EP2446383A2 - Verfahren zur entwicklung und virtuellen erprobung eines chirurgischen instruments - Google Patents

Verfahren zur entwicklung und virtuellen erprobung eines chirurgischen instruments

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Publication number
EP2446383A2
EP2446383A2 EP11718644A EP11718644A EP2446383A2 EP 2446383 A2 EP2446383 A2 EP 2446383A2 EP 11718644 A EP11718644 A EP 11718644A EP 11718644 A EP11718644 A EP 11718644A EP 2446383 A2 EP2446383 A2 EP 2446383A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
developer
virtual
handset
program
dummy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11718644A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Volker Geuder
Dieter Frauenfeld
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Geuder AG
VRMAGIC GmbH
Original Assignee
Geuder AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Geuder AG filed Critical Geuder AG
Publication of EP2446383A2 publication Critical patent/EP2446383A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • A61B2034/101—Computer-aided simulation of surgical operations
    • A61B2034/102—Modelling of surgical devices, implants or prosthesis

Definitions

  • the invention relates to a method for the development and virtual testing of a surgical instrument, in particular a surgical hand-held device, preferably for use in ophthalmology.
  • the present invention is therefore based on the object of specifying a method for the development and virtual testing of a surgical instrument, in particular a surgical hand-held device, preferably for use in ophthalmology, according to which there is the possibility of the developed hand-held device before building a prototype, especially but before a so-called pilot series, to test virtually.
  • this is the combination of development and virtual testing of a surgical instrument, with improvements to the instrument acceptable through an iterative process.
  • the developer for example a doctor,
  • CONFIRMATION COPY a dialogue development program either by data medium or preferably made available online via the Internet, the program via a computer, preferably a PC, a notebook, laptop or the like. Can be used by the developer decentralized.
  • the process implemented here forms the basis of a service facility for external product developers, in particular for product developers from operational practice.
  • the method provides the external developer with the opportunity to formulate his new development-related idea in the free text with reference to the known prior art, in particular with reference to an already existing existing handset, possibly from the range of the provider of the method according to the invention in a particularly advantageous manner via a predetermined input mask happens.
  • the user of the method has the ability to make a drawing, wherein the developer input tools are offered, namely in particular for making a technical drawing, possibly with the involvement of a drawing relating to the prior art, can be built on.
  • the developer makes an input to the provider, whereupon a processing of the input or the transmitted information takes place.
  • the processing can be automatic or at least semi-automatic, provided that the transmitted information is machine-readable.
  • the processing of the input takes place at least with the cooperation of a development / design expert or a development team, up to the creation of a perfectly formed pure drawing, which can preferably be carried out computer-animated 3D animated.
  • the finished drawing such as the 3D animated drawing of the development object, is sent back to the developer in a next step, preferably also via the Internet, in particular as an e-mail attachment.
  • a VPN connection is established, so that the coupled computer of the inventor communicates directly with the central computer of the provider.
  • the developer gets the preferably 3D-animated drawing for viewing, so that the developer can express change requests in the function and in the design.
  • the developer makes a repeated input, likewise via the input mask in the sense of a "correction input".
  • the - initially virtual - developed handset is integrated into a virtual training program, namely on the part of the provider.
  • This training program is available to the developer after incorporation of the self-developed handset, so that a virtual testing of the handset by the developer and / or by any third parties using the training program and a dummy handset is possible.
  • the developer uses a handheld device having the basic functions of a corresponding handheld device or at least the basic design, this merely serving to "operate" the virtually developed handheld device in the 3D view, ie in the relevant operating field. Due to the course of the training and the result of the training, the developer has the opportunity to carry out further optimizations on the development object, whereby here again an iterative process for optimizing the handset based on the training results can take place. Only after the end of the test phase in the training program is released by the developer in relation to the virtually tested handset, so that at least a prototype, a pilot run or even a small series can be made.
  • the method according to the invention thus offers a practice-oriented developer, for example a physician, the possibility of communicating his ideas or developmental object, for example an improved surgical hand-held device, to the operator of the method, iteratively optimizing the hand-held device and finally initiating a virtual test phase.
