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Die
Erfindung betrifft einen medizinischen Arbeitsplatz und ein Verfahren
zu dessen Betreiben.
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Ein
medizinischer Arbeitsplatz dient dazu, an einem Patienten eine medizinische
Maßnahme durchzuführen. Für verschiedenste
medizinisch-therapeutische Anwendungen werden hierbei unterschiedliche
Instrumente eingesetzt. Chirurgen haben schon immer am Design solcher
Instrumente mitgewirkt und versucht, diese bezüglich der jeweiligen klinischen
Anwendung unter anderem in Form, Stabilität, Material usw. – also bezüglich ihres
Designs – dediziert
zu beeinflussen. Bekannt ist auch die Entwicklung von Maßanfertigungen
bestimmter Instrumente für
einzelne Chirurgen. Eine derartige Instrumentenentwicklung ist sehr
aufwändig.
Sobald das Zusammenwirken derartig komplex entwickelter Instrumente
mit anderen Technologien erforderlich wird, welche an einem medizinischen
Arbeitsplatz eingesetzt werden, treten häufig Probleme auf. Es kommt
zu verschiedensten Interferenzen:
Soll z. B. ein speziell entwickeltes
medizinisches Instrument im Zusammenspiel mit der Technologie der Navigationsunterstützung verwendet
werden, kann die Nutzbarkeit der Instrumente erschwert sein. Beispielsweise
müssen
für die
optisch getrackte Navigation entsprechend sichtbare Marker am Instrument angebracht
werden. Die mechanische Anbringung kann hier bei bestimmten Formen
des Instruments erschwert sein. Bei elektromagnetisch getrackter
Navigation kommt es zu ferromagnetischen Störungen, wenn am Arbeitsplatz
vorhandene Instrumente mit dem elektromagnetischen Feld Wechselwirken.
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Der
operative Workflow bei einer medizinischen Maßnahme bzw. die Reihenfolge
des Einsatzes verschiedenster Instrumente oder anderer medizinischer
Hilfsmittel wie Schrauben, Plat ten, Verbindungselemente etc. erfordert
sehr gute Kenntnisse der geplanten OP-Schritte. Nur so können stets
die richtigen Instrumente angereicht werden, die richtigen Komponenten
in der richtigen Reihenfolge zugeführt und bedient werden. Erschwert
wird dies, wenn der Workflow in sterilem Umfeld stattfindet. Diese Komplexität führt immer
wieder zu Störungen
des OP-Ablaufs und führt
im schlimmsten Fall sogar zu Fehlern im Rahmen der Operation. So
kann z. B. ein falsches Material am Patienten eingesetzt werden, oder
der Chirurg bzw. dessen Aufmerksamkeit wird durch die Konzentration
auf die Auswahl des richtigen Hilfsmittels abgelenkt, so dass dieser
relevante Strukturen im oder am Patienten verletzt. Hieraus resultiert
in der Regel ein verlängerter
OP-Ablauf etc..
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Darüber hinaus
werden heute sämtliche
medizinischen Hilfsmittel dedizierter auf einzelne klinische Anwendungen
abgestimmt und spezialisiert. Dies führt zu einer Vielzahl an Instrumenten
und Implantaten, deren Zusammenspiel gewährleistet sein muss. Aufgrund
der eher seltenen Nutzungsfrequenz der jeweils speziellen Hilfsmittel
sind hier häufig Schulungen
des medizinischen Personals oder Unterstützung durch Experten der jeweiligen
Hersteller, z. B. eines Implantats – auch während einer Operation – notwendig.
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Heute
ist es bekannt, die o. g. Schwierigkeiten durch erfahrene, gut eingespielte
Teams von medizinischem Personal sowie einen entsprechend intensiven
Applikationssupport durch die jeweiligen Hersteller eines medizinisches
Hilfsmittels zu lösen. Bei
Verwendung von medizinischen Navigationssystemen ist z. B. eine
sehr aufwändige
Arbeitsweise notwendig. Dabei nutzt man entweder sehr komplexe,
zum Teil nicht ergonomische Instrumente oder es wird bei Verwendung
störender
Instrumente auf elektromagnetisches Tracking als Technologie gänzlich verzichtet.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum
Betreiben eines medizinischen Arbeitsplatzes und einen verbesserten medizinischen
Arbeitsplatz anzugeben.
