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Dokumentenidentifikation DE202007007054U1 30.08.2007
Titel System mit einer Operationsleuchte und mit einer Kamera
Anmelder TRUMPF KREUZER Medizin Systeme GmbH + Co. KG, 82178 Puchheim, DE
Vertreter Kohler Schmid Möbus Patentanwälte, 70565 Stuttgart
DE-Aktenzeichen 202007007054
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 30.08.2007
Registration date 26.07.2007
Application date from patent application 15.05.2007
IPC-Hauptklasse F21S 10/00(2006.01)A, F, I, 20070515, B, H, DE
IPC-Nebenklasse A61B 19/00(2006.01)A, L, I, 20070515, B, H, DE   
IPC additional class F21W 131/205  (2006.01)  A,  L,  N,  20070515,  B,  H,  DE

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein System mit einer Operationsleuchte, deren Farbtemperatur mithilfe einer Steuereinrichtung einstellbar ist, und mit einer Kamera zur Aufzeichnung der Operation. Unter Kameras sind Kameras zur Aufnahme von Bildern als auch von Videos zu verstehen.

Ein wichtiges Bauelement einer Kamera ist ein lichtempfindlicher Sensor, auf den mittels einer Optik ein Bild abgebildet wird. Innerhalb des Sensors (heute CCD oder CMOS) wird das einfallende Licht in eine Ladung umgewandelt, welche in einer weiteren Stufe in einen Spannungswert umgewandelt wird. Die so entstehende Spannung ist somit proportional der einfallenden Lichtmenge.

Möchte man nun ein farbiges Bild erfassen und darstellen, muss eine selektive Erfassung der einzelnen Farben durchgeführt werden. Hierbei ist zum Einen eine Dreichip-Kamera geeignet (teuer, groß und selten!), bei der mittels eines Strahlteilerprismas das Licht in die entsprechenden Rot-, Grün- und Blauanteil aufgetrennt wird. Jeder dieser getrennten Strahlen wird nun auf einen separaten Sensor geleitet und stellt als separates Spannungssignal nun den roten, den grünen und den blauen Anteil des einfallenden Lichts dar.

Zum anderen stellt eine Einchipkamera eine weitere Möglichkeit der Farbbilderfassung dar. Bei dieser Variante wird die farbselektive Erfassung des einfallenden Lichts durch, auf den Pixeln aufgebrachte Farbfilter erzielt. Auf den einzelnen Pixeln sind somit unterschiedliche, mikroskopisch kleine Filter aufgebracht, die dafür sorgen, dass jeder Pixel nur mit einem bestimmten Farbanteil belichtet wird. Hierbei ist es nun erforderlich, dass benachbarte Pixel mit unterschiedlichen Farbfiltern versehen sind, um in einer nachgeschalteten Verarbeitung wieder die tatsächliche Farbe des Bildbereiches regenerieren zu können.

Diese nachgeschaltete Elektronik berechnet aus den Farbanteilen der unmittelbar benachbarten Pixel einen Farbwert für den jeweiligen Bereich.

Bei Operationsleuchten kann zur besseren Unterscheidbarkeit von verschiedenen Gewebetypen die Farbtemperatur eingestellt werden. Das weiße Licht besitzt dann eine Tendenz von einem roten bis zu einem blauen Farbton. Beim Einsatz einer Videokamera zum Übertragen des Bildes aus dem Operationsbereich würde dann aber, je nach Einstellung der Operationsleuchte, ein rötliches bis bläuliches Bild entstehen. Ein automatischer Weißabgleich ist bisher nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen automatischen Weißabgleich der Kamera durchführen zu können.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass Mittel zur Übertragung der eingestellten Farbtemperatur an die Kamera bei einem System der eingangs genannten Art vorgesehen sind. Die Information über die gewählte Farbtemperatur der Operationsleuchte wird an die Kamera übertragen. Die Kamera kann ihre Weißabgleichparameter entsprechend einstellen.