  • a practice-oriented developer for example a physician
  • the possibility of communicating his ideas or developmental object for example an improved surgical hand-held device
  • the operator of the method iteratively optimizing the hand-held device and finally initiating a virtual test phase.
  • a final test can take place, which ends with the release and ultimately with the production of at least one prototype.
  • the Dialogue development program can offer the developer different input tools, for example for making a technical drawing in the sense of a 3D graphics, but above all including a drawing relating to the prior art, for example, patents or existing devices of the provider ,
  • the claimed method comprises a virtual training program, quasi as a program / procedure module.
  • This module includes a method for carrying out a virtual operation both for training purposes and for testing purposes with regard to the module according to the invention, in particular for performing a virtual ophthalmological intervention, the method being defined by an operating program and comprising various method steps, which via the computer, preferably via the developer's PC, by the developer decentralized, ie individually on the PC, abaillebar is. Interruptions or pauses are possible during the execution of the program.
  • the module comprises the following process steps:
  • the operation program is provided via a data carrier or via the Internet and can be downloaded and activated via an access authorization from the data carrier or via the Internet.
  • the module integrated into the method according to the invention is based on the fundamental idea that any operations from a wide range of medical disciplines can be performed virtually by the developer, for which purpose a specific surgical field on the human or animal body, for example the surgical field of an eye, is displayed. Specifically, this may be the display of a PC or a laptop / notebook.
  • a cataract operation can be simulated on the human eye, such a virtual specific intervention being carried out with at least one dummy that has been developed in virtual fashion and is mimicked by a specific medical operating device that is in the developer's possession.
  • the dummy or the movement and the operation of the dummy are computationally projected into the surgical field, whereby methods are used, as for example from the publications DE 102 57 624 A1, DE 102 57 625 A1, DE 10 2007 023 506 A1, DE 10 2007 057 208 A1 and EP 1 025 520 B1, are known per se.
  • the methods shown there are advantageously applicable here, whereby EP 1 025 520 B1 also shows, inter alia, a device which can be used in the sense of the hand-held device described here as a dummy with the required basic functions.
  • a corresponding hand-held device for carrying out a virtual operation is known per se from DE 10 2007 045 875 A1.
  • the operation program is provided via a data carrier made available to the developer or via the Internet and can be loaded from the data carrier or downloaded via the Internet on the basis of an access authorization and activated accordingly.
  • the dummy is a specific medical operating device, if necessary with apparatus peripheral for operating the operating device.
  • the dummy may be a counterfeit footswitch used in ophthalmic surgery to operate the handset or to drive the peripherals to power the handset.
  • the dummy is connected to the PC via a cable and a USB interface, similar to how the actual handset is connected to a drive supply unit.
  • the handset and / or the foot switch simulate at least the basic functions of the genuine - virtually developed - device, the operation program on a corresponding operation and responds to a handling of the handset and the relevant geometric data into the simulation and thus adapts the operating situation.
  • the surgical field and the dummy are displayed animated 3D, it being conceivable that the representation in the view, in particular in the viewing angle, is changeable.
  • the operation can be followed from different perspectives and perspectives, especially under the operating surgeon's perspective.
  • the individual operation steps can be logged, it being further conceivable that the entire course of the operation and possibly the result of the operation are automatically analyzed and communicated to the developer.
  • the surgical program serves as a guide to a specific operation, after which the individual surgical steps are instructed visually and / or by voice, as desired. So it is conceivable, for example, that individual operation steps are analyzed by the operation program and then modeled by the developer. A linguistic instruction on the individual operation steps away is also conceivable.
  • the developer can be notified of improvement suggestions regarding the individual operation steps from the operation program.
  • the entire record of the virtual operation is transmitted to a central computer.
  • the virtual operation is - from the outset - stored on the central computer and can - at the option of the developer - evaluated by an over the service provider of the operation program provided expert - at the same time, timely or delayed and be commented. Again, suggestions for improvement regarding the handset and the operation may be made.
  • the specifically simulated operation can be, for example, a cataract operation on the human eye.
