Die Erfindung betrifft ein Operations-Assistenz-System gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und ein Verfahren zur Erzeugung von Steuersignalen zur Ansteuerung einer motorisch gesteuert bewegbaren Roboterkinematik eines Operations-Assistenz-Systems gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 18.

Operations-Assistenz-Systeme, insbesondere zur Unterstützung von

medizinischen Eingriffen oder Operationen, insbesondere minimal-invasiven Operationen sind hinlänglich bekannt. Derartige Operations-Assistenz-Systeme werden häufig zur Führung von medizinischen Hilfsinstrumenten, wie z.B. Kamerasystemen, insbesondere so genannten Endoskopkameras verwendet. Aus der DE 10 2007 019363 AI ist beispielsweise ein Operations-Assistenz-System bekannt, mittels dem

beispielsweise ein eine Kameraeinheit aufweisendes Endoskop bzw. eine

Endoskopkamera gesteuert geführt wird. Das Operations-Assistenz-System weist hierzu eine gesteuert antreibbare Roboterkinematik auf, mittels der eine an einer Instrumentenhalterung aufgenommene Endoskopkamera im dreidimensionalen Raum, insbesondere im Operationsraum gesteuert bewegbar ist. Die

Roboterkinematik umfasst beispielsweise wenigstens eine Tragsäule, wenigstens zwei Roboterarme und wenigstens einen die Instrumentenhalterung

aufnehmenden Instrumententräger.

Aus der DE 10 2008 016 146 B4 ist ferner ein Verfahren zur Führung eines medizinischen Hilfsinstrumentes, insbesondere einer Endoskopkamera mittels eines derartigen Operations-Assistenz-Systems bekannt, und zwar abhängig von der manuellen Betätigung zumindest einer Funktionstaste eines Bedienelements. Das medizinische Hilfsinstrument ist dabei an einem eine Instrumentenhalterung aufweisenden Armsystem des Operations-Assistenz-Systems befestigt und die Spitze des chirurgischen Hilfsinstruments ist mittels des Armsystems in einem kartesischen Patientenkoordinatensystem gesteuert bewegbar, wobei zumindest eine der drei Raumachsen des kartesischen Patientenkoordinatensystem durch die das chirurgische Hilfsinstrument aufnehmende Operationsöffnung bzw. den Trokarpunkt verläuft. Nachteilig ist zur Steuerung der Führung des medizinischen Hilfsinstrumentes, insbesondere einer Endoskopkamera ein mit einem

Computersystem verbundenes Bedienteil beispielsweise in der Form eines Fußschalters, Joysticks oder Handbedienteils erforderlich, welches der Operateur zusätzlich zur Führung eines medizinischen Operationsinstruments, mit dem er den operativen Eingriff durchführt, zu bedienen hat. Hierbei ist es erforderlich, dass der Operateur, um eine korrekte Führung des medizinischen

Hilfsinstrumentes im Operationsraum zu erreichen, die entsprechenden

Funktionstasten des Bedienteils manuell zu betätigen hat, und zwar abhängig von dem ihm mittels einer Monitoreinheit angezeigten Aufnahme des

Operationsraumes. Aufgrund ihrer Komplexität ist eine derartige Bedienung durch den Operateur intensiv zu trainieren, damit Bedienungsfehler vermieden werden können. Ferner ist aus der DE 10 2007 059 599 AI eine Vorrichtung für eine medizinische Intervention in oder an einem bewegten Gewebe eines Lebewesens bekannt, die ein zur Intervention vorgesehenes medizinisches Instrument, ein

Positionserfassungssystem, mit dem die Position des medizinischen Instrumentes im Körper des Lebewesens ermittelbar ist, und wenigstens einen

Beschleunigungssensor zur Erfassung wenigstens einer durch das bewegte Gewebe verursachten Bewegung des Instrumentes aufweist. Mittels des

Beschleunigungssensors wird die bei der Operation vom Katheder auf das medizinische Instrument übertragene Bewegung erfasst. Ausgehend davon ist es Aufgabe der Erfindung, ein Operations-Assistenz- System, insbesondere auch für medizinische Interventionen oder Operationen sowie ein zugehöriges Verfahren zur Erzeugung von Steuersignalen zur

Ansteuerung der Roboterkinematik eines derartigen Operations-Assistenz- Systems aufzuzeigen, welches dem Operateur eine einfache und

bedienerfreundliche Steuerung der Führung des medizinischen Hilfsinstruments über das Operations-Assistenz-System bei der Durchführung eines operativen Eingriffs ermöglicht. Die Aufgabe wird durch ein Operations-Assistenz-System mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Ferner wird die Aufgabe ausgehend von einem Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 18 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Ein wesentlicher Aspekt des erfindungsgemäßen Operations-Assistenz-Systems ist darin zu sehen, dass zumindest eine mit dem chirurgischen Instrument in Wirkverbindung stehende und/oder gekoppelte Sensoreinheit vorgesehen ist, mittels der die Bewegung des chirurgischen Instrumentes außerhalb des

Patientenkörpers in Form von Bewegungsdaten erfasst wird, die erfassten

Bewegungsdaten mittels der Steuer- und Auswerteroutine ausgewertet werden und abhängig davon die Steuersignale zur Ansteuerung der Roboterkinematik zur Führung des medizinischen Hilfsinstruments erzeugt werden. Besonders vorteilhaft werden beim erfindungsgemäßen Operations-Assistenz-System die Bedien- und/oder Steuerelemente zur Erzeugung der Steuerbefehle durch das medizinische Instrument selbst bzw. dessen Bewegung durch den Operateur gebildet, so dass zusätzliche Einheiten entfallen können. Der Operateur kann dann mittels des während der Operation per se vorhandenen medizinischen Instrumentes zugleich auch die Führung des medizinischen Hilfsinstruments durchführen, wodurch sich besonders vorteilhaft eine vereinfachte und bedienerfreundlichere Ansteuerung des medizinischen Hilfsinstruments bei der Durchführung eines operativen Eingriffs für den Operateur ergibt.

Weiterhin vorteilhaft weist die Sensoreinheit eine Beschleunigungssensoreinheit zur Erfassung von Beschleunigungsdaten und eine Drehratensensoreinheit zur Erfassung von Rotationsdaten auf. Die Sensoreinheit ist hierbei als geschlossene bauliche Einheit ausgebildet, in welcher die genannten Sensoreinheiten gemeinsam aufgenommen sind. Die Steuereinheit, in welcher die Steuer- und Auswerteroutine ausgeführt wird, ist in einer bevorzugten Ausführungsvariante ebenfalls in der Sensoreinheit aufgenommen, so dass diese eine bauliche Einheit bilden.

Damit bildet das medizinische Instrument ein„virtuelles" Steuerelement zur Steuerung der Führung des medizinischen Hilfsinstrumentes mittels der

Roboterkinematik aus, dessen Schwenkbewegungen um die zweite

Operationsöffnung und/oder dessen Rotationsbewegungen um zumindest zwei der Raumachsen des kartesischen Sensorkoordinatensystems mittels der Drehratensensoreinheit in Form der Rotationsdaten erfasst werden, die durch die Steuer- und Auswerteroutine zur Erzeugung der Steuersignale ausgewertet werden. Die Steuer- und Auswerteroutine stellt damit besonders vorteilhaft die von den Schwenk- und/oder Rotationsbewegung des medizinischen

Hilfsinstrumentes im Bezugskoordinatensystem abgeleiteten Steuersignale bereit, die dann zur Ansteuerung der Roboterkinematik Verwendung finden. Mittels der von der Steuer- und Auswerteeinheit erzeugten Steuersignale wird somit eine Schwenkbewegung des medizinischen Instrumentes in eine zugeordnete Verschiebung des mittels der Roboterkinematik geführten medizinischen Hilfsinstruments, insbesondere der Endoskopkamera umgesetzt.

