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DE102008046346B4 - Method and device for monitoring a spatial area, in particular the environment of a movable medical device - Google Patents

Method and device for monitoring a spatial area, in particular the environment of a movable medical device Download PDF

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DE102008046346B4
DE102008046346B4 DE102008046346.9A DE102008046346A DE102008046346B4 DE 102008046346 B4 DE102008046346 B4 DE 102008046346B4 DE 102008046346 A DE102008046346 A DE 102008046346A DE 102008046346 B4 DE102008046346 B4 DE 102008046346B4
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spatial
distance
spatial area
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Dr. Meissner Oliver
Dr. Neubauer Werner
Dr. Zöllner Raoul Daniel
Dr. Wichert Georg von
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Siemens Healthineers AG
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Abstract

Verfahren zum Überwachen eines räumlichen Bereichs (R), insbesondere des Umfelds eines bewegbaren medizinischen Geräts (1), bei dem:- mit einer Mehrzahl von aktiv entfernungsmessenden Erfassungsmitteln (7, 8, 9, 10) der räumliche Bereich dreidimensional erfasst wird, wobei die aktiven entfernungsmessenden Erfassungsmittel (7, 8, 9, 10) aktiv ein Signal aussenden und wieder empfangen, wobei aus der Veränderung des Signals durch Reflexion oder Streuung an Objekten oder aus der Laufzeit des ausgesendeten und wieder empfangenen Signals die Entfernung zu Objekten bestimmt wird;- aus dem erfassten räumlichen Bereich ein dreidimensionales Umgebungsmodell erstellt wird, welches durch ein oder mehrere Objekte (1, 2, ..., 6, A, D) belegte Raumvolumina im räumlichen Bereich (R) spezifiziert.Method for monitoring a spatial area (R), in particular the surroundings of a movable medical device (1), in which:- the spatial area is recorded three-dimensionally with a plurality of actively distance-measuring detection means (7, 8, 9, 10), wherein the active distance-measuring detection means (7, 8, 9, 10) actively transmit and receive a signal, wherein the distance to objects is determined from the change in the signal due to reflection or scattering on objects or from the propagation time of the transmitted and received signal;- a three-dimensional environment model is created from the recorded spatial area, which specifies spatial volumes in the spatial area (R) occupied by one or more objects (1, 2, ..., 6, A, D).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen eines räumlichen Bereichs, insbesondere des Umfelds eines bewegbaren medizinischen Geräts.The invention relates to a method and a device for monitoring a spatial area, in particular the environment of a movable medical device.

In einer Vielzahl von technischen Anwendungsgebieten besteht das Erfordernis, räumliche Bereiche mit darin befindlichen Geräten zu überwachen, um beispielsweise Kollisionen zwischen den Geräten und weiteren Gegenständen im Raum bzw. dem Bedienpersonal zu vermeiden.In a large number of technical applications, there is a need to monitor spatial areas with devices located therein, for example to avoid collisions between the devices and other objects in the room or the operating personnel.

Im Bereich der Medizintechnik kommen vermehrt medizinische Geräte zum Einsatz, welche bei der Durchführung von Diagnostik bzw. Therapie automatisiert oder teilautomatisiert Bewegungen ausführen. Hierbei tritt im Besonderen das Problem auf, dass aufgrund der hohen Dynamik in medizinischen Behandlungsräumen, z.B. aufgrund von Bewegungen des Behandlungspersonals bzw. des Patienten, vermehrt Störeinflüsse auftreten, welche Kollisionen des sich bewegenden medizinischen Geräts mit Personen oder Gegenständen verursachen können.In the field of medical technology, medical devices are increasingly being used that carry out automated or semi-automated movements when carrying out diagnostics or therapy. The particular problem here is that due to the high dynamics in medical treatment rooms, e.g. due to movements of the treatment staff or the patient, there is an increasing number of disruptive influences that can cause collisions between the moving medical device and people or objects.

Die Druckschrift EP 0 087 198 B1 offenbart ein Verfahren zur Vermeidung der Kollision von zwei zueinander beweglichen Körpern. Hierzu wird die äußere Kontur der Körper mit Hilfe von Untervolumen beschrieben, wobei die Abstände zwischen den Untervolumen der Körper berechnet werden und mit einem Sicherheitsabstand verglichen werden.The publication EP 0 087 198 B1 discloses a method for avoiding collisions between two bodies moving relative to each other. For this purpose, the outer contour of the bodies is described using sub-volumes, whereby the distances between the sub-volumes of the bodies are calculated and compared with a safety distance.

In der Druckschrift DE 297 24 767 U1 ist eine medizinische Einrichtung mit einer Vorrichtung zum Erfassen der Position zumindest eines sich in einem Raum befindlichen Objektes offenbart. Die Vorrichtung zum Erfassen der Position verwendet einen Lichtsender zum Aussenden eines Lichtfächers auf das Objekt sowie eine Kamera zum Erfassen des von dem Objekt zurückgeworfenen Lichts. Die Signale der Kamera werden einer Auswerteeinrichtung zugeführt, die aufgrund dieser Signale 3D-Daten mittels einer triangulären 3D-Technik erzeugt.In the print DE 297 24 767 U1 discloses a medical device with a device for detecting the position of at least one object located in a room. The device for detecting the position uses a light transmitter to emit a fan of light onto the object and a camera to detect the light reflected by the object. The signals from the camera are fed to an evaluation device, which generates 3D data based on these signals using a triangular 3D technique.

In dem Dokument DE 43 35 301 C1 ist eine medizinische Anlage gezeigt, die eine Kollision von verstellbaren Komponenten unter Berücksichtigung beweglicher Hindernisse vermeidet. Hierzu sind Fernsehkameras zur Überwachung des Raums der Anlage vorhanden, wobei eine Elektronik die Koordinaten der Konturen der Komponenten und der Hindernisse zu einem mehrdimensionalen Vektor zusammenfasst und an ein dreidimensionales neuronales Netz weiterleitet, das Bewegungen blockiert, die zu Kollisionen führen.In the document DE 43 35 301 C1 A medical system is shown that avoids a collision of adjustable components while taking moving obstacles into account. For this purpose, television cameras are available to monitor the space of the system, with electronics combining the coordinates of the contours of the components and the obstacles into a multidimensional vector and forwarding them to a three-dimensional neural network that blocks movements that lead to collisions.

Die Druckschrift DE 10 2007 003 876 B3 beschreibt ein Verfahren zur Kollisionsüberwachung einer medizinischen Einrichtung, bei dem wenigstens eine Bildaufnahmeeinrichtung verwendet wird, die sich mit einer Komponente der medizinischen Einrichtung mitbewegt. Aus den aktuellen, mit der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommenen Bildern wird durch unmittelbaren Vergleich mit einem Referenzbild einer zuvor erfassten Aufnahme ein Veränderungswert bestimmt, der den Grad der Abweichungen zwischen den verglichenen Bildern wiedergibt.The publication EN 10 2007 003 876 B3 describes a method for collision monitoring of a medical device, in which at least one image recording device is used that moves with a component of the medical device. From the current images recorded with the image recording device, a change value is determined by direct comparison with a reference image of a previously recorded image, which change value reflects the degree of deviation between the compared images.

