DE102006026913A1 - Operationsnavigationsnachverfolgungseinrichtung, -system und -verfahren - Google Patents
Operationsnavigationsnachverfolgungseinrichtung, -system und -verfahren Download PDFInfo
- Publication number
- DE102006026913A1 DE102006026913A1 DE102006026913A DE102006026913A DE102006026913A1 DE 102006026913 A1 DE102006026913 A1 DE 102006026913A1 DE 102006026913 A DE102006026913 A DE 102006026913A DE 102006026913 A DE102006026913 A DE 102006026913A DE 102006026913 A1 DE102006026913 A1 DE 102006026913A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- navigation
- adapter
- effector axis
- tracker
- surgical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
- A61B2017/00477—Coupling
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
- A61B2034/2046—Tracking techniques
- A61B2034/2055—Optical tracking systems
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/25—User interfaces for surgical systems
- A61B2034/256—User interfaces for surgical systems having a database of accessory information, e.g. including context sensitive help or scientific articles
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/39—Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers
- A61B2090/3983—Reference marker arrangements for use with image guided surgery
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/25—User interfaces for surgical systems
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Surgery (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Public Health (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Robotics (AREA)
- Surgical Instruments (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
Description
- Hintergrund der Erfindung
- 1. Gebiet der Erfindung
- Diese Erfindung betrifft allgemein ein Operationsnavigationssystem. Insbesondere betrifft die Erfindung ein System, eine Nachverfolgungseinrichtung und einen Adapter, um das Operationsnavigationssystem dabei zu unterstützen, ein Operationsinstrument oder eine Operationseinrichtung gegenüber einem Körper eines Patienten zu orientieren.
- 2. Beschreibung des Hintergrundes der Erfindung
- Die Verwendung von bildgeführten Operationsnavigationssystemen zum Unterstützen von Chirurgen während einer Operation ist vergleichsweise üblich. Derartige Systeme werden insbesondere während Vorgängen weit verbreitet verwendet, die eine genaue Anordnung von Instrumenten erfordern, beispielsweise bei der Neurochirurgie und seit kürzerer Zeit bei der orthopädischen Chirurgie. Typische Operationsnavigationssysteme verwenden speziell entwickelte Werkzeuge, die eingebaute Nachverfolgungseinrichtungen oder Kombinationen aus einem Werkzeug und einem Adapter umfassen, die ermöglichen, dass eine Nachverfolgungseinrichtung an einem Operationswerkzeug angebracht wird. Diese Nachverfolgungseinrichtungen ermöglichen es einem Chirurgen, die Position und/oder die Orientierung des Operationswerkzeuges auf einem Monitor in Verbindung mit einem Bild des Patienten vor der Operation oder einem Bild des Patienten während der Operation übereinander gelegt zu sehen. Die Bilder vor der Operation werden typischerweise mit MRI- oder CT-Aufnahmen erstellt, wohingegen die Bilder während der Operation unter Verwendung eines Fluoroskopes, von Röntgenstrahlung niedriger Intensität oder einer beliebigen ähnlichen Einrichtung erstellt werden. Die Nachverfolgungseinrichtungen verwenden typischerweise eine Mehrzahl optischer Sender, die von dem Navigationssystem detektiert werden können, um die Position und die Orientierung des Operationsinstrumentes zu erfassen.
- Eine der wichtigsten Herausforderungen bei heutigen Operationsnavigationssystemen ist die zum ordnungsgemäßen Anbringen und Kalibrieren der Nachverfolgungseinrichtungen erforderliche Zeit, damit sie mit herkömmlichen Operationsinstrumenten funktionieren. Die
US 5,251,127 von Raab lehrt eine computergestützte Operationsvorrichtung zum Positionieren eines Operationsinstrumentes, die eine computergesteuerte, apparative Verbindung verwendet, die an einem Operationsinstrument angebracht ist. DieUS 6,021,343 von Foley et al. offenbart ein in der Hand gehaltenes Operationsinstrument mit einer Nachverfolgungseinrichtung, die vorgeschriebene und speziell angefertigte Operationswerkzeugverbindungen erfordert. Die US-Anmeldung 2001/0036245 von Kienzle, III et al. ist auf ein Operationswerkzeug mit integrierten Ortungssendern zum Überlagern eines Bildes eines Körpers mit einer Darstellung des Werkzeuges bei einer Operation gerichtet. - Dedizierte Adapter für Operationsinstrumente sind teuer und zeitaufwändig zu entwickeln. Zusätzlich erfordern die meisten dieser Einrichtungen eine Kalibrierung des Operationsinstrumentes nach dem Anbringen der Nachverfolgungseinrichtung, um die Transformation zwischen der Nachverfolgungseinrichtung und einer Achse des Instrumentes zu bestimmen. Die US-Anmeldung 10/246,599 von Moctezuma de la Barrera et al. lehrt ein Operationsinstrument, das fest an einer Nachverfolgungseinrichtung angebracht ist, wobei die Kalibrierung der Position und der Orientierung des Operationsinstrumentes durch eine separate Einrichtung erreicht wird. Zusätzlich ist es bei der orthopädischen Chirurgie manchmal erforderlich, eine Kraft auf das Operationswerkzeug auszuüben. Diese Kraft kann die Präzisionsnachverfolgungseinrichtung beschädigen, beispielsweise die Elektronik oder die LEDs beschädigen, oder die Kalibrierung der Nachverfolgungseinrichtung stören, falls die Nachverfolgungseinrichtung fest an dem Werkzeug angebracht ist, wenn die Kraft aufgebracht wird. Die vorliegende: Einrichtung ermöglicht es einem Chirurgen, die Orientierung der Effektorachse oder der Effektorebene eines weiten Bereichs von Instrumenten nachzuverfolgen, ohne dass es erforderlich ist, entweder die Kombination aus Werkzeug und Nachverfolgungseinrichtung zu kalibrieren oder eine Nachverfolgungseinrichtung an einem Operationsinstrument fest anzubringen. Zusätzlich können die Einrichtungen dieser Erfindung verwendet werden, um Objekte an Orten im Körper genau zu platzieren. Ein Beispiel von Einrichtungen, die ordnungsgemäß platziert werden müssen, sind Ableitungseinrichtungen (shunts), die im Gehirn zum Ableiten von Flüssigkeiten platziert werden.
- Kurzer Abriss der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung ist auch auf ein Verfahren zum Orientieren einer Operationseinrichtung gerichtet. Dieses Verfahren umfasst die Schritte des Koppelns einer Navigationsnachverfolgungseinrichtung mit einer Operationseinrichtung, die eine Effektorachse aufweist, auf eine nicht feste Weise unter der Verwendung eines geometrischen Merkmals, das der Navigationsnachverfolgungseinrichtung zugeordnet ist, und bei dem es eine bekannte Beziehung zwischen der Navigationsnachverfolgungseinrichtung und der Effektorachse gibt. Ein weiterer Schritt ist das Berechnen von Orientierungsdaten für die Effektorachse der Operationseinrichtung aus der bekannten Beziehung zwischen der Navigationsnachverfolgungseinrichtung und der Effektorachse. Schließlich umfasst das Verfahren den Schritt des Anzeigens der Orientierungsdaten für die Effektorachse der Operationseinrichtung auf einer Anzeigeeinheit des Operationsnavigationssystems, so dass dann, wenn die Operationseinrichtung mit dem Navigationssystem verwendet wird, die Orientierung der Effektorachse der Operationseinrichtung durch das Operationsnavigationssystem nachverfolgt werden kann.
- Die vorliegende Erfindung ist ferner auf einen Adapter zum Anbringen einer Navigationsnachverfolgungseinrichtung an einer Operationseinrichtung gerichtet. Der Adapter umfasst einen Körper und einen Verbinder mit einem ersten, an dem Körper angebrachten Ende und einem zweiten Ende. Eine an dem zweiten Ende angebrachte Schnittstelle ermöglicht, dass eine Navigationsnachverfolgungseinrichtung an dem Adapter angebracht wird. Der Körper hat geometrische Merkmale, um zu ermöglichen, dass eine Operationseinrichtung mit dem Körper nicht-fest gekoppelt wird.