Dieser Sensoreinheit ist ein kartesisches Sensorkoordinatensystem mit drei Raumachsen und dem medizinischen Instrument ein kartesisches

Bezugskoordinatensystem zugeordnet, dessen Ursprung in der zweiten

Operationsöffnung zu liegen kommt. Das kartesische Sensorkoordinatensystem ist vorzugsweise lagefest zur Sensoreinheit vorgesehen, d.h. bei einer Bewegung der Sensoreinheit wird das zugeordnete kartesische Sensorkoordinatensystem entsprechend mitbewegt. Das kartesische Bezugskoordinatensystems und das kartesische Sensorkoordinatensystem sind in einer bevorzugten

Ausführungsvariante derart zueinander ausgerichtet, dass eine der drei

Raumachsen des kartesischen Bezugskoordinatensystems und eine der drei Raumachsen des kartesischen Sensorkoordinatensystems zusammenfallen und jeweils durch die zweite Operationsöffnung verlaufen. Besonders vorteilhaft ist die Beschleunigungssensoreinheit zur Erfassung der Beschleunigungsdaten in Form von Beschleunigungswerten in dem kartesischen Sensorkoordinatensystem ausgebildet, wobei die Beschleunigungswerte die Beschleunigungsbeträge der Sensoreinheit entlang der jeweiligen Raumachse des kartesischen Sensorkoordinatensystems angeben. Über die erfassten Beschleunigungswerte kann unter Berücksichtigung der Erdbeschleunigung die Lage der Sensoreinheit und damit die Lage des zugeordneten kartesischen Sensorkoordinatensystems im kartesischen Bezugskoordinatensystem ermittelt werden. Die Drehratensensoreinheit ist zur Erfassung der Rotationsdaten in Form von Drehraten der Sensoreinheit um die Raumachsen des kartesischen

Sensorkoordinatensystems ausgebildet. Die von der Drehratensensoreinheit gemessenen Drehraten im kartesischen Sensorkoordinatensystem werden in entsprechende Drehraten im kartesischen Bezugskoordinatensystem

umgerechnet und daraus die Bewegung, insbesondere Drehung und/oder Rotation des medizinischen Instruments ausgewertet.

In eine bevorzugten Ausführungsvariante ist die Sensoreinheit außerhalb des Patientenkörpers am medizinischen Instrument angeordnet oder im medizinischen Instrument aufgenommen ist, und zwar vorzugsweise in dessen Griffbereich. Dadurch ergibt sich eine besonders zuverlässige Erfassung der Bewegungsdaten des medizinischen Instrumentes mittels der Sensoreinheit, welche insbesondere bei der Integration oder Aufnahme im Griffbereich des medizinischen Instrumentes vom Operateur als weniger störend empfunden wird. Alternativ kann die Sensoreinheit auch im Griffbereich des medizinischen Instrumentes montiert oder beispielsweise an der Hand des Operateurs, welche das medizinische Instrument führt, befestigt sein. In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung werden mittels der Steuer- und Auswerteroutine die Bewegungsdaten bzw. die Beschleunigungs- und Rotationsdaten abhängig vom Vorliegen eines Aktivierungssignals ausgewertet, d.h. vorteilhaft werden nur dann, wenn ein Aktivierungssignal vorliegt, vom Operateur erzeugte Schwenk- und/oder Rotationsbewegungen des medizinischen Instrumentes in entsprechende Steuersignale umgesetzt. Zur Erzeugung des Aktivierungssignals ist zumindest ein Aktivierungselement, vorzugsweise ein Aktivierungsschalter oder -taster vorgesehen, der vorzugsweise im Griffbereich des medizinischen Instrumentes oder in räumlicher Nähe zur Sensoreinheit angeordnet oder im medizinischen Instrument bzw. in der Sensoreinheit aufgenommen ist. Alternativ kann dieser auch als Fußschalter ausgebildet sein.

Besonders vorteilhaft sind die mittels der Steuer- und Auswerteroutine durch Auswertung der Bewegung des medizinischen Instrumentes erzeugten

Steuersignale derart ausgebildet, dass eine Schwenkbewegung des

medizinischen Instrumentes um den Ursprung des kartesischen

Bezugskoordinatensystems in einer analog hierzu orientierte Verschiebung eines von Endoskopkamera bereitgestellten und mittels einer Monitoreinheit dem Operateur angezeigten Bildes entspricht. Vorzugsweise wird vor jeder Erfassung von Bewegungsdaten durch die

Sensoreinheit mittels der Steuer- und Auswerteeinheit die Lage der

Sensoreinheit bzw. des dieser zugeordneten kartesischen

Sensorkoordinatensystems in Bezug auf die Lage des medizinischen Instruments im kartesischen Bezugskoordinatensystem aktuell ermittelt, und zwar durch Auswertung der erfassten Beschleunigungsdaten. Damit wird das„virtuelle" Steuerelement„medizinisches Instrument" kalibriert. Weiterhin vorteilhaft wird mittels der Sensoreinheit eine Rotation des

medizinischen Instruments um die eigene Längsachse im oder gegen den Uhrzeigersinn erfasst und mittels der Steuer- und Auswerteeinheit zur Erzeugung von Steuersignalen ausgewertet, die zur Steuerung der Zoom-Funktion der Endoskopkamera ausgebildet sind. Damit kann der Operateur durch

entsprechendes Drehen des medizinischen Instrumentes um die Längsachse besonders einfach und bedienerfreundlich die Zoom-Funktion der

Endoskopkamera bedienen. Beispielseise bewirkt eine Rotation im Uhrzeigersinn eine Vergrößerung des von Endoskopkamera erfassten Bildbereiches des Operationsraumes und eine Rotation gegen den Uhrzeigersinn eine

Verkleinerung des von Endoskopkamera erfassten Bildbereiches des

Operationsraumes.

In eine Ausführungsvariante der Erfindung ist die Verstellgeschwindigkeit der Roboterkinematik und damit die Geschwindigkeit der Führung des medizinischen Hilfsinstruments mittels der von der Steuer- und Auswerteeinheit erzeugten Steuersignale dynamisch an die von der Sensoreinheit erfasste Geschwindigkeit der Schwenk- und/oder Rotationsbewegung des medizinischen Instruments anpassbar. Auch kann die Geschwindigkeit unter Berücksichtigung der aktuellen Zoom-Einstellungen und/oder der Eintauchtiefe des medizinischen Instruments in den Operationsraum ausgewertet und entsprechend angepasst werden.

