DE10350011A1 - Medical training and patient treatment system for use in hospital, has coordinate measuring systems aimed at landmark indicators on patient and has base station and computer with display - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Schulungs- und Behandlungssystem für die Navigation in der Medizin gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a training and treatment system for navigation in medicine according to the generic term of claim 1.
Das System ist insbesondere für die Schulung sowie zur Vorbereitung und zur Durchführung patientenindividueller navigierter Eingriffe in der Medizin geeignet.The System is in particular for the training as well as the preparation and implementation of a patient-individual navigated interventions in medicine suitable.
Medizinische
Navigationssysteme sind in vielen Bereichen der Chirurgie und Zahnheilkunde sogenannter "Gold-Standard". Bekannt sind Navigationssysteme
für den
klinischen Einsatz (z.B.
Außerhalb
des klinischen Einsatzes sind in der Zahnheilkunde Zahnarztschulungsplätze bekannt,
die nach einem ähnlichen
Prinzip arbeiten jedoch zur Ausbildung von Operationstechniken ohne Navigationssysteme
konzipiert und realisiert sind. Die Firma DenX (
Bekannt sind darüber hinaus endoskopische Schulungssysteme ohne Navigationsfunktion, die ebenfalls nicht für den klinischen Einsatz geeignet sind.Known are over it addition endoscopic training systems without navigation function, which also not for are suitable for clinical use.
Die
aus dem Stand der Technik bekannten Navigationssysteme für den klinischen
Einsatz am Patienten sind mit einer hochwertigen und sehr teuren
Meßtechnik
ausgestattet. Dies hat mehrere Konsequenzen:
Die Systeme sind
sehr groß und
nicht oder nur sehr eingeschränkt
mobil. Aus diesem Grund stehen die Geräte typischerweise in Kliniken
im OP Bereich (hinter der Hygieneschleuse) und sind für Studenten
oder selbst für
den behandelnden Arzt nicht immer frei zugänglich.The navigation systems known from the prior art for clinical use on the patient are equipped with a high-quality and very expensive measuring technique. This has several consequences:
The systems are very large and not or only very limited mobile. For this reason, the devices are typically located in clinics in the operating room (behind the hygiene lock) and are not always freely accessible to students or even to the attending physician.
Aus diesem Grund kann sich der behandelnde Arzt nicht optimal auf die navigationsgestützte Patientendatenerfassung oder patientenindividuell auf die Behandlung vorbereiten.Out For this reason, the attending physician can not optimally on the navigation supported Patient data collection or patient-specific treatment to prepare.
In Belegkrankenhäusern ist das Betreten des OP-Gebiets durch den Arzt mit einer Anmietung des Raumes und Kosten verbunden, die typischerweise nur durch die OP aber nicht durch Vorbereitung der OP abgerechnet werden kann.In proof hospitals is entering the OP area by the doctor with a rental of space and costs, typically only through the OP can not be settled by preparing the surgery.
Es ist notwendig, die Kleidung für das Betreten des keimarmen OP-Gebietes zu wechseln.It is necessary, the clothes for to change the entry of the germ-free surgical area.
Bei bildbasierten Navigationssystemen (CT, MRT usw.) ist es beim Stand der Technik zwar prinzipiell möglich, sich die Patientendaten im Büro oder an einem anderen räumlich getrennten Arbeitsplatz (z.B. am Schreibtisch zuhause) anzusehen. Dies geschieht jedoch mit einer anderen Software oder Benutzerschnittstelle als dem Behandlungssystem. Die Bilddaten werden anders dargestellt als in der OP Situation.at image-based navigation systems (CT, MRT, etc.) are at the booth Although technically possible in principle, the patient data in the office or at another spatially separate workplace (e.g., at the desk at home). However, this happens with a different software or user interface as the treatment system. The image data is displayed differently than in the OP situation.
