专利名称：信息显示、凝视探测和用户控制权优先化的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及医疗保健环境中的信息显示。特别地，本发明涉及使用凝视探测技术以改善医疗保健环境中相关信息的显示。
背景技术：
临床或医疗保健环境是拥挤且要求高的环境，这种环境将从对成像系统、数据存储系统、和其它用于医疗保健环境的设备的组织以及更加便利的使用中受益。诸如医院或诊所的医疗保健环境包含大批的专业人员、患者、和设备。医疗保健环境中的人员必须管理很多患者、系统、及任务，从而为患者提供高质量的服务。医疗保健工作人员在其工作流程中会碰到许多困难或者障碍。
临床环境中各种分散注意力的事物会频繁地打断医疗工作人员或妨碍他们的工作表现。此外，诸如放射室的工作场所可能杂乱地堆满例如各种监视器、数据输入装置、数据存储装置、和通信装置。混乱的工作场所可能导致低效率的工作流程以及对客户的服务，这可能影响患者健康和安全或对医疗保健设备负有责任。典型的医疗保健设备中，数据录入和访问也复杂。
因此，医疗或医疗保健工作人员难以管理置于已经拥挤的环境内、用于执行日常任务的多个完全不同的装置。此外，各个装置之间缺乏协同工作能力增大了医疗保健工作流程中与使用多个装置相关的延迟和不便。使用多个装置也会涉及在相同环境中管理多个注册。故非常需要用于改善医疗保健环境中多个装置使用的容易性及它们之间的协同工作能力的系统和方法。
在涉及与诸如键盘、计算机鼠标装置、成像探头、以及手术设备的多个装置频繁相互作用的医疗保健环境中，经常会发生重复性的运动无序。故非常需要可排除一些重复性运动以便最小化重复性运动伤害的系统和方法。
诸如医院或诊所的医疗保健环境包含例如医院信息系统(HIS)和放射信息系统(RIS)的临床信息系统和例如图像存档和通信系统(PACS)的存储系统。存储的信息可包含例如患者的医疗记录、成像数据、检验结果、诊断信息、管理信息、与/或进度信息。该信息可以集中存储或者划分在多个位置。医疗保健人员可能需要在医疗保健工作流程中的任意点访问患者信息或者其它信息。例如，在手术期间，医疗工作人员可以访问存储于医疗信息系统的诸如患者解剖图像的患者信息。或者，医疗工作人员可以在正在进行的医疗进程中将诸如病史、诊断信息、或者治疗信息的新信息录入医疗信息系统。
在诸如PACS的当前信息系统中，使用具有键盘与/或鼠标的本地计算机终端输入或检索信息。在医疗进程期间或者医疗工作流程的其它时间，物理使用键盘、鼠标、或类似装置可能不现实(例如在不同的房间内)与/或不卫生(即破坏个体无菌区的完整性)。使用本地计算机终端之后的重新消毒对于例如在手术室内的医疗工作人员而言经常是不现实的，而且可能使医疗工作人员对访问医疗信息系统失去信心。因此，非常需要能无物理接触地提供对医疗信息系统的访问的系统和方法，从而改善工作流程并保持无菌区。
成像系统的配置和操作复杂。经常，医疗保健工作人员可能会设法获得患者的图像、参考或者更新患者的记录或诊断、并预定检验或会诊。因此，需要这样的系统和方法，它能够使操作人员便于操作成像系统和相关装置并促进成像系统和相关装置的协同工作能力。
在许多情况中，当使用成像系统控制台扫描患者或其它对象时，成像系统的操作人员可能会碰到困难。例如，使用通常的系统控制的控制台，难以使用诸如超声成像系统的成像系统进行上肢和下肢检查、挤压检查(compression exam)、颈动脉检查、新生儿头部检查、以及便携式检查。操作人员可能无法同时物理接触控制台和待扫描位置。此外，操作人员可能无法调整正被扫描的患者并同时在控制台操作该系统。操作人员可能无法够得着电话或计算机终端以访问信息或预定检验或会诊。提供额外的操作人员或助手以辅助检查可能会提高检查成本，并可能由于操作人员和助手之间的错误交流而产生错误或无用数据。因此，非常需要使单个操作人员方便地操作成像系统和相关装置的方法和系统。
