Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Überwachung einer Verfügbarkeit einer Funktionalität mindestens eines chirurgischen Instruments, insbesondere eines artikulierbaren und/oder lenkbaren Instruments. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein computerimplementiertes Verfahren zur Überwachung einer Verfügbarkeit einer Funktionalität mindestens eines chirurgischen Instruments.

Hintergrund der Erfindung

Medizinische Instrumente und insbesondere chirurgische Instrumente haben eine begrenzte Lebensdauer, die definiert, wie lange das Instrument leistungsfähig ist. Am Ende der Lebenszeit eines Instruments kann eine Aufbereitung folgen, oder lediglich muss das Instrument durch ein neues Instrument ersetzt werden.

In der Regel wird die Lebensdauer eines Instruments durch die Anzahl der Einsätze berechnet. Die Benutzungen werden gezählt bis zu einer Grenzzahl, die das Ende der Lebenszeit signalisiert. Üblicherweise ist die Grenzzahl nach Erfahrung festgelegt.

Die Anzahl der Benutzungen ist aber nur eine Schätzung für die abnehmende Leistungsfähigkeit eines Instruments. Bei Erreichung der Grenzzahl ist ein Instrument manchmal noch leistungsfähig. Manchmal kommt es auch vor, dass ein Instrument zu ersetzen ist, bevor es die Grenzzahl der Benutzungen erreicht hat, etwa wenn einige Benutzungen die Funktionalität des Instruments überdurchschnittlich degradiert haben. Idealerweise sollte ein Instrument bis zum Ende der Leistung benutzt werden, um Ressourcen in den Krankenhäusern oder Kliniken zu optimieren. Es ist daher wichtig, die Lebensdauer eines Instruments so genau wie möglich zu bestimmen. Zusammenfassung der Erfindung

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, die eine verbesserte Bestimmung der Lebensdauer eines chirurgischen Instruments zur Verfügung stellt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein computerimplementiertes Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung mit vorteilhaften Merkmalen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Nach einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst ein System zur Überwachung einer Verfügbarkeit einer Funktionalität mindestens eines chirurgischen Instruments eine Datenbereitstellungsvorrichtung, welche dazu eingerichtet ist, mindestens eine Information bereitzustellen, welche eine Verfügbarkeit der Funktionalität des Instruments indiziert; wobei die Datenbereitstellungsvorrichtung aufweist: (i) mindestens eine Sensoreinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, einen Sensormesswert als Information bereitzustellen; und/oder (ii) eine Bilderkennungseinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, ein Bild zumindest des Instruments zu erfassen und das Bild automatisch zu analysieren, um darauf basierend eine Information bereitzustellen; eine Rechenvorrichtung, welche dazu eingerichtet ist, basierend auf der mindestens einen bereitgestellten Information die Verfügbarkeit der Funktionalität zu bestimmen; und eine Ausgabeschnittstelle, die dazu eingerichtet ist, basierend auf der bestimmten Verfügbarkeit ein Ausgabesignal auszugeben.

Der Begriff chirurgische Instrumente umfasst medizinische Instrumente, die für Eingriffe geeignet sind. Insbesondere relevant für die Erfindung sind lenkbare, artikulierte oder artikulierbare Instrumente, wie z.B. Scheren oder Endoskope, die manuell oder mit robotisierten Systemen gesteuert werden können.

Die Verfügbarkeit einer Funktionalität eines chirurgischen Instruments bezieht sich auf den Abnutzungsgrad des Instruments für die spezifische Funktionalität. Prinzipiell können chirurgischen Instrumente mehr als eine Funktionalität besitzen. Unter einer Funktionalität eines Instruments ist insbesondere eine Eigenschaft des Instruments, die eine bestimmte Verwendung des Instruments ermöglicht, zu verstehen. Eine Funktionalität einer Schere kann z.B. die Schneidfähigkeit ihrer Schneide oder die Artikulierbar- keit (Beweglichkeit) ihres Gelenks sein.

Die Sensoreinrichtung kann alle Sensoren umfassen, die das System besitzt. Relevant, um die Lebensdauer eines Instruments zu bestimmen, sind z.B. Zeitmessungen, Spannungsmessungen oder auch Messungen des pH-Wertes eine Körperflüssigkeit eines Patienten, der mit dem Instrument behandelt wird. Die Sensoreinrichtung ist nicht unbedingt eine Einheit, welche die verschiedenen Sensoren beinhaltet. Vielmehr können sich die Sensoren an verschiedenen Orten befinden.

Die Bilderkennungseinrichtung umfasst im Allgemeinen Geräte und Computerprogramme, die Bilder aufnehmen und verarbeiten können. Die Bilderkennungseinrichtung kann z.B. mindestens eine Kamera und Bilderverarbeitungssoftware beinhalten, die kabelgebunden und/oder drahtlos miteinander Signale austauschen können. Daher umfasst die Bilderkennungseinrichtung mindestens eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) und/oder mindestens eine Grafikverarbeitungseinheit (GPU) und/oder mindestens ein feldprogrammierbares Gate- Array (FPGA) und/oder mindestens eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) und/oder eine beliebige Kombination der vorgenannten Elemente. Jedes Element kann ferner einen Arbeitsspeicher umfassen, der operativ mit der mindestens einen CPU verbunden ist, und/oder einen nicht-flüchtigen Speicher, der operativ mit der mindestens einen CPU und/oder dem Arbeitsspeicher verbunden ist. Jedes Element kann teilweise und/oder vollständig in einem lokalen Gerät und/oder teilweise und/oder vollständig in einem entfernten System, wie etwa einer Cloud-Computing-Plattform, implementiert sein.

Die Rechenvorrichtung ist im weitesten Sinne als eine Einheit zu verstehen, die Daten verarbeiten und auswerten kann. Die Rechenvorrichtung kann als eine beliebige Vorrichtung realisiert werden, die mindestens eine Zentraleinheit (CPU) und/oder mindestens eine Grafikverarbeitungseinheit (GPU) und/oder mindestens ein feldprogrammierbares Gate- Array (FPGA) und/oder mindestens einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC) und/oder eine beliebige Kombination der vorgenannten enthält oder daraus besteht. Sie kann ferner einen Arbeitsspeicher umfassen, der operativ mit der mindestens einen CPU verbunden ist, und/oder einen nicht-transitorischen Speicher, der operativ mit der mindestens einen CPU und/oder dem Arbeitsspeicher verbunden ist. Die Rechenvorrichtung kann eine Software, eine App oder einen Algorithmus mit unterschiedlichen Fähigkeiten zur Datenverarbeitung ausführen. Sie kann teilweise und/oder vollständig in einer lokalen Anwendung, beispielsweise einem chirurgischen Instrument oder einem robotischen System, und/oder teilweise und/oder vollständig in einem entfernten System, beispielsweise einer Cloud-Computing-Plattform, implementiert sein.

Die Ausgabeschnittstelle kann in Hardware und/oder Software, kabelgebunden und/oder drahtlos und in jeder Kombination davon realisiert sein. Sie kann ferner eine Schnittstelle zu einem Intranet oder dem Internet, zu einem Cloud-Computing-Dienst, zu einem entfernten Server und/oder dergleichen umfassen.

Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein computerimplementiertes Verfahren zur Überwachung einer Verfügbarkeit einer Funktionalität mindestens eines chirurgischen Instruments vorgesehen, umfassend die folgenden Schritte: (a) Bereitstellen mindestens einer Information, welche eine Verfügbarkeit der Funktionalität des Instruments indiziert, umfassend: Messen eines Sensormesswerts und Bereitstellen des gemessenen Sensormesswerts als Information; und/oder Erfassen eines Bildes zumindest des Instruments, und Analysieren des erfassten Bildes, um darauf basierend eine Information bereitzustellen; (b) Bestimmen, basierend auf der mindestens einen bereitgestellten Information, die Verfügbarkeit der Funktionalität; und (c) Ausgeben eines Ausgabesignals basierend auf der bestimmten Verfügbarkeit.

Insbesondere kann das computerimplementierte Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung mit dem System gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung durchgeführt werden. Die hierin im Zusammenhang mit dem System beschriebenen Merkmale und Vorteile sind daher auch für das Verfahren anwendbar und umgekehrt.

Nach einem dritten Aspekt stellt die Erfindung ein Computerprogrammprodukt zur Verfügung, das einen ausführbaren Programmcode umfasst, der dazu eingerichtet ist, bei seiner Ausführung das Kodierungsverfahren gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung durchzuführen.

Nach einem vierten Aspekt stellt die Erfindung ein nicht-flüchtiges computerlesbares Datenspeichermedium bereit, das einen ausführbaren Programmcode umfasst, der so konfiguriert ist, dass er bei seiner Ausführung das Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung durchführt.

Das nicht-flüchtige, computerlesbare Datenspeichermedium kann jede Art von Computerspeicher, insbesondere einen Halbleiterspeicher, wie z. B. einen Festkörperspeicher umfassen oder daraus bestehen. Das Datenspeichermedium kann auch eine CD, eine DVD, eine Blu- Ray-Disc, einen USB-Speicherstick oder dergleichen umfassen oder daraus bestehen.

Nach einem fünften Aspekt stellt die Erfindung einen Datenstrom zur Verfügung, der einen ausführbaren Programmcode umfasst oder dazu eingerichtet ist, einen solchen zu erzeugen, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführung das Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung durchzuführen.

Eine der Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, ein Überwachungssystem einzuführen, welches die Lebensdauer eines medizinischen Instruments, insbesondere eines chirurgischen Instruments, bestimmt. Das System ist dazu eingerichtet, Information über den Zustand des chirurgischen Instruments zu erfassen, die basierend auf mindestens einem Bild und/oder einer Messung hergestellt ist. Eine Rechenvorrichtung ist dazu ausgelegt, diese Information zu verarbeiten und die Verfügbarkeit einer Funktionalität (oder Lebensdauer der Funktionalität) des chirurgischen Instruments zu bestimmen. Eine Ausgabeschnittstelle ist dazu eingerichtet, ein entsprechendes Ausgabesignal an einem Benutzer zu übermitteln.

Das vorstehend beschriebenes Überwachungssystem für chirurgische Instrumente ermöglicht vorteilhaft eine Implementierung eins computerimplementierten Verfahrens zur Überwachung der Funktionalitäten eines chirurgischen Instruments. Hierbei wird zunächst eine Information über den Zustand des chirurgischen Instruments hergestellt, wobei die Information entweder aus einer Messung oder aus einem Bild besteht. Daraufhin wird die Information, als Sensormesswert und/oder als analysiertes Bild, verarbeitet und als Bestimmung der Lebensdauer der Funktionalitäten des chirurgischen Instruments dargestellt. Zuletzt wird ein Ausgabesignal ausgegeben, das Information über die Abnutzung und/oder die verbleibende Lebensdauer des Instruments umfasst.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass die Bestimmung der Lebensdauer eines chirurgischen Instruments nicht nur auf das Zählen der Einsätze des Instruments beschränkt ist. Andere Variablen, wie z.B. wie intensiv jeder einzelne Einsatz war, was von der Dauer und der Natur des Eingriffs abhängt, sind mit der Erfindung berücksichtigbar. Insbesondere können die folgenden Variablen eingesetzt werden: Bewegungsart (z.B. Geschwindigkeit der Bewegungen, Winkel der Bewegungen, Wiederholungen der Bewegung) und/oder Nutzungsbedingungen (z.B. Temperatur, Umgebungsdruck, Art der Gewebe, Kontakt mit Blut, Säuregrad des Mediums) und/oder Unfälle (z.B. Kollisionen mit anderen Instrumenten oder Schäden). Das trägt dazu bei, dass die Bestimmung der Lebensdauer genauer berechnet werden kann und dementsprechend den chirurgischen Instrumenten effizienter eingesetzt werden können.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Benutzer ständig Zugang zur aktualisierten und umfangreichen Information hat, z.B. über die bislang durchgeführten Anwendungen jedes Instruments, über den Abnutzungsgrad jeder Funktionalität des Instruments sowie über die geschätzte verbleibende Lebensdauer des Instruments. So ist es z.B. denkbar, dass ein Instrument vor seiner Aufbereitung nicht mehr für Funktonalität A, aber durchaus noch für Funktionalität B verwendbar ist.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterentwicklungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der Beschreibung der verschiedenen bevorzugten Ausführungsformen, die in den beigefügten Figuren dargestellt sind.

Gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung ist vorgesehen, dass die Funktionalität des mindestens eins chirurgischen Instruments eine der folgenden ist:

(a) eine Schneidefähigkeit einer Schneide des chirurgischen Instruments, wie z.B. bei Scheren oder Skalpellen;

(b) eine Artikulierbarkeit eines Gelenks des chirurgischen Instruments, wie z.B. bei Scheren, Robotern oder Endoskopen;

(c) eine Sterilität mindestens eines Abschnitts des chirurgischen Instruments; und/oder

(d) eine strukturelle Integrität mindestens eines Abschnitts des chirurgischen Instruments. Im Allgemeinen können die Funktionalitäten eines chirurgischen Instruments verschiedene Abnutzungsgrade zeigen, von Ungenauigkeiten (z.B. einem vergrößerten Spiel des Instruments) bis zu strukturellen Schäden. Gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verfügbarkeit umfasst:

(a) eine Information, ob die Funktionalität noch verwendet werden kann;

(b) eine Information, wie oft die Funktionalität noch verwendet werden kann; und/oder

(c) eine Information, zu welchem Grad die Funktionalität degradiert oder verbraucht ist. Mit anderen Worten, die Verfügbarkeit kann umfangreiche Information über die Fähigkeit einer oder mehrere Funktionalitäten(en) beinhalten.

Gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung ist vorgesehen, dass das Ausgabesignal einem Benutzer eine Information über die Verfügbarkeit der (bzw. mindestens einer) Funktionalität mitteilt. Das Ausgabesignal kann lediglich mitteilen, ob eine Funktionalität noch verwendbar ist. Es kann aber auch zusätzliche Informationen über die Funktionalität ausgeben. Insbesondere kann es detaillierte Informationen über die Benutzungszeit und/oder den Abnutzungszustand des Instruments mitteilen. Denkbar ist auch, dass mitgeteilt wird, ob ein bestimmtes Verfahren oder eine bestimmte Prozedur mit diesem Instrument (z.B. einem Roboter) noch durchführbar ist. Eine Prozedur kann eine Liste von benötigten Funktionalitäten aufweisen, wobei die Prozedur nur dann als durchführbar bewertet wird, wenn alle benötigten Funktionalitäten noch durch das Instrument bereitgestellt werden können.

Gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung ist vorgesehen, dass das Ausgabesignal einem Benutzer eine Vorwarnung mitteilt, wenn die Verfügbarkeit der Funktionalität auf oder unter einen vorbestimmten ersten Schwellwert fällt. Die Verfügbarkeit der Funktionalität kann als ein numerischer Wert dargestellt werden, welcher von den verschiedenen, aus den Bildern und/oder Messungen extrahierten Variablen abhängt. Dieser Wert könnte beispielsweise eine eingeschätzte Anzahl der verbleibenden Benutzungen. Der Schwellwert der Vorwarnung könnte dann eine vordefinierte Anzahl der Benutzungen sein, unter welcher ein Vorwamungssignal ausgegeben wird.

Gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung ist vorgesehen, dass das Ausgabesignal eine Verwendung der Funktionalität unterbindet, wenn die Verfügbarkeit der Funktionalität auf oder unter einen vorbestimmten zweiten Schwellwert fällt. Der zweiten Schwellwert ist als Sicherheitsmaßnahme eingesetzt, um die Benutzung eines chirurgischen Instruments jenseits der für das Instrument berechneten Lebensdauer vorzubeugen. Der zweite Schwellwert kann prozedurabhängig sein. Gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung ist vorgesehen, dass das System das chirurgische Instrument umfasst und dass mindestens eine Sensoreinrichtung in das chirurgische Instrument integriert ist. Je nachdem welche Funktionalität zu inspizieren ist, ist es vorteilhaft, die notwendigen Sensoren in das Instrument zu haben. Beispielsweise für die Messung von pH-Werten ist es sinnvoll, die entsprechenden Sensoren in das Instrument eingebaut zu haben. Andererseits kann ein Sensor für die Zeitmessung eines Eingriffs getrennt von dem Instrument angeordnet sein.

Gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung ist vorgesehen, dass die Rechenvorrichtung und/oder die Ausgabeschnittstelle in das chirurgische Instrument integriert ist. Eine Integration von solchen Elementen des Systems der Erfindung in das Instrument kann insbesondere für Instrumente wie eine Schere vorteilhaft sein. Somit stellt die Information dem Benutzer ständig zur Verfügung, ohne dass ein separates Gerät, z.B. ein Computer, benötigt wird.

Gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung ist vorgesehen, dass die Rechenvorrichtung durch einen Server und/oder eine Cloud-Rechenplattform implementiert ist. Wenn viele Variablen und Funktionalitäten verarbeitet, ausgewertet und gespeichert werden, ist eine Cloud-Rechenplattform oder ein Server von Vorteil. Der Server oder die Cloud- Rechenplattform dienen auch dazu, dass die Information der Instrumente allen potentiellen Benutzern kontinuierlich zur Verfügung steht. Das ist wichtig, um z.B. einen umfangreichen Überblick über den Zustand der verschiedenen Instrumente in einem Krankenhaus oder einer Klinik zu schaffen und ggf. die Ersetzung eines Instruments rechtzeitig planen zu können.

Gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung ist vorgesehen, dass die Rechenvorrichtung ein Auswertungsmodul aufweist, welches dazu eingerichtet ist, die Verfügbarkeit der (oder: mindestens einer) Funktionalität unter Verwendung mindestens eines deterministischen Algorithmus zu bestimmen. Der Algorithmus nimmt die gemessenen Variablen von der Sensoreinrichtung und/oder von der Bilderkennungseinrichtung und, basierend auf einer gewichteten Kombination der Variablen, berechnet die Lebensdauer des chirurgischen Instruments. Der Algorithmus kann ebenfalls dazu vorgesehen sein, den ersten Schwellwert und den zweiten Schwellwert bestimmen. Gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung ist vorgesehen, dass das System zur Überwachung von mehreren Funktionalitäten eines chirurgischen Instruments eingerichtet ist. Dazu kommt, dass die Datenbereitstellungvorrichtung die geeigneten Messsensoren und Programme zur Bildanalyse beinhaltet, damit die verschiedenen Funktionalitäten überwacht werden können. Je mehr Funktionalitäten eines Instruments vorhanden sind, die das System überwachen kann, desto mehr Information können über die Lebensdauer des Instruments gesammelt werden. Die Anzahl der Funktionalitäten hängt von dem chirurgischen Instrument ab.

Gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung ist vorgesehen, dass das System zur Überwachung mindestens einer Funktionalität einer Mehrzahl von chirurgischen Instrumenten eingerichtet ist. Die Datenbereitstellungsvorrichtung muss in diesen Fällen dazu eingerichtet sein werden, die ausgewählten Funktionalitäten durch geeignete Sensoren und/oder Bildverarbeitungsprogramme überwachen zu können.

Obwohl hier und auch im Folgenden einige Funktionen als von Einrichtungen ausgeführt beschrieben werden, bedeutet dies nicht zwangsläufig, dass diese Einrichtungen als voneinander getrennte Einheiten bereitgestellt werden. In Fällen, in denen eine oder mehrere Einrichtungen oder auch ein Teil davon als Software bereitgestellt werden, können die Einrichtungen durch Programmcodeabschnitte oder Programmcodeschnipsel implementiert werden, die voneinander getrennt sein können, aber auch miteinander verwoben oder integriert sein können.

Ebenso können in Fällen, in denen eine oder mehrere Einrichtungen als Hardware bereitgestellt werden, die Funktionen einer oder mehrerer Einrichtungen durch ein und dieselbe Hardwarekomponente bereitgestellt werden oder die Funktionen mehrerer Einrichtungen können auf mehrere Hardwarekomponenten verteilt sein, die nicht notwendigerweise den Einrichtungen entsprechen müssen. Es ist daher davon auszugehen, dass jede Anwendung, jedes System, jedes Verfahren usw., das alle einer bestimmten Einrichtung zugeschriebenen Merkmale und Funktionen aufweist, diese Einrichtung umfasst oder implementiert. Insbesondere ist es möglich, dass alle Einrichtungen durch Programmcode implementiert werden, der von z.B. einem Server oder einer Cloud-Computing-Plattform, ausgeführt wird.

Alle genannten Ausführungsformen und Implementierungen können beliebig miteinander kombiniert werden, soweit dies sinnvoll ist. Der weitere Umfang der Anwendbarkeit des vorliegenden Verfahrens und der Vorrichtung wird aus den folgenden Figuren, der detaillierten Beschreibung und den Ansprüchen ersichtlich werden. Es versteht sich jedoch, dass die detaillierte Beschreibung und die spezifischen Beispiele, zwar bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung angeben, jedoch in erste Linie zur Veranschaulichung dienen und verschiedene Änderungen und Modifikationen innerhalb des grundlegenden Gedankens und des Umfangs der Erfindung für Fachleute erkennbar sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachstehend wird die Erfindung mit Bezug auf ihre vorteilhaften Ausführungsformen anhand der folgenden Zeichnungen beschrieben. Diese Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen identische oder funktionell ähnliche Elemente in den einzelnen Ansichten bezeichnen. Sie dienen dazu, Ausführungsformen von Konzepten, die die beanspruchte Erfindung beinhalten, weiter zu veranschaulichen und verschiedene Prinzipien und Vorteile dieser Ausführungsformen zu erläutern. Elementen, die in den Zeichnungen geschildert sind, sind nicht unbedingt maßgetreu dargestellt. Dies dient dazu, die Grundlagen und Prinzipien der Erfindung klar und deutlich zu offenbaren.

In den Zeichnungen:

Fig. 1 zeigt ein System zur Überwachung einer Verfügbarkeit einer Funktionalität mindestens eines chirurgischen Instruments nach einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 zeigt ein System zur Überwachung einer Verfügbarkeit einer Funktionalität mindestens eines chirurgischen Instruments nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 zeigt in einem schematischen Blockdiagramm eine Darstellung des Ablaufs eines computerimplementierten Verfahrens zur Überwachung einer Verfügbarkeit einer Funktionalität mindestens eines chirurgischen Instruments nach einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 ist ein schematisches Blockdiagramm, das ein Computerprogrammprodukt gemäß einer Ausführungsform des dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung darstellt; und Fig. 5 ist ein schematisches Blockdiagramm, das ein nicht flüchtiges computerlesbares Datenspeichermedium gemäß einer Ausführungsform des vierten Aspekts der vorliegenden Erfindung zeigt.

In einigen Fällen werden bekannte Strukturen und Geräte in Form von Blockdiagrammen dargestellt, um die Konzepte der vorliegenden Erfindung zu illustrieren. Auch die Nummerierung der Schritte in den Verfahren soll deren Beschreibung erleichtern. Sie implizieren nicht unbedingt eine bestimmte Reihenfolge der Schritte. Insbesondere können mehrere Schritte gleichzeitig durchgeführt werden.

Beschreibung der Zeichnungen

Die ausführliche Beschreibung der anliegenden Zeichnungen enthält spezifische Details, um ein umfassendes Verständnis der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen. Dem Fachmann wird jedoch klar sein, dass die vorliegende Erfindung auch ohne diese spezifischen Details ausgeführt werden kann.

Fig. 1 zeigt ein System 1000 zur Überwachung einer Verfügbarkeit einer Funktionalität mindestens eines chirurgischen Instruments X nach einer Ausführungsform der Erfindung. Die verschiedenen Bestandteile und Funktionen sind schemenhaft als Blöcke dargestellt. Die räumliche Anordnung der Blöcke in Fig. 1 ist nur eine Illustration. Das Instrument X ist in Fig. 1 als eine Schere dargestellt. Zur Illustration wird im Folgenden teilweise eine Schere als konkretes Beispiel eines Instruments X verwendet. Die Prinzipien der Erfindung gelten aber für beliebige chirurgische Instrumente, wie z.B. Endoskope oder Skalpelle, und auch für Instrumente, deren Handhabung mit Robotik unterstützt werden kann, wie auch für Roboter als Instrumente selbst.

Wie in Fig. 1 gezeigt, umfasst das System 1000 eine Datenbereitstellungsvorrichtung 10, eine Rechenvorrichtung 20 und eine Ausgabeschnittstelle 30. Die Datenbereitstellungsvorrichtung 10 ist dazu eingerichtet, eine Information bereitzustellen, welche eine Verfügbarkeit mindestens einer Funktionalität eines chirurgischen Instruments X indiziert. Beispielsweise kann die Datenbereitstellungsvorrichtung 10 für eine Schere eine Information über die Schneidefähig- keit (z. B. Schärfe) der Schneide und eine Information über die Artikulierbarkeit (z. B. Beweglichkeit, Kraftaufwand, Bewegungsspielraum) des Gelenks bereitstellen.

Die in Fig. 1 dargestellte Datenbereitstellungsvorrichtung 10 umfasst eine Sensoreinrichtung 110 und eine Bilderkennungseinrichtung 120. Die Sensoreinrichtung 110 ist dazu eingerichtet, einen Sensormesswert als Information bereitzustellen. Die Sensoreinrichtung 110 umfasst verschiedenen Sensoren, welche eingerichtet sind, die Werte eine Mehrzahl von Variablen zu messen. Insbesondere könnten die folgenden Variablen gemessen werden:

(i) Bewegungsart des Instruments im Einsatz (z.B. Geschwindigkeit der Bewegungen, Drehungen, Wiederholungen, Beschleunigung, Dehnungen und Spannungen, Leistung und Kraft eines Motorbetriebs);

(ii) Nutzungsbedingungen (z.B. Temperatur, Umgebungsdruck, Kontakt mit Gewebe, Kontakt mit Blut, Säuregrad des Mediums);

(iii) Aufbereitung des Instruments (z.B. Reinigungsverfahren, Anzahl der Aufbereitungszyklen) und/oder

(iv) Unfälle (z.B. Kollisionen mit anderen Instrumenten oder andere Schäden).

Wiederum in dem Beispiel mit der Schere kann die Artikulierbarkeit des Gelenks mit verschiedenen Variablen charakterisiert oder parametrisiert werden, z.B. durch die Spannung oder die Dehnung des Gelenks. Diese Variablen können z.B. mit von der Sensoreinrichtung 110 umgefassten Drucksensoren gemessen werden.

Die Bilderkennungseinrichtung 120 ist dazu eingerichtet, ein Bild des Instruments X zu erfassen, das Bild zu analysieren, und eine darauf basierende Information bereitzustellen. In manchen Ausführungsformen weist die Bilderkennungseinrichtung 120 eine Kamera auf. Die bildbasierenden Informationen können mit beliebigen Computerprogrammen der Bildverarbeitung extrahiert werden.

Die Schneidefähigkeit der Schneide einer Schere ist ein Beispiel von einer Funktionalität, die mit der Bilderkennungseinrichtung 120 erfassbar ist. Bilder könnten benutzt werden, um z.B. die Gleichmäßigkeit des Profils der Schneide zu überwachen und dadurch Abnutzungsspuren zu detektieren. Bilder von der Schere könnten auch in Zusammenhang mit der Überwachung der Artikulierbarkeit des Gelenks benutzt werden, beispielsweise um zu schätzen, wie degradiert das Gelenk ist (z.B. ob das Spiel vergrößert ist). In diesem Fall würde die Verfügbarkeit der Artikulierbarkeit des Gelenks durch die von der Sensoreinrichtung 110 gemessenen Variablen sowie durch die von der Bilderkennungseinrichtung 120 erfassten Bilder überwacht.

Die Auswahl der Variablen und bildbasierten Informationen ist daher von der Funktionalität abhängig. In manchen Ausführungsformen ist die Datenbereitstellungsvorrichtung 10 ferner dazu eingerichtet, basierend auf der relevanten Funktionalität oder auf den relevanten Funktionalitäten, die relevanten Sensoren der Sensoreinrichtung 110 und die relevanten Analysen, welche die Bilderkennungseinrichtung 120 durchführen kann, zu aktivieren.

Die Rechenvorrichtung 20 ist dazu eingerichtet, die Verfügbarkeit der Funktionalität zu bestimmen. Als Basis dazu dienen die Variablen und/oder die bildbasierten Informationen, welche die Datenbereitstellungsvorrichtung 10 bereitgestellt. Die Rechenvorrichtung 20 ist eine beliebige Einheit, die Daten verarbeiten, auswerten und/oder speichern kann. Die Verarbeitungen und Auswertungen können durch ausführbare Programme oder Apps erfolgen. Die Rechenvorrichtung 20, oder ein Teil davon, kann durch einen Server und/oder eine Cloud- Rechenplattform implementiert werden, insbesondere wenn viele Variablen und Funktionalitäten vorhanden sind.

In Fig. 1 umfasst die Rechenvorrichtung 20 ein Auswertungsmodul 210, das dazu eingerichtet ist, einen Algorithmus auszuführen. Der Algorithmus nimmt als Eingabe mindestens eine Portion der von der Datenbereitstellungsvorrichtung 10 gemessenen Variablen und berechnet die Verfügbarkeit der verschiedenen Funktionalitäten als eine Funktion der Variablen. Das Gewicht der jeweiligen Variablen hängt von der Funktionalität oder den Funktionalitäten ab. Beispielsweise kann der Algorithmus, basierend auf einre Kombination der gemessenen Spannungen und Dehnungen des Gelenks während eines Eingriffs die Verfügbarkeit der Artikulierbarkeit des Gelenks einer Schere berechnen.

Der Algorithmus ist ferner dazu eingerichtet, die Werte der Verfügbarkeit mit Referenzwerten zu vergleichen, welche das Ende der Lebenszeit eines Instruments signalisieren. Somit ist der Algorithmus fähig, mindestens zwei Schwellwerte zu bestimmen. Der erste Schwellwert ist durch einen vorbestimmten Abstand zu dem Ende der Lebenszeit definiert, entweder als Zeit oder als Abnutzungsgrad. Der erste Schwellwert könnte beispielsweise auf 24 Stunden vor dem geschätzten Ende der Lebenszeit des Instruments, oder auf 80% der Abnutzung des Instruments, festgelegt werden. Der Benutzer kann den ersten Schwellwert festlegen, z.B. basierend darauf, wie lange es dauern könnte, in einem Krankenhaus oder in einer Klinik neue In- strumente zu bekommen. Der zweite Schwellwert signalisiert das Ende der Lebenszeit des Instruments.

Der Algorithmus kann auch dazu eingerichtet sein, basierend auf der Benutzungsgeschichte des Instruments, im Wesentlichen auf der Häufigkeit der Einsätze und wie intensiv jede Benutzung war, die erwartete Lebensdauer des Instruments zu berechnen. Diese Information kann in einer Datenbank gespeichert werden.

Die Ausgabeschnittstelle 30 ist dazu eingerichtet, ein Ausgabesignal S einem Benutzer auszugeben. Das Ausgabesignal S basiert auf der von der Rechenvorrichtung 20 bestimmten Verfügbarkeit mindestens einer Funktionalität des Instruments X. Die Ausgabeschnittstelle 30 kann ferner eine Schnittstelle zu einem Intranet oder dem Internet, zu einem Cloud- Computing-Dienst, zu einem entfernten Server und/oder dergleichen umfassen.

Die Ausgabeschnittstelle 30 kann auch Information von dem Auswertungsmodul 210 abrufen. Das Ausgabesignal S kann mitteilen, ob eine Funktionalität noch verwendbar ist. Es kann aber auch zusätzliche Information über die Funktionalität ausgeben. Insbesondere kann es detaillierte Information über die Benutzungszeit und/oder den Abnutzungszustand des Instruments X geben. Beispielweise kann bei einer Schere das Ausgabesignal S die bisherige Benutzungszeit und/oder die verbleibende Benutzungszeit und/oder den Abnutzungsgrad der Artikulierbarkeit des Gelenks sowie der Schneidefähigkeit der Schneide mitteilen. Rein beispielhaft könnte das Ausgabesignal S 200 Stunden Benutzungszeit, 26 Stunden verbleibende Benutzungszeit und 90% Abnutzungsgrad für die Artikulierbarkeit des Gelenks und 200 Stunden Benutzungszeit, 28 Stunden verbleibende Benutzungszeit und 85% Abnutzungsgrad für die Schneidefähigkeit der Schneide mitteilen.

Das Ausgabesignal S kann u.a. einem Benutzer eine Vorwarnung mitteilen, wenn die Verfügbarkeit der Funktionalität auf oder unter den von dem Algorithmus vorbestimmten ersten Schwellwert fällt. Wenn beispielhaft der erste Schwellwert auf 24 Stunden vor dem geschätzten Ende der Lebenszeit des Instruments festgelegt wird, dann wird eine Vorwarnung für die Schere des Beispiels nach 2 Stunden ausgegeben. Wenn der erste Schwellwert auf 80% der Abnutzung des Instruments festgelegt wird, dann wurde in diesem Beispiel die Vorwarnung schon mitgeteilt. Das Vorwamungssignal kann z.B. als optisches Signal (z.B. die Wirkung eines LED) und/oder als akustisches Signal (z.B. ein Piepton) erfolgen. Das Vorwarnungssignal kann auch das Setzen einer Flagge in einem Instrumenten-Managementsystem bewirken.

Das Ausgabesignal S kann auch ein Unterbindungssignal sein, welches die Verwendung einer Funktionalität verhindert, wenn die Verfügbarkeit der Funktionalität auf oder unter den von dem Algorithmus vorbestimmten zweiten Schwellwert fällt. Im Beispiel der Schere kann das Unterbindungssignal ein optisches und/oder ein akustisches Signal sein. Bei robotisierten Instrumenten, oder Instrumenten, die durch einen Motor angetrieben werden, kann das Unterbindungssignal ein Blockieren des Motors oder des Roboters veranlassen.

Fig. 2 zeigt ein System 1000 zur Überwachung einer Verfügbarkeit einer Funktionalität mindestens eines chirurgischen Instruments X nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Im Gegensatz zu Fig. 1, in welcher das System 1000 und das Instrument X als separat dargestellt sind, sind in Fig. 2 einige Elemente des Systems 1000, nämlich die Sensoreinrichtung 110, die Rechenvorrichtung 20 und die Ausgabeschnittstelle 30, in das Instrument X implementiert. Abhängig von dem Instrument X und der Funktionalität kann die in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform vorteilhaft sein.

Beispielsweise für die Messung von pH-Werten (z.B. wenn das Instrument eine Schere oder ein Endoskop ist) ist es sinnvoll, die notwendigen Sensoren der Sensoreinrichtung 110 in das Instrument integriert zu haben. Dasselbe gilt für eine Messung der Artikulierbarkeit eines Gelenks, die mit Drucksensoren erfolgt.

In Fig. 2 ist einfachheitshalber die ganze Sensoreinrichtung 10 in das Instrument X integriert. Es ist aber denkbar, dass sich nur einige Sensoren in das Instrument X befinden, während andere Sensoren sich anderswo befinden, von dem Instrument getrennt (z.B. ein Sensor für die Messung der Dauer eines Eingriffs).

Bei einigen Instrumenten können die Rechenvorrichtung 20 und die Ausgabeschnittstelle 30 vorteilhaft in das Instrument X integriert sein, wie in Fig. 2 gezeigt. Das führt dazu, dass die Information, insbesondere die Information des Ausgabesignals S, dem Benutzer ständig zur Verfügung steht, ohne dass z.B. ein Computer benötigt wird. Das ist besonders sinnvoll für Instrumente, die tragbar sind. In Fig. 2 ist die Bilderkennungseinrichtung 120 nicht in das Instrument X integriert. In der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform kann die Bilderkennungseinrichtung 120 eine Kamera beinhalten, um Bilder des Instruments X aufzunehmen. Daraufhin könnten die Bilder auf einem Bildschirm oder Monitor angezeigt werden. Bei solchen Ausführungsformen sollte die Bilderkennungseinrichtung 120 Abstand von dem chirurgischen Instrument halten. Das ist der Fall, z.B., wenn die Verfügbarkeit der Schneidefähigkeit der Schneide einer Schere überwacht wird.

Fig. 3 zeigt in einem schematischen Blockdiagramm eine Darstellung des Ablaufs eines computerimplementierten Verfahrens M zur Überwachung einer Verfügbarkeit einer Funktionalität mindestens eines chirurgischen Instruments X nach einer Ausführungsform der Erfindung. In einem Schritt Ml wird mindestens eine Information bereitgestellt, welche eine Verfügbarkeit einer Funktionalität des Instruments X indiziert. Diese Information basiert auf mindestens einer Messung einer Variablen und/oder einer Bildanalyse eines Bildes des Instruments X. Insbesondere könnten die Variablen, die in der Beschreibung der Fig. 1 beispielsweise erwähnt wurden, eingesetzt werden.

In der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Schritt Ml die Schritte Mi l, M12 und M13. In dem Schritt Mi l wird ein Sensormesswert gemessen und als Information bereitgestellt. Der Sensormesswert entspricht dem Wert mindestens einer Variablen, die für die Verfügbarkeit einer Funktionalität relevant ist.

In dem Schritt M12 wird mindestens ein Bild des Instruments X erfasst, beispielsweise mit einer Kamera. Darauf folgend wird das Bild in dem Schritt M13 analysiert und das Ergebnis der Bildanalyse als Information bereitgestellt.

In einem weiteren Schritt M2 wird die Verfügbarkeit der Funktionalität bestimmt. Die Verfügbarkeit kann als Zahl dargestellt werden. Diese Zahl basiert auf der im Schritt Ml bereitgestellten Information, die mit z.B. einem Algorithmus als eine Funktion der gemessenen und/oder analysierten Variablen realisiert ist. In einem Schritt M3 wird ein Ausgabesignal S ausgegeben. Dieses Signal basiert auf der Verfügbarkeit der Funktionalität und kann u.a. folgendes beinhalten: (a) eine allgemeine Information über die bisherige Benutzung des Instruments; (b) eine Vorwarnung, wenn die Verfügbarkeit der Funktionalität auf oder unter einen vorbestimmten ersten Schwellwert fällt; (c) eine Unterbindung der Funktionalität (durch ein Steuersignal), wenn die Verfügbarkeit der Funktionalität auf oder unter einen vorbestimmten zweiten Schwellwert fällt, welche die Lebensdauer des Instruments indiziert; und/oder (d) basierend auf der Benutzungsgeschichte des Instruments (z.B. Benutzungshäufigkeit und durchschnittliche Intensität jeder Benutzung) eine Voraussage über das Ende der Lebenszeit des Instruments.

Fig. 4 zeigt ein schematisches Blockdiagramm, das ein Computerprogrammprodukt 300 gemäß einer Ausführungsform des dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung illustriert. Das Computerprogrammprodukt 300 umfasst einen ausführbaren Programmcode 350, der so konfiguriert ist, dass er bei seiner Ausführung das Verfahren gemäß einer beliebigen Ausführungsform des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung durchführt, insbesondere wie in den vorangegangenen Figuren beschrieben.

Fig. 5 zeigt ein schematisches Blockdiagramm, das ein nicht flüchtiges computerlesbares Datenspeichermedium 400 gemäß einer Ausführungsform des vierten Aspekts der vorliegenden Erfindung illustriert. Das Datenspeichermedium 400 umfasst einen ausführbaren Programmcode 450, der so konfiguriert ist, dass er, wenn er ausgeführt wird, das Verfahren gemäß einer beliebigen Ausführungsform des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung durchführt, insbesondere so, wie es in Bezug auf die vorhergehenden Figuren beschrieben wurde.

Das nicht-flüchtige, computerlesbare Datenspeichermedium kann jede Art von Computerspeicher, insbesondere einen Halbleiterspeicher wie einen Festkörperspeicher, umfassen oder daraus bestehen. Das Datenspeichermedium kann auch eine CD, eine DVD, eine Blu-Ray-Disc, einen USB-Speicherstick oder ähnliches umfassen oder aus solchen bestehen.