Weiterhin ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung von Steuersignalen zur Ansteuerung einer motorisch gesteuert bewegbaren

Roboterkinematik eines Operations-Assistenz-Systems zur Führung eines medizinischen Hilfsinstrumentes, insbesondere einer Endoskopkamera, bei dem das medizinische Hilfsinstrument mittels einer Hilfsinstrumentenhalterung freiendseitig an der Roboterkinematik angeordnet ist, bei dem das medizinische Hilfsinstrumentes über eine erste Operationsöffnung und ein medizinisches Instrument über eine zweite Operationsöffnung jeweils zumindest

abschnittsweise in den Operationsraum eines Patientenkörpers einführbar sind und bei dem die Steuersignale von zumindest einer, in einer Steuereinheit ausgeführten Steuer- und Auswerteroutine erzeugt werden. Erfindungsgemäß wird mittels zumindest einer mit dem chirurgischen Instrument in

Wirkverbindung stehenden oder gekoppelten Sensoreinheit die Bewegung des chirurgischen Instrumentes außerhalb des Patientenkörpers in Form von

Bewegungsdaten erfasst, die erfassten Bewegungsdaten mittels der Steuer- und Auswerteroutine ausgewertet werden und abhängig davon die Steuersignale zur Ansteuerung der Roboterkinematik zur Führung des medizinischen

Hilfsinstruments erzeugt werden. Besonders vorteilhaft werden mittels einer in der Sensoreinheit aufgenommenen Beschleunigungssensoreinheit Beschleunigungsdaten und mittels einer in der Sensoreinheit aufgenommenen Drehratensensoreinheit Rotationsdaten als Bewegungsdaten erfasst. Hierbei werden die Beschleunigungsdaten in Form von Beschleunigungswerten in einem kartesischen, der Sensoreinheit zugeordneten Sensorkoordinatensystem erfasst, wobei die Beschleunigungswerte die

Beschleunigungsbeträge der Sensoreinheit entlang der jeweiligen Raumachse des kartesischen Sensorkoordinatensystems angeben. Ferner werden die

Rotationsdaten in Form von Drehraten der Sensoreinheit um die Raumachsen des kartesischen Sensorkoordinatensystems erfasst.

In einer vorteilhaften Ausführungsvariante werden durch die Steuer- und

Auswerteroutine die Beschleunigungs- und Rotationsdaten abhängig vom

Vorliegen eines Aktivierungssignals erfasst und/oder ausgewertet. Vorteilhaft wird hierdurch sichergestellt, dass nur bei Betätigung eines Aktivierungselements und Vorliegen eines dadurch erzeugten Aktivierungssignals die vom Operateur erzeugte Bewegung des medizinischen Instrumentes zur Bedienung des medizinischen Hilfsinstrumentes dienen soll. Eine ungewollte Ansteuerung des Operations-Assistenz-Systems wird damit effektiv vermieden. Weiterhin vorteilhaft mittels der Steuer- und Auswerteeinheit die Lage der Sensoreinheit bzw. des dieser zugeordneten kartesischen

Sensorkoordinatensystems in Bezug auf die Lage des medizinischen Instruments im kartesischen Bezugskoordinatensystem ermittelt, wobei das kartesische Bezugskoordinatensystem dem medizinischen Instrument zugeordnet ist.

Ferner werden mittels der Steuer- und Auswerteroutine die im kartesischen Sensorkoordinatensystem erfassten Drehraten in die zugehörigen Drehraten im kartesischen Bezugskoordinatensystem umgerechnet. Diese werden dann ausgewertet und abhängig davon die Steuersignale ermittelt.

Weiterhin vorteilhaft wird eine von der Steuer- und Auswerteroutine erfasste Schwenkbewegung des medizinischen Instrumentes um den Ursprung des kartesischen Bezugskoordinatensystems in Steuersignale umgesetzt, die eine analog orientierte Verschiebung eines von Endoskopkamera bereitgestellten und mittels einer Monitoreinheit dem Operateur angezeigten Bildes bewirken. Ferner wird eine von der Steuer- und Auswerteroutine erfasste Rotation des medizinischen Instruments um die eigene Längsachse im oder gegen den Uhrzeigersinn in Steuersignale umgesetzt, die eine Steuerung der Zoom- Funktion der Endoskopkamera bewirken, wobei beispielsweise eine Rotation im Uhrzeigersinn eine Vergrößerung des von Endoskopkamera erfassten

Bildbereiches des Operationsraumes und eine Rotation gegen den Uhrzeigersinn eine Verkleinerung des von Endoskopkamera erfassten Bildbereiches des Operationsraumes bewirkt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante werden anhand der erfassten Bewegungsdaten die Geschwindigkeit der Schwenk- und/oder

Rotationsbewegung des medizinischen Instruments mittels der Steuer- und Auswerteeinheit ausgewertet und abhängig davon die Verstellgeschwindigkeit der Roboterkinematik und damit die Geschwindigkeit der Führung des medizinischen Hilfsinstruments über die erzeugten Steuersignale geregelt, insbesondere dynamisch angepasst.

Die Ausdrucke„näherungsweise",„im Wesentlichen" oder„etwa" bedeuten im Sinne der Erfindung Abweichungen vom jeweils exakten Wert um +/- 10%, bevorzugt um +/- 5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.

Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen : eine schematische Seitenansicht ein Operations-Assistenz-Systems, eine schematische Schnittansicht durch einen Patientenkörper mit im Operationsraum zumindest abschnittsweise aufgenommener Endoskopkamera sowie einem medizinischen Operationsinstrument, ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen

Sensoreinheit zur Erfassung der Bewegungsdaten des medizinischen Operationsinstruments, eine schematische Seitenansicht des über eine zweite

Operationsöffnung in den Operationsraum eingeführten medizinischen Instruments mit den zugeordneten kartesischen Sensor- und Bezugskoordinatensystem,

Fig. 5 ein Ablaufdiagramm einer Hauptroutine der Steuer- und

Auswerteroutine zur Auswertung der Bewegung der mittels der Sensoreinheit erfassten Bewegung des medizinischen Instrumentes zur Erzeugung von Steuersignalen zur Ansteuerung der Roboterkinematik des Operations-Assistenz-Systems und

Fig. 6 ein Ablaufdiagramm einer ersten Nebenroutine der Steuer- und

Auswerteroutine zur Erzeugung von Steuersignalen zur Steuerung der Zoom-Funktion einer Endoskopkamera.

In Figur 1 ist beispielhaft ein Operations-Assistenz-System 1 zur Führung von medizinischen Hilfsinstrumenten 20 bei medizinischen Eingriffen oder

Operationen in oder an einem Patientenkörper 10 dargestellt. Unter einem medizinischen Hilfsinstrument 20 im Sinne der Erfindung wird insbesondere eine Endoskopkamera verstanden, die im Wesentlichen aus einem Endoskop 21 und einer an dessen freien Ende angeordnete Kameraeinheit 22 besteht.

Derartige Endoskopkameras 20 werden häufig bei minimal-invasiven

Operationen eingesetzt, und zwar werden diese über eine kleinformatige erste Operationsöffnung 11 in einen Operationsraum 12 innerhalb eines

Patientenkörpers 10 eingeführt. Das eigentliche medizinische Instrument bzw. Operationsinstrument 30 zur Durchführung des medizinischen Eingriffs wird über eine zweite Operationsöffnung 13 in den Operationsraum 12 des

Patientenkörpers 10 eingeführt. Die erste und zweite Operationsöffnung 11, 13 werden in der Literatur häufig auch als„Trokar" bzw.„Tro karpunkte" bezeichnet. In Figur 2 ist eine typische Operationssituation beispielhaft anhand eines

Schnitts durch einen Patientenkörper 10 im minimal-invasiven Operationsbereich schematisch angedeutet.

