(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記Cアームに対する前記ユーザの前記位置情報を更新するステップと、更新された前記位置情報に基づいて前記少なくとも1つのコマンドボタンの前記図形表示を更新するステップと、をさらに含む、
請求項1に記載の方法。
前記Cアームが少なくとも1つの自由度に関して停止位置にあるとき、前記グラフィカルユーザインタフェースの前記コマンドボタン及び/又はそれぞれの触覚領域は無効にされる、
請求項1又は2に記載の方法。
前記コマンドボタンは:前記Cアームのそれぞれの自由度に特有の色、テクスチャ及びピクトグラムのうちの少なくとも1つを含み、前記色、前記テクスチャ、及び/又は前記ピクトグラムは、前記Cアームの前記図形表示上にさらに表示される、
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の方法。
【背景技術】
【0002】
Cアームは、外科的介入中に患者のX線画像を取得するために手術室で使用されることができる。
【0003】
Cアームは、3つの直交平面における並進移動の3自由度までと、3つの直交軸に従う回転の3自由度までの1から6の間の自由度を含む。
【0004】
外科的介入中、異なるユーザが、患者のX線画像を取得するために又はX線撮影が必要でないときに患者からCアームを移動するために、Cアームを作動させなければならないことがある。
【0005】
この目的のために、ユーザは、複数の作動ボタンを含む制御パネルを有することがあり、各ボタンは、それぞれの自由度に従うCアームの運動に割り当てられている。例えば、各ボタンは、対応する運動の方向を概略的に表す矢印を有するピクトグラム(絵文字)(pictogram)を表示することがある。
【0006】
あるいは、ユーザはジョイスティックを有することがあり、スティックは複数の方向に作動されることができ、各方向はそれぞれの自由度に従うCアームの運動に関連付けられることができる。
【0007】
しかし、Cアームの運動は複雑(回転(複数可)と並進移動(複数可)の組み合わせ)であるため、Cアームのいくつかの位置では、ユーザは、所望の運動を得ることの見地から、正しいボタン(複数可)を選択することができない。これは、ボタンがそれぞれピクトグラムを表示したとしても、この動きの表現が一般的な方法で、すなわち休止位置に対して与えられるからである。しかし、ユーザの精神的な仕組みは、ボタン上で提供される表示には適していないことがある。
【0008】
結果として、ユーザはしばしば間違ったボタンを選択し、したがって、時間を浪費し且つ、ユーザ、患者又は備品との衝突を潜在的に発生させる、一連の試行錯誤選択の後にのみ所望の位置に到達することがある。
【0009】
加えて、Cアームに対するユーザの位置はまた、外科的介入中に変化することがある。例えば、ユーザが外科医又は助手である場合、ユーザは、左からCアームを見る位置から右からCアームを見る位置に、そして逆に移動することがある。場合によっては、ユーザが好都合な視点にある場合、適切なボタンの選択は直観的であり、ユーザが異なる視点にある場合、正しい起動ボタンの選択は直観的ではない。
【発明の概要】
【0010】
本発明の目標はしたがって、Cアームの運動を制御するより人間工学的且つ直観的な方法を提供することである。
【0011】
本発明の目的は、モータ駆動Cアームの運動を制御する方法であって:
− Cアームに対するユーザの位置情報を受信するステップと、
− Cアームの基準位置に対するCアームの現在位置情報を連続的に受信するステップと、
− 現在位置情報及びユーザの位置情報から、ユーザの視点に従うCアームの現在位置の図形表示を計算するステップと、
− Cアームの現在位置の計算された図形表示から、Cアームの現在位置情報と、それぞれの自由度に従って決定される方向にCアームを動かすためのユーザの視点とに適する少なくとも1つのコマンドボタンの図形表示を計算するステップと、
