DE3532730A1 - Verwendung eines kopfsehers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Vorrichtung mit einer am Kopf eines Benutzers befestigbaren, Videosignale liefernden Bildquelle und mit optischen Elementen, die die von der Bildquelle erzeugten Videosignale ins Auge des Be­ nutzers lenkt.

Bei medizinischen Behandlungen und insbesondere bei chirur­ gischen Operationen werden zur Betrachtung des Operationsge­ bietes in zunehmendem Maße Mikroskope und elektronische Kamera-Monitor-Systeme eingesetzt. Es ist mit diesen In­ strumenten möglich, den Operationsbereich vergrößert und deutlicher zu erkennen, jedoch ergeben sich durch die Ver­ wendung dieser komplizierten Geräte verschiedene Schwierig­ keiten. Mikroskope erschweren den Zugang zum Operationsge­ biet, Kameras und Monitor-Systeme sind oft in einem Ope­ rationssaal, der mit den verschiedensten Geräten und In­ strumenten angefüllt ist, schwer unterzubringen. Außerdem verlangen alle bekannten Sichteinrichtungen vom Operateur, daß der den Blick vom Operationsgebiet abwendet, um das Mikroskop bzw. die Monitore betrachten zu können. Er hat also nicht die Möglichkeit, gleichzeitig das Operationsge­ biet und die über Mikroskope oder Monitore zugeführten Bild­ informationen zu betrachten. Die Änderung der Blickrichtung ist für den Operateur oft störend, insbesondere wenn dabei auch die Beleuchtungsverhältnisse geändert werden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, dem Operateur eine verbesser­ te Betrachtungsmöglichkeit sowohl des Operationsgebietes als auch der von Sichtgeräten erzeugten Bildinformation während der Operation zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch die Ver­ wendung einer Vorrichtung mit einer am Kopf eines Benutzers befestigbaren, Videosignale liefernden Bildquelle und mit optischen Elementen, die die von der Bildquelle erzeugten Videosignale ins Auge des Benutzers lenken, bei der Durch­ führung von medizinischen Behandlungen oder Operationen.

Durch die Verwendung einer solchen im folgenden als Kopf­ seher bezeichneten Vorrichtung wird es für den Operateur möglich, die von der am Kopf getragenen Bildquelle erzeug­ ten Bildinformationen gleichzeitig mit dem Operationsgebiet zu betrachten, wobei im Bereich zwischen Operationsgebiet und Benutzer keine zusätzlichen optischen Geräte notwendig sind. Der Operateur hat bei dieser Vorrichtung beide Hände frei, große Instrumente und Geräte sind im Operationsbe­ reich selbst nicht notwendig.

Es kann vorgesehen sein, daß die optischen Elemente die Videosignale räumlich neben dem direkten Sichtfeld des Be­ nutzers ins Auge lenken, es ist aber auch möglich, daß die optischen Elemente die Videosignale derart ins Auge lenken, daß sie dem direkten Sichtfeld des Benutzers über­ lagert werden.

Dem Operateur können über den Kopfseher die unterschied­ lichsten Bildinformationen zugeleitet werden, beispiels­ weise Diagnoseunterlagen, wie Computertomografien, Angio­ grafien oder Röntgenbilder, es ist auch möglich, dem Opera­ teur wichtige Anzeigen von Instrumenten zur Kenntnis zu bringen, beispielsweise Herzfrequenz etc. Besonders vorteil­ haft ist es, wenn Diagnoseunterlagen, z.B. eine Computertomo­ grafie,dem direkten Operationssichtfeld überlagert werden. Es ist dann für den Operateur möglich, die Ergebnisse der Diagnose und die tatsächlichen Verhältnisse im Operations­ gebiet unmittelbar zu vergleichen. Es wäre z.B. auch mög­ lich, bei der Vorbereitung eines Knochens für das Ein­ setzen einer Prothese die Kontur der Prothese dem Operations­ feld zu überlagern, so daß der Operateur auf diese Weise genau sehen kann, welche Bearbeitung des Knochens notwen­ dig wird, ohne daß dazu die Prothese selbst überhaupt in das Operationsgebiet eingeführt werden muß.