Die Druckschrift DE 10 2007 002 401 A1 zeigt eine medizinische Untersuchungs- oder Interventionseinrichtung, die wenigstens eine benutzergesteuerte, über eine manuelle Bedieneinrichtung bewegbare Komponente sowie eine zur Ermittlung einer bevorstehenden und/oder eingetretenen Kollision ausgebildete Kollisionsüberwachungseinrichtung umfasst. Die Bedieneinrichtung weist ein durch die Kollisionsüberwachungseinrichtung angesteuertes haptisches Anzeigemittel auf, um eine bevorstehende und/oder eingetretene Kollision einer Komponente anzuzeigen.The publication EN 10 2007 002 401 A1 shows a medical examination or intervention device which comprises at least one user-controlled component which can be moved via a manual operating device and a collision monitoring device designed to determine an impending and/or occurred collision. The operating device has a haptic display means which is controlled by the collision monitoring device in order to indicate an impending and/or occurred collision of a component.

Die Druckschrift DE 10 2004 042 489 A1 offenbart eine medizinische Untersuchungs- oder Behandlungseinrichtung, welche ein internes und ein externes Positionsbestimmungssystem zur Messung der Position eines Werkzeugs aufweist, das zur Durchführung einer medizinischen Untersuchung oder Behandlung verwendet wird und von einem Roboter geführt wird. Die über die beiden Positionsbestimmungssysteme ermittelten Positionen des Werkzeugs werden in einem Positionsüberwachungssystem verglichen, wobei eine Einschränkung der Beweglichkeit des Werkzeugs bei Überschreitung einer einstellbaren Schwelle bezüglich der Abweichung der Werkzeugpositionen der beiden Positionsbestimmungssysteme vorgesehen ist. Das interne Positionsbestimmungssystem misst die Position des Werkzeugs mittels Bestimmung der Einstellung von Verstellelementen des Roboters. Demgegenüber misst das externe Positionsbestimmungssystem die Position des Werkzeugs unabhängig vom Roboter, vorzugsweise mit einem kameragestützten Messsystem.The publication EN 10 2004 042 489 A1 discloses a medical examination or treatment device which has an internal and an external position determination system for measuring the position of a tool which is used to carry out a medical examination or treatment and is guided by a robot. The positions of the tool determined by the two position determination systems are compared in a position monitoring system, whereby a restriction of the mobility of the tool is provided if an adjustable threshold is exceeded with regard to the deviation of the tool positions of the two position determination systems. The internal position determination system measures the position of the tool by determining the setting of adjustment elements of the robot. In contrast, the external position determination system measures the position of the tool independently of the robot, preferably with a camera-supported measuring system.

In dem Dokument DE 693 27 436 T2 ist ein Gerät mit einer Anordnung zum Kollisionsschutz beschrieben, wobei die Anordnung Leistungs- und/oder Strommessmittel zum Bestimmen von Werten einer Leistung und/oder eines Stroms umfasst. Die Leistung bzw. der Strom wird Ansteuerungsmitteln zum Bewegen von Komponenten des Geräts zugeführt. Die Anordnung zum Kollisionsschutz vergleicht die Werte der zugeführten Leistung und/oder des zugeführten Stroms wiederholt mit relevanten Bezugswerten, wobei eine relevante Komponente des Geräts abgekoppelt wird, wenn ein Wert den relevanten Bezugswert überschreitet.In the document DE 693 27 436 T2 a device with a collision protection arrangement is described, the arrangement comprising power and/or current measuring means for determining values of a power and/or a current. The power or the current is supplied to control means for moving components of the device. The collision protection arrangement repeatedly compares the values of the supplied power and/or the supplied current with relevant reference values, a relevant component of the device is disconnected when a value exceeds the relevant reference value.

In dem Dokument DE 10 2004 037 859 A1 ist ein medizinisches Gerät mit einer Sicherungseinrichtung beschrieben, die mindestens einen Sensor zum Detektieren eines von einer Quelle ausgesendeten optischen Signals umfasst. Die Quelle und der Sensor sind so angeordnet, dass unerwünschte Objekte in einem zu überwachenden Bereich erkannt werden können. Beim Erkennen eines unerwünschten Objekts wird das Gerät mittels einer Kontrolleinheit in einen sicheren Betriebszustand geschaltet.In the document EN 10 2004 037 859 A1 describes a medical device with a safety device that includes at least one sensor for detecting an optical signal emitted by a source. The source and the sensor are arranged in such a way that unwanted objects can be detected in an area to be monitored. When an unwanted object is detected, the device is switched to a safe operating state by means of a control unit.

In dem Dokument DE 10 2005 001 133 A1 ist ein System zur Positionierung von Geräten beschrieben, die einem zu behandelnden Patienten in dessen Umgebung zuordenbar sind. Die Geräte werden in ihrer vorgesehenen räumlichen Verteilung vorzugsweise durch zumindest eine Kamera erfasst, wobei diese Verteilung hinsichtlich einer ausreichenden Bewegungsfreiheit der Geräte überprüft wird und eine korrigierte Verteilung rückgemeldet wird.In the document EN 10 2005 001 133 A1 A system is described for positioning devices that can be assigned to a patient to be treated in his or her environment. The devices are recorded in their intended spatial distribution, preferably by at least one camera, whereby this distribution is checked for sufficient freedom of movement of the devices and a corrected distribution is reported back.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzustellen, welche schnell und zuverlässig einen gefährdeten Bereich überwachen.The invention is based on the object of presenting a method and a device which quickly and reliably monitor a hazardous area.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Patentanspruch 1 oder durch die Vorrichtung nach Patentanspruch 18 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen wiedergegeben.This object is achieved by the method according to patent claim 1 or by the device according to patent claim 18. Further developments of the invention are set out in the dependent claims.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird mit einer Mehrzahl von aktiv entfernungsmessenden Erfassungsmitteln der zu überwachende räumliche Bereich dreidimensional erfasst. Aus dem erfassten räumlichen Bereich wird dann rechnergestützt ein dreidimensionales Umgebungsmodell erstellt, welches durch ein oder mehrere Objekte belegte Raumvolumina im räumlichen Bereich spezifiziert. Unter aktiv bzw. direkt entfernungsmessenden Erfassungsmitteln sind dabei solche Erfassungsmittel zu verstehen, welche aktiv ein Signal aussenden und wieder empfangen, wobei aus der Veränderung des Signals durch Reflexion oder Streuung an Objekten bzw. aus der Laufzeit des ausgesendeten und wieder empfangenen Signals die Entfernung zu Objekten bestimmt wird. Das Signal kann dabei beliebig ausgestaltet sein, es kann sich insbesondere um elektromagnetische Wellen (z.B. Licht im sichtbaren oder nicht sichtbaren Bereich) oder um Schallwellen (insbesondere Ultraschallwellen) handeln.In the method according to the invention, the spatial area to be monitored is recorded three-dimensionally using a plurality of actively distance-measuring detection devices. A three-dimensional model of the environment is then created from the recorded spatial area using computer support, which specifies the volume of space occupied by one or more objects in the spatial area. Actively or directly distance-measuring detection devices are those detection devices which actively send out and receive a signal, whereby the distance to objects is determined from the change in the signal due to reflection or scattering on objects or from the transit time of the transmitted and received signal. The signal can be designed in any way, in particular it can be electromagnetic waves (e.g. light in the visible or non-visible range) or sound waves (in particular ultrasonic waves).

