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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein fernsteuer- bzw. -betätigbares
System zur Positionierung einer beweglichen Beobachtungs- und/oder
Eingriffsvorrichtung an bzw. auf einem Patienten. Sie bezieht sich
beispielsweise auf Systeme zur medizinischen Analyse, wie beispielsweise
Endoskopie- oder Echographiesysteme oder auf einfache invasive Vorrichtungen,
wie beispielsweise eine Punktionsnadel. Sie wird näher im Rahmen
der Verwendung einer Echographiesonde (Tele-Echographie) beschrieben.
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Die
Echographie ist eine sehr interessante Abbildungs- bzw. bildgebende
Modalität,
da sie gewichtsleicht, harmlos ist und einen hohen Gehalt an morphologischen
und funktionellen Informationen besitzt. Ihre Durchführung erfordert
eine besondere Spezialisierung. Mehrere klinische Situationen würden die
Durchführung
dieser Untersuchung mit Mitteln der Telemedizin fordern.
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Die
einfachste, in bestimmten telemedizinischen Operationen verwendete
Lösung
besteht darin, dass ein an Ort und Stelle befindlicher lokaler Operateur
sich mit einem entfernt befindlichen medizinischen Experten in akustische
und gegebenenfalls Videoverbindung setzt. Man kann sich dann vorstellen,
dass der Krankenpfleger oder sogar der Patient selbst eine Echographiesonde
handhabt und der am entfernten Ort befindliche Experte ihn führt und
daraus eine Diagnose gewinnt. Dieser Rückgriff auf einen entfernt
befindlichen Experten wird in mehreren medizinischen Situationen
ange wandt, eignet sich jedoch nicht gut bei der Echographie. Tatsächlich sind bei
der Echographie die Durchführung
und die Interpretation der Untersuchung eng miteinander verknüpft. Nur
die Bedienungsperson bzw. der Operateur, welcher die Art und Weise
der Verschiebung der Echographiesonde auf dem Körper des Patienten gesteuert
und kontrolliert hat, verfügt über sämtliche
geeigneten und brauchbaren Informationen für die Interpretation. Dieses
Merkmal macht die Anwendungen der Tele-Echographie diffizil und
delikat. Der an Ort und Stelle befindliche Operateur bzw. Bedienungsmann
muss schon verhältnismäßig gut
ausgebildet sein und der an entfernter Stelle befindliche Experte
muss ihm mit Genauigkeit die vorzunehmenden Verschiebungen bzw.
Verstellungen der Sonde angeben können. Nun beinhalten diese
Verstellungen sechs Freiheitsgrade (drei translatorische und drei
rotatorische). Man erkennt, dass der Ausdruck der Befehle und Anweisungen
für die
Verschiebung durch den an entfernter Stelle befindlichen Experten in
sprachlicher Form schwierig und kompliziert sein kann, und umso
mehr noch ihre Ausführung
durch den an Ort und Stelle befindlichen Bedienungsmann bzw. Operateur.
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Um
die Schwierigkeiten und Nachteile der vorstehend erwähnten einfachen
Tele-Echographie zu vermeiden, wäre
es erforderlich, dass der an entfernter Stelle befindliche Experte
die Steuerung und Kontrolle der Verschiebung bzw. Verstellung der Echographiesonde übernehmen
könnte,
beispielsweise durch Steuerung einer an einem ferngesteuerten und
fernbetätigten
Roboter montierten Sonde. Derartige Systeme mit Rückgriff
auf die Robotertechnik sind in der Medizin und insbesondere in der
Chirurgie in Verwendung. Hierfür
verwendet man typischerweise Roboterarchitekturen des Typs Master-Slave
(Mutter-Tochter), in welchen ein an entfernter Stelle befindlicher
Operator über
ein System mit Leistungsrückkopplung
bzw. -feed-back verfügt,
das ihm die Verstellung bzw. Verschiebung eines virtuellen Objekts
gemäß n Freiheitsgraden
gestattet und in welchem ein nahe dem Patienten angeordnetes Tochter-
oder Sub-System die Bewegungen der Master-Vorrichtung reproduziert, während diese
Master-Vorrichtung gleichzeitig einen Widerstand gegen ihre Verstellung
spüren
kann.
