(57)【要約】  本発明はダイナミック３Ｄヘルスケア環境における安全性に関する。本発明は特にダイナミック３Ｄヘルスケア環境のための医療安全システム、電動機器を持つ医療検査システム、画像収集装置、及びダイナミック３Ｄヘルスケア環境において安全な運動を提供するための方法に関する。促進された適応性を持つダイナミック３Ｄヘルスケア環境における改良された安全性を提供するために、検出システム１２と、処理ユニット１４と、インターフェースユニット１６とを有するダイナミック３Ｄヘルスケア環境のための医療安全システム１０が提供される。検出システムは観察シーン２２の少なくとも一部の深さ情報を提供する少なくとも一つのセンサ装置１８を有する。処理ユニットは深さ情報を関連付ける関連付けユニット２４を有する。処理ユニットは３Ｄ自由空間モデル３２を生成する生成ユニット２６を有する。インターフェースユニットは３Ｄ自由空間モデルを提供する。
2014511731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイナミック三次元ヘルスケア環境のための医療安全システムであって、
検出システムと、
処理ユニットと、
インターフェースユニットとを有し、
前記検出システムが観察シーンの少なくとも一部の深さ情報を提供する少なくとも一つのセンサ装置を有し、
前記処理ユニットが前記深さ情報を関連付ける関連付けユニットを有し、
前記処理ユニットが三次元自由空間モデルを生成する生成ユニットを有し、
前記インターフェースユニットが前記三次元自由空間モデルを提供する、
医療安全システム。
【請求項２】
前記検出システムがセンサ装置として少なくとも一つの飛行時間カメラを有する、請求項１に記載の医療安全システム。
【請求項３】
前記検出システムが、オブジェクトが複数の角度から複数のセンサによって見られるように配置される複数のセンサを有する、請求項１又は２に記載の医療安全システム。
【請求項４】
前記少なくとも一つのセンサが可動式に取付けられ、前記少なくとも一つのセンサの運動が検出され、前記検出されたセンサ位置の代わりに前記深さ情報が調節される、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の医療安全システム。
【請求項５】
前記処理ユニットが可動機器のための運動経路を計算し、当該運動経路が前記三次元自由空間モデル内部にある、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の医療安全システム。
【請求項６】
電動機器を持つ医療検査システムであって、
電動機能システムと、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の医療安全システムとを有し、
前記電動機能システムが少なくとも一つのタスクを実行する可動装置を有し、
前記可動装置の運動を前記安全システムによって提供される前記三次元自由空間モデル内部の運動に制限する、適応可能な運動制限装置が設けられる、
医療検査システム。
【請求項７】
前記電動機能システムが異なる投影からオブジェクトの画像データを収集する可動装置を持つ画像収集装置であり、前記画像収集装置がＣアーム構造の対向端に配置されるＸ線源とＸ線検出器を持つ可動Ｃアーム構造を有し、前記Ｃアーム構造の運動可能性が前記三次元自由空間モデルに制限される、請求項６に記載の医療検査システム。
【請求項８】
ダイナミック三次元ヘルスケア環境において安全な運動を提供するための方法であって、
ａ）観察シーンの少なくとも一部の深さ情報を提供するステップと、
ｂ）前記深さ情報を関連付けるステップと、
ｃ）三次元自由空間モデルを生成するステップと、
ｄ）前記三次元自由空間モデルを提供するステップと
を有する方法。
【請求項９】
前記三次元自由空間モデルが電動機器を持つ医療検査システムの可動装置へ与えられ、前記可動装置が前記三次元自由空間モデル内で自由に動くことができる、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
ステップｄ）に続いて可動装置の運動経路を前記三次元自由空間モデル内部に位置付けるように計算するステップｅ）が提供される、請求項８又は９に記載の方法。
【請求項１１】
前記深さ情報が時間深さ情報として提供され、四次元自由空間モデルが生成され提供される、請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
処理ユニットによって実行されるときに請求項８乃至１１のいずれか一項に記載の方法のステップを実行するように構成される、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の装置を制御するためのコンピュータプログラム要素。
【請求項１３】
