DE102013004843A1

DE102013004843A1 - Medizinisches Simulationssystem, Methode und Verwendung

Info

Publication number: DE102013004843A1
Application number: DE102013004843A
Authority: DE
Inventors: Philipp Stefan; Patrick Wucherer; Stefan Taing
Original assignee: MEDABILITY UG (HAFTUNGSBESCHRAENKT); Medability Ug (haftungsbeschrankt); MEDABILITY UG HAFTUNGSBESCHRAENKT
Current assignee: Medability De GmbH
Priority date: 2012-03-21
Filing date: 2013-03-20
Publication date: 2013-09-26

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein medizinisches Simulationssystem einen Simulator für medizinische Eingriffe umfassend, um zumindest Teile eines medizinischen Eingriffs oder mehrerer medizinischer Eingriffe zu simulieren eine Eingabeeinrichtung umfassend zur Eingabe von medizinischen Eingriffsdaten, einen Simulator für physiologische Zustände, um physiologische Zustände zu simulieren, eine Ausgabeeinrichtung für den physiologischen Zustand, um Informationen betreffend den physiologischen Zustand auszugeben, eine Verbindungseinheit verbunden mit dem Simulator für medizinische Eingriffe und dem Simulator für physiologische Zustände ausgelegt für den Informationsfluss zwischen dem Simulator für medizinische Eingriffe und der Verbindungseinheit und zwischen dem Simulator für physiologische Zustände und der Verbindungseinheit. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine medizinische Simulationsmethode die Schritte umfassend zur Bereitstellung eines Simulators für medizinische Eingriffe, um zumindest einen Teil eines medizinischen Eingriffs oder mehrerer medizinischer Eingriffe zu simulieren, zumindest einen medizinischen Eingriffsparameter umfassend, eine Eingabeeinrichtung für medizinische Eingriffsdaten, um Daten zu empfangen, zur Bereitstellung eines Simulators für physiologische Zustände, um physiologische Zustände zu simulieren, zur Bereitstellung von einer Ausgabeeinrichtung für den physiologischen Zustand, um Informationen betreffend den physiologischen Zustand auszugeben, zur Erzeugung eines physiologischen Zustands, Informationen betreffend den physiologischen Zustand ausgebend, zur Durchführung eines simulierten medizinischen Eingriffs mit dem Simulator für medizinische Eingriffe, wobei zumindest ein medizinischer Eingriffsparameter geändert werden kann, den physiologischen Zustand basierend auf dem mindestens einen medizinischen Eingriffsparameter anpassend. Schließlich bezieht sich die vorliegende Erfindung auch auf eine Verwendung des medizinischen Simulationssystems und/oder der medizinischen Simulationsmethode.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein medizinisches Simulationssystem, eine medizinische Simulationsmethode und eine Benutzung einer medizinischen Simulationsmethode und/oder eines medizinischen Simulationssystems.
Hintergrund der vorliegenden Erfindung
Fortschritte in der medizinischen Versorgung haben seit vielen Jahren sowohl zu einer Verlängerung der durchschnittlichen Lebensdauer als auch zu einer Steigerung der Lebensqualität beigetragen. Dadurch ist es möglich geworden, viele Krankheiten und/oder Verletzungen, die vor einigen Jahrzehnten und noch vor einigen Jahren tödlich gewesen wären, heute mittels Standardmaßnahmen und/oder medizinischen Eingriffen einfach zu heilen. Diese medizinischen Eingriffe schließen Operationen mit ein. Bei Operationen wendet der Chirurg operative manuelle und/oder instrumentelle Techniken an einem Patienten an, um eine physische Verfassung zu ermitteln und/oder zu behandeln oder um Körperfunktionen oder Aussehen zu erhalten oder zu verbessern.
Ein Chirurg muss unterschiedliche Fähigkeiten haben, um Operationen sachgemäß durchzuführen. Als eine Grundvoraussetzung braucht der Chirurg fachliche Fähigkeiten, wie Wissen und manuelles Geschick. Jedoch ist heute in der Regel während schwierigen Operationen mehr als eine Person anwesend. Es ist üblich, dass neben dem Chirurgen immer mindestens ein Anästhesist, technisches Personal und mindestens eine Krankenschwester bei einer Operation anwesend sind. Manchmal können auch noch weitere Spezialisten wie z. B. Ärzte für Intensivmedizin bei einem medizinischen Eingriff wie einer Operation eingebunden werden. Somit können die Kommunikationsfähigkeiten der eingebundenen Personen auch von großer Wichtigkeit für den Ausgang der Operation sein.
Klassischerweise werden Medizinstudenten und Ärzte, einschließlich Chirurgen, zuerst in Vorträgen unterwiesen und dann an Körpern und/oder an Leichen ausgebildet. Danach ist es üblich, dass Ärzte, einschließlich Chirurgen, einen Oberarzt begleiten, um die technischen Fähigkeiten zu erlangen. Mit fortschreitender Zeit übernimmt der Chirurg in der Ausbildung mehr und mehr Operationsschritte des Oberarztes, den er begleitet.
Dieses klassische Lehrmodell weist jedoch gewisse Nachteile auf. Zunächst ist dieses Lehrmodell zeit- und kostenintensiv, da ein Chirurg in der Ausbildung während einer langen Zeit von einem Oberarzt begleitet werden muss. Außerdem muss der Chirurg in der Ausbildung – ab einem gewissen Zeitpunkt – einen Operationsschritt erstmals an einem lebenden Patienten durchführen ohne vorher zu praktizieren. Dies kann eine gewisse Gefahr für den Patienten bedeuten, der von dem Chirurgen in der Ausbildung behandelt wird. Ferner werden bei diesem klassischen Ausbildungsmodell für Ärzte und insbesondere für Chirurgen, vorrangig technische Fähigkeiten trainiert. Kommunikationsfähigkeiten jedoch, die auch entscheidend für den Ausgang einer komplexen Operation sein können, werden fast völlig übergangen.
Für die Schulung von technischen Fähigkeiten sind Simulatoren für Abläufe oder technische Fähigkeiten entwickelt worden. Diese Simulatoren für technische Fähigkeiten umfassen Tiergewebe und/oder Kadaver, Kunststoff-(Gewebe-)Simulatoren und Virtual Reality-Simulatoren. Insbesondere die Entwicklung von sogenannten minimal-invasiven Eingriffen und Operationen führten zu der Entwicklung von einer Vielzahl an Virtual Reality-Simulatoren (VR) für endoskopische, orthopädische, ophthalmologische, kardiovaskuläre, neurochirurgische und interventionell-radiologische Eingriffe. Jedoch kann es den bekannten Simulatoren an dem erforderlichen Realismus mangeln. Zusätzlich beziehen sich jene Systeme nur auf technische Fähigkeiten und vernachlässigen auch die Bedeutung von interdisziplinären Kommunikationsfähigkeiten.
Für Ärzte in der Intensivmedizin, Anästhesisten und Krankenschwestern sind Simulatoren entwickelt worden, um die Kommunikation und die Prozesse zur Entscheidungsfindung in Krisensituationen zu üben, insbesondere bei bestimmten Komplikationen während des Operationsablaufs. Zu diesem Zweck werden Patientenmannequins benutzt. Patientenmannequins bestehen normalerweise aus einer Puppe, die einem menschlichen Körper gleichen und einem Physiologie-Simulator. Ein Anästhesist in der Ausbildung kann dann die Verabreichung bestimmter Medikamente an einen simulierten Patienten simulieren. Das physiologische Modell kann auf diese Verabreichung von Medikamenten reagieren, z. B., durch Veränderung der Herzfrequenz des physiologischen Modells. Das Mannequin oder die Puppe kann dann auf diese Veränderung in dem physiologischen Modell reagieren, z. B., durch Erzeugen eines Geräusches ähnlich einem Schrei des Patienten. Üblicherweise wird die Reaktion des Mannequins von einem Ausbilder ferngesteuert. Falls, zum Beispiel, der Anästhesist einem solchen Patienten ein falsches Medikament oder eine falsche Dosis des Medikaments und/oder Konzentration eines Medikaments verabreicht, kann ein Ausbilder entscheiden wie die Physiologie sich verändert und/oder wie das Mannequin reagieren soll. Zusätzlich zu der Simulation der Physiologie eines Patienten, können diese Mannequins auch nützlich sein für das Team Training, da diese Mannequins menschlichen Patienten ähneln. Deshalb können sie benutzt werden, um eine realitätsnahe Atmosphäre für das Team Training eines Krisenmanagements zu schaffen. Wiederum kann der Ausbilder, indem er die Reaktionen des Mannequins beeinflusst, Ausnahme- und Krisensituationen schaffen, die benutzt werden können, um Sozialkompetenzen, wie Fähigkeiten bezüglich Kommunikation, Entscheidungsfindung und Auseinandersetzung zu testen und zu trainieren. Jedoch schaffen diese Mannequins, die für ein Team Training nützlich sind, nicht die Möglichkeit auch einen medizinischen Eingriff zu üben. Daher sind nur Anästhesisten, Krankenschwestern und/oder Ärzte für Intensivmedizin zurzeit in solche Team Trainings eingebunden. Insbesondere können Chirurgen nicht an einem solchen Mannequin ausgebildet werden.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Probleme in Bezug auf den Stand der Technik zu lösen oder zumindest zu verringern. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes medizinisches Simulationssystem, eine verbesserte medizinische Simulationsmethode und eine verbesserte Nutzung eines solchen medizinischen Simulationssystems und/oder einer solchen medizinischen Simulationsmethode zu bieten. Zweckmäßigerweise sind das medizinische Simulationssystem und die medizinische Simulationsmethode der vorliegenden Erfindung geeignet, um für die Ausbildung von unterschiedlichen medizinischen Spezialisten angewandt werden zu können, vorzugsweise auch Chirurgen eingeschlossen. Diese und weitere Aufgaben werden durch die vorliegende Erfindung erfüllt wie in den Nebensprüchen dargelegt wird. Weitere bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden in den Unteransprüchen dargelegt.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einem ersten Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein medizinisches Simulationssystem. Das medizinische Simulationssystem umfasst einen Simulator für medizinische Eingriffe zur Simulierung eines medizinischen Eingriffs oder mehrerer medizinischer Eingriffe. Ein medizinischer Eingriff ist jedwede Maßnahme, die von medizinisch geschultem Personal, vorzugsweise Ärzten, durchgeführt wird, unter Anwendung von manuellen und/oder instrumentellen Methoden. Medizinische Eingriffe werden normalerweise durchgeführt, um den Zustand eines Patienten zu ermitteln und/oder zu behandeln, wie etwa eine Erkrankung und/oder eine Verletzung. Sie können helfen Körperfunktionen und/oder das Erscheinungsbild zu verbessern. Es wird besonders bevorzugt, dass diese medizinischen Eingriffe mindestens eine Operation umfassen, möglichst mindestens eine minimal-invasive Operation.
Vorzugsweise sind die simulierten medizinischen Eingriffe bildgesteuerte Eingriffe, wie Kyphoplastie, Vertebroplastie, verschiedene Nadelbiopsien und/oder Tumorablation von verschiedenen Organen. Ferner können die simulierten medizinischen Eingriffe auch minimal-invasive Operationen umfassen wie Operationen am Gehirn oder an der Wirbelsäule, die durch eine kleine Öffnung und/oder ein Loch und bildgesteuert durchgeführt werden. Andere bevorzugte Eingriffe können endoskopische Operationen umfassen wie Laparaskopie, Thorakoskopie und/oder endoskopische Wirbelsäulenoperationen.