Bei einer weiteren vorteilhaften Verwendung wird vorgesehen, daß jedem Auge des Benutzers eine eigene Bildquelle zugeord­ net ist, die über stereoskopische Kameras aufgenommene, verschiedene Bildsignale erzeugt. Es wird dadurch möglich, dem Benutzer eine dreidimensionale Bildinformation zu über­ mitteln, so daß beispielsweise die Führung von Instrumenten im Operationsgebiet wesentlich realistischer überwacht werden kann als bei herkömmlicher,zweidimensionaler Wieder­ gabe.

Besonders vorteilhaft ist eine Verwendung einer Vorrichtung, bei der der Steuerung der Bildquelle eine Spracherkennungs­ einrichtung zugeordnet ist, die vom Benutzer gesprochene Be­ fehle in Steuersignale umwandelt. Diese Steuersignale können beispielsweise zur Steuerung der Helligkeit der Bildquelle sowie zur Steuerung der optischen Elemente verwendet werden, so daß das Bild in seiner Helligkeit und Lage veränderbar ist. Die Steuerbefehle können aber auch dazu verwendet werden, unterschiedliche Bilddarstellungen auf der Bildquelle zu erzeugen, beispielsweise die Darstellung eines Röntgenbildes, eines Computertomogramms, die Darstellung der Umrisse einer Prothese, die Darstellung von Daten über den Zustand des Patienten oder vor der Operation gespeicherte diagnosti­ sche Daten. Auf diese Weise ist der Operateur in der Lage, ohne den Blick vom eigentlichen Operationsgebiet zu wenden und ohne die Hände benutzen zu müssen, zusätzliche Informa­ tion in sein Blickfeld zu dirigieren, die er im jeweiligen Augenblick gerade benötigt.

Besonders vorteilhaft ist, daß am Kopf des Benutzers nur we­ nige Elemente der gesamten Vorrichtung angeordnet sein müssen, nämlich die eigentliche Bildquelle und die optischen Elemente, die das Bild in das Auge des Benutzers lenken. Die Bild­ quelle kann über ein dünnes Kabel mit der eigentlichen Steuerung verbunden sein, die in großer Entfernung vom Operationsgebiet angeordnet sein kann und somit keinen im eigentlichen Operationsgebiet benötigten Platz wegnimmt. Außerdem können auf diese Weise Sterilisationsprobleme im Operationsbereich herabgesetzt werden, da die am Kopf des Benutzers zu tragende Vorrichtung selbst in einfacher Weise sterilisiert werden kann.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß der Benutzer die Ope­ ration in einer ergonomischen Sitzposition durchführen kann, da er nicht wie bei den herkömmlichen Mikroskopen oder Großmonitoren gezwungen ist, seine jeweilige Position so zu verändern, daß er die Bildinformationen erkennen kann. Mit Hilfe des neuen Kopfsehers kann er sich ganz auf das Operations­ gebiet konzentrieren und die für die eigentliche Operation optimale Position einnehmen.

Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungs­ form eines bei der Durchführung von medizinischen Behandlun­ gen und Operationen verwendbaren Kopfsehers dient im Zusam­ menhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung.

Die Figur zeigt in schematischer Darstellung einen tragbaren Kopfseher in Gebrauchsstellung.

In einer Bildröhre 1 werden die zu betrachtenden Videobilder erzeugt. Die den Leuchtschirm der Bildröhre verlassenden Lichtstrahlen werden durch eine erste optische Linse 2, die auch als Linsensystem ausgebildet sein kann, fokussiert und gelangen auf einen Umlenkspiegel 3. Die an diesem reflektierten Lichtstrahlen gelangen über eine zweite opti­ sche Linse 4 auf einen halbdurchlässigen Spiegel 5. Dieser ist so angeordnet, daß die von der Bildröhre 1 stam­ menden Lichtstrahlen auf das Auge des Benutzers umgelenkt werden. Andererseits ist er für den von außen kommenden Lichtstrahl durchlässig, so daß der Benutzer ein freies Gesichtsfeld hat.