請求項１２に記載のプログラム要素を記憶したコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はダイナミック３Ｄヘルスケア環境における安全性に関する。本発明は特にダイナミック３Ｄヘルスケア環境のための医療安全システム、電動機器を持つ医療検査システム、画像収集装置、ダイナミック３Ｄヘルスケア環境において安全な運動を提供するための方法、コンピュータプログラム要素及びコンピュータ可読媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイナミック３Ｄヘルスケア環境において、可動部と他の可動部との、又は固定配置若しくは静置部との衝突は、システムの損傷及び故障を防止するために回避されなければならない。従って、起こり得る衝突状況を検出し、現在の運動を停止する可能性を与える衝突検出若しくは衝突警告システムが設けられる。例えば、ＵＳ４，５７８，７５７は患者台と可動Ｃアームの形のＸ線イメージングシステムとの間の衝突の防止のための装置を記載する。衝突を防止若しくは検出する別の可能性は、現在の運動を停止することができるようにするために別の構成要素に接触する場合に警告信号を与える、可動部上に設けられるセンサである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
衝突センサはしばしばダイナミック３Ｄヘルスケア環境に対して可能な運動速度を制限することがわかっている。さらなる欠点として、ダイナミック３Ｄヘルスケア環境の適応性が制限され得るか、又は各衝突防止システムの煩わしい適応を要する。
【０００４】
従って、促進された適応性を持つダイナミック３Ｄヘルスケア環境における改良された安全性を提供することが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の目的は独立クレームの主題によって解決され、さらなる実施形態は従属クレームに組み込まれる。
【０００６】
本発明の以下に記載の態様はダイナミック３Ｄヘルスケア環境のための医療安全システム、電動機器を持つ医療検査システム、ダイナミック３Ｄヘルスケア環境において安全な運動を提供するための方法、コンピュータプログラム要素及びコンピュータ可読媒体にも当てはまることが留意されるべきである。
【０００７】
本発明の一態様によれば、検出システムと、処理ユニットと、インターフェースユニットとを有するダイナミック３Ｄヘルスケア環境のための医療安全システムが提供される。検出システムは観察シーンの少なくとも一部の深さ情報を提供するように構成される少なくとも一つのセンサ装置を有する。処理ユニットは深さ情報を関連付けるように構成される関連付けユニットを有する。処理ユニットは３Ｄ自由空間モデルを生成するように構成される生成ユニットを有する。インターフェースユニットは３Ｄ自由空間モデルを提供するように構成される。
【０００８】
"３Ｄ自由空間モデル"という語は、オブジェクト及び構造がなく、従って例えば構成部品若しくは構成要素の運動のために使用されることができる空間を定義する、空間若しくはボリュメトリックデータをあらわす。
【０００９】
本発明の一実施形態例によれば、検出システムは少なくとも一つの飛行時間カメラをセンサ装置として有する。
【００１０】
本発明のさらなる実施形態例によれば、オブジェクトが複数の角度から複数のセンサによって見られるような方法で複数のセンサが配置される。
【００１１】
本発明の第２の態様によれば、電動機能システム及び上記態様若しくは実施形態の一つにかかる医療安全システムを有する電動機器を持つ医療検査システムが提供される。電動機能システムは少なくとも一つのタスクを実行する可動装置を有する。装置の運動をインターフェースユニットによって提供される３Ｄ自由空間モデル内部の運動に制限するように構成される、適応可能な運動制限装置が設けられる。
【００１２】
本発明の一実施形態例によれば、医療検査システムの電動機能システムは異なる投影からオブジェクトの画像データを収集する可動装置を持つ画像収集装置である。画像収集装置はＣアーム構造の対向端に配置されるＸ線源とＸ線検出器を持つ可動Ｃアーム構造を有する。Ｃアーム構造の運動可能性は３Ｄ自由空間モデルに限定される。
【００１３】
第３の態様によれば、次のステップを有する、ダイナミック３Ｄヘルスケア環境において安全な運動を提供するための方法が提供される。提供ステップにおいて、観察シーンの少なくとも一部の深さ情報が提供される。深さ情報は関連付けステップにおいて関連付けられる。生成ステップにおいて３Ｄ自由空間モデルが生成される。第２の提供ステップにおいて、３Ｄ自由空間モデルが提供される。
【００１４】
本発明の一実施形態例によれば、３Ｄ自由空間モデルは電動機器を持つ医療検査システムの可動装置へ提供され、可動装置は３Ｄ自由空間モデル内で自由に動くことができる。例えば、運動は３Ｄ自由空間モデルによって定義されるボリューム内部で起こるように制限される。
【００１５】