Der Simulator für medizinische Eingriffe umfasst eine Dateneingabeeinrichtung für medizinische Eingriffsdaten. Diese Dateneingabeeinrichtung für Eingriffsdaten kann ausgelegt sein, um verschiedene Daten betreffend den simulierten medizinischen Eingriff zu erhalten. Das medizinische Simulationssystem umfasst ferner einen Simulator für physiologische Zustände, um physiologische Zustände zu simulieren. Der Simulator für physiologische Zustände umfasst eine Ausgabeeinrichtung, um Informationen betreffend den physiologischen Zustand auszugeben. Der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst auch eine Verbindungseinheit, die mit dem Simulator für medizinische Eingriffe und dem Simulator für physiologische Zustände verbunden ist. Diese Verbindungseinheit ist ausgelegt für den Austausch/Fluss von Informationen zwischen dem Simulator für medizinische Eingriffe und der Verbindungseinheit und zwischen dem Simulator für physiologische Zustände und der Verbindungseinheit. Dabei kann die Verbindungseinheit den Simulator für medizinische Eingriffe und den Simulator für physiologische Zustände miteinander verbinden. Mit anderen Worten, Informationen können zwischen dem Simulator für medizinische Eingriffe und dem Simulator für physiologische Zustände ausgetauscht werden und/oder zwischen ihnen fließen. Ferner kann die Verbindungseinheit auch für die Informationsverarbeitung ausgelegt sein. Dies kann ferner den Informationsfluss, den Informationsaustausch und/oder die Kommunikation zwischen den verschiedenen Simulatoren erleichtern. Ferner können der Informationsfluss in jede Richtung und/oder die Informationsverarbeitung automatisch, manuell und/oder halbautomatisch erfolgen. Automatisch bedeutet, dass dieser Schritt ohne einen Benutzer oder Ausbilder erfolgt, der ihn absichtlich ändert. Manuell bedeutet, dass dieser Schritt von einem Benutzer und/oder Ausbilder manuell durchgeführt wird. Halbautomatisch bedeutet alles zwischen diesen beiden Extremen. Der Begriff Verbindungseinheit ist zu verstehen in einem Sinn, der nicht beschränkt ist auf ein einzelnes Element oder Gerät, sondern eher für eine Verbindungseinrichtung gilt, die eine Hardware- und/oder Softwarekomponente oder eine Vielzahl an solchen Komponenten umfassen, wobei bevorzugt wird, dass mindestens eine Hardwarekomponente und/oder Gerät enthalten ist.
Unter einem physiologischen Zustand versteht man einen Zustand, der jedwede Funktion eines lebenden Systems beschreibt, hierin jedwede Funktion eines lebenden Patienten. Ein Simulator für physiologische Zustände kann deshalb jedweden physiologischen Zustand und/oder jedwede Funktion eines simulierten lebenden Patienten simulieren. Es wird bevorzugt, dass besagte Einrichtungen für die Dateneingabe eine Positioniervorrichtung und eine Positionserfassungseinrichtung umfasst, um eine Position der besagten Positioniervorrichtung zu erfassen. Beispielsweise kann die Dateneingabeeinrichtung für medizinische Eingriffe eine Vorrichtung umfassen, die einem Skalpell ähnelt. Die Position dieses Skalpells kann von der Dateneingabeeinrichtung erfasst werden. Durch die Erfassung der Position einer solchen Vorrichtung im Zeitablauf, kann die Bewegung und/oder die Raumorientierung einer solchen Positioniervorrichtung erfasst werden. Anschließend kann, im Falle des Skalpells, ein Schnitt von dem Simulator für medizinische Eingriffe simuliert werden. Die Positioniervorrichtung und/oder die Positionserfassungseinrichtung können für eine sechsdimensionale Positionierung ausgelegt sein. Die ersten drei Dimensionen können sich auf einen Punkt der Positioniervorrichtung im Raum beziehen. Dies kann gewöhnlich in Raumkoordinaten, wie x, y, z Koordinaten, ausgedrückt werden. Ferner kann die Positioniervorrichtung eine bestimmte Orientierung im Raum umfassen. Die Orientierung kann dann durch drei weitere Koordinaten dargestellt werden, z. B. durch drei Winkel α, β, γ. Durch diese sechsdimensionale Positionierung können die Position und die Orientierung einer Positioniervorrichtung im Raum erfasst werden. Jedoch wird auch offensichtlich, dass es ebenfalls möglich ist eine Positioniervorrichtung und/oder eine Positionserfassungseinrichtung mit weniger als sechsdimensionalen Freiheitsgraden bereit zu stellen. Beispielsweise, kann es auch möglich sein, wenn eine Nadel mit einem vorbestimmten Nadelkanal simuliert wird, dass diese Nadel sich nur in eine Richtung bewegen kann, dabei ein eindimensionales Positionierungssystem beschreibend. Generell kann bevorzugt werden, dass die Positioniervorrichtung und/oder die Positionserfassungseinrichtung eine beliebige Dimension umfassen können, von einer Dimension bis zu sechs Dimensionen.
Es wird ferner bevorzugt, dass besagte Einrichtung für die Dateneingabe eine Instrumentenerfassungseinrichtung umfasst, ausgelegt um zu detektieren, welches Instrument benutzt wird. Zum Beispiel kann es vorteilhaft sein, ein medizinisches Simulationssystem mit einem Simulator für medizinische Eingriffe bereit zu stellen, der in der Lage ist, verschiedene Instrumente zu simulieren. Beispielsweise kann ein und derselbe Simulator für medizinische Eingriffe eine Kanüle und ein Skalpell simulieren. Es wird ferner bevorzugt, dass diese simulierten medizinischen Instrumente mit den Dateneingabeeinrichtung des Simulators für medizinische Eingriffe erfasst werden können. Beispielsweise können Instrumentenrepräsentationen an ein Instrumente aufnehmendes Teil des Simulators für medizinische Eingriffe befestigt werden, das ausgelegt ist, um zu detektieren, welches Instrument in Kontakt mit genanntem Teil ist. Beispiele für Instrumente können Spritzen umfassen, die ausgelegt sind, eine Injektion zu simulieren einer, vorzugsweise messbaren und/oder erfassbaren, Menge an Zement in eine Knochenstruktur und/oder medizinische Scheren, die geeignet sind, um eine Inzision zu simulieren.
Ferner wird bevorzugt, dass besagte Einrichtung für die Dateneingabe eine Drehungserfassungseinrichtung und/oder eine Krafterfassungseinrichtung umfasst. Andere Erfassungsvorrichtungen für die Eingabe von Daten in den Simulator für medizinische Eingriffe werden für Fachleute ohne weiteres offensichtlich sein.
Es wird ferner bevorzugt, dass besagter Simulator für medizinische Eingriffe auch eine Einrichtung für die Datenausgabe umfasst. Es wird besonders bevorzugt, dass besagte die Einrichtung für die Datenausgabe ein haptisches Gerät umfasst, das ausgelegt ist, um ein haptisches Feedback an einen Benutzer zu geben. Ein haptisches Feedback ist ein Feedback, das der Benutzer mit seinem Tastsinn fühlen kann. Mit anderen Worten, ein haptisches Feedback kann durch Berührung gefühlt werden. Ein haptisches Feedback kann durch Kraft erzeugt werden.
Es wird ferner besonders bevorzugt, dass besagter Simulator für medizinische Eingriffe Daten betreffend Körpergewebe umfasst. vorzugsweise sind Körpergewebe betreffende Daten dreidimensionale Daten. Es wird ferner bevorzugt, dass die Daten betreffend Körpergewebe zeitabhängig sind. Die Daten betreffend Körpergewebe können Daten umfassen, die sich zumindest auf einen der folgenden Parameter beziehen: Art des Gewebes, Härte des Gewebes, Elastizität des Gewebes, Zusammensetzung des Gewebes, Dichte des Gewebes, Röntgendichte des Gewebes, neurale Aktivität des Gewebes, Oxygenierung des Gewebes und Temperatur des Gewebes.
Der Simulator für medizinische Eingriffe kann ferner Daten betreffend chirurgische Instrumente umfassen und ferner oder zusätzlich Daten betreffend künstliche graphische Darstellungen, welche die Lernerfahrung eines Benutzers verbessern können.
Die Daten betreffend Körpergewebe können gewonnen werden durch die Bildgebung von realem Gewebe. Vorzugsweise umfassen die Daten betreffend Körpergewebe einen digitalisierten Datensatz, der durch die Bildgebung von realem Gewebe gewonnen wird. Er kann mittels Bildgebungsgeräten gewonnen werden und vorzugsweise durch Röntgen-, Fluoroskopie-, Computertomographie-, Kernspin-/Magnetresonanz- und/oder Ultraschallgeräte; jedoch wird der Fachmann ohne weiteres auch andere Bildgebungsgeräte benutzen, um die Daten betreffend der Körpergewebe zu erhalten.
Es kann, beispielsweise, bevorzugt sein, dass die Gewebe betreffenden Daten eine relative Gewebedichte umfassen. Es kann zum Beispiel ein Datensatz mit einer gewissen Voxel-Größe (d. h. ein dreidimensionales Pixel) sein betreffend eine relative Gewebedichte. Als Bildbeispiel kann die Dichte des Gewebes in einer beliebigen Einheit zwischen 0 und 100 ausgedrückt werden. Der Datensatz kann ferner ein Voxel pro mm³ umfassen. Mit anderen Worten, der Datensatz umfasst einen Dichtewert zwischen 0 und 100 für jeden mm³. Es wird schnell ersichtlich, dass die relative Dichte unterschiedlich sein kann bei unterschiedlichen Gewebearten, z. B., wenn man weiches Gewebe mit Knochen vergleicht. Zur Weiterführung des vorhergehenden Beispiels kann der Benutzer, für den Fall, dass eine Kanüle simuliert wird, je nach Dichte des Gewebes einen unterschiedlichen Widerstand fühlen. Zum Beispiel kann der Benutzer einen größeren Widerstand erfahren, in der Form einer stärkeren Kraft, wenn eine Spitze einer Kanüle simuliert wird, um in einen Knochen eingebracht zu werden, verglichen mit der Situation, in der das Eindringen dieser Spitze in Weichgewebe simuliert wird.
Es wird ferner bevorzugt, dass besagte Daten betreffend Körpergewebe zeitabhängig sind. Ferner wird auch bevorzugt, dass besagte Daten betreffend Gewebe von einem physiologischen Zustand abhängen, der von dem Simulator für physiologische Zustände simuliert wird. Beispielsweise können Daten betreffend ein Muskelgewebe unterschiedlich sein bei unterschiedlichen physiologischen Erregungsstufen, wie z. B. Herzfrequenz, Blutdruck und Konzentration von bestimmten Substanzen.
Ferner wird es auch bevorzugt, dass medizinische Eingriffsdaten auf der Basis der Position der Positioniervorrichtung und den Daten betreffend das Gewebe erstellt werden. Wieder in Fortführung des oben beschriebenen Beispiels kann die Positioniervorrichtung zumindest einen Teil einer Kanüle darstellen. Abhängig von der Position dieser Positioniervorrichtung kann eine Position einer imaginären Spitze dieser simulierten Kanüle berechnet werden. Ferner kann die Position dieser Spitze im Rahmen der Gewebe betreffenden Daten berechnet werden. Falls nun, zum Beispiel, diese Spitze Daten betreffend ein wichtiges Körpergefäß, wie die Aorta, berührt, so kann dies eine Notfallsituation auslösen. Allgemeiner gesagt, jedwede Konfiguration, die eine Position einer Positioniereinrichtung und Gewebe betreffende Daten umfasst, kann benutzt werden, um medizinische Eingriffsdaten zu erstellen.