诸如放射科医生或心脏病医生进程阅读的阅读是例如放射科医生或心脏病医生的专业人员查看患者数字图像的过程。专业人员基于诊断图像的内容进行诊断并电子地(例如使用口述或其它方式)或者在纸上报告结果。诸如放射科医生或心脏病医生的专业人员通常使用其它工具进行诊断。其它工具的一些例子为先前的及相关的先前(历史)检查及其结果、实验室检查(诸如血液分析(blood work))、过敏反应、病理结果、药物治疗、警告、文档图像、以及其它工具。例如放射科医生或心脏病医生在阅读检查结果时，通常会查看诸如实验室信息、电子医疗记录、和医疗保健信息的其它系统。
目前，专业人员必须登录到不同的系统并搜寻患者以从该系统中检索关于该患者的信息。例如，如果患者抱怨其胸部疼痛，则进行胸部X光检查。接着放射科医生登录到其它系统以搜寻该患者并寻找该患者特定的生理状况和症状。因此，放射科医生可能查找到大量要查看的信息。
取决于专业人员所使用的系统及其卖方，诸如放射科医生或心脏病医生的专业人员只有很少的选择来参考可利用的工具。首先，可能要以书面的形式要求来从这些可利用的工具获得信息。其次，专业人员可能使用不同的应用软件，诸如放射信息系统(RIS)、图像存档和通信系统(PACS)、电子医疗记录(EMR)、医疗保健信息系统(HIS)、和实验室信息系统(LIS)，来搜寻患者并电子地检查信息，。
在第一种情况下，专业人员将其注意力从阅读工作站转移，从而在纸张文件上寻找和浏览，在绝大多数情况下每个患者的所述纸张包括许多页纸。这降低了专业人员的速度并引入由于纯粹的纸张量引起错误的可能性。因此非常需要减少专业人员查看和整理的纸张量的系统和方法。
在第二种情况下，电子信息系统经常无法良好地进行不同系统之间的通信。因此，专业人员必须分别登录到各个系统并在每个系统上搜寻患者和检查。如此冗长的作业会导致严重的延迟和潜在的错误。因此非常需要改善多个电子信息系统之间的通信和相互作用的系统和方法。
此外，即使使用诸如临床上下文管理标准(CCOW)的机制集成各个系统以为专业人员提供多个系统内统一的患者上下文，仍然向专业人员提供了太多的要浏览的信息。从不同应用软件同时提供了过多的信息并减慢了阅读和分析过程。需要过滤出用户在例行工作流程中将不需要的应用成分。因此非常需要管理由多个系统提供的信息的系统和方法。
目前，诸如手术室(OR)的医疗保健环境包含连接到多个完全不同的信息与/或成像系统的多个显示器(CRT、LCD等)。这些显示器可悬挂在例如墙壁、天花板、桌子、与/或地板上安装的臂状物的吊杆上。在诸如手术室的某些医疗保健环境中，可能有十个或更多的显示器堆放在房间中，使得专业人员很难试图定位关键信息而不扫视每个显示器。
当专业人员希望从完全不同的系统访问信息时，专业人员当前必须转头查看多个显示器并确定哪个显示器具有所需要的信息。头部的运动，尤其是在医疗过程中，在人机工程学上是不正确的，而且专业人员也觉得不舒适。此外，在整个检查或进程的过程中，这种头部运动可能是高度重复性的。因此非常需要减少头部运动并改善医疗保健环境中的人机工程学的系统和方法。
此外，多个显示器导致同时呈现给医疗保健专业人员的信息过多。因此太多显示器上的过多信息给专业人员试图定位相关信息制造困难。因此，需要一种系统和方法，以改善关键信息的识别并减少医疗保健环境中显示器的堆放。
在诸如手术室的医疗保健环境中拥有太多的显示器可能引发另外的困难。例如，从信息技术角度来看，多个显示器并非成本有效的。为一个或者多个房间购买多个显示器意味着医疗保健供应者的巨大开销。此外，例如，多个显示器与/或多个系统会在医疗保健环境中产生额外的热量。过多的热量导致更高的电费，且可能对医疗保健环境中的患者、专业人员、和设备构成健康威胁。因此非常需要减少医疗保健环境中多个显示器的系统。
因此需要改善医疗保健环境中相关信息显示的系统和方法。
发明内容