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass durch die Verwendung von mehreren aktiv entfernungsmessenden Erfassungsmitteln, welche beispielsweise in Arrays angeordnet sein können, zuverlässig und schnell dreidimensionale Raumpunkte bestimmt werden können, so dass die Belegung des Raums durch Objekte nicht mit rechenaufwändigen Verarbeitungsschritten aus unsicheren Messdaten ermittelt zu werden braucht. Auf diese Weise wird eine Erstellung eines genauen dreidimensionalen Umgebungsmodells in kurzer Rechenzeit gewährleistet.The method according to the invention has the advantage that three-dimensional spatial points can be determined reliably and quickly by using several actively distance-measuring detection means, which can be arranged in arrays, for example, so that the occupancy of the space by objects does not have to be determined using computationally complex processing steps from uncertain measurement data. In this way, the creation of an accurate three-dimensional model of the environment is guaranteed in a short computing time.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden als aktiv entfernugnsmessende Erfassungsmittel vorzugsweise eine oder mehrere aktiv entfernungsmessende 3D-Kameras und/oder ein oder mehrere schwenkbare Laserscanner und/oder ein oder mehrere Ultraschallsensoren verwendet. Beispielsweise können entfernungsmessende Kameras der Firma MESA, z.B. das Modell SR 3000, oder zweidimensionale Laserscanner, z.B. das Modell URG 04-LX der Firma Hokuyo oder das Modell LMS 200 der Firma Sick, eingesetzt werden. Die dreidimensionale Umgebungserfassung wird bei zweidimensionalen Laserscannern durch einen Schwenkantrieb der Laserscanner erreicht, wodurch die Scannebene des Laserscanners im Raum bewegt wird und dadurch der Raum dreidimensional vermessen wird.In the method according to the invention, one or more actively distance-measuring 3D cameras and/or one or more pivoting laser scanners and/or one or more ultrasonic sensors are preferably used as active distance-measuring detection means. For example, distance-measuring cameras from MESA, e.g. the SR 3000 model, or two-dimensional laser scanners, e.g. the URG 04-LX model from Hokuyo or the LMS 200 model from Sick, can be used. The three-dimensional environmental detection is achieved in two-dimensional laser scanners by a pivot drive of the laser scanner, whereby the scanning plane of the laser scanner is moved in space and the space is thus measured three-dimensionally.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird zumindest ein Teil des räumlichen Bereichs, insbesondere der gesamte räumliche Bereich, durch aktiv entfernungsmessende 3D-Kameras erfasst, und zusätzlich wird ein Teilbereich des räumlichen Bereichs durch einen schwenkbaren Laserscanner erfasst. Auf diese Weise können Teilbereiche, in denen ein hoher Bedarf einer genauen Umgebungsmodellierung besteht, nochmals gesondert durch einen Laserscanner erfasst werden, wodurch die Genauigkeit des Umgebungsmodells in diesen Teilbereichen erhöht wird. Solche Teilbereiche sind insbesondere Bereiche, in denen eine erhöhte Aktivität durch Bewegung von Objekten bzw. Personen vermutet wird.In a preferred embodiment, at least part of the spatial area, in particular the entire spatial area, is recorded by actively distance-measuring 3D cameras, and in addition a partial area of the spatial area is recorded by a pivoting laser scanner. In this way, partial areas in which there is a high need for precise environmental modeling can be recorded again separately by a laser scanner, thereby increasing the accuracy of the environmental model in these partial areas. Such partial areas are in particular areas in which increased activity is suspected due to the movement of objects or people.

Die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten aktiv entfernungsmessenden Erfassungsmittel können beliebig im Raum angeordnet sein. Insbesondere können sie ortsfest im Raum befestigt sein. Jedoch besteht auch die Möglichkeit, zumindest einen Teil der Erfassungsmittel an einem oder mehreren bewegbaren Geräten im Raum anzuordnen. Dadurch können insbesondere auch Bereiche der räumlichen Umgebung erfasst werden, welche in bestimmten Positionen des bewegbaren Geräts nicht durch ortsfest angeordnete Erfassungsmittel gesehen werden können, da sie durch das bewegbare Gerät abgeschattet sind.The actively distance-measuring detection means used in the method according to the invention can be arranged anywhere in the room. In particular, they can be fixed in place in the room. However, it is also possible to arrange at least some of the detection means on one or more movable devices in the room. This makes it possible to detect areas of the spatial environment in particular which cannot be seen by fixed detection means in certain positions of the movable device because they are shaded by the movable device.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird auch die Dynamik des räumlichen Bereichs erfasst, was durch eine zeitlich kontinuierliche Überwachung erreicht wird. Das heißt, der räumliche Bereich wird als Bildstrom aus zeitlich aufeinander folgenden Bildern erfasst, wobei der Begriff Bildstrom weit auszulegen ist und jede Art von dreidimensionalen Messdaten, insbesondere Videobilder bzw. Messpunkte eines Laserscanners, umfassen kann.In a particularly preferred embodiment, the dynamics of the spatial area are also recorded, which is achieved by continuous monitoring over time. This means that the The spatial area is recorded as an image stream of temporally successive images, whereby the term image stream is to be interpreted broadly and can include any type of three-dimensional measurement data, in particular video images or measuring points from a laser scanner.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens detektiert jedes aktiv entfernungsmessende Erfassungsmittel in einem jeweiligen Teilabschnitt des räumlichen Bereichs die durch ein oder mehrere Objekte belegten Raumvolumina mit einer Detektionswahrscheinlichkeit, wobei unter Berücksichtigung der Detektionswahrscheinlichkeiten aller Erfassungsmittel Raumvolumina im dreidimensionalen Umgebungsmodell als belegt spezifiziert werden. Hierdurch wird eine geeignete Verrechnung der unterschiedlichen Messdaten der Erfassungsmittel unter Berücksichtigung ihrer Detektionswahrscheinlichkeiten erreicht. Ein Raumvolumen kann dabei beispielsweise dann als belegt identifiziert werden, wenn die Detektionswahrscheinlichkeit für dieses Raumvolumen zumindest für ein Erfassungsmittel bzw. für mehrere Erfassungsmittel einen vorgegebenen Wert überschreitet.In a further embodiment of the method according to the invention, each actively distance-measuring detection device detects the spatial volumes occupied by one or more objects in a respective subsection of the spatial area with a detection probability, whereby spatial volumes in the three-dimensional environment model are specified as occupied, taking into account the detection probabilities of all detection devices. This achieves a suitable calculation of the different measurement data of the detection devices, taking into account their detection probabilities. A spatial volume can be identified as occupied, for example, if the detection probability for this spatial volume exceeds a predetermined value for at least one detection device or for several detection devices.