本発明のさらなる実施形態例によれば、第２の提供ステップに続いて、計算ステップが提供され、そこで可動装置の運動経路が３Ｄ自由空間モデル内部に位置付けられるように計算される。
【００１６】
本発明の一実施形態によれば、自由空間が検出され、そこから３Ｄ自由空間モデルが生成される。そして３Ｄ自由空間モデルは運動が置かれ得る可能な空間として使用され得る。特に、検出システムは自由空間それ自体のみを検出するので、可能な運動を妨げるかもしれないオブジェクトについての外部情報が必要ない。検出システムはいかなる可動装置にも結合されず、従って３Ｄヘルスケア環境の変化の場合に改良された適応性を提供する。３Ｄ自由空間モデルの生成は、例えば人に制御される運動など、外部パラメータによっても運動が影響され、従って可動要素の軌道が事前に完全にわからないような環境も可能にする。
【００１７】
本発明のこれらの及び他の態様は以下に記載の実施形態から明らかとなり、それらを参照して解明される。
【００１８】
本発明の実施形態例は以下の図面を参照して以下に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態例にかかるダイナミック３Ｄヘルスケア環境のための医療安全システムを図示する。
【図２】本発明にかかる医療安全システムのさらなる実施例を図示する。
【図３】本発明にかかる医療安全システムのさらなる実施例を図示する。
【図４】本発明にかかる医療安全システムのさらなる実施例を図示する。
【図５】本発明にかかる医療安全システムのさらなる実施例を図示する。
【図６】本発明の一実施形態例にかかる電動機器を持つ医療検査システムを図示する。
【図７】本発明にかかる電動機器を持つ医療検査システムのさらなる実施例を図示する。
【図８】ダイナミック３Ｄヘルスケア環境において安全な運動を提供するための本発明にかかる方法の基本方法ステップを概略的に示す。
【図９】本発明にかかる方法のさらなる実施例を概略的に図示する。
【図１０】本発明にかかる方法のさらなる実施例を概略的に図示する。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１はダイナミック３Ｄヘルスケア環境のための医療安全システム１０を示す。医療安全システム１０は検出システム１２、処理ユニット１４、及びインターフェースユニット１６を有する。検出システム１２は観察シーンの少なくとも一部の深さ情報を提供するように構成される少なくとも一つのセンサ装置１８を有する。図１において、観察されるシーンをあらわす参照番号２２へ向けられる二本の点線２０で観察が概略的に図示される。
【００２１】
処理ユニット１４は関連付けユニット２４と生成ユニット２６を有する。関連付けユニット２４は深さ情報を関連付けるように構成される。生成ユニット２６は３Ｄ自由空間モデル３２を生成するように構成される。
【００２２】
さらに、インターフェースユニット１６が３Ｄ自由空間モデルを提供するように構成される。
【００２３】
従って少なくとも一つのセンサ装置１８は検出システム１２へ深さ情報を提供し、第１の接続線２８で示される。そして第２の接続線３０で示されるように深さ情報は処理ユニットへ提供される。接続線は概略的に示され、無線接続若しくは有線接続として提供され得ることが留意されなければならない。
【００２４】
処理ユニット１４は関連付けユニット２４において深さ情報を用いて、例えば異なる空間セグメントからの複数の深さ情報など、深さ情報を関連付ける。そして生成ユニットは関連付けられた深さ情報から３Ｄ自由空間モデルを生成する。３Ｄ自由空間モデルは生成ユニット２６をあらわすボックスの内部に参照番号３２で概略的に示される。
【００２５】
関連付けユニット２４と生成ユニット２６は概略的に示され、個別のコンピュータユニットとして若しくは処理ユニット１４の一体部分として提供され得ることが留意されなければならない。さらに、検出システム１２と少なくとも一つのセンサ装置１８も、例えば一体化安全ユニットに処理ユニット１４とも一体化される、一体部品として提供され得ることが留意されなければならない。同様のことがインターフェースユニット１６にも当てはまり、これも処理ユニット１４と一体となって提供され得る。
【００２６】
点線２０で示す通り、センサ装置１８は、センサと検出された深さとの間で、自由空間、すなわちいかなるオブジェクトのいかなる物質占有もない空間の情報を提供する。
【００２７】
例えば、関連付けユニット２４は深さ情報に基づいて自由空間を再構成し、生成ユニット２６は自由空間を３Ｄ自由空間モデル３２へ統合する。
【００２８】
３Ｄ自由空間モデルはオブジェクト及び構造のない、従って例えば構成部品若しくは構成要素の運動のために使用されることができる空間を定義する、空間若しくはボリュメトリックデータを有する（下記、例えば図５乃至８参照）。
【００２９】