Mittels der Endoskopkamera 20 bzw. dessen Kameraeinheit 22 werden

Bildaufnahmen bzw. Bilder des Operationsraumes 12, u.a. der im

Operationsraum 12 befindlichen Spitze S des medizinischen Instrumentes 30 erzeugt, welche dem Operateur während des medizinischen Eingriffs bzw. der minimal-invasiven Operation mittels einer Monitoreinheit angezeigt werden. Der Operateur kann mittels der auf der Monitoreinheit dargestellten aktuellen Bilder („Livebilder") aus dem Operationsraum 12 den Verlauf der Operation

überwachen und das medizinische Instrument bzw. Operationsinstrument 30 entsprechend führen. Um stets ein aktuelles und optimales Bild des

Operationsraumes 12, insbesondere des medizinischen Instrumentes bzw.

Operationsinstrumentes 30 vorliegen zu haben, ist für den Operateur eine optimale Ansteuerung bzw. Bedienung, insbesondere auch Ausrichtung und/oder Einstellung der Endoskopkamera 22 von wesentlicher Bedeutung.

Das erfindungsgemäße Operations-Assistenz-System 1 ermöglicht dem

Operateur eine vereinfachte und bedienerfreundliche Bedienung der Führung des Hilfsinstruments, insbesondere der Endoskopkamera 20. Hierzu besteht das Operations-Assistenz-System 1 beispielsweise aus einer Basiseinheit 2 und einer ein System aus mehreren Armen, insbesondere Roboterarmen umfassenden Roboterkinematik, wobei die Roboterkinematik im vorliegenden

Ausführungsbeispiel eine Tragsäule 3, einen ersten und zweiten Roboterarm 4, 5 und einen Hilfsinstrumententräger 6 aufweist. Der Hilfsinstrumententräger 6 ist beispielsweise am zweiten Roboterarm 5 angelenkt, und zwar mittels eines abgewinkelten Gelenkstückes 7. Der Hilfsinstrumententräger 6 ist beispielsweise zur direkten Aufnahme des medizinischen Hilfsinstrumentes, und zwar der Endoskopkamera 20 oder zur indirekten Aufnahme mittels einer weiteren, nicht in den Figuren dargestellten Hilfsinstrumentenhalterung ausgebildet. Der beschriebene Aufbau der Roboterkinematik des Operations-Assistenz-Systems 1 ist aus der perspektivischen Darstellung des Operations-Assistenz-Systems 1 gemäß Figur 1 beispielhaft ersichtlich. Die Basiseinheit 2 umfasst ferner beispielsweise eine Trägerplatte 2.1, ein vorzugsweise mehrteiliges Basisgehäuse 2.2 und zumindest ein

Befestigungselement 2.3, mittels dem das vorzugsweise portabel ausgebildete Operations-Assistenz-System 1 bzw. die Basiseinheit 2 beispielsweise seitlich an einem Operationstisch (nicht in den Figuren dargestellt) befestigbar ist. Im Basisgehäuse 2.2 sind zumindest eine Steuereinrichtung 8 und ggf. weitere Funktionseinheiten aufgenommen, die ggf. mit einem nicht dargestellten Computersystem zusammenwirken.

Die Tragsäule 3 weist einen unteren und oberen Endabschnitt 3 3" auf. Die Basiseinheit 2 des Operations-Assistenz-Systems 1 ist mit dem unteren

Endabschnitt 3 ^λ der Tragsäule 3 der Roboterkinematik gesteuert schwenkbar um eine erste Schwenkachse SA1 verbunden. Die erste Schwenkachse SA1 verläuft hierbei vertikal zur Aufstellungsebene des Operations-Assistenz-Systems 1 bzw. zur Operationsebene bzw. Ebene eines Operationstisches.

Ferner weist der erste Roboterarm 4 einen ersten und zweiten Endabschnitt 4 4" auf, wobei der erste Endabschnitt 4 ^λ des ersten Roboterarmes 4 mit dem der Basiseinheit 2 gegenüberliegenden oberen Endabschnitt 3" der Tragsäule 3 gesteuert schwenkbar um eine zweite Schwenkachse SA2 und der zweite Endabschnitt 4" des ersten Roboterarmes 4 mit einem ersten Endabschnitt 5 ^λ des zweiten Roboterarmes 5 gesteuert schwenkbar um eine dritte Schwenkachse SA3 verbunden ist.

Der zweite Roboterarm 5 weist einen zweiten, dem ersten Endabschnitt 5 ^λ gegenüberliegenden Endabschnitt 5" auf, an dem im vorliegenden

Ausführungsbeispiel das abgewinkelte Gelenkstücks 7 drehbar um eine vierte Schwenkachse SA4 vorgesehen ist. Das abgewinkelte Gelenkstücks 7 ist zur drehbaren und lösbaren Aufnahme eines Anschlussabschnittes des

Hilfsinstrumententrägers 6 ausgebildet, und zwar um eine fünfte Schwenkachse SA5. Das gegenüberliegende freie Ende des Hilfsinstrumententrägers 6 bildet eine Instrumentenaufnahme aus. Die erste Schwenkachse SA1 verläuft senkrecht zur Aufstellungsebene bzw. Operationsebene und die zweite und dritte Schwenkachse SA2, SA3 verlaufen parallel zueinander, wohingegen die erste Schwenkachse SA1 senkrecht zur zweiten oder dritten Schwenkachse SA2, SA3 orientiert ist.

Zum Antrieb der Roboterkinematik des Operations-Assistenz-Systems 1 sind mehrere, nicht in den Figuren dargestellte Antriebseinheiten vorgesehen, die über zumindest eine Steuereinrichtung 8 vorzugsweise unabhängig voneinander ansteuerbar ausgebildet sind. Die Antriebseinheiten sind vorzugsweise in der Basiseinheit 2, der Tragsäule 3 und/oder in den Roboterarmen 4 bis 6 integriert bzw. darin aufgenommen. Beispielsweise können die Antriebseinheiten durch hydraulische Antriebe oder elektrische Antriebe, insbesondere

Linearmotoreinheiten oder Spindelmotoreinheiten gebildet sein.

Die zumindest eine Steuereinrichtung 8 ist vorzugsweise in der Basiseinheit 2 des Operations-Assistenz-Systems 1 aufgenommen und dient zur Erzeugung von Steuersignalen zur Ansteuerung der Antriebe bzw. Antriebseinheiten zum gesteuerten motorisches Schwenken der Roboterkinematik um die vorgegebenen Schwenkachsen SA1 bis SA5 und/oder Halten der Roboterkinematik in einer vorgegebenen Halteposition in einem kartesischen Koordinatensystem. Die Tragsäule 3 erstreckt sich vertikal, und zwar im Wesentlichen entlang der ersten Schwenkachse SA1, d. h. ist näherungsweise um Ihre eigene Längsachse drehbar ausgebildet. Der erste und zweite Roboterarm 4, 5 erstrecken sich im Wesentlichen ebenfalls entlang einer Geraden, die vorzugsweise senkrecht zur zweiten bzw. dritten Schwenkachse SA2, SA3 verläuft. Im vorliegenden

Ausführungsbeispiel weist zumindest der erste Roboterarm 4 eine leichte Krümmung auf.