Die physiologischen Zustände können durch mindestens einen der folgenden Parameter definiert sein: Herzschlag, Puls, Blutdruck, Hormonkonzentration, Körpertemperatur, Schmerzstärke, Erregungsstufe, Oxygenierung des Blutes, Atemfrequenz, Ist-Zustand der Atmung, Atemvolumen, Lungenvolumen, elektrische Aktivität des Herzens und elektrokardiographische (EKG) Ableitungen, Blutzusammensetzung, Konzentration und/oder Arten von pharmazeutischen Substanzen. Bei Anwendung dieser Parameter des physiologischen Zustands kann ein physiologischer Zustand genau bestimmt werden. Der physiologische Zustand ist vorzugsweise geeignet, um direkt vom einem Benutzer eingestellt zu werden, um von einem Benutzer beeinflusst zu werden und/oder von besagten medizinischen Eingriffsdaten abhängig zu sein. Beispielsweise kann ein Benutzer, normalerweise ein Ausbilder, die verschiedenen physiologischen Parameter vorher einstellen. Jedoch kann es auch bevorzugt sein, dass der genannte physiologische Zustand beeinflusst werden kann oder sogar von genannten medizinischen Eingriffsdaten abhängt. Falls, z. B., während des medizinischen Eingriffs eine Spitze einer Kanüle ein Körpergefäß, wie die Aorta, durchbricht, so kann dies zu einer Abweichung in dem physiologischen Zustand führen. Beispielsweise kann in der oben beschriebenen Situation der Blutdruck gesenkt werden und/oder die Schmerzstärke kann ansteigen. Jedoch kann der physiologische Zustand auch von einem Benutzer und/oder Ausbilder beeinflusst werden. Mit anderen Worten, das System ist ausgelegt, um eine automatische, halbautomatische und/oder manuelle Anpassung des physiologischen Zustands zu ermöglichen.
Ferner kann der Simulator für physiologische Zustände eine Dateneingabeeinrichtung umfassen. Diese kann ausgelegt sein, um den physiologischen Zustand zu beeinflussen. Zum Beispiel können diese eine Simulation von verabreichten Medikamenten betreffen.
Es wird ferner bevorzugt, dass der Simulator für physiologische Zustände eine Datenaungabeeinrichtung umfasst, um Informationen betreffend den physiologischen Zustand auszugeben. Beispiele hierfür können Herzschlag- und/oder Pulserzeugungseinrichtungen umfassen, um einen Puls zu erzeugen, der gemessen werden kann, z. B., an einem Handgelenk oder an einem Thorax von einem Mannequin, Lautsprecher, die das Geräusch betreffend eine Schmerz- und/oder Erregungsstufe ausgeben, künstliche Lungen, die die Atemfrequenz, den Ist-Zustand der Atmung, das Atemvolumen und/oder das Lungenvolumen simulieren und/oder Bildschirme, welche die Daten betreffend den physiologischen Zustand anzeigen.
Die Verbindungseinheit kann Kabelverbindungen umfassen. Diese Kabelverbindungen können ausgelegt sein für mindestens eine der Technologien Ethernet, TCP/IP, UDP, USB, Firewire, IEEE-1284 und EIA-232. Die Verbindungseinheit kann auch eine drahtlose Verbindungseinrichtung umfassen. Diese sind vorzugsweise ausgelegt für Radiokommunikation, Bluetooth und/oder W-LAN. Die Verbindungseinheit kann auch eine optische Verbindungseinrichtung umfassen, möglichst ausgelegt für IrDA Protokolle, als S/PDIF und/oder TOSLINK. Schließlich kann die Verbindungseinheit auch eine kinetische Verbindungseinrichtung umfassen, die vorzugsweise für einen pneumatischen und/oder hydraulischen Informationsaustausch ausgelegt ist. Alle diese Merkmale einer Verbindungseinheit können eine vorteilhafte und benutzerfreundliche Verbindung des Simulators für medizinische Eingriffe mit dem Simulator für physiologische Zustände ergeben.
Das oben beschriebene medizinische Simulationssystem einen Simulator für medizinische Eingriffe zur Simulierung eines medizinischen Eingriffs oder mehrerer medizinischer Eingriffe umfassend eine Dateneingabeeinrichtung für medizinische Eingriffsdaten, einen Simulator für physiologische Zustände zur Simulierung physiologischer Zustände, eine Ausgabeeinrichtung für physiologische Zustände, um Informationen betreffend den physiologischen Zustand auszugeben, einer Verbindungseinheit verbunden mit dem Simulator für medizinische Eingriffe und dem Simulator für physiologische Zustände und ausgelegt für den Informationsfluss zwischen dem Simulator für medizinische Eingriffe und der Verbindungseinheit und zwischen dem Simulator für physiologische Zustände und der Verbindungseinheit umfassend, bildet daher ein System, das sowohl einen Simulator für medizinische Eingriffe als auch einen Simulator für physiologische Zustände umfasst. Ferner sind diese beiden Simulatoren miteinander verbunden. So bildet das erfinderische medizinische Simulationssystem ein medizinisches Simulationssystem, zu dem sowohl ein Fertigkeiten-Trainer als auch ein Team Trainer gehören. Dabei können sowohl technische Fertigkeiten und/oder Team Aspekte, insbesondere Kommunikationsfähigkeiten trainiert werden. Insbesondere schafft das System eine Möglichkeit Chirurgen in ein interdisziplinäres System mit einzuschließen. Ferner müssen die Chirurgen medizinische Eingriffe ähnlich den realen medizinischen Eingriffen durchführen. Dies kann die Bereitschaft von Chirurgen an einem solchen Training teilzunehmen deutlich erhöhen. Ferner schafft das medizinische Simulationssystem eine realistische medizinische Simulationsumgebung.
Das medizinische Simulationssystem kann ferner mindestens eine Überwachungseinrichtung umfassen, um zumindest Teile des physiologischen Zustands, des simulierten medizinischen Eingriffs und/oder Daten betreffend Körpergewebe zu überwachen. Beispielsweise können Teile von Daten betreffend Körpergewebe und Teile des simulierten medizinischen Eingriffs dargestellt werden. Dies kann in geeigneter Weise der Visualisierung der realen Bildgebungsgeräte ähneln, wie sie normalerweise vom medizinischen Personal benutzt werden. Beispielsweise, wenn eine Kanüle benutzt wird, um ein bestimmtes Gewebe zu punktieren, kann eine solche Überwachungseinrichtung einen Bildschirm umfassen, der ein Bild anzeigt, das einer CT Visualisierung des simulierten Gewebes und der Kanüle in Echtzeit gleicht. Es kann ferner bevorzugt werden, dass die Visualisierung in Echtzeit und kontinuierlich und/oder diskontinuierlich angezeigt wird. Bei der kontinuierlichen Anzeige hat der Benutzer ein kontinuierliches Feedback seiner Leistung während der Simulation. Um jedoch den Realismus der Simulation möglichst zu erhöhen, kann die Visualisierung auch diskontinuierlich sein und so angepasst, dass sie durch einen Benutzer aktiviert und/oder betätigt wird. So umfasst das medizinische Simulationssystem ebenfalls geeignete Komponenten, die den physiologischen Zustand, den simulierten medizinischen Eingriff und/oder Daten betreffend Körpergewebe realistisch überwachen.
Vorzugsweise umfassen besagte Überwachungseinrichtungen Visualisierungseinrichtungen, die Daten betreffend den physiologischen Zustand, den simulierten medizinischen Eingriff und/oder Daten betreffend Körpergewebe visualisieren, wenn die Visualisierungseinrichtungen der Visualisierung von Daten entsprechend den realen Bildgebungsgeräten ähneln. Vorzugsweise werden die realen Bildgebungsgeräte ausgesucht aus einer Gruppe bestehend aus Röntgengeräten, CT-Scannern, vorzugsweise mobilen, C-Bögen, Ultraschallgeräten, EKG-Überwachungsgeräten, Videoschirmen, Sonographie, Magnetresonanz-Bildgebungsgeräten, Kernspintomographie-Bildgebungsgeräten, Kernspinresonanz-Bilderzeugungsvorrichtungen, funktionalen Magnetresonanz-Bildgebungsgeräten, Computertomographie Röntgengeräten, axialen Computertomographiegeräten, Geräten für Radiographie, Endoskopie, Thermographie, Photographie, Mikroskopie, Fluoroskopie, Elektroenzephalographie, Elektrokardiographie, Magnetoenzephalographie, Positronen-Emissions-Tomographie, Einzelphotonenemissions-Computertomographie, Myokardperfusionsbildgebung, Szintigraphie, photoakustische Computertomographie, thermoakustische Computertomographie, photoakustische Mikroskopie, Nah-Infrarot-Spektroskopie, mobile Fluoroskopie, mobile Endoskopie, mobile Laparaskopie, mobile Magnetresonanz-Tomographie, mobile Computertomographie-Angiographie und/oder mobile Magnetresonanz-Angiographie.
Es wird ferner bevorzugt, dass die Verbindungseinheit mit der mindestens einen Überwachungseinrichtung verbunden ist und das System ferner für den Informationsaustausch ausgelegt ist oder den Fluss von der Verbindungseinheit an die Überwachungseinrichtungen. Dadurch können die Überwachungseinrichtungen Informationen von der Verbindungseinheit erhalten. Diese Verbindung kann durch eine Videoschnittstelle wie HDMI, VGA und/oder DVI realisiert werden.
Ferner kann das medizinische Simulationssystem Datenspeicherungseinrichtungen umfassen, um Daten betreffend den medizinischen Eingriff und/oder den physiologischen Zustand zu speichern. Durch das Speichern dieser Daten sind die Benutzer und ist insbesondere ein Ausbilder in der Lage, besagte Informationen abzurufen für die Analyse der durchgeführten Simulation. Dadurch kann ein Ausbilder in der Lage sein, eine tiefgehende Analyse durchzuführen und/oder eine tiefgehende Besprechung über die Leistung der einzelnen Benutzer einer Simulation.
Vorzugsweise umfasst das System eine Vielzahl an Simulatoren für medizinische Eingriffe. Zum Beispiel kann bevorzugt sein, dass verschiedene medizinische Eingriffe an demselben medizinischen Simulationssystem von verschiedenen Benutzern durchgeführt werden können. Es kann zum Beispiel möglich sein, dass ein erster Simulator für medizinische Eingriffe einen ersten Schritt einer Operation simuliert und ein zweiter Simulator für medizinische Eingriffe simuliert einen zweiten Schritt einer Operation. Des Weiteren kann es möglich sein, bei Bereitstellung mehrerer Simulatoren für medizinische Eingriffe zu einer bestimmten Zeit verschiedene medizinische Eingriffe zu simulieren.
Ferner wird es bevorzugt, dass das System eine Vielzahl an Simulatoren für physiologische Zustände umfasst, von denen jeder mit entsprechenden Simulatoren für medizinische Eingriffe verbunden ist durch entsprechende Verbindungseinheiten und die miteinander verbunden werden können durch weitere Verbindungsvorrichtungen von Simulatoren für physiologische Zustände. Es kann, zum Beispiel, bevorzugt sein, dass verschiedene Mannequins und/oder ihre Simulatoren für physiologische Zustände miteinander verbunden werden. So kann, z. B., eine Erregungsstufe eines Simulators für physiologische Zustände die Erregungsstufe eines anderen Simulators für physiologische Zustände beeinflussen. Diese zusätzlichen Zwischenverbindungen können ferner zu dem Realismus einer Simulation beitragen.
Es kann deshalb auch bevorzugt sein, das ein Simulator für physiologische Zustände ausgelegt ist, um durch einen anderen Simulator für physiologische Zustände beeinflusst zu werden und/oder um einen Zustand eines anderen Simulators für physiologische Zustände zu beeinflussen.