- Weitere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden beim Betrachten der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 ist eine schematische Ansicht des Operationsnavigationssystems; -
1A ist ein Blockdiagramm des Operationsnavigationssystems von1 ; -
2 ist eine isometrische Ansicht einer Ausführungsform des Adapters der vorliegenden Erfindung; -
3 ist eine Elevationsseitenansicht des Adapters von2 ; -
4 ist eine Elevationsansicht eines Endes des Adapters von2 ; -
5 ist eine Elevationsansicht eines dem Ende von4 entgegengesetzten Endes des Adapters von2 ; -
6 ist eine isometrische Ansicht des Operationsinstrumentes, das mit einer Hand in einer nicht festen Beziehung mit dem Adapter von2 gehalten wird, der mit einer Navigationsnachverfolgungseinrichtung verbundenen ist; -
7 ist eine Explosionsansicht des Operationsinstrumentes, des Adapters und der Navigationsnachverfolgungseinrichtung von4 ; -
8 ist ein Blockdiagramm eines Computerprogramms, das eine Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung implementiert; -
9 ist ein Blockdiagramm eines Computerprogramms, das eine weitere Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung implementiert; -
10 ist eine Elevationsansicht eines Endes, die5 ähnelt, einer alternativen Ausführungsform des Adapters der vorliegenden Erfindung; -
11 ist eine Elevationsansicht eines Endes, die5 ähnelt, einer weiteren alternativen Ausführungsform des Adapters der vorliegenden Erfindung; -
12 ist eine Elevationsansicht eines Endes, die5 ähnelt, einer zusätzlichen alternativen Ausführungsform des Adapters der vorliegenden Erfindung; -
13 ist eine Elevationsansicht eines Endes, die5 ähnelt, noch einer weiteren alternativen Ausführungsform des Adapters der vorliegenden Erfindung; -
14 ist eine Elevationsansicht eines Endes, die5 ähnelt, einer anderen weiteren Ausführungsform des Adapters der vorliegenden Erfindung; -
15 ist eine Draufsicht auf die Unterseite des Adapters von14 ; -
16 ist eine isometrische Ansicht eines Operationsbohrers mit einem platzierten Adapter gemäß14 ; -
17 ist eine isometrische Ansicht einer Operationssäge mit einem platzierten Adapter gemäß14 ; -
18 ist eine Elevationsansicht eines Endes des Adapters, die4 ähnelt und den Adapter bezüglich eines Operationsinstrumentes mit einem kreisförmigen Querschnitt zeigt; -
19 ist eine Elevationsansicht eines Endes des Adapters, die4 ähnelt und den Adapter bezüglich einem Operationsinstrument mit einem quadratischen Querschnitt zeigt; -
20 ist eine isometrische Ansicht einer weiteren Ausführungsform des Adapters der vorliegenden Erfindung; -
21 ist eine Seitenansicht des Adapters von20 mit einer angebrachten Nachverfolgungseinrichtung; -
22 ist eine Elevationsseitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer Adaptereinrichtung, die die Beziehung mit einer Operationseinrichtung zeigt; -
23 ist eine Draufsicht auf die Unterseite des Adapters von22 ; -
24 ist eine Elevationsansicht eines Endes des Adapters von22 ; -
25 ist eine Ansicht, die24 ähnelt, einer weiteren Ausführungsform des Adapters; -
26 ist eine Ansicht, die24 ähnelt, einer weiteren Ausführungsform des Adapters; -
27 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Nachverfolgungseinrichtung mit integralen Vorsprüngen; -
28 ist eine detaillierte Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Nachverfolgungseinrichtung, die27 ähnelt und das Platzieren einer Operationseinrichtung in den Nuten zeigt; und -
29 ist eine detaillierte Ansicht der Einrichtung von28 , die den Benutzer bei der Handhabung der Operationseinrichtung bezüglich der Nachverfolgungseinrichtung zeigt. - Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
- Es wird auf die Zeichnungen Bezug genommen. Die vorliegende Erfindung ist auf ein Operationsnavigationssystem
100 zum Orientieren eines Operationsinstrumentes102 gerichtet.1 und1A sind eine schematische Ansicht und ein Blockdiagramm des Operationsnavigationssystems100 , das eine Anzeigeeinheit104 , ein Computersystem106 und eine Kameramatrix120 umfasst. Das Computersystem106 kann in einem beweglichen Wagen108 untergebracht sein. Das Computersystem106 kann ein beliebiger Typ eines Personalcomputers mit einer flüchtigen Speichereinheit110 , einer CPU112 und einer nicht-flüchtigen Speichereinheit114 sein. Die Anzeigeeinheit104 kann eine beliebige herkömmliche Anzeigeeinrichtung sein, die bei einem Personalcomputer verwendet werden kann. - Die Kameramatrix
120 ist dazu ausgebildet, eine Navigationsnachverfolgungseinrichtung118 nachzuverfolgen. Die Kameramatrix120 ist ferner dazu ausgebildet, Daten zwischen der Navigationsnachverfolgungseinrichtung118 und dem Computersystem106 zu übertragen, die die Orientierung des Operationsinstrumentes102 darstellen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden die Daten zwischen der Navigationsnachverfolgungseinrichtung118 und dem Computersystem106 drahtlos übertragen. Alternativ hierzu kann ein System verwendet werden, das Leitungen zum Übertragen der Daten zwischen der Navigationsnachverfolgungseinrichtung118 und dem Computersystem106 verwendet. - Es wird auf
1 Bezug genommen. Die Kameramatrix120 umfasst eine erste Kamera122 , eine zweite Kamera124 und eine dritte Kamera126 . Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die erste, die zweite und die dritte Kamera122 ,124 ,126 drei CCD-Kameras, die zum Detektieren der Position von durch die Navigationsnachverfolgungseinrichtung118 erzeugten Infrarotsignalen (IR) ausgelegt sind. - Die Kameramatrix
120 sollte in einer stationären Position mit einer ausreichenden Sichtlinie zum Operationssaal angebracht sein. Bei einer Ausführungsform ist die Kameramatrix120 an einem drehbaren Arm128 befestigt, der an dem beweglichen Wagen108 angebracht ist. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Kameramatrix120 an einer Wand (nicht gezeigt) eines Operationssaal oder an anderen geeigneten Oberflächen oder Orten angebracht sein. - Es wird zumindest ein Infrarottransceiver zum Übertragen von Daten zu und von der Navigationsnachverfolgungseinrichtung
118 verwendet. Bei der bevorzugten Ausführungsform umfasst die Sensormatrix120 einen ersten Transceiver130 und einen zweiten Transceiver132 , die von einander beabstandet angeordnet sind. Es ist festzustellen, dass obwohl sowohl die Navigationsnachverfolgungseinrichtung118 als auch die Transceiver130 und132 über Infrarotsignale kommunizieren können, Fachleute erkennen, dass andere drahtlose Technologien, beispielsweise Hochfrequenzsignale, sowie festverdrahtete Systeme, eine sogenannte elektromagnetische Kommunikation, verwendet werden können. - Die Kameramatrix
120 ist über ein Kabel134 an eine Lokalisierungseinrichtung136 oder in einigen Fällen direkt an den Computer aneschlossen. Die Lokalisierungseinrichtung136 arbeitet mit der Kameramatrix120 zusammen, um den Ort einer Mehrzahl von LEDs138 an der Navigationsnachverfolgungseinrichtung118 innerhalb der Sichtlinie der Sensormatrix120 zu bestimmen. Die erste, die zweite und die dritte Kamera122 ,124 ,126 enthalten ihre eigenen Orientierungsdaten und senden diese Daten und die Orientierungsdaten von der Mehrzahl von LEDs138 an die Lokalisierungseinrichtung136 . Bei einer Ausführungsform setzt die Lokalisierungseinrichtung136 die Rohorientierungsdaten in die Orientierung einzelner LEDs der Mehrzahl von LEDs138 um und sendet diese Informationen an das Computersystem106 . Bei einer anderen Ausführungsform setzt die Lokalisierungseinrichtung136 die Rohdaten in die Orientierung des Operationsinstrumentes102 um und sendet diese Information an das Computersystem106 . Bei einer weiteren Ausführungsform kann ein Softwareprogramm in dem Computersystem106 die Rohdaten in die Orientierung des Navigationsinstrumentes102 umsetzen. Bei allen Ausführungsformen ist die Umsetzung der Rohdaten einem Fachmann wohl bekannt und muss nicht weiter erörtert werden. Das Computersystem106 kann mittels Steuerungstasten (nicht erkennbar), die an der Navigationsnachverfolgungseinrichtung118 angeordnet sind, ferngesteuert wer den. Das Computersystem106 umfasst auch eine Tastatur140 und eine Zeigeeinrichtung142 , beispielsweise eine Maus oder ein beliebiges alternatives Eingabemittel zum Betreiben des Computersystems106 . Das Operationsnavigationssystem100 wird von einem Chirurgen144 während eines Eingriffes an einem Patienten146 verwendet. Vorzugsweise befindet sich der Patient146 auf einem Operationsbett oder einem Operationstisch148 . - Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Operationsinstrument
102 , das mit einem Adapter116 nicht-fest gekoppelt ist. Der Adapter116 ist jedoch mit einer Navigationsnachverfolgungseinrichtung118 gekoppelt, die mit einer Sensormatrix120 und den Transceivern130 und132 kommuniziert. Die Verwendung von Navigationsnachverfolgungseinrichtungen zusammen mit Sensormatrizen und Transceivern ist im Stand der Technik wohl bekannt. Eine detailliertere Beschreibung derartiger Operationsnavigationssysteme ist in der US-Anmeldung 10/246,599 enthalten, die am8 1. September 2002 eingereicht wurde und deren Offenbarung hiermit per Bezugnahme aufgenommen wird. - Obwohl die vorliegende Erfindung derart beschrieben ist, dass sie ein aktives optisches Operationsnavigationssystem verwendet, können das System, das Verfahren und die Adapter der vorliegenden Erfindung auch mit anderen Operationsnavigationstechnologien und Operationsnavigationssystemen verwendet werden, beispielsweise mit passiven optischen Systemen, magnetbasierten Systemen, trägheitsbasierten Navigationssystemen, kombinierten Systemen und dergleichen.
