控制具有可移动组件的医学技术设施的方法和操作系统与流程

本发明涉及用于控制医学技术设施的方法和操作系统，医学技术设施特别是成像设备，医学技术设施具有根据操作设备处的操作者输入而可移动的至少一个组件。

背景技术：

众所周知，在大量的用于诊断和治疗的现代医学技术设施(特别是医学成像设备中)存在可移动组件，用于设置特定检查或治疗过程，例如在成像设备中记录几何形状和/或记录区域的过程，和/或用于适应当前患者，存在的可移动组件例如为：记录布置或其部分，用于定位患者而提供的患者台等。特别地，这种示例是x射线设备，其中，例如x射线辐射器、探测器和/或患者台被远程控制移动至靠近患者。这种医学技术设施的可移动组件的远程控制应当被尽可能简单和直观地实现。

出于此目的，在现有技术中已知使用有线的或无线的手动操作单元，该手动操作单元可以包括例如薄膜键和/或脚踏开关。特别地，已经提出使光标键(箭头键)和/或显式功能键在操作单元上可用，以用于控制组件的移动。因为各种组件可以以不同的自由度移动，例如在x/y/z方向上并且同时还旋转地，所以针对要被控制的组件和针对移动类型有许多不同的操作键和/或有选择键，使得针对对应组件移动的箭头键被激活。所提供的、特别是还用于改变对要被控制的组件的选择的大量操作键和操作过程要求被高度集中在操作域上，并且使得操作者从可移动组件的实际的、以患者为导向的设置分心。因此，这种已知程序不能被认为是直观的或方便的。另外，所使用的操作单元的开发和制造相对昂贵，并且还在调整或修改方面具有较低的灵活性。

技术实现要素：

由此，本发明的目的是提供与之相比改进的、更直观的以及更易于使用的操作能力，用于医学技术设施的可移动组件。

为了达到该目的，根据本发明，在前述类型的方法中提供：智能设备被用作操作设备，智能设备包括记录传感器数据的至少一个智能设备传感器，传感器数据定义智能设备在医学技术设施所处的空间中的移动和/或位置，其中位置数据和/或移动数据根据传感器数据被确定，并且位置数据和/或移动数据被评估用于对至少一个组件中的至少一个的选择，和/或用于确定与至少一个组件中的至少一个相关的操作者输入，位置数据定义智能设备相对于至少一个组件的位置和定向，移动数据定义智能设备相对于至少一个组件的移动。

智能设备是手持无线移动设备，其通常具有操作系统，并且经由还用作显示器的触摸屏而可操作。智能设备的通常示例是智能手机和/或小型平板电脑。在医学技术设施特别是图像记录和/或治疗设备中，直观并且以患者为导向的组件移动操作可以通过使用可商购的智能设备(特别是智能手机或小型平板电脑)来实现。在本文中，特别有利地，已经存在于智能设备中的传感器装备可以被用来实现智能设备在医学技术设施也处于的空间中的完整定向和位置识别(以及还有由此的移动识别)。

如原则上已知的，医学技术设施具有用于定义至少一个组件的当前设置信息的部件，当前设置信息描述组件在空间中的位置。例如，在医学技术设施的控制设备中，系统的几何结构与用于移动组件的致动器的当前位置一样众所周知，致动器的当前位置例如借助于马达编码器或对应的传感器是可确定的。只要医学技术设施在空间中的位置也已知，至少一个组件和智能设备的相对位置和定向和/或移动可以因此被确定，并且关于至少一个组件的远程操作而被评估。因此，特别地，可以直观地指向组件，和/或使得组件的远程操作可以利用智能设备来执行对应的移动，使得可以在查看要被控制的组件的同时，方便地操作。出于此目的，智能设备被优选地配置为是细长的，特别是具有大体上矩形和扁平的基本形状。因此，智能设备可以被定向到待操作的组件。

通过使用可商购的智能设备以及已经包括在其中的智能设备传感器，获得了非常成本有效的、在使用中也高度灵活的手动操作系统。借助于本文所提出的用于确定位置、定向和移动的方法，获得了医学技术设施的(由此特别是医学诊断和/或治疗系统的)非常直观的操作。