Entsprechend einem weiteren Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auch auf eine medizinische Simulationsmethode die Schritte umfassend zur Bereitstellung eines Simulators für medizinische Eingriffe, um einen medizinischen Eingriff oder mehrere medizinische Eingriffe zu simulieren. Der Simulator für medizinische Eingriffe umfasst mindestens einen medizinischen Eingriffsparameter und eine Dateneingabeeinrichtung für medizinische Eingriffsdaten, um Daten zu empfangen. Die Methode umfasst weiterhin die Schritte zur Bereitstellung eines Simulators für physiologische Zustände, um physiologische Zustände zu simulieren, zur Bereitstellung von Ausgabeeinrichtungen für physiologische Zustände, um Informationen betreffend den physiologischen Zustand auszugeben, zur Erzeugung eines physiologischen Zustands, um Informationen betreffend den physiologischen Zustand auszugeben, und zur Durchführung eines simulierten medizinischen Eingriffs mit dem Simulator für medizinischen Eingriffe, wobei mindestens ein medizinischer Eingriffsparameter geändert werden kann. Die Methode umfasst auch den Schritt für die Anpassung des physiologischen Zustands basierend auf mindestens einem medizinischen Eingriffsparameter. Diese Methode bietet eine medizinische Simulationsmethode, welche die Integration von verschiedenen Disziplinen in das Team Training ermöglicht. Insbesondere kombiniert sie eine Simulation eines medizinischen Eingriffs mit einer Simulation des physiologischen Zustands. Dabei können auch Chirurgen in das Team-Training integriert werden. Die vorliegende Erfindung bezieht sich deshalb auf eine verbesserte und realistische medizinische Simulationsmethode.
Vorzugsweise umfasst die Methode auch die Schritte zur Bereitstellung von einer Verbindungseinrichtung, um den Simulator für medizinische Eingriffe und den Simulator für physiologische Zustände zu verbinden. Dadurch können die Verbindung und der Informationsfluss zwischen dem Simulator für medizinische Eingriffe und dem Simulator für physiologische Zustände automatisiert werden.
Die Verbindungseinrichtung kann die oben beschriebenen verdrahteten Verbindungseinrichtungen, drahtlose Verbindungseinrichtungen, optische Verbindungseinrichtungen und/oder kinetische Verbindungseinrichtungen umfassen. Der Fachmann kann die geeignete Verbindungskomponente zwischen diesen und anderen Verbindungsvorrichtungen auswählen.
Zumindest ein medizinischer Eingriffsparameter kann eine Position einer Positioniervorrichtung umfassen. Alternativ, oder zusätzlich, kann die Methode die Schritte umfassen zur Bereitstellung einer Positioniervorrichtung, zur Bereitstellung einer Positionserfassungseinrichtung und zur Erfassung einer Position der besagten Positioniervorrichtung. Die Merkmale der besagten Positioniervorrichtung und der besagten Positionserfassungseinrichtung können ähnlich oder gleich denen sein, die oben beschrieben sind, bei der Beschreibung des medizinischen Simulationssystems.
Ferner kann der Simulator für medizinische Eingriffe eine Einrichtung für die Datenausgabe von medizinischen Eingriffsdaten umfassen, und/oder die Methode kann ferner den Schritt für die Ausgabe von medizinischen Eingriffsdaten umfassen. Es wird wieder auf obige Beschreibung des medizinischen Simulationssystems verwiesen. So kann die Einrichtung für die Datenausgabe auch ein haptisches Gerät umfassen und/oder die Methode kann den weiteren Schritt zur Bereitstellung eines haptischen Feedback an einen Benutzer umfassen. Es wird wieder auf die obige Beschreibung verwiesen.
Vorzugsweise umfasst zumindest ein medizinischer Eingriffsparameter Daten betreffend Körpergewebe, das vorzugsweise dreidimensional ist.
Diese Daten betreffend Körpergewebe können sich zumindest auf einen der folgenden Parameter beziehen: Art des Gewebes, Härte des Gewebes, Elastizität des Gewebes, Zusammensetzung des Gewebes, Dichte des Gewebes, Röntgendichte des Gewebes, neurale Aktivität, Oxgenierung des Gewebes und/oder Temperatur. Ferner hängt vorzugsweise zumindest ein Parameter eines medizinischen Eingriffs von dem physiologischen Zustand ab.
Es wird bevorzugt, dass besagtes haptisches Feedback von besagten Daten betreffend Gewebe abhängt und/oder dass die Methode die Schritte umfasst, die das haptische Feedback anpassen, das von besagtem Gewebe betreffenden Daten abhängt. Es wird wieder auf die Beispiele und weitere Merkmale verwiesen, wie oben in Zusammenhang mit dem medizinischen Simulationssystem beschrieben.
Es wird ferner bevorzugt, dass die physiologischen Zustände von zumindest einem der Parameter bestimmt werden, wie oben in Zusammenhang mit der Beschreibung des medizinischen Simulationssystems beschrieben.
Ferner wird es bevorzugt, dass der Schritt zur Erzeugung des physiologischen Zustands oder der Schritt zur Anpassung des physiologischen Zustands automatisch, halbautomatisch und/oder manuell erfolgt. Automatisch bedeutet, dass dieser Schritt erfolgt, ohne dass ein Benutzer oder Ausbilder absichtlich den physiologischen Zustand verändert. Manuell bedeutet, dass dieser Schritt von einem Benutzer und/oder Ausbilder manuell durchgeführt wird. Zum Beispiel kann ein Ausbilder die Herzfrequenz und/oder den Blutdruck bei Änderung eines medizinischen Eingriffsparameters anpassen. Dieser Schritt kann jedoch auch automatisch erfolgen, das heißt, ohne einen Benutzer oder einen Ausbilder, der diese Zustände einstellt und/oder anpasst. Schließlich kann es auch möglich sein, dass der physiologische Zustand teilweise automatisch eingestellt wird und teilweise manuell eingestellt wird. Eine solche Kombination von automatisch und manuell wird als halbautomatisch bezeichnet.
Vorzugsweise umfasst der physiologische Zustand eine Dateneingabeeinrichtung.
Ferner kann die medizinische Simulationsmethode die weiteren Schritte zur Bereitstellung von Überwachungs- und/oder Anzeigeeinrichtungen zur Überwachung von Bildern betreffend zumindest Teile des physiologischen Zustands, des simulierten medizinischen Eingriffs und/oder Daten betreffend Körper- und Anzeigedaten, die sich zumindest auf Teile des physiologischen Zustands beziehen, den simulierten medizinischen Eingriff und/oder Daten betreffend Körpergewebe mit der besagten Überwachungseinrichtung umfassen. Vor allem umfassen die Überwachungseinrichtungen vorzugsweise eine Visualisierungseinrichtung zur Visualisierung von Daten betreffend physiologische Zustände, den simulierten medizinischen Eingriff und/oder Daten betreffend Körpergewebe, wobei die Visualisierungseinrichtung der Visualisierung von Daten von entsprechenden realen Bildgebungsgeräten ähnelt. Weitere bevorzugte Ausführungsformen von realen Bildgebungsgeräten werden oben dargelegt. Es wird wieder auf die Diskussion des medizinischen Simulationssystem verwiesen.
Es kann ferner bevorzugt sein, dass die medizinische Simulationsmethode auch den Schritt des Informationsflusses von dem Simulator für medizinische Eingriffe und/oder von der Verbindungseinrichtung zu den Überwachungs- und/oder Anzeigeeinrichtungen umfasst. Dabei können der Simulator für medizinische Eingriffe, der Simulator für physiologische Zustände (über die Verbindungseinrichtung) und die Verbindungseinrichtung mit der Überwachungs- und/oder Anzeigeeinrichtung verbunden werden.
Ferner kann die Methode auch die Schritte umfassen zur Bereitstellung von Datenspeicherungskomponenten und zur Speicherung von Daten betreffend den medizinischen Eingriff und/oder den physiologischen Zustand. Diese kann in einer endgültigen Analyse und/oder einem Schritt zur Nachbereitung benutzt werden.
Ferner kann die Methode auch den Schritt umfassen zur Bereitstellung von mindestens einem weiteren Simulator für medizinische Eingriffe. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Methode die Schritte umfassen zur Bereitstellung von mindestens einem weiteren Simulator für physiologische Zustände und wahlweise den Schritt der Verbindung zwischen jedem weiteren Simulator für physiologische Zustände und einem entsprechenden Simulator für medizinische Eingriffe. Schließlich kann die Methode auch den Schritt zur Anpassung eines physiologischen Zustands eines Simulators für physiologische Zustände basierend auf dem physiologischen Zustand eines anderen Simulators für physiologische Zustände umfassen. Es wird wieder auf die obige Beschreibung des medizinischen Simulationssystems verwiesen.
Die Ausgabeeinrichtung für physiologische Zustände der vorstehend beschriebenen Methode kann in der Form der Ausgabeeinrichtung für physiologische Zustände sein wie oben in Zusammenhang mit dem medizinischen Simulationssystem beschrieben. Jedoch kann sie auch eine Einrichtung umfassen, um Informationen an einen Schauspieler auszugeben, der dann Handlungen betreffend diese Information ausführt. Falls, zum Beispiel, im Rahmen des simulierten medizinischen Eingriffs, ein Benutzer eine schmerzempfindliche Geweberegion schmerzhaft punktiert, kann diese Information an den Schauspieler geschickt werden, z. B. über Kopfhörer, und der Schauspieler kann dann darauf reagieren durch das Ausdrücken einer Schmerzstärke, z. B. durch Schreien.
Schließlich, gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung, bezieht sich die vorliegende Erfindung auch auf eine Benutzung von einem medizinischen Simulationssystem und/oder einer medizinischen Simulationsmethode wie in dieser Beschreibung dargelegt, um medizinisches Personal und/oder Medizinstudenten auszubilden. Vorzugsweise wird die medizinische Simulation und/oder die medizinische Simulationsmethode für inter- und/oder multidisziplinäres Team Training benutzt, wobei Ärzte aus verschiedenen medizinischen Fachbereichen gleichzeitig ausgebildet werden. Sie kann ferner für immersive Szenarien benutzt werden. Sie kann auch benutzt werden um Verfahren zu trainieren, wobei die Kommunikation zwischen einem Patienten und einem Arzt wichtig ist, z. B. bei Verfahren wie Geburtshilfe, Darmspiegelung und/oder gynäkologischen Behandlungsverfahren. Auch kann die Methode benutzt werden, um relativ einfache medizinische Behandlungsverfahren zu trainieren, wie zum Erhalten von Blutproben. Außerdem können die hierin beschriebene medizinische Simulationsmethode und/oder die medizinische Simulationsmethode auch benutzt werden, um neue Instrumente zu testen und/oder medizinisches Personal in der Benutzung von Instrumenten und Geräten zu unterweisen. Ferner noch kann die obige Methode und das hierin beschriebene System auch als Planungswerkzeug benutzt werden, um reale medizinische Verfahren, wie Operationen, zu planen.
Einige Merkmale und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden hierin beschrieben mit besonderem Hinweis auf ein Simulationssystem und/oder eine Simulationsmethode. Der Fachmann jedoch wird verstehen, dass wann immer ein solches Merkmal im Hinblick auf eines der Methode, des Systems und der Benutzung beschrieben wird, es ohne weiteres offensichtlich ist, dieses Merkmal auch in den anderen beiden des Systems, der Methode und der Benutzung zu nutzen.
Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung die folgenden Aspekte:

1. Ein medizinisches Simulationssystem, das einen Simulator für medizinische Eingriffe umfasst zur Simulation von zumindest Teilen eines medizinischen Eingriffs oder mehrerer medizinischer Eingriffe mit einer Dateneingabeeinrichtung für medizinische Eingriffe, vorzugsweise einen Simulator für physiologische Zustände zur Simulation von physiologischen Zuständen, vorzugsweise eine Datenausgabeeinrichtung für physiologische Zustände, um Informationen betreffend den physiologischen Zustand auszugeben, vorzugsweise eine Verbindungseinheit verbunden mit dem Simulator für medizinische Eingriffe und dem Simulator für physiologische Zustände geeignet für den Informationsfluss zwischen dem Simulator für medizinische Eingriffe und der Verbindungseinheit und zwischen dem Simulator für physiologische Zustände und der Verbindungseinheit.
2. Ein medizinisches Simulationssystem gemäß Aspekt 1, wobei besagte Einrichtungen für die Dateneingabe eine Positioniervorrichtung und Positionserfassungseinrichtung Umfassen zum Erfassen einer Position der besagten Positioniervorrichtung.
3. Ein medizinisches Simulationssystem gemäß der vorangehenden Aspekte, wobei besagte Einrichtungen für die Dateneingabe eine Instrumentenerfassungseinrichtung umfassen, ausgelegt sind, um zu detektieren, welches Instrument benutzt wird.
4. Ein medizinisches Simulationssystem gemäß der vorangehenden Aspekte, wobei besagte die Dateneingabeeinrichtung eine Drehungserfassungseinrichtung und/oder eine Kraftmessungseinrichtung umfasst.
5. Ein medizinisches Simulationssystem gemäß der vorangehenden Aspekte, wobei besagter Simulator für medizinische Eingriffe eine Einrichtung für die Datenausgabe umfasst.
6. Ein medizinisches Simulationssystem gemäß Aspekt 5, wobei die besagte Einrichtung für die Datenausgabe ein haptisches Gerät umfasst, ausgelegt, um einem Benutzer ein haptisches Feedback zu geben.
7. Ein medizinisches Simulationssystem gemäß der vorangehenden Aspekte, wobei besagter Simulator für medizinische Eingriffe, vorzugsweise dreidimensionale, Daten betreffend Körpergewebe umfasst.
8. Ein medizinisches Simulationssystem gemäß Aspekt 7, wobei die Daten betreffend Körpergewebe ferner zeitabhängig sind.
9. Ein medizinisches Simulationssystem gemäß der Aspekte 7 und 8, wobei Daten, die Gewebe betreffen, Daten umfassen, die mindestens eines der folgenden Merkmale betreffen: Art des Gewebes, Härte des Gewebes, Elastizität des Gewebes, Zusammensetzung des Gewebes, Dichte des Gewebes, Röntgendichte des Gewebes, neurale Aktivität, Oxygenierung des Gewebes, Temperatur.
10. Ein medizinisches Simulationssystem gemäß der Aspekte 7 bis 9, wobei besagte Daten, die Gewebe betreffen, von einem physiologischen Zustand abhängen, der von dem Simulator für physiologische Zustände simuliert wird.
11. Ein medizinisches Simulationssystem gemäß der Aspekte 2 bis 9, wobei medizinische Eingriffsdaten erzeugt werden basierend auf der Position der Positioniervorrichtung und den Gewebe betreffenden Daten.
12. Ein medizinisches Simulationssystem gemäß der vorangehenden Aspekte, wobei besagtes haptisches Feedback von besagten Gewebe betreffenden Daten abhängt.
13. Ein medizinisches Simulationssystem gemäß der vorangehenden Aspekte, wobei die physiologischen Zustände von mindestens einem der folgenden Parameter bestimmt werden: Herzschlag, Puls, Blutdruck, Körpertemperatur, Schmerzstärke, Erregungsstufe, Oxygenierung des Blutes, Atemfrequenz, Ist-Zustand der Atmung, Atemvolumen, Lungenvolumen, elektrische Aktivität des Herzens und Elektrokardiographie (EKG) Ableitungen, Zusammensetzung des Blutes, Konzentration und/oder Arten von pharmazeutischen Substanzen.
14. Ein medizinisches Simulationssystem gemäß der vorangehenden Aspekte, wobei der physiologische Zustand ausgelegt ist, um direkt von einem Benutzer eingestellt zu werden, um von einem Benutzer beeinflusst zu werden und/oder um von genannten Eingriffsdaten abhängig zu sein.
15. Ein medizinisches Simulationssystem gemäß der vorangehenden Aspekte, wobei der Simulator für physiologische Zustände ferner eine Dateneingabeeinrichtung umfasst.
16. Ein medizinisches Simulationssystem gemäß der vorangehenden Aspekte, wobei besagter Simulator für physiologische Zustände ferner eine Datenausgabeeinrichtung umfasst, um Informationen betreffend den physiologischen Zustand auszugeben.
17. Ein medizinisches Simulationssystem gemäß der vorangehenden Aspekte, wobei die Verbindungseinheit eine verdrahtete Verbindungseinrichtung, vorzugsweise ausgelegt für mindestens eine der Technologien Ethernet, TCP/IP, UDP, USB, Firewire, IEEE-1284, EIA-232; eine drahtlose Verbindungseinrichtung, vorzugsweise ausgelegt für Radiokommunikation, Bluetooth und/oder W-LAN; eine optische Verbindungseinrichtung, vorzugsweise ausgelegt für IrDA Protokolle, S/PDIF und/oder TOSLINK und/oder eine kinetische Verbindungseinrichtung, vorzugsweise ausgelegt für einen pneumatischen und/oder hydraulischen Informationsaustausch.
18. Ein medizinisches Simulationssystem gemäß der vorangehenden Aspekte, und ferner eine Überwachungseinrichtung umfassend, um zumindest Teile des physiologischen Zustands, des simulierten medizinischen Eingriffs und/oder Daten betreffend Körpergewebe zu überwachen.
19. Ein medizinisches Simulationssystem gemäß Aspekt 18, wobei die besagte Überwachungseinrichtung eine Visualisierungseinrichtung umfasst, um Daten betreffend den physiologischen Zustand, den simulierten medizinischen Eingriff und/oder Daten betreffend Körpergewebe darzustellen, wobei die Visualisierungseinrichtungen der Darstellung von Daten von entsprechenden realen Bildgebungsgeräten ähneln.
20. Ein medizinisches Simulationssystem gemäß Aspekt 19, wobei die realen Bildgebungsgeräte ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Röntgengeräten, CT-Scannern, C-Bögen, vorzugsweise mobilen, Ultraschallgeräten, EKG-Überwachungsgeräten, Videoschirmen, Sonographie, Ultraschall, Magnetresonanz-Bildgebungsgeräten, Kernspinresonanz-Bildgebungsgeräten, funktionale Magnetresonanz-Bildgebungsgeräten, Computertomographie-Röntgengeräten, axiale Computertomographiegeräten, Geräten für Radiographie, Endoskopie, Thermographie, Photographie, Mikroskopie, Fluoroskopie, Elektroenzephalographie, Elektrokardiographie, Magnetoenzephalographie, Positronen-Emissions-Tomographie, Einzelphotonenemissions-Computertomographie, Myokardperfusionsbildgebung, Szintigraphie, photoakustische Computertomographie, thermoakustische Computertomographie, photoakustische Mikroskopie, Nah-Infrarot-Spektroskopie, mobile Fluoroskopie, mobile Endoskopie, mobile Laparaskopie, mobile Magnetresonanz-Tomographie, mobile Computertomographie-Angiographie und/oder mobile Magnetresonanz-Angiographie.
21. Ein medizinisches Simulationssystem gemäß der Aspekte 18 bis 20, wobei die Verbindungseinheit ferner mit einer Überwachungseinrichtung verbunden ist und das System ferner ausgelegt ist für den Informationsfluss von der Verbindungseinheit zu den Überwachungseinrichtungen.
22. Ein medizinisches Simulationssystem gemäß der vorangehenden Aspekte und ferner eine Datenspeicherungseinrichtung umfassend, um Daten betreffend den medizinischen Eingriff und/oder den physiologischen Zustand zu speichern.
23. Ein medizinisches Simulationssystem gemäß der vorangehenden Aspekte, wobei das System eine Vielzahl an Simulatoren für medizinische Eingriffe umfasst.
24. Ein medizinisches Simulationssystem gemäß der vorangehenden Aspekte, wobei das System eine Vielzahl an Simulatoren für physiologische Zustände umfasst, von denen jeder einzelne mit den jeweiligen Simulatoren für medizinische Eingriffe verbunden sein kann durch entsprechende Verbindungseinheiten und die miteinander verbunden sein können durch weitere eine Verbindungsvorrichtung für Simulatoren für physiologische Zustände.
25. Ein medizinisches Simulationssystem gemäß der vorangehenden Aspekte, wobei jeder Zustand eines Simulators für physiologische Zustände geeignet ist, um von einem Zustand eines anderen Simulators für physiologische Zustände beeinflusst zu werden.
26. Eine medizinische Simulationsmethode die Schritten umfassend für die Bereitstellung eines Simulators für medizinische Eingriffe, um zumindest Teile eines medizinischen Eingriffs oder mehrerer medizinischer Eingriffe zu simulieren umfassend mindestens einen medizinischen Eingriffsparameter, Eingabekomponenten für medizinische Eingriffsdaten zum Empfang von Daten, für die Bereitstellung eines Simulators für physiologische Zustände, um physiologische Zustände zu simulieren, vorzugsweise für die Bereitstellung von einer Ausgabeeinrichtung für physiologische Zustände, um Informationen betreffend den physiologischen Zustand auszugeben, für die Erzeugung eines physiologischen Zustands, für die Ausgabe von Informationen betreffend den physiologischen Zustand, für die Ausführung eines simulierten medizinischen Eingriffs mit dem Simulator für medizinische Eingriffe, wobei zumindest ein medizinischer Eingriffsparameter geändert werden kann, für die Anpassung des physiologischen Zustands basierend zumindest auf einem medizinischen Eingriffsparameter.
27. Eine medizinische Simulationsmethode gemäß Aspekt 26 und ferner die Schritte umfassend die Bereitstellung von Verbindungseinrichtungen, um den Simulator für medizinische Eingriffe und den Simulator für physiologische Zustände zu verbinden und das Verbinden des Simulators für medizinische Eingriffe und des Simulators für physiologische Zustände.
28. Eine medizinische Simulationsmethode gemäß Aspekt 27, wobei die Verbindungseinrichtungen verdrahtete Verbindungseinrichtungen, vorzugsweise ausgelegt für zumindest eine der Technologien Ethernet, TCP/IP, UDP, USB, Firewire, IEEE-1284, EIA-232; drahtlose Verbindungseinrichtungen, vorzugsweise ausgelegt für Radiokommunikation, Bluetooth, W-LAN; optische Verbindungseinrichtungen, vorzugsweise ausgelegt für IrDA Protokolle, S/PDIF, TOSLINK und/oder kinetische Verbindungseinrichtungen, vorzugsweise ausgelegt für einen pneumatischen und/oder hydraulischen Informationsaustausch umfasst.
29. Eine medizinische Simulationsmethode gemäß der Aspekte 26 bis 28, wobei zumindest einer der medizinischen Eingriffsparameter eine Position einer Positioniervorrichtung umfasst und/oder wobei die Methode ferner die Schritte umfasst, zur Bereitstellung einer Positioniervorrichtung, zur Bereitstellung einer Positionserfassungseinrichtung und zur Erfassung einer Position der besagten Positioniervorrichtung.
30. Eine medizinische Simulationsmethode gemäß der Aspekte 26 bis 29, wobei besagter Simulator für medizinische Eingriffe Einrichtungen umfasst für die Ausgabe von medizinischen Eingriffsdaten und/oder wobei die medizinische Simulationsmethode den weiteren Schritt zur Ausgabe von medizinischen Eingriffsdaten umfasst.
31. Eine medizinische Simulationsmethode gemäß Aspekt 30, wobei die besagte Einrichtung für die Datenausgabe ein haptisches Gerät umfasst und/oder die Methode den Schritt umfasst, um ein haptisches Feedback an einen Benutzer zu geben.
32. Eine medizinische Simulationsmethode gemäß der Aspekte 26 bis 31, wobei zumindest einer der medizinischen Eingriffsparameter Daten betreffend Körpergewebe, vorzugsweise dreidimensional, umfasst.
33. Eine medizinische Simulationsmethode gemäß Aspekt 32, wobei besagte Daten betreffend Körpergewebe Daten umfassen betreffend zumindest einen der folgenden Parameter: Art des Gewebes, Härte des Gewebes, Elastizität des Gewebes, Zusammensetzung des Gewebes, Dichte des Gewebes, Röntgendichte des Gewebes, neurale Aktivität, Oxygenierung des Gewebes, Temperatur.
34. Eine medizinische Simulationsmethode gemäß der Aspekte 26 bis 33, wobei zumindest ein medizinischer Eingriffsparameter von dem physiologischen Zustand abhängt.
35. Eine medizinische Simulationsmethode gemäß der Aspekte 30 bis 34, wobei besagtes haptisches Feedback von besagten Daten betreffend Körpergewebe abhängt und/oder die Methode den Schritt zur Anpassung des haptischen Feedbacks umfasst, das von besagten Daten betreffend Körpergewebe abhängt.
36. Eine medizinische Simulationsmethode gemäß der Aspekte 26 bis 35, wobei die physiologischen Zustände von mindestens einem der folgenden Parameter bestimmt werden: Herzschlag, Puls, Blutdruck, Hormonkonzentration, Körpertemperatur, Schmerzstärke, Erregungsstufe, Oxgenierung des Blutes, Atemfrequenz, Ist-Zustand der Atmung, Atemvolumen, Lungenvolumen, elektrische Aktivität des Herzens und Elektrokardiographie (EKG) Signale, Blutzusammensetzung, Konzentration und/oder Arten von pharmazeutischen Substanzen.
37. Eine medizinische Simulationsmethode gemäß der Aspekte 26 bis 36, wobei der Schritt zur Erzeugung des physiologischen Zustand und/oder der Schritt zur Auslegung des physiologischen Zustands automatisch, halbautomatisch und/oder manuell erfolgt.
38. Eine medizinische Simulationsmethode gemäß der Aspekte 26 bis 37, wobei der Simulator für physiologische Zustände eine Dateneingabeeinrichtung umfasst, und/oder wobei die Methode die weiteren Schritte für die Eingabe von Daten an den Simulator für physiologische Zustände umfasst.
39. Eine medizinische Simulationsmethode gemäß der Aspekte 26 bis 38 die weiteren Schritte umfassend zur Bereitstellung von einer Überwachungs- und/oder Anzeigeeinrichtung, um Bilder zu überwachen betreffend zumindest Teile des physiologischen Zustands, des simulierten medizinischen Eingriffs und/oder Daten betreffend Körpergewebe und Anzeige von Daten betreffend zumindest Teile des physiologischen Zustands, des simulierten medizinischen Eingriffs und/oder Daten betreffend Körpergewebe mit besagter Überwachungseinrichtung.
40. Eine medizinische Simulationsmethode gemäß Aspekt 39, wobei besagte Überwachungseinrichtung eine Visualisierungseinrichtung umfasst zur Visualisierung von Daten betreffend den physiologischen Zustand, den simulierten medizinischen Eingriff und/oder Daten betreffend Körpergewebe, wobei die Visualisierungseinrichtung der Darstellung von Daten von entsprechenden realen Bildgebungsgeräten ähnelt.
41. Eine medizinische Simulationsmethode gemäß Aspekt 40, wobei die realen Bildgebungsgeräte ausgewählt werden aus einer Gruppe bestehend aus Röntgengeräten, CT Scannern, C-Bögen, vorzugsweise mobilen, Ultraschallgeräten, EKG-Überwachungsgeräten, Videoschirmen, Sonographie, Ultraschall, Kernspintomographie-Geräten, Kernspinresonanz-Bildgebungsgeräten, funktionale Magnetresonanz-Bildgebungsgeräten, Computertomographie Röntgengeräten, axialen Computertomographiegeräten, Geräten für Radiographie, Endoskopie, Thermographie, Photographie, Mikroskopie, Fluoroskopie, Elektroenzephalographie, Elektrokardiographie, Magnetoenzephalographie, Positronen-Emissions-Tomographie, Einzelphotonenemissions-Computertomographie, Myokardperfusionsbildgebung, Szintigraphie, photoakustische Computertomographie, thermoakustische Computertomographie, photoakustische Mikroskopie, Nah-Infrarotspektroskopie mobile Fluoroskopie, mobile Endoskopie, mobile Laparaskopie, mobile Magnetresonanz-Tomographie, mobile Computertomographie-Angiographie und/oder mobile Magnetresonanz-Angiographie.
42. Eine medizinische Simulationsmethode gemäß der Aspekte 26 bis 41 und ferner den Schritt des Informationsflusses von dem Simulator für medizinische Eingriffe und/oder von der Verbindungseinrichtung zur Überwachungs- und/oder Anzeigeeinrichtung umfassend.
43. Eine medizinische Simulationsmethode gemäß der Aspekte 26 bis 42 und ferner die Schritte zur Bereitstellung von einer Datenspeicherungseinrichtung und die Speicherung von Daten betreffend den medizinischen Eingriff und/oder den physiologischen Zustand umfassend.
44. Eine medizinische Simulationsmethode gemäß der Aspekte 26 bis 43 den Schritt zur Bereitstellung von mindestens einem weiteren Simulator für medizinische Eingriffe umfassend.
45. Eine medizinische Simulationsmethode gemäß der Aspekte 26 bis 44 die Schritte zur Bereitstellung von mindestens einem weiteren Simulator für physiologische Zustände und den weiteren bevorzugten Schritt zur Verbindung jedes weiteren Simulators für physiologische Zustände mit den entsprechenden Simulatoren für medizinische Eingriffe umfassend.
46. Eine medizinische Simulationsmethode gemäß der Aspekte 26 bis 45 den weiteren Schritt umfassend, um einen physiologischen Zustand auszulegen eines Simulators für physiologische Zustände basierend auf dem physiologischen Zustand eines anderen Simulators für physiologische Zustände.
47. Benutzung eines medizinischen Simulationssystems und/oder einer medizinischen Simulationsmethode gemäß der vorangehenden Aspekte, um medizinisches Personal und/oder Medizinstudenten auszubilden.