Zur Einstellung der Ausgangsposition des Operations-Assistenz-Systems 1 bzw. zur Kalibrierung der Steuereinrichtung 8 in Bezug auf die erste

Operationsöffnung 11 bzw. den Trokarpunkt, durch die bzw. den das

medizinische Hilfsinstrument 20 in den Operationsraum eingeführt wird, ist eine Registrierungsroutine vorgesehen, mittels der vor der Operation das Operations- Assistenz-System 1 beispielhaft dadurch registriert wird, dass ein in den Figuren nicht gezeigter Registriertaster an denjenigen Bereich des auf dem OP-Tisch bereits platzierten Patienten geführt wird, an dem die erste Operationsöffnung 11 zum Einführen des medizinischen Hilfsinstruments 20 vorgesehen ist. Nach dieser Kalibrierung ist das Operations-Assistenz-System 1 zur Führung des medizinischen Hilfsinstrumentes, insbesondere Endoskopkamera 20

einsatzbereit.

In Figur 2 ist beispielhaft eine schematische Seitenansicht einer in den

Operationsraum 12 des Patientenkörpers 10 über die erste Operationsöffnung 11 eingeführten Endoskopkamera 20 dargestellt. Ferner zeigt Figur 2 ein über die zweite Operationsöffnung 13 in den Operationsraum 12 eingeführtes

medizinisches Instrument bzw. Operationsinstrument 30. Die zweite

Operationsöffnung 12 bildet hierbei beispielsweise den Ursprung eines

Bezugskoordinatensystems BKS mit dem Raumachsen x, y, z.

In Figur 2 erstreckt sich beispielhaft die x-Achse des kartesischen

Bezugskoordinatensystems BKS senkrecht zur Zeichenebene, die y-Achse des kartesischen Bezugskoordinatensystems BKS senkrecht zur Längsachse LI des medizinischen Instruments 30, wohingegen die z-Achse entlang der Längsachse LI des medizinischen Instruments 30 verläuft bzw. mit dieser zusammenfällt. Der Ursprung kommt im Bereich der zweiten Operationsöffnung 12 zu liegen. Vorteilhaft ist bei einer derartigen Orientierung des Bezugskoordinatensystems BKS eine Drehung um die Längsachse LI des medizinischen Instruments 30 jeweils eine Drehung um die z-Achse, welche eine vereinfachte Auswertung einer Drehbewegung um die Längsachse LI des medizinischen Instruments 30 ermöglicht.

Das medizinische Instrument bzw. Operationsinstrument 30 weist beispielsweise an einem freien Ende 30 ^λ zumindest ein, vorzugsweise zwei Griffelemente 31 auf, die beispielsweise in Form zweier Griffringe mit jeweils anschließenden Verbindungsschaft ausgebildet sind. Über zumindest eines der Griffelemente 31 ist ein am gegenüberliegenden freien Ende 30" des medizinischen Instruments bzw. Operationsinstrumentes 30 angeordnetes Funktionselement 32,

beispielsweise ein Greif- oder Schneidelement betätigbar. Das Funktionselement 32 bildet hierbei die Spitze S des medizinischen Instrumentes 30 aus, welches sich während der Operation im Operationsraum 12 befindet und von der

Endoskopkamera 20 erfasst wird. Das freie Ende 30 ^λ befindet sich außerhalb des Patientenkörpers 10 und bildet den Griffbereich des medizinisches Instrument bzw. Operationsinstrument 30 aus. Erfindungsgemäß ist zumindest eine mit dem medizinischen Instrument 30 außerhalb des Patientenkörpers 10 in Verbindung bzw. Wirkverbindung stehende Sensoreinheit SE vorgesehen ist, mittels der die Bewegung des medizinischen Instrumentes 30 in Form von Bewegungsdaten, und zwar in Form von

Beschleunigungsdaten BD und Rotationsdaten RD erfasst wird. Die Sensoreinheit SE kann beispielsweise am medizinischen Instrument 30 angeordnet oder in das medizinische Instrument 30 integriert bzw. darin aufgenommen oder an der Hand, beispielsweise am Handgelenk des das medizinische Instrument 30 führenden Armes des Operateurs befestigt sein. Entscheidend ist hierbei, dass eine direkte oder indirekte Verbindung bzw. Wirkverbindung bzw. Kopplung zwischen dem medizinischen Instrument 30 und der Sensoreinheit SE besteht, über welche die Bewegung des medizinischen Instruments 30 auf die

Sensoreinheit SE übertragen wird und von dieser in Form der Bewegungsdaten BD, RD erfasst werden.

Anschließend werden die von der Sensoreinheit SE erfassten Bewegungsdaten BD, RD von einer in einer Steuereinheit CU ausgeführten Steuer- und

Auswerteroutine SAR ausgewertet und abhängig davon die Steuersignale SS zur Ansteuerung der Roboterkinematik 3, 4, 5 zur Führung des medizinischen Hilfsinstruments 20 erzeugt. Damit ersetzt die sensorische Erfassung und anschließende Auswertung einer mehrdimensionalen Bewegung des

medizinischen Instrumentes bzw. Operationsinstrumentes 30 in einem

vorgegebenen mehrdimensionalen Messraum die aus dem Stand der Technik bekannte Erzeugung von Steuersignalen SS mittels zusätzlich zum medizinischen Instrument 20 vorgesehenen elektro-mechanischen Bedienteilen, und zwar beispielsweise in der Form eines Fußschalters, Tasters, Joysticks,

Handbedienteils oder dergleichen Bedienelemente. Vorteilhaft ist beispielsweise im Vergleich zu einem herkömmlichen Joystick mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erzeugung von Steuersignalen SS eine winkelgenaue Erfassung von Steuerbewegungen des Operateurs möglich. Dadurch wird nicht nur die

Bediengenauigkeit sondern auch die Bedienerfreundlichkeit der Ansteuerung der Roboterkinematik verbessert.

Das medizinische Instrument 30 bildet somit einen virtuellen Steuerhebel zur Führung des medizinischen Hilfsinstrumentes 20, insbesondere der

Endoskopkamera mittels der Roboterkinematik aus, dessen Schwenk- und Rotationsbewegungen um die zweite Operationsöffnung („Trokarpunkt") bzw. die Längsachse LI des medizinischen Instruments 30 mittels der Sensoreinheit SE erfasst und durch die Steuer- und Auswerteroutine SAR zur Erzeugung der Steuersignale SS ausgewertet werden. Die Sensoreinheit SE ist hierzu vorzugsweise im Griffbereich 3CT des medizinischen Instrumentes 30

aufgenommen bzw. dort montiert, d . h. die von der Hand des Operateurs erzeugte Bewegung des medizinischen Instrumentes 30 in einem

mehrdimensionalen Messraum, insbesondere einem der Sensoreinheit SE zugeordneten Sensorkoordinatensystem SKS mit den drei Raumachsen x y z" wird unmittelbar von der Sensoreinheit SE erfasst. H ierbei ist das

Sensorkoordinatensystem SKS lagefest der Sensoreinheit SE zugeordnet, d . h. das Sensorkoordinatensystem SKS wird mit der Sensoreinheit SE mitbewegt.