本发明的某些实施例提供了使用凝视探测以改善医疗保健环境中信息显示的方法和系统。系统的某些实施例包括用于探测用户凝视的头戴式眼镜及用于显示信息的显示器。显示器上例如图像与/或数据的信息是基于用户的凝视为用户定制的。在一个实施例中，头戴式眼镜观察器将信息投影到用户的眼睛以用于单独的信息显示。该系统还可包含用于确定多个用户之间对显示器的优先权和控制权的冲突解决模块。在一个实施例中，可以使用例如声音命令、手势、与/或凝视触发该显示器的功能。
在一个实施例中，该系统还包含分别存储和多个信息源中至少一个的关系的多个透视(perspective)。该系统可能还包含用于将至少一个信息源和透视相关联的医疗透视管理器。该医疗透视管理器允许用户使用该透视访问相关的一个(多个)信息源。
在一个实施例中，该系统还包含一个规则引擎，该规则引擎含有决定信息是否可用与/或展示的至少一个规则。该系统也可包含上下文管理器，该管理器用来基于查询而从多个信息源获取信息，并基于规则引擎的(多个)规则而过滤信息。
一个方法的某些实施例包括，确定与参考位置有关的用户凝视方向，识别正在朝显示器注视的用户，并基于该用户更新该显示器上的信息。在一个实施例中，基于例如用户的喜好与/或输入更新显示器上的信息。
该方法还包含在多个用户之间判断哪个用户拥有该显示器的控制权。在一个实施例中，可允许多个用户控制该显示器的全部或一部分上的信息。可以使用例如声音命令、手势、与/或凝视触发显示器的功能。此外，该方法可包含将图像投影到用户的眼睛上。该方法还可包括定义至少一个将与该用户相关的信息个人化的透视。在一个实施例中，基于一个或者多个规则过滤该显示器上可获得的信息。
在一个实施例中，计算机可读取的存储介质包含命令计算机显示信息的一组指令。这组指令包含用于确定用户何时注视显示器的凝视探测例行程序，以及在该用户注视该显示器时，在该显示器上显示和该用户相关的信息的显示例行程序。这组指令还可包含用于选择与用户相关联的信息的选择例行程序。此外，这组指令可包含用于确定正在注视该显示器的多个用户的控制优先权的判断例行程序。这组指令还可包含基于至少一个规则来过滤与该用户相关联的信息的基于规则的上下文管理器。在一个实施例中，该信息包含例如数据与/或(多个)图像。
图1示出了根据本发明一个实施例所使用的改进的手术室。
图2示出了根据本发明一个实施例所使用的便携式眼镜观察系统。
图3示出了根据本发明一个实施例所使用的凝视探测和控制系统。
图4示出了根据本发明一个实施例所使用的医疗保健环境中凝视探测和控制方法的流程图。
结合附图进行阅读时，将会更好地理解本发明的前述总结以及特定实施例的下述详细描述。出于阐述本发明的目的，附图中示出了特定的实施例。然而，应该理解到，本发明不限于附图中所示的布置和工具。
具体实施例方式
图1阐述了结合本发明一个实施例所使用的改进的手术室100。如图1所示，用单个、大型的显示器110替代许多完全不同的显示器，其中显示器110悬吊在靠近手术台120的吊杆115上。显示器110可以和便携式眼镜和眼睛跟踪系统一起使用，来为多个用户显示信息。此外，声音命令与/或使用摄像机(诸如火线网络摄像机(fire-wire webcam))的手势控制使得可以不破坏无菌区地与成像及信息系统相互作用。
图2描述了根据本发明一个实施例所使用的便携式眼镜观察系统200。系统200包含头戴式眼镜210、个人眼镜显示器220、以及凝视跟踪处理器230。处理器230可以集成到眼镜210与/或与眼镜210分离。个人眼镜显示器220被眼镜210投影到用户的视场。
医疗保健专业人员可以使用诸如护目镜的眼镜210，从而捕获专业人员的凝视并执行界面导航。可以通过例如红外或其它光源跟踪用户的凝视。光线可以从用户瞳孔反射并被探测到。光线也可以从用户眼睛的角膜和晶状体的前表面和后表面反射并被探测或记录。重复的测量跟踪用户凝视的变化。可替换地或此外，可以通过例如摄像机或位置传感器，基于用户头部的运动而跟踪用户的凝视。可以确定用户凝视与/或头部在参考坐标系内的位置与/或相对于诸如显示器上某个位置的参考点的位置。在一个实施例中，可以获得多个测量以确定例如用户的视线与/或头部角度。