− Cアームの現在位置及び少なくとも1つのコマンドボタンとの計算された表示を含むグラフィカルユーザインタフェースを制御パネルに表示するステップと、
を含む。
【0012】
実施形態によれば、前記方法は、Cアームに対するユーザの位置情報を更新するステップと、前記の更新された位置情報に基づいて少なくとも1つのコマンドボタンの図形表示を更新するステップとをさらに含む。
【0013】
実施形態によれば、Cアームが少なくとも1つの自由度に関して停止位置にあるとき、グラフィカルユーザインタフェースのコマンドボタン及び/又はそれぞれの触覚領域が無効にされる。
【0014】
好適な実施形態によれば、コマンドボタンは、Cアームのそれぞれの自由度に特有の色、テクスチャ及びピクトグラムのうちの少なくとも1つを含み、前記色、テクスチャ、及び/又はピクトグラムは、Cアームの図形表示上にさらに表示される。
【0015】
実施形態によれば、制御パネルは、手術室のユーザによって持たれることが意図される遠隔指令装置に組み込まれる。
【0016】
他の実施形態によれば、制御パネルは、手術室に置かれることが意図されるコンピュータ指令ステーションに組み込まれる。
【0017】
有利には、遠隔指令装置のユーザとコンピュータ指令ステーションのユーザがCアームの同じ側にいないとき、異なるグラフィカルユーザインタフェースがそれぞれのコントロールパネル上に表示される。
【0018】
実施形態によれば、Cアームに対するユーザの位置情報は、視点の限られたグループから選択される。
【0019】
より具体的には、Cアームに対するユーザの位置情報は、前記グループの中で1つの視点を選択することによってユーザにより与えられる。
【0020】
他の実施形態によれば、ユーザの位置情報は、ユーザ並びに/又は制御パネル及びCアームに配置される位置センサから得られる。
【0021】
本発明の他の目的は、モータ駆動Cアームの動作を制御するための装置であって、
− Cアームの現在位置の表示と、それぞれの自由度に従って決定される方向にCアームの運動を制御するための少なくとも1つのコマンドボタンとを含むグラフィカルユーザインタフェースを表示するための制御パネルと、
− 制御パネルと通信することができ、上述の方法を実行するように構成されるプロセッサと、
を有する。
【0022】
実施形態によれば、前記制御パネルは、手術室のユーザによって持たれることが意図される遠隔指令装置に組み込まれる。
【0023】
他の実施形態によれば、前記制御パネルは、手術室に置かれることが意図されるコンピュータ指令ステーションに組み込まれる。
【0024】
本発明の他の目的は、モータ駆動Cアーム及び上述の前記Cアームの運動を制御するための装置を有する手術システムである。
【発明を実施するための形態】
【0027】
[モータ駆動Cアーム]
図1は、休止位置のモータ駆動Cアーム1の斜視図を示す。
【0028】
従来の方法では、Cアーム1は、X線源11及びX線源に対向する画像検出器12を支持するアーチ10を有する。好ましくは、アーチはまた、それ自体公知であり、したがってここでは詳細に説明する必要はない衝突防止装置も有する。
【0029】
アーチは、患者が横たわっている手術台(table)(図示せず)の周囲にその配置を可能にするC形状を有する。
【0030】
Cアームは、3つの直交する平面における並進の3までの自由度及び3つの直交軸に従う3までの回転自由度を有する。
【0031】
有利には、Cアームのアーチは、移動トロリー(mobile trolley)である、カート(図示せず)に取り付けられる。
【0032】
手術台に関しては、アーチは水平に(手術台の長手方向軸に対して垂直であるx方向)、横に(手術台の長手方向軸に平行であるy方向)又は垂直(z方向)に並進移動されることができる。
【0033】
アーチはさらに、回転の3までの自由度、すなわち、少なくともy方向回りの回転α、及びx方向回りの回転βで手術台に対して旋回されることができる。