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Bei
der üblichen
Vorgehensweise führen
die Master- und die Slave-Vorrichtung genau dieselben Bewegungen
aus, wobei die Slave-Vorrichtung an ein Bezugssystem gebunden ist,
bezüglich
welchem man die Stellung des Patienten festlegen muss. Die mechanischen
Zwangsbedingungen, welchen die Slave- oder Tochtervorrichtung unterworfen
ist, müssen
in den Grenzen bleiben, die mit den Synthesemöglichkeiten einer Leistungsrückführung bzw. -feed-back
durch den Master vereinbar sind. Im übrigen verlangen die verwendeten
mechanischen Architekturen starre und verhältnismäßig gewichtsschwere Strukturen,
selbst wenn die Nutzlast ein Gewicht von weniger als 10 N aufweist.
Es ist daher unerlässlich,
leistungsfähige
Sicherheitssysteme vorzusehen, die unkontrollierte Bewegungen des
Roboters ausschließen,
welche den Patienten verletzen oder die ihn umgebende medizinisch-chirurgische
Ausrüstung beschädigen könnten.
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1 zeigt
in sehr schematischer Seitenansicht einen Patienten 1,
der auf einem Tisch 3 für
eine in herkömmlicher
Weise ferngesteuerte echographische Untersuchung ausgestreckt ist.
Eine Echographiesonde 5 ist in Kontakt mit dem Patienten,
beispielsweise auf seinem Unterleib, angeordnet, durch ein System
von ferngesteuerten Robotergelenkarmen 7. Ein derartiges
System bedingt eine schwere Informatikarchitektur, um die Steuerung
und die Leistungsrückführung bzw.
-feed-back zu gewährleisten. Man
erkennt, dass die Slave- oder Tochtervorrichtung (Träger der
Echographiesonde) in Berührung mit
dem menschlichen Körper
steht, der auf sie veränderliche
und weitgehend unvorhersehbare Druckbelastungen ausübt. Dies
erfordert, wenn man möchte,
dass das System mit vollkommener Sicherheit funktioniert, die Schaffung
eines außerordentlich komplexen
Systems. Infolge all dieser Zwangsbedingungen ist die Slave- oder
Tochtervorrichtung ein kostspieliges System. Die US-Patentschrift
4 489 726 zeigt ein System mit zugleich flexiblen und starren Elementen.
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Man
befindet sich daher derzeit vor einer Alternative: entweder an Ort
und Stelle einen lokalen Operator vorzusehen, der durch einen entfernten
Exper ten geführt
und geleitet wird, was sich als wenig geeignet erweist, oder ein
Robotersystem zu verwenden, dessen mechanische Struktur und zugeordnetes
Informatiksystem besonders gewichtsschwer und kostspielig sind.
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Allgemeiner
gesprochen stellt sich das oben erwähnte Problem, nämlich die
Schaffung eines ferngesteuerten, wenig kostspieligen und sicheren
Positioniersystems, in vielen anderen Fällen, die für den medizinischen Sektor
relevant sind oder auch nicht. Auf medizinischem Gebiet stellt sich
ein Problem derselben Art beispielsweise für die Fernsteuerung eines Endoskops
oder einer Punktionsnadel hinsichtlich Orientierung und Lagepositionierung.
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Die
unter Endoskopie durchgeführten
Operationen werden immer zahlreicher. Sie erfordern die Einführung verschiedener
Werkzeuge von insgesamt zylindrischer Form durch die Haut. Die Zahl
dieser Werkzeuge kann so groß sein,
dass der Operateur durch seine Assistenten, welche die Werkzeuge
für ihn
in einer richtigen Lage halten, behindert wird. Aus diesem und anderen
Gründen
wurden verschiedene Systeme zur Halterung und Positionierung der
in den menschlichen Körper
eindringenden Werkzeuge bei Interventionen unter Endoskopie entwickelt.
Diese Systeme sind ,klassische' Roboter,
welche auf dem Operationstisch oder auf dem Boden befestigt sind und
welche die von ihnen getragenen Werkzeuge gemäß Koordinaten verschieben bzw.
verstellen, die ihnen über
verschiedene Interface-Vorrichtungen mit dem Benutzer, oder sogar
in bestimmten Fällen durch
Servo-Steuerung mit den durch das Endoskop beobachteten Bildern übermittelt
werden. Diese Systeme bleiben gewichtsschwer und erfordern eine spezifische
Anpassung, um den Sicherheitsproblemen Rechnung zu tragen, die mit
der Verwendung relativ starrer Trag- und Halterungssysteme chirurgischer
Instrumente verbunden sind.