Die Sensoreinheit SE weist eine Beschleunigungssensoreinheit SEI und eine Drehratensensoreinheit SE2 auf, wobei vorzugsweise eine dreidimensionale Beschleunigungssensoreinheit SEI und eine dreidimensionale

Drehratensensoreinheit SE2 vorgesehen sind, die damit eine sechsd imensionale Sensoreinheit SE ausbilden.

Die von der Sensoreinheit SE erfassbaren Bewegungen, insbesondere

Beschleunigungs- und Rotationsbewegungen werden in dem der Sensoreinheit SE zugeordneten kartesischen Sensorkoordinatensystem SKS mit den drei Raumachsen x y z" erfasst. Die Beschleunigungssensoreinheit SEI ist hierbei zur Erfassung der Beschleunigungsdaten BD im kartesischen

Sensorkoordinatensystem SKS, und zwar vorzugsweise in Form von

Beschleunigungswerten entlang der drei Raumachsen x y z\ Analog hierzu ist die Drehratensensoreinheit SE2 zur Erfassung der Rotationsdaten BD im kartesischen Sensorkoordinatensystem SKS ausgebildet, und zwar in Form der Drehraten um die drei Raumachsen x y z\ Hierbei wir häufig eine Normierung auf d ie Erdbeschleunigung vorgenommen . Der Betrag der erfassten Drehrate um die jeweilige Raumachse x y\ z" wird von dem Drehratensensoreinheit SE2 beispielsweise als Vielfaches oder als Teil des Mittelwerts der Erdbeschleunigung bereitgestellt.

Der prinzipielle Aufbau und die Funktionsweise derartiger Sensoreinheiten SE umfassend eine Beschleunigungssensoreinheit SEI und eine

Drehratensensoreinheit SE2 sind hinlänglich bekannt. Die Beschleunigungsdaten BD werden von der Beschleunigungssensoreinheit SEI beispielsweise in Form der Beschleunigungswerte x _B \ y _B \ Z _b entlang der drei Raumachsen x y ζ ^λ des kartesischen Sensorkoordinatensystem SKS erfasst, wobei die Beschleunigungswerte x _B \ y _B \ Z _b beispielsweise die

Beschleunigungsbeträge entlang der drei Raumachsen x y ζ ^λ des kartesischen Sensorkoordinatensystem SKS wiedergeben. Als Rotationsdaten RD werden mittels der Drehratensensoreinheit SE2 beispielsweise die Drehraten x _R , y _R , z _R um die drei Raumachsen x y z" des kartesischen Sensorkoordinatensystem SKS ermittelt.

Die im kartesischen Sensorkoordinatensystem SKS erfassten

Beschleunigungsdaten BD werden zur Ermittlung der Lage des mit der

Sensoreinheit SE mit bewegten kartesischen Sensorkoordinatensystems SKS in Bezug auf das Bezugskoordinatensystem BKS ausgewertet und abhängig davon die Rotationsdaten RD in Form der Drehraten x _R , y _R , z _R in die entsprechenden Drehraten x _R , y _R , z _R im kartesischen Bezugskoordinatensystem BKS

umgerechnet, welche dann einer weiteren Auswertung durch die Steuer- und Auswerteroutine SAR zugeführt werden . Die Erfassung und/oder die Auswertung der Bewegungsdaten BD, RD durch die Steuer- und Auswerteroutine SAR erfolgt hierbei in einer bevorzugten

Ausführungsvariante ausschließlich bei Betätigung eines Aktivierungselementes AE, vorzugsweise eines Aktivierungsschalters oder -tasters durch den Operateur, der ebenfalls vorzugsweise im Griffbereich 30 ^λ des medizinischen Instrumentes 30 angeordnet ist und somit einfach vom Operateur beim Greifen bzw. Halten des medizinischen Instrumentes 30 betätigt werden kann. Alternativ kann das Aktivierungselement AE auch als Fußschalter ausgebildet sein, der im Fußbereich des Operateurs angeordnet ist. Mittels des Aktivierungselementes AE wird insbesondere ein Aktivierungssignal AS erzeugt, welches vom Aktivierungselement AE an die Steuer- und

Auswerteroutine SAR übertragen und von dieser ausgewertet wird . Liegt das Aktivierungssignal AS vor, so ist eine von der Bewegung des medizinischen Instrumentes 30 abhängige Ansteuerung der Roboterkinematik und damit des medizinischen Hilfsinstruments bzw. der Endoskopkamera 20 freigeschaltet.

Liegt kein Aktivierungssignal AS vor, dann beeinflusst die bei der Durchführung der Operation zwangsläufige Bewegung des medizinischen Instruments 30 durch den Operateur keinesfalls die Führung des Hilfsinstruments 20, d . h. dieses wird von der Roboterkinematik weiterhin in der eingestellten Position gehalten. Damit wird sichergestellt, dass der Operateur nicht unbewusst durch eine

entsprechende Bewegung des medizinischen Instruments 30 Steuersignale SS erzeugt und beispielsweise Endoskopkamera 20 aus dem Operationsfeld herausfährt.

Das kartesische Sensorkoordinatensystem SKS ist beispielsweise derart zum medizinischen Instrument 30 ausgerichtet, dass eine der drei Raumachsen x y z" des kartesischen Sensorkoordinatensystems SKS mit der Längsachse LI des medizinischen Instrumentes 30 zusammenfällt. Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel verläuft beispielsweise die z'-Achse entlang der Längsachse LI des chirurgischen Instrumentes 30 und ist analog zur z-Achse des

Bezugskoordinatensystems BKS orientiert. Hierdurch wird sowohl die

Lagebestimmung als auch die Umrechnung zwischen den Koordinatensystemen SKS, BKS zusätzlich vereinfacht.

Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtete Steuer- und Auswerteroutine SAR wird in einer Steuereinheit CU ausgeführt, die beispielsweise Teil der Sensoreinheit SE sein kann, die mit dem Operations- Assistenz-System 1, insbesondere deren Steuereinrichtung 8 verbunden ist. Alternativ können die Sensoreinheit SE und die Steuereinheit CU in zwei getrennten Baueinheiten realisiert sein, welche jedoch miteinander verbunden sind .

Die erfindungsgemäße Sensoreinheit SE weist in einer bevorzugten

Ausführungsvariante nicht nur die Beschleunigungssensoreinheit SEI und die Drehratensensoreinheit SE2 auf, sondern zusätzlich auch noch die Steuereinheit CU, welcher in einer Ausführungsvariante auch eine Speichereinheit M U zugeordnet ist. Die Speichereinheit MU kann entweder Teil der Steuereinheit CU sein oder diese als separate Baueinheit in der Sensoreinheit SE angeordnet sein.

Figur 3 zeigt beispielsweise ein schematisches Blockschaltbild einer entsprechend ausgebildeten Sensoreinheit SE mit den unterschiedlichen darin aufgenommen bzw. daran angeschlossenen Einheiten. Die Sensoreinheit SE ist hier

beispielsweise mit der Steuereinrichtung 8 und dem Aktivierungselement AE verbunden, und zwar drahtlos oder drahtgebunden. In der vorliegenden Ausführungsvariante weist die Steuereinheit CU eine zugeordnete

Speichereinheit MU auf, in der beispielsweise die erfassten

Beschleunigungsdaten BD in Form der Beschleunigungswerte x _B \ y _B \ z _B \ die erfassten Rotationsdaten RD in Form der Drehraten x _R , y _R , z _R im

Sensorkoordinatensystem SKS sowie die entsprechend umgerechneten

Drehraten x _R , y _R , z _R im kartesischen Bezugskoordinatensystem BKS speicherbar sind.

Die von der Steuer- und Auswerteroutine SAR erzeugten Steuersignale SS werden zur Ansteuerung der Roboterkinematik bzw. der darin aufgenommenen Antriebseinheiten an die dieser zugeordneten Steuereinrichtung 8 übertragen. Alternativ kann anstelle der Zwischenschaltung der Steuereinrichtung 8 auch eine direkte Ansteuerung der Antriebseinheiten der Roboterkinematik über die Steuer- und Auswerteroutine SAR erfolgen, und zwar werden hierzu mittels der Steuersignale SS die Antriebseinheiten direkt angesteuert.

Es versteht sich, dass zur Übertragung der von der

Beschleunigungssensoreinheit SEI bzw. von der Drehratensensoreinheit SE2 erfassten Bewegungsdaten BD, RD, des Aktivierungssignals AS und/oder auch der erzeugten Steuersignale SS diverse bekannten Übertragungstechnologien, insbesondere auch Funkübertragungstechnologien Verwendung finden können.

Die in Figur 3 dargestellte Sensoreinheit SE dient zur Erzeugung von

Steuersignalen SS zur Ansteuerung der Roboterkinematik zur Führung der Endoskopkamera 20. Zur Darstellung der durch die Endoskopkamera 20 bereitgestellten Bilddaten ist diese entweder direkt oder unter

Zwischenschaltung eines Computersystem zur Verarbeitung der Bilderdaten an eine Monitoreinheit angeschlossen (nicht in den Figuren dargestellt). Auf der Monitoreinheit wird das über die Kameraeinheit 22 der Endoskopkamera 20 erfasste Bild dargestellt, welches dem Operateur bzw. Bediener des Operations- Assistenz-Systems 1 den Operationsraum 12 zumindest ausschnittsweise zeigt. Bei der Inbetriebnahme und Registrierung des Operations-Assistenz-Systems 1 wird insbesondere auch der Bildhorizont des auf der Monitoreinheit dargestellten Bildes durch Drehen der Kameraeinheit 22 um dessen Längsachse LK derart eingestellt, dass dies der natürlichen Sichtweise des Bedieners bzw. Operateurs auf den Operationsraum entspricht. Durch ein Schwenken des medizinischen Instrumentes 30 um den Trokarpunkt bzw. die zweite Operationsöffnung 13 beispielsweise entlang der x'-Achse des kartesischen Sensorkoordinatensystem SKS und/oder entlang der y'-Achse können Steuersignale SS erzeugt werden, welche eine zugeordnete

Verschiebung der Endoskopkamera 20 und damit des von dieser erzeugten Bildes bewirken. Eine Schwenkbewegung des medizinischen Instrumentes 30 wird somit mittels der Auswerte- und Steuerroutine SAR in eine zugeordnete Schwenkbewegung der mittels der Roboterkinematik geführten Endoskopkamera 20 umgesetzt. Hierzu sind das auf der Monitoreinheit dargestellte Bild und das zur Auswertung der Bewegung des medizinischen Instrumentes 30 vorgesehen Bezugskoordinatensystem BKS derart aufeinander abzustimmen, dass eine Schwenkbewegung des medizinischen Instrumentes 30 nach links auch steuerungstechnisch ein Verschieben der Bildes entlang des Bildhorizontes nach links bewirkt.

Im Folgenden wird die Steuerung der Führung des chirurgischen Hilfsinstruments 3 mittels des Operations-Assistenz-Systems 1 anhand der in der Steuereinheit CU ausgeführten Steuer- und Auswerteroutine SAR beispielhaft erläutert. Die Steuer- und Auswerteroutine SAR umfasst beispielsweise eine Hauptroutine HR und mehrere Nebenroutinen NR1, NR2. In Figur 5 sind beispielhaft die einzelnen Abiaufschritte der Hauptroutine HR der Steuer- und Auswertroutine SAR in einem Ablaufdiagramm dargestellt.

Nach dem Start der Hauptroutine HR der Steuer- und Auswerteroutine SAR werden in einem ersten Verfahrensschritt mittels der

Beschleunigungssensoreinheit SEI die Beschleunigungsdaten BD und in einem zweiten Verfahrensschritt mittels der Drehratensensoreinheit SE2 die

Rotationsdaten RD aktuell erfasst. In einem anschließenden dritten Schritt wird eine Art„Kalibrierung" des

„virtuellen" Steuerhebels durchgeführt. Hierzu wird die Lage der Sensoreinheit SE bzw. des zugeordneten kartesischen Sensorkoordinatensystems SKS im kartesischen Bezugskoordinatensystem BKS aufgrund der aktuell gemessenen Beschleunigungsdaten BD bestimmt. Ausgehend hiervon werden die im kartesischen Sensorkoordinatensystems SKS erfassten Rotationsdaten RD in Form der Drehraten x _R y _R z _R ' in die zugehörigen Rotationsdaten RD in Form der Drehraten x _R , y _R , z _R im kartesischen Bezugskoordinatensystem BKS umgerechnet.

Über die hierdurch erhaltenen Drehraten x _R , y _R , z _R im Bezugskoordinatensystem BKS kann mittels der Auswerte- und Steuereinheit SAR die Bewegung des medizinischen Instruments 30 um seine Längsachse LI bzw. den Trokarpunkt erfasst werden. Der Ursprung des kartesischen Sensorkoordinatensystem SKS wird hierbei in den Ursprung des kartesischen Bezugskoordinatensystems BKS, und zwar die zweite Operationsöffnung 13 abgebildet, d.h. eine

Schwenkbewegung und/oder Rotationsbewegung des medizinischen Instruments 30 um die zweite Operationsöffnung 13 bzw. die Längsachse LI ist somit mit einer Schwenkbewegung bzw. Rotationsbewegung um den Ursprung des kartesischen Bezugskoordinatensystems BKS bzw. die z-Achse des kartesischen Bezugskoordinatensystems BKS gleichzusetzen. Die durch die Umrechnung erhaltenen Drehraten x _R , y _R , z _R im kartesischen Bezugskoordinatensystem BKS werden zur Ermittlung der durch die Bewegung des medizinischen Instruments 30 vorgegebenen Bedienbefehle ausgewertet. Die Erfassung und Umrechnung kann hierbei beispielsweise mittels entsprechender Vektorrechnung erfolgen. In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung werden die

Steuersignale SS nur bei Vorliegen des Aktivierungssignales AS, d.h. bei einer Betätigung des Aktivierungselementes AE durch den Operateur erzeugt, wobei die Erfassung und/oder Auswertung der von Sensoreinheit SE bereitgestellten Bewegungsdaten BD, RD kontinuierlich oder diskontinuierlich, d.h. in

vorgegebenen Zeitintervallen durchgeführt wird. In alternativen

Ausführungsvarianten kann die Erfassung der Bewegungsdaten BD, RD erst bei Vorliegen des Aktivierungssignales AS oder die Freigabe bereits erzeugter Steuersignale SS nach Vorliegen des Aktivierungssignales AS erfolgen. Abhängig von der Schwenkbewegung des medizinischen Instruments 30 um die zweite Operationsöffnung 13 wird damit ein Steuersignal SS erzeugt, welches ein Verschieben des auf der Monitoreinheit dargestellten Bildes in Richtung des linken Bildrandes, in Richtung des rechten Bildrandes sowie ein Verschieben des Bildes zum oberen und unteren Bildrand hin bewirkt.