【0034】
Cアームの各自由度は、それぞれのモータ(図示せず)によって制御される。
【0035】
Cアームの休止位置に対する各モータの位置は、例えば、それぞれのエンコーダを使用して、既知である。
【0036】
「休止位置」は、アーチ10が垂直平面(β=0°)にあり、X線源11は下の位置で手術台の下にあり(α=0°)、アーチが水平、横方向及び水平に最小位置(Tx=0、Ty=0、Tz=0)に運ばれるときの位置を意味する。
【0037】
[手術システム]
図2は、上述のCアーム1を含む手術システムの斜視図を示す。
【0038】
Cアームに加えて、システムは、患者が横になることが意図される手術台2及び手術ステーション3を有する。
【0039】
手術ステーション3は、少なくとも1つのユーザモニタ31、少なくとも1つのユーザインタフェース32、コンピュータ33、画像検出器処理ユニット34及び電源を支持する移動トロリー30を有する。
【0040】
ステーション3は、画像検出器によって取得される画像を受け取り且つCアームを制御するために、Cアーム1に接続されている。特に、コンピュータは:モータコントローラへの命令、X線放出及び画像取得のための命令、モニタ上に表示される放射線画像の表示、患者データ管理並びに処置中のリスク管理によってアーチに課される軌道を制御するように構成される。
【0041】
システムは、所望の位置及び向きに到達させるようCアームを作動させるようにユーザによって使用されることが意図される少なくとも1つの制御パネルをさらに有する。制御パネルは、(モニタ31又はユーザインタフェース32のような)手術ステーションに一体化されてもよく、或いは、例えば、滅菌領域又は非滅菌領域のいずれかで、手術室の任意の場所に置かれることができるハンドヘルドデバイス6の形態で、手術ステーションとは物理的に異なるものであってもよい。
【0042】
[コントロールパネル]
図3は、本発明の実施形態によるグラフィカルユーザインタフェース7を有する制御パネルの例示的な図である。
【0043】
グラフィカルユーザインタフェース7は、様々な自由度の作動の方向とともに、Cアームの現在の位置の図形表示が表される領域70を有する。
【0044】
例えば、アーチは、y方向の周りの回転の方向α+、α−を示す2つの矢印で終わる円の一部分10’として表される。並進移動の3自由度は、x方向に沿った方向x+、X−、y方向に沿ったy+、y−、及びz方向に沿ったz+、z−を示す両矢印で表される。x方向回りの回転の自由度は、回転の方向β+、β−を示す曲線矢印で表される。
【0045】
有利な実施形態によれば、各矢印は、他の矢印と容易に区別できるように、特定の色及び/又はテクスチャ(texture)で表される。
【0046】
図4は、y方向の周りのCアームの回転後の
図3の制御パネルの例示的な図である。
図3と比較すると、Cアームの表示10’は、加えられた回転に従って回転している。他の自由度は変更されておらず、したがって
図3と同じように表されている。
【0047】
もちろん、
図3−4に示すCアームの図形表示及び自由度の図形表示は、単なる例示であり、本発明の範囲から逸脱することなく、例えば、システムの人間工学を改善するために、これらの要素の形状、サイズ、色及び/又はテクスチャを調整することができる。
【0048】
図3−4の実施形態では、グラフィカルユーザインタフェース7はまた、複数の独立した触覚サブ領域710から形成される触覚領域71を有する。各サブ領域710は、それぞれのモータにCアームを移動させることによる1つの所与の方向に従うCアームの作動に特化される。
【0049】
実施形態によれば、各サブ領域は、図形表示領域上のそれぞれの矢印と同じ色及び/又はテクスチャを有する。
【0050】
図3−4に示された好ましい実施形態によれば、矢印形状を有するピクトグラムが、それぞれの触覚サブ領域によって制御される自由度の方向を表すために、各触覚サブ領域710に表示されている。