Die einzelnen Raumvolumina im dreidimensionalen Umgebungsmodell können beliebig ausgestaltet sein, vorzugsweise werden sie als quaderförmige Zellen spezifiziert. Um Speicherplatz zu sparen, können gegebenenfalls nicht belegte Raumvolumina in dem Umgebungsmodell zu einem Raumvolumen zusammengefasst werden.The individual spatial volumes in the three-dimensional environment model can be designed as desired, but they are preferably specified as cuboid cells. In order to save storage space, unused spatial volumes in the environment model can be combined into one spatial volume.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die belegten Raumvolumina im dreidimensionalen Umgebungsmodell mit dreidimensionalen Objekttypen aus einer Datenbank verglichen, um basierend auf dem Vergleichsergebnis den Raumvolumina Objekte zuzuordnen. Auf diese Weise kann rechnergestützt eine Szenenbeschreibung der Umgebung erhalten werden, welche beispielsweise zur Überwachung von Kollisionen genutzt werden kann.In a particularly preferred embodiment of the invention, the occupied spatial volumes in the three-dimensional environment model are compared with three-dimensional object types from a database in order to assign objects to the spatial volumes based on the comparison result. In this way, a computer-aided scene description of the environment can be obtained, which can be used, for example, to monitor collisions.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in dem Raumbereich ein bewegbares Gerät überwacht, wobei die durch das Gerät belegten Raumvolumina in dem dreidimensionalen Umgebungsmodell identifiziert werden. Diese Identifikation kann beispielsweise basierend auf dem oben beschriebenen Vergleich der Raumvolumina mit Objekttypen aus einer Datenbank durchgeführt werden, wobei die Datenbank das Gerät als Objekttyp enthält. Basierend auf einer derartigen Identifikation eines bewegbaren Geräts kann in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Kollisionsrisiko zwischen dem bewegbaren Gerät und weiteren Objekten im Umgebungsmodell ermittelt werden. Das ermittelte Kollisionsrisiko kann Werte in einem kontinuierlichen Wertebereich oder in einem diskreten Wertebereich annehmen, wobei die Werte eine Aussage ermöglichen, wie hoch das Risiko der Kollision ist. Beispielsweise kann eine Zunahme oder Abnahme des Werts eine Zunahme des Kollisionsrisikos repräsentieren. Gegebenenfalls ist es möglich, dass das Kollisionsrisiko auch nur zwischen den Zuständen „vorhandene Kollisionsgefahr“ und „nicht vorhandene Kollisionsgefahr“ unterscheiden kann.In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, a movable device is monitored in the spatial area, the spatial volumes occupied by the device being identified in the three-dimensional environment model. This identification can be carried out, for example, based on the comparison of the spatial volumes with object types from a database described above, the database containing the device as an object type. Based on such an identification of a movable device, a collision risk between the movable device and other objects in the environment model can be determined in a preferred embodiment of the invention. The determined collision risk can assume values in a continuous value range or in a discrete value range, the values making it possible to state how high the risk of collision is. For example, an increase or decrease in the value can represent an increase in the collision risk. It is possible that the collision risk can also only distinguish between the states "existing risk of collision" and "non-existent risk of collision".

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das ermittelte Kollisionsrisiko derart ausgestaltet, dass es umso größer ist, je geringer ein Abstandsmaß zwischen dem Gerät und dem oder den weiteren Objekten im Raum ist. Das Abstandsmaß kann beispielsweise der sich aus dem Umgebungsmodell ergebende geringste Abstand zwischen Objekt und Gerät sein.In a particularly preferred embodiment, the determined collision risk is designed in such a way that it is greater the smaller the distance between the device and the other object(s) in the room. The distance can, for example, be the smallest distance between the object and the device resulting from the environment model.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird bei der Ermittlung des Kollisionsrisikos ferner die zukünftige Bewegungsrichtung des Geräts und/oder des oder der weiteren Objekte im Raum ermittelt. Dabei wird eine Kollisionsgefahr festgestellt, wenn unter der Annahme einer Weiterbewegung des Geräts und/oder des oder der weiteren Objekte in einer bestimmten Zeitspanne eine Kollision auftritt. Dabei wird insbesondere auch die Geschwindigkeit der Bewegung der Objekte bzw. des Geräts berücksichtigt. Die zukünftige Bewegungsrichtung kann auf verschiedene Arten ermittelt werden. Insbesondere kann sie aus der aktuellen und/oder vergangenen Bewegungsrichtung des Geräts und/oder des oder der Objekte bestimmt werden. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die zukünftige Bewegungsrichtung aus Informationen über die durchzuführende Bewegung des Geräts und/oder des oder der weiteren Objekte zu ermitteln. Dabei können insbesondere Informationen aus der Steuerung des Geräts betreffend die durchzuführende Bewegung ausgelesen werden.In a particularly preferred embodiment of the invention, the future direction of movement of the device and/or the other object(s) in the room is also determined when determining the risk of collision. A risk of collision is determined if, assuming that the device and/or the other object(s) continue to move, a collision occurs within a certain period of time. In particular, the speed of movement of the objects or the device is also taken into account. The future direction of movement can be determined in various ways. In particular, it can be determined from the current and/or past direction of movement of the device and/or the object(s). However, it is also possible to determine the future direction of movement from information about the movement to be carried out by the device and/or the other object(s). In particular, information from the control system of the device relating to the movement to be carried out can be read out.

Im Falle, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Kollisionsgefahr festgestellt wird bzw. das Kollisionsrisiko ein vorbestimmtes Maß überschreitet, können geeignete Maßnahmen zur Vermeidung der Kollision getroffen werden. Beispielsweise kann ein Alarm ausgegeben werden, der das Bedienpersonal informiert, woraufhin das Bedienpersonal das Gerät stoppen kann. Ebenso kann die Bewegung des Geräts automatisch angehalten werden. Ferner kann das Gerät gegebenenfalls eine Ausweichbewegung zur Kollisionsvermeidung ausführen.If the method according to the invention detects a risk of collision or if the risk of collision exceeds a predetermined level, suitable measures can be taken to avoid the collision. For example, an alarm can be issued to inform the operating personnel, whereupon the operating personnel can stop the device. The movement of the device can also be stopped automatically. Furthermore, the device can, if necessary, carry out an evasive movement to avoid the collision.

