手术灯系统和用于操作手术灯系统的方法与流程

1.本发明涉及一种手术灯系统和一种用于操作该手术灯系统的方法，尤其涉及一种使用led作为光源的手术灯系统和一种用于操作该手术灯系统的方法。


背景技术：

2.越来越多的手术以微创方式进行。微创手术需要特定的“精准”(“to the point”)照明并且在存在更少的例如用于手术灯的悬挂臂保持设备的情况下还将额外地受益于术野上方的自由“空域”。这使得例如手术团队能够更好地观察状态监测器，从而改善工作工效并最有可能减小错误发生的概率。
3.但是，普通手术室仍必须配备“传统”手术灯，以提供高达160,000lx的亮度来实现最佳手术部位照明，因为在紧急情况下始终存在微创手术需要变为开放式手术的风险。


技术实现要素：

4.因此，本发明所基于的目的是提供一种手术灯系统，该手术灯系统可以放置在术野上方的空域之外，但是仍然提供足够的特定照明，而无需直接在灯头上操作该手术灯系统的功能。
5.根据本发明的一个方面，一种手术灯系统包括配置为分别在至少一个手术部位上产生特定光场以产生手术光场的若干光源，以及配置为控制若干光源以例如用于提供并调整特定光场的亮度的控制器。手术光场被分成若干相邻的区域，其中若干光源配置为使得区域分别被特定光场中的至少一个特定光场覆盖以具有产生的亮度，其中该至少一个特定光场的尺寸对应被覆盖区域的尺寸，并且控制器配置为控制光源使得若干区域的产生的亮度可调节至特定亮度。
6.通过调节分别覆盖由手术光场划分而来的若干相应区域的特定光场的亮度，可以以最佳方式照亮手术部位。可以通过以增加光的发射的方式控制的光源来容易地照亮需要增强的产生的亮度的区域，并且可以通过以减少光的发射的方式(例如通过调暗光源)控制的光源来照亮其中增强的产生的亮度会产生干扰的区域。因此，可以将若干区域的各个区域的产生的亮度分别调节到期望的量。
7.在手术灯系统的有利实施方式中，若干区域的产生的亮度可在若干区域不被光源照亮时的产生的亮度与在最佳性能下被若干光源照亮时的亮度之间的范围内调节。
8.可以选择将若干光源关闭到不点亮状态以降低各个区域的产生的亮度并在最佳性能下操作若干光源，这实现了若干区域的大范围的产生的亮度。
9.在手术灯系统的另一有利实施方式中，手术灯系统包括配置为生成特定光场的多个led和光学设备。
10.由于使用led作为小尺寸的光源，可以增加放置在特定区域上的光源的数量，从而可以减小若干光源的壳体的尺寸，或者可以在壳体中容纳大量的光源。
11.随着光源的尺寸的减小，就可以根据led的尺寸提供适当尺寸的光学设备。由此，
光学设备可包括小面透镜。
12.在手术灯系统的另一有利的实施方式中，其配置为在若干手术部位上产生特定光场。
13.通过该特征，可以在一次手术期间照亮多个手术部位。由此，例如，可以照亮一名患者在皮肤移植期间的两个手术部位。
14.在手术灯系统的另一有利实施方式中，若干光源配置为集成在天花板上。
15.通过集成在天花板(特别是手术室的天花板)上的光源，可以使术野上方的空域保持空的状态，从而提高手术团队对例如状态监测器的可见度，进而改善工作工效并且最可能会减少出错的概率。
16.在手术灯系统的另一个有利的实施方式中，手术灯系统包括配置为可附接到手术室的天花板的壳体和安装结构，并且若干光源被容纳在壳体中。
17.通过这种实施方式，可以更容易地进行改装，并且在天花板上空间条件困难的情况下，可以更简单地安装手术灯系统。
18.在手术灯系统的另一有利实施方式中，壳体配置为不可移动地附接到手术室的天花板上。
19.由于是不可移动的固定，因此精确地定义了光源的位置和姿势，从而可以以定义的方式改变光场。