Zusätzlich kann durch entsprechendes Drehen des medizinischen Instruments 30 um die eigene Längsachse LI im oder gegen den Uhrzeigersinn ein gesteuertes „Zoomen" des dargestellten Bildes realisiert werden, und zwar wird

beispielsweise bei einer Rotation des medizinischen Instruments 30 im

Uhrzeigersinn eine Vergrößerung des im Bild dargestellten Teil des

Operationsraumes 12 und bei einer Rotation gegen den Uhrzeigersinn eine Verkleinerung des im Bild dargestellten Teil des Operationsraumes bewirkt.

Zur Erzeugung von Steuersignalen zur Steuerung der von der Endoskopkamera 20 an sich bereitgestellten„ZoonrT-Funktion ist beispielsweise eine erste

Nebenroutine NR1 in der Steuer- und Auswerteroutine SAR vorgesehen. Figur 6 zeigt beispielhaft ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsvariante einer derartigen ersten Nebenroutine NR1 zur Erzeugung der Steuersignale SS für die Bedienung der„ZoonrT-Funktion einer Endoskopkamera 20.

Nach dem Start der ersten Nebenroutine NR1 wird ausgehend von den über die Hauptroutine HR erfassten Rotationsdaten RD der Betrag B der Drehrate um die z-/z'-Achse des Sensor- bzw. Bezugskoordinatensystems SKS, BKS ermittelt und der hierdurch ermittelte Betrag B mit einem Referenzbetrag Bref verglichen, wobei der Referenzbetrag Bref hierbei einen Toleranzbereich vorgibt, nach dessen Überschreiten von einer bewussten Erzeugung der Rotationsbewegung durch den Operateur zur Bedienung der Zoom-Funktion durch Drehen um die z- /z'-Achse des Sensor- bzw. Bezugskoordinatensystems SKS, BKS ausgegangen wird. Der Betrag B der Drehrate wird beispielsweise in der Einheit rad/s erfasst und der Referenzbetrag Bref wird beispielsweise im Bereich zwischen -0,1 rad/s bis +0,1 rad/s, vorzugsweise -0,8 rad/s bis +0,8 rad/s gewählt.

Somit kann der Bediener des Operations-Assistenz-Systems 1 durch

entsprechende Bewegung, insbesondere Schwenk- und/oder Rotationsbewegung eine Steuerung einzelner Funktionen der Endoskopkamera 20 sowie deren Führung mittels der Roboterkinematik ohne zusätzliche Bedienelemente vornehmen.

In einer vorteilhaften Ausführungsvariante ist eine zweite, nicht in den Figuren dargestellte Nebenroutine NR2 vorgesehen, mittels der die Geschwindigkeit der Führung des Hilfsinstrumentes, insbesondere der Endoskopkamera 20 abhängig vom Betrag der resultierenden Drehgeschwindigkeit erfasst, der durch entsprechende Auswertung der von der Beschleunigungssensoreinheit SEI bereitgestellten Rotationsdaten RD bestimmbar ist. Hierzu wird ausgehend von den Rotationsdaten BD der Betrag der des resultierenden Dreh- oder

Rotationsgeschwindigkeit im Bezugskoordinatensystem BKS ermittelt und ausgehend davon die entsprechenden Steuersignale SS zur Ansteuerung der Antriebe der Roboterkinematik erzeugt, über welche die

Bewegungsgeschwindigkeit der Roboterkinematik, insbesondere einzelner Roboterarme entsprechend erhöht wird. Die Stellgeschwindigkeit der Antriebe der Roboterkinematik kann somit dynamisch an die Geschwindigkeit der Steuerbewegung des medizinischen Instruments 30 angepasst werden. Es ist damit eine geschwindigkeitsabhängige Steuerung der Führung des

Hilfsinstrumentes möglich. Intuitiv neigt der Operateur zu einer schnellen

Bewegung des medizinischen Instruments 30 und damit zu einer schnelleren Bewegung des Hilfsinstruments im Operationsraum 12, sofern das Bild der Kameraeinheit 22 einen entsprechenden breiten Bewegungsraum zeigt. In einer Ausführungsvariante weist die Sensoreinheit SE ein hermetisch dichtes Gehäuse auf, welches autoklavierbar ausgebildet ist. Die Sensoreinheit SE kann darüber hinaus über eine autarke Energieversorgung, beispielsweise eine Batterie oder einen Akkumulator verfügen. Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrunde liegend Erfindungsgedanke verlassen wird.

Bezugszeichenliste

1 Operations-Assistenz-System

2 Basiseinheit

2.1 Trägerplatte

2.2 Basisgehäuse

2.3 Befestigungselement

3 Tragsäule

3 ^λ unteren Endabschnitt

3" oberer Endabschnitt

4 erster Roboterarm

4 ^λ erster Endabschnitt

4" zweiter Endabschnitt

5 zweiter Roboterarm

5 ^λ erster Endabschnitt

5" zweiter Endabschnitt

6 Hilfsinstrumententräger

7 abgewinkeltes Gelenkstück

8 Steuereinrichtung

10 Patientenkörper

11 erste Operationsöffnung („Trokar")

12 Operationsraum

13 zweite Operationsöffnung („Trokar")

Hilfsinstrument, insbesondere Endoskopka

Endoskop

Kameraeinheit medizinisches Instrument freies Ende bzw. Griffbereich freies Ende

Griffelemente

Funktionselement

AE Aktivierungselement AS Aktivierungssignal

B Betrag

BD Beschleunigungsdaten

BKS kartesisches Bezugskoordinatensystem

Bref Referenzbetrag

CU Steuereinheit

H R Hauptroutine

LI Längsachse

LK Längsachse

NK1 erste Nebenroutine

NK2 zweite Nebenroutine

RD Rotationsdaten

S Spitze des medizinischen Instrumentes

SA1 erste Schwenkachse

SA2 zweite Schwenkachse

SA3 dritte Schwenkachse

SA4 vierte Schwenkachse

SA5 fünfte Schwenkachse

SE Sensoreinheit

SEI Beschleunigungssensoreinheit

SE2 Drehratensensoreinheit

SKS kartesisches Sensorkoordinatensystem

SS Steuersignale

x, y, z Raumachsen des kartesischen Bezugskoordinatensystem (BKS) x y z" Raumachsen des kartesischen Sensorkoordinatensystem (SKS) ζ _Β ^λ Beschleunigungswerte entlang der Raumachsen im SKS

XR, YR, z _R Drehraten um die Raumachsen im BKS

XR , y _R \ z _R ' Drehraten um die Raumachsen im SKS