  • the type of virtual operation can be selected by the developer from an input menu, whereby a selection of operation types is made available, such as the ophthalmologist having various types of operations to be carried out on the human eye and corrections of various types poor eyesight.
  • the access authorization to the operation program is provided via a hardware protection, preferably via a dongle to be attached to the PC. Regularly such a dongle is connected via a USB interface to the computer, as well as the dummy. It is of very particular advantage if the dummy is assigned to the hardware protection or a dummy can be implemented, so that with the coupling of the dummy one or more specific virtual operations - automatically - unlocked.

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Abstract

Ein Verfahren zur Entwicklung und virtuellen Erprobung eines chirurgischen Instruments, insbesondere eines chirurgischen Handgeräts, vorzugsweise zur Anwendung in der Ophthalmologie, wobei dem Entwickler ein Dialog-/Entwicklungsprogramm per Datenträger oder vorzugsweise online per Internet zur Verfügung gestellt wird, das über einen Computer, vorzugsweise über einen PC, vom Entwickler dezentral nutzbar ist, umfasst zahlreiche vorzugsweise interaktive Verfahrensschritte.

Description

VERFAHREN ZUR ENTWICKLUNG UND VIRTUELLEN ERPROBUNG EINES CHIRURGISCHEN INSTRUMENTS
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entwicklung und virtuellen Erprobung eines chirurgischen Instruments, insbesondere eines chirurgischen Handgeräts, vorzugsweise zur Anwendung in der Ophthalmologie.
Insbesondere auf dem Gebiet der Ophthalmologie werden chirurgische Handgeräte nicht selten von Ärzten entwickelt bzw. entsprechend der geübten Handhabung weiterentwickelt. Regelmäßig wird dabei - von den externen Entwicklern - die eine oder andere Herstellerfirma kontaktiert und werden Neuentwicklungen oder Verbesserungsvorschläge mit der Bitte übermittelt, diese in einem Prototypen oder in einer Kleinserie, zunächst zur eigenen Verwendung durch den jeweiligen Arzt, zu realisieren. Dies ist äußerst aufwendig, zumal zu Beginn einer solchen Zusammenarbeit, nach Vorlage eines ersten Modells, noch lange nicht feststeht, ob sich das Handgerät bewehrt oder ob es aufgrund der notwendigen Konstruktion überhaupt zur Serie umgesetzt werden kann. Der Bau eines Prototypen zur anfänglichen Erprobung ist jedenfalls aufwendig und zeitintensiv, verursacht somit ganz erhebliche Kosten, wobei regelmäßig nicht abschätzbar ist, ob das Handgerät überhaupt einmal in die industrielle Fertigung gehen wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Entwicklung und virtuellen Erprobung eines chirurgischen Instruments, insbesondere eines chirurgischen Handgeräts, vorzugsweise zur Anwendung in der Ophthalmologie, anzugeben, wonach die Möglichkeit besteht, das entwickelte Handgerät vor dem Bau eines Prototypen, vor allem aber vor einer sogenannten Nullserie, virtuell zu erproben.
Im Konkreten geht es hier um die Kombination von Entwicklung und virtueller Erprobung eines chirurgischen Instruments, wobei über einen iterativen Prozess Verbesserungen an dem Gerät vomehmbar sind. Dazu wird dem Entwickler, beispielsweise einem Arzt,
BESTÄTIGUNGSKOPIE ein DialogVEntwicklungsprogramm entweder per Datenträger oder vorzugsweise online via Internet zur Verfügung gestellt, wobei das Programm über einen Computer, vorzugsweise einen PC, ein Notebook, Laptop oder dgl. vom Entwickler dezentral nutzbar ist. Letztendlich handelt es sich bei dem hier realisierten Verfahren um die Grundlage einer Serviceeinrichtung für externe Produktentwickler, insbesondere für Produktentwickler aus der operativen Praxis.
Das Verfahren liefert dem externen Entwickler die Möglichkeit, seine die Neuentwicklung betreffende Idee unter Bezugnahme auf den bekannten Stand der Technik, insbesondere unter Bezugnahme auf ein bereits konkret existierendes Handgerät, möglicherweise aus dem Sortiment des Anbieters des erfindungsgemäßen Verfahrens, im Freitext zu formulieren, wobei dies in ganz besonders vorteilhafter Weise über eine vorgegebene Eingabemaske geschieht.