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Die
Punktion verschiedener Organe des menschlichen Körpers ist ein sehr häufig angewandtes
Mittel zur Verfeinerung einer Diagnostik (Entnahme von Material
zu mikroskopischen Analysezwecken, Messung verschiedener physikalischer,
insbesondere elektrischer Eigenschaften), oder zur Durch führung einer
Therapie (physikalische, mechanische, chemische, elektrische ...
Zerstörung).
In zahlreichen Fällen
erfolgt diese Punktion unter der Kontrolle bildgebender Mittel (Radio,
Echographie, Scanner, Magnetresonanzabbildung ...). Die Vornahme
der Positionierung der Punktionsnadel mittels Roboter kann von Interesse
sein, was den Weg zur automatischen Ausführung der Punktionshandlung
eröffnet,
in mehreren klinischen Situationen, darunter insbesondere:
- – bei
physikalisch begrenztem Zugang zu dem Patienten (Scanner, Magnetresonanzabbildung ...),
- – Notwendigkeit
der raschen Ausführung
der Punktionshandlung, sowie
- – Notwendigkeit
der Ausführung
der Punktionshandlung über
Distanz.
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Wiederum
sind die bestehenden Systeme zur Robotisierung und ferngesteuerten
Positionierung zu gewichtsschwer, um eine leichte Verallgemeinerung
dieses Anwendungstyps zu ermöglichen.
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Somit
ist ein Ziel und Gegenstand der vorliegenden Erfindung die Schaffung
eines relativ einfachen ferngesteuerten bzw. -betätigten Systems
zur Positionierung einer diagnostischen oder therapeutischen Vorrichtung.
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Ein
anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines
derartigen Systems, das kostengünstig
ist und dabei gleichzeitig jedes Gefahrenrisiko für den Patienten
und seine Umgebung vermeidet.
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Ein
anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines
derartigen Systems, bei welchem man von einer Steuerung auf Distanz
zu einer lokalen Handhabung an Ort und Stelle der gesteuerten Vor-richtung übergehen
kann.
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Ein
anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer
speziellen Vorrichtung für
die fernsteuer- bzw. -betätigbare
Verschiebung bzw. Verstellung eines Gegenstands.
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Zur
Erreichung dieser Ziele sieht die vorliegende Erfindung in allgemeiner
Form ein fernsteuer- bzw. -betätigbares
System zur Positionierung einer Nutzlast vor, bei welchem:
- – dessen
Elemente Eigenschaften von Nachgiebigkeit besitzen, d. h. sich unter
der Wirkung mäßiger mechanischer
Zwangskräfte
von außerhalb des
Systems (dies schließt
insbesondere ein, dass das System nicht nur aus starren Hebeln bzw.
Armen besteht) in reversibler Weise zu verformen vermögen; und
- – in
welchem die Bewegungen die Befehle und Anweisungen eines entfernten
Operators zu reproduzieren suchen, jedoch unter Berücksichtigung
der Umgebung des Systems, insbesondere der Topographie an der Lagestelle,
an welcher die Vorrichtung, deren Verstellung bzw. Verschiebung ferngesteuert
wird, angeordnet ist (schwache Kontrolle), und ohne dass es notwendig
ist, in jedem Zeitpunkt die charakteristischen geometrischen Eigenschaften
der verschiedenen, das System bildenden Elemente zu kennen.
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Ein
derartiges System steht somit im Gegensatz zu herkömmlichen
Robotern, bei denen die Mehrzahl der sie bildenden Elemente starr
sind und bei denen eine Nachgiebigkeit nur durch spezielle Eigenschaften
der Gelenke zwischen den starren Elementen erzielt werden kann und
bei denen die Steuerungskontrolle eine möglichst genaue und feingliedrige
Kenntnis der geometrischen Eigenschaften des Roboters voraussetzt,
wobei ein Koordinatenwechsler bzw. -wandler typischerweise den Übergang
von den Gelenkkoordinaten' des
Roboters zu den kartesischen Koordinaten gestattet, dank eines Modells
des Roboters.