- Die
2 bis5 zeigen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Adapter116 beinhalten einen Körper200 , einen Verbinder202 mit einem ersten, an dem Körper200 angebrachten Ende204 und einem zweiten, an einer Andockstruktur208 angebrachten Ende206 . Der Körper200 hat eine erste Seite210 , eine zweite Seite212 , ein erstes Ende214 und ein zweites Ende216 . Die zweite Seite212 definiert ein geometrisches Merkmal242 . Bei dem in den2 bis5 gezeigten Fall ist das geometrische Merkmal242 ein Kanal218 , der sich entlang der gesamten Länge der zweiten Seite212 erstreckt. Das geometrische Merkmal242 des Adapters116 definiert eine Adapterachse244 . Das Wissen um den Ort der Adapterachse244 gegenüber dem Ort der Navigationsnachverfolgungseinrichtung118 wird bei jenen Situationen nützlich sein, wo lediglich der Winkel des Instrumentes durch das Operationsnavigationssystem nachverfolgt werden muss. Die Andockstruktur208 hat eine erste schräge Seite220 , eine zweite schräge Seite222 und eine Oberfläche224 , die eine Verriegelungsarretierung226 umfasst. Die Andockstruktur208 greift in eine zusammenwirkende Struktur an der Navigationsnachverfolgungseinrichtung118 ein, wie nachstehend erläutert wird. - Die
6 und7 zeigen die Ausführungsform von2 in einer Situation bei einem Einsatz an dem Operationsinstrument102 mit einer Navigationsnachverfolgungseinrichtung118 . Die Navigationsnachverfolgungseinrichtung118 ist eine bekannte Einrichtung und hat einen Körper228 . An dem Körper228 sind die LEDs138 in festgelegten Positionen angebracht. An dem Körper228 steht auch ein Anbringungsträger230 mit einem distalen Ende232 hervor. Das distale Ende232 ist an einem Paar von Wänden234 und236 befestigt. Die Wände234 und236 sind derart geformt, dass sie einen Schlitz238 bilden, der über die erste und die zweite gefaste Seite220 und222 gleitet. Der Schlitz238 wirkt in einer präzise zusammenpassenden Anordnung mit der Andockstruktur208 zusammen. Im Inneren des Schlitzes238 befindet sich eine mit einer Feder vorgespannte Verriegelungsstruktur (nicht gezeigt), die es der Oberfläche224 ermöglicht, innerhalb des Schlitzes238 zu gleiten, bis die Verriegelungsstruktur die Verriegelungsarretierung226 erreicht. Zu diesem Zeitpunkt wird die Feder die Verriegelungsstruktur in die Verriegelungsarretierung26 vorspannen und die Nachverfolgungseinrichtung118 in einer festen Beziehung zum Adapter116 festhalten. Um die Nachverfolgungseinrichtung118 von dem Adapter zu lösen, wird eine Taste240 gedrückt, die die Verriegelungsstruktur in dem Schlitz238 löst und die ermöglicht, dass die Nachverfolgungseinrichtung von dem Adapter116 entfernt werden kann. - Das Operationsinstrument
102 hat einen Griff250 , einen Schaft252 , eine Adapterspitze254 zum Halten von verschiedenen Einrichtungen in einer Position, eine Instrumentenachse256 und eine Aufschlagoberfläche258 . Das spezielle, in den1 ,6 und7 gezeigte Instrument102 ist eine Schlageinrichtung, die verwendet wird, um Implantate, die an der Adapterspitze254 angebracht sind, während einer orthopädischen Operation einzusetzen. Weil das Instrument102 mit einem Hammer oder einer anderen Schlageinrichtung auf der Aufschlagoberfläche258 geschlagen wird, ist es erwünscht, das Instrument102 in die ordnungsgemäße Position zu navigieren und dann die empfindliche Nachverfolgungseinrichtung zu entfernen, bevor das Instrument102 geschlagen wird.6 zeigt die Hand270 eines Chirurgen, die den Adapter116 in einer nicht-festen Kopplung mit dem Instrument102 zeigt. Wenn der Ausdruck „nicht-feste Kopplung" in dieser Beschreibung und in den beigefügten Ansprüchen verwendet wird, bedeutet er, dass der Adapter116 in einer reproduzierbaren Beziehung zu einem Operationswerkzeug, beispielsweise einem Instrument102 , gehalten wird, aber leicht entfernbar ist, wenn die Haltekraft von dem Adapter entfernt wird. Dieser Ausdruck umfasst die Situation, bei der der Adapter116 nahe an dem Instrument102 mittels der Hand eines Benutzers gehalten wird und von dem Instrument10 abfällt, falls der Handdruck entfernt wird. Weil der Schaft252 eine Oberfläche hat, die koaxial mit der Instrumentenachse256 ist, kann der Adapter116 entlang des Schafts252 bewegt werden und die Beziehung zwischen der Nachverfolgungseinrichtung118 und der Instrumentenachse256 bleibt die gleiche. -
8 ist ein Blockdiagramm eines Computerprogramms, das das Verfahren der vorliegenden Erfindung implementiert. Das Programm beginnt bei einem Block400 , der bestimmt, ob die Navigationsnachverfolgungseinrichtung118 aktiviert wurde. Falls die Navigationsnachverfolgungseinrichtung118 nicht aktiv ist, verzweigt das Programm zu einem Block40 , der eine Nachricht anzeigt, die einen Benutzer auffordert, die Navigationsnachverfolgungseinrichtung118 zu aktivieren. Das Programm kehrt zum Block400 zurück und wartet, bis das Operationsnavigationssystem100 ein Signal empfängt, das anzeigt, dass die Navigationsnachverfolgungseinrichtung118 aktiv ist. Wenn das Operationsnavigationssystem100 feststellt, dass die Navigationsnachverfolgungseinrichtung118 aktiv ist, geht die Steuerung zu einem Block404 über, der eine Nachricht anzeigt, dass die Navigationsnachverfolgungseinrichtung118 aktiv ist, und die Steuerung geht dann zu einem Block406 über, der feststellt, ob der Benutzer die Effektorachse des Operationsinstrumentes bestimmen muss. Falls der Benutzer mit „Ja" antwortet, geht die Steuerung zu einem Block408 über, der die spezielle Kombination aus Instrument, Adapter und Nachverfolgungseinrichtung kalibriert. Der Block408 weist den Benutzer an, die Kombination aus Werkzeug, Adapter und Nachverfolgungseinrichtung um die Effektorachse zu drehen. Der Block408 bestimmt den Ort der Nachverfolgungseinrichtung118 , während die Kombination gedreht wird, und berechnet die Beziehung zwischen der Nachverfolgungseinrichtung118 und der Effektorachse. Auf ähnliche Weise kann der Block408 den Benutzer anweisen, eine Kombination aus Werkzeug, Adapter und Nachverfolgungseinrichtung umzudrehen, wenn das Werkzeug eine Effektorebene hat. In diesem Fall wird die Ebene des Werkzeuges zuerst an einem festgelegten Ort platziert, und der Ort der Nachverfolgungseinrichtung wird bestimmt. Das Werkzeug wird dann umgedreht und die Ebene des Werkzeuges wird an dem gleichen Ort platziert. Der Ort der Effektorebene des Werkzeuges gegenüber der Nachverfolgungseinrichtung ist der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Ort der Nachverfolgungseinrichtung. Die Steuerung geht dann zu einem Block410 über, der die Beziehung zwischen der Nachverfolgungseinrichtung118 und der Effektorachse oder der Effektorebene in der flüchtigen Speichereinheit110 speichert und die Effektorachse oder die Effektorebene auf der Anzeigeeinheit104 anzeigt. Falls der Nutzer in Block406 mit „Nein" ant wortet, geht die Steuerung zu einem Block412 über, der die Achse des Adapters116 in der flüchtigen Speichereinheit110 speichert und die Adapterachse auf der Anzeigeeinheit104 anzeigt. Diese Verfahren zum schnellen Kalibrieren der Kombination aus Werkzeug, Adapter und Nachverfolgungseinrichtung im Block408 sind bei Anwendungen akzeptabel, die lediglich Kenntnis über den Ort oder die Effektorachse oder die Effektorebene erfordern und keine Kenntnis über den Ort der Spitze oder der Arbeitsfläche des Werkzeuges erfordern. In Situationen, bei denen lediglich der relevante Winkel des Werkzeuges erforderlich ist, ist es nicht erforderlich, den Adapter und die Nachverfolgungseinrichtung bezüglich der Effektorachse des Instrumentes zu kalibrieren, weil die Effektorachse des Instrumentes parallel zu der Achse des Adapters116 sein wird. -
