DE102005047044A1

DE102005047044A1 - Verfahren zum Steuern eines medizinischen Geräts durch eine Bedienperson

Info

Publication number: DE102005047044A1
Application number: DE102005047044A
Authority: DE
Inventors: Estelle Dr. Camus
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2007-04-12
Also published as: US20070167933A1

Abstract

Bei der Erfindung wird ein medizinisches Gerät durch die Erfassung von Gedankeninhalten gesteuert, wobei hierfür eine Aufnahme von Elektroenzephalogramm-Signalen erfolgt und eine Auswertung der Signale dahingehend, dass nach bestimmten Mustern aus einer Tabelle/Datenbank gesucht wird. Das Verfahren wird vermittels eines Startbefehls eingeleitet und/oder vermittels eines Beendigungsbefehls beendet. Ein medizinisches Gerät gemäß der Erfindung umfasst zwei Arten der Steuerung, nämlich eine Steuerung über Erfassung von Gehirnströmen und über Erfassung von Sprache.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines medizinischen Geräts durch eine Bedienperson.

Das medizinische Gerät ist beispielsweise ein medizinisches Gerät zur Diagnostik oder zur Therapie. Bei Operationen werden Geräte zur Diagnostik ergänzend eingesetzt. Der Patient liegt beispielsweise auf einem Röntgentisch, und es werden während der Durchführung einer Operation Röntgenbilder aufgenommen.

Wünschenswert ist, dass ein und dieselbe Person die Operation durchführt und das medizinische Gerät bedient. Beispielsweise müssen entsprechende Ausschnitte für Röntgenbilder maßgeschneidert gewählt sein, damit der operierende Arzt bei seiner Operation in optimaler Art und Weise unterstützt wird. Die Durchführung der Operation steht hier mit der Bedienung des medizinischen Geräts teilweise im Widerspruch. Die Hände des operierenden Arztes sind in aller Regel beide beansprucht. Außerdem steht die Bedienung von Bedienknöpfen, die nicht unbedingt steril sind, im Widerspruch zur notwendigen Hygiene bei der Operation.

Im Stand der Technik gibt es daher Ausführungsformen, bei denen Fußschalter zum Steuern des medizinischen Geräts eingesetzt werden. Naturgemäß ist die Anzahl der Funktionen hierbei begrenzt. Es gibt auch Ausführungsformen, bei denen der Operateur mittels Spracherkennung arbeitet. Die Spracherkennung ist jedoch sehr fehleranfällig.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Steuern eines medizinischen Gerätes anzugeben, bei dem eine Person das medizinische Gerät problemlos steuern kann.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 und ein ansteuerbares medizinisches Gerät nach Patentanspruch 5 gelöst.

Bei der Erfindung genutzt wird eine Neuentwicklung im Stand der Technik, bei der Steuerungen von Geräten anhand von Gehirnsignalen aufgenommen werden. Beispielsweise wurde von der Washington University in St. Louis in der Juni-Ausgabe des Journal of Neuroengineering berichtet, dass an der Hirnhaut von Patienten befestigte Elektroden dazu verwendet werden können, Signale aufzunehmen, mit denen die Patienten einen Cursor auf einem Computer ansteuern können. In einer Weiterentwicklung ist eine solche Ansteuerung auch mittels EEG-Signalen (Elektroenzephalogramm-Signalen) möglich.

Erfindungsgemäß werden also von der Bedienperson EEG-Signale abgenommen. Dann müssen von der Bedienperson vorbestimmte Gedankeninhalte wiederholt gedacht werden, die bestimmten EEG-Mustern entsprechen. Die vorbestimmten Gedankeninhalte können die Planung von bestimmten Bewegungen umfassen, die als Muster in den EEG-Signalen erkennbar sind. Das Muster wird dann in einem nächsten Schritt aus den EEG-Schritten extrahiert. Die extrahierten Muster werden mit Mustern in einer Tabelle verglichen, in dem jedem Muster ein Gerätebefehl zugeordnet ist. Bei Auffinden eines extrahierten Musters in der Tabelle wird dann der zugehörige Gerätebefehl durchgeführt.

Die Erfindung geht über die vorangemeldete, aber nachveröffentlichte Anmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen 10 2005 023 033.4 dahingehend hinaus, dass die Steuerung vermittels eines Startbefehls eingeleitet und/oder vermittels eines Beendigungsbefehls beendet wird.

Es ist durch letztere Maßnahme nicht mehr notwendig, ständig EEG-Signale aufzunehmen und auszuwerten, sondern das Verfahren kann durch Start- und Beendigungsbefehle begonnen und unterbrochen werden.