20.在手术灯系统的又一有利实施方式中，手术灯系统包括配置为检测目标的位置和运动的至少一个位置传感器，该位置传感器的信号配置为包括在输入到控制器的输入中。
21.通过提供运动传感器，可以实现用于操作手术灯系统的各种功能的各种输入，例如，通过手势的命令或障碍物的检测。
22.在手术灯系统的又一有利实施方式中，若干区域中的至少一些被至少两个特定光场覆盖；至少一个位置传感器配置为检测位于若干光源中的一个特定光源与手术部位之间的目标的位置和运动，并且手术灯系统配置为将若干光源中特定光源的强度降低到并将其余光源的强度增加到特定亮度，该其余光源的特定光场与若干光源中的该特定光源的特定光场覆盖的是若干区域中的同一个区域。
23.由于该特性，可以避免或减少阴影。减少或关闭若干光源中在手术部位上产生阴影的特定光源的光，从而减少或避免阴影。为了补偿由于产生阴影的光源的光的减少而导致的产生的亮度的减小，增加了与若干光源当中的一个光源照射相同的区域的其余光源的强度。如此，该区域将以所需的特定亮度被照亮而不会产生阴影。
24.在手术灯系统的另一有利实施方式中，位置传感器还配置为检测目标的定向，该目标包括配置为可附接到外科医生的帽子上的指示器，并且手术灯系统配置为增加若干区域中的指示器指向的一个区域的产生的亮度。
25.在该实施方式中，可以在不提供实际头灯的情况下实现头灯模式。因此，不需要真正的头灯的布线，并且由于外科医生的动作不受布线的限制，因此对于外科医生而言使用起来更加舒适。另一方面，可以实现头灯的优点，例如使得照明场直接适应头部运动。
26.在手术灯系统的另一有利实施方式中，手术灯系统包括配置为检测至少一个手术部位中的亮度的亮度传感器，该亮度传感器配置为在该至少一个手术部位中检测亮度超过预定阈值的目标的位置，并且手术灯系统配置为降低若干区域中的亮度超过预定阈值的目
标所在的一个区域的产生的亮度。
27.当减小具有超过预定阈值的亮度的目标(其中该目标发出使操作人员感到刺眼的眩光)的照明时，可以减少或去除该眩光，从而改善操作人员的工作条件。由此，可以减小照亮发出刺眼的眩光的目标所在的区域的光源的强度，从而避免刺眼。
28.根据本发明的另一方面，一种方法包括以下步骤：控制器接收输入；以及控制若干光源使得根据输入到控制器的输入调节若干光源产生的特定光场所覆盖的若干区域中的一个区域的亮度。
29.通过调节由手术光场划分而来的区域的产生的亮度，可以以最佳方式照亮手术部位。可以通过以增加光的发射的方式控制的光源来照亮需要增强的产生的亮度的区域，并且可以通过以减少光的发射的方式控制的光源来照亮其中增强的产生的亮度会产生干扰的区域。因此，可以将若干区域的各个区域的产生的亮度分别调节到期望的量。
30.在该方法的有利实施方式中，输入包括来自检测目标的位置和运动的位置传感器的输入，该目标包括手术标记器，并且控制光源使得由手术标记器所确定的若干区域中的至少一个区域的产生的亮度增加。
31.根据手术标记器和手术灯系统之间的相关性的定义，区域的产生的亮度增加。取决于定义，例如，将包括手术标记器的区域以及限定周界内的围绕包括手术标记器的区域的区域被照亮以具有特定的亮度。另一方面，可以将若干个手术标记器之间的范围中的区域定义为被照亮至特定亮度。因此，在例如由于手术台的侧向调节引起患者运动的情况下，可以相应地调节照明。
32.在该方法的另一有利实施方式中，输入包括来自位置传感器的输入，该位置传感器检测目标的位置、运动和/或方向，该目标包括附接到外科医生的帽子上的指示器，并且控制若干光源使得若干区域中的指示器所指向的一个区域的产生的亮度增加。