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Hinsichtlich
des Verfahrens wird die Aufgabe gelöst gemäß Patentanspruch 1, hinsichtlich
des Arbeitsplatzes gemäß Patentanspruch
5. Vorrichtung und Verfahren werden im folgenden bezüglich jeweils entsprechender
Aspekte – auch
bezüglich
ihrer Ausgestaltungen – abwechselnd
erläutert.
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Der
zu betreibende medizinische Arbeitsplatz weist hierbei ein während einer
medizinischen Maßnahme
zu verwendendes medizinisches Hilfsmittel auf. Außerdem umfasst
er eine Systemsteuerung, welche die medizinische Maßnahme betreffende
Workflowinformationen verarbeitet und anzeigt. Erfindungsgemäß ermittelt
die Systemsteuerung eine aktuelle Zustandsinformation des Hilfsmittels und
gleicht die Zustandsinformation mit der Workflowinformation ab.
Der Arbeitsplatz enthält
zu letzteren Zwecken daher eine Erfassungseinheit und eine Abgleicheinheit.
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Als
medizinische Hilfsmittel werden in diesem Zusammenhang sämtliche
im Rahmen medizinischer Maßnahmen
denkbare Instrumente, Bauteile, Implantate oder auch Zubehör wie Nägel, Schrauben,
Spezialwerkezuge etc. verstanden. Eine Zustandsinformation des Hilfsmittels
ist z. B. dessen Bezeichnung, Kennung, Hersteller, Typ, Ausführung, Größe oder
auch dessen Ortsposition innerhalb des medizinischen Arbeitsplatzes.
Auch dessen Verwendungszustand, z. B. „in Benutzung”, „aktiv”, „ein”/”aus”, „geöffnet”, „verriegelt” usw..
Durch die Erfassung der Zustandsinformation des Hilfsmittel erhält die Systemsteuerung
also eine Rückmeldung über den
derzeitigen Zustand des Instruments. Hierdurch kann sie auf den
tatsächlichen
Arbeitsablauf am medizinischen Arbeitsplatz schließen. Durch
Vergleich mit der Workflowinformation der Systemsteuerung kann diese
so z. B. feststellen, ob der tatsächliche Arbeitsablauf dem geplanten
Workflow entspricht, ob das richtige Hilfsmittel zur richtigen Zeit
in richtiger Weise benutzt wird. Die Arbeitsschritte am Arbeitsplatz,
z. B. eines Chirurgen, werden so – zumindest indirekt – verfolgt
oder „mitgeloggt” und können so
für eine
Workflowautomatisierung genutzt werden.
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Ein
manuelles Weiterschalten – also
eine Anzeige des nächsten
Workflowschrittes mit den entsprechenden Anweisungen, Instrumentenempfehlungen
etc. – in
der Applikation der Systemsteuerung ist dann nicht mehr erforderlich.
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Die
Informationsübertragung
innerhalb der Systemsteuerung bzw. zur Erfassungseinheit oder Abgleicheinheit
sollte sich hierbei eines Standards bedienen. Hierzu bietet sich
eine Erweiterung des etablierten DICOM-Standards an. Weitere Kommunikationsstandards,
welche nutzbar wären,
stammen aus der Informationstechnologie und werden im Umfeld SOA
genutzt. Dies sind z. B. UDDI, WSDL, SOAP oder XML. Einzelne Komponenten
des Arbeitsplatzes sind dann bei Verwendung dieser Standards herstellerunabhängig austauschbar.
Sämtliche Komponenten
bzw. Hilfsmittel im Arbeitsplatz sind somit in diesen virtuell integriert.
