer Abfrage
V.8, ob ein neuer Patienten-Datensatz angelegt werden soll oder
nicht, anschließend
wird einer der beiden parallelen Ablaufstränge V.3 bis V.6/V.7 erneut
durchlaufen. Nach ordnungsgemäßer Eingabe
V.6 bzw. V.7 werden die Patientendaten gespeichert V.9, anschließend erfolgt eine
Abfrage V.10, bei der der Benutzer entscheidet, ob mit einer Bildaufnah me-Sitzung
III.10 oder einer Bilddaten-Auswahl V.11 fortgefahren werden soll.
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Im Zuge einer Bildaufnahme-Sitzung
III.10 bieten sich dem Benutzer nach 6 im
Rahmen einer ersten Abfrage VI.1 die Möglichkeiten, ein Einzelbild
aufzunehmen und abzuspeichern VI.2 oder eine Bildfolge aufzuzeichnen
VI.3/VI.4. Wird die Abfrage VI.3 zum Aufnehmen einer Bildsequenz
VI.4 verneint, so erfolgt eine erneute Abfrage VI.5, bei der der Benutzer
die Bildaufnahme-Sitzung beenden oder am Anfang fortsetzen kann.
Will der Benutzer bei VI.5 die Sitzung beenden, so kann er bei VI.6
in den direkten Anzeigemodus wechseln oder zur Bilddaten-Auswahl
V.11 gehen. Wechselt der Benutzer bei VI.6 in den direkten Anzeigemodus,
so kann er bei VI.7 die angezeigten Daten speichern und gelangt
so zum in Verbindung mit 5 beschriebenen
Editieren der Patientendaten. Das Aufzeichnen einer Bildsequenz VI.4
endet mit Abfragen VI.8 bis VI.10, bei denen der Benutzer entscheiden
muss, ob er die Aufzeichnung stoppen, die Sitzung beenden und die
Bildfolge-Daten speichern möchte.
Wird die letzte Abfrage VI.10 bejaht, so werden die Bildfolge-Daten gespeichert und
die Sitzung neu begonnen.
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Das Abspeichern von Bild- und/oder
Bildfolge-Daten erfolgt zunächst
auf dem Festplattenspeicher 16a. Ein Abspeichern auf einem
entnehmbaren Speichermedium 19 wird in Verbindung mit 7 beschrieben.
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In 7 ist
das erfindungsgemäße Verfahren
zum Auswählen
von Bilddaten V.11 beschrieben. Der Benutzer wählt zunächst nacheinander bei VII.1 bis
VII.3 einen Patienten-Datensatz VII.4, Bilddaten VII.V und/oder
Bildfolge-Daten VII.6 aus, wobei die zugehörigen Patientendaten in einem
kleinen Anzeigebereich 2a der Visualisierungs- und Bedieneinheit 2 angezeigt
werden VII.VII. Durch ein Anwählen
des kleinen Anzeigebereichs bei VII.8 und Festlegen des gewünschten
Anzeigemodus (Patientendaten oder Bildfolge-Daten) bei VII.9 werden
die gewählten
Daten in einem großen
Anzeigenbereich der Visualisierungs- und Bedieneinheit 2 angezeigt
VII.10. Anderenfalls wird der Benutzer bei VII.11 gefragt, ob Daten gelöscht werden
sollen. Zunächst
erfolgt bei VII.12 bis VII.14 eine Abfrage des Anzeigemodus analog VII.4
bis VII.6. Danach entscheidet der Benutzer bei VII.15, ob Patientendaten
aus dem Festplattenspeicher 16a gelöscht werden sollen VII.16,
ob das ausgewählte
Bild VII.17 gelöscht
werden soll VII.18 oder nicht VII.19 und ob die gewählte Bildfolge
VII.20 gelöscht
werden soll VII.21 oder nicht VII.22. Wenn die Abfrage bei VII.11
verneint wird, d.h. keine Daten gelöscht werden sollen, so erfolgt
bei VII.23 die Abfrage, ob eine Veränderung der Patientendaten
III.7 gewünscht
ist (Anzeigemodus: Bilddaten-Auswahl VII.24). Anderenfalls erfolgt
bei VII.25 die Abfrage, ob die ausgewählten Daten auf das entnehmbare
Speichermedium 19 geschrieben werden sollen, und bei VII.26,
ob der Schreibvorgang beginnen soll. Anschließend werden die Daten bei VII.27
auf das Speichermedium 19 geschrieben und vorzugsweise
aus dem Festplattenspeicher 16a gelöscht, um Systemressourcen freizugeben.
Alternativ kann die Bilddaten-Auswahl bei VII.28 beendet werden,
woraufhin der Verfahrensablauf zum Ausgangspunkt III.1 (vergleiche 3) zurückspringt.
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Das durch das Vorstehende umfassend
beschriebene erfindungsgemäße Verfahren
lässt sich auch
durch eine technisch nicht vorgebildete Bedienperson einfach und
intuitiv durch Berühren
vorbestimmter Bedien- und/oder Anzeigeflächen auf der kombinierten Visualisierungs-
und Bedieneinheit 2 durchführen, wobei jedoch ein individuell
festlegbarer Teil der Steuerung auch mittels akustischer Steuersignale 21 mittels
der Sprechgarnitur 14 über
die Spracheingabeeinheit 20 gegeben werden kann.
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Dies gilt insbesondere für die Befehle,
die während
beispielsweise einer Untersuchung, wie einer ärztlichen Untersuchung erforderlich
sind, wie Aufnehmen und Speichern eines (statischen) Bildes oder
einer Bildfolge (Videosequenz) durch kurze Sprachbefehle, in der
Regel Zwei-Wort-Befehle oder Zwei-Silben-Befehle.
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Auf diese Weise schafft die Erfindung
ein neuartiges integriertes System für medizinische Zwecke, insbesondere
auf dem Gebiet der minimal invasiven Chirurgie, mit dem sich deutliche
Effizienzsteigerungen gegenüber
teuren herkömmlichen
Systemen bekannter Art erreichen lassen.
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- 1
- Steuerungs-
und Visualisierungsgerät
- 2
- Visualisierungs-
und Bedieneinheit
- 3
- Halterung
- 4
- Haltearm
- 5
- Unterteil
- 6
- Regaleinheit
- 7
- Ablage
- 8
- Gehäuse
- 8a
- Schnittstellen
- 9
- Bedienfeld
- 10
- Anschluss
- 11
- Verbindungselement
- 12
- Endoskop
- 13
- Bedienperson
- 14
- Sprechgarnitur
- 15
- Kopfhörer-Mikrophon
- 16
- Rechnereinheit
- 16a
- Festplattenspeicher
- 16b
- Grafikkarte
- 16c
- Digitalisierungseinheit
- 16d
- CPU-Board
- 16e
- Steuereinheit
- 16f
- Rückwandplatine
- 16h
- Lüfter
- 17
- Kamera-Lichtquelle
- 18
- Speichereinheit
- 19
- Speichermedium
- 20
- Spracheingabeeinheit
- 21
- akustisches
Steuersignal
- 22
- Bildaufnahmeeinheit
- 23
- Diskettenlaufwerk