护目镜或者其它眼镜也可以将图像投影到用户的眼睛，或者提供被粘接到眼镜210并置于用户视场内的微型屏幕从而形成虚拟的个人显示器220。因此，眼镜210可以用于排除医疗保健环境中的部分显示器。此外，眼镜210可允许特定信息被确定为目标显示给医疗保健环境中的特定用户。例如，护士、麻醉师、和外科医生接收显示在其个人眼镜式显示器220上的不同信息。例如，外科医生可能看到图像引导的外科手术和PACS数据，而麻醉师观看EKG和剂量数据。在一个实施例中，每个用户可观看定制信息，而无需转向注视某个显示器以选择该信息。
在一个实施例中，眼镜210为便携式眼镜观察器，该观察器显示诸如血液动力学数据、心脏波形、生命特征等的关键动态患者信息。眼镜210允许用户观看信息而无需转头观看LCD或CRT显示器。尽管头戴式眼镜210允许用户在埋头对患者工作时观看数据，但是例如图像查看与/或精细文本查看的分辨率可能受到限制。当用户希望观看详细信息或者粒度的精细程度时，用户可以观看该医疗保健环境中单个大型的显示器。在一个实施例中，该头戴式眼镜210与/或处理器230包含眼睛跟踪软件，使得一旦该软件探测到用户正在凝视该大型显示器时，用户的透视与/或基于规则的信息被显示在该屏幕上。头戴式眼镜210与/或处理器230的眼睛跟踪能力也可以使用凝视方向输入以控制该大型显示器。例如，处理器230探测用户何时正在注视显示器上的特定按钮、选项、或特征，并为该用户选择或者激活该按钮、选项、或特征。选项/特征的激活也可以基于用户注视某一区域的时间量。也可以结合声音命令与/或手势使用眼镜式系统200以控制例如显示器220与/或其它系统或特征。
例如，基于规则系统，主治外科医生具有对大型显示器的优先观看权力。一旦该主外科医生重新埋头做手术，则其它用户可以访问该显示器。在一个实施例中，“悬挂”显示协议允许用户共享大型显示器上的固定区域(real estate)。
图3阐述了根据本发明一个实施例使用的凝视探测和控制系统300。系统300包含单个大型显示器350和多个眼镜210。系统300可包含凝视跟踪和控制处理器360(未示出)，该处理器为一个单独的处理器或者是凝视跟踪处理器230的协同网络。在一个实施例中，个人眼镜式显示器220可能具有诸如600×800或800×600的有限分辨率。因此，对于诸如患者生命特征或其它数据的特定信息，个人眼镜式显示器220提供了足够的分辨率。对于更大的信息，专业人员可以参考单个大尺寸显示器350以观看诸如图像引导的手术信息的更大的信息。用户注视显示器350。凝视跟踪处理器230认识到该用户想要看特定信息并使用例如透视在更大的显示器350上显示该患者的上下文敏感信息。可以从处理器230传递关于凝视与/或头部位置的信息，以确定显示器350上的信息。此外，可以发送用户偏好信息、来自显示器220的信息、与/或其它输入，从而设置显示器350的内容与/或其它参数。
在一个实施例中，可以基于位置或者除了透视之外的规则，确定显示器350上显示的信息。例如，规则确定医生的凝视的优先于护士的凝视。随后，当医生转开不看显示器350时，护士得到显示器350的控制权。或者，显示器350的控制权可以由多个用户分享并在显示器350上显示公共信息，使得可以几乎同时为多个用户提供信息。
因此，系统200和300允许用户访问并显示诸如PACS、EMR、LIS、HIS、RIS、CVIS、以及其它应用软件或系统的各种系统中的数据。处理器230和/或360将数据组织成对于单个观察者有用的视图。处理器230与/或360快速识别用户正在凝视大尺寸显示器350并将该用户的信息投影到显示器350上。此外，处理器230与/或360能够判断试图访问的多个用户之间的冲突和优先权，并确定哪个(哪些)用户获得显示器350的控制权。例如，基于规则的显示控制与/或悬挂协议可以控制哪个用户具有控制权和优先权以及/或者哪些用户可共享控制权及显示区域。规则和其它协议也可以控制何时放弃与/或预先倒空显示器350的控制权。