例えば、検出された深さ情報の間に欠落部分がある場合、生成ユニット２６は３Ｄ自由空間ボリュームを生成するために完全なボリュームが自由深さデータでカバーされるように、欠落部分についてのいわば仮想深さデータを生成し得る。例えば、欠落部分は補間によって得られる。さらなる実施例として、欠けている深さ情報がある場合、機器の配置が予想されるはずの特定空間領域、及び高い確率で追加機器が設けられないこうした領域についての仮定が提供され得る。例えば、台の高さよりも上で、明らかに天井よりも下の十分に低い領域は、おそらくそれ以上台配置若しくは照明配置を示さないことになる。
【００３０】
例えば、少なくとも一つのセンサ若しくはセンサ装置は自由に運動できるボリュームの少なくとも一部の自由３Ｄ深さ構造を測定するように構成される。
【００３１】
環境は、病院の手術室の場合など、不確定な、若しくは予め定義されていない環境であり得る。不確定若しくは未定義の環境は、現在の医療環境が計画できない及び／又は予測できない方法で絶えず変化するような、ヘルスケア環境におけるいかなる他の状況でもあり得る。
【００３２】
医療安全システム１０は３Ｄ自由空間モデル３２の形で運動に利用できる自由空間のリアルタイム３Ｄ再構成を提供するように構成される。
【００３３】
一旦３Ｄ自由空間モデル３２が生成されれば、例えば各更新情報を提供するように、及び例えばインターフェースユニット１６を介して、さらなる処理ステップへ各々更新された３Ｄ自由空間モデルを提供するように、センサをトリガする処理ユニットにおける各更新ループを提供することによって、深さ情報を検証及び更新し、３Ｄ自由空間モデルを適応させることも可能である。
【００３４】
示していないが、さらなる実施例によれば、センサは時間深さ情報として深さ情報を提供するように構成され、生成ユニット２６は４Ｄ自由空間モデルを提供するように構成される。そして、インターフェースユニットは４Ｄ自由空間モデルを提供することができる。例えば、センサは各深さ情報が利用可能なときに処理ユニットが情報を得るように深さ情報に結合した時間信号も提供する。
【００３５】
例えば、時間情報は例えば他の可動部品に起因する環境自体における反復運動周期について使用され得る。
【００３６】
図２において、検出システム１２のさらなる実施例が示される。図示の通り、検出システムは少なくとも一つの飛行時間カメラ３４をセンサ装置として有し、この飛行時間カメラは深さ画像を取得して提供する。そして深さ画像は例えばレイトレーシングアルゴリズムによって処理され、ここでカメラと検出された深さとの間の空間が自由空間と宣言される。カメラは原点に較正されており、これらの自由空間は上記の通りシーンの全自由空間モデルへ変換され得る。
【００３７】
いわば飛行時間カメラの原理として、飛行時間カメラ３４は変調光３６を発し、オブジェクト３８によって反射される戻り矢印４０で示される通り、その受信器で位相シフトを測定することが示される。各信号４２は発光ユニット４４から受光ユニット４６へ提供される。これは勿論、飛行時間カメラ３４とオブジェクト３８との間の各自由ボリューム４８が決定されることができるように、空間内の複数の点について提供される。
【００３８】
例えば、飛行時間カメラ３４は赤外光を使用する。
【００３９】
飛行時間カメラ３４は深さ画像を提供するように構成され、処理ユニット１４は上述の通り３Ｄ自由空間モデル３２若しくは４Ｄ自由空間モデルを生成することができるようにするためにこうした深さ画像を複数組み合わせるように構成される。
【００４０】
処理ユニット１４は３Ｄ自由空間モデル３２を例えば検査室、若しくは建設現場、若しくは任意の他の空間的状況の大域空間データへ転写するように構成され得る。
【００４１】
さらなる実施形態例（不図示）によれば、検出システム１２は各深さ情報を提供するためにセンサ装置として少なくとも一つの立体視セットアップを有する。
【００４２】
さらなる実施形態例（また不図示）によれば、検出システム１２は少なくとも一つの構造化光セットアップをセンサ装置として有する。
【００４３】
さらなる実施形態例（また不図示）によれば、検出システム１２は少なくとも一つのレーザセットアップをセンサ装置として有する。
【００４４】
図３は検出システム１２が、複数の角度から複数のセンサによってオブジェクトが見られるように配置される複数５０のセンサ５２を有するさらなる実施形態例を示す。例えば、オブジェクト５４はセンサ５２ａで左側から、センサ５２ｂと５２ｃで上側から、センサ５２ｄから右側から少なくとも部分的に見られる。
【００４５】
例えば、センサは複数の角度から複数のカメラによってオブジェクトが見られるように配置され得る複数の飛行時間カメラとして提供される。
【００４６】
例えば、センサは固定配置され、処理ユニット１４による３Ｄ自由空間モデルの生成を促進する各深さデータを提供するためにそれらの位置に較正される。
【００４７】
複数のセンサの提供は、例えばいわば視覚的障害となるオブジェクトの後ろに配置されるために単一のセンサのみによっては自由空間として検出されていなかったであろう領域についても、３Ｄ自由空間モデルが計算されることができるという利点をもたらす。