Die Informationen im Arbeitsplatz werden erfindungsgemäß regelmäßig und
automatisch abgeglichen, z. B. mit dem Workflow bzw. der Systemsteuerung.
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Z.
B. kann die Zustandsinformation als aktueller Ort eines Instruments
mit Hilfe eines Navigationssystems als Erfassungseinheit bestimmt
werden. Das Navigationssystem wird dann mit anderen Worten nicht
nur weiterhin als Werkzeug zur korrekten Implantatplatzierung, sondern
gemäß der Erfindung auch
als Werkzeug zur korrekten operativen Vorgehensweise genutzt.
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Entsprechende
erfindungsgemäße Arbeitsplätze können darüber hinaus
als lernende Systeme konfiguriert werden, so dass Anpassungen an
spezifische Gegebenheiten in bestimmten Krankenhäusern bzw. bestimmte Vorlieben
eines Operateurs berücksichtigt
werden können.
Weiterhin ist es denkbar, den Arbeitsplatz in einer kundenspezifischen
Art aktiv zu konfigurieren. Somit können zunächst herstellerübergreifend
Konfigurationen des Workflows in der Systemsteuerung festgelegt
werden, welche dann aktiv auf einzelnen Komponenten oder besondere Implantate
herstellerabhängig
angepasst werden. Der Arbeitsplatz als Grundsystem ist jedoch für die herstellerunabhängige Verwendung
ausgelegt.
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Die
Genauigkeit der medizinischen Maßnahme und damit das therapeutische
Resultat sind verbessert. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet Unterstützung der
Ausweitung minimalinvasiver Vorgehensweisen mit entsprechend verbesserter
Patientensicherheit und geringerem Trauma durch den Eingriff. Insgesamt
wird der Arbeitsablauf verbessert und damit die Eingriffszeit kürzer.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ermöglicht
die o. g. vollständige
Integration, dass die Systemsteuerung den Benutzer des Arbeitsplatzes anhand
der Anzeige von Workflowinformationen durch die medizinische Maßnahme führt. Mit
anderen Worten wird der Anwender softwaregestützt nach Art eines „Wizards” durch
die Prozedur geführt.
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Ist
das Hilfsmittel beispielsweise ein Implantat, so kann diesem in
der Software der Systemsteuerung eine spezifische Arbeitsfrequenz,
also ein Sollworkflow zugeordnet werden. Diesen hat der Hersteller
des Implantats in Schriftform in technischen Unterlagen regelhaft
definiert. Gemäß der Erfindung werden
diese Regeln in die Software der Systemsteuerung umgesetzt und bilden
so den Soll-Workflow. Auf dieser Basis werden dann einzelne Typen, Größen etc.
von Instrumenten und Implantaten einander zugeordnet und mit den
jeweiligen Arbeitsschritten korreliert. Dadurch ist ein umfassendes
Wissen darüber,
welche Instrumente und Implantate wie zusammengehören bzw.
wie und wann angewendet müssen,
in der Systemsteuerung hinterlegt.
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Durch
die Erfassung der tatsächlichen Ist-Zustandsinformation
und den Abgleich mit dem Soll-Workflow ist der Ist-Arbeitsablauf kontrollierbar. Das
entsprechende Wissen muss nicht mehr exakt und genau vom Benutzer
des Arbeitsplatzes bereitgestellt bzw. erlernt werden, da dies in
der Systemsteuerung hinterlegt ist. Der Workflow für die medizinische
Maßnahme
kann damit automatisch von der Systemsteuerung vorgegeben werden.
Auch Warnungen bei Fehlern können
so dem Anwender – z.
B. durch Auslösen
eines Alarms – von
der Systemsteuerung aktiv kommuniziert werden, um eine Fehlnutzung
und damit Komplikationen zu vermeiden. So kann beispielsweise ein
potentielles Versagen des Implantats bei Auswahl einer zu schwachen
oder anderweitig falschen Schraube bzw. Implantats vermieden werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren
realisiert mit anderen Worten hierbei eine Art technisches Expertensystem.
