DE10334073A1

DE10334073A1 - Medizintechnisches Steuerungsystem

Info

Publication number: DE10334073A1
Application number: DE10334073A
Authority: DE
Inventors: Robert Kagermeier
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2003-07-25
Filing date: 2003-07-25
Publication date: 2005-02-10
Also published as: US20050025706A1; US7787929B2; JP2005040613A

Abstract

Ein medizintechnisches Steuerungssystem (1) umfasst ein Untersuchungs-/Behandlungsgerät (2), ein zur Erfassung von Gestik-Eingaben vorgesehenes optisches Erfassungssystem (9, 10) sowie ein Auswertesystem (11), welches zur Einstellung von Betriebsparametern (P) des Untersuchungs-/Behandlungsgerätes (2) in Abhängigkeit von über die Gestik-Eingabe erfassten Daten vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein medizintechnisches Steuerungssystem, insbesondere für eine bildgebende medizintechnische Einrichtung wie eine röntgentechnische Anlage oder eine Magnetresonanzanlage. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Bedienung eines medizintechnischen Untersuchungs-/Behandlungsgerätes.

Aus der DE 101 03 331 A1 ist eine bildgebende medizinische Untersuchungseinrichtung, insbesondere Computertomographie-Apparatur oder Magnetresonanz-Einrichtung, bekannt, welche zur dreidimensionalen Abtastung eines Patienten vorgesehen ist. Hierbei wird der Patient in eine Öffnung eines Gehäuses, welches beispielsweise einen Magneten einschließt, eingeführt und schrittweise oder kontinuierlich hindurchgeführt, bis der zu untersuchende Bereich des Patienten vollständig abgetastet oder gescannt ist. Der zu untersuchende Bereich sowie die Art der Untersuchung werden üblicherweise an einer so genannten Topogramm-/Übersichtsaufnahme per Maus- und Tastatureingaben an einer patientenfernen Bedien-Konsole angewählt. Bei Röntgengeräten besteht beispielsweise die Möglichkeit, ein Lichtvisier der Tiefenblende auf den Patienten zu projizieren, um dann den Patienten so zu positionieren, dass die zu untersuchende Region im Abbildungsbereich des Röntgensystems liegt. In jedem Fall ist die genaue Einstellung des Untersuchungs-/Behandlungsbereiches bzw. die Positionierung des Patienten mit einem erheblichen Aufwand verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein medizintechnisches Steuerungssystem sowie ein Verfahren anzugeben, welches eine besonders einfache und zuverlässige Festlegung eines Untersuchungs- und/oder Behandlungsbereiches bei einer Untersuchung bzw. Behandlung mit einem medizintechnischen Gerät, insbesondere einem Gerät, welches mit einem bildgebenden Verfahren arbeitet, ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein medizintechnisches Steuerungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zur Bedienung eines medizintechnischen Untersuchungs-/Behandlungsgerätes mit den Merkmalen des Anspruchs 12.

Das Steuerungssystem umfasst ein Untersuchungs- und/oder Behandlungsgerät, kurz auch als medizintechnisches Gerät bezeichnet, ein optisches Erfassungssystem und ein mit dem optischen Erfassungssystem und dem medizintechnischen Gerät zusammenwirkendes Auswertesystem. Das medizintechnische Gerät ist beispielsweise eine bildgebende Untersuchungseinrichtung, wie eine Röntgenanlage, insbesondere Computertomographieanlage, oder eine Magnetresonanzanlage. Ebenso wird unter einem medizintechnischen Gerät in diesem Zusammenhang eine Therapieanlage, beispielsweise Bestrahlungsvorrichtung, verstanden.

Das optische Erfassungssystem ist zur Erfassung von so genannten Gestik-Eingaben, beispielsweise Handbewegungen, des Bedienpersonals vorgesehen und arbeitet nicht notwendigerweise ausschließlich mit sichtbarem Licht. Die mittels Gestik-Eingaben erfassten Daten werden an das Auswertesystem weitergeleitet, welches in Abhängigkeit dieser Daten Betriebsparameter des medizintechnischen Gerätes einstellt.

Vorzugsweise wird mit den Betriebsparametern ein zu untersuchender bzw. zu behandelnder Volumenbereich, insbesondere ein sogenannter Scanbereich im Fall eines Untersuchungsgerätes, festgelegt. Befindet sich der Patient auf einer Patientenlagerungsvorrichtung, insbesondere Liegenbrett, so ist die zu untersuchende bzw. zu behandelnde Region des Patienten durch die Angabe eines Volumenbereiches in örtlicher Relation zur Patientenlagerungsvorrichtung eindeutig festgelegt. In beson ders bedienungsfreundlicher Weise ist der Untersuchungs-/Behandlungsbereich auswählbar, in dem das Bedienpersonal durch intuitiv zuzuordnende Gesten, insbesondere Handbewegungen, den entsprechenden Volumenbereich oder Grenzen des entsprechenden Volumenbereichs patientennah angibt.