【００４８】
図４はセンサが例えばレール構成５６上に可動式に取付けられる、医療安全システムのさらなる実施形態例を示す。運動可能性は矢印５８で示される。勿論、図示のレール構成５６は一実施例に過ぎない。勿論、回転運動若しくは運動の組み合わせなど、いかなる他の可動式取付け支持体もまた可能である。例えば、センサは下のボリューム配置の大きな面積をカバーするために、すなわち水平方向の運動を可能にするために、並びに障害物の後ろに隠れている領域についても各深さ情報を提供するために低い高さへ下げられることができるようにするために、複数の可動ワイヤ構成で天井若しくは他の上部構造に取付けられることができる。
【００４９】
図４に図示の実施形態例によれば、検出ユニット６０で示される通り、少なくとも一つのセンサの運動が検出される。そしてセンサによって提供される深さ情報が検出されたセンサ位置の代わりに調節される。これは検出システムボックス１２へ入る調節矢印６２によって示される。勿論、点線調節矢印６４で示される通り、検出ユニット６０によって提供される各運動情報を処理ユニット１４へ提供することも可能である。この運動情報の提供は調節矢印６２の代わりに若しくは加えて配置され得る。
【００５０】
例えば、可動装置の届く範囲の領域の少なくとも一部は少なくとも一つのセンサによってカバーされる。
【００５１】
例えば、可動装置の届く範囲の全領域が複数のセンサによってカバーされる。
【００５２】
例えば、可動装置は電動機器、例えば医療検査システムにおけるＣアームであり、これは以下でさらに説明される。
【００５３】
本発明のさらなる態様によれば、処理ユニット１４は可動装置６８のための運動経路６６を計算するようにも構成されることができ、この運動経路は３Ｄ自由空間モデル３２の内部に位置する（図５も参照）。
【００５４】
図５を参照すると、可動装置６８は非常に簡略化されて概略的にのみ図示される。例えば、検出システム１２は自由空間が運動のために利用可能な領域として点線の外枠３２を検出し、この自由空間が３Ｄ自由空間モデル３２として生成されることができるようになっている。例えば図面の左側にオブジェクト線７０が概略的にのみ示される。
【００５５】
しかしながら、本発明によれば、オブジェクト７０は例えば３Ｄ自由空間モデルを定義するために特に必要なわけではないことが留意されなければならない。むしろ運動が起こり得る自由ボリュームをあらわす深さ情報を持つ特定領域を検出することのみが必要である。従って、例えば図面の右側に、左側にあるものに対応する各オブジェクトは図示されない。しかしながら、自由空間は３Ｄ自由空間モデルの特定の境界までしか検出されておらず、従って３Ｄ自由空間モデルは図示の領域にしか広がらない。しかしながら、これは特定オブジェクトが実際にここに配置されていることを意味せず、単にこれが運動のための実際の自由空間であることを意味する。
【００５６】
一実施例として、インターフェースユニット１６は処理ユニット１４によって計算される運動経路６６についての各情報を可動装置６８へ提供する。運動経路６６は３Ｄ自由空間モデル３２に加えて提供され、この３Ｄ自由空間モデルは運動経路６６自体の計算の基礎となることが留意されなければならない。しかしながら、３Ｄ自由空間モデル３２は図１の場合と同様に計算ボックスにさらに示されていない。運動経路６６の提供は矢印７２で示される。制限装置は括弧の中に配置される参照番号７４で示される。
【００５７】
例えば、制限装置７４は各部位の運動を制限する実際の適応可能なハードウェアコンポーネントとして提供され、それ自体リミットストップ若しくはキャッチとして機能する。しかしながら、制限装置７４は、コマンドが３Ｄ自由空間モデル内部の運動のみをもたらすように運動部品へ送られる運動コマンドを制限する電子制御装置の形でも提供され得る。これは既存の運動制御ソフトウェアのためのプラグインモジュールなど、ソフトウェアの形でも提供され得る。
【００５８】
３Ｄ自由空間モデルは、可動装置６８などの可動装置に提供されることができ、さらに図示されない適応可能な運動制限装置が提供されることができ、この制限装置は可動装置の運動を３Ｄ自由空間モデル内部の運動に制限するように構成される。
【００５９】
図６は本発明にかかる電動機器を持つ医療検査システム８０の一実施形態例を概略的にあらわす。医療検査システム８０は電動機能システム８２及び上記実施形態の一つにかかる医療安全システム１０を有する。電動機能システム８２は少なくとも一つのタスクを実行する可動装置８４を有する。適応可能な運動制限装置８６が設けられ（さらに図示されない）、これは装置の運動を医療安全システム１０によって提供される３Ｄ自由空間モデル内部の運動に制限するように構成される。電動機能システムは例示目的だけのために一実施例として３セグメントの可動アーム構造で示される。
【００６０】