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Die
Eigenschaften der "Nachgiebigkeit' ('compliance') und der 'schwachen Steuerungskontrolle' sind besonders gut
an die Anwendungen in der Medizin angepasst, wenn man auf dem menschlichen
Körper
diagnostische oder therapeutische Werkzeuge zu verstellen bzw. zu
verschieben sucht. Die erwähnte
Nachgiebigkeit ermöglicht
es, das System und die von ihm getragenen Werkzeuge direkt in Kontakt
mit dem Patienten zu bringen (dessen Körper sogar zur Mitwirkung bei
der Halterung des Systems und seiner Nutzlast herangezogen werden kann).
Die schwache Steuerkontrolle ist dabei alles andere als ein Handikap;
tatsächlich
bringt die genaue Kenntnis der Stellung des Systems und der gesteuerten
Vorrichtung in einem bezüglich
dem Patienten äußeren Bezugssystem
(wie bei der herkömmlichen
Steuerung zur Verfügung
gestellt) wesentlich weniger als die Kenntnis der Stellung der Nutzlast
relativ bezüglich
den anatomischen oder therapeutischen Zielen des menschlichen Körpers. Diese
relative Stellungs- bzw. Lageinformation kann nun durch die gesteuerte
Vorrichtung selbst, durch verschiedene Sensoren und Messfühler, oder
durch Lernvorgänge
geliefert werden.
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Näherhin sieht
die vorliegende Erfindung ein fernsteuer- und -betätigbares
System, wie es in Anspruch 1 definiert ist, vor.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass jedes der Mittel
zur flexibel-biegsamen Verbindung jeweils vom Typ Kabel, Draht,
Faden, Schnur oder Band bzw. Gurt ist.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass jedes der Mittel
zur flexibel-biegsamen Verbindung jeweils elastisch ist.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die ferngesteuerten
bzw. -betätigten
Mittel Aufroll- bzw. Aufwickelmotoren aufweisen.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die ferngesteuerten
bzw. -betätigten
Mittel künstliche
Muskeln aufweisen.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Verbindung zwischen
dem Rahmengestell bzw. Gehäuse und
der Vorrichtung durch ferngesteuerte bzw. -betätigte Mittel zur flexibel-biegsamen
Verbindung gewährleistet
ist.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung
eine Echographiesonde ist und dass die Mittel zur Fernbeobachtung
eine Beobachtung des echographischen Bilds gestatten.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung
ein Endoskop ist und dass die Mittel zur Fernbeobachtung eine Beobachtung
des Endoskopbilds gestatten.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung
eine Nadelhalterung ist und dass die Fernbeobachtungsmittel die
Beobachtung eines Bilds vom Scanner- oder Magnetresonanz-Abbildungstyp
ist.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Verbindung zwischen
dem Patienten und dem entfernt befindlichen Fernsteuer- bzw. -betätigungszentrum
eine Audioverbindung umfasst.
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Diese
und weitere Ziele, Gegenstände,
Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden in der folgenden nicht-einschränkenden Beschreibung spezieller
Ausführungsbeispiele
im einzelnen auseinandergesetzt, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungsfiguren;
in diesen zeigen:
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1 ein
Tele-Echographie-System unter Verwendung klassischer Robotik-Techniken,
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2 in
stark schematischer Draufsicht ein Tele-Echographie-System gemäß der vorliegenden Erfindung,
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3 in
Teilansicht ein Beispiel eines Traggestells für eine Echographiesonde zur
Verwendung gemäß der vorliegenden
Erfindung sowie
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4 in
Teilansicht ein anderes Beispiel eines Traggestells für eine echographische
Sonde zur Verwendung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Die
vorliegende Erfindung wird zunächst
näher im
Rahmen der Verwendung einer Echographiesonde (Tele-Echographie)
beschrieben.