Hierbei können der Startbefehl und/oder der Beendigungsbefehl verbal eingegeben werden und bei Spracherkennung weiterverarbeitet werden. Man kann dann somit die im Stand der Technik bereits vorhandene Spracherkennung nutzen, wobei die Spracherkennung eingeschränkt für den Start und für den Beendigungsbefehl verwendet wird und dadurch weniger fehleranfällig ist, als wenn sie für umfangreiche Gerätesteuerungsbefehle verwendet wird.

Alternativ kann der Start- und/oder Beendigungsbefehl auch einem bestimmten Muster in der Tabelle entsprechen. Mit anderen Worten kann auch der Startbefehl über das EEG-Signal durch „Denken eines vorbestimmten Gedankeninhalts" gesteuert werden. Sinnvoll ist dies insbesondere auch für den Beendigungsbefehl, da zu diesem Zeitpunkt ohnehin ununterbrochen die EEG-Signale abgenommen und analysiert werden.

Der Start- und/oder Beendigungsbefehl kann auch vermittels eines Fußschalters eingegeben werden. Somit wird nicht gänzlich auf den Fußschalter verzichtet, dieser hat aber eine relativ einfache Funktion.

Das ansteuerbare medizinische Gerät nach Patentanspruch 5 hat wie in der Anmeldung mit der Anmeldenummer 10 2005 023 033.4 eine Steuerung, die eine Vorrichtung zum Erfassen von Gehirnströmen einer Bedienperson und eine Einrichtung zum Auswerten der erfassten Gehirnströme und so Erzeugen von zugehörigen Steuersignalen für das Gerät umfasst. Neu ist demgegenüber, dass die Steuerung zusätzlich eine Spracherfassungsvorrichtung, insbesondere ein Mikrophon, umfasst sowie eine Einrichtung zum Auswerten der erfassten Sprache und Erzeugen von zugehörigen Steuersignalen für die Vorrichtung zum Erfassen von Gehirnströmen oder für das Gerät umfasst. Bei dem erfindungsgemäßen medizinischen Gerät ist somit eine Kombination von Steuerbefehlen über die Gehirnströme mit verbal eingegebenen Steuerbefehlen möglich. Insbesondere der oben erwähnte Start- und Beendigungsbefehl kann verbal eingegeben werden, und die anderen Steuerbefehle können über Gehirnströme eingegeben werden. Im letzten Falle steuert die Einrichtung zum Auswerten der erfassten Sprache durch Erzeugung von zugehörigen Steuersignalen die Vorrichtung zum Erfassen von Gehirnströmen. Es ist jedoch auch möglich, dass ganz bestimmte Steuerbefehle für das medizinische Gerät als solches verbal eingegeben werden und eine andere Teilauswahl an Befehlen über die erfassten Gehirnströme eingegeben wird.