【0051】
前記ピクトグラム及び/又は色若しくはテクスチャは、ユーザが実際のCアームとその図形表示との間の関係を直観的に理解するのを助けるために、Cアーム自体にも現れることができる。
【0052】
ピクトグラムの位置及び/又は向きは、Cアームの位置が変化した場合及び/又はCアームに対するユーザの位置が変化した場合に有利に変化し得る。これは、ピクトグラムのこの更新された表示が、Cアームを所望の位置にするために、Cアームに適用されることになる運動(複数可)のユーザによるより直観的な理解を提供するので、システムの人間工学を向上させ得る。
【0053】
ユーザが、その自由度の少なくとも1つに沿ってCアームを作動させたいとき、ユーザは、所望の自由度に対応するピクトグラムを示すサブ領域に指を当てる。
【0054】
例えば、ユーザがCアームを垂直に持ち上げたい場合には、ユーザは、矢印z+を含むサブ領域に指を当てる。
【0055】
図5は、制御パネル7の図形表示領域70のCアームの別の表示を示す。この場合、Cアームは単なる円の部分ではなく、その種々のコンポーネントを示すその外形の簡略化された表現によって示されている。自由度は、
図3−4のものと同様の矢印で表される。
【0056】
Cアームは、
図5(ユーザがCアームを右にしてCアームに向いている)と同じ
図3−4(ユーザがCアームを左にしてCアームに向いている)の視点から見られないことに気付くことができる。システムのより良い人間工学を提供するために、触覚サブ領域710のピクトグラムは、ユーザの視点に対応する向きで表される。例えば、
図3−4の場合、x+方向(Cアームの休止位置x=0からの距離を増加させるためのx方向に沿った並進移動)は、
図3−4の左に向けられる矢印形状のピクトグラムによって表され、Cアームの作動の同じ方向は、
図5の右に向けられた矢印形状のピクトグラムによって表される。加えて、x+及びx−方向に関する触覚サブ領域の相対位置は、依然としてシステムの人間工学を最適化するために、
図3−4と比較して、
図5において逆にされていることに留意されたい。
【0057】
別の実施形態(図示せず)によれば、制御パネルは、上述のようなCアームの表示を表示する簡単な画面と、各キーの内容を変更することを可能にするLEDを有するキーボードとを有し得る。例えばOptimus OLEDキーボード(http://www.legitreviews.com/future-look-the-optimus-organic-led-keyboard_247)を参照。
【0058】
[ユーザの位置の検出]
ユーザは、外科医及び/又は手術室に存在する医療スタッフからの任意の者であってよい。
【0059】
以下にさらに詳細に説明するように、手術室の異なる位置に2人のユーザが位置してもよく、各ユーザは専用の制御パネルを使用する。
【0060】
本発明を実施するためにユーザの位置を正確に知る必要はない。一般に、ユーザがモータ駆動Cアームの左若しくは右にあるかどうか、及び/又はユーザが手術台の同じ側若しくは反対側にいるかどうかを知ることで十分であると考えることができる。
【0061】
実施形態では、ユーザの位置の検出は、制御パネル上で情報を単に入力することによって行うことができる。例えば、制御パネルは、左手位置又は右手位置のいずれかの選択を可能にするゾーンを有し得る。そのようなゾーンは、それぞれ左手位置及び右手位置に対応する2つのボタン又は触覚領域を有し得る。あるいは、前記ゾーンは、左手位置から右手位置への及びその逆の切り替えを可能にするスイッチを有し得る。
【0062】
代替実施形態では、ユーザは、Cアームに対する彼/彼女の位置を検出することを可能にするセンサを有し得る。例えば、制御パネル及びCアームの両方は、Cアームに対する制御パネルの、したがってユーザの相対的な位置を識別するために、無線周波数識別又は磁場に基づく屋内位置特定に基づく位置特定センサを有し得る。
【0063】
[Cアームの現在位置の検出]