In einer Schaltungsanordnung 6 werden die zum Erzeugen von Bildern durch die Bildröhre 1 und zum Betrieb des Monitors erforderlichen Steuersignale erzeugt.

Die vorstehend genannten Bestandteile sind an einem helmar­ tigen Trageteil 7 befestigt, das von dem Benutzer aufgesetzt wird und das an seinem Kopf durch schematisch angedeutete Trageriemen 8 a und 8 b befestigt wird.

Die Steuer-Schaltungsanordnung 6 ist durch ein Kabel 9, z.B. ein Koaxialkabel,mit einer Videosignalquelle 10 verbunden, die z.B. aus einem Videorekorder, einem Bildplattenspieler oder einem Mikrorechner besteht.

Die Videosignalquelle ist mit einer Spracherkennungseinrich­ tung 11 versehen, die über ein Mikrofon 12 von dem Benutzer empfangene Befehle auswertet und in Steuersignale umwandelt, mit denen z.B. das dargestellte Videobild heller oder dunk­ ler eingestellt wird.

Die Schaltungsanordnung 6 steuert mit entsprechenden Signalen auch die verstellbaren Linsen oder Linsensysteme 2 und 4, mit denen das Videofeld vergrößert und in seiner scheinbaren Entfernung verstellt werden kann, so daß es der Benutzer in eine Position bringen kann, die ihm im Vergleich zu seiner Umgebung angenehm erscheint.

Über Sprachbefehle können auch Steuersignale erzeugt werden, die die Lage des halbdurchlässigen Spiegels 5 beeinflussen, so daß dieser z.B. aus dem Strahlengang herausgeklappt wer­ den kann.

Sämtliche erforderlichen Steuersignale können über Sprach­ befehle erzeugt werden, der Benutzer benötigt zur Bedienung des Videomonitors seine Hände nicht, sie bleiben für die Arbeit frei.

Anstelle der Bildröhre 1 können auch andere displays, z.B. Flüssigkristall- oder LC-Bildschirme, verwendet werden.

Sieht man die vorstehend erwähnten Bilderzeugungseinrich­ tungen - insbesondere die Bildröhre 1, die optischen Linsen 2 und 3, den Umlenkspiegel 3 und den halbdurchlässigen Spie­ gel 5 - zwei Mal vor und erzeugt mit ihnen jeweils ein für nur ein Auge des Benutzers bestimmtes Videobild, so lassen sich mit dem Kopfseher stereoskopische Bilder erzeugen.

Claims (5)

1. Verwendung einer Vorrichtung mit einer am Kopf eines Benutzers befestigbaren, Videosignale liefernden Bild­ quelle und mit optischen Elementen, die die von der Bildquelle erzeugten Videosignale ins Auge des Be­ nutzers lenken, bei der Durchführung von medizinischen Behandlungen oder Operationen.

2. Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die optischen Elemente die Videosignale räumlich neben dem direkten Sichtfeld des Benutzers ins Auge lenken.

3. Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die optischen Elemente die Videosignale derart ins Au­ ge lenken, daß sie dem direkten Sichtfeld des Benutzers überlagert werden.

4. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der voranste­ henden Ansprüche, bei der jedem Auge des Benutzers ei­ ne eigene Bildquelle zugeordnet ist, die über stereo­ skopische Kameras aufgenommene,verschiedene Bildsignale erzeugen.

5. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der voranste­ henden Ansprüche, bei der der Steuerung der Bildquel­ le eine Spracherkennungseinrichtung zugeordnet ist, die vom Benutzer gesprochene Befehle in Steuersignale umwandelt.