Es wird nun eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Figur beschrieben, die die einzelnen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht.
Dargestellt in der Figur ist ein Chirurg 10, der eine Operation an einem (nicht gezeigten) Patienten durchführt, der auf einem Röntgentisch liegt. In der Regel befasst sich der Chirurg mit dem Patienten. Soll nun der Röntgentisch mit dem Patienten höher gefahren werden, um näher an den Chirurgen 10 zu kommen, so könnte theoretisch der Chirurg 10 einen entsprechenden Schalter mit seiner Hand betätigen. Weil dies jedoch zu unhygienisch und eventuell auch zu zeitaufwendig ist, gibt der Chirurg 10 in ein Mikrophon 12 (Spracherfassungseinrichtung) mit einer nachgeordneten Spracherkennungseinheit 14 einen Startbefehl verbal ein (Schritt 16). An dem Chirurg selbst sind (nur rechts im Bild gezeigt) Elektroden 18 befestigt, welche mit einem EEG-Gerät 20 verbunden sind, welche gemeinsam eine Vorrichtung zum Erfassen von Gehirnströmen bilden. Dem EEG-Gerät 20 ist eine Auswerteeinrichtung 22 nachgeordnet, welche die erfassten Gehirnströme auswertet und zugehörige Steuersignale für den Röntgentisch erzeugt. Es erfolgt somit in einem nächsten Schritt 24 die Aufnahme eines Elektroenzephalogramms (EEG). Hierbei hat der Chirurg 10 die Vorgabe, dass er, wenn er einen bestimmten Steuerbefehl abgeben möchte, bestimmte, dem Steuerbefehl zugeordnete Gedankeninhalte denken soll. Beispielsweise muss er denken, dass er eine Faust machen möchte (ohne notwendigerweise tatsächlich die Faust zu machen), wenn er den Röntgentisch verfahren möchte. Im Rahmen einer hier als nächster Schritt 26 nachfolgenden Elektroenzephalogramm-Analyse werden die aufgenommenen Signale untersucht. Beispielsweise wird nach Alpha-, Delta- und Theta-Wellen gesucht, die eine bestimmte Form haben. Die Einrichtung 22 ist entsprechend dazu ausgelegt, eine solche Analyse maßgeschneidert vorzunehmen, d.h. genau die Kurventeile zu analysieren, in denen sich charakteristische Gedankeninhalte widerspiegeln.
Dem Chirurgen stehen eine Mehrzahl von Steuerbefehlen zur Verfügung, die in einer Datenbank (Tabelle) abgespeichert sind, wobei in der Tabelle jeweils einem Gedankeninhalt („Faust machen", „Arm heben" etc.) jeweils ein Steuerbefehl für das medizinische Gerät zugeordnet ist. Es wird nun in einem nachfolgenden Schritt 28 die erfasste Elektroenzephalogramm-Signatur mit der Datenbank verglichen. Wird die erfasste Signatur gefunden, so hat die Einrichtung 22 den vom Chirurgen vorgegebenen Gedankeninhalt in der Datenbank wiedererkannt und kann nun den entsprechenden Steuerbefehl auslösen: beispielsweise wird der Röntgentisch hochgefahren (Schritt 32).
Schafft es die Einrichtung 22 hingegen im Rahmen der Analyse nach Schritt 26 nicht, die EEG-Signatur in der Datenbank zu finden (gemäß Schritt 34), so erfolgt im Schritt 36 eine Fehlermeldung, beispielsweise ein Audiosignal. Nach dem Schritt 32 und gegebenenfalls auch nach dem Schritt 36 kann ein Beendigungsbefehl 38 erfolgen. Auch dieser kann wieder verbal durch den Chirurgen 10 in das Mikrophon 12 eingegeben sein („Ende!"). Nach der Fehlermeldung kann stattdessen auch ein Wiederholungsbefehl („Nochmal!") abgegeben werden.
Mit der Erfindung wird es möglich, von einer reinen Steuerung des Röntgentisches durch Spracheingaben in das Mikrophon 12 abzugehen. Stattdessen werden die eigentlichen Hauptsteuerbefehle über die Elektroden 18 und das EEG-Gerät 20 abgegeben.
Die Erfindung profitiert davon, dass zwei verschiedene Arten der Eingabe von Steuerbefehlen zur Verfügung stehen. Es muss nicht notwendigerweise so sein, dass die verbale Art der Ein gabe eines Steuerbefehls lediglich für den Startbefehl, den Beendigungsbefehl und den Wiederholungsbefehl zur Verfügung steht, sondern es könnten auch Steuerbefehle über diesen Weg abgegeben werden. Aus der Gesamtauswahl an möglichen Steuerbefehlen wird jedoch auf jeden Fall ein Teil auch durch die Erfassung von Gehirnsignalen abgegeben. Damit wird das Spracheingabesystem entlastet, aber sinnvoll noch weiter genutzt.
Die Erfindung ist nicht auf die Steuerung eines Röntgentisches beschränkt. Beispielsweise könnte auch der Röntgen-C-Bogen eines Röntgenangiographiesystems steuerbar sein. Die Erfindung ist generell nicht auf Röntgenanlagen beschränkt, sondern es können medizinisch Geräte jeder Art, welche zur Therapie oder zur Diagnose dienen, auf die beschriebenen Arten und Weisen angesteuert werden.

Claims

Verfahren zum Steuern eines medizinischen Geräts durch eine Bedienperson (10), bei dem: – von der Bedienperson (10) EEG-Signale abgenommen werden, – wiederholt von der Bedienperson (10) vorbestimmte Gedankeninhalte gedacht werden, die bestimmten EEG-Mustern entsprechen, – die Muster aus den EEG-Signalen extrahiert werden, – extrahierte Muster mit Mustern in einer Tabelle verglichen werden, in der jedem Muster ein Gerätebefehl zugeordnet ist, – bei Auffinden eines extrahierten Musters in der Tabelle der zugehörige Gerätebefehl durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung vermittels eines Startbefehls (16) eingeleitet und/oder vermittels eines Beendigungsbefehls (38) beendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Startbefehl und/oder der Beendigungsbefehl verbal eingegeben wird/werden und vermittels Spracherkennung weiterverarbeitet wird/werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Startbefehl und/oder der Beendigungsbefehl einem bestimmten Muster in der Tabelle entsprechen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Startbefehl und/oder der Beendigungsbefehls vermittels eines Fußschalters eingegeben wird.
Ansteuerbares medizinisches Gerät mit einer Steuerung, die eine Vorrichtung (18, 20) zum Erfassen von Gehirnströmen einer Bedienperson umfasst und eine Einrichtung (22) zum Aus werten der erfassten Gehirnströme und zum Erzeugen von zugehörigen Steuersignalen für das Gerät umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung zusätzlich eine Spracherfassungsvorrichtung, insbesondere ein Mikrophon (12), umfasst, und eine Einrichtung (14) zum Auswerten der erfassten Sprache und Erzeugen von zugehörigen Steuersignalen für die Vorrichtung zum Erfassen von Gehirnströmen oder für das medizinische Gerät umfasst.