Das medizinische Wissen und die therapeutischen Entscheidungen werden
jedoch hiervon nicht beeinflusst, da das System lediglich unterstützend, also
nicht direkt, in die medizinische Maßnahme eingreift. Die Systemsteuerung
ist eher als begleitendes Hilfsinstrument zu verstehen.
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Durch
die erfindungsgemäßen Maßnahmen muss
also kein spezielles Wissen über
die Verwendung bestimmter Hilfsmittel beim Bediener vorhanden sein.
So sind einzelne Komponenten bzw. Hilfsmittel im erfindungsgemäßen Arbeitsplatz
austauschbar. So sind z. B. Implantate herstellerunabhängig verwendbar.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
stellt damit den optimalen Einsatz des jeweiligen Hilfsmittels bzw.
Instrumentes auch unter schwierigen Bedingungen sicher.
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Die
Systemsteuerung ermittelt die Zustandsinformation mit Hilfe der
Erfassungseinheit. Diese kann z. B. eine im OP-Saal installierte
Videokamera mit zugeordneter Bildverarbeitung bzw. Mustererkennung
sein, welche bestimmte Arbeitsabläufe wiedererkennt und anhand
dessen den aktuellen Zustand der verwendeten Hilfsmittel bestimmt.
Die Systemsteuerung kann anhand dieser erkannten Informationen beispielsweise
den nächsten
Schritt im Workflow vorschlagen. Durch ein Kamerasystem oder ähnliches
erfolgt eine passive Erfassung der Zustandsinformation.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens kann aber auch das Hilfsmittel seine Zustandsinformation
aktiv mit Hilfe eines Senders an die Systemsteuerung übermitteln.
Hierzu besitzt das Instrument z. B. eine RFID-Markierung, mit welcher sie
sich aktiv an der Systemsteuerung bzw. dem gesamten Arbeitsplatz
identifiziert. Als aktive Übermittlung
von Zustandsinformationen können
in diesem Sinne auch klassische Trackingverfahren verstanden werden,
bei denen das Instrument sich über
aktive oder passive Marker dem Navigationssystem mitteilt. Eine
entsprechende IT-Plattform zur Kommunikation steht in der Regel
in einem Arbeitsplatz zur Verfügung,
z. B. in einem vorhandenen C-Bogen, dem Navigationssystem, einem
Anästhesiegerät oder ähnlichem.
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Derartige
Hilfsmittel können
auch mit anderen Worten als „intelligente” Hilfsmittel
verstanden werden, da sie – zumindest
in begrenzter Weise – über eine
Kommunikationsfähigkeit
mit der Systemsteuerung verfügen.
In gewisser Weise lässt
sich dies sogar für
die o. g. Lösung
behaupten, die mit passiven Hilfsmitteln arbeitet. Selbst diesen
wird durch die Erfassungseinheit und deren Zuordnung einer Zustandsinformation
eine gewisse „Intelligenz” zugeordnet.
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Das
Instrument bzw. Hilfsmittel wird in dieser Ausführungsform von vorneherein,
also bei dessen Design bzw. Entwicklung oder Fertigung in einem
integrierten Kontext bezüglich
des Arbeitsplatzes entwickelt und hat daher die Möglichkeit,
sich aktiv im Arbeitsplatz zu identifizieren. Das Tracking, Loggen usw.
des Zustandes, der Nutzung etc. des Hilfsmittels wird dadurch besonders
einfach bzw. effektiv.
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Wenn
nötig,
wird das Instrument daher z. B. bereits vorab aus nicht mit dem
Arbeitsplatz interferierenden Materialien gefertigt, z. B. aus Keramik oder
röntgendurchlässig, abhängig von
der jeweiligen klinischen Applikation bzw. der medizinischen Maßnahme welche
am Arbeitsplatz durchgeführt werden
soll.
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Die
Erfassungseinheit kann also in unterschiedlichster Weise ausgestaltet
sein und kann in vorteilhaften Ausführungsformen mindestens eine der
folgenden Komponenten enthalten: Eine Kamera mit einer Mustererkennungseinrichtung,
ein Navigationssystem oder ein RFID-Identifikationssystem.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann der Arbeitsplatz
ein zumindest einen Teil der medizinischen Maßnahme durchführendes medizinisches
Gerät enthalten.
