AT404092B - Medizinisches navigationssystem - Google Patents

Description

AT 404 092 B

Die Erfindung betrifft ein medizinisches Navigationssystem zum dreidimensionalen Erfassen der Lage von Meßpunkten an einem Patienten und zur Bildschirmdarstellung des jeweiligen Meßpunktes in vorher angefertigten Schnittbildern und/oder dreidimensionalen Bildern desselben Patienten, wobei das Navigationssystem einen mit mehreren Gelenken versehenen Arm aufweist, dessen freies Armende in Position und Winkellage erfaßt wird, wobei am freien Armende des Navigationssystems ein chirurgisches Instrument lösbar befestigt ist, von dem ein ausgezeichneter Punkt, vorzugsweise dessen Spitze, den Meßpunkt darstellt.

Ein solches Navigationssystem wird beispielsweise von der Firma ISG Technologies Inc., Airport Road Mississauga, Ontario, Kanada, unter dem Namen "VIEWING WAND" hergestellt und von der Firma Elektra Instrument GmbH, Gansacker 10, D-79224 Umkirch, Deutschland, vertrieben. Dieses Gerät weist einen mit mehreren Gelenken versehenen Arm auf, an dessen Ende eine Sonde in Form eines Metallstiffes befestigbar ist. In einem einfachen Eichvorgang läßt sich dieses medizinische Navigationssystem einfach auf die gewählte Sondenlage bzw. Sondenlänge eichen, sodaß dem Gerät die Lage der Sondenspitze im Raum bekannt ist, wenn mit der Sondenspitze bestimmte Körperstellen bzw. Markierungen am Patienten angetastet werden.

Vom Patienten werden vorher, beispielsweise in einem Computerthomographen, Schnittbilder angefertigt und hierauf die Bilddaten in das medizinische Navigationssystem eingelesen. In einem Initialisierungs-prozeß werden dann bestimmte auf den Schnittbildern sichtbare besondere Stellen mittels der Meßsonde auch am Patienten, insbesondere an dessen Kopf angetastet, sodaß das System die räumliche Lage der angetasteten Punkte mit den entsprechenden Punkten in den Schnittbildem auf einem Bildschirm korrelieren kann. Danach ist das System in der Lage, dem behandelnden Arzt anzuzeigen, an welcher Stelle im Raum sich die Sondenspitze befindet, wobei dieser Punkt auf einem Bildschirm, beispielsweise mittels eines Fadenkreuzes markiert, jeweils in den vorher angefertigten Schnittbildern des Patienten eingezeichnet wird. Mit einer Genauigkeit von 1 bis 2 mm und darunter weiß dann der behandelnde Arzt, wo sich die Sondenspitze in den Schnittbildern befindet.

Zum Ausfindigmachen einer bestimmten zu operierenden Körperstelle war es daher bisher häufig nötig, zunächst mit der Sonde zu dieser Körperstelle zu fahren, wobei die Lage der Sondenspitze auf den Schnittbildern des Bildschirms verfolgbar war. Danach war es nötig, mittels eines chirurgischen Instrumentes diese vorher angefahrene Stelle wieder zu finden und chirurgisch zu behandeln bzw. zu beobachten. Vor allem beim Auftreten von Blutungen war dies nur schwer möglich.

Es ist aber auch bereits bekannt (US 5,494,034 A, DE 32 05 085 A, US 5,078,140 A, US 5,050,608 A), am freien Armende nicht eine völlig passive Meßsonde, sondern ein aktives chirurgisches Instrument anzubringen, das dann eine Doppelfunktion erfüllt, nämlich im medizinischen Navigationssystem die Lage eines ausgezeichneten Punktes zu markieren und gleichzeitig einen chirurgischen Behandlungs- oder Beobachtungsschritt zu setzen.

Besonders günstig ist es, wenn das Navigationssystem einen Satz von mindestens zwei verschiedenen chirurgischen Instrumenten aufweist, von denen wahlweise eines mit dem freien Armende verbindbar ist. Damit das medizinische Navigationssystem richtig funktioniert, muß dem System bekannt sein, wo sich der ausgezeichnete Punkt, insbesondere die Spitze des chirurgischen Instrumentes relativ zum freien Armende befindet. Dies kann dem medizinischen Navigationssystem in einem Initialisierungsschritt beigebracht werden, der zu dem mit der bisher bekannten passiven Meßsonde völlig gleich ist, sodaß nicht näher darauf eingegangen werden muß. Wie das medizinische Navigationssystem in der Lage ist, sich die Initialisierung verschiedener Meßsonden zu merken, so kann das medizinische Navigationssystem sich auch die Initialisierungsdaten, d. h. die relative Lage des ausgezeichneten Meßpunktes des chirurgischen Instrumentes relativ zum freien Armende, für verschiedene chirurgische Instrumente merken. Damit das Austauschen von chirurgischen Instrumenten zuverlässig funktioniert, muß also die lösbare Verbindung zwischen dem freien Armende und dem chirurgischen Instrument so aufgebaut sein, daß die relative Lage zwischen dem chirurgischen Instrument und dem freien Armende genau und eindeutig reproduzierbar festgelegt werden kann. Dabei ist es von Vorteil, wenn die lösbar miteinander verbindbaren Teile formschlußartig einander entsprechende Verbindungsflächen aufweisen, die jeweils über eine Klemmschraube aneinander drückbar sind, womit die Teile lösbar, aber dennoch lagesicher miteinander verbindbar sind.

Um das bestehende Armende nicht dauerhaft umbauen zu müssen (damit beispielsweise auch die bisher verwendete Meßsonde bei Bedarf verwendet werden kann) und auch am chirurgischen Instrument selbst keine bzw. keine wesentlichen baulichen Veränderungen vornehmen zu müssen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das chirurgische Instrument über ein Zwischenstück mit dem Armende verbunden ist, wobei das Zwischenstück einerseits lösbar mit dem freien Armende und andererseits lösbar mit dem chirurgischen Instrument verbunden ist, und daß das Zwischenstück selbst zweiteilig aufgebaut ist, wobei die beiden Teile lösbar miteinander verbunden sind. 2

AT 404 092 B

Das chirurgische Instrument kann beispielsweise eine einfache Saugkanüle oder eine Mikrofräse mit integrierter Absaugung sein, wie sie beispielsweise im Artikel "Einsatz einer rotierenden Saugfräse mit Powergenerator in der endonasalen Nasennebenhöhlenchirurgie" von Claudia Vöiklein et al., HNO (1996) 44:98-100 beschrieben ist. Eine solche Saugfräse kann mit verschiedenen Rotationsmessern bzw. Fräsenaufsätzen für ein Handstück versehen sein.

Es ist aber auch möglich, daß das chirurgische Instrument kein behandelndes chirurgisches Instrument ist, wie dies die vorher genannten Instrumente sind, sondern ein beobachtendes chirurgisches Instrument wie beispielsweise ein Endoskop.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung näher erläutert: Es zeigen die Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen medizinischen Navigationssystems, Fig. 2 zeigt die Verbindung einer Saugkanüle als chirurgisches Instrument mit dem freien Armende des medizinischen Navigationssystems in einer Seitenansicht, Fig. 3 zeigt die entsprechende Draufsicht, Fig. 4 zeigt die Saugkanüle in einer Ansicht X gemäß Fig. 2, Fig. 5 zeigt eine Saugfräse mit integrierter Absaugung in einer perspektivischen schematischen Ansicht.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel ist unterhalb eines Operationstisches 1 ein mit mehreren Gelenken 3 versehener Arm gelenkig gelagert, das freie Armende ist mit 2a bezeichnet. In bzw. an den Gelenken 3 können Potentiometer angeordnet sein, die über ein Mehrfachkabel 4 ihre Signale an eine Auswerteinheit 5 weitergeben. Diese Auswerteinheit 5 kann dann aus dem Potentiometersignalen die räumliche Position und Winkellage des freien Armendes 2 zu jeder Zeit ermitteln.

Der Kopf 6 des Patienten 7 ist am Operationstisch über schematisch dargestellte Halter 8 fixiert.

Erfindungsgemäß ist nun am freien Armende 2a des Armes 2 ein chirurgisches Instrument 9, im vorliegenden Fall ein gerader Sauger mit einer Absaugleitung 10, (über einen Adapter 11) lösbar befestigt. Die bei einer Operation, beispielsweise durch die Nase, eingeführte Spitze des Saugers 9 stellt den ausgezeichneten Meßpunkt dar, dessen Lage mit Fadenkreuzen auf dem Bildschirm 12 in den vorher erfaßten und eingelesenen Schnittbildern oder dreidimensionalen Bildern des Patienten dargestellt wird, sodaß der behandelnde Arzt mit einer Genauigkeit von ein bis zwei mm und darunter genau weiß, wo sich die Spitze des Saugers 9 befindet.

Bei dem in den Figuren 2 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der in Fig. 4 dargestellte gebogene Sauger 9' an einem Anschlußstück 9a für einen Saugschlauch lösbar am freien Armende 2a des Navigationssystems befestigt.

Diese Befestigung erfolgt über ein Zwischenstück 13, das einerseits lösbar mit dem freien Armende 2a und andererseits lösbar mit dem Sauger 9' verbunden ist. Die Verbindung des Zwischenstücks 13 mit dem freien Armende 2a erfolgt einerseits dadurch, daß das Zwischenstück formschlußartig in einer V-förmigen Ausnehmung 14 des freien Armendes 2a liegt und andererseits dort über eine Verbindungsschraube 15 festgehalten wird. Dies erlaubt eine lösbare, aber dennoch iagesichere Verbindung.

Der Sauger 9’ ist durch eine Bohrung 16 geführt und dort mittels einer Klemmschraube 17 fixiert. Der Teil 13b des Zwischenstücks 13 weist einen-nach unten offenen Schlitz 18 auf, durch den das abgebogene Ende des Saugers 9’ verläuft. Damit kann der Sauger im eingebauten Zustand nicht mehr um seine Achse gedreht werden und kann somit mit der Klemmschraube 17 lagesicher mit dem Zwischenstück 13 verbunden werden.

Das Zwischenstück 13 ist zweiteilig aufgebaut und besteht aus einem ersten Teil 13a und einem zweiten Teil 13b. Der erste Teil 13a weist eine ringförmige Aufnahme 19 auf. In diese Aufnahme 19 ist der Teil 13b eingeschoben und kann dann über die Klemmschraube 20 fest und lagesicher mit dem Teil 13a verbunden werden. Dabei entspricht die Innenform des Ringes 19 genau der Außenform des Teiles 13b, sodaß formschlußartig einander entsprechende Verbindungsflächen 21 aneinander liegen, die eine eindeutige Relativlage zwischen den Teilen 13a und 13b sicherstellen.

Beim erfindungsgemäßen Navigationssystem kann vorteilhaft nicht nur ein einziges chirurgisches Instrument wie der Sauger bzw. die Saugkanüle 9' mit der Spitze 9b (Fig. 4) lösbar mit dem freien Armende 2a verbunden werden (Fig. 2a und 3). Vielmehr ist bevorzugt vorgesehen, daß ein Satz von mindestens zwei verschiedenen chirurgischen Instrumenten existiert, die wahlweise lösbar mit dem freien Armende 2a verbindbar sind. In Fig. 5 ist ein weiteres chirugisches Instrument, nämlich eine Mikrofräse 9” mit integrierter Absaugung, vorgesehen. Dieses Instrument weist eine Absaugleitung 23, einen Betätigungsknopf 24 sowie am freien Ende bzw. der Spitze ein rotierendes Mikrofräsmesser 22 auf. Die Außenform des Motorgehäuses 25 entspricht genau der Innenform des Ringes 19 des Teiles 13a des Zwischenstücks 13. Somit kann nach dem Herausnehmen des Saugers 9' und des Teiles 13b an deren Stelle das Gehäuse 25 der Mikrofräse 9” lagesicher mit dem Teil 13a des Zwischenstücks 13 verbunden werden. In der Längsrichtung der Mikrofräse 9” können nicht dargestellte Markierungen bzw. kleine Anschläge die Position in dieser Längsrichtung eindeutig festlegen. 3

Claims (6)

1. AT 404 092 B Natürlich können auch noch weitere chirurgische Instrumente, beispielsweise der vordere Teil eines Endoskops lösbar und lagesicher mit dem freien Armende 2a verbunden werden. Patentansprü che 5 1. Medizinisches Navigationssystem zum dreidimensionalen Erfassen der Lage von Meßpunkten an einem Patienten und zur Bildschirmdarsteliung des jeweiligen Meßpunktes in vorher angefertigten Schnittbildern und/oder dreidimensionalen Bildern desselben Patienten, wobei das Navigationssystem einen mit mehreren Gelenken versehenen Arm aufweist, dessen freies Armende in Position und Winkellage erfaßt io wird, wobei am freien Armende des Navigationssystems ein chirurgisches Instrument lösbar befestigt ist, von dem ein ausgezeichneter Punkt, vorzugsweise dessen Spitze, den Meßpunkt darstellt, dadurch gekennzeichnet daß das chirurgische Instrument (9',9") über ein Zwischenstück (13) mit dem Armende verbunden ist, wobei das Zwischenstück (13) einerseits lösbar mit dem freien Armende (2a) und andererseits lösbar mit dem chirurgischen Instrument (9',9”) verbunden ist und daß das Zwischen- 15 ' stück (13) selbst zweiteilig aufgebaut ist, wobei die beiden Teile (13a, 13b) lösbar miteinander verbunden sind.
2. 2. Navigationssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Satz von mindestens zwei verschiedenen chirurgischen Instrumenten (9',9"), von denen wahlweise eines mit dem freien Armende (2a) 20 verbindbar ist.
3. 3. Navigationssystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die lösbar miteinander verbindbaren Teile (2a,13a; 13b,9'; 13a,9") formschlußartig einander entsprechende Verbindungsflächen (21) aufweisen, die jeweils über eine Klemmschraube (15, 17, 20) aneinander drückbar 25 sind, womit die Teile (2a,13a; 13b,9'; 13a,9") lösbar, aber dennoch lagesicher miteinander verbindbar sind.
4. 4. Navigationssystem nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß das chirurgische Instrument eine Saugkanüle (9') ist. 30
5. 5. Navigationssystem nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß das chirurgische Instrument eine Mikrofräse (9"), vorzugsweise mit integrierter Absaugung ist.
6. 6. Navigationssystem nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß das chirurgische 35 Instrument ein Endoskop ist. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 40 45 50 4 55