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Die
vorliegende Erfindung basiert auf einer Analyse der realen Bedürfnisse
einer Tele-Echographie-Operation. Der an einem entfernten Ort befindliche
Experte muss in der Lage sein:
- – über eine
Gesamtansicht der Szene zu verfügen und
sich mit dem Patienten und mit dem an Ort und Stelle befindlichen örtlichen
Personal auszutauschen,
- – die
Parametererfassung des Echographen zu kontrollieren und zu beherrschen,
- – die
echographischen Bilder sichtbar zu machen, – durch Verschieben einer virtuellen
Sonde die Richtung der gewünschten
Verstellungen bzw. Verschiebungen der realen Sonde anzuzeigen (sechs
Freiheitsgrade),
- – die
reale Sonde gemäß diesen
Hinweisen zu verschieben,
- – auf
den Echographiebildern die Art und Weise, in welcher seine Verschiebungsbefehle
wirklich befolgt werden, zu steuern und zu kontrollieren,
- – seine
Befehle und Anweisungen an die Art und Weise ihrer Realisierung
und an seine Bedürfnisse
anzupassen,
- – eventuell
durch die virtuelle Sonde eine Informationsrückkopplung über den durch die reale Sonde
auf den Patienten ausgeübten
Druck (Anpressdruck) zu erhalten.
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Auch
muss der Patient oder eine an Ort und Stelle befindliche lokale
Bedienungsperson in der Lage sein:
- – die Position
des Systems zur Verschiebung der Sonde zu initialisieren,
- – die
Verschiebung der Sonde zu unterbrechen, falls diese schmerzhaft
wird (beispielsweise durch zu hohen Anpressdruck),
- – nach
einer derartigen Unterbrechung dem Experten wieder die Verfügungsgewalt
zurückzugeben
sowie
- – gegebenenfalls
von Hand die Sonde nach den mündlichen
Anweisungen des Experten zu verstellen, um besonderen Situationen
Rechnung zu tragen.
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Die
Anmelderin hat festgestellt, dass diesen Erfordernissen besser mit
einem ferngesteuerten bzw. fernbetätigten System mit nachgiebiger
Struktur und schwacher Kontrolle genügt werden konnte als mit einem
Roboter vom Master-Slave-(Mutter-Tochter; Haupt-Neben-Stelle)-Typ
mit starrer Struktur, wie es vorstehend beschrieben ist. Außerdem wird
bei Verwendung einer ,weichen' oder
nachgiebigen Fernverstellungs-Struktur die Notwendigkeit vermieden,
dem Patienten jede Bewegung während
einer Analyse zu verbieten, die im Falle einer Echographie verhältnismäßig langdauernd
sein kann.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung hat die Anmelderin festgestellt,
dass in der Tat bei Ausführung
einer Echographie der Experte eine hinreichende Anzeige der Bewegungen
besitzt, welche die Sonde ausgeführt
hat und von denen er auf der Grundlage des Echographiebildes, das
er erhält.
wünscht,
dass die Sonde sie ausführt,
Es ist weniger wichtig, dass er genau die Stellung der Sonde relativ
bezüglich
dem Patienten kennt. Es reicht aus, dass er ausgehend von einer
gegebenen Stellung und Lage eine Verschiebung bzw. Verstellung ausführen kann,
die grob gesehen in einer gewünschten Richtung
( Translation, Rotation) liegt, und dass er nach jeder inkrementellen
Verschiebung bzw. Verstellung entscheiden kann, ob er die Sondenverstellung
in derselben Richtung fortzusetzen wünscht oder eine Verstellung
in einer anderen Richtung wünscht,
um das besser zu sehen, was er zu beobachten sucht. Daher sieht
die vorliegende Erfindung die Fortlassung jeder starren Verbindung
zwischen der Sonde und der Patientenhalterung vor. Außerdem entfällt die
Funktion einer Stützung
oder Aufhängung
der Echographiesonde. Bei dem System wird die Sonde auf dem Körper des
Patienten verschoben bzw. verstellt, während die Sonde auf diesem
Körper aufruht.
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2 zeigt
eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Wiederum betrachtet man einen auf einem
Tisch 3 ausgestreckten Patienten 1. Die Echographiesonde 5 ist
mit einem auf dem Körper des
Patienten liegenden Rahmengestell bzw. Gehäuse 11 fest verbunden.
Gemäß der Erfindung
sind verschiedene flexibel-biegsame mechanische Mittel, wie beispielsweise
Gurte, Bänder,
Riemen, Drähte,
Fäden,
Kabel oder analoge Mittel, vorgesehen, um das Rahmengestell bzw.