Bei der Anwendung im Bereich der beispielsweise durch EP 1722157 A1 beschriebenen Leuchtenfamilie wird die Farbtemperatur durch die unterschiedliche Gewichtung mit verschiedenen Spektren abstrahlenden Lichtquellen erzeugt. Diese Information ist innerhalb der Prozessorsteuerung, die diese Gewichtung initiiert, bekannt. Diese Prozessoren steuern somit gezielt eine abzustrahlende Farbtemperatur.

Die eingestellte Farbtemperatur ist somit bekannt und kann per Schnittstelle/Datenleitung an die Kameraelektronik übertragen werden. Somit kennt die Kamera die Einstellung und kann ihre interne Abgleichcharakteristik entsprechend diesen Werten anpassen. Somit ist hier eine direkte Anpassung der Kamera an die verwendete Farbtemperatur sichergestellt, eine farbgetreue Wiedergabe des abgebildeten OP-Bereichs ist somit gewährleistet.

Die Operationsleuchte ist mit verschieden farbigen Leuchtmitteln ausgestattet, die eine Veränderung der Farbtemperatur in einem Bereich von 3500 K bis 5000 K ermöglicht. Bei einer Veränderung der Farbtemperatur bleiben die Leuchtintensität der Leuchte und die Farbwiedergabe annähernd konstant. Bei einer Veränderung der Farbtemperatur bleibt die Leuchtintensität der Leuchte konstant.

Die Leuchtmittel der Operationsleuchte und deren Ansteuereinheiten sind so kalibriert, dass die Sollvorgaben der Steuerung bezüglich der Farbtemperatur genau in die Istwerte umgesetzt werden.

Die eingestellte Farbtemperatur wird entweder zyklisch oder nur bei einer Veränderung über einen RS485-Bus über ein spezielles Protokoll oder mit Hilfe einer anderen Datenübertragung an die Kamera übermittelt. Die Kamera ist mit Mitteln ausgestattet, die eine Speicherung von Werten für die Empfindlichkeit bzw. die Verstärkung der Sensoranteile für die einzelnen Farben ermöglicht. Mit Hilfe der Information von der OP-Leuchte werden dann in der Kamera abgespeicherte Werte abgerufen und die Verarbeitung der Sensorsignale entsprechend angesteuert.

Die eingestellte bzw. abgestrahlte Farbtemperatur kann alternativ über einen Sensor erfasst und dann an die Kamera übermittelt werden. Der Sensor kann vorteilhafter Weise in die Kamera integriert sein.

Alternativ kann auch zur besseren Erkennung von verschiedenen Farben die Empfindlichkeit der Sensoren unterschiedlich eingestellt werden. Hierbei ist es dann beispielsweise möglich, stärker durchblutetes Gewebe (z.B. Tumorzellen) von nicht so stark durchblutetem Gewebe zu unterscheiden. Die Einstellung der Empfindlichkeiten kann entweder in festen Schritten abgespeichert werden, oder stufenlos erfolgen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt;

1 ein erstes System aus Operationsleuchte und Kamera;

2 ein zweites System aus Operationsleuchte und Kamera;

3 ein drittes System aus Operationsleuchte und Kamera.

