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Die Erfindung betrifft ein medizinisches Gerät mit einer optischen Anzeigeeinheit.
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Zur örtlichen Präzisierung von Röntgenaufnahmen, z.B. mit einer Röntgeneinheit eines C-Bogens werden die Ausrichtung bzw. die Ränder und Positionierung der jeweiligen Strahlenfelder auf einem Patienten bzw. dem zu durchleuchtenden Gegenstand mittels einer optischen Anzeigeeinheit visualisiert. Der Schwerpunkt oder die Ausdehnung eines zu visualisierenden Strahlenfeldes können mit Balken oder einer Art Rahmen auf dem zu durchleuchtenden Objekt optisch abgebildet werden. Als Lichtquelle für zu visualisierende Strahlenfelder werden Laser aufgrund ihres monochromatischen Lichtes und der Parallelität ihrer Lichtstrahlen verwendet. Die Verwendung von Lasern bringt jedoch wegen ihrer konzentriert gebündelten Lichtleistung den Nachteil mit sich, dass Laserstrahlen beim Auftreffen auf die Augennetzhaut einen irreversiblen Schaden verursachen können. Die Verwendung und der Betrieb eines Lasers bringt darüber hinaus den Nachteil mit sich, dass dieser wegen einer möglichen Gesundheitsschädigung einer Zulassungsprüfung unterzogen und während seiner Verwendung in regelmäßigen Abständen einer Betriebsprüfung unterzogen werden muss, zusätzlich müssen aufgrund von Arbeitsschutzbestimmungen unter umständen Schutzbrillen getragen werden, was den Arbeitsablauf in einem Operationssaal erschwert.
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Aus der Offenlegungsschrift
US 2008/ 0 144 778 A1 ist ein Röntgensystem mit einer Anzeigeeinheit mit Beleuchtungsmittel und Fokussiermittel bekannt, welche Anzeigeeinheit dazu ausgebildet ist, zur Ausrichtung des Röntgenstrahls einen Teil eines Patienten zu beleuchten. Aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2007 061 592 A1 ist ein Mammographieröntgengerät mit einer Anzeigeeinheit zur Positionierung einer menschlichen Brust bekannt, wobei hier mittels eines Beleuchtungsmittels und einer Maske (Lichtschranke) ein Bildausschnitt auf die Brust projiziert wird. Aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2004 028 366 A1 ist ein C-Bogen-Röntgengerät bekannt, welches ein Licht-Zielsystem mit Beleuchtungsmitteln (Laserdiode) und Fokussiermitteln aufweist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein medizinsches Gerät mit einer weiteren optischen Anzeigeeinheit anzugeben.
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Die Aufgabe wird durch die in Patenanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass auf das Tragen von Schutzbrillen verzichtet werden kann.
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Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass die optische Positionierungseinheit ohne Zulassungsprüfung in medizinische Geräte eingesetzt und ohne kontinuierliche Überprüfungsprozeduren in diesen betrieben werden kann.
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Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass mittels einer elektronisch ansteuerbaren Lichtschranke Motive beliebiger Art bildbar sind.
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Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass mittels verschiedenster Farb-LEDs farbige Positionierungszeichen entsprechend eines Systemzustandes während eines Behandlungsprozesses angezeigt werden.
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Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass beispielsweise dem behandelnden Arzt eine Positionierungshilfe für die Bewegungsrichtung eines C-Arms oder eine Ausrichtung einer Röntgeneinheit mittels Projektion auf den Patienten anzeigbar sind.
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Nachfolgend wird in Figuren mittels eines Ausführungsbeispiels der Gegenstand der Erfindung näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine Anzeigeeinheit,
- 2 eine Ausgestaltung und
- 3 optische Motive.
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Der Gegenstand der Erfindung weist ein Beleuchtungsmittel, eine Lichtschranke sowie ein Fokussiermittel und eine koordinierende Steuereinheit auf. Durch den Einsatz einer oder mehrerer Highlight-LED kann auf den Einsatz von Lasern verzichtet werden. Die Beleuchtungsmittel werden dabei so angesteuert, dass entsprechend einem Untersuchungsfortgang auf geräte- als auch abbildungsspezifische Anforderungen eingegangen wird. Diese Anzeigeeinheit wird in medizinischen Geräten eingesetzt.