Der bevorzugte Anwendungsbereich des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Überwachung eines medizinischen Behandlungsraums mit zumindest einem darin angeordneten bewegbaren medizinischen Gerät, wie z.B. einer Röntgeneinrichtung. Die Röntgeneinrichtung kann dabei insbesondere ein C-Bogen sein, der weiter unten noch näher beschrieben wird.The preferred application of the method according to the invention is the monitoring of a medical treatment room with at least at least a movable medical device arranged therein, such as an X-ray device. The X-ray device can in particular be a C-arm, which is described in more detail below.

Neben dem oben beschriebenen Verfahren betrifft die Erfindung ferner eine Vorrichtung zum Überwachen eines räumlichen Bereichs, insbesondere des Umfelds eines bewegbaren medizinischen Geräts. Die Vorrichtung umfasst eine Mehrzahl von aktiv entfernungsmessenden Erfassungsmitteln zur dreidimensionalen Erfassung des räumlichen Bereichs. Darüber hinaus ist eine Auswerteeinheit vorgesehen, welche aus dem erfassten räumlichen Bereich ein dreidimensionales Umgebungsmodell erstellt, welches durch ein oder mehrere Objekte belegte Raumvolumina im räumlichen Bereich spezifiziert. Die Vorrichtung ist dabei insbesondere derart ausgestaltet, dass jede der oben beschriebenen Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens mit der Vorrichtung durchführbar ist.In addition to the method described above, the invention also relates to a device for monitoring a spatial area, in particular the surroundings of a movable medical device. The device comprises a plurality of actively distance-measuring detection means for three-dimensional detection of the spatial area. In addition, an evaluation unit is provided which creates a three-dimensional environment model from the detected spatial area, which specifies spatial volumes occupied by one or more objects in the spatial area. The device is designed in particular in such a way that each of the variants of the method according to the invention described above can be carried out with the device.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten 1 beschrieben. Diese Figur zeigt einen medizinischen Interventionsraum, der basierend auf einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens überwacht wird.Embodiments of the invention are described below with reference to the attached 1 This figure shows a medical intervention room that is monitored based on an embodiment of the method according to the invention.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend an dem Beispiel eines medizinischen Interventionsraums R beschrieben, der in Draufsicht in 1 gezeigt ist. In dem Interventionsraum wird eine Röntgenmessung mit Hilfe einer Röntgeneinrichtung in der Form eines sog. C-Bogens 1 durchgeführt, wobei die Bewegung des C-Bogens überwacht werden soll. Der C-Bogen 1 umfasst dabei eine Strahlungsquelle mit Kollimater la an einem Ende des Bogens sowie einen entsprechenden Detektor lb am anderen Ende. Der C-Bogen kann über eine (nicht gezeigte) Positionierungseinrichtung in beliebige Richtungen im Raum verschoben bzw. gedreht werden. Als C-Bogen kann ein aus dem Stand der Technik bekanntes Gerät eingesetzt werden, beispielsweise das Modell AXIOM Artis dFA der Siemens AG. Es können jedoch auch beliebige andere Röntgeneinrichtungen verwendet werden, beispielsweise Biplananlagen mit zwei C-Bogen, wie das Modell AXIOM Artis dBC der Siemens AG. Ebenso können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kartesisch geführte Anlagen überwacht werden, wie z.B. das Modell AXIOM Aristos FX Plus der Siemens AG.The method according to the invention is described below using the example of a medical intervention room R, which is shown in plan view in 1 is shown. In the intervention room, an X-ray measurement is carried out with the aid of an X-ray device in the form of a so-called C-arm 1, whereby the movement of the C-arm is to be monitored. The C-arm 1 comprises a radiation source with a collimator 1a at one end of the arm and a corresponding detector 1b at the other end. The C-arm can be moved or rotated in any direction in space using a positioning device (not shown). A device known from the state of the art can be used as the C-arm, for example the AXIOM Artis dFA model from Siemens AG. However, any other X-ray device can also be used, for example biplane systems with two C-arms, such as the AXIOM Artis dBC model from Siemens AG. Cartesian-guided systems can also be monitored using the method according to the invention, such as the AXIOM Aristos FX Plus model from Siemens AG.

In dem Behandlungsraum R ist ein Patiententisch 2 vorgesehen, auf welchem der zu röntgende Patient platziert wird. Je nach zu röntgendem Körperteil wird dann der C-Bogen in die geeignete Röntgenposition verfahren. In dem Behandlungsraum R sind ferner schematisiert Monitore 3 angedeutet, auf welchen die durch den C-Bogen aufgenommenen Röntgenbilder wiedergegeben werden. Ferner ist ein weiteres medizinisches Gerät 4 in der Form eines EEGs (EEG = Elektro-Enzephalographie) am Fußende des Patiententischs angeordnet. Während der Röntgenaufnahmen wird das Behandlungspersonal durch ein Röntgenschutzschild 5 gegen Röntgenstrahlung geschützt, wobei das Röntgenschutzschild über eine entsprechende Positionierungseinrichtung 6 variabel positioniert werden kann. Die Positionierungseinrichtung ist dabei an der Decke des Raums R befestigt. Die momentane Position eines Arztes im Behandlungsraum R ist durch eine Ellipse D und die momentane Position eines Assistenten durch eine Ellipse A wiedergegeben.In the treatment room R, a patient table 2 is provided on which the patient to be x-rayed is placed. Depending on the body part to be x-rayed, the C-arm is then moved into the appropriate x-ray position. In the treatment room R, monitors 3 are also schematically indicated, on which the x-ray images taken by the C-arm are displayed. Furthermore, another medical device 4 in the form of an EEG (EEG = electroencephalography) is arranged at the foot of the patient table. During the x-ray images, the treatment staff is protected against x-rays by an x-ray protection shield 5, whereby the x-ray protection shield can be variably positioned using a corresponding positioning device 6. The positioning device is attached to the ceiling of the room R. The current position of a doctor in the treatment room R is shown by an ellipse D and the current position of an assistant by an ellipse A.

Der Behandlungsraum wird durch ein Array von insgesamt vier aktiv entfernungsmessenden 3D-Kameras 7, 8, 9 und 10 überwacht, wobei der Blickwinkel der einzelnen Kameras mit α bezeichnet ist. Die Kameras 7 und 8 sind dabei an einer Längsseite des Raums R unter der Decke des Raums und die Kameras 9 und 10 an der gegenüberliegenden Längsseite des Raums ebenfalls unter der Decke positioniert. Mit den Kameras wird dreidimensional ein Teil des Raums erfasst, wobei der erfasste Teil ein Bereich ist, in dem vermehrt Aktivitäten aufgrund der Bewegung des C-Bogens bzw. des Patienten bzw. des Bedienpersonals auftreten. Als Kameras werden beispielsweise 3D-Kameras der Firma MESA eingesetzt. Anstatt solcher Kameras können auch beliebige andere aktiv entfernungsmessende Sensoren verwendet werden, mit denen der Raumbereich dreidimensional erfasst werden kann.The treatment room is monitored by an array of a total of four actively distance-measuring 3D cameras 7, 8, 9 and 10, with the viewing angle of the individual cameras being designated α. Cameras 7 and 8 are positioned on one long side of room R under the ceiling of the room and cameras 9 and 10 are positioned on the opposite long side of the room, also under the ceiling. The cameras capture a part of the room in three dimensions, with the captured part being an area in which increased activity occurs due to the movement of the C-arm or the patient or the operating personnel. 3D cameras from MESA, for example, are used as cameras. Instead of such cameras, any other actively distance-measuring sensors can be used with which the room area can be captured in three dimensions.