9 ist ein Blockdiagramm eines weiteren Computerprogrammes, das das Verfahren der vorliegenden Erfindung implementiert. Diese Ausführungsform verwendet eine Reihe von Datenbanken, die bezüglich möglicher Werkzeuge, Adapter und Nachverfolgungseinrichtungen zuvor angelegt wurden, die mit dem Operationsnavigationssystem100 verwendet werden könnten. Das Programm beginnt bei einem Block420 , der bestimmt, ob die Navigationsnachverfolgungseinrichtung118 aktiviert wurde. Falls die Navigationsnachverfolgungseinrichtung118 nicht aktiv ist, verzweigt das Programm zu einem Block422 , der eine Nachricht anzeigt, um einen Benutzer aufzufordern, die Navigationsnachverfolgungseinrichtung118 zu aktivieren. Das Programm kehrt zum Block420 zurück und wartet, bis das Operationsnavigationssystem100 ein Signal empfängt, das anzeigt, dass die Navigationsnachverfolgungseinrichtung118 aktiv ist. Wenn das Operationsnavigationssystem100 bestimmt, dass die Navigationsnachverfolgungseinrichtung118 aktiv ist, geht die Steuerung zu einem Block424 über, der eine Nachricht anzeigt, dass die Navigationsnachverfolgungseinrichtung118 aktiv ist, und die Steuerung geht zu einem Block432 über, der die Orientierung der Effektorachse berechnet. Dieses Operationsnavigationssystem100 bestimmt den Ort und die Orientierung der Navigationsnachverfolgungseinrichtung118 , und der Block426 speichert diese Daten in der flüchtigen Speichereinheit110 . - Es ist vorgesehen, dass es eine Anzahl unterschiedlicher Ausgestaltungen des Adapters
116 geben wird. Der Abstand zwischen der Navigationsnachverfolgungseinrichtung118 und der Effektorachse eines speziellen Operationsinstrumentes kann daher in Abhängigkeit vom verwendeten Adaptertyp116 und vom verwendeten Instrumententyp variieren. Jeder Adaptertyp116 kann mit einer spezifischen Kennung codiert werden, die in das Operationsnavigationssystem100 eingegeben werden kann, und auf ähnliche Weise kann das Operationsnavigationssystem100 zur Eingabe der Codeinformation für die speziellen Werkzeuge, die verwendet werden, auffordern. Alternativ hierzu können diese Werkzeuge oder Instrumente auch in der Lage sein, direkt mit dem Operationsnavigationssystem100 zu kommunizieren und das Werkzeug und/oder den Adapter selbst zu identifizieren. Ein Block428 ist eine Datenbank von gespeicherten Abmessungen für eine Anzahl von Adaptern. Selbiges kann für jedes mögliche Operationsinstrument durchgeführt werden, das mit dem Operationsnavigationssystem100 verwendet werden kann. Ein Block430 ist eine Datenbank von gespeicherten Abmessungen für verschiedene Operationsinstrumente und ihrer entsprechenden Effektorachsen. Das Operationsnavigationssystem100 ermöglicht es einem Benutzer auch, manuell Daten für einen Adapter oder ein Werkzeug einzugeben, der bzw. das nicht in der entsprechenden Datenbank gefunden wird. Es ist wünschenswert, aber nicht erforderlich, dass die Navigationsnachverfolgungseinrichtung118 ein intelligentes Instrument ist, das seine eigenen Konfigurationsdaten mit dem Operationsnavigationssystem in Beziehung setzen kann, wenn die Navigationsnachverfolgungseinrichtung118 durch das Operationsnavigationssystem100 aktiviert wird. Sobald dem Operationsnavigationssystem100 die Identitäten des speziellen Adapters116 und des Operationsinstrumentes102 bekannt sind, werden die entsprechenden Datenbanken428 und430 hinsichtlich der Abmessungen der Schnittstellenkonfiguration und der Kanalkonfiguration, der Abmessungen des Operationsinstrumentes und seiner Effektorachse abgefragt. Diese Daten können manuell eingegeben oder gespeichert werden, bevor oder nachdem die Navigationsnachverfolgungseinrichtung118 aktiviert wurde. Das Operationsnavigationssystem100 identifiziert die Abmessungen der Navigationsnachverfolgungseinrichtung118 auf herkömmliche Weise. - Das Programm geht dann zum Berechnen der Orientierung der Effektorachse des Operationsinstrumentes
102 aus den im Block426 gespeicherten Daten der Navigationsnachverfolgungseinrichtung118 und den gespeicherten Daten, die von den Blöcken428 und430 erhalten wurden, über. Ein Block432 berechnet die Orientierung auf eine herkömmliche Weise unter Verwendung von Algorithmen, die Fachleuten wohl bekannt und von diesen anerkannt sind. Ein Block434 speichert die Orientierungsdaten in der flüchtigen Speichereinheit110 und zeigt die Orientierungsinformation auf der Anzeigeeinrichtung104 zur Verwendung durch den Benutzer144 an. Kombinationen aus der Verwendung von Datenbanken für verschiedene Komponenten und dem in8 gezeigten kinematischen Ansatzes können ebenfalls verwendet werden. - Die
10 ,11 ,12 und13 sind alternative Formen des geometrischen Merkmals242 in2 für den Adapter116 . Das Merkmal242a in10 ist kreisförmig, wohingegen das Merkmal242b in11 elliptisch ist. In12 umfasst die zweite Seite212 des Adapters116 eine Wand300 , die allgemein rechtwinklig zu einer Oberfläche302 ist, die sich von der Wand300 zu einem Umfang304 des Körpers erstreckt. Die Wand300 und die Oberfläche302 bilden ein „L"-förmiges geometrisches Merkmal242c . Der Adapter116a , wie er in12 gezeigt ist, ist dazu ausgebildet, dass er mit Operationswerkzeugen oder Operationsinstrumenten verwendet wird, die einen rechtwinkligen Querschnitt aufweisen, und das offene Ende der Oberfläche302 ermöglicht es dem Adapter116 , wie er in12 gezeigt ist, dass er mit einer größeren Vielfalt von Werkzeugen verwendet werden kann, als wie wenn der Adapter116a einen rechtwinkligen Kanal hätte. Der Hauptunterschied zwischen dieser Ausführungsform und den anderen zuvor erwähnten Ausführungsformen ist, dass zusätzlich zu einer nach oben ausgeübten Kraft gegen das Operationsinstrument102 zum Halten des Operationsinstrumentes102 gegen die Oberfläche302 des geometrischen Merkmals242c auch eine seitliche Kraft angelegt wird, um das Operationsinstrument102 gegen die Wand300 des geometrischen Merkmals242c zu halten. Beispielsweise könnte der Adapter116a mit einem Instrument oder einem Werkzeug verwendet werden, das einen Handgriff oder einen Schaft hätte, der breiter als die Breite des Adapters116a ist.13 zeigt einen Adapter116b , der mehrere geometrische Merkmale306 und308 umfasst. Diese Anordnung ermöglicht es dem Adapter116b , dass er bei verschiedenen Werkzeugen verwendet werden kann, ohne dass die Navigationsnachverfolgungseinrichtung von dem Adapter116b entfernt werden muss. - Die