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In der 1 ist eine schematische Darstellung einer optischen Anzeigeeinheit OP wiedergegeben. In beispielsweise einem zylindrisch oder rechteckig ausgeprägten Gehäuse kann an einem ersten Ende das Beleuchtungsmittel BL mit einer entsprechenden Energieversorgung E untergebracht werden. Die Energieversorgungseinheit E kann ebenso extern angeordnet sein. Das Beleuchtungsmittel BL, eine Highlight-LED mit geringem Öffnungswinkel kann eine Lichtintensität größer 11000 mcd aufweisen. Diese Highlight-LED wird zur Spannungsversorgung mit einer evtl. im selben Gehäuse angeordneten Energieversorgungseinheit E verbunden. Unmittelbar nach dem Beleuchtungsmittel BL in Richtung der Lichtemission ist eine Lichtschranke LS mit auswählbaren Markierungen bzw. Motiven angeordnet. Die Motive können mechanisch, elektrisch eingefügt und/oder elektronisch gebildet werden. Mittels dieser Lichtschranke LS sind beliebige Motive wie beispielsweise ein Pfeil, ein Fadenkreuz oder Rahmen einstellbar. Um beliebige Motive wie z.B. Linien, Rechtecke, Kreuze auf einen Untergrund abzubilden kann nach dem Beleuchtungsmittel BL auch eine Motivscheibe oder Folie eingebracht werden. Diese Folie ist bis auf den Bereich des Motivs lichtundurchlässig. Die Motivauswahl kann elektronisch ferngesteuert erfolgen.
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An einem zweiten Ende des zylindrisch ausgeprägten Gehäuses an dem das Licht aus dem zylindrisch ausgeprägten Gehäuse austritt, ist ein ansteuerbares Fokussiermittel OE angeordnet. Mittels des Fokussiermittels OE, beispielsweise einer verfahrbaren optischen Linse wird der die Lichtschranke LS passierende Lichtstrahl auf einen gewünschten Bereich am oder auf einem Objekt fokussiert. Im Innenbereich des Zylinders zwischen Lichtschranke LS und Fokussiermittel OE ist die Innenwandung mit einer Beschichtung IB zur Verhinderung von Lichtreflexionen ausgebildet.
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Das Beleuchtungsmittel BL kann aus verschiedenen Highlight-LED's bestehen die jeweils verschiedene Lichtspektren wie rot, grün, blau, weiß, gelb abgeben können.
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Für die Darstellung veränderbarer Motive kann auch eine monochromatische, zweidimensionale LCD-Schicht verwendet werden. Als monochromatische LCD-Schicht kann auch eine Cholesterische Flüssigkristallanzeige ChLCD verwendet werden, was den Vorteil mit sich bringt, das Motive der LCD-Schicht auch bei einem Spannungsausfall beibehalten werden. Die Lichtdurchlässigkeit der LCD-Schicht kann lokal per Steuerung dynamisch verändert werden, was den Vorteil mit sich bringt, dass eine dynamische Anpassung der Motive an Arbeitsprozesse durchgeführt werden kann. Mit diesem Vorgehen könnte man z. B. die Begrenzung des Strahlenfeldes, vergleichbar mit alten filmbasierten Röntgengeräten, dynamisch einblenden bzw. die Blendenvorderkante oder den per schwarzweiß gezoomten Bereich eines Teilbereichs des Strahlungsfeldes abbilden.
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Da die Größe des projizierten Motivs unter anderem abhängig vom Abstand der Projektionsfläche zur Projektionsoptik ist, ist es bei der Darstellung von Motiven, deren projizierte Größe in Bezug zu einer realen Größe gesetzt werden soll, notwendig, den Abstand zwischen der optischen Einheit OE und der Projektionsfläche zu erfassen. Eine Entfernungsmessung ist beispielsweise mittels einer Ultraschallentfernungsmesseinheit USS realisierbar. Der ermittelte Abstand dient dann als Stellgröße für die auf der LCD-Schicht dargestellten Motive in Verbindung mit einer mechanisch motorisch betriebenen Fokussiereinheit.
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Eine Hauptanwendung des Anzeigeelementes ist eine behandlungsabhängige fokussierte Positionierung von optischen Feldern. Der Abstand von Strahlenquelle zu Röntgenobjekt beträgt im Durchschnitt zwischen 20 und 100 cm. Mit dem oben genannten Aufbau ist eine scharfe Darstellung der Motive in einem Bereich bis zu etwa 1,5 Meter bei einer festen Fokussierung gegeben.