33.在该实施方式中，可以在不提供实际头灯的情况下实现头灯模式。因此，不需要真正的头灯的布线，并且由于外科医生的动作不受布线的限制，因此对于外科医生而言使用起来更加舒适。另一方面，可以实现头灯的优点，例如使得照明场直接适应头部运动。
34.在该方法的另一有利实施方式中，输入包括来自组合式亮度和位置传感器的输入，该组合式亮度和位置传感器在手术部位中检测亮度超过预定阈值的目标的位置，并且光源被控制使得若干区域中的目标所在的一个区域的亮度降低。
35.当减小具有超过预定阈值的亮度的目标(其中该目标发出使操作人员感到刺眼的眩光)的照明时，可以减少或去除该眩光，从而改善操作人员的工作条件。由此，可以减小照亮发出刺眼的眩光的目标所在的区域的光源的强度，从而避免刺眼。
36.在该方法的又一实施方式中，输入包括控制数据，控制数据控制光源通过特定光场形成特定的形状，例如字母、符号或图标。
37.根据适当的输入控制数据，手术灯系统可用于将字母、单词、句子、符号或图标投射在目标面上。由此，例如，可以基于输入到手术灯系统的控制器中的患者数据来显示手术灯系统的状态或警告信号。
附图说明
38.下面通过实施例参考附图来阐明本发明。
39.具体地：
40.图1示出了产生手术光场的手术灯系统的原理图；
41.图2示出了产生两个手术光场的手术灯系统的实施例；
42.图3示出了集成在天花板中的手术灯系统；以及
43.图4示出了包括壳体和安装结构的手术灯系统。
具体实施方式
44.图1示出了产生手术光场2的手术灯系统1的原理图。
45.手术光场2被划分为若干相邻的区域3，3'，3”，其中，仅用附图标记表示出了区域3，3'，3”中的一些。手术光场2放置在患者的身体上，特别是在患者身体的手术部位上。
46.手术灯系统1包括若干光源4，其中仅用附图标记标出了区域光源4中的一些。光源4分别在手术部位上产生特定光场5。由此，这些特定光场5产生手术光场2。
47.光源4被配置、特别地布置，以及对准以产生具有适当尺寸的特定光场5，使得区域3，3'，3”分别被至少一个特定光场5覆盖，从而具有产生的亮度。其中特定光场5的尺寸对应于被覆盖区域3，3'的尺寸。在此情况下，“特定光场5的尺寸对应于被覆盖区域3，3'，3”的尺寸”是指特定光场5的尺寸几乎与区域3，3'，3”的尺寸一样大，其中特定光场5也可以覆盖相邻区域3，3'，3”的一小部分。
48.手术灯系统1包括作为光源4以产生特定光场5的多个led 13，该多个led 13分别配备有光学设备14。多个led 13中的若干个配备有共同的光学设备14，例如小面透镜。然而，备选地，每个led 13具有各自的光学设备，或者所有led 13一起具有一个光学设备14。
49.led 13的颜色选择为使得可以实现适当的色温。可选地，调节发射光的色温。此外，进一步可选地，提供uv led以减少手术部位中的细菌。
50.手术灯系统1包括容纳所有光源4的壳体6。备选地，提供一个以上的壳体6，或者手术灯系统1不包括特定的壳体6而光源4以另一种方式布置。
51.此外，手术灯系统1包括控制器7。控制器7控制光源4，这意味着控制器7控制用于使光源4变暗以及打开和关闭光源4的特定电子设备。由此，控制器7提供并调节特定光场5的亮度。提供亮度意味着光源4被打开并且未提供或激活遮挡光源4的光束的光学设备。然而，存在这样的情况，即在手术灯系统1的操作过程中，一些光源4被关闭或者其光束被遮挡的情况。通过控制光源4，可以将区域3，3'，3”的产生的亮度调节为特定的亮度。