Aus der Ansicht einer Operationsleuchte 1 (1) ist deren prinzipieller Aufbau ersichtlich. 1 zeigt, dass als Lichtquelle einzelne Lichtmodule 6a bis 6g zusammengesetzt werden. Die einzelnen Lichtmodule 6a bis 6g umfassen ein Gehäuse, welches an seinen Seitenflächen sowohl mechanische als auch elektronische wie elektrische Verbindungselemente oder Konnektoren aufweist, um Leuchtmittel in den Lichtmodulen anzusteuern und an eine elektrische Stromversorgung anzuschließen. Die Ankopplung der Lichtmodule 6a bis 6g ist über jede Seitenfläche möglich, so dass beliebige Kombinationsmöglichkeiten denkbar sind. Es kann eine Leuchte erzeugt werden, deren Leuchtfeld auf die durchzuführende Operation abgestimmt ist. Die 1 zeigt ein Beispiel für diese Abstimmung der Lichtmodule 6a bis 6g, um durch die Lichtstrahlen 7 ein Lichtfeld 8a abzustimmen. Je nach Kombination der Lichtmodule 6a bis 6g wird das Lichtfeld 8a eine größere Erstreckung in Längsrichtung oder in der Breite aufweisen. Das Lichtfeld 8a kann auch an seinen Enden oder in seiner Mitte unterschiedlich gestaltet werden. Dies bedeutet, dass das Lichtfeld 8a die Kontur der Lichtmodulkombination widerspiegelt. Jedes Lichtmodul 6a kann selbst eine komplette Operationsstelle ausleuchten. Das Lichtfeld 8a ist die auf dem Operationstisch beleuchtete Fläche. Die Lichtmodule 6a bis 6g können durch beliebige Kombination mit weiteren Lichtmodulen zu unterschiedlichsten Gesamtmodulen als Lichtquelle zusammengesetzt werden. Dies verändert die Lichtfeldgröße, die Beleuchtungsstärke und die Lichtfeldform des Lichtfeldes 8a.

Die Lichtmodule 6a bis 6g sind nicht starr miteinander verbunden, sondern sind mithilfe gelenkiger Verbindungen schwenkbar aneinander gekoppelt. Diese Verbindungen erlauben eine Schwenkbarkeit, dass die Flächen, an denen das Licht austritt, aufeinander zu geklappt werden können. Neben scharnierartigen Gelenken an einer jeweiligen Verbindungslinie der Lichtmodule 6a bis 6g sind auch Kugelgelenke in einer oder mehreren der sechs Ecken der Lichtmodule 6a bis 6g möglich. Die Gelenke führen dazu, dass bereits kombinierte Lichtmodule 6a bis 6g noch in ihrer Positionierung zueinander verändert werden können. Der Operateur kann die Lichtfelder zusätzlich variieren.

Unterschiedliche Lichtfeldformen können durch die Aneinanderreihung von Modulen mit verändertem Anstellwinkel erzeugt werden. Dazu können auch Zwischenelemente zum Einsatz kommen. In jedem Lichtmodul 6a bis 6g sind mehrere, ca. 30 bis 50 LEDs, gleichmäßig verteilt angeordnet. Zur Schaffung des flächigen Lichtaustrittes wird der Strahlengang der nahezu punktförmig strahlenden LEDs durch Linsenelemente bis zur Lichtaustrittsfläche aufgeweitet und von dort in das Leuchtfeld gelenkt. Dazu ist jeder LED ein optisches Linsenelement zugeordnet.

Die einzelnen Lichtmodule 6a bis 6g bilden zusammen eine Lichtquelle mit einer über eine Steuereinrichtung regelbaren Farbtemperatur von ca. 3.500 K bis 5.000 K sowie eines Farbwiedergabeindexes Ra > 93, um eine natürliche Farbdarstellung, beispielsweise des zu operierenden Gewebes, zu erreichen. Deshalb kommen nicht nur LEDs zum Einsatz, welche weißes Licht erzeugen, sondern weitere LEDs, welche farbiges Licht erzeugen. Durch Zumischung farbiger Lichtanteile wie Cyan und Blau wird ein Einbruch im Spektrum wie bei ausschließlich weißen LEDs verhindert. Bei konstanter Helligkeit der weißen LEDs können durch ausschließlich stufenlose Dimmung der Intensität der farbigen LEDs die Farbtemperatur und Farbwiedergabe des durch das Gesamtmodul, bestehend aus allen einzelnen Lichtmodulen 6a bis 6g (Gesamtlichtquelle), erzeugten Mischlichts variabel eingestellt werden. Die Lichtstromintensität der farbigen LEDs kann stufenlos verändert werden. Die LEDs sind über Stromleitungen 13 mit der Steuereinrichtung verbunden, welche eine elektrische Dimmung des Lichtstroms der LEDs ermöglicht. Die elektrische Dimmung der farbigen LEDs bewirkt eine Änderung der Farbtemperatur und/oder der Farbwiedergabe, was für die Ausleuchtung der Operationsstelle vorteilhaft ist. Hierbei ist denkbar, dass der Operateur die Einstellbarkeit derart nutzt, dass er nach seinen Bedürfnissen farbiges und weißes Licht mischt, um spezielle Gewebearten oder Gewebeveränderungen lichttechnisch hervorzuheben. Der Operateur kann einzelne Gewebearten oder Gewebeveränderungen besser erkennen.