Die einzelnen Kameras sind mit einer entsprechenden Auswerteeinheit 11 verbunden, welche aus den erfassten Bildern der Kameras ein dreidimensionales Umgebungsmodell erzeugt, in dem die durch Objekte und insbesondere den C-Bogen belegten Raumvolumina spezifiziert sind. Durch die Erfassung eines Raumbereichs mit direkt entfernungsmessenden Kameras bzw. Sensoren wird eine zuverlässige und schnelle Ermittlung dieses dreidimensionalen Umgebungsmodells gewährleistet. Gegebenenfalls können noch weitere aktiv entfernungsmessende Sensoren im Raum zur Überwachung weiterer Bereiche vorhanden sein, insbesondere können Sensoren auch an bewegten Objekten im Raum befestigt sein, beispielsweise an den beiden vorderen Enden des C-Bogens, um hierdurch Bereiche unmittelbar vor dem C-Bogen zu überwachen. Werden beispielsweise schwenkbare Laserscanner zur dreidimensionalen Erfassung eines Teils des Raums verwendet, überstreichen diese Laserscanner vorzugsweise diejenigen Raumregionen, in denen aufgrund einer vermuteten hohen Aktivität der höchste Bedarf an einer genauen dreidimensionalen Modellierung besteht.The individual cameras are connected to a corresponding evaluation unit 11, which generates a three-dimensional model of the environment from the images captured by the cameras, in which the volumes of space occupied by objects and in particular the C-arm are specified. By capturing an area of space with cameras or sensors that directly measure distances, a reliable and fast determination of this three-dimensional model of the environment is ensured. If necessary, further active distance-measuring sensors can be present in the room to monitor further areas; in particular, sensors can also be attached to moving objects in the room, for example at the two front ends of the C-arm, in order to monitor areas directly in front of the C-arm. If, for example, pivoting laser scanners are used to capture a part of the room in three dimensions, these laser scanners preferably cover those regions of the room in which there is the greatest need for precise three-dimensional modeling due to a suspected high level of activity.

Das erzeugte dreidimensionale Umgebungsmodell wird durch die Auswerteeinheit 11 geeignet weiterverarbeitet, um beispielsweise Kollisionen zu erkennen. Das Umgebungsmodell kann auch auf einem entsprechenden Bildschirm für einen den Raum überwachenden Bediener visualisiert werden. Basierend auf dem erzeugten dreidimensionalen Umgebungsmodell kann der erfasste Raum auf unterschiedliche Weise modelliert werden. Der Raum wird dabei vorzugsweise in einem Volumengitter mit Zellen variabler Auflösung dargestellt. Eine Modellierung des Raums kann z.B. mittels entsprechender Modelle (insbesondere geometrischer Modelle) unter Einbeziehung der in dem Raum zu erwartenden Personen und Gegenstände durchgeführt werden. Die Modelle stellen dabei Objekte bzw. Anordnungen von Objekten dar, welche im Raum vorhanden sind oder vermutet werden. Diese Objekte sind in einer Datenbank hinterlegt und durch Vergleich der Datenbank mit dem Umgebungsmodell können belegte Raumvolumina als entsprechende Objekte identifiziert werden. Beispielsweise können der Modellierung dynamische Modelle zu Grunde gelegt werden, d.h. Modelle, die sich über die Zeit in Position und Orientierung im Raum und in ihrer Form verändern können. Hierbei können Informationen berücksichtigt werden, welche angeben, in welchem Maß mit Ablauf der Zeit die Gültigkeit eines Modells abnimmt. Durch die Modelle wird insbesondere die Oberfläche der Objekte approximativ beschreiben, beispielsweise in der Form von Dreiecken. Die Modelle können auch in bestimmten Regionen fokussiert sein, beispielsweise in einer Region, in der vermehrt Aktivitäten auftreten, wie dem Arbeitsraum eines medizinischen Geräts, oder in einem Bereich, in dem ein Risiko für das Eindringen von Personen oder anderen Geräten in dem Arbeitsraum besteht.The generated three-dimensional environment model is further processed by the evaluation unit 11 in a suitable manner, for example to detect collisions. The environment model can also be visualized on a corresponding screen for an operator monitoring the room. Based on the generated three-dimensional environment model, the recorded room can be modeled in different ways. The room is preferably shown in a volume grid with cells of variable resolution. The room can be modeled, for example, using appropriate models (in particular geometric models) taking into account the people and objects expected in the room. The models represent objects or arrangements of objects that are present or suspected to be present in the room. These objects are stored in a database and by comparing the database with the environment model, occupied room volumes can be identified as corresponding objects. For example, the modeling can be based on dynamic models, i.e. models that can change their position and orientation in space and their shape over time. Information can be taken into account here that indicates the extent to which the validity of a model decreases over time. In particular, the models approximately describe the surface of the objects, for example in the form of triangles. The models can also be focused on certain regions, for example in a region where there is increased activity, such as the work area of a medical device, or in an area where there is a risk of people or other devices entering the work area.