显示器350替代手术室内的多个显示器。显示系统300基于用户的偏好跟踪该用户的凝视，且当用户需要比便携式眼镜观察器220的分辨率所允许的更加详细的信息时，显示系统300显示用户指定的“基于透视的”企业信息(enterprise information)。例如，用户在需要时可以在显示器350上看到更加清晰的文本与/或解剖影像。显示器350上显示的信息可以补充与/或替代头戴式眼镜显示器220上显示的信息。
在一个实施例中，视频开关盒与/或声音命令可以和图像引导的外科手术一起使用以切换显示，使得只看到图像引导外科手术信息。在一个实施例中，声音控制与/或手势可以结合眼睛跟踪一起使用以控制显示器350与/或系统光标。
在一个实施例中，管理器120可以和基于规则的上下文管理器协同工作以过滤和显示信息。基于规则的上下文管理器的一个例子在2004年10月1日提交的、发明人为Prakash Mahesh、标题为“System andMethod for Rules-Based Context Management in Radiology andCardiology Diagnostic Reading”的美国专利申请中得到描述，该专利申请在此被完全引用作为参考。
在一个实施例中，管理器120可以和透视管理系统协同工作以处理多个应用软件和工作流程。透视管理系统允许定义各种透视，其保存了特定用户的工作流程步骤和其它信息。透视允许个人化的信息显示给出例如和患者当前状况有密切关系的相关信息。透视管理器系统的一个例子在2004年10月1日提交的、发明人为Prakash Mahesh和MarkRicard、标题为“System and Method for Handling Multiple RadiologyApplications and Workflows”的美国专利申请中得到描述，该专利申请在此被完全引用作为参考。例如，在外科手术室内在手术台旁可能有许多医疗保健专业人员，他们使用相关患者信息的特定透视或视图。采用单个、大型显示器(例如LCD、等离子体显示器、46”以上的显示器等)，每个用户能够以大格式与/或小格式查看显示器上的个人透视。可由多个用户共享该显示器。
图4示出了根据本发明一个实施例所使用的医疗保健环境中用于凝视探测和控制的方法400的流程图。首先，在步骤410，用户戴上头戴式眼镜，例如便携式眼镜210。然后在步骤420，通过该眼镜跟踪用户的凝视。例如，可以在眼镜式显示器220上跟踪该用户的凝视，从而选择显示器220上的特定信息与/或特征。此外，例如，可以在显示器350上跟踪该用户的凝视。
在步骤430，当探测到用户的凝视是朝向显示器350时，调整显示器350上的内容从而为该用户提供信息。也就是说，上下文敏感透视与/或规则可以用于在显示器350上为特定用户显示相关信息。显示器350上的空间可以完全为正在注视显示器350的单个用户所专用，或者可以被划分从而为多个用户显示数据。或者，显示器350可包含显示一般数据的区域以及显示特定用户的特殊数据的一个或者多个区域。在一个实施例中，如果多个用户正看向显示器350，则比较用户的优先权以决定允许哪个(哪些)用户获得显示器350的控制权。
随后，在步骤440，控制显示器350的用户可以操作显示器350。例如，用户可以基于凝视、声音命令、手势、按钮、开关、与/或鼠标装置调整在显示器350上显示的信息。用户可以类似地调整显示器220上显示的信息。显示器220上显示的信息可以模仿或者不模仿显示器350上显示的信息。
接着，在步骤450，当用户将其凝视从显示器350上重新定向到其它位置时，显示器350自行调整成针对另一个用户。例如，当外科医生不看显示器350之后向下看正在进行外科手术的患者时，显示器350可为护士显示信息。在一个实施例中，在该环境中通过用户所戴的个人眼镜可以连续显示诸如生命特征的信息。显示器350上显示的信息补充与/或增强眼镜式显示器220上显示的信息。