52.如图1所示，区域3，3”分别被一个特定光场5覆盖，区域3'分别被两个特定光场5覆盖。备选地，所有的区域都被多个特定光场5覆盖，限定数量的区域被多个特定光场5覆盖，或者所有区域被一个特定光场5覆盖。在后一种情况下，为了提供无阴影照明，需要若干个手术灯系统1。
53.若干区域3，3'，3”的产生的亮度可在若干区域3，3'，3”不被光源4照亮时的产生的亮度与在最佳性能下若干区域3，3'，3”被光源4照亮时的产生的亮度之间的范围内调节。光源4是可变暗的。这意味着可以在大范围内，即在不被一个或若干光源4照亮与在最佳性能下被光源4照亮之间，调节若干区域3，3'，3”的产生的亮度。由此，可以通过打开产生覆盖相同区域3'的特定光场5的若干个光源4来增加产生的亮度。由于可能会发生过热和/或干燥的风险，因此必须监控此区域3'的温度，并且视情况而定，必须降低该亮度。备选地，所有区
域3，3'，3”被全部被操作的光源4所产生的特定光场5覆盖。
54.图2示出了产生两个手术光场2的手术灯系统1的实施例。该产生两个或者可能两个以上的手术光场2的手术灯系统1与产生一个手术光场的手术灯系统1的不同之处在于手术灯系统1的控制程序，其中在手术光场2之间产生特定光场5的光源4被关闭。
55.图3示出了集成在天花板8中的手术灯系统1。一个手术灯系统1的光源4被容纳在两个壳体6中。壳体6以及因此手术灯系统1被集成在天花板中，特别是手术室的天花板8中。光源4不可移动地容纳在壳体6中。
56.在备选实施例中，两个壳体6中的光源4被分配给不同的手术灯系统1，光源4可移动地容纳在壳体6中，或者光源4在没有壳体的情况下布置在天花板8中。
57.图4示出了包括壳体6'和安装结构9的手术灯系统1。
58.图4所示的手术灯系统1与图3的手术灯系统1的不同之处在于手术灯系统1包括可附接到天花板8(特别是手术室的天花板)上的壳体6'，以及安装结构9。
59.光源4不可移动地容纳在壳体6'中，并且壳体6'不可移动地附接到天花板8，特别是手术室的天花板8，这节省了很多成本。备选地，壳体6'可移动地附接到天花板8，并且在任何情况下，光源可移动地容纳在壳体6中。在可移动的情况下，光源4和/或壳体6'的运动由控制器7控制。这增强了手术灯系统1的性能。
60.同样如图1所示，手术灯系统1包括位置传感器10。位置传感器10检测目标的位置和运动，该目标例如是手术人员当中的一员的身体的一部分，或者是手术器械等。位置传感器的信号输入到控制器7。
61.如图1所示，区域3'中的若干个区域被两个特定光场5覆盖。位置传感器10配置为检测位于特定一个光源4和手术部位之间的目标的位置和运动。手术灯系统1配置为将该特定一个光源4的强度降低到并将其余光源4的强度增加到特定亮度，其中该其余光源4的特定光场5和该特定一个光源4的特定光场5覆盖的是若干区域3'中的同一个区域。
62.通过该特征，可以进行阴影管理。为了避免阴影，降低被目标遮挡光束的光源4的强度。另一方面，为了实现用于应用的特定亮度，增加其特定光场5与该特定一个光源4的特定光场5覆盖的是同一区域3'的其余光源4的强度。
63.此外，位置传感器10配置为检测目标的定向。在一实施例中，目标包括指示器11。指示器11附接到外科医生的帽子上。手术灯系统1增加指示器11所指向的区域3”的产生的亮度。通过这些功能，可实现手术灯系统1的头灯模式，在该头灯模式中外科医生所注视的区域的亮度增加。
64.备选地，例如，如果手术灯系统1不旨在具有这些功能，则手术灯系统1可以提供为没有位置传感器10。