Hierzu enthält
das medizinische Gerät
eine Schnittstelle zur Systemsteuerung. Auch das medizinische Gerät tauscht dann
Workflowinformation und/oder Zustandsinformation mit der Systemsteuerung
aus. Alle im Rahmen eines Arbeitsplatzes verwendeten Modalitäten haben
daher eine Software zur automatischen Verarbeitung dieser Informationen
und zur Steuerung der Einstellungen für ihre Anwendung. So kann anderseits
durch den Zugriff auf die Systemsteuerung z. B. eine automatische
Positionierung und Einstellung der jeweiligen Modalität erfolgen
Auch können
Komponenten verschiedener Hersteller hierdurch an- und ausgeschaltet
werden.
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Als
Vorteil ergibt sich hierbei, dass Hilfsmittel auch in einem erweiterten
Arbeitsplatz, z. B. nämlich in
angeschlossenen Modalitäten
entsprechend berücksichtigt
werden können.
Z. B. können
die Materialeigenschaften des Instruments im jeweiligen Workflow
berücksichtigt
werden, wenn diese als Zustandsinformation an die Systemsteuerung
gemeldet werden. Im Arbeitsplatz bewirkt dies die Unabhängigkeit von
spezifischen Instrumentenherstellern, da ein direkter Applikationssupport
nicht wirklich erforderlich ist. Dies kann auch bei einem Implantathersteller
Personalkosten im Applikationssupport sparen.
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Für eine weitere
Beschreibung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele der Zeichnung
verwiesen. Es zeigt:
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1 einen
medizinischen Arbeitsplatz gemäß der Erfindung.
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1 zeigt
einen medizinischen Arbeitsplatz 2 mit einem auf einer
Liege 4 gebetteten Patienten 6. Ein Arzt 8 führt am Patienten 6 eine
medizinische Maßnahme
durch, bei der er dem Patienten 6 einen Nagel 10 implantiert.
Der Arbeitsplatz 2 weist eine Systemsteuerung 12 auf,
welche Workflowinformation 14 über die vom Arzt 8 durchgeführte medizinische
Maßnahme
beinhaltet. An einem Monitor 16 wird die Workflowinformation 14 angezeigt.
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Am
Arbeitsplatz 2 sind verschiedene Typen von Schrauben 18a,
b vorrätig,
welche zur Verriegelung von Nägeln
im allgemeinen benutzt werden. Für den
speziell gewählten
Nagel 10 sind die Schrauben des Typs 18b notwendig.
Die Systemsteuerung 12 verfügt über eine Erfassungseinheit 20,
ein Kamerasystem mit Kamera 23 und einer Mustererkennungseinrichtung
(nicht dargestellt), welche in der Lage ist, die Schrauben 18a,
b zu identifizieren bzw. zu unterscheiden. Hierzu erzeugt die Erfassungseinheit
eine Zustandsinformation 21, im vorliegenden Fall Ort und Typ
der Schrauben 18a, b.
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Fälschlicherweise
versucht nun der Arzt 8 eine Schraube 18a zu benutzen
und mit dem Nagel 10 zu verbinden. Die Erfassungseinheit 20 erfasst, dass
sich die Schraube 18a zum Nagel 10 hin bewegt und
vergleicht die dies beschreibende Zustandsinformation 21 über eine
Abgleicheinheit 22 mit der Workflowinformation 14.
Da hier eine Abweichung festgestellt wird, nämlich die Verwendung einer
Schraube 18a anstelle einer Schraube 18b, wird
dies dem Chirurgen 8 am Monitor 16 angezeigt,
woraufhin dieser seinen Fehler bemerkt und den Nagel 10 mit
Hilfe von Schrauben 18b befestigt.