さらに、医療安全システム１０は矩形ボックスのみで、上記の深さ情報の検出を示す二本の点線８８とともに簡略化して示される。医療安全システム１０は上記実施例の任意のものとして、又は上記実施例の二つ以上の組み合わせで提供され得ることが留意されなければならない。
【００６１】
電動機能システムは異なる投影からオブジェクトの画像データを収集する可動装置を持つ画像収集装置であり得る。
【００６２】
電動機器を持つ医療検査システムは例えば未知の運動をとり得る未知のオブジェクトを伴うヘルスケア環境におけるロボットであり得る。本発明にかかる医療安全システムなしでは、これはほとんど衝突をもたらすことになる。
【００６３】
さらなる実施例として、電動機器を持つ医療システムは医療インターベンションに関連する手術室におけるＣアーム装置若しくはＣアーチであり得る。Ｃアーチは手術を行う医師など、他の機器若しくはスタッフメンバーと衝突し得る。
【００６４】
本発明によれば、ロボット若しくはＣアーチが動くことができる自由空間を見つけるために例えば飛行時間カメラを用いる医療安全システムが提供される。
【００６５】
飛行時間カメラは観察シーンの深さ情報を与えることができる。シーンにおいて複数の飛行時間カメラを使用し、得られる深さ情報を関連付けることによって、シーンにおける自由空間が再構成されることができ、これは最終的に自由空間の３Ｄモデルへ変換され得る。自由空間の位置の情報を用いて、いかなるオブジェクトとも衝突することなく、ロボットアーム若しくはＣアーチが観察シーンにおいて動かされることができる。飛行時間カメラは表面が検出されているオブジェクトの構造に制限がなく、リアルタイムでも運動するという利点も持つ。
【００６６】
さらなる利点は本発明にかかるシステムが、システム若しくは電動機器の可動部品と関連して、及びシーンにおいて動いているユーザとも関連して、可動機器と固定機器との間の連携ももたらすということである。例えば容量センサ及び圧力センサと同様に、運動速度も制限されない。
【００６７】
自由空間の検出を与え、オブジェクト構造の形で完全な３Ｄ環境を与えないことは、可動部品の経路が安全か否かを検出するために必要なデータ量も制限する。また、中心点のようなものから開始して自由空間がこの点周辺で利用可能であるかどうかを検出することも可能である。正確な情報、すなわち深さ情報が十分な方法で、すなわち十分に高い確率で利用できない状況の場合、この空間を単純に無視して、自由空間が実際に利用可能であることを深さ情報が確実に定義するような領域に対してのみ自由空間を確実に定義することが可能である。従って、不確かな場合、いかなる仮説を立てる必要もなく、むしろ念のためにこの特定空間を除外することが必要である。
【００６８】
飛行時間カメラのために赤外光を使用する場合、システムは光条件とは無関係に動作する。さらに、飛行時間カメラは少なくとも２５フレーム毎秒の深さをキャプチャすることができるので、リアルタイム３Ｄ再構成を提供することが可能である。
【００６９】
さらなる利点は、本発明のシステムによれば、オブジェクト情報が必要ないこと、特にシステムはオブジェクトのボリュームについてのいかなる情報も必要としないことである。
【００７０】
重要な利点は、一般的適用性を与えるいかなる問題もなく新たなオブジェクトが導入され得ることである。
【００７１】
センサは手術室の環境において自由に配置され得るので、自由空間の検出に関して大きな可視範囲が提供される。それとともに、手術は例えばロボットの視線に限定されないので、より大きな経路距離の経路計画が可能である。複数のセンサの場合、システムはオブジェクトの周りを見回し、ロボットの視点から経路のはじめには見えない領域についても有効な経路を計算することができる。
【００７２】
図７は例えば病院内の手術室のための検査システム９０についての一実施例を示す。電動機能システムは、異なる投影から例えば患者などのオブジェクト９６の画像データを収集する可動装置９４を持つ画像収集装置９２である。画像収集装置９２はＣアーム構造の対向端に配置されるＸ線源１００とＸ線検出器１０２を持つＣアーム構造９８を有する。Ｃアーム構造の運動可能性は、図７にはさらに図示されない３Ｄ自由空間モデル３２に限定される。
【００７３】
さらに、関心オブジェクト９６を支持する患者台１０４が図示される。なおさらに、照明装置１０８だけでなく台１０４の近くに表示装置１０６が図示される。さらに、検査システム９０を制御するためのディスプレイ及びインターフェース装置を持つ制御ステーション１１０が最前面に示される。
【００７４】
さらに、上記実施例の一つにかかる医療安全システムが設けられ、そのうちセンサのみが検査台１０４の上及び両側に配置される複数のセンサ１１２として図示される。センサは観察シーンの少なくとも一部の深さ情報を与える。検出システムの処理ユニットは検査システム９０の制御ステーション１１０と一体となって提供され得る。
【００７５】