Einige Ausführungsformen der Erfindung werden jetzt anhand der begleitenden Zeichnungen beschrieben. Diese Beschreibung, sowie die in den Zeichnungen dargestellten Merkmale, dienen nur zur Veranschaulichung. Sie sind jedoch keineswegs vorgesehen, den Umfang des Schutzes der gestellten Ansprüche zu beschränken. In den gesamten Zeichnungen bedeuten gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale.
1 stellt eine erste Ausführungsform eines medizinischen Simulationssystems der Erfindung dar;
2 stellt Überwachungs- und/oder Visualisierungseinrichtungen dar zur Darstellung von Daten betreffend einen physiologischen Zustand;
3 stellt eine andere perspektivische Sicht der Ausführungsform eines medizinischen Simulationssystems dar wie in 1 gezeigt;
4a–4c stellt Einzelheiten der Ausführungsform eines medizinischen Simulationssystems der vorliegenden Erfindung dar.
1 zeigt ein medizinisches Simulationssystem 2, welches ein Beispiel eines medizinischen Simulationssystems der Erfindung ist. Jedoch sollte es so verstanden werden, dass das medizinische Simulationssystem auch ein medizinisches Simulationssystem für Diagnostik sein könnte. Das medizinische Simulationssystem 2 umfasst einen Simulator für medizinische Eingriffe, um einen medizinischen Eingriff oder mehrere medizinische Eingriffe zu simulieren. Besagter Simulator für medizinische Eingriffe umfasst die Dateneingabeeinrichtung 102 (wie in 1, 3 und 4 dargestellt). Die Dateneingabeeinrichtung 102 kann auch eine Eingabe- und/eine Ausgabeeinrichtung umfassen, eine Krafterfassungseinrichtung, eine Drehungserfassungseinrichtung und/oder eine Positionserfassungseinrichtung. Das Simulationssystem 2 umfasst ferner einen Simulator für physiologische Zustände, um physiologische Zustände zu simulieren. Der Simulator für physiologische Zustände umfasst die Ausgabeeinrichtung 202 für physiologische Zustände, um Informationen betreffend einen physiologischen Zustand auszugeben. Die Ausgabeeinrichtung 202 für den physiologischen Zustand umfasst ein Patientenmodell und/oder Mannequin. Besagtes Mannequin umfasst normalerweise Lautsprecher und/oder andere Einrichtungen, um Informationen betreffend einen physiologischen Zustand auszugeben.
Das medizinische Simulationssystem kann zusätzlich oder alternativ eine Ausgabeeinrichtung für physiologische Zustände umfassen in Form eines Patientenmonitors oder eine Ausgabe oder Anzeige 202' eines Simulators für physiologische Zustände wie in 2 dargestellt. Solch eine Anzeige kann z. B. Herzschlag/Puls (ausgedrückt in 1/min) 2022, Blutdruck (in mm Hg), vorzugsweise gemessen mittels Blutdruckmanschette (intermittierend) 2024, einer Atemfrequenz (in 1/min), Körpertemperatur (in C° respektive F°) 2026, Sauerstoffsättigung des Blutes (in %) 2028, Blutdruck (in mm Hg) gemessen mittels Arteriendruckkatheter (vorzugsweise kontinuierlich) 2030, CO2-Konzentration 2032 in der ausgeatmeten Luft, die von einem simulierten Patienten abgegeben wird, vorzugsweise Messungen in % oder als partieller Druck in mm Hg. Dieser kann, z. B., mit einem Sensor gemessen werden, der an einem orotrachealen Schlauch eines Simulators angeschlossen ist und auch als Kapnographie bekannt ist. Andere Ausgabeeinrichtungen für physiologische Zustände können auch von einem Fachmann realisiert werden.
Ferner umfasst das medizinische Simulationssystem 2 eine Verbindungseinheit (nicht dargestellt) verbunden mit dem Simulator für medizinische Eingriffe und dem Simulator für physiologische Zustände. Diese Verbindungseinheit ist ausgelegt für den Informationsfluss oder -austausch zwischen dem Simulator für medizinische Eingriffe und der Verbindungseinheit und zwischen dem Simulator für physiologische Zustände und der Verbindungseinheit. Ferner umfasst die Ausführungsform des medizinischen Simulationssystems, wie in 1 dargestellt, eine Überwachungseinrichtung, z. B., eine Anzeige 204, um zumindest Teile des physiologischen Zustands, des simulierten medizinischen Eingriffs und/oder Daten betreffend Körpergewebe zu überwachen. Die Anordnung 204 kann auch bezeichnet werden als Geräteausgabe für simulierte medizinische Bildgebung, als Datenausgabe für das medizinische Eingriffssystem. Ferner kann ein Bildschirm auch benutzt werden, um Informationen über einen Eingriff auszugeben und/oder um Anweisungen an einen Benutzer und/oder einen Schauspieler auszugeben. Das medizinische Simulationssystem 2 umfasst ferner ein Simulations-Computertomographie-Gerät 108, das einem echten CT-Gerät ähnelt, das heißt, 108 kann auch als ein simuliertes medizinisches Bildgebungsgerät angesehen werden.
In der dargestellten Ausführungsform umfasst die Eingabeeinrichtung für medizinische Eingriffsdaten 102 die Positioniervorrichtung 1022, zum Beispiel, einen Trokar (siehe 3–4). Allgemeiner, die Positioniervorrichtung 1022 kann zumindest realisiert werden als ein Teil eines medizinischen, vorzugsweise eines chirurgischen Instruments und/oder eines Diagnostikwerkzeugs. Die Dateneingabeeinrichtung 102 ist ausgelegt, um die Position der Positioniervorrichtung 1022 zu erfassen. Das heißt, sowohl die allgemeine Position der Positioniervorrichtung 1022 sowie ihre räumliche Orientierung können erfasst werden. In einer vereinfachten Version kann es auch möglich sein nur die Position und/oder die Orientierung der Positioniervorrichtung 1022 zu erfassen. Des Weiteren kann es auch möglich sein nur einen Teil (d. h., eine Richtung im Raum) der Positioniervorrichtung zu erfassen. Zum Beispiel, eine Translationskomponente kann durch eine parallelverschiebbare Verstellvorrichtung erfasst werden oder Befestigung eines haptischen Gerätes und/oder Armatur 1024. Ferner kann die Dateneingabeeinrichtung 102 auch für die Datenausgabe ausgelegt sein. In der dargestellten Ausführungsform kann die Dateneingabeeinrichtung auch eine Datenaungabeeinrichtung umfassen und ein haptisches Gerät, das ausgelegt ist, um ein haptisches Feedback an einen Benutzer U zu geben. In der dargestellten Ausführungsform ist es möglich eine Kraft für eine Positioniervorrichtung 1022 bereit zu stellen über krafterzeugende Elemente oder Armelemente 104, 104' und 104''. Diese krafterzeugenden oder Armelemente können geeignet sein, um eine Kraft an die Positioniervorrichtung bereit zu stellen. Zusätzlich oder alternativ dazu, können sie auch eingestellt werden, um eine Position der Positioniervorrichtung 1022 zu erfassen oder zu verfolgen. Sie können Stangen für die Kraftübertragung und Positionserfassung umfassen, und die Arme oder Beine können mit einer Sensor-/Schauspielerkomponente verbunden sein. In den 1 und 3–4 wird auch das Polster für Eingriffe oder die Stützeinheit 106 dargestellt, welche eine Konstruktion sein kann, die an dem Patientenmodell für die Einführung des medizinischen Instrumentes angebracht werden kann.
Die Stützeinheit 106 kann oben auf dem Mannequin 202 liegen oder in dem Mannequin 202 eingebettet werden. Es ist jedoch auch möglich, dass die Stützeinheit 106 vollständig weggelassen wird. Das Polster für Eingriffe und/oder die Stützeinheit 106 können eine zweckmäßige und realistische haptische oder „Fühl”-Stütze für die Positioniervorrichtung 1022 liefern. Ferner stellen die 1 und 4a–c auch eine Laserlinie 1080 dar, die einer realen Laserlinie ähnelt, wie sie in einem Computertomographie-Gerät benutzt wird. Das medizinische Simulationssystem und eine entsprechende Simulationsmethode werden jetzt detaillierter beschrieben.
Das medizinische Simulationssystem 2 umfasst einen Simulator für medizinische Eingriffe. Der besagte Simulator für medizinische Eingriffe umfasst eine Dateneingabeeinrichtung 102 und einen dreidimensionalen Datensatz betreffend Körpergewebe. Dieser Datensatz umfasst Daten betreffend die Dichte des Gewebes. Ein solcher Datensatz kann erhalten werden, zum Beispiel, durch die Bildgebung eines realen Patienten indem man Standard-Bildgebungstechniken benutzt, wie Computertomographie, Magnetresonanztomographie, Ultraschall und ähnliches. Ein solcher Datensatz umfasst verschiedene Voxel, welche, im Prinzip, Pixel in einem dreidimensionalen Datensatz sind. Das heißt, mit anderen Worten, jedes dreidimensionale Voxel wird mit einem Wert betreffend seine Gewebedichte beschrieben. Diese Gewebedichte kann, zum Beispiel, zweckdienlich mit Werten von 0 bis hin zu 100 ausgedrückt werden. Normalerweise kann hartes und dichtes Gewebe (wie Knochen) eine höhere Dichte haben als weiches Gewebe, z. B. Fettgewebe. Dieser, im allgemeinen dreidimensionale, Datensatz kann auch ein Teil des Simulators für medizinische Eingriffe sein.
Ferner kann der Simulator für medizinische Eingriffe auch Datenausgabeeinrichtungen umfassen. In den dargestellten Ausführungsformen umfassen Datenausgabeeinrichtungen für medizinische Eingriffe haptische Geräte. In der dargestellten Ausführungsform bildet das haptische Gerät auch die Dateneingabeeinrichtung, das heißt die Positionserfassungseinrichtung 102. Diese Anordnung kann ausgelegt werden, um Kräfte auf eine Positioniervorrichtung 1022 auszuüben. Die Positioniervorrichtung 1022 ist als ein Trokar dargestellt. Mit diesem Trokar kann ein Schritt eines medizinischen Eingriffs simuliert werden. Als Beispiel wird eine simulierte Kyphoplastie oder Vertebroplastie in Betracht gezogen. Dieser medizinische Eingriff umfasst den Schritt des Durchstechens eines Trokars durch die Haut und anderes Gewebe, um eine Spitze eines Trokars in einem Wirbel zu positionieren. Dies kann von dem Simulator für medizinische Eingriffe simuliert werden. Eine Position der Positioniereinrichtung 1022, hier des Trokars, wird mit der Positionserfassungseinrichtung 102 gemessen. Diese Position im realen Raum wird dann benutzt, um eine Position einer virtuellen Spitze dieses Trokars in dem dreidimensionalen Datensatz betreffend Körpergewebe zu berechnen. Je nach Position der Spitze und Dichte des Gewebes an dieser Position wird eine andere Kraft an dem haptischen Gerät 102 bereit gestellt. Zum Beispiel kann eine zu überwindende starke Kraft ausgeübt werden, wenn besagte Spitze mit einer Knochenstruktur in Kontakt tritt und eine geringe Kraft kann erforderlich sein, wenn besagte Spitze in Kontakt mit weichem Gewebe tritt. Dadurch „fühlt” ein Benutzer U die Gewebestruktur des simulierten Patienten. Der Benutzer kann generell ein Mitglied des medizinischen Teams sein, wie z. B. ein Arzt, insbesondere ein Chirurg. Des Weiteren umfasst das medizinische Simulationssystem 2 auch die Überwachungseinrichtung 204. Die Überwachungseinrichtung 204 kann, zum Beispiel, Bilder anzeigen, die Bildern eines realen Bildgebungsgerätes ähneln, das für reale Patienten benutzt wird. Nur als Beispiel, ein Monitor 204 kann ein Bild anzeigen, das einem Computertomographie-Bild ähnelt, wie es normalerweise in der entsprechenden realen Chirurgie benutzt wird. In einem solchen Bild können die Daten betreffend Körpergewebe und Positionen von simulierten Instrumenten, hier die Spitze eines Trokars, angezeigt werden. Ferner kann die exakte Bildgebungssebene, wie sie auf der Überwachungseinrichtung 204 gezeigt wird, durch die Laserlinie 1080 dargestellt werden. Die Laserlinie kann der Laserlinie eines Bildgebungsgerätes ähneln. Sie kann als Orientierungshilfe geeignet sein für die korrekte Positionierung eines Instrumentes und/oder das Einsetzen eines Instrumentes. Sie kann ferner zeigen, in welcher Ebene Bilder erzeugt werden.
Vorzugsweise ähnelt das Simulationsgerät einem realen Gerät, allgemein als 108 ausgewiesen, und kann in das System eingeschlossen werden. Üblicherweise werden die Positioniervorrichtung und das haptische Gerät 102 und die Überwachungseinrichtung 204 über eine Verbindungseinheit miteinander verbunden. Dadurch kann ein zweckdienlicher und realistischer Simulator für medizinische Eingriffe bereit gestellt werden mit einem haptischen Feedback an einen Benutzer U und mit einer Überwachungseinrichtung 204.
Was 4a anbelangt, so kann das Gerät 102 möglicherweise auch ausgelegt sein, um verschiedene Instrumente aufzunehmen. Zum Beispiel können sowohl ein Instrument, das einem Trokar ähnelt und ein Instrument, das einem Skalpell ähnelt, in der Instrumentenhalterung, der Verbindungs- und/oder Kupplungseinrichtung 1026 aufgenommen werden. Die Kupplungsvorrichtung für Instrumente 1026 kann ausgelegt sein, um die Drehposition der Positioniervorrichtung 1022 zu erfassen. In einer solchen Situation kann es bevorzugt sein, dass das System auch eine Instrumentenerfassungseinrichtung umfasst, die geeignet sind, um zu erfassen, welches Instrument in die Verbindungsvorrichtung 1026 aufgenommen wird. Dies kann, z. B., mit Strichcode-Lesern und/oder durch Radiofrequenz-Identifikation (RFID) realisiert werden. Dies würde, wiederum, das Bild ändern, das auf den Überwachungskomponenten 204 dargestellt wird.
Die dargestellte und beschriebene Ausführungsform umfasst auch einen Simulator für physiologische Zustände. Besagter Simulator für physiologische Zustände simuliert in der Regel physiologische Zustände. Zum Beispiel kann der physiologische Zustand durch Blutdruck und/oder Puls definiert werden. Im Allgemeinen jedoch bildet eine Vielzahl an verschiedenen Parametern den physiologischen Zustand. Ferner umfasst das erfinderische medizinische Simulationssystem auch eine Verbindungseinheit verbunden mit dem Simulator für medizinische Eingriffe und dem Simulator für physiologische Zustände. Dabei können Informationen zwischen diesen beiden Simulatoren fließen. Mit anderen Worten,
die Informationen des Simulators für physiologische Zustände können den Simulator für medizinische Eingriffe beeinflussen und umgekehrt. Falls, in dem oben beschriebenen Beispiel, der Benutzer U die Aorta mit einer Spitze eines simulierten Trokars punktiert, kann diese Information den physiologischen Zustand verändern, um einen niedrigeren Blutdruck aufzuweisen. Der Simulator für physiologische Zustände umfasst normalerweise auch Datenausgabeeinrichtungen. Diese werden in Zusammenhang mit der Beschreibung von 2 oben beschrieben. Eine andere Ausgabeeinrichtung kann auch eine Ausgabeeinrichtung umfassen, die direkt einem Mannequin zugeordnet ist. Seinerseits kann ein zweiter Benutzer, zum Beispiel, ein Anästhesist in der Ausbildung den veränderten physiologischen Zustand bemerken und darauf reagieren. Eine solche Reaktion, z. B., die Verabreichung einer pharmazeutischen Substanz, kann wiederum auch einen Parameter des Simulators für medizinische Eingriffe ändern. Zum Beispiel können Werte betreffend die Dichte des Gewebes verändert werden.
So wird eine geeignete und verbesserte und realistische Simulationsumgebung geschaffen, welche benutzt werden kann, um medizinisches Personal und insbesondere Ärzte in der Ausbildung in einem realen interdisziplinären Team-Training auszubilden. Ferner wird auch bevorzugt, dass eine Datenspeichereinrichtung bereit gestellt wird, um Daten zu speichern betreffend die Simulation von medizinischen Eingriffen und/oder die Simulation von physiologischen Zuständen. Dieser Datenspeicher kann dann, anschließend, benutzt werden, um die durchgeführte Simulation zu analysieren.
Zum Abschluss werden verschiedene konkrete und praktische Beispiele zur Ausführung der Erfindung beschrieben.
Beispiel 1
Ein Simulator für physiologische Zustände ausgeführt als Mannequin-Simulator wird auf einen Operationstisch gelegt. Ein Simulator für medizinische Eingriffe geeignet, um eine Angioplastie zu simulieren, wird neben die Leistengegend des Mannequins gestellt. Der Simulator für medizinische Eingriffe kann, zum Beispiel, ein CathLab VR Simulator von CAE Healthcare sein. Beide Simulatoren werden über eine Verbindungseinheit verbunden.
Eingaben und Maßnahmen, die sowohl an dem Simulator für physiologische Zustände und dem Simulator für medizinische Eingriffe durchgeführt werden, erzeugen Daten, die mit der Verbindungseinheit verknüpft sind. Diese Daten werden in der Verbindungseinheit verarbeitet. Dies kann Ausgaben an dem Simulator für medizinische Eingriffe und dem Simulator für physiologische Zustände erzeugen. Ausgaben an dem Simulator für medizinische Eingriffe sind generell anatomischer Art und Ausgaben an dem Simulator für physiologische Zustände sind physiologischer Art.
Beispielsweise kann an dem Simulator für Angioplastie, eine Ballondilation oder eine Stent-Implantation eine Thrombose verursachen und demzufolge eine verstopfte Arterie mit eventuellem Myokardinfarkt. Diese Information kann von der Verbindungseinheit verarbeitet werden und kann an den Mannequin-Simulator (welches der Simulator für physiologische Zustände ist) weitergesendet werden, wobei möglicherweise eine physiologische Reaktion in diesem Simulator ausgelöst wird.
Ferner können Anästhetikum, Antikoagulans und/oder Kontrastmittel, usw., in dem entsprechenden Simulator angewandt werden. Diese können anatomische (z. B. verbesserte Sichtbarkeit der Gefäße in der Angiographie erhalten durch ein Kontrastmittel) und physiologische Veränderungen (z. B. eine allergische Reaktion auf ein Kontrastmittel) im Simulator verursachen, die von der Verbindungseinheit übermittelt werden können.
Beispiel 2