在本发明的有利实施例中，可以提供：至少一个智能设备传感器是摄像机，在摄像机的图像数据中，被布置在空间中的光学标记被检测到并且被用于确定位置数据和/或移动数据，光学标记在空间中的位置是已知的。特别地，可以提供：智能设备具有两个摄像机，特别是前置摄像机和后置摄像机，这两个摄像机在智能设备的正常使用时也是定向的，使得对应数量的空间以及由此的本文所提出的光学标记被检测到。通过通常已存在于智能设备中的至少一个摄像机，来连续地记录并且分析标记，其中，操作者自然地用手拿着智能设备，并且因此不需要估计针对智能设备的摄像机的搜索位置。相应的光学标记在空间中的位置可以在配置阶段期间被精确地确定，并且在执行评估的控制设备中(由此特别是医学技术设施的控制设备和/或智能设备的控制设备)是已知的。具体而言，例如可想到使用无源光学标记，例如印刷的贴纸，并且将这些光学标记施加到医学技术设施所处空间的天花板、墙壁和/或地板上，其中特别地，还可以想到的是，将光学标记施加到医学技术设施本身。

然而，本发明的优选实施例提供：有源标记被用作标记中的至少一部分标记，有源标记特别地包括光学和/或红外led。特别地，更适当的是：借助于用于操作的短程无线电连接(特别是蓝牙连接)，有源标记被控制用于对智能设备的位置确定。因此，可以用有源且同步的标记(光学信标)来达到光学标记的最佳识别。同步可以经由也已存在于智能设备中的短程无线电接口例如蓝牙低能量(ble)来发生。通过明亮发光的有源标记的有源控制，特别是标记的明亮发光的红外led，可以实现显著改进的光学标记识别。如所描述的，这些光学标记适当地或者将适当地与智能设备传感器同步。

在该上下文中，本发明的适当实施例提供了位置数据至少部分地根据以下被确定：信号传送时间方法，和/或基于标记利用双向短程无线电连接发射的无线电信号的场强度。如果借助于专用的短程无线电接口来配置被配置为例如光学信标的有源标记，用于和智能设备的直接通信，那么除了光学标记的属性，有源标记还形成无线电标记(特别是无线电信标)，例如，由于测量了无线电信号的传送时间和/或无线电信号的强度，这已经可以有助于智能设备在空间中的至少粗略的位置确定。例如在来自于fujitsu公司的ble信标概念中已被提出的，可以在配置阶段中确定空间中的对应场强度(接收强度)。

在本发明的适当实施例中，可以提供：短程通信连接的存在和/或建立和/或属性被用于检测智能设备是否被定位在空间中，特别是用于触发位置数据和/或移动数据的确定的开始。除了位置确定之外，还可创建短程无线电连接，特别是与有源标记的连接，用于激活精确的位置和/或移动采集的事实被用作触发器。这意味着只有当智能设备识别出其自身在医学技术设施处，智能设备才开始进行识别，还可能开始与医学技术设施的控制设备建立连接。另外，以这种方式，也可以建立移动智能设备的范围约束。

另外，在没有建立到有源光学标记的短程无线电连接的一个实施例中，可以用粗略的位置确定来实现相似的功能。在这种情况下，可以操作有源发光的光学标记作为光学信标。为了实现这一点，可以提供：有源发光的光学标记发射被调制到光的、特定于标记的标识信号，标识信号由接收智能设备评估。基于在摄像机的传感器数据中检测到的标识信号，可以进行第一粗略位置确定。这种标识信号的检测还可以被用于检测智能设备是否位于空间中，特别是用于触发开始确定位置数据和/或移动数据。这种技术已经在现有技术中提出，由philips公司用于超市定位(白皮书：“室内定位”)。

优选地，并且特别地，除摄像机之外，至少一个加速传感器和/或至少一个转速传感器和/或至少一个磁场传感器可以被用作智能设备传感器，至少一个磁场传感器特别是指南针，其中特别地，位置数据和/或移动数据至少部分地借助于航位推算导航被确定。特别地，关于定向和/或移动的确定，将这种优选的其他智能设备传感器系统考虑进来是适当的。例如，借助于加速传感器和/或转速传感器的评估，可以确定智能设备的旋转和/或倾斜。磁场传感器提供了粗略北方向的附加信息，磁场传感器特别地被用作指南针，这也可以被考虑进来。在本发明的上下文中特别适当的是：通过航位推算(惯性)导航来支持智能设备的定向和位置的跟踪。例如，即使光学标记识别被不利的视角暂时阻止或者即使受到阻碍，位置数据和移动数据仍然可以被确定。