例えば、添え字ｆで示される複数のセンサは、天井の領域に固定点に固定して配置されるように図示される。さらに、添え字ｍで示される可動検出器が、例えばＣアーム若しくは表示装置などの可動部上に設けられる。これらも深さ情報を提供するが、例えばいずれにせよＣアーム若しくはまた表示装置の現在の状態についての情報を与えるために配置される位置検出システムによって提供される、空間内のそれらの現在の状況と組み合わせて提供する。
【００７６】
一旦センサが十分な深さ情報を検出したら、上記の通り３Ｄ自由空間モデルが生成され、そしてＣアーム構造へ供給される。従って、上記部品のいずれかとＣアーム構造の衝突を回避するために、Ｃアーム構造の運動可能性は３Ｄ自由空間モデルに限定される。
【００７７】
本発明の医療安全システムのために、台１０４の近くに追加機器を配置することが可能である。そして、台の周辺で機器若しくは他のオブジェクトを変更すると、更新された３Ｄ自由空間モデルを得るために更新が実行され得る。そしてこれは画像収集手順のためのＣアーム構造の運動経路を決定するために使用され得る。
【００７８】
更新は連続的に若しくは所定時間間隔で提供され得る。更新は手動でもトリガされ得る。
【００７９】
可動部品、例えばロボットの位置と方位が環境においてわかれば、部品のさらなる運動が計算されることができる。
【００８０】
３Ｄ自由空間モデルは、例えば患者９６から三次元Ｘ線画像情報を収集するときなど、空間において運動経路を決定するために使用され得る。
【００８１】
それに付加的に、若しくは代替的に、３Ｄ自由空間モデルは例えば患者の特定ビューを見つけようとする手術スタッフ、例えば外科医による、Ｃアーム構造の自由運動のためにも使用され得る。従って、ユーザは自由にＣアーム構造の運動を制御することができるが、運動は３Ｄ自由空間モデルの形の利用可能空間に自動的に制限される。従って、起こり得る衝突状況をとりわけ探す必要はもはやないので、ユーザはＣアームを操作する促進された方法を与えられる。むしろ、生成された３Ｄ自由空間モデルに運動可能性を制限することにより、衝突が回避されることが保証されるので、ユーザは望む通りにＣアームを動かすことができる。
【００８２】
運動可能性の制限は、上述の通り、実際に運動を制限するハードウェアコンポーネントの形で、若しくは各運動コマンドを３Ｄ自由空間モデル内部にあるように制限するソフトウェア手段の形で、提供され得ることが留意されなければならない。
【００８３】
さらなるオプションとして、Ｃアーム構造、若しくは可動部品を持つ任意の他のイメージングモダリティの事前に計算された運動経路を、適応経路が３Ｄ自由空間モデル内部にあるように適応させることも可能である。例えば、これは初期運動経路を計算するときに考慮されていなかった追加医療機器の場合に必要になり得る。
【００８４】
センサなど、いかなる他の衝突警告システムももはや必要ないかもしれないことが留意されなければならない。
【００８５】
図８はダイナミック３Ｄヘルスケア環境において安全な運動を提供するための方法２００を概略的にあらわす。以下のステップが提供される：第１の提供ステップ２１０において、観察シーンの少なくとも一部の深さ情報２１２が提供される。次に、関連付けステップ２１４において、深さ情報が関連付けられる。そして、生成ステップ２１６において、３Ｄ自由空間モデル２１８が生成される。さらに、第２の提供ステップ２２０において、３Ｄ自由空間モデル２１８が提供される。上記３Ｄ自由空間モデル２１８は参照番号３２でもあらわされていることが留意される。
【００８６】
第１の提供ステップ２１０はステップａ）、関連付けステップ２１４はステップｂ）、生成ステップ２１６はステップｃ）、及び第２の提供ステップ２２０はステップｄ）としてもあらわされることが留意されなければならない。
【００８７】
３Ｄ自由空間モデル２１８が可動装置に提供され、可動装置は３Ｄ自由空間モデル内で自由に動くことができる。
【００８８】
図９に示す実施形態例によれば、ステップｄ）に続いて、ステップｅ）が計算ステップ２２２として提供され、そこで可動装置の運動経路２２４が３Ｄ自由空間モデル２１８の内部に位置付けられるように計算される。運動経路２２４は例えば図５における運動経路６６であり得る。
【００８９】
図１０は本発明にかかる方法のさらなる実施形態例を示し、そこで深さ情報は時間深さ情報２１２ｔとして提供され、提供ステップは参照番号２１０ｔで示される。例えば、時間信号２２６が時間提供サブステップ２２８によって提供される。例えば、直線の第１の提供矢印２３０で示される通り、時間信号２２６は第１の提供ステップ２１０ｔへ直接提供され得る。しかしながら、付加的に若しくは代替的に、点線の第２の提供矢印２３２で示される通り、時間信号２２６を生成ステップｃ）へも提供することも可能である。
【００９０】
従って、ステップｂ）は時間深さ情報の関連付けを有し、このために関連付けステップは参照番号２１４ｔで示される。
【００９１】