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Zum
Platzieren des Nagels 10 im Patienten 6 ist außerdem gemäß der Workflowinformation 14 zunächst eine
Zange 24 zum Einsetzen des Nagels 10, anschließend einen
Hammer 26 zur endgültigen
Platzierung des Nagels 10 und anschließend ein Schraubendreher 28 zur
Befestigung der Schrauben 18b notwendig.
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Auch
die Verwendung der genannten Werkzeuge wird von der Erfassungseinheit 20 beobachtet und
protokolliert, also „geloggt”. Der Arzt 8 benutzt zunächst richtigerweise
die Zange 24 zum Platzieren des Nagels 10, greift
jedoch dann zum Schraubenzieher 28 um die Schrauben 18b zu
befestigen. Auch dies wird wiederum von der Erfassungseinheit 20 erfasst
und über
die Abgleichseinheit 2 mit der Workflowinformation 14 verglichen.
Sobald der Arzt 8 den Schraubendreher 28 bewegt,
wird er über
den Monitor 16 darauf hingewiesen, zunächst den Hammer 26 zu
benutzen, um den Nagel 10 zu befestigen, bevor er den Schraubendreher 28 benutzt.
So wird der Arzt 8 zum richtigen Vorgehen durch die Systemsteuerung 12 geleitet
oder mit anderen Worten auch „gezwungen”.
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In
einer alternativen Ausführungsform
sind die Schrauben 18a, b mit verschiedenen RFID-Chips 30a,
b bestückt.
Die Erfassungseinheit 20 ist nun ein RFID-Sensor 32.
Die Schrauben 18a, b werden anhand des RFID-Sensors 32 und
nicht anhand der vorher verwendete Kamera 23 erkannt.
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In
einer weiteren alternativen Ausführungsform
ist die Erfassungseinheit 20 ein Navigationssystems 36.
Zange 24, Hammer 26 und Schraubendreher 28 weisen
daher Marker 34 des Navigationssystems auf. In dieser alternativen
Ausführungsform wird
die Bewegung des Schraubenziehers 28 anstelle des Hammers 26 durch
das Navigationssystem 36 anstelle der oben erwähnten Kamera 23 erfasst.
Die Reaktion der Systemsteuerung 12 ist die gleiche, wie oben
beschrieben.
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In
einer anderen alternativen Ausführungsform
weist der Arbeitsplatz 2 ein Röntgengerät 38 auf. Dieses verfügt über eine
Schnittstelle 40 zur Systemsteuerung 12. Über die
Schnittstelle 40 tauschen beide Teilkomponenten Zustandsinformation 40 und Workflowinformation 14 aus.
Somit ist auch das Röntgengerät 38 mit
sämtlicher
im Arbeitsplatz 2 verfügbaren
Information versorgt. So wird z. B. während der Benutzung des röntgenundurchlässigen Hammers 24 die
Röntgenstrahlung
automatisch ausgeschaltet, um den Patienten zu schonen. Dagegen wird
der Arzt 8 vom Röntgengerät 38 durch Übertragung
von Workflowinformation 14 zur Systemsteuerung 12 während einer
Röntgensitzung
aufgefordert, einen röntgendurchlässigen Schraubendreher 42 anstelle
des von ihm sonst vorzugsweise benutzten Schraubendrehers 28 zu
benutzen, der aus nicht röntgendurchlässigem Material
besteht.
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- 2
- Arbeitsplatz
- 4
- Liege
- 6
- Patient
- 8
- Arzt
- 10
- Nagel
- 12
- Systemsteuerung
- 14
- Workflowinformation
- 16
- Monitor
- 18a,
b
- Schraube
- 20
- Erfassungseinheit
- 21
- Zustandsinformation
- 22
- Abgleicheinheit
- 23
- Kamera
- 24
- Zange
- 26
- Hammer
- 28
- Schraubendreher
- 30a,
b
- RFID-Chip
- 32
- RFID-Sensor
- 34
- Marker
- 36
- Navigationssystem
- 38
- Röntgengerät
- 40
- Schnittstelle
- 42
- Schraubendreher