Cアームの位置は、休止位置に関する各モータエンコーダの位置を取得することによって、いつでも知られている。
【0064】
情報は、手術ステーションのコンピュータのプロセッサ又は制御パネル自体に連続的に送信される。
【0065】
[Cアームの位置の図形表示の計算]
実施形態によれば、制御パネルは、手術ステーションのコンピュータに(無線で又はそれ以外で)リンクされる。そのような場合、制御パネルは、プロセッサ及びメモリを含まなくてもよく、従って、Cアームの表示を表示すること及び上述のようなボタン及び/又は触覚領域のおかげでCアームの運動を制御することのみを可能にし、必要な計算は全て手術ステーションのコンピュータによって実行されてよい。
【0066】
別の実施形態によれば、制御パネルは、Cアームの図形表示並びにボタン及び/又は触覚領域の態様を計算するためのそれ自身のプロセッサ及びメモリを有する。例えば、コントロールパネルはタブレットPCであることができる。
【0067】
システムは、(例えば、手術ステーションのコンピュータ内又はコントロールパネル内に)休止中のCアームの図形表示が記憶されたメモリを有する。
【0068】
システムは、エンコーダ(複数可)によって提供される情報に基づいて、Cアームの現在位置を表すようにCアームの休止表示を変更することを決定するアルゴリズムを実行することができる(例えば、外科手術ステーションのコンピュータ内の又は制御パネル内の)プロセッサをさらに有する。
【0069】
[コマンドボタンの図形表示の計算]
システムは、Cアームが休止しているときの各コマンドボタンの図形表示が記憶されている(例えば、外科手術ステーションのコンピュータ内又はコントロールパネル内の)メモリを有する。
【0070】
システムは、エンコーダ(複数可)によって提供される情報に基づいて、Cアームの現在位置に適した位置で各コマンドボタンを表示するようにコマンドボタンの休止表示を変更することを決定するアルゴリズムを実装することができる(例えば、手術ステーションのコンピュータ内の又は制御パネル内の)プロセッサをさらに有する。
【0071】
[グラフィカルユーザインタフェース]
グラフィカルユーザインタフェースは、ユーザにとって人間工学的に最適であるように設計されている。
【0072】
その目的のために、グラフィカルユーザインタフェースは、(1)ユーザの現在の視点に対応し(すなわち、基本的に、Cアームは、右又は左から見られる、及び/又はユーザに面している又は手術台と同じ側にある)且つ(2)Cアームの現在の位置に対応する、Cアーム位置の表示を提供する。さらに、グラフィカルユーザインタフェースはまた、Cアームの現在の位置を考慮に入れたコマンドボタン(複数可)の表示も提供する。
【0073】
この方法では、作動されることになるボタンの選択は、ユーザにとって完全に直観的にされる。
【0074】
Cアームの現在位置の表示は、グラフィカルユーザインタフェース上で必ずしも連続的に更新されるとは限らない。例えば、Cアームの表示は、Cアームの運動の間、ユーザの視覚上の快適さに適合する特定の周波数で更新されることができるが、Cアームが不動である場合には更新が行われなくてもよい。
【0075】
様々な状況が次に
図3−13を参照して説明される。
【0076】
図6は、Cアーム1が休止位置(β=90°、α=0°)にあり、ユーザUが、手術台2の近くの滅菌領域にあり、Cアームがユーザに面し且つ彼/彼女の左側にある、第1の状況を示す。
【0077】
図3は、
図6の現在の休止位置にあるCアームの図形表示及び異なる自由度に沿ったCアームの運動の可能な方向を示す矢印を表示するグラフィカルユーザインタフェース7の図である。グラフィカルユーザインタフェース7はまた、Cアームの運動のそれぞれの方向に対応するピクトグラムをそれぞれ表示する、いくつかの触覚サブ領域710を有する。
【0078】
図7は、Cアームが静止位置から横方向位置(β=0°、α=0°)に移動した第2の状況を示す。