a) Ein weiteres Beispiel kann auch eine transvaginale Sonographie sein. Hierin ist der Simulator für medizinische Eingriffe ein diagnostischer Ultraschallsimulator (so wie z. B. ein ScanTrainer). Dieser Simulator befindet sich neben einer Stelle eines Patientenschauspielers, die untersucht werden muss. Der Simulator für medizinische Eingriffe ist mit dem Patientenschauspieler durch eine Verbindungseinheit verbunden.

Zum Beispiel kann eine relativ starke Kraft und/oder eine abrupte Bewegung, die auf den Sonographie-Simulator und/oder den Ultraschall-Simulator ausgeübt wird, eine erhöhte Schmerzstärke in der Verbindungseinheit verursachen. Diese Information kann dann an den Schauspieler als eine Anweisung übermittelt werden, um eine erhöhte Schmerzstärke auszudrücken. Diese Information kann an den Schauspieler mittels eines Monitors und/oder Kopfhörern übermittelt werden.

b) Ein ähnliches Szenario könnte auch mit einem Mannequin-Simulator durchgeführt werden. Ein Simulator für physiologische Zustände kann unter einen Untersuchungstisch gestellt werden und ein Teil des Mannequin-Simulators, der einem menschlichen Körper ähnelt, kann auf den Untersuchungstisch gelegt werden.