Vorzugsweise wird durch das optische Erfassungssystem nicht nur die Gestik des Bedienpersonals sondern auch die Positionierung des Patienten auf der Patientenlagerungsvorrichtung detektiert. Dem Anwender, beispielsweise Arzt, ist damit die Möglichkeit gegeben, die Gestik-Eingaben in besonders einfacher Weise nicht oder nicht nur in geometrischer Relation zum medizintechnischen Gerät sondern in direktem Bezug zum Patienten vorzunehmen, beispielsweise durch Deuten auf zu untersuchende Bereiche des Körpers des Patienten.

Das medizintechnische Steuerungssystem weist bevorzugt eine Anzeigevorrichtung auf, welche derart angeordnet ist, dass sie im Blickfeld des die Gestik-Eingaben vornehmenden Anwenders ist. Alternativ oder zusätzlich kann jedoch auch eine patientenferne Anzeigevorrichtung vorgesehen sein. In engem örtlichem Zusammenhang mit der Anzeigevorrichtung, beispielsweise in Form eines berührungssensitiven Bildschirms, ist vorzugsweise eine Eingabe von Behandlungsparametern und/oder eine Korrektur der mittels der Gestik-Eingabe gewählten Parameter möglich.

In einer bevorzugten Ausbildung weist das optische Erfassungssystem ein Laufzeitmesssystem auf, welches eine besonders einfache und schnelle Generierung von dreidimensionalen Daten ermöglicht. Eine 3D-Kamera nach dem Laufzeitverfahren ist prinzipiell beispielsweise aus der DE 44 39 298 A1 bekannt. In besonders bevorzugter Ausgestaltung weist das Erfassungssystem sowohl eine 3D-Kamera als auch mindestens eine zur Aufnahme zweidimensionaler Daten vorgesehene Kamera auf. Durch die datentechnische Verknüpfung der 3D-Kamera mit der 2D-Kamera bzw. den 2D-Kameras ist eine besonders schnelle und zuverlässige Erfassung und Auswertung von Bewegungen im dreidimensionalen Raum bei relativ geringem apparativen Aufwand und Rechenaufwand ermöglicht. Alternativ arbeitet das optische Erfassungssystem ausschließlich mit 2D-Kameras. Durch Triangulationsmessungen ist in diesem Fall eine Stereobildauswertung möglich, das heißt eine Ermittlung dreidimensionaler Daten aus zweidimensionalen Bilddaten. Im Vergleich zu einem Laufzeitmesssystem bedeutet dies zwar typischerweise einen erhöhten Rechenaufwand, jedoch zugleich eine Reduzierung des Aufwands im Bereich der optischen Aufnahmesysteme.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung weist das Steuerungssystem zusätzlich zum optischen Erfassungssystem ein mit diesem zusammenwirkendes Spracherkennunssystem mit mindestens einer Aufnahmevorrichtung auf. Die Aufnahmevorrichtung ist vorzugsweise zur kabellosen Signalübertragung, beispielsweise per Funk oder Infrarot, an das Auswertesystm vorgesehen. Ein vom Anwender zu tragendes Mikrofon ist grundsätzlich ebenso geeignet wie eine Anzahl fest installierter Mikrofone. Im Fall mehrerer fest installierter Mikrofone wirkt das optische Erfassungssystem vorzugsweise derart mit der Aufnahmevorrichtung zusammen, dass mittels der Bildauswertung festgestellt wird, welches der Mikrofone zur Erreichung einer bestmöglichen Aufnahmequalität zu aktivieren ist.

Unabhängig von der detaillierten Ausgestaltung des Spracherkennungssystems arbeitet dieses in Echtzeit mit dem optischen Erfassungssystem zusammen. Hierbei ist beispielsweise vorgesehen, dass eine durch eine Geste des Benutzers getätigte Eingabe durch Spracheingabe bestätigt oder konkretisiert wird. Hierdurch ist eine hohe Zuverlässigkeit der kombinierten Gesten/Spracheingabe erreichbar.

Darüber hinaus hat der Anwender die Möglichkeit, unmittelbar nach der Eingabe die gewählten Parameter in visualisierter Form mittels der Anzeigevorrichtung zu kontrollieren und gegebenenfalls zu ändern. Sowohl die Gestik- als auch die Spracheingabe ist, in Abhängigkeit von der Art des medizintechnischen Gerätes, nicht nur zur Festlegung des Untersuchungs- und/oder Behandlungsbereiches sondern auch zur Auswahl der Untersuchungsmethode und/oder weiterer Parameter vorgesehen.