Es kann eine Grundeinstellung einer Farbtemperatur von 4.500 K vorgegeben werden, welche beim Einschalten der Operationsleuchte automatisch erzeugt wird. Andere je nach Anwendung der Operationsleuchte gewünschte Farbtemperaturen können mithilfe eines Bedienfeldes oder einer Tastatur einer Steuereinrichtung 2 vom Operateur individuell eingestellt werden. Die notwendigen Einstellparameter können in einem Speicher der Steuereinrichtung 2 abgelegt werden. Weiterhin denkbar ist es, dass der Operateur weitere selbst gewählte Einstellungen zusätzlich abspeichern und diese Einstellungen auch nachträglich verändern kann.

Es ist ein Kameramodul vorgesehen. Eines der Module, nämlich das zentrale Modul 6f der Operationsleuchte 1, trägt eine Videokamera 3 in dem Handgriff 4. Durch das Einstecken des Moduls werden automatisch die erforderlichen elektrischen und zur Bildverarbeitung geeigneten Verbindungen hergestellt. Die Kamera 3 ist mit der Steuereinrichtung 2 der Operationsleuchte 1 verbunden. Über eine Datenleitung 5 kann die Einstellung der Farbtemperatur an die Kamera 3 automatisch übertragen werden. Die Parameter zum Weißabgleich der Kamera 3 können entsprechend eingestellt werden. Auf einem Monitor 8 im Operationssaal oder an beliebigen anderen Orten, wie beispielsweise im Hörsaal, Konferenzräumen oder Arbeitszimmer zugeschalteter Ärzte, können weißabgeglichene Bilder gezeigt werden.

Es ist auch denkbar, die Kamera an beliebiger anderer Stelle anzuordnen. Kamera 3' befindet sich gemäß 2 an einem Tragarm 9 des Operationsleuchtensystems. Kamera 3'' ist gemäß 3 in das Lichtmodul 6b integriert.


Anspruch[de]
System mit einer Operationsleuchte (1), deren Farbtemperatur mithilfe einer Steuereinrichtung (2) einstellbar ist, und mit einer Kamera (3) zur Aufzeichnung der Operation, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Übertragung der eingestellten Farbtemperatur an die Kamera (3) vorgesehen sind. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (3) mit der Steuereinrichtung (2) der Operationsleuchte (1) über eine Datenleitung (5) verbunden ist. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor oder eine Baugruppe zur Erfassung der Farbtemperatur vorgesehen ist. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfindlichkeit des Sensors einstellbar ist. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (3) Mittel zur Speicherung der eingestellten Abgleichcharakteristik in Abhängigkeit von der Farbtemperatur aufweist. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (3) in einem Handgriff (4) der Operationsleuchte (1) untergebracht ist. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (3') an einem Tragarm (9) des Operationsleuchtensystems angeordnet ist. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (3'') in ein Lichtmdul (6b) integriert ist ist. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung oder Erfassung der Farbtemperatureinstellung zyklisch oder bei Änderung erfolgt.






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