Des Weiteren hat der Nutzer des Verfahrens die Möglichkeit, eine Zeichnung anzufertigen, wobei dem Entwickler Eingabetools angeboten werden, nämlich insbesondere zum Anfertigen einer technischen Zeichnung, ggf. unter Einbindung einer Zeichnung betreffend den Stand der Technik, auf die aufgebaut werden kann.
Mit den zuvor genannten Inhalten tätigt der Entwickler eine Eingabe beim Anbieter, worauf eine Bearbeitung der Eingabe bzw. der übermittelten Informationen stattfindet. Die Bearbeitung kann automatisch oder zumindest halbautomatisch erfolgen, sofern die übermittelten Informationen maschinenlesbar sind.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es denkbar, dass die Bearbeitung der Eingabe zumindest unter Mitwirkung eines Entwicklungs-/Konstruktionsexperten oder eines Entwicklungsteams erfolgt, und zwar bis hin zur Schaffung einer formvollendeten Reinzeichnung, die vorzugsweise computertechnisch 3D-animiert ausgeführt sein kann. Die angefertigte Zeichnung, so beispielsweise die 3D-animierte Zeichnung des Entwicklungsgegenstands, wird in einem nächsten Schritt dem Entwickler zurückgeschickt, und zwar ebenfalls vorzugsweise per Internet, insbesondere als E-Mail-Anhang. Auch ist es denkbar, dass eine VPN-Verbindung aufgebaut wird, so dass der angekoppelte Rechner des Erfinders unmittelbar mit dem zentralen Rechner des Anbieters kommuniziert.
Jedenfalls erhält der Entwickler die vorzugsweise 3D-animierte Zeichnung zur Ansicht, so dass der Entwickler Änderungswünsche in der Funktion und im Design äußern kann. Seitens des Entwicklers erfolgt eine abermalige Eingabe, ebenfalls über die Eingabemaske im Sinne einer„Korrektureingabe".
Auf Seiten des Anbieters erfolgt eine weitere Bearbeitung, abermals mit der Möglichkeit, ein Entwicklungsteam bzw. einen Entwicklungs-/Konstruktionsexperten einzuschalten. Es erfolgt die Schaffung eines virtuellen 3D-Handgeräts, unter Zugrundelegung der Vorgaben des Entwicklers. Ein mehrfach iterativer Prozess kann bis zur Schaffung des virtuellen 3D-Handgeräts ablaufen.
In einem nächsten Schritt ist es von ganz besondere Bedeutung, dass das so - zunächst virtuell - entwickelte Handgerät in ein virtuelles Trainingsprogramm eingebunden wird, und zwar auf Seiten des Anbieters. Dieses Trainingsprogramm steht dem Entwickler zur Verfügung, und zwar nach Einbindung des von ihm selbst entwickelten Handgeräts, so dass eine virtuelle Erprobung des Handgeräts durch den Entwickler und/oder durch beliebige Dritte unter Nutzung des Trainingsprogramms und eines Dummy-Handgeräts möglich ist.
Mit anderen Worten nutzt der Entwickler ein die Grundfunktionen eines entsprechenden Handgeräts oder zumindest die Grundgestaltung aufweisendes Handgerät, wobei dies lediglich zur„Bedienung" des virtuell entwickelten Handgeräts in der 3D-Ansicht, d.h. im relevanten Operationsfeld dient. Aufgrund des Trainingsverlaufs und des Trainingsergebnisses hat der Entwickler die Möglichkeit, weiterreichende Optimierungen an dem Entwicklungsgegenstand vorzunehmen, wobei hier abermals ein iterativer Prozess zur Optimierung des Handgeräts anhand der Trainingsergebnisse stattfinden kann. Erst nach Beendigung der Testphase im Trainingsprogramm wird von Seiten des Entwicklers die Freigabe in Bezug auf das virtuell erprobte Handgerät gegeben, so dass zumindest ein Prototyp, eine Nullserie oder gar eine Kleinserie gefertigt werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet somit einem praxisbezogenen Entwickler, beispielsweise einem Arzt, die Möglichkeit, seine Ideen bzw. seinen Entwicklungsgegenstand, beispielsweise ein verbessertes chirurgisches Handgerät, dem Betreiber des Verfahrens mitzuteilen, das Handgerät iterativ zu optimieren und schließlich eine virtuelle Testphase einzuleiten. Im Rahmen des Trainingsprogramms, als Modul des erfindungsgemäßen Verfahrens, kann ein abschließender Test stattfinden, der mit der Freigabe und letztendlich mit der Produktion, zumindest eines Prototyps, endet.