Das medizintechnische Steuerungssystem ist vorzugsweise mit einem medizinischen Informationssystem, welches insbesondere elektronische Patientenakten umfasst, verknüpft. Die Verknüpfung mit den relevanten Daten des Informationssystems kann hierbei bevorzugt in sehr benutzerfreundlicher, Zeit sparender Weise mit Hilfe des mit dem optischen Erfassungssystems zusammenwirkenden Spracherkennungssystem hergestellt werden. Darüber hinaus bietet die datentechnische Kopplung des Auswertesystems mit dem medizinischen Informationssystem die einfache Möglichkeit, die vom Benutzer mittels Gestik-Eingabe und/oder Sprach-Eingabe für die Untersuchung und/oder Behandlung ausgewählten Parameter auf Plausibilität zu untersuchen. Stehen die vom Benutzer gewählten Parameter nicht im Einklang mit dem im medizinischen Informationssystem gespeicherten Daten, so kann gegebenenfalls eine Warnmeldung über die Anzeigevorrichtung ausgegeben werden.

Ein Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin, dass ein optisches Erfassungssystem mit Echtzeit-Bildverarbeitung dem Bedienpersonal eines medizintechnischen Gerätes eine intuitive patientennahe Eingabe der Untersuchungs- und/oder Behandlungsregion ermöglicht, wobei Bedieneingaben durch Tastaturen oder Zeigegeräte, z.B. Maus, auf ein Minimum reduziert sind oder vollständig entfallen.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigt die einzige Figur ein medizintechnisches Steuerungssystem 1 einer Computertomographieanlage als medizintechnischem Gerät 2, allgemein als Untersuchungs-/Behandlungsgerät bezeichnet.
Der Computertomograph 2 weist ein Gehäuse oder eine Gantry 3 mit einer Öffnung 4 auf, in welcher der Scanbereich 5 angeordnet ist. Ein auf einer Patientenlagerungsvorrichtung 6 liegender Patient 7 wird durch den Scanbereich 5 geschoben und dabei in einzelnen Querschnittsebenen untersucht. Eine zu untersuchende Querschnittsfläche durch den Oberkörper des Patienten 7 ist durch einen Doppelpfeil angedeutet und mit F bezeichnet.
Eine Bedienperson 8 des Untersuchungsgerätes 2 hat vor Beginn der Untersuchung den Untersuchungsbereich, welcher im Allgemeinen eine Mehrzahl parallel zueinander angeordneter Untersuchungsflächen, wie die beispielhaft eingezeichnete Querschnittsfläche F, umfasst, festzulegen. Hierzu ist ein optisches Erfassungssystem vorgesehen, welches im Ausführungsbeispiel zwei 2D-Kameras 9 und eine 3D-Kamera 10 umfasst. Die 2D-Kameras 9 entsprechen herkömmlichen, zur Erzeugung zweidimensionaler Bilder geeigneten Videokameras. Als 3D-Kamera 10 kommt eine mit einem Halbleiter-basierten 3D-Bildsensor arbeitende, das Laufzeitverfahren nutzende so genannte Time-Of-Flight-Kamera zum Einsatz. Diese 3D-Kamera 10 generiert ohne hohen Rechenaufwand in Echtzeit 3D-Daten, welche zusätzlich zur zweidimensionalen Bildinformation zur Auswertung zur Verfügung stehen. Alle Kameras 9, 10 sind mit einem Auswertesystem 11 verknüpft.
Die Bedienperson 8 gibt mit einer einfachen Handbewegung eine Grenze des zu untersuchenden Bereiches des Patienten 7 über die Kameras 9, 10 in das Auswertesystem 11 ein. Zusätzlich ist eine Spracheingabe mittels eines Head-Sets als Aufnahmevorrichtung 12 und eines mit diesem kommunizierenden Funkempfängers 13, welcher an das Auswertesytem 11 angeschlossen ist, vorgesehen. Ein damit gebildetes Spracherkennungssystem 14 kann alternativ zur vom Benutzer 8 tragbaren Aufnahmevorrichtung 12 auch fest installierte Mikrofone aufweisen. Simultan zur Gestik-Eingabe gibt der Benutzer 8 bestätigende oder kon kretisierende Spracheingaben, wie beispielsweise „Scanbereich beginnt hier" oder „Scanbereich endet hier" ein.
Die Spracheingabe wird im Auswertesytem 11 mit der Gestik-Eingabe verglichen und hinsichtlich Plausibilität kontrolliert. Auf diese Weise ist ein hohe Erkennungssicherheit gegeben. Unabhängig von der Art des verwendeten Mikrofons 12 bzw. der verwendeten Mikrofone ist das Steuerungssystem 1 einschließlich des Spracherkennungssystems 14 nach minimaler Einarbeitung nutzbar und intuitiv bedienbar.
Das Auswertesystem 11 legt mit Hilfe der mittels Sprach- und Gestik-Eingabe erfassten Daten Betriebsparameter P fest, die zur Ansteuerung des Untersuchungsgerätes 2 dienen. Die Einstellung der Betriebsparameter P wird dem Benutzer 8 mittels einer Anzeigevorrichtung 15, welche in der Figur zusätzlich in symbolisch herausgehobener Darstellung vergrößert abgebildet ist, angezeigt. Die Anzeigevorrichtung 15 weist einen berührungssensitiven Bildschirm auf, welcher auf einfache Weise eine Korrektur der mittels Sprach- und Gestik-Eingaben erfassten Daten ermöglicht. Auch eine Dateneingabe mit einem beliebigen anderen Erfassungsgerät, insbesondere Tastatur oder Maus, ist möglich. Ebenso ist jedoch auch eine Korrektur der Betriebsparameter durch erneute Sprach- und Gestik-Eingabe möglich, wobei jede Korrektur in Echtzeit anhand der Anzeigevorrichtung 15 sichtbar ist.
Das Auswertesystem 11 ist mit einem lediglich symbolisch als Datenleitung dargestellten medizinischen Informationssystem 16 verknüpft. Ein Zugang zu den im Informationssystem 16 gespeicherten patientenrelevanten Daten ist auf einfache Weise mittels des Spracherkennungssystems 14 möglich. Darüber hinaus ist ein Abgleich zwischen den mittels Sprach- und Gestik-Eingabe erfassten Daten und den vom medizinischen Informationssystem 16, insbesondere einer elektronischen Patientenakte, zur Verfügung gestellten Informationen vorgesehen, wodurch die Möglichkeit gegeben ist, im Fall nicht konsisten ter Daten entsprechende Meldungen mittels der Anzeigevorrichtung 15 auszugeben.