Ferner kann dieses Beispiel auch bei invasiven Verfahren angewandt werden (z. B. Follikelpunktion). Hier können Schmerzstärke berechnet werden, die auch die (allgemeine, lokale, usw.) Anästhesie berücksichtigen. Schmerzstärken können vor allem durch Anästhesie gesenkt und/oder aufgehoben werden.
Beispiel 3

a) Ein weiteres Beispiel umfasst einen Mannequin-Simulator, der sich auf einem Operationstisch befindet, einen Anästhesie-Simulator, der mit dem Mannequin-Simulator verbunden ist, einen Endoskopie-Simulator, der neben den Mannequin-Simulator gestellt wird und ein Bildgebungsgerät (C-Bogen). Dieses Beispiel kann benutzt werden, um ein komplettes Chirurgen-Team auszubilden mit (und vorzugsweise bestehend aus) einem Chirurgen, einem ersten Assistenten, einem zweiten Assistenten und einem Anästhesisten. Alle Teile sind über eine Verbindungseinheit verbunden.

Das Chirurgen-Team kann eine Operation wie üblich ausführen. Plötzlich tritt ein unvorhersehbares Ereignis ein. Beispielsweise, kann ein Ausbilder eine Blutung verursacht haben. Diese Blutung ist mit Bildgebungsgeräten, die der Chirurg benutzt, nicht sichtbar. Diese Blutung hat Auswirkungen auf die physiologischen Parameter, was ein Handeln seitens des Anästhesisten erfordert. Üblicherweise entsteht in einer solchen Situation eine hektische Atmosphäre am Operationstisch. Der erste Assistent wird von der Verbindungs-einheit aufgefordert dem Chirurgen ein Operationsinstrument bereit zu stellen, das für die Situation nicht geeignet ist. So kann eine Situation geschaffen werden, um Teamfähigkeiten zu trainieren, wie z. B. Kommunikationsfähigkeiten und Führungsverhalten in einer solchen kritischen Situation.

b) Das obige Beispiel der Endoskopie kann auch so ausgelegt werden, dass der Chirurg ein Schauspieler ist. Dieser Chirurg-Schauspieler kann in unpassender Weise sprechen, um Spannungen im Operationsteam zu erzeugen. Ferner können seine Kommentare die Arbeitsatmosphäre beeinflussen. Seine Haltung kann von einer Verbindungseinheit beeinflusst werden, die von einem Ausbilder gesteuert wird. So kann während der simulierten Operation eine unangenehme Atmosphäre geschaffen werden. Dieses Training kann benutzt werden, um die Leistungsfähigkeit in solchen Situationen zu üben.

Die Ausführungsformen der Erfindung und die verschiedenen Merkmale und vorteilhafte Einzelheiten davon sind beschrieben worden mit Bezug auf die nicht-einschränkenden Ausführungsformen und Beispiele, die beschrieben werden und/oder in den beigefügten Zeichnungen bildlich dargestellt werden und in der obigen Beschreibung ausführlich dargelegt werden. Es sollte beachtet werden, dass die Merkmale, die in den Zeichnungen bildlich dargestellt werden, nicht zwingend maßstabsgerecht gezeichnet sind, und Merkmale einer Ausführungsform mit anderen Ausführungsformen verwendet werden können, wie der Fachmann erkennen würde, auch wenn es hierin nicht explizit angegeben wird. Die Beschreibung von bekannten Komponenten und Verfahrenstechniken kann weggelassen werden, um die Ausführungsformen der Erfindung nicht unnötig unverständlich zu machen. Die Beispiele, die hierin benutzt werden, sind lediglich dazu bestimmt, das Verständnis für die Möglichkeiten zu erleichtern, in denen die Erfindung benutzt werden kann und um ferner jenen Fachleuten auf dem Gebiet zu ermöglichen, die Ausführungsformen der Erfindung zu benutzen. Ferner sollten die Merkmale, die in der gesamten Beschreibung beschrieben werden, als optionale Merkmale verstanden werden, sofern es nicht ausdrücklich anders angegeben wird. Dementsprechend sollten die Beispiele und Ausführungsformen hierin nicht gedeutet werden als Einschränkung für den Umfang der Erfindung, der allein durch die beigefügten Ansprüche und das anwendbare Recht festgelegt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

IEEE-1284 [0025]
EIA-232 [0025]
IEEE-1284 [0052]
EIA-232 [0052]
IEEE-1284 [0052]
EIA-232 [0052]

Claims

Ein medizinisches Simulationssystem einen Simulator für medizinische Eingriffe umfassend, um zumindest Teile eines medizinischen Eingriffs oder mehrerer Eingriffe zu simulieren, eine Dateneingabeeinrichtung für medizinische Eingriffe umfassend, einen Simulator für physiologische Zustände, um physiologische Zustände zu simulieren, eine Datenausgabeeinrichtung für physiologische Zustände, um Informationen betreffend den physiologischen Zustand auszugeben, eine Verbindungseinheit verbunden mit dem Simulator für medizinische Eingriffe und dem Simulator für physiologische Zustände, ausgelegt für Informationsfluss zwischen dem Simulator für medizinische Eingriffe und der Verbindungseinheit und zwischen dem Simulator für physiologische Zustände und der Verbindungseinheit.
Ein medizinisches Simulationssystem gemäß Anspruch 1, wobei besagte Einrichtungen für die Dateneingabe eine Positioniervorrichtung und eine Positionserfassungseinrichtung umfassen, um eine Position der besagten Positioniervorrichtung zu erfassen.
Ein medizinisches Simulationssystem gemäß der vorangehenden Ansprüche, wobei besagter Simulator für medizinische Eingriffe eine Einrichtung für die Datenausgabe umfasst.
Ein medizinisches Simulationssystem gemäß Anspruch 3, wobei besagte Einrichtungen für die Datenausgabe ein haptisches Gerät umfassen, ausgelegt, um ein haptisches Feedback an einen Benutzer zu geben.
Ein medizinisches Simulationssystem gemäß der vorangehenden Ansprüche, wobei besagter Simulator für medizinische Eingriffe Daten betreffend Körpergewebe, vorzugsweise dreidimensional, umfasst.
Ein medizinisches Simulationssystem gemäß der vorangehenden Ansprüche, wobei besagtes haptisches Feedback von besagten Daten betreffend Körpergewebe abhängt.
Ein medizinisches Simulationssystem gemäß der vorangehenden Ansprüche, wobei die Verbindungseinheit eine verdrahtete Verbindungseinrichtung, vorzugsweise ausgelegt für zumindest eine der Technologien Ethernet, TCP/IP, UDP, USB, Firewire, IEEE-1284, EIA-232; eine drahtlose Verbindungseinrichtung, vorzugsweise ausgelegt für Radiokommunikation, Bluetooth und/oder W-LAN; eine optische Verbindungseinrichtung, vorzugsweise ausgelegt für IrDA Protokolle, S/PDIF und/oder TOSLINK und/oder eine kinetische Verbindungseinrichtung, vorzugsweise ausgelegt für einen pneumatischen und/oder hydraulischen Informationsaustausch umfasst.
Ein medizinisches Simulationssystem gemäß der vorangehenden Ansprüche und ferner eine Überwachungseinrichtung umfassend, um zumindest Teile des physiologischen Zustands, des simulierten medizinischen Eingriffs und/oder Daten betreffend Körpergewebe zu überwachen.
Ein medizinisches Simulationssystem gemäß Anspruch 8, wobei die Verbindungseinheit ferner mit der Überwachungseinrichtung verbunden ist und das System ferner ausgelegt ist für den Informationsfluss von der Verbindungseinheit zur Überwachungseinrichtung.
Eine medizinische Simulationsmethode die Schritte umfassend zur Bereitstellung eines Simulators für medizinische Eingriffe, um zumindest Teile eines medizinischen Eingriffs oder mehrerer medizinischer Eingriffe zu simulieren, zumindest einen medizinischen Eingriffsparameter, Eingabekomponenten für medizinische Eingriffsdaten, um Daten zu empfangen umfassend, zur Bereitstellung eines Simulators für physiologische Zustände, um physiologische Zustände zu simulieren, zur Bereitstellung von Ausgabekomponenten für physiologische Zustände, um Informationen betreffend den physiologischen Zustand auszugeben, zur Erzeugung eines physiologischen Zustands, zur Ausgabe von Informationen betreffend den physiologischen Zustand, zur Ausführung eines simulierten medizinischen Eingriffs mit dem Simulator für medizinische Eingriffe, worin mindestens ein medizinischer Eingriffsparameter geändert werden kann zur Auslegung des physiologischen Zustands basierend auf mindestens einem medizinischen Eingriffsparameter.
Eine medizinische Simulationsmethode gemäß Anspruch 10 und ferner die Schritte umfassend zur Bereitstellung einer Verbindungseinrichtung, um den Simulator für medizinische Eingriffe und den Simulator für physiologische Zustände zu verbinden und zur Verbindung des Simulators für medizinische Eingriffe und des Simulators für physiologische Zustände.
Eine medizinische Simulationsmethode gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei besagter Simulator für medizinische Eingriffe eine Einrichtung umfasst für die Ausgabe von medizinischen Eingriffsdaten und/oder wobei die medizinische Simulationsmethode die weiteren Schritte zur Ausgabe von medizinischen Eingriffsdaten umfasst.
Eine medizinische Simulationsmethode gemäß Anspruch 12, wobei besagte Einrichtung für die Datenausgabe ein haptisches Gerät umfasst und/oder wobei die Methode den Schritt umfasst, um einem Benutzer ein haptisches Feedback zu geben.
Eine medizinische Simulationsmethode gemäß der Ansprüche 10 bis 13, die weiteren Schritte umfassend zur Bereitstellung einer Überwachungs- und/oder Anzeigeeinrichtung, um Bilder zu überwachen betreffend zumindest Teile des physiologischen Zustands, des simulierten medizinischen Eingriffs und/oder Daten betreffend Körpergewebe und Anzeige von Daten betreffend zumindest Teile des physiologischen Zustands, des simulierten medizinischen Eingriffs und/oder Daten betreffend Körpergewebe mit besagter Überwachungseinrichtung.
Verwendung eines medizinischen Simulationssystems und/oder einer medizinischen Simulationsmethode gemäß der vorangehenden Ansprüche, um medizinisches Personal und/oder Medizinstudenten auszubilden.