65.此外，手术灯系统1包括组合式亮度和位置传感器12，其配置为检测手术部位的亮度。组合式亮度和位置传感器12配置为在手术部位中检测亮度超过预定阈值的目标的位置。这样的目标可以是具有反射手术灯系统1的光的反射面的器械。如果在手术部位检测到亮度超过预定阈值的目标，则降低亮度超过预定阈值的该目标所在的区域3，3'，3”的产生的亮度。组合式亮度和位置传感器包括相机。备选地，组合式亮度和位置传感器包括光敏传感器。
66.在使用中，当手术要开始时，手术灯系统1被打开。手术灯系统1使用定义的预设来
预设手术部位照明。预设是通过用户界面选择的，或者备选地是通过对房间中特定人员的类似输入的识别来选择的。备选地，执行特定的动作序列以预设手术部位照明而非使用定义的预设。
67.当控制器接收到输入时，可以从用户界面、距离测量设备、手术部位控制传感器，或从相机接收该输入。用户界面可包括图形用户界面、麦克风，或用于手势控制的传感器。距离测量设备可包括雷达设备、激光设备、3d ir设备，或其它设备。手术部位控制传感器可包括光强度传感器、温度传感器、分光镜传感器，或光敏传感器。
68.进一步备选地或附加地，可以执行自动序列。此序列扫描手术环境以识别手术台的位置或患者的位置、手术机器人的存在、特定人员(例如外科医生、助理外科医生)的存在，及其相对于手术台和患者的初始位置。神经、骨科或心脏外科医生可以通过特定标签识别。
69.备选地或附加地，手术灯系统1通过与电子病历(emr)系统的连接来接收关于患者的(例如体重或身高)和将要进行的手术的信息以更好地调整初始设置。在这种连接的情况下，手术灯系统1将知道参与的外科医生及其特定的偏好或科目。
70.若干光源4被控制使得根据输入到控制器7的输入来调节由若干光源4产生的特定光场5所覆盖的若干区域3，3'，3”中一个区域的产生的亮度。
71.在该输入包括来自检测目标的位置和运动的位置传感器10的输出并且该目标是手术标记器的情况下，光源4被控制使得由标记器确定的若干区域3中至少一个区域的产生的亮度增加。在特定情况下，可使用套管针作为手术标记器。当患者移动时，手术灯系统可以将区域调适为被照亮或者调适为例如被照亮得更亮。
72.当外科医生使用指示器11并且位置传感器检测到的目标包括附接在外科医生帽子上的指示器11时，若干光源4被控制以增加若干区域3，3'，3”中指示器11所指向的一个区域的产生的亮度。备选地或附加地，控制与指示器11所指向的区域3，3'，3”相邻的其它区域3，3'，3”从而增加其产生的亮度。
73.如果输入包括来自在手术部位检测亮度超过预定阈值的目标的位置的组合式亮度和位置传感器12的输入，则控制光源4以使若干区域3，3'，3”中目标所在的一个区域的产生的亮度降低。
74.此外，如果需要，输入包括控制数据，控制数据控制光源通过特定光场形成特定的形状，例如字母、符号或图标。通过使用此功能，可以在特定面上显示警告或信息字符串。
75.此外，在将手术灯系统1集成或附接到天花板8的情况下，视情况而定，在近距离情况下，手术灯系统1可以补充或替代一般手术室照明。可选地，这种灯系统1包括发射用于直接或间接环境照明的光的多色led和/或其它光源。
76.尽管已经在附图和前述描述中详细示出和描述了本发明，但是这种示出和描述应被认为是说明性或示例性的，而非限制性的。本发明不限于所公开的实施例。通过阅读本公开，其它修改对于本领域技术人员将是显而易见的。这样的修改可以涉及本领域中已经公知的其它特征，并且可以用于代替本文已经描述的特征或在本文已经描述的特征基础上附加地来使用。在权利要求中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。