Es ist jedoch nicht möglich, den tatsächlichen Eingriff mit dem Navigationssystem und die Anwendung des Navigationsprinzips vorab durchzuspielen, da das große Gerät nur mit erheblichem Aufwand (Gewicht, Kosten, Größe, Versicherung, Hygiene, Risiko) vom OP in das Büro oder nach Hause gebracht werden kann. Letzteres ist beim aktuellen Stand der Technik praktisch ausgeschlossen.It is not possible the actual Intervention with the navigation system and the application of the navigation principle play through in advance, since the large device only with considerable effort (Weight, cost, size, insurance, Hygiene, risk) from the operating room to the office or can be brought home. The latter is up to date the technology practically excluded.
Darüber hinaus muß das hochwertige Gerät mit maximaler Verfügbarkeit im OP stehen, damit durch einen häufigen operativen Einsatz die Gerätekosten gerechtfertigt werden können. Letzteres spielt vor allem bei diagnosebasierten Abrechnungssystemen eine große Rolle.Furthermore that must be high quality device with maximum availability in the OP, so that by a frequent operational use the equipment costs can be justified. The latter plays especially in diagnosis-based billing systems a big Role.
Bei bildfreien Navigationssystemen (z.B. OrthoPilot, Aesculap) ist die Patientendatenerfassung jedoch direkt an die Meßtechnik des Navigationssystems gekoppelt. Der Arzt hat hier nicht einmal die Möglichkeit, sich auf die Patientenbilderfassung ohne das teure Navigationssystem vorzubereiten. Er kann daher weder den Prozeß der Bilderfassung noch die Bildanalyse und die Verwendung des Navigationssystems außerhalb des OP-Saals durchspielen. Eine Beschaffung mehrere Systeme für Planung, Schulung und Behandlung ist aus Kosten- und Platzgründen nicht möglich.at non-image navigation systems (e.g., OrthoPilot, Aesculap) is the Patient data acquisition, however, directly to the measuring technology of the navigation system coupled. The doctor does not even have the opportunity here, on the patient image acquisition without the expensive navigation system to prepare. He can therefore neither the process of Image capture nor the image analysis and the use of the navigation system outside play through the operating theater. A procurement multiple systems for planning, Training and treatment is not for cost and space reasons possible.
Dies ist ein weiterer erheblicher Nachteil der aktuellen Navigationssysteme.This is another significant disadvantage of current navigation systems.
In Zukunft werden immer mehr Sensorsysteme mit Navigationssystemen zur Bildaufnahme gekoppelt werden. Hier entsteht dasselbe Problem: Die Bildgebung kann nur unter Verwendung eines Navigationssystems patientenindividuell geprobt werden.In The future will be more and more sensor systems with navigation systems be coupled to the image capture. Here arises the same problem: Imaging can only be done using a navigation system be rehearsed patient-specific.
Der Stand der Technik, der aus der Zahnheilkunde als Simulatorsystem bekannt ist, hat nicht die Aufgabe, patientenindividuelle Operationsvorbereitungen zu ermöglichen sondern dient ausschließlich der Ausbildung von Zahnärzten, um diese in die Lage zu versetzen, ohne Navigationshilfen Patienten zu behandeln. Für die dort beschriebenen Anwendungen des Simulatorsystems für die Präparation von Kavitäten für Zahnfüllungen gibt es auch keine klinischen Navigationssysteme. Auch die Zielsetzung und das Konzept des Systems läßt sich nicht übertragen.The state of the art, which is known from dentistry as a simulator system, does not have the task of providing patient-specific surgical preparations but serves exclusively for the training of dentists in order to enable them to treat patients without navigational aids. For the applications of the simulator system for the preparation of cavities for dental fillings described there, there are no clinical navigation systems. Also the objective and the concept of the system can not be transferred.
Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannten Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und ein System zu entwickeln, das als nichtklinisches Navigationssystem preiswert und leicht zu transportieren ist und sich durch einfache Ankopplung an ein Zusatzmodul zu einem klinischen Navigationssystem umformen läßt. Es wird möglich, navigierte patientenindividuelle Eingriffe räumlich getrennt von und zeitlich vor dem klinischen Eingriff mit weitgehend demselben Arbeitsablauf und vergleichbarer Systembedienung durchzuspielen.task The invention is the known disadvantages of the prior art avoid and develop a system that is considered non-clinical Navigation system is inexpensive and easy to transport and simple coupling to an additional module to a clinical Navigation system can be transformed. It will possible, navigated patient-specific interventions spatially separated from and in time before the clinical procedure with largely the same workflow and comparable system operation play through.
Diese Aufgabe wird durch ein System nach den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.These The object is achieved by a system according to the features of claim 1 solved.
Das
Schulungs- und Behandlungssystem für die Navigation in der Medizin
ein System zur Schulung, individueller Vorbereitung und Durchführung von
navigierten Eingriffen bestehend aus zwei Koordinatenmeßsystemen
(
Das System ist insbesondere für die Schulung sowie zur Vorbereitung und zur Durchführung patientenindividueller navigierter Eingriffe in der Medizin vorteilhaft anwendbar.The System is in particular for the training as well as the preparation and implementation of a patient-individual navigated interventions in medicine advantageously applicable.
Durch das System wird es möglich, Studenten praxisnah mit der Navigationstechnik vertraut zu machen und den "Gold-Standard" der klinischen Behandlung frühzeitig praktisch zu vermitteln. Die Ausbildung kann anhand von realen Patientenfällen durchgespielt werden und wird dadurch deutlich realistischer als bei reinen Prinzipstudien. In der Ausbildung kann auf alle Probleme im Arbeitsablauf mit Navigationssystemen eingegangen werden. Eine zum jetzigen Standard vergleichbare Ausbildung kann deutlich verkürzt und dadurch preisgünstiger gestaltet werden. Besonders vorteilhaft ist die Übertragbarkeit der Ausbildung und OP-Vorbereitung auf den realen klinischen Eingriff.By the system will make it possible To familiarize students with navigation technology in a hands-on way and the "gold standard" of clinical treatment early to convey practically. The training can be played out on the basis of real patient cases become and thus become much more realistic than in pure principle studies. In training can address all problems in the workflow with navigation systems To be received. A comparable training to the current standard can be shortened significantly and thus cheaper be designed. Particularly advantageous is the transferability of the training and surgical preparation for the real clinical procedure.
Ein quasi-identisches OP-Setup bei der OP-Vorbereitung des Eingriffs wie bei dem später erfolgenden Eingriff reduziert die Fehlerquote durch Irrtümer oder Verwechslungen erheblich.One Quasi-identical surgical setup during surgical preparation of the operation like the later This reduces the error rate due to errors or mistakes Confusion considerably.
Das Schulungssystem ist leicht, preiswert und portabel und kann daher einfach und mit deutlich geringerem Kostenrisiko transportiert werden. So können auch zur Kommunikation und zur Beratung zwischen Kollegen die Geräte transportiert werden. Die Geräte können in eine Wohnung ebenso wie in Vorlesungsräume transportiert werden.The Training system is lightweight, inexpensive and portable and therefore can be transported easily and at significantly lower cost risk. So can also transports the devices for communication and consultation between colleagues become. The devices can be transported to an apartment as well as in lecture rooms.
Während gegenwärtig nur wenige Geräte zur Ausbildung zur Verfügung stehen, können jetzt durch die preiswerte Ausführung Schulungssysteme in deutlich höherer Zahl zur Verfügung gestellt werden.While currently only few devices available for training can stand now by the cheap version Training systems in much higher Number available be put.
Durch die besserer Ausbildungsmöglichkeit können die vorhandenen klinischen Systeme besser ausgelastet werden.By the better training opportunity can be existing clinical systems are better utilized.