Wie bereits zuvor erwähnt, kann das DialogVEntwicklungsprogramm dem Entwickler unterschiedliche Eingabetools anbieten, beispielsweise zum Anfertigen einer technischen Zeichnung im Sinne einer 3D-Grafik, vor allem aber auch unter Einbindung einer Zeichnung betreffend den Stand der Technik, beispielsweise aus Patentschriften oder betreffend bestehende Geräte des Anbieters.
Ebenso ist es denkbar, dass die Bearbeitung der vom Entwickler getätigten Eingabe automatisch oder halbautomatisch erfolgt, wobei auf Seiten des Anbieters ein Experte in der Produktentwicklung und/oder ein Experte auf medizinischem Sektor mitwirken kann.
In weiter erfindungsgemäßer Weise umfasst das beanspruchte Verfahren ein virtuelles Trainingsprogramm, quasi als Progamm-/Verfahrensmodul. Dieses Modul beinhaltet ein Verfahren zur Durchführung einer virtuellen Operation sowohl zu Trainingszwecken als auch zu Erprobungszwecken in Bezug auf das erfindungsgemäße Modul, insbesondere zur Durchführung eines virtuellen ophthalmologischen Eingriffs, wobei das Verfahren über ein Operationsprogramm definiert ist und diverse Verfahrensschritte umfasst, die über den Computer, vorzugsweise über den PC des Entwicklers, vom Entwickler dezentral, d.h. individuell am PC, abarbeitbar ist. Unterbrechungen bzw. Pausen sind bei der Abarbeitung des Programms möglich. Das Modul umfasst folgende Verfahrensschritte:
Darstellung eines Operationsfeldes am menschlichen oder tierischen Körper, insbesondere eines Auges, auf einem Display,
virtuelle Vornahme eines spezifischen Eingriffs mit mindestens einem einem virtuell entwickelten medizinischen Operationsgerät, ggf. mit apparativer Peripherie, nachgeahmten Dummy, wobei der Dummy bzw. die Bewegung und die Betätigung des Dummy in das Operationsfeld hinein projiziert werden,
interaktive Darstellung der Operationsschritte bzw. des Operationsergebnisses auf dem Display, wobei das Operationsprogramm über einen Datenträger oder über das Internet bereitgestellt wird und anhand einer Zugangsberechtigung von dem Datenträger ladbar bzw. über das Internet herunterladbar und aktivierbar ist.
Dem in das erfindungsgemäße Verfahren integrierten Modul liegt die grundsätzliche Idee zugrunde, dass beliebige Operationen aus unterschiedlichsten medizinischen Disziplinen von dem Entwickler virtuell durchführbar sind, wobei dazu ein konkretes Operationsfeld am menschlichen oder tierischen Körper, beispielsweise das Operationsfeld eines Auges, auf einem Display dargestellt wird. Im Konkreten kann es sich dabei um das Display eines PC oder eines Laptops/Notebooks handeln. So lässt sich beispielsweise eine Catarakt-Operation am menschlichen Auge simulieren, wobei ein solcher virtueller spezifischer Eingriff mit mindestens einem virtuell entwickelten, einem konkreten medizinischen Operationsgerät nachgeahmten Dummy erfolgt, der sich im Besitz des Entwicklers befindet. Der Dummy bzw. die Bewegung und die Betätigung des Dummys werden rechnerisch in das Operationsfeld hinein projiziert, wobei dabei Methoden Anwendung finden, wie sie beispielsweise aus den Druckschriften DE 102 57 624 A1 , DE 102 57 625 A1 , DE 10 2007 023 506 A1 , DE 10 2007 057 208 A1 und EP 1 025 520 B1 , für sich gesehen bekannt sind. Die dort gezeigten Verfahren sind hier in vorteilhafter Weise anwendbar, wobei die EP 1 025 520 B1 u.a. auch eine Vorrichtung zeigt, die im Sinne des hier als Dummy bezeichneten Handgeräts mit den erforderlichen Grundfunktionen verwendbar ist.