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Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass auf aktuelle Situationen flexibel reagiert werden kann. So kann neben einer optischen Fokussierung die Beleuchtungsfarbe aufgrund der Farbe des Untergrundes komplementär ausgewählt werden. Da auf einer dunklen Haut eine beispielsweise rote Orientierungslinie schwer erkennbar ist, kann das vom Beleuchtungsmittel BL abgegebene Wellenlängengemisch z.B. auf weiß gewechselt werden. Eine weitere Ausführungsvariante besteht darin, dass die optische Positionierungseinheit als Navigationshilfe in Verbindung mit einem Röntgensystem bzw. C-Bogen erfolgt. Unter Verwendung verschiedenfarbiger LED-Projektionen können Systemzustände visualisiert werden. Z.B. könnte sich ein Fadenkreuz dynamisch in der Farbe in Verbindung mit den Informationen eines Navigationssystems ändern. Dies könnte derart ausgebildet sein, dass sobald der Patient genau dort im Strahlengang positioniert wird, wo z.B. der Knochenbruch liegt, das Fadenkreuz in einer grünen Farbe projiziert wird. Des Weiteren könnte dem behandelnden Arzt oder Operateur durch richtungsweisende Elemente angezeigt werden, wo der Patient bzw. der C-Bogen zu positionieren ist, um eine optimale Röntgenaufnahme erstellen zu können. Ein Pfeil würde sich mit der oben genannten Ausgestaltung der dynamisch ansteuerbaren LCD-Schicht realisieren lassen. Die Richtung des Pfeils wird durch eine Rückmeldung von einem Navigationssystem zur relativen Patientenposition gegenüber dem C-Bogen ermittelt. Mit derselben Ausgestaltung könnte z.B. auch mittels der Anzeigeeinheit OP der Status einer verwendeten Röntgeneinheit zusätzlich im Blickfeld des Operateurs angezeigt werden. Eine Strahlungsabgabe von der Röntgeneinheit könnte dem Bedienpersonal oder Arzt in der Art angezeigt werden, dass das Röntgenfenster ohne aktive Strahlung in einer ersten beispielsweise gründen Farbe auf den Patienten projiziert wird. Bei aktiver Strahlung würde das Röntgenfenster mit einer roten oder gelben Farbe eingefärbt.
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In 2 ist eine Ausgestaltung der optischen Anzeigeeinheit OP wiedergegeben. In dieser Ausgestaltung ist die optische Anzeigeeinheit jeweils einem medizinischen Gerät MGn zugeordnet. Ein erstes medizinisches Gerät MG1 kann beispielsweise eine Röntgeneinrichtung und ein zweites medizinisches Gerät MG2 ein mobiler C-Bogen sein. Die Vielzahl der medizinischen Geräte MG1, MG2, MG3, ... MGn können entweder direkt über ein Kabel oder über Luftschnittstellen innerhalb eines WLAN-Netzes miteinander verbunden sein. Eine Koordination der medizinischen Geräte MG1,...,MGn kann mit einer Recheneinheit RE bewirkt werden. In 2 ist ebenso exemplarisch die Ausgestaltung der optischen Anzeigeeinheit OPn dargestellt. In dieser Ausgestaltung in der optischen Anzeigeeinheit OPn ist eine Energieversorgungseinheit E angeordnet. Das Beleuchtungsmittel BL ist derart ausgestaltet, dass entweder eine Vielzahl von Beleuchtungsmitteln BL1,...,BLn darin angeordnet und ansteuerbar sind oder dass das Beleuchtungsmittel BL selbst je nach Ansteuerung eine Vielzahl von unterschiedlichen sichtbaren Wellenlängen abgibt. Je nach Ansteuerung kann dieses Beleuchtungsmittel BL eine der Anwendungssituation entsprechende Wellenlänge abgeben. In einer der optischen Anzeigeeinheit OP zugeordneten Steuereinheit SE sind schematisch die erste Ansteuereinheit ABL für das Beleuchtungsmittel BL, eine zweite Ansteuereinheit ALS für die Lichtschranke LS, eine dritte Ansteuereinheit AOE für das Fokussiermittel OE angedeutet. Über eine der Steuereinheit SE zugeordnete Prozessoreinheit CP können von einem Zentralrechner oder von dem jeweiligen medizinischen Gerät MGn Steuersignale an die einzelnen Ansteuereinheiten ABL, ALS, AOE,... abgegeben werden. Die Kommunikation in der Steuereinheit SE kann zwischen der ersten, zweiten, dritten,... . Ansteuereinheit ALS, ABL, AOE,... und einer diesen übergeordneten zentralen Prozessoreinheit CP über einen