Durch die Entlastung der klinischen Systeme von der Ausbildung ist die Verfügbarkeit der klinischen Systeme und die Auslastung höher und damit die Kosten der Systeme pro Einsatz geringer.By the relief of the clinical systems from education is the Availability of the clinical systems and the utilization higher and therefore the costs of Systems less per use.
Die klinische Nutzung des Navigationssystems ist nicht mehr durch eine nichtklinische Belegung zur Vorbereitung des Eingriffs an das klinische System verhindert.The Clinical use of the navigation system is no longer by one Non-clinical occupancy to prepare for intervention in the clinical system prevented.
Dadurch wird es auch einfacher die Anwendungssoftware für individuelle Anwender individuell auszulegen.Thereby It will also be easier to customize the application software for individual users.
Die Kosten für Landmarken und Instrumente können im Schulungsbereich deutlich reduziert werden, da dort ebenfalls keine Anforderungen an klinische Erfordernisse vorliegen. Es ist dann möglich, das Instrumentenset ohne medizinische Zulassungen und deutlich preiswerter einzusetzen.The costs for Landmarks and instruments can be reduced significantly in the training area, there as well There are no requirements for clinical requirements. It is then possible, that Instrument set without medical approvals and much cheaper use.
Ein großer Vorteil ist auch, daß ein Arzt eine Behandlung für einen Patienten individuell mit dem Patientendatensatz oder eventuell sogar direkt mit Mitwirkung eines Patienten außerhalb des OP-Bereiches durchspielen und erläutern kann.One greater Another advantage is that a Doctor for a treatment a patient individually with the patient record or possibly even play directly with the participation of a patient outside the operating theater and explain can.
Die Softwareentwicklung kann ebenfalls auf den Schulungssystemen erfolgen und erlaubt dadurch eine deutlich preiswerte SoftwareentwicklungThe Software development can also be done on the training systems and thereby allows a significantly low-cost software development
Es zeigen:It demonstrate:
Die
Basisstation (
Das
zusammengesteckte klinische Navigationssystem bestehend aus dem
Meßsystem
(
Die
Datenverarbeitungseinheit (
Das
so entstehende nichtklinische Schul-Navigationssystem bestehend
aus Meßsystem
(
Die
Meß-Schnittstelle
(
Sowohl das Schul-Navigationssystem als auch das klinische Navigationssystem verwenden weitgehend dieselbe Softwareoberfläche um den Eindruck des klinischen Navigationssystem auch beim Schul-Navigationssystem zu erzeugen.Either the school navigation system as well as the clinical navigation system use largely the same software interface to the impression of the clinical Navigation system also to produce the school navigation system.
Beide
Navigationssysteme können
mit dem Originalinstrumentenset arbeiten. Für das Schul-Navigationssystem
ist es vorteilhaft, eine transportable und preiswerte Version von
geeigneten Patientenmodellen (
Eine Ausführungsform für das Schul-Navigationssystem wäre ein einfaches Stereokamerasystem auf Videobasis mit einer FireWire-Schnittstelle angeschlossen an ein Laptop oder Palmtop mit einfachen ausgedruckten Mustern als Landmarken.A embodiment for the School navigation system would be a simple stereo video-based system with a FireWire interface connected to a laptop or palmtop with simple printed patterns as Landmarks.
In
diesem Fall kann zur Schulung oder zur Vorbereitung des patientenindividuellen
Navigationseingriffs ein unabhängiger
vorhandener Rechner (z.B. PC, Laptop, Palmtop) verwendet werden.
Dieser bildet dann eine unabhängige
Datenverarbeitungs- aus Ausgabeeinheit (
Eine
portable Ausführung
ist dann nur für
das Schul-Koordinatenmeßsystem
(
Für reine Schulungszwecke sind nurlesbaren Datenträger vorzuziehen. Für die Vorbereitung eines patientenindividuellen Eingriffs, bei dem auch noch die Planungsdaten erstellt oder verändert werden, wird ein schreibbarer Datenträger verwendet.For purely training purposes, only readable media is preferable. For the preparation a patient-specific intervention, in which even the planning data are created or changed, a writable disk is used.