Gehäuse 11 einer
Sonde auf dem Patientenkörper
um eine ausgewählte
Lage herum gleiten zu lassen. Beispielsweise ist bei der dargestellten
Ausführungsform
das Rahmengestell bzw. Gehäuse 11 an
vier Bändern
bzw. Gurten 12, 13, 14 und 15 befestigt,
die mit ihrem jeweiligen anderen Ende an Punkten 16, 17, 18 und 19 fixiert
sind. Diese Punkte 16 bis 19 können beispielsweise mit dem Tisch 3 fest
verbundene Befestigungspunkte sein. Es kann sich auch um Befestigungspunkte
handeln, die mit um die Arme und Schenkel des Patienten angeordneten
Bändern
bzw. Gurten fest verbunden sind. Man erkennt, dass, indem man auf
dem Niveau der Verbindung zwischen jedem der Bänder bzw. Gurte und dem Rahmengestell
bzw. Gehäuse
einen Aufroll- bzw. Aufwickelmotor vorsieht, man die Verschiebung bzw.
Verstellung des Rahmengestells bzw. Gehäuses 11 um eine anfänglich gewählte Zone
herum und seinen Anpressdruck auf den Körper fernsteuern und fernbetätigen kann.
Vorzugsweise wird eine auskuppelbare bzw. lösbare Vorrichtung vorgesehen,
um das Rahmengestell bzw. Gehäuse 11 von
Hand in einer Anfangsstellung positionieren zu können.
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Wie
in 3 dargestellt, kann das Rahmengestell bzw. Gehäuse 11 ein
Gehäusekasten
sein, in welchem die Echographiesonde 21 in fernsteuerbarer
und fernbedienbarer Weise beweglich ist. Beispielsweise ist die
Sonde mit einem Arm bzw. Hebel 22 verbunden, der in dem
Gehäusekasten
rechtwinklig zu diesem beweglich ist, um eine mehr oder weniger
hohe Anpressspannung zwischen der Sonde und dem Patienten anzulegen.
Dieser Arm 22 ist beispielsweise rotatorisch um seine Achse
beweglich (Bewegungsrichtung α)
und bezüglich
dieser Achse um ein Schwenkgelenk 23 schwenkbar (Bewe gungsrichtung β). In herkömmlicher
Weise kann man mehr oder weniger Freiheitsgrade vorsehen.
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Bei
der Ausführungsform
von 4 ist das Rahmengestell 11 eine einfache
Platte, auf welcher eine Echographiesonde 30, beispielsweise
mittels eines Kugellagersystems 31, montiert ist. Der Sondenkörper kann
relativ bezüglich
der Platte mittels einer Gruppe pneumatischer Betätigungs-
oder Stellglieder 33, 34, 35 verstellt
und ausgerichtet werden. Diese pneumatischen Betätigungs- bzw. Stellglieder können beispielsweise
aufblasbare Wulste bzw. Rohre sei, die geläufig als ,künstliche Muskeln' bezeichnet werden,
die sich verkürzen,
wenn sie mit einem Druckgas beaufschlagt werden.
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Obgleich
dies hier nicht im einzelnen beschrieben wird, sind in der Technik
Mittel zur Servosteuerung der verschiedenen Motoren und anderweitigen
fernsteuer- und -betätigbaren
Mittel bekannt, wie sie vorstehend für Verschiebungen und Verstellungen
eines Master-Organs beschrieben wurden, das durch einen an einer
entfernten Stelle befindlichen Operateur gehandhabt wird, der mit
dem beschriebenen Betätigungssystem über ein
beliebiges Mittel wie beispielsweise eine Radioverbindung, eine Lichtleiterverbindung
oder anderes in Verbindung steht.
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Es
können
verschiedene Aktions- und Betätigungsweisen
an der gesteuerten Vorrichtung vorgesehen werden.
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Die
Verschiebung bzw. Verstellung der Vorrichtung kann vollständig automatisiert
sein und einer vorbestimmten Strategie entsprechen. Diese Strategie
kann beispielsweise den Zweck haben, einem Kriterium einer vollständigen Abtastung
eines ausgewählten
anatomischen Volumens durch die Echographiesonde zu genügen.