Ein entsprechendes Handgerät zur Durchführung einer virtuellen Operation ist für sich gesehen aus der DE 10 2007 045 875 A1 bekannt.
Es erfolgt eine interaktive Darstellung der Operationsschritte bzw. des Operationsergebnisses auf dem Display, so beispielsweise bis hin zum Einsatz einer künstlichen Vorderkammerlinse oder einer entsprechenden Hinterkammerlinse, die in den vom natürlichen Linsenkörper befreiten, dort verbliebenen Kapselsack eingesetzt worden ist.
Das Operationsprogramm wird über einen dem Entwickler zur Verfügung gestellten Datenträger oder über das Internet bereitgestellt und ist anhand einer Zugangsberechtigung von dem Datenträger ladbar bzw. über das Internet herunterladbar und entsprechend aktivierbar.
In vorteilhafter Weise handelt es sich bei dem Dummy um ein konkretes medizinisches Operationsgerät, ggf. mit apparativer Peripherie zum Betreiben des Operationsgeräts. Insoweit sei nochmals auf die DE 10 2007 045 875 A1 verwiesen.
Ebenso kann es sich bei dem Dummy um einen nachgeahmten Fußschalter handeln, wie er bei Augenoperationen zum Bedienen des Handgeräts bzw. zur Ansteuerung der Peripherie zur Versorgung des Handgeräts, verwendet wird. In weiter vorteilhafter Weise ist der Dummy über ein Kabel und eine USB-Schnittstelle mit dem PC verbunden, ähnlich, wie das tatsächliche Handgerät mit einer Antriebs-A ersorgungseinheit verbunden ist.
Das Handgerät und/oder der Fußschalter simulieren zumindest die Grundfunktionen des echten - virtuell entwickelten - Geräts, wobei das Operationsprogramm auf eine entsprechende Betätigung sowie auf eine Handhabung des Handgeräts reagiert und die diesbezüglichen geometrischen Daten in die Simulation hineinrechnet und damit die Operationssituation anpasst.
In weiter vorteilhafter Weise werden das Operationsfeld und der Dummy 3D-animiert dargestellt, wobei es denkbar ist, dass die Darstellung in der Ansicht, insbesondere im Betrachtungswinkel, veränderbar ist. So lässt sich die Operation aus verschiedenen Blickwinkeln bzw. Perspektiven verfolgen, insbesondere auch unter dem Betrachtungswinkel des Operateurs.
In weiter vorteilhafter Weise lassen sich die einzelnen Operationsschritte protokollieren, wobei es weiter denkbar ist, dass der gesamte Operationsverlauf und ggf. das Operationsergebnis - automatisch - analysiert und dem Entwickler mitgeteilt werden.
In ganz besonders vorteilhafter Weise dient das Operationsprogramm zur Anleitung zu einer spezifischen Operation, wonach zu den einzelnen Operationsschritten - nach Wahl - visuell und/oder per Sprache angeleitet wird. So ist es beispielsweise denkbar, dass einzelne Operationsschritte vom Operationsprogramm analysiert und anschließend von dem Entwickler nachempfunden werden. Eine sprachliche Anleitung über die einzelnen Operationsschritte hinweg ist ebenfalls denkbar.
Auch ist es möglich, dass die einzelnen Operationsschritte - nach Wahl - per Sprache oder schriftlich kommentiert werden. Dabei können Verbesserungsvorschläge unterbreitet werden und ist es weiterhin denkbar, dass das Ergebnis der simulierten Operation des Entwicklers mit einem idealen Operationsergebnis - Schritt für Schritt - verglichen wird. Eine anschließende Analyse kann Fehler in den Operationsschritten aufdecken und dient zur weiteren Optimierung des zunächst visuellen Handgeräts.