図6の状況でのように、Cアーム1は、ユーザUに面し且つ彼/彼女の左側にある。
【0079】
図4は、利用可能な自由度に沿った
図7の現在位置のCアームの可能な運動を示す矢印を表示するグラフィカルユーザインタフェースの図である。
【0080】
図3と比較すると、Cアームの表示の位置及び向きは、Cアームの現在位置に対応するように調整されていることに留意されたい。この実施形態では、Cアームの位置の変化はピクトグラムの直観的な使用を依然として許容するものと考えられるので、触覚サブ領域710におけるピクトグラムの位置及び向きは変化していない。
【0081】
図8は、Cアームが別の横方向位置(β=90°、α=40°)に移動した第3の状況を示す。
図6及び
図7の状況でのように、Cアーム1は、ユーザUに面し且つ彼/彼女の左側にある。
【0082】
図9は、
図8の現在位置における利用可能な自由度に沿ったCアームの可能な運動を示すCアームの図形表示を表示するグラフィカルユーザインタフェースの図である。
【0083】
図3及び4と比較すると、Cアームの表示の位置及び向きは、Cアームの現在位置に対応するように調整されていることに留意されたい。この実施形態では、Cアームの位置の変化はピクトグラムの直観的な使用を依然として許容するものと考えられるので、触覚サブ領域710におけるピクトグラムの位置及び向きは変化していない。
【0084】
図10は、Cアーム1がその休止位置(β=90°、α=0°)にあり、ユーザUが、手術台2の近くの滅菌領域にあり、Cアームがユーザに面し且つ彼/彼女の右側にある、第4の状況を示す。
【0085】
図11は、
図10の現在の休止位置にあるCアームの図形表示及び利用可能な自由度に沿った
図10の現在位置におけるCアームの可能な運動を示す矢印を表示するグラフィカルユーザインタフェース7の図である。
【0086】
図3と比較すると、Cアームの表示の位置及び向きは、Cアームに対するユーザの位置に対応するように調整されていることに留意されたい。換言すれば、視点が、Cアームに対するユーザの位置を考慮に入れている。加えて、触覚サブ領域におけるピクトグラムの位置及び方向もまた、対応する位置のユーザのピクトグラムの直観的な使用を可能にするように調整されている。
【0087】
数人のユーザがCアームを作動させなければならない場合、各ユーザは好ましくは専用の制御パネルを有する。例えば、あるユーザは、手術ステーションに一体化された制御パネルを使用することができる一方、別のユーザは、ハンドヘルドデバイスのような遠隔制御ユニットを有することができる。これは、各ユーザの視点に適したCアーム及びコマンドボタンのグラフィック表示を各ユーザに同時に提供することを可能にする。
【0088】
図12は構成を示し、2人のユーザが手術室にいる。Cアームは、
図6のように休止位置にある。第1のユーザU1は、
図6でのように、Cアームを彼/彼女の左にしてCアームに面して、手術台2の近くの滅菌領域内に立っている。第2のユーザU2は、滅菌領域から離れた手術ステーション3の前に立っている。
図12の配置では、第2ユーザU2は、左にCアームを有する。そのような場合、Cアームの図形表示及び制御パネルの触覚サブ領域におけるピクトグラムは、両方のユーザについて同じであり、
図3に示されるものと同一である。
【0089】
第2のユーザがCアームの左側にある場合(
図13参照)、両ユーザの視点は異なり、各ユーザ専用の制御パネルは同じ情報を表示しない。ユーザU1については、Cアームの図形表示及びピクトグラムは
図3と同じである。ユーザU2については、Cアームの図形表示及びピクトグラムは、
図11と同じである。
【0090】
実施形態によれば、触覚サブ領域−又は任意の他のコマンドボタン−は、与えられた自由度についての対応する方向への更なる運動が可能でない場合には、無効に(動作停止に)され得る。例えば、このサブ領域に表示されるピクトグラムは、このサブ領域で動作が可能でないことをユーザに示すために影を付けられることができる。