ステップｃ）において、４Ｄ自由空間モデル２３４が生成され、すなわちステップｃ）は時間生成ステップ２３６である。そして４Ｄ自由空間モデル２３４は提供ステップ２２０ｔと称される提供ステップにおいて提供される。
【００９２】
時間情報２２６若しくは時間信号をステップｃ）、すなわち生成ステップ２３６のみにおいて提供する場合、上述のステップａ）及びｂ）は勿論提供ステップ２１０及び関連付けステップ２１４として、すなわち添え字ｔなしで称されることが留意される。
【００９３】
方法の上記実施形態例は異なる方法で組み合され得ることが留意されなければならない。
【００９４】
"ヘルスケア"という語は、例えば病院、医師の診療などにおける、医学検査、医療処置、医療インターベンション及び同様のものが提供される全分野に関連する。ヘルスケアとは診断、並びに傷害、疾病若しくは疾患の治療及び予防にも関する。"医療（医学）"という語は医薬の分野への関連を定義する。
【００９５】
本発明の別の実施形態例において、適切なシステム上で上記実施形態の一つにかかる方法の方法ステップを実行するように構成されることを特徴とするコンピュータプログラム若しくはコンピュータプログラム要素が提供される。
【００９６】
従ってコンピュータプログラム要素は、本発明の一実施形態の一部でもあり得るコンピュータユニット上に記憶され得る。このコンピュータユニットは上記方法のステップを実行するか、若しくは実行を誘導するように構成され得る。さらに、上記装置の構成部品を操作するように構成され得る。コンピュータユニットは自動的に動作するか及び／又はユーザの命令を実行するように構成されることができる。コンピュータプログラムはデータプロセッサのワーキングメモリにロードされ得る。従ってデータプロセッサは本発明の方法を実行するように装備され得る。
【００９７】
本発明のこの実施形態例は最初から本発明を使用するコンピュータプログラムと、更新を用いて本発明を使用するプログラムへ既存プログラムを変えるコンピュータプログラムの両方をカバーする。
【００９８】
さらに、コンピュータプログラム要素は上記方法の一実施形態例の手順を満たすために必要な全ステップを提供することができてもよい。
【００９９】
本発明のさらなる実施形態例によれば、ＣＤ‐ＲＯＭなどのコンピュータ可読媒体が提示され、コンピュータ可読媒体は前セクションによって記載されるコンピュータプログラム要素をその上に記憶する。
【０１００】
コンピュータプログラムは他のハードウェアとともに若しくはその一部として供給される光学記憶媒体若しくは固体媒体などの適切な媒体上に記憶され及び／又は分配され得るが、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムなど、他の形式でも分配され得る。
【０１０１】
しかしながら、コンピュータプログラムはワールドワイドウェブのようなネットワーク上で提示されてもよく、かかるネットワークからデータプロセッサのワーキングメモリにダウンロードされることができる。本発明のさらなる実施形態例によれば、コンピュータプログラム要素をダウンロードのために利用可能にするための媒体が提供され、当該コンピュータプログラム要素は本発明の前記実施形態の一つにかかる方法を実行するように構成される。
【０１０２】
本発明の実施形態は異なる主題を参照して記載されることが留意されるべきである。特に、一部の実施形態は方法タイプクレームを参照して記載されるが、他の実施形態は装置タイプクレームを参照して記載される。しかしながら、当業者は上記及び下記から、他に明記されない限り、一つのタイプの主題に属する特徴の任意の組み合わせに加えて、異なる主題に関連する特徴間の任意の組み合わせもまた本願とともに開示されるとみなされることを推測するだろう。しかしながら、全ての特徴は組み合わされて特徴の単純な総和にとどまらない相乗効果をもたらし得る。
【０１０３】
本発明は図面と上記説明において詳細に図示され記載されているが、かかる図示と記載は例示若しくは説明であって限定ではないとみなされるものである。本発明は開示の実施形態に限定されない。開示の実施形態への他の変更は、図面、開示、及び従属クレームの考察から、請求される発明を実践する上で当業者によって理解されもたらされることができる。
【０１０４】
クレーム中、"有する"という語は他の要素若しくはステップを除外せず、不定冠詞"ａ"若しくは"ａｎ"は複数を除外しない。単一のプロセッサ若しくは他のユニットがクレームに列挙される複数の項目の機能を満たしてもよい。特定の手段が相互に異なる従属クレームに列挙されるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを示すものではない。クレーム中の任意の参照符号は範囲を限定するものと解釈されてはならない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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