In einer Ausführungsform ist der durch die Kameras bzw. Sensoren erfasste Raumbereich unterteilt in im Wesentlichen gleich große Raumvolumina in der Form von Quadern. Aus jeder Messung eines direkt entfernungsmessenden Sensors wird dabei unmittelbar erfasst, in welchen Quadern sich das die Messung verursachende Objekt bzw. seine Oberfläche mit welcher Wahrscheinlichkeit befindet. Darüber hinaus erhält man eine Aussage darüber, welche Quader im Raum mit welcher Wahrscheinlichkeit nicht belegt sind. Durch Verrechnen all dieser Informationen, welche von den verschiedenen aktiv entfernungsmessenden Sensoren im Raum erfasst werden, wird schließlich eine zuverlässige Aussage darüber erhalten, wo sich im dreidimensionalen Raum Objekte befinden. Um Speicherplatz zu sparen, können gegebenenfalls benachbarte freie (d.h. nicht mit Objekten belegte) Quader zu einem größeren Quader zusammengefasst werden.In one embodiment, the spatial area recorded by the cameras or sensors is divided into spatial volumes of essentially equal size in the form of cuboids. From each measurement by a sensor that directly measures distance, it is immediately recorded in which cuboids the object causing the measurement or its surface is located and with what probability. In addition, a statement is obtained about which cuboids in the room are not occupied and with what probability. By calculating all of this information, which is recorded by the various active distance-measuring sensors in the room, a reliable statement is finally obtained about where objects are located in three-dimensional space. In order to save storage space, neighboring free cuboids (i.e. not occupied by objects) can be combined into a larger cuboid if necessary.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird berücksichtigt, dass Personen und Objekte im Raum a-priori im Wesentlichen bekannt sind. In dem medizinischen Interventionsraum gemäß 1 ist es beispielsweise vorab bekannt, dass sich der Patient auf der Patientenliege befindet, und es sind auch Bereiche bekannt, in denen sich das Behandlungspersonal vorzugsweise bewegt. Es können somit Modelle der vermuteten Personen oder Gegenstände aus einer Modelldatenbank mit den belegten Raumvolumina verglichen werden, in denen entsprechende Personen und Gegenstände vermutet werden. Die belegten Zellen werden somit daraufhin analysiert, mit welchem Modell aus der Modelldatenbank sie übereinstimmen, so dass im Verlauf der Integration der Messungen in das dreidimensionale Modell nicht nur die belegten Raumvolumina, sondern auch die dadurch charakterisierten Objekte erkannt werden. Somit liefert das Umgebungsmodell eine Szenenbeschreibung auf höherer Ebene, woraufhin dann beispielsweise bei einer kontinuierlichen Überwachung des Raums entsprechende Bewegungen der Objekte erfasst werden können und gegebenenfalls auch die Bewegung der Objekte vorhergesagt werden kann.In a preferred embodiment of the invention, it is taken into account that persons and objects in the room are essentially known a priori. In the medical intervention room according to 1 For example, it is known in advance that the patient is lying on the patient couch, and areas are also known in which the treatment staff prefers to move. Models of the suspected people or objects from a model database can therefore be compared with the occupied spatial volumes in which corresponding people and objects are suspected. The occupied cells are thus analyzed to determine which model from the model database they match, so that during the integration of the measurements into the three-dimensional model, not only the occupied spatial volumes but also the objects characterized by them are recognized. The environmental model thus provides a scene description at a higher level, whereupon, for example, with continuous monitoring of the room, corresponding movements of the objects can be recorded and, if necessary, the movement of the objects can also be predicted.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere auch zur Kollisionsvermeidung eingesetzt werden. Beispielsweise kann die Auswerteeinheit 11 in der Ausführungsform der 1 den C-Bogen als Objekt erkennen und in Abhängigkeit von vorbestimmten Kriterien Kollisionsrisiken mit den anderen erkannten Objekten bestimmen. Sollte ein Kollisionsrisiko eine bestimmte Grenze überschreiten bzw. eine Kollisionsgefahr an sich festgestellt werden, können entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden, beispielsweise kann durch die Auswerteeinheit ein Alarm ausgegeben werden. Ebenso kann die Auswerteeinheit mit der Steuerung des C-Bogens verbunden sein, wobei durch die Auswerteeinheit bei Kollisionsgefahren ein entsprechender Befehl an den C-Bogen gegeben wird, der ein Stoppen des C-Bogens bzw. ein Ausweichmanöver des C-Bogens auslöst.The method according to the invention can also be used in particular for collision avoidance. For example, the evaluation unit 11 in the embodiment of the 1 recognize the C-arm as an object and determine the risk of collision with the other recognized objects based on predetermined criteria. If a collision risk exceeds a certain limit or a risk of collision is detected, appropriate countermeasures can be initiated, for example an alarm can be issued by the evaluation unit. The evaluation unit can also be connected to the control system of the C-arm, whereby the evaluation unit issues a corresponding command to the C-arm in the event of a risk of collision, which causes the C-arm to stop or initiates an evasive maneuver by the C-arm.

Claims (19)