因此，某些实施例将各种信息系统和其它应用软件统一成多个用户可以观看的单个显示器。某些实施例基于规则与/或透视过滤用户可获得的信息。某些实施例解决了例如信息过载、人机工程学问题、以及诸如混乱、发热、费用、及显示器的发光的多个显示器所带来的效应。诸如手术室的医疗保健环境中可以排除多个显示器，且可以简化单个大尺寸显示器上的信息从而向特定的专业人员显示相关的患者信息。某些实施例有助于为医疗保健专业人员提供临床决定支持。因此，例如，可以降低医疗错误并使外科手术室工作流程简化。此外，可以减少重复性的头部和颈部运动，从而降低人机工程学困难。
尽管参考特定实施例描述了本发明，本领域技术人员将会了解到，在不离开本发明范围的情况下可以进行各种变化并进行等效替换。此外，可以对本发明的教导进行许多调整以适应特殊的情形或材料而不离开本发明的范围。因此，本发明不限于所公开的具体实施例，本发明将包含落在所附权利要求范围内的所有实施例。
部件列表100......手术室110......显示器115......吊杆120......手术台200......便携式眼镜观察系统210......头戴式眼镜220......眼睛式显示器230......凝视跟踪处理器300......凝视探测和控制系统350......显示器360......凝视跟踪和控制处理器图4......流程图
权利要求
1.一种用于显示相关信息的凝视探测和控制系统(300)，所述系统(300)包含用于探测用户凝视的位置的头戴式眼镜(210)；用于显示信息的显示器(350)，其中基于用户的凝视为用户定制信息。
2.权利要求1的系统(300)，其中头戴式眼镜观察器(220)将信息投影到用户的眼睛中从而实现单独的信息显示。
3.权利要求1的系统(300)，进一步包含冲突解决模块，用于在多个用户之间确定对显示器(350)的优先权和控制权。
4.权利要求1的系统(300)，其中使用声音命令、手势、和凝视中的至少一种触发显示器(350)的功能。
5.一种基于凝视探测显示医疗信息的方法(400)，该方法(400)包含确定相对于参考位置(420)的用户凝视的方向；识别正看向显示器(350)的用户；以及基于该用户(430)更新显示器(350)上的信息。
6.权利要求5的方法(400)，其中该更新步骤进一步包含基于用户的偏好和输入中的至少一者来更新显示器(350)上的信息。
7.权利要求5的方法(400)，进一步包含在多个用户之间进行判定以确定显示器(350)的控制权。
8.权利要求5的方法(400)，进一步包含允许多个用户控制显示器(350)上的信息。
9.权利要求5的方法(400)，进一步包含使用声音命令、手势、和凝视(440)中的至少一种触发显示器(350)的功能。
10.权利要求5的方法(400)，进一步包含将图像投影到用户的眼睛中。
全文摘要
本发明的某些实施例提供了使用凝视探测以改善医疗保健环境中信息显示的方法(400)和系统(300)。系统(300)的某些实施例包含用于探测用户凝视的位置的头戴式眼镜(210)和用于显示信息的显示器(350)。基于用户的凝视而为该用户定制诸如图像与/或数据的显示器(350)上的信息。在一个实施例中，头戴式眼镜观察器(220)将信息投影到用户的眼睛，从而实现单独的信息显示。系统(300)还包含用于确定多个用户之间对显示器(350)的优先权和控制权的冲突解决模块。在一个实施例中，使用例如声音命令、手势、与/或凝视触发显示器(350)的功能。
文档编号A61B5/00GK1770063SQ20051010840
公开日2006年5月10日 申请日期2005年10月8日 优先权日2004年10月1日
发明者M·M·莫里塔, P·马赫什, T·A·根特莱斯 申请人:通用电气公司