14 und15 zeigen eine weitere Ausführungsform des geometrischen Merkmals242 . Ein Adapter116c hat eine untere Oberfläche112a und drei daran angeordnete Vorsprünge312 . Die Anzahl der angeordneten Vorsprünge ist nicht besonders kritisch und eine beliebige Anzahl, die größer als zwei ist, kann verwendet werden. Beispielsweise können zwei längere Vorsprünge zum Halten des Adapters in einer Position an dem Instrument102 ausreichen, oder vier oder mehr kleinere Vorsprünge können zum Erzielen des gleichen Effektes verwendet werden. - Die
16 und17 zeigen die Verwendung des Adapters116c in Verbindung mit einem Operationsbohrer330 und einer Operationssäge360 . Der Operationsbohrer330 hat eine Bohrerspitze323 mit einer Effektorachse334 . Wie in14 dargestellt ist, wird der Adapter116c , der zum Zweck der Übersichtlichkeit ohne die angebrachte Navigationsnachverfolgungseinrichtung gezeigt ist, gegen eine obere Oberfläche338 des Operationsbohrers330 gehalten. Solange die obere Oberfläche338 mit der Effektorachse334 kolinear ist, kann der Adapter entlang der oberen Oberfläche338 bewegt werden, ohne die Beziehung zwischen der Effektorachse334 und dem Adapter116c zu beeinträchtigen. Diese Kombination aus Werkzeug, Adapter und Nachverfolgungseinrichtung kann unter Verwendung des in8 gezeigten Verfahrens kalibriert werden, oder eine Datenbank kann ausreichend Information zum Durchführen der Kalibrierung ohne kinematische Analyse der Effektorachse334 haben. Auf ähnliche Weise hat ein Sägeblatt362 eine Effektorebene364 . Ein Adapter116c wird an einer oberen Oberfläche366 der Operationssäge360 platziert. Unter Verwendung des zuvor in8 skizzierten Verfahrens kann die Beziehung der Effektorebene364 zu dem Adapter116c bestimmt und kalibriert werden. Es ist auch möglich, das Datenbankverfahren von9 zum Kalibrieren des Adapters116c mit der angebrachten Nachverfolgungseinrichtung zur Effektorebene364 zu verwenden. - Es wird auf
18 und19 Bezug genommen. Der Adapter116 ist zusammen mit Operationsinstrumenten mit zwei unterschiedlichen Querschnitten gegenüber einem Scheitel310 des Kanals218 gezeigt.18 zeigt ein Operationsinstrument312 , das einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Das Operationsinstrument312 hat eine Instrumentenachse314 . Das Operationsinstrument312 berührt den Kanal218 an zwei Punkten316 , die äquidistant von dem Scheitel des Kanals310 sind. Das Operationsinstrument312 hat einen Radius318 , und die Instrumentenachse314 befindet sich in einem Abstand Δ1 von dem Scheitel310 des Kanals. Solange der Radius318 entlang der Länge des Operationsinstrumentes312 konstant ist und das Operationsinstrument312 gerade ist, kann der Adapter116 entlang der Länge des Operationsinstrumentes312 bewegt werden und die Beziehung zwischen der Instrumentenachse314 und der Nachverfolgungseinrichtung118 bleibt konstant. Der Adapter116 und die angebrachte Nachverfolgungseinrichtung werden um die Instrumentenachse gedreht. Der Ort der Instrumentenachse314 bleibt fest, aber der Ort der Nachverfolgungseinrichtung wird sich ändern. Der Abstand zwischen der Instrumentenachse314 und der Nachverfolgungseinrichtung wird konstant bleiben. Alternativ hierzu können das Instrument312 , der Adapter116 und die angebrachte Nachverfolgungseinrichtung auch als eine Einheit gedreht werden. Beide Verfahren stellen die Grundlage für das zuvor in Verbindung mit8 beschriebene Rotationskalibrierungsverfahren zur Verfügung. Folgendes ist ein Beispiel, wie das Datenbankverfahren von9 den Ort der Instrumentenachse312 gegenüber der Nachverfolgungseinrichtung118 berechnen kann. Das Operationsnavigationssystem100 beinhaltet die Position und die Orientierung des Scheitels310 des Adapters116 abgespeichert in der Adapterdatenbank428 bezogen auf die Position und die Orientierung der an dem Adapter116 angebrachten Navigationsnachverfolgungseinrichtung118 . Ähnlich hier zu beinhaltet das Operationsnavigationssystem100 auch den Wert Δ1 für das Operationsinstrument312 abgespeichert in der Instrumentendatenbank. Unter Verwendung dieser Werte und des Ortes und der Orientierung der Navigationsnachverfolgungseinrichtung118 kann das Operationsnavigationssystem100 die Effektorachse des Instrumentes312 im Block432 berechnen. - Ähnlich hierzu weist ein Operationsinstrument
312a , wie in19 gezeigt ist, einen quadratischen oder rechtwinkligen Querschnitt auf, der an dem Scheitel310 satt anliegt. Da es keine Relativbewegung zwischen dem Instrument312a und dem V-förmigen Kanal218 geben kann, wird die Gesamtkombination aus dem Instrument, dem Adapter und der Nachverfolgungseinrichtung um die Instrumentenachse314a gedreht, um die Kalibrierung, wie zuvor im Zusammenhang mit8 beschrieben, durchzuführen. Hinsichtlich des Datenbankverfahrens von9 weist das Instrument312a einen bekannten quadratischen Querschnitt auf, wie durch den Abstand Δ2 von einer Instrumentenachse314a zum Scheitel310 gezeigt ist, und der, wie zuvor erwähnt, in der Instrumentendatenbank430 gespeichert ist. Falls der Querschnitt des Instrumentes nicht quadratisch ist, kann die Instrumentendatenbank430 andere Parameter umfassen, um es dem Operationsnavigationssystem100 zu ermöglichen, die Effektorachse oder die Effektorebene zu bestimmen. Ein Vorteil der Verwendung eines V-förmigen Kanals218 zusammen mit einem Operationsinstrument312a mit einem quadratischen oder rechtwinkligen Querschnitt ist, dass es keine Relativdrehung zwischen dem Adapter116 und dem Operationsinstrument312a gibt. - Der Adapter der vorliegenden Erfindung kann aus einem beliebigen geeigneten Material hergestellt werden, das formstabil ist und das in der Lage ist, zumindest einmal sterilisiert zu werden. Obwohl es wünschenswert sein kann, dass die Schnittstelle in der Lage ist, mehrmals sterilisiert zu werden, ist es auch möglich, dass die Adapter
116 der vorliegenden Erfindung derart konstruiert sind, dass sie Einweg-Wegwerfartikel sind, die bei der Herstellung sterilisiert werden, bis zur Verwendung in einem sterilen Zustand gehalten werden und dann entsorgt werden. Geeignete Kunststoffe, die formstabil sind und aus Operationsgesichtspunkten akzeptabel sind, beispielsweise Polyetheretherketon (PEEK), Kohlenstoff oder glasfaserverstärktes PEEK, Polysulfon, Polycarbonat, Nylon und Gemische davon, können verwendet werden. Zusätzlich können geeignete Metalle verwendet werden, die zur Verwendung bei einer Operation akzeptabel sind, beispielsweise rostfreier Operationsstahl, Titan, Wolframcarbid und andere ähnliche, aus Operationsgesichtspunkten geeignete Metalle. Bei einer Ausführungsform werden der Adapter116 und der Kanal218 zum Vermeiden eines Verschleißes, wenn das Operationsinstrument entlang der Oberfläche des Kanals218 bewegt wird, aus Materialien mit einer harten Oberfläche gefertigt. - Die