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Für die Verstellung
der Vorrichtung kann die Intervention eines Experten vorgesehen
sein, der sich auf die durch die Vorrichtung erzeugten Bilder oder
auf physikalische Informationen, welche das Verhalten der Vorrichtung kennzeichnen,
stützt,
um seine medizinische Strategie entsprechend anzupassen. Diese physikalischen
Informationen können
insbesondere sein:
- – Stellungsinformationen, die
von Videokameras, einem dreidimensionalen Lokalisator oder Kodierern
für die
Länge der
biegsam-flexiblen Verbindungsmittel geliefert werden,
- – von
der Vorrichtung oder von mit der Vorrichtung gekoppelten Messfühlern erzeugte
physiologische Signale oder schließlich
- – Messwerte
für den
Anpressdruck oder die von der Umgebung auf das System ausgeübte mechanische
Kraft bzw. Leistung.
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Zur
Gewährleistung
der Sicherheit des Patienten und um die Ausübung übermäßiger Anpressdrücke durch
die Sonde oder ihr Halterungsgestell zu vermeiden, kann vorgesehen
werden, dass die Bänder
bzw. Gurte 12 bis 15 eine gewisse Elastizität besitzen oder durch Reiß- oder
Bruchsysteme verbunden sind. Jedes beliebige andere passive Sicherheitssystem
kann vorgesehen werden, um zu vermeiden, dass die Tochter-Vorrichtung
auf den Patienten eine Kraft oder einen Anpressdruck ausübt, die über die
vorbestimmten Grenzen hinausgehen. Ebenso können die Verschiebungs- bzw.
Verstellungsorgane zwischen der Sonde und dem Rahmengestell flexibelbiegsam
und gegebenenfalls elastisch sein.
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Das
System von 2 zeigt nur ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Der Grundaspekt der vorliegenden Erfindung
ist, dass sie ein System vorsieht, das die Fernsteuerung und -betätigung der
Gleitverschiebung und Ausrichtung einer therapeutischen oder diagnostischen
Vorrichtung auf dem menschlichen Körper gestattet. Zahlreiche
abgewandelte Ausführungen
können
vorgesehen werden, um diese Funktion zu gewährleisten. Beispielsweise könnte man
die Riemen bzw. Gurte durch ein beliebiges anderes System auf der
Grundlage von Drähten,
Fäden oder
Schnüren
ersetzen, eventuell mit Betätigung
durch ,künstliche
Muskeln' (aufblasbare
Wulste oder Rohre, die in Gespinsten oder Flechtwerk eingeschlossen
sind und variable Zugkräfte
ausüben
können
unter der Wirkung von Druckänderungen,
die durch computergesteuerte Ventile erzeugt werden können), oder
durch Systeme von starren Bögen
und Federn. Selbstverständlich muss
des weiteren vorgesehen werden, dass die verschiedenen Bestandteile
des Systems in Kontakt mit der Haut des Patienten auf dieser gleitend
verschieblich sind. Beispielsweise kann man im Falle der speziell
beschriebenen Ausführungsform
die Gurte bzw. Riemen mit einem Echographie-Gel tränken.
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Für eine an
Ort und Stelle befindliche Bedienungsperson oder für den Patienten
selbst ist es besonders einfach, das System mittels eines leicht
zugänglichen
Organs auszulösen,
um die ferngesteuerte Verstellung bzw. Verschiebung zu unterbrechen, wenn
das System Schmerzen verursacht, oder um das Rahmengestell in einer
Weise zu verschieben oder zu verstellen, die von dem an entfernter
Stelle befindlichen Experten gewählt
und gefordert ist, mit welchem der Patient über eine Audioverbindung und vorzugsweise
eine Videoverbindung in Verbindung steht.
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Eine
Anwendung bei einem Endoskopie-System lässt sich in analoger Weise
realisieren, wobei die Informationsrückführung bzw. das Feed-back zwischen
dem Endoskop und dem an entfernter Stelle befindlichen Experten
dem durch die Endoskop-Kamera gelieferten Bild entspricht.
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Im
Rahmen einer Anwendung vom Typ Verstellung einer Punktiosnadel kann
die Bildrückkopplung
zu dem an entfernter Stelle befindlichen Experten von einer oder
mehreren Videokameras) zur Beobachtung der Gesamtszene, von einem
dreidimensionalen Lokalisator, der die Lage oder Orientierung der
Nadel verfolgen kann, oder von einem besonderen bildgebenden System
(Röntgenstrahlen,
Scanner, Magnetresonanzabbildung ...) herrühren.