Bussystem erfolgen. Mittels der zweiten Ansteuereinheit ALS für die Lichtschranke LS kann die Recheneinheit CP/RE eines betreffenden medizinischen Gerätes die Lichtschranke LS entsprechend dem jeweiligen Fortgang einer Untersuchungsprozedur oder den jeweiligen Anforderungen für anstehende Eingriffe Motive bilden oder auswählen. Die Ansteuerung der Lichtschranke könnte zur Folge haben, dass ansteuerbare Lichtschrankenelemente der monochromatischen LCD-Schicht das von dem Beleuchtungsmittel abgegebene Licht durchlassen. Als Motive könnten dann, wie unter 3 angegeben, ganze Röntgenfenster und/oder Bewegungsrichtungen sowie Balkenkreuze in vorgebbaren Farben auf das Untersuchungsgebiet projiziert werden. Je nach Fortgang der Behandlungsprozedur könnte dann das Beleuchtungsmittel BL die optischen Hilfsmittel farbig in/auf das Operationsgebiet einblenden. Über einer Entfernungsmesseinheit USS wird der zentralen Recheneinheit CP der optischen Anzeigeeinheit OPn signalisiert welcher Abstand die optische Anzeigeeinheit von einem Patienten oder von einem zu untersuchenden Gegenstand hat. Entsprechend wird die dritte Steuereinheit AOE für das Fokussiermittel OE derart angesteuert, dass von der dritten Steuereinheit AOE des Fokussiermittels OE Steuersignale an die Stelleinheit SOE für das Fokussiermittel OE abgegeben werden. Mittels der Stelleinheit SOE wird das Fokussiermittel OE derart positioniert, dass eine fokussierte Wiedergabe eines in der Lichtschranke LS gebildeten optischen Motivs auf ein Objekt erfolgt. In der Steuereinheit SE der optischen Anzeigeeinheit OPn ist zudem ein Beschaffenheitssensor BS integriert. Mittels des Beschaffenheitssensors BS werden die Oberflächenstruktur und die Oberflächenfarbe des Projektionsuntergrundes oder Objektes ermittelt. Über die zentrale Recheneinheit CP der Steuereinheit SE kann nun das jeweilige optische Motiv bzw. Symbol entsprechend dem Fortgang einer Untersuchungsprozedur optimiert auf den Projektionsuntergrund abgegeben werden. Der Beschaffenheitssensor BS bringt den Vorteil mit sich, dass zum Beispiel bei einer vorgesehenen ursprünglichen grünen Lichtemission bei einer grünen Oberfläche die grüne Lichtemission verändert wird. Die Veränderung erfolgt unter Berücksichtigung der vom System vordefinierten bzw. vorgegebenen Signalisierungsfarben. Eine Änderung der Lichtwellenlänge erfolgt dann in der Art, dass jeweils die Farbe der dem Beleuchtungsmittel BL abgegebene Lichtwellenlänge einen maximalen Kontrast zur Farbe des Untergrundes aufweist.
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In 3 sind mögliche graphische Motive bzw. Elemente wiedergegeben die mittels elektronischer Ansteuerung über die zweite Ansteuereinheit ALS der Lichtschranke LS in dieser eingeprägt werden können. Wie oben bereits angegeben, könnte dies ein Röntgenfenster entsprechend der vom Bediener gewünschten Größe sein. Ebenso könnte gemäß dem Untersuchungsfortgang oder dem Gebrauch des jeweiligen medizinischen Gerätes MGn ein Farbsymbol in Form eines Pfeils auf dem zu behandelnden Objekt wiedergegeben werden. Der Chirurg kann aufgrund der Signalisierungshinweise beispielsweise den mobilen C-Bogen zielorientiert verfahren. Mit den noch dargestellten Motiven wie Kreis, Kreuz und Rechteck können jeweils Gebiete von Interesse dem Chirurgen oder dem Bedienpersonal optisch auf dem zu behandelnden Objekt anzeigen werden.
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Bezugszeichenliste
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- OPn
- optische Positionierungseinheit
- BLn
- Beleuchtungsmittel
- LS
- Lichtschranke
- OE
- Fokussiermittel
- IB
- Innenbeschichtung
- BS
- Beschaffenheitssensor
- SE
- Steuereinheit
- E
- Energieversorgungseinheit
- ABL
- erste Ansteuereinheit
- ALS
- zweite Ansteuereinheit
- AOE
- dritte Ansteuereinheit
- USS
- Entfernungsmesseinheit
- SOE
- Stelleinheit für Fokussiermittel
- AE
- Ansteuereinheit für die Energieversorgungseinheit
- RE
- Recheneinheit
- CP
- Zentralprozessor
- MGn
- medizinisches Gerät