20 und21 zeigen eine weitere Ausführungsform eines Adapters500 . Der Adapter500 hat einen Körper502 mit einem Verbinder504 mit einem ersten, an dem Körper502 angebrachten Ende506 und einem zweiten, an einer Andockstruktur510 angebrachten Ende508 . Die Andockstruktur510 hat einen mittigen Vorsprung512 und zwei Stifte514 , die mit der Navigationsnachverfolgungseinrichtung118 zusammenpassen. Der Körper502 hat eine erste Seite516 , eine zweite Seite518 , ein erstes Ende520 und ein zweites Ende522 . Die zweite Seite518 definiert ein geometrisches Merkmal524 . In diesem Fall ist das geometrische Merkmal ein Paar gekrümmter Oberflächen526 und528 . Eine Öffnung530 zwischen den gekrümmten Oberflächen526 und528 reduziert das Gewicht des Adapters500 . Die gekrümmten Oberflächen526 und528 passen an Werkzeuge, die einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Der Körper502 weist auch eine Reihe von Ausnehmungen532 auf, die das Gewicht des Adapters weiter reduzieren und dem Benutzer das Greifen des Adapters500 erleichtern. - Es wird auf
22 bis24 Bezug genommen, in denen eine weitere Ausführungsform der Einrichtungen und des Systems der vorliegenden Erfindung gezeigt ist. Bei dieser Ausführungsform umfasst ein Adapter600 einen Körper602 und einen Verbinder604 . Der Verbinder604 hat ein erstes Ende606 und zweites Ende608 , das mit einer Andockstruktur610 verbunden ist. Die Andockstruktur ähnelt den zuvor diskutierten und ist in der Lage, mit einer Navigationsnachverfolgungseinrichtung, beispielsweise der Navigationsnachverfolgungseinrichtung118 , zusammenzupassen. Der Körper602 hat eine erste Seite612 , eine zweite Seite614 , ein erstes Ende616 und ein zweites Ende618 . An der zweiten Seite614 sind zwei Fortsätze620 und622 angebracht. Bei dieser Ausführungsform befindet sich die zweite Seite614 an einer Ebene623 . Jeder der Fortsätze620 und622 hat eine V-förmige Nut624 und624a , um eine Operationseinrichtung626 aufzunehmen. Die Operationseinrichtung626 kann ein beliebiges der Operationsinstrumente oder eine beliebige der Operationseinrichtungen sein, die zuvor erörtert wurden. Zusätzlich kann die Operationseinrichtung626 ein in dem Körper des Patienten zu platzierendes Objekt, beispielsweise eine Ableitungseinrichtung (Shunt) oder eine Gefäßstütze (Stint), sein. Bei einer Ausführungsform unterscheidet sich die Tiefe der Nuten624 und624a , um die Operationseinrichtung626 in einem derartigen Winkel gegenüber der zweiten Seite614 zu platzieren, dass eine Effektorachse627 der Operationseinrichtung626 die Ebene623 etwa 70 mm von dem ersten Ende616 entfernt schneiden wird. Die Nuten624 und624a haben je zwei abfallende Wände628 , die sich an einem Scheitel630 treffen. Die V-förmigen Nuten624 und624a ermöglichen es, dass der Adapter mit Operationseinrichtungen626 unterschiedlicher Größen verwendet werden kann. Die Operationseinrichtung626 liegt innerhalb der Nuten624 und624a an den entsprechenden Wände628 an. Die Wände628 für jede der Nuten624 und624a sollten auch in der gleichen Ebene liegen, sodass sich die Nuten624 und624a gegenseitig fortsetzen. Bei einigen Ausführungsformen muss es nicht erforderlich sein, einen Platz für die Hand eines Benutzers zwischen den Vorsprüngen620 und622 vorzusehen. In diesem Fall können die zwei Vorsprünge durch einen einzigen Vorsprung mit einer langen Nut ersetzt werden. Bei speziellen Operationseinrichtungen626 sind der Datenbank der Relativabstand von der Effektorachse der speziellen Operationseinrichtung626 zu der Nachverfolgungseinrichtung118 und der Winkel der Effektorachse627 gegenüber der Nachverfolgungseinrichtung118 bekannt. Der Abstand Δ3 von der zweiten Seite614 zum Scheitel630 der Nut624 sollte groß genug sein, sodass ein Benutzer mit seiner Hand zwischen die zweite Seite614 und die Operationseinrichtung626 greifen kann, um die Operationseinrichtung626 , falls erforderlich, zu bedienen. -
25 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der jeder Vorsprung620 und622 eine U-förmige Nut640 aufweist. Bei dieser Ausführungsform ist der Adapter speziell konstruiert, so dass er mit einer speziellen Einrichtung zusammenarbeitet, die einen geringfügig kleineren Radius aufweist als der Radius der Unterseite der U-förmigen Nut640 .26 zeigt eine andere Ausführungsform, wo ein Verbinder650 , der dem Verbinder604 ähnelt, von dem Körper602 um 90° versetzt bezüglich der Richtung wegragt, von der der Verbinder604 von dem Körper602 wegragt. Diese alternative Anordnung kann eine zusätzliche Flexibilität für den Benutzer beim Bedienen der Operationseinrichtung626 gegenüber der Nachverfolgungseinrichtung118 ermöglichen. -
27 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der eine Nachverfolgungseinrichtung700 integrale Fortsätze702 und704 aufweist. Die Fortsätze702 und704 sind direkt an einem Körper706 der Nachverfolgungseinrichtung700 angebracht und beide sind voneinander beabstandet und erstrecken sich seitlich bezüglich der Nachverfolgungseinrichtung700 mit einem ausreichenden Abstand, um es einem Benutzer zu ermöglichen, mit seiner Hand in den Raum zwischen die zwei Fortsätze702 und704 zu greifen. Die zwei Fortsätze702 und704 haben ähnliche U-förmige Nuten708 , um eine Operationseinrichtung710 , beispielsweise die in27 gezeigte Ableitung, aufzunehmen. Die Nachverfolgungseinrichtung700 umfasst integrale LEDs712 , die den zuvor beschriebenen ähneln. Zusätzlich umfasst die Nachverfolgungseinrichtung700 auch drei Schalter714 , die zum Steuern des Operationsnavigationssystems nützlich sind. - Die
28 und29 zeigen einen Benutzer, der eine Operationseinrichtung800 bedient, hinsichtlich einer weiteren Ausführungsform einer integralen Nachverfolgungseinrichtung802 . Der Benutzer kann die Operationseinrichtung800 in jeder Nut804 platzieren, um die Operationseinrichtung zu dem passenden Ort zu führen. Weil die Operationseinrichtung nicht fest in den Nuten804 gehalten wird, kann der Benutzer, der in28 gezeigt ist, zusätzlich die Operationseinrichtung, wie erforderlich, bedienen. - Fachleuten werden angesichts der vorstehenden Beschreibung zahlreiche Modifikationen an der vorliegenden Erfindung ersichtlich. Demgemäß ist diese Beschreibung lediglich als veranschaulichend auszulegen, und sie wird zu dem Zweck vorgestellt, dass Fachleute in die Lage versetzt werden, die Erfindung herzustellen und zu verwenden und um die beste Ausführungsform derselben zu lehren. Die ausschließlichen Rechte an allen Modifikationen, die innerhalb des Bereichs der beigefügten Ansprüche kommen, sind vorbehalten.