原则上，在本发明的范围内，特别是在多个组件的情况下，可以借助于显示器，特别是智能设备的触摸屏，来选择要操作的组件。然而，这并非优选的。

与此相反，本发明的特别优选的实施例提供了：为了选择一个组件进行控制，关于操作者是否正利用移动设备指向至少一个组件中的一个组件来评估被包含在位置数据内的、移动设备的定向，一个组件被选择，特别是在操作者致动确认操作部件之后被选择。因此，在本实施例中，操作者将智能设备朝向要被操作的组件，以便选择该组件，并且将随后的操作者输入与此组件相联系。在本文中，例如，智能设备基于位置数据已知的纵轴可以被延长，并且可以测试智能设备(首先)接触哪个组件。这实现了特别直观的选择。

在一个实施例中，现在可以想到：特别是通过与智能设备的反向通信，在智能设备的显示器上显示所选择的组件，显示器特别是触摸屏。然而，在特别有利的优选实施例中，通过至少一个光学输出设备来指示对一个组件的选择，至少一个光学输出设备被布置在所选择的组件上，至少一个光学输出设备特别是led带和/或可反光的彩色区域。在这种情况下，医学技术设施(具体地，至少一个组件)具有可激活的光学标记，例如，彩色区域和/或led带，通过可激活的光学标记作为输出设备，可以直接向操作者视觉地指示当前哪个组件被他所选择。通过这种方式，有利地防止以下令人不快的焦点变化：操作者将视线从作为目标的组件上移开，并且必须看着智能设备的相对小的显示器。

在本发明的上下文中，进一步特别优选的是：至少一个组件中所选择的组件的移动基于作为操作者输入的移动数据、根据智能设备的移动而发生。首先，特别地给定多个组件，如果特别是通过利用智能设备的瞄准来选择这些组件中的一个组件用于移位，则可以在智能设备处解释所期望的移动方向/移动类型，例如使得在智能设备向左滑动的情况下，无论用户是位于组件的前面、侧面或后面，该用户也都使得所选择的组件对应地向左移动。以这种方式，特别地，只要对应的移动自由度可以由智能设备直接表示，就可以进行对医学技术设施的组件的高质量直观设置。例如，如果移动自由度不可用，那么这可以通过给用户的对应反馈来指示；否则，基于智能设备的已知位置数据和移动数据，可以从用户的视角将移动对应地转换成组件的移动，特别地，该转换还可以关于通过多个致动器的组合移动，例如，绕中心轴枢转。自然地，也可以想到，例如在绕轴枢转和/或线性移动时，对应地选择组件的最接近的移动自由度。

在本文中特别有利的是以下实施例，其中通过用智能设备指向组件来进行对要被控制的组件的选择，因此智能设备的对应移动可以被转换成这个所选择的组件的移动。此时，还应当注意，关于靠近患者的移动以及可能的碰撞风险，在本发明的上下文中，原则上，除了本文所描述的操作概念之外，自然地还可以使用已知的碰撞防护系统。

还应当注意，借助于x射线设备中的这些控制功能，还可以关于x射线束限制设备的选择以及改变二者来远程控制x射线束限制设置的尺寸和形状，例如只要可以指向束限制元件或束限制设备本身，并且束限制元件或束限制设备可以由智能设备原样地、远程地移位。

具体而言，可以规定：对于移动，移动设备的操作部件(特别是移动释放按钮)的致动被检查，以用于通过移动设备来接收操作者输入。这意味着在选择了组件之后，不是智能设备的每一个移动必然导致组件的(可能是不期望的)移动，而是操作者可以经由智能设备上的对应的简单操作部件来表示他进行移位的意图，这可以借助于触摸屏来实现，也可以使用智能设备上的附加按钮来实现，特别地附加按钮可以实现：无需将视线导向智能设备本身，从而使得视线不会偏离实际的调整程序。以这种方式，在不影响本文所描述的方法的直观性和简单性的情况下提高了安全性。

在本发明的另外的实施例中，可以提供：在目标选择操作部件的致动时，操作者输入被接受，操作者输入将目标位置定义为由智能设备当前瞄准的位置，目标选择操作部件特别是目标选择按钮，其中至少一个组件中所选择的组件被移动至目标位置。因此，在本发明的范围内，还可以想到，借助于智能设备的指向方向，定义所期望的目标位置，该目标位置随后在对应的操作部件致动时可以被自动接近。

可以在整个操作系统中的不同位置处实现和/或分布位置数据和/或移动数据以及随后的控制操作的确定。因此，可以提供：位置数据和/或运动数据由医学技术设施的控制设备和/或由智能设备的控制设备来确定。尽管当然可以想到使用智能设备本身来至少确定空间中的位置和/或移动，但是优选使用与智能设备通信的医学技术设施的控制设备，这是因为该控制设备具有更多可用的资源。可以使用不同类型的通信连接，同样，特别是短程无线电连接和/或wlan连接等。

在本发明的具体实施例中，在作为医学技术设施的x射线设备中，患者台和/或x射线辐射器和/或x射线探测器和/或c型臂和/或束限制设备可以被用作组件。自然地，还可以想到：可以借助于智能设备、以直观并且简单的方式来控制的大量其他可移动/可调整的组件。

除了该方法之外，本发明还涉及一种用于控制医学技术设施的操作系统，医学技术设施特别是x射线设备，医学技术设施具有根据操作设备处的操作者输入而可移动的至少一个组件，操作设备被配置为智能设备，所述操作系统具有成像设备的控制设备和智能设备，并且被配置来执行本发明的方法。与根据本发明的方法有关的所有实施例都可以被相似地变换到本发明的操作系统，通过该操作系统，上述优势也可以因此被达到。

附图说明

在下文的示例性实施例的描述中并且参考附图，公开了本发明的其他优势和细节。在附图中：

图1是根据本发明的操作系统的组件的原理简图，

图2是用于图示借助于标记和智能设备的摄像机的定位的表示，以及

图3是本发明方法中的操作动作的流程图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的操作系统的示例性实施例的原理简图。被布置在空间1中的是医学技术设施2，在该情况下是被配置为x射线设备的成像设备。医学技术设施2包括：借助于远程控制可移动的多个组件3，在本示例性实施例中，多个组件3包括x射线辐射器、x射线探测器、患者台和束限制设备。医学技术设施2的操作由对应的控制设备4控制。

作为针对医学技术设施2，特别是针对可移动组件3的操作设备，操作系统还包括在本文中被配置为智能手机的智能设备5，智能设备5的控制设备6可以经由对应的无线电接口(未详细示出)，特别是蓝牙接口和/或wlan接口，来建立到控制设备4的无线通信连接7。蓝牙接口(这里本文中使用蓝牙低能量(ble))还被用来建立到光学标记9中的至少一部分标记的短程无线电连接8，具体而言，至少连接至有源光学标记9，其因此可以被控制，用于待检测光学信号的输出。

应当注意，短程无线电连接8的建立或其属性还可以被用作一般性触发器，一般性触发器指示智能设备5位于空间1中，并且具体地因此可以被用于控制医学技术设施2。基于该触发器，例如，可以触发通信连接7的建立和/或可以发起下文更详细描述的更精确的位置确定。备选地，借助于摄像机，可以记录并且评估被调制到从标记9有源发射的光、用作光学信标的标识信号，以确定智能设备5是否在空间1中。

如原则上已知的，智能设备5还包括作为操作部件和显示器的触摸屏10。另外，智能设备5具有智能设备传感器11，在本例中是两个摄像机(特定地，前置摄像机和后置摄像机)、加速传感器、转速传感器以及用作指南针的磁场传感器。

首先，由控制设备4驱动的、用于提供可移动性的致动器12(例如马达)被分配给可远程移动的组件3，所述致动器也以其他方式将所述致动器各自的位置反馈至控制设备4，由于控制设备4已知医学技术设施2的系统几何构造，从而控制设备4总是知道组件3的位置。控制设备4还知道医学技术设施2在空间1中的位置。如果可以将空间1中的智能设备5的位置和定向或移动确定为对应的位置数据或移动数据，那么智能设备5可以与相应组件3相关，特别是通过对要被操作的组件3的选择，以及通过作为操作者输入的、要被执行的移动的指定，然后该操作者输入由致动器12相应地转换。

为了使操作者在不必从组件3转移视线的情况下指示组件3已被选择，组件3还具有输出设备13，例如led带，如下文更详细描述的，其照明清楚地指示相应的组件已经被选择用于操作。

为了确定智能设备5在空间1中的定向、位置还有移动，使用智能设备传感器11，特别是由摄像机可检测的标记9。

图2以空间1的透视图的形式更精确地示出了这一点。首先可见的是医学技术设备2，其具有患者台14、x射线辐射器15和x射线探测器16作为组件3；为清楚起见，未示出束限制设备。操作者的手17在空间中握住智能设备5，被指示作为智能设备传感器11的前置摄像机19具有检测区域18。以其光学可感知图案而可被清楚区分的标记9在空间1中的不同位置处可见，在该情况下，为了清楚起见，标记9至少分布在天花板和墙壁上；自然地，将光学标记9布置在地板上也是可能的。本文中的有源标记9具有不同图案的红外led20。

由于智能设备5是细长的，智能设备5在手17中具有清楚定义的、由箭头表示的指向方向21，其具体地是智能设备5的纵轴的延长。

在用于控制组件3的操作中，借助于控制设备4和/或控制设备6，持续地生成智能设备5的位置数据和移动数据。因为在配置阶段中标记9的位置和属性被确定并且存储在例如数据库中，所以由摄像机19检测到的标记9可以用于位置确定，其中有源标记9经由对应的短程无线电连接8来控制，以与智能设备5同步地发射对应的可检测信号。红外led20使得能够可靠地识别标记9。基于短程无线电连接8，有源标记9还用作无线电信标，这使得至少能够确定粗略位置(利用传送时间和场强度测量)。为了支持摄像机的传感器数据，考虑加速传感器(在空间中倾斜)、转速传感器(移动)以及磁场传感器(可粗略确定相对于北的定向)的传感器数据。

图3更详细地示出了组件3的可能的操作程序。

在步骤s1中，操作者借助于智能设备5瞄准要被控制的组件3。根据当前的位置数据，可以确定纵轴的延长，即指向方向21，使得可以检查智能设备5是否正指向组件3。如果是这种情况，那么在步骤s2中，被分配给该组件的输出设备13以可选择的模式被控制，例如，用于发出第一颜色。然后，在步骤s3中，确定确认操作部件已经被致动，在本情况下确认操作部件被显示在触摸屏10上，在步骤s4中最终选择对应的组件以被操作，并且输出设备13的输出光由于确认而改变颜色，例如，从黄色变为绿色。

在步骤s5中，借助于在触摸屏10上显示的另外的操作部件，另外的操作部件在本情况下是移动释放按钮22(参见图2)，可以将智能设备5的移动转换成所选择的组件3的移动。在图2中，例如，如果已经选择x射线发射器15，并且如果智能设备5向右移动，那么只要已经致动移动释放按钮22，x射线发射器15也向右移动。相似的原理适用于旋转以及其他移动，只要这些移动自由度是可用的。

步骤s6代表针对组件3的远程控制的另外的可能性，具体地，通过智能设备5对目标位置的选择：即通过将智能设备5指向目标位置，并且致动也可以显示在触摸屏10上的目标选择操作部件。然后，组件3被移动至对应的目标位置。

另外，还可以提供取消选择部件或重新选择操作部件，以便标记另外的组件3用于控制。另外，组件3自然也可以至少关于一些移动自由度而彼此耦合，例如，在x射线探测器16和x射线辐射器15的情况下。这全部在控制设备4中实现。

最后，应当注意，在例如由于不利的视角而不能或不能充分地可识别标记9时，可以进行借助于加速传感器和转速传感器的航位推算导航方法。

尽管通过优选的示例性实施例已经详细说明和描述了本发明，但是本发明不被给定示例限制，并且本领域技术人员可以在不脱离本发明的保护范围的情况下从中得出其他变型。

附图标记列表

1空间

2医学技术设施

3组件

4控制设备

5智能设备

6控制设备

7通信连接

8短程无线电连接

9标记

10触摸屏

11智能设备传感器

12致动器

13输出设备

14患者台

15x射线辐射器

16x射线探测器

17手

18检测区域

19摄像机

20红外led

21指向方向

22移动释放按钮

s1步骤

s2步骤

s3步骤

s4步骤

s5步骤

s6步骤