Dem Entwickler können Verbesserungsvorschläge in Bezug auf die einzelnen Operationsschritte aus dem Operationsprogramm mitgeteilt werden. ln ganz besonders raffinierter Weise wird die gesamte Aufzeichnung der virtuellen Operation an einen zentralen Rechner übermittelt. Im Falle des Zugriffs auf das Operationsprogramm über das Internet wird die virtuelle Operation - von vornherein - auf dem zentralen Rechner gespeichert und kann - nach Wahl des Entwicklers - von einem über den Dienstleister des Operationsprogramms zur Verfügung gestellten Experten - zeitgleich, zeitnah oder zeitversetzt - ausgewertet und kommentiert werden. Auch hier können Verbesserungsvorschläge in Bezug auf das Handgerät und die Operation unterbreitet werden.
Zuvor ist bereits erwähnt worden, dass es sich bei der im Konkreten simulierten Operation beispielsweise um eine Catarakt-Operation am menschlichen Auge handeln kann. Grundsätzlich ist es denkbar, dass aus einem Eingangsmenü die Art der virtuellen Operation von dem Entwickler auswählbar ist, wobei hier eine Auswahl von Operationstypen zur Verfügung gestellt wird, so beispielsweise dem Ophthalmologen verschiedene Operationstypen, die am menschlichen Auge durchzuführen sind, bis hin zu Korrekturen diverser Sehschwächen.
Grundsätzlich ist es denkbar, dass der Anschluss des jeweiligen Dummy, d.h. des nachgeahmten Geräts an den Computer, eine Vorauswahl der in Frage kommenden Operationen bedingt. Gleichzeitig ist es denkbar, dass über das angeschlossene Gerät eine partielle Freischaltung des Programms erfolgt.
Ebenso ist es denkbar, dass die Zugangsberechtigung zu dem Operationsprogramm über einen Hardwareschutz, vorzugsweise über einen am PC anzubringenden Dongel, bereitgestellt wird. Regelmäßig wird ein solcher Dongel über eine USB-Schnittstelle an den Computer angeschlossen, ebenso wie der Dummy. Dabei ist es von ganz besonderem Vorteil, wenn dem Dummy der Hardwareschutz zugeordnet ist bzw. ein Dummy implementiert werden kann, so dass mit der Ankopplung des Dummy eine oder mehrere konkrete virtuelle Operationen - automatisch - freigeschaltet werden. Schließlich sei angemerkt, dass die voranstehenden Ausführungen lediglich der beispielhaften Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienen, dieses jedoch nicht auf die beispielhaften Ausführungen einschränken.

Claims

A n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Entwicklung und virtuellen Erprobung eines chirurgischen Instruments, insbesondere eines chirurgischen Handgeräts, vorzugsweise zur Anwendung in der Ophthalmologie, wobei dem Entwickler ein Dialog-/Entwicklungsprogramm per Datenträger oder vorzugsweise online per Internet zur Verfügung gestellt wird, das über einen Computer, vorzugsweise über einen PC, vom Entwickler dezentral nutzbar ist, mit folgenden Verfahrensschritten:
Formulierung einer die Entwicklung betreffenden Idee unter Bezugnahme auf den bekannten Stand der Technik, insbesondere unter Bezugnahme auf ein konkret existierendes Handgerät, über eine vorgegebene Eingabemaske,
ggf. Anfertigen einer Zeichnung seitens des Entwicklers,
Tätigen einer Eingabe mit dem formulierten Inhalt,
Bearbeitung der Eingabe, ggf. unter Mitwirkung eines Entwicklungs-/Kon- struktionsexperten bis hin zur Schaffung einer Zeichnung, vorzugsweise 3D- animiert,
Übermittlung der vorzugsweise 3D-animierten Zeichnung des Entwicklungsgegenstands an den Entwickler zur Ansicht,
ggf. Änderungen durch den Entwickler durch abermalige Eingabe,
weitere Bearbeitung, ggf. unter Mitwirkung des Entwicklungs-/Konstruktions- experten bis hin zur Schaffung eines virtuellen 3D-Handgeräts,
Einpflegen des Handgeräts in ein virtuelles Trainingsprogramm,
virtuelle Erprobung des Handgeräts durch den Entwickler und/oder durch Dritte unter Nutzung des Trainingsprogramms und eines Dummy-Handgeräts, ggf. iterativer Prozess zur Optimierung des Handgeräts anhand von Trainingsergebnissen,