Für die Schulung
werden dann anstatt des Patienten (
Das Schul-Koordinatenmeßsystem muß nicht unbedingt nach denselben Meßprinzipien arbeiten wie das OP-Koordinatenmeßsystem. Es ist beispielsweise denkbar die Basis eines Koordinaten-Meßarms mit dem Phantom kinematisch zu koppeln und die Meßspitze des Meßarms mit dem Instrument spielfrei zu verbinden.The School-coordinate measurement does not have to necessarily according to the same measuring principles work like the OR coordinate measuring system. It is for example conceivable the basis of a coordinate measuring arm with the phantom kinematically to couple and the Meßspitze of the measuring arm connect to the instrument without play.
Auch die Realisierung eines preiswerten Koordinatenmeßsystem durch zwei einfache Videokamerasysteme (z.B. Webcams) ist sinnvoll.Also the realization of an inexpensive coordinate measuring system by two simple Video camera systems (e.g., webcams) make sense.
Das
System bestehend aus der Datenverarbeitungseinheit (
Eine Ausführungsform der Basiseinheit besteht aus einer Laptop-Dockingstation, einem medizinischen Trenntrafo sowie elektrischen Schnittstellen und einem Gehäuse, das die rechtlichen Anforderungen an Medizinprodukte erfüllt. Der Laptop wird über die Schnittstelle der Dockingstation an die Basisstation und an das Koordinatenmeßsystem angeschlossen und bildet die Rechnereinheit des Navigationssystems.A embodiment The basic unit consists of a laptop docking station, a medical Isolating transformer as well as electrical interfaces and a housing that meets the legal requirements for medical devices. Of the Laptop is going over the Interface of the docking station to the base station and to the coordinate measurement connected and forms the computer unit of the navigation system.
Der Begriff Laptop beschreibt hier generell eine mobile Datenverarbeitungseinheit mit integrierter Ein-Ausgabeeinheit sowie Schnittstellen zur Ankopplung von Dockingstation und oder Peripheriegeräten.Of the The term laptop generally describes a mobile data processing unit with integrated input / output unit and interfaces for coupling from docking station and or peripherals.
Zu
Ausbildungszwecken oder zur Vorbereitung eines navigationsgestützten Eingriffs,
kann jedoch die Datenverarbeitungseinheit (
Das
klinische Navigationssystem kann währenddessen von einem anderen
Kollegen nur benutzt werden, wenn dieser ebenfalls eine vergleichbare Datenverarbeitungseinheit
(
Zusammen
mit der Datenverarbeitungseinheit (
Die Landmarken werden am Büroarbeitsplatz einfach an dem Instrument und dem Phantom bzw. dem Patienten befestigt oder sind bereits in Instrument, Schulinstrument oder Phantom integriert. In Abhängigkeit von der Anwendung werden Patient, Patientenmodell, und die Instrumente mit dem Schul-Koordinatenmeßsystem kalibriert und registriert. Anschließend kann der Behandler seinen navigierten Eingriff anhand des Phantoms durchspielen. Eine einfache Ausführungsform des Navigationssystem besteht aus einem Laptop sowie einem preiswerten Stereokamerasystem, das über FireWire angeschlossen wird. Weder Laptop noch Videokamera müssen bauliche, elektrische, oder Hygiene-Anforderungen vergleichbar einem Medizinprodukt erfüllen.The Landmarks become at the office workplace simply attached to the instrument and the phantom or the patient or are already integrated into instrument, school instrument or phantom. In dependence from the application become patient, patient model, and the instruments with the school coordinate measuring system calibrated and registered. Then the practitioner can have his navigate through the intervention of the phantom. A simple one embodiment The navigation system consists of a laptop and a cheap one Stereo camera system that over FireWire is connected. Neither laptop nor video camera need to be built, electrical or hygiene requirements comparable to a medical device fulfill.
Der
Behandler kann Eingriffsplanungen analysieren und durchspielen.
Er kann die Erkenntnisse zur Umplanung nutzen, und kritische Situation
durchspielen. Das Ergebnis der OP-Vorbereitung kann er in eine modifizierte
Eingriffsplanung integrieren, die er auf dem Datenträger in der
Datenverarbeitungseinheit (
Für Schulungszwecke muß nicht unbedingt ein Datenträger zur Speicherung des Ergebnisses verwendet werden.For training purposes does not have to necessarily a disk used to store the result.
Es
ist in einigen Anwendungen sogar sinnvoll und möglich, den navigierten Eingriff
zusammen mit dem Patienten (
Es
ist möglich,
daß sich
mehrere Behandler mit mehreren mobilen Datenverarbeitungseinheiten (
Für den Fall
eines unabhängigen
DV-Systems (
Es kann sinnvoll sein, eine oder mehrere Kopien der Behandlungssoftware für einen oder mehrere Datenverarbeitungseinheiten vorzusehen. Es kann sinnvoll sein, die Lizenzrechte an einen Datenträger zu koppeln und nicht an eine Rechnereinheit. Es kann sinnvoll sein, von dem Datenträger zu booten.It may be useful one or more copies of the treatment software for one or provide multiple data processing units. It may be useful be to couple the license rights to a disk rather than to a computer unit. It may be useful to boot from the disk.
Mit speziellen Kalibrationsroutinen können auch einfache Videokameras als Koordinatenmeßsystem verwendet werden.With Special calibration routines can also be simple video cameras as a coordinate measuring system be used.
- 11
- OP- KoordinatenmeßsystemOP coordinate measurement
- 22
- OP-LandmarkeSurgical landmark
- 33
- OP-LandmarkeSurgical landmark
- 44
- ReferenzkoordinatensystemReference coordinate system
- 55
- Meß-SchnittstelleMeasuring interface
- 66
- Medizinische Basisstationmedical base station
- 77
- DV-SchnittstelleDV Interface
- 88th
- DatenverarbeitungseinheitData processing unit
- 99
- Ein-/AusgabesystemInput / output system
- 1010
- Schul-SchnittstelleSchool interface
- 1111
- Schul-KoordinatenmeßsystemSchool-coordinate measurement
- 1212
- Schul-LandmarkeSchool landmark
- 1313
- Schul-LandmarkeSchool landmark
- 1414
- Unabhängiges DV-SystemIndependent DV system
- 1515
- Datenträgerdisk
- 1616
- Patientpatient
- 1717
- Patientenmodellpatient model
- 1818
- Instrumentinstrument
- 1919
- Instrumentenmodellinstrument model
Claims (14)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE20321068U DE20321068U1 (en) | 2003-10-26 | 2003-10-26 | Medical training and patient treatment system for use in hospital, has coordinate measuring systems aimed at landmark indicators on patient and has base station and computer with display |
DE2003150011 DE10350011A1 (en) | 2003-10-26 | 2003-10-26 | Medical training and patient treatment system for use in hospital, has coordinate measuring systems aimed at landmark indicators on patient and has base station and computer with display |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2003150011 DE10350011A1 (en) | 2003-10-26 | 2003-10-26 | Medical training and patient treatment system for use in hospital, has coordinate measuring systems aimed at landmark indicators on patient and has base station and computer with display |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10350011A1 true DE10350011A1 (en) | 2005-06-16 |
Family
ID=34584777
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2003150011 Ceased DE10350011A1 (en) | 2003-10-26 | 2003-10-26 | Medical training and patient treatment system for use in hospital, has coordinate measuring systems aimed at landmark indicators on patient and has base station and computer with display |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10350011A1 (en) |
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-
2003
- 2003-10-26 DE DE2003150011 patent/DE10350011A1/en not_active Ceased
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Date | Code | Title | Description |
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8131 | Rejection |