Verfahren zum Überwachen eines räumlichen Bereichs (R), insbesondere des Umfelds eines bewegbaren medizinischen Geräts (1), bei dem: - mit einer Mehrzahl von aktiv entfernungsmessenden Erfassungsmitteln (7, 8, 9, 10) der räumliche Bereich dreidimensional erfasst wird, wobei die aktiven entfernungsmessenden Erfassungsmittel (7, 8, 9, 10) aktiv ein Signal aussenden und wieder empfangen, wobei aus der Veränderung des Signals durch Reflexion oder Streuung an Objekten oder aus der Laufzeit des ausgesendeten und wieder empfangenen Signals die Entfernung zu Objekten bestimmt wird; - aus dem erfassten räumlichen Bereich ein dreidimensionales Umgebungsmodell erstellt wird, welches durch ein oder mehrere Objekte (1, 2, ..., 6, A, D) belegte Raumvolumina im räumlichen Bereich (R) spezifiziert.Method for monitoring a spatial area (R), in particular the surroundings of a movable medical device (1), in which: - the spatial area is detected three-dimensionally with a plurality of actively distance-measuring detection means (7, 8, 9, 10), wherein the active distance-measuring detection means (7, 8, 9, 10) actively transmit and receive a signal, wherein the distance to objects is determined from the change in the signal due to reflection or scattering on objects or from the propagation time of the transmitted and received signal; - a three-dimensional environment model is created from the recorded spatial area, which specifies spatial volumes in the spatial area (R) occupied by one or more objects (1, 2, ..., 6, A, D). Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der räumliche Bereich (R) mit einer oder mehreren aktiv entfernungsmessenden 3D-Kameras und/oder einem oder mehreren schwenkbaren Laserscannern und/oder einen oder mehreren Ultraschallsensoren erfasst wird.Procedure according to Claim 1 , in which the spatial area (R) is recorded with one or more actively distance-measuring 3D cameras and/or one or more pivoting laser scanners and/or one or more ultrasonic sensors. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem zumindest ein Teil des räumlichen Bereichs (R), insbesondere der gesamte räumliche Bereich (R), durch aktiv entfernungsmessende 3D-Kameras erfasst wird und zusätzlich ein Teilbereich des räumlichen Bereichs (R) durch einen oder mehrere schwenkbare Laserscanner erfasst wird.Procedure according to Claim 1 or 2 , in which at least a part of the spatial area (R), in particular the entire spatial area (R), is recorded by actively distance-measuring 3D cameras and additionally a partial area of the spatial area (R) is recorded by one or more pivotable laser scanners. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die aktiv entfernungsmessenden Erfassungsmittel (7, 8, 9, 10) ortsfest im Raum angeordnet sind und/oder an einem oder mehreren bewegbaren Geräten (1) befestigt sind.Method according to one of the preceding claims, in which the actively distance-measuring detection means (7, 8, 9, 10) are arranged in a fixed position in the room and/or are attached to one or more movable devices (1). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der räumliche Bereich (R) als Bildstrom aus zeitlich aufeinander folgenden Bildern erfasst wird.Method according to one of the preceding claims, in which the spatial region (R) is captured as an image stream of temporally successive images. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem jedes aktiv entfernungsmessende Erfassungsmittel (7, 8, 9, 10) in einem jeweiligen Teilabschnitt des räumlichen Bereichs (R) die durch ein oder mehrere Objekte (1, 2, ..., 6, A, D) belegten Raumvolumina mit einer Detektionswahrscheinlichkeit detektiert, wobei unter Berücksichtigung der Detektionswahrscheinlichkeiten aller aktiv entfernungsmessenden Erfassungsmittel (7, 8, 9, 10) Raumvolumina im dreidimensionalen Umgebungsmodell als belegt spezifiziert werden.Method according to one of the preceding claims, in which each actively distance-measuring detection means (7, 8, 9, 10) detects the spatial volumes occupied by one or more objects (1, 2, ..., 6, A, D) in a respective subsection of the spatial area (R) with a detection probability, wherein spatial volumes in the three-dimensional environment model are specified as occupied, taking into account the detection probabilities of all actively distance-measuring detection means (7, 8, 9, 10). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem dreidimensionalen Umgebungsmodell die Raumvolumina als quaderförmige Zellen spezifiziert werden.Method according to one of the preceding claims, wherein in the three-dimensional environment model the spatial volumes are specified as cuboid cells. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem benachbarte, nicht belegte Raumvolumina zu einem Raumvolumen zusammengefasst werden.Method according to one of the preceding claims, in which adjacent, unoccupied spatial volumes are combined to form one spatial volume. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die belegten Raumvolumina im dreidimensionalen Umgebungsmodell mit dreidimensionalen Objekttypen aus einer Datenbank verglichen werden und basierend auf dem Vergleichsergebnis den Raumvolumina Objekttypen zugeordnet werden.Method according to one of the preceding claims, in which the occupied spatial volumes in the three-dimensional environmental model are compared with three-dimensional object types from a database and object types are assigned to the spatial volumes based on the comparison result. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein bewegbares Gerät (1) in dem Raumbereich (R) überwacht wird, wobei die durch das Gerät (1) belegten Raumvolumina in dem dreidimensionalen Umgebungsmodell identifiziert werden.Method according to one of the preceding claims, in which a movable device (1) is monitored in the spatial area (R), the spatial volumes occupied by the device (1) being identified in the three-dimensional environment model. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem basierend auf dem Umgebungsmodell ein Kollisionsrisiko zwischen dem identifizierten Gerät (1) und einem oder mehreren weiteren Objekten (2, ..., 6, A, D) ermittelt wird. Procedure according to Claim 10 , in which a collision risk between the identified device (1) and one or more other objects (2, ..., 6, A, D) is determined based on the environmental model. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das ermittelte Kollisionsrisiko umso größer ist, je geringer ein Abstandsmaß zwischen dem Gerät (1) und dem oder den weiteren Objekten (2, ..., 6, A, D) im Raum ist.Procedure according to Claim 11 , in which the determined collision risk is greater the smaller the distance between the device (1) and the other object(s) (2, ..., 6, A, D) in the room. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei bei der Ermittlung des Kollisionsrisikos die zukünftige Bewegungsrichtung des Geräts (1) und/oder des oder der weiteren Objekte (2, ..., 6, A, D) im Raum ermittelt wird, wobei eine Kollisionsgefahr festgestellt wird, wenn unter der Annahme einer Weiterbewegung des Geräts und/oder des oder der Objekte (2, ..., 6, A, D) in einer bestimmten Zeitspanne eine Kollision auftritt.Procedure according to Claim 11 or 12 , wherein when determining the collision risk, the future direction of movement of the device (1) and/or the other object(s) (2, ..., 6, A, D) in space is determined, wherein a collision risk is determined if, assuming further movement of the device and/or the object(s) (2, ..., 6, A, D), a collision occurs within a certain period of time. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die zukünftige Bewegungsrichtung aus aktuellen und/oder vergangenen Bewegungsrichtungen des Geräts (1) und/oder des oder der weiteren Objekte (2, ...,6, A, D) und/oder aus Informationen über die durchzuführende Bewegung des Geräts und/oder des oder der weiteren Objekte (2, ..., 6, A, D) ermittelt wird.Procedure according to Claim 13 , in which the future direction of movement is determined from current and/or past directions of movement of the device (1) and/or the other object(s) (2, ..., 6, A, D) and/or from information about the movement to be carried out by the device and/or the other object(s) (2, ..., 6, A, D). Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, bei dem im Falle, dass das Kollisionsrisiko ein vorbestimmtes Maß überscheitet, ein Alarm ausgegeben wird und/oder die Bewegung des Geräts (1) gestoppt wird.Method according to one of the Claims 11 until 14 , in which, if the collision risk exceeds a predetermined level, an alarm is issued and/or the movement of the device (1) is stopped. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, bei dem im Falle, dass das Kollisionsrisiko ein vorbestimmtes Maß überschreitet, eine Ausweichbewegung zur Kollisionsvermeidung durch das Gerät (1) ausgeführt wird.Method according to one of the Claims 11 until 15 , in which, if the risk of collision exceeds a predetermined level, an evasive movement to avoid collision is carried out by the device (1). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein medizinischer Behandlungsraum (R) mit zumindest einem darin angeordneten bewegbaren medizinischen Gerät (1), insbesondere einer Röntgeneinrichtung, überwacht wird.Method according to one of the preceding claims, in which a medical treatment room (R) with at least one movable medical device (1), in particular an X-ray device, arranged therein is monitored. Vorrichtung zum Überwachen eines räumlichen Bereichs, insbesondere des Umfelds eines bewegbaren medizinischen Geräts, umfassend: - eine Mehrzahl von aktiv entfernungsmessenden Erfassungsmitteln (7, 8, 9, 10) zum dreidimensionalen Erfassen des räumliche Bereichs (R), wobei die aktiven entfernungsmessenden Erfassungsmittel (7, 8, 9, 10) derart ausgestaltet sind, dass sie aktiv ein Signal aussenden und wieder empfangen, wobei aus der Veränderung des Signals durch Reflexion oder Streuung an Objekten oder aus der Laufzeit des ausgesendeten und wieder empfangenen Signals die Entfernung zu Objekten bestimmt wird; - eine Auswerteeinheit (11), welche aus dem erfassten räumlichen Bereich ein dreidimensionales Umgebungsmodell erstellt, welches durch ein oder mehrere Objekte (1, 2, ..., 6, A, D) belegte Raumvolumina im räumlichen Bereich spezifiziert.Device for monitoring a spatial area, in particular the environment of a movable medical device, comprising: - a plurality of active distance-measuring detection means (7, 8, 9, 10) for three-dimensional detection of the spatial area (R), wherein the active distance-measuring detection means (7, 8, 9, 10) are designed such that they actively transmit and receive a signal, wherein the distance to objects is determined from the change in the signal due to reflection or scattering on objects or from the propagation time of the transmitted and received signal; - an evaluation unit (11) which creates a three-dimensional environment model from the detected spatial area, which specifies spatial volumes in the spatial area occupied by one or more objects (1, 2, ..., 6, A, D). Vorrichtung nach Anspruch 18, welche derart ausgestaltet ist, dass mit der Vorrichtung ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17 durchführbar ist.Device according to Claim 18 , which is designed in such a way that the device can be used to carry out a method according to one of the Claims 1 until 17 is feasible.
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