ggf. Freigabe des virtuell erprobten Handgeräts durch den Entwickler zur Fertigung eines ersten Prototyps oder einer Kleinserie.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Dialog-/Entwick- lungsprogramm dem Entwickler Eingabetools, insbesondere zum Anfertigen einer technischen Zeichnung, ggf. unter Einbindung einer Zeichnung betreffend den Stand der Technik, zur Verfügung stellt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitung aufgrund der Eingabe automatisch oder zumindest halbautomatisch erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Programmmodul zur virtuellen Erprobung des entwickelten Handgeräts, nämlich zur Durchführung einer virtuellen Operation mit dem Handgerät zu TrainingsVEr- probungszwecken vorgesehen ist, insbesondere zur Durchführung eines virtuellen ophthalmologischen Eingriffs, wobei das Modul über ein Operationsprogramm definiert ist, das über den Computer, vorzugsweise über den PC, vom Entwickler oder von Dritten dezentral abarbeitbar ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Programmmodul folgende Verfahrensschritte umfasst:
Darstellung eines Operationsfeldes am menschlichen oder tierischen Körper, insbesondere eines Auges, auf einem Display,
virtuelle Vornahme eines spezifischen Eingriffs mit dem virtuell entwickelten Handgerät, ggf. mit apparativer Peripherie, wobei mittels eines Dummy-Handgeräts die Bewegung und die Betätigung des Dummy in das Operationsfeld hinein projiziert werden,
interaktive Darstellung der Operationsschritte bzw. des Operationsergebnisses auf dem Display.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Dummy um ein nachgeahmtes chirurgisches Handgerät und/oder um einen nachgeahmten Fußschalter handelt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Handgerät und/oder der Fußschalter zumindest die Grundfunktionen des echten, virtuell entwickelten Geräts simuliert.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Operationsfeld und der Dummy 3D-animiert dargestellt werden und/oder in der Ansicht, insbesondere im Betrachtungswinkel, veränderbar sind.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Operationsschritte protokolliert und das Operationsergebnis zur Optimierung des entwickelten Geräts herangezogen wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zu den einzelnen Operationsschritten - nach Wahl - visuell und/oder per Sprache angeleitet wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zu den einzelnen Operationsschritten - nach Wahl - per Sprache oder schriftlich kommentiert wird und ggf. Verbesserungsvorschläge unterbreitet werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass dem Entwickler bzw. Anwender Verbesserungsvorschläge in Bezug auf die einzelnen Operationsschritte aus dem Operationsprogramm mitgeteilt werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Aufzeichnung der virtuellen Operation an einen zentralen Rechner übermittelt wird und - insbesondere bei Zugriff über das Internet - auf diesem gespeichert wird und - nach Wahl - von einem Experten ausgewertet und kommentiert wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem Eingangsmenu die Art der virtuellen Operation von dem Entwickler bzw. Anwender auswählbar ist.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss des jeweiligen Dummy an den Computer eine Vorauswahl der in Frage kommenden Operationen bedingt.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugangsberechtigung über einen Hardwareschutz, vorzugsweise über einen Dongel, bereitgestellt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugangsberechtigung über den Dummy, welcher vorzugsweise über eine USB- Schnittstelle an den Computer angeschlossen wird, bereitgestellt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Trainingszeit und/oder die Anzahl der Zugriffe auf das Operationsprogramm limitiert ist/sind.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Trainingszeit und/oder die Anzahl der Zugriffe über das Internet entgeltlich erweiterbar ist.
EP11718644A 2010-03-02 2011-03-02 Verfahren zur entwicklung und virtuellen erprobung eines chirurgischen instruments Withdrawn EP2446383A2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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