Claims

Medizintechnisches Steuerungssystem mit • einem Untersuchungs-/Behandlungsgerät (2), • einem zur Erfassung von Gestik-Eingaben vorgesehenen optischen Erfassungssystem (9, 10), • einem Auswertesystem (11), welches zur Einstellung von Betriebsparametern (P) des Untersuchungs-/Behandlungsgerätes (2) in Abhängigkeit von über die Gestik-Eingabe erfassten Daten vorgesehen ist.
Steuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsparameter (P) zur Festlegung der örtlichen Relation eines Untersuchungs-/ Behandlungsbereiches zu einem auf einer Patientenlagerungsvorrichtung (6) befindlichen Patienten vorgesehen sind.
Steuerungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Erfassungssystem (9, 10) zur Erfassung der Positionierung des Patienten auf der Patientenlagerungsvorrichtung (6) vorgesehen ist.
Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine zur Anzeige der Einstellung von Betriebsparametern (P) vorgesehene Anzeigevorrichtung (15).
Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Erfassungssytem (9, 10) ein Laufzeitmesssystem umfasst.
Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Erfassungssytem (9, 10) eine Stereobildauswertung umfasst.
Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein mit dem Auswertesystem (11) zusammenwirkendes, eine Aufnahmevorrichtung (12) aufweisendes Spracherkennungssystem (14).
Steuerungssystem nach Anspruch 7, dadurch ge kennzeichnet, dass die Aufnahmevorrichtung (12) kabellos mit dem Auswertesystem (11) verbunden ist.
Steuerungssystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung von Aufnahmeparametern des Spracherkennungssystems (14) von mittels der Gestik-Eingabe aufgenommenen Daten abhängig ist.
Steuerungssystem nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von in Abhängigkeit von mittels der Gestik-Eingabe aufgenommener Daten ansteuerbaren Aufnahmevorrichtungen (12).
Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine Verknüpfung des Auswertesystems (11) mit einem medizinischen Informationssystem (16).
Verfahren zur Bedienung eines medizintechnischen Untersuchungs-/Behandlungsgerätes (2), mit folgenden Schritten: • Eine Gestik-Eingabe wird mittels eines optischen Erfassungssystems (9, 10) detektiert, • mittels des optischen Erfassungssystems (9, 10) aufgenommene Daten werden an ein Auswertesystem (11) weitergeleitet, • das Auswertesystem (11) beeinflusst in Abhängigkeit von den vom optischen Erfassungssystem (9, 10) übetragenen Da ten die Einstellung von Betriebsparametern (P) des Untersuchungs-/Behandlungsgerätes (2).
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Korrelation des optischen Erfassungssystems (9, 10) mit einem Spracherkennungssystem (14) vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch ge kennzeichnet, dass eine mittels des optischen Erfassungssystems (9, 10) vorgenomene Gestik-Eingabe mittels des Spracherkennungssystems (14) bestätigt wird.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch ge kennzeichnet, dass eine mittels des optischen Erfassungssystems (9, 10) vorgenomene Gestik-Eingabe mittels des Spracherkennungssystems (14) konkretisiert wird.