Claims (49)
- System zum Orientieren einer Operationseinrichtung, umfassend: ein Operationsnavigationssystem mit einer Anzeigeeinheit; eine Navigationsnachverfolgungseinrichtung, die in der Lage ist, nicht-fest mit einer Operationseinrichtung mit einer Effektorachse gekoppelt zu werden, wobei die Navigationsnachverfolgungseinrichtung von dem Navigationssystem nachverfolgt werden kann und wobei es eine bekannte Beziehung zwischen der Navigationsnachverfolgungseinrichtung und der Effektorachse gibt; eine erste Schaltung zum Berechnen einer Orientierung der Effektorachse der Operationseinrichtung aus der bekannten Beziehung zwischen der Navigationsnachverfolgungseinrichtung und der Effektorachse; und eine zweite Schaltung zum Anzeigen der Orientierung der Effektorachse der Operationseinrichtung auf einer Anzeigeeinheit.
- System nach Anspruch 1, wobei die bekannte Beziehung zwischen der Navigationsnachverfolgungseinrichtung und der Effektorachse durch Drehen der Navigationsnachverfolgungseinrichtung gegenüber der Effektorachse bestimmt wird.
- System nach Anspruch 1, wobei die Navigationsnachverfolgungseinrichtung einen Körper mit einer ersten Seite, einer zweiten Seite und einem geometrischen Merkmal an der zweiten Seite umfasst, das in der Lage ist, mit der Operationseinrichtung nicht-fest gekoppelt zu werden.
- System nach Anspruch 3, wobei das geometrische Merkmal derart geformt ist, dass es eine reproduzierbare Ausrichtung zwischen der Schnittstelle und der Effektorachse ermöglicht.
- System nach Anspruch 3, wobei das geometrische Merkmal ein V-förmiger Kanal ist.
- System nach Anspruch 3, wobei das geometrische Merkmal eine Anzahl von beabstandeten Vorsprüngen an der zweiten Seite ist.
- System nach Anspruch 3, wobei das geometrische Merkmal zwei Nuten sind, die voneinander beabstandet sind.
- System nach Anspruch 3 wobei der Körper ein Mehrzahl geometrischer Merkmale umfasst, die von dem Körper wegragen.
- System nach Anspruch 8, wobei die geometrischen Merkmale V-förmige Nuten sind.
- System nach Anspruch 8, wobei die geometrischen Merkmale U-förmige Nuten sind.
- System nach Anspruch 3, wobei die zweite Seite eine harte Oberfläche aufweist, um einen Verschleiß zu vermeiden, wenn sie gegen die Operationseinrichtung gehalten wird.
- System nach Anspruch 1, wobei eine Hand die Navigationsnachverfolgungseinrichtung gegenüber der Operationseinrichtung leicht in ihrer Lage halten kann.
- System nach Anspruch 1, wobei das System ferner eine Datenbank mit bekannt In Beziehungen der Navigationsnachverfolgungseinrichtung zu der Effektorachse der Operationseinrichtung umfasst und wobei die Datenbank die bekannte Beziehung der ersten Schaltung bereitstellt.
- System nach Anspruch 1, wobei die Navigationsnachverfolgungseinrichtung eine optische Nachverfolgungseinrichtung ist.
- System nach Anspruch 14, wobei die optische Nachverfolgungseinrichtung Infrarot-LEDs umfasst.
- System nach Anspruch 1, wobei die Navigationsnachverfolgungseinrichtung an einem Adapter entfernbar angebracht ist, der einen Körper mit einer ersten Seite, einer zweiten Seite und einem geometrischen Merkmal an der zweiten Seite umfasst, das in der Lage ist, mit der Operationseinrichtung nicht-fest gekoppelt zu werden.
- System nach Anspruch 16, wobei das geometrische Merkmal derart geformt ist, dass es eine reproduzierbare Ausrichtung zwischen der Schnittstelle und der Effektorachse ermöglicht.
- System nach Anspruch 16, wobei der Körper eine Mehrzahl geometrischer Merkmale aufweist, die von dem Körper wegragen.
- Das System nach Anspruch 18, wobei die geometrischen Merkmale V-förmige Nuten sind.
- System nach Anspruch 18, wobei die geometrischen Merkmale U-förmige Nuten sind.
- Verfahren zum Orientieren einer Operationseinrichtung, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Koppeln einer Navigationsnachverfolgungseinrichtung mit einer Operationseinrichtung, die eine Effektorachse aufweist, auf eine nicht feste Weise unter Verwendung eines geometrischen Merkmals, das der Navigationsnachverfolgungseinrichtung zugeordnet ist, wobei die Navigationsnachverfolgungseinrichtung in der Lage ist, mit einem Navigationssystem zu kommunizieren, und wobei es eine bekannte Beziehung zwischen der Navigationsnachverfolgungseinrichtung und der Effektorachse gibt; Berechnen von Orientierungsdaten für die Effektorachse der Operationseinrichtung aus der bekannten Beziehung zwischen der Navigationsnachverfolgungseinrichtung und der Effektorachse; und Anzeigen der Orientierungsdaten für die Effektorachse der Operationseinrichtung auf einer Anzeigeeinheit des Navigationssystems, so dass, wenn die Operationseinrichtung mit dem Navigationssystem verwendet wird, die Orientierung der Effektorachse der Operationseinrichtung von dem Navigationssystem nachverfolgt werden kann.
- Verfahren nach Anspruch 21, das den zusätzlichen Schritt des Kalibrierens der bekannten Beziehung der Navigationsnachverfolgungseinrichtung zu der Effektorachse durch Drehen der Navigationsnachverfolgungseinrichtung gegenüber der Effektorachse umfasst.
- Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Navigationsnachverfolgungseinrichtung einen Körper mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite umfasst, wobei das geometrische Merkmal an der zweiten Seite angeordnet ist.
- Verfahren nach Anspruch 23, wobei das geometrische Merkmal zum Ermöglichen einer reproduzierbaren Ausrichtung zwischen der Schnittstelle und der Effektorachse geeignet geformt ist.
- Verfahren nach Anspruch 23, wobei das geometrische Merkmal ein V-förmiger Kanal ist.
- Verfahren nach Anspruch 23, wobei das geometrische Merkmal eine Anzahl von Vorsprüngen an der zweiten Seite ist.
- Verfahren nach Anspruch 23, wobei das geometrische Merkmal zwei Nuten sind, die voneinander beabstandet sind.
- Verfahren nach Anspruch 23, wobei der Körper eine Mehrzahl geometrischer Merkmale umfasst, die von dem Körper wegragen.
- Verfahren nach Anspruch 23, wobei die geometrischen Merkmale V-förmige Nuten sind.
- Verfahren nach Anspruch 29, wobei die geometrischen Merkmale U-förmige Nuten sind.
- Verfahren nach Anspruch 23, wobei die zweite Seite eine harte Oberfläche zum Vermeiden eines Verschleißes aufweist, wenn sie gegen die Operationseinrichtung gehalten wird.
- Verfahren nach Anspruch 21, wobei eine Hand die Navigationsnachverfolgungseinrichtung gegenüber der Operationseinrichtung leicht in ihrer Lage halten kann.
- Verfahren nach Anspruch 21, das den zusätzlichen Schritt des Bereitstellens einer Datenbank mit bekannten Beziehungen der Navigationsnachverfolgungseinrichtung zu der Effektorachse umfasst, wobei die Datenbank verwendet wird, um die Orientierung der Operationseinrichtung zu berechnen.
- Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Navigationsnachverfolgungseinrichtung eine optische Nachverfolgungseinrichtung ist.
- Verfahren nach Anspruch 34, wobei die optische Nachverfolgungseinrichtung Infrarot-LEDs umfasst.
- Adapter zum Anbringen einer Navigationsnachverfolgungseinrichtung an einer Operationseinrichtung, umfassend: einen Körper; einen Verbinder, der an einem ersten Ende an dem Körper angebracht ist und ein zweites Ende aufweist; eine Schnittstelle, die an dem zweiten Ende angebracht ist, um einer Navigationsnachverfolgungseinrichtung zu ermöglichen, an dem Adapter angebracht zu werden; und wobei der Körper ein geometrisches Merkmal aufweist, um es einer Operationseinrichtung mit einer Effektorachse zu ermöglichen, mit dem Körper nicht-fest gekoppelt zu werden.
- Adapter nach Anspruch 36, wobei die Schnittstelle eine Andockstruktur ist, die die Navigationsnachverfolgungseinrichtung in einer bestimmten Position gegenüber dem Körper lösbar verriegelt.
- Adapter nach Anspruch 37, wobei die Andockstruktur eine schnell lösbare Einrichtung ist.
- Adapter nach Anspruch 36, wobei das geometrische Merkmal geeignet geformt ist, um eine reproduzierbare Ausrichtung zwischen dem Adapter und der Effektorachse zu ermöglichen.
- Adapter nach Anspruch 36, wobei das geometrische Merkmal ein V-förmiger Kanal ist.
- Adapter nach Anspruch 36, wobei das geometrische Merkmal eine Anzahl von Vorsprüngen an dem Körper ist.
- Adapter nach Anspruch 41, wobei die Anzahl von Vorsprüngen an einer Seite des Körpers angebracht ist, die flach ist.
- Adapter nach Anspruch 36, wobei das geometrische Merkmal zwei Nuten sind, die voneinander beabstandet sind.
- Adapter nach Anspruch 36, wobei der Körper eine Mehrzahl geometrischer Merkmale umfasst, die von dem Körper wegragen.
- Adapter nach Anspruch 36, wobei die geometrischen Merkmale V-förmige Nuten sind.
- Adapter nach Anspruch 36, wobei die geometrischen Merkmale U-förmige Nuten sind.
- Adapter nach Anspruch 36, wobei der Körper eine harte Oberfläche zum Vermeiden eines Verschleißes aufweist, wenn er gegen die Operationseinrichtung gehalten wird.
- Adapter nach Anspruch 36, wobei eine Hand den Adapter gegenüber der Operationseinrichtung leicht in seiner Lage halten kann.
- Adapter nach Anspruch 36, wobei der Körper mehrere geometrische Merkmale aufweist.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US11/148,520 US7771436B2 (en) | 2003-12-10 | 2005-06-09 | Surgical navigation tracker, system and method |
US11/148,520 | 2005-06-09 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102006026913A1 true DE102006026913A1 (de) | 2007-04-12 |
Family
ID=37887159
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102006026913A Pending DE102006026913A1 (de) | 2005-06-09 | 2006-06-09 | Operationsnavigationsnachverfolgungseinrichtung, -system und -verfahren |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US7771436B2 (de) |
DE (1) | DE102006026913A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2105107A1 (de) * | 2008-03-27 | 2009-09-30 | BrainLAB AG | Kalibrierungsverfahren für achsenbestimmte medizinische oder medizintechnische Instrumente |
WO2010086374A1 (en) * | 2009-01-29 | 2010-08-05 | Imactis | Method and device for navigation of a surgical tool |
Families Citing this family (43)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060064005A1 (en) * | 2004-09-23 | 2006-03-23 | Innovative Spinal Technologies | System and method for externally controlled surgical navigation |
US7840256B2 (en) | 2005-06-27 | 2010-11-23 | Biomet Manufacturing Corporation | Image guided tracking array and method |
US8494805B2 (en) | 2005-11-28 | 2013-07-23 | Orthosensor | Method and system for assessing orthopedic alignment using tracking sensors |
US8000926B2 (en) * | 2005-11-28 | 2011-08-16 | Orthosensor | Method and system for positional measurement using ultrasonic sensing |
US8165659B2 (en) | 2006-03-22 | 2012-04-24 | Garrett Sheffer | Modeling method and apparatus for use in surgical navigation |
US8560047B2 (en) * | 2006-06-16 | 2013-10-15 | Board Of Regents Of The University Of Nebraska | Method and apparatus for computer aided surgery |
US8421642B1 (en) | 2006-08-24 | 2013-04-16 | Navisense | System and method for sensorized user interface |
US8638296B1 (en) | 2006-09-05 | 2014-01-28 | Jason McIntosh | Method and machine for navigation system calibration |
US7892165B2 (en) * | 2006-10-23 | 2011-02-22 | Hoya Corporation | Camera calibration for endoscope navigation system |
US8934961B2 (en) | 2007-05-18 | 2015-01-13 | Biomet Manufacturing, Llc | Trackable diagnostic scope apparatus and methods of use |
US20080319491A1 (en) | 2007-06-19 | 2008-12-25 | Ryan Schoenefeld | Patient-matched surgical component and methods of use |
US8571637B2 (en) | 2008-01-21 | 2013-10-29 | Biomet Manufacturing, Llc | Patella tracking method and apparatus for use in surgical navigation |
US9189083B2 (en) | 2008-03-18 | 2015-11-17 | Orthosensor Inc. | Method and system for media presentation during operative workflow |
US8456182B2 (en) * | 2008-09-30 | 2013-06-04 | Biosense Webster, Inc. | Current localization tracker |
US9023027B2 (en) | 2008-09-30 | 2015-05-05 | Biosense Webster (Israel), Ltd. | Current localization tracker |
WO2011020505A1 (en) * | 2009-08-20 | 2011-02-24 | Brainlab Ag | Integrated surgical device combining instrument; tracking system and navigation system |
US9011448B2 (en) * | 2009-12-31 | 2015-04-21 | Orthosensor Inc. | Orthopedic navigation system with sensorized devices |
FR2963693B1 (fr) | 2010-08-04 | 2013-05-03 | Medtech | Procede d'acquisition automatise et assiste de surfaces anatomiques |
US9498231B2 (en) | 2011-06-27 | 2016-11-22 | Board Of Regents Of The University Of Nebraska | On-board tool tracking system and methods of computer assisted surgery |
EP2723270B1 (de) | 2011-06-27 | 2019-01-23 | Board of Regents of the University of Nebraska | Bordwerkzeug-verfolgungssystem für rechnerunterstützte chirurgie |
EP2767240B1 (de) * | 2011-10-11 | 2022-05-04 | Ying Ji | Bestimmungsverfahren für gerichtete kalibrationsparameter und aktionsrichtung chirurgischer instrumente |
FR2983059B1 (fr) | 2011-11-30 | 2014-11-28 | Medtech | Procede assiste par robotique de positionnement d'instrument chirurgical par rapport au corps d'un patient et dispositif de mise en oeuvre. |
CN102551892A (zh) * | 2012-01-17 | 2012-07-11 | *** | 一种用于颅颌面外科手术的定位方法 |
EP2869780B1 (de) | 2012-07-03 | 2018-11-28 | 7D Surgical Inc. | Befestigungen zur verfolgung von tragbaren instrumenten |
US9888967B2 (en) | 2012-12-31 | 2018-02-13 | Mako Surgical Corp. | Systems and methods for guiding a user during surgical planning |
US9993273B2 (en) | 2013-01-16 | 2018-06-12 | Mako Surgical Corp. | Bone plate and tracking device using a bone plate for attaching to a patient's anatomy |
JP6472757B2 (ja) | 2013-01-16 | 2019-02-20 | ストライカー・コーポレイション | 見通し線エラーを示し、かつ低減させるためのナビゲーションシステムおよび方法 |
US9161799B2 (en) | 2013-01-28 | 2015-10-20 | Warsaw Orthopedic, Inc. | Surgical implant system and method |
US10105149B2 (en) | 2013-03-15 | 2018-10-23 | Board Of Regents Of The University Of Nebraska | On-board tool tracking system and methods of computer assisted surgery |
WO2014146701A1 (en) | 2013-03-20 | 2014-09-25 | Brainlab Ag | Adaptor for receiving a navigated structure which is at least a part of a medical object and method of registering a navigated structure using the adaptor |
KR20220166880A (ko) | 2014-11-21 | 2022-12-19 | 씽크 써지컬, 인크. | 시각 추적 시스템과 추적 마커 간에 데이터를 전송하기 위한 가시광 통신 시스템 |
US10405929B1 (en) * | 2015-11-18 | 2019-09-10 | Bradley S. Seltmann | Attachment mechanism for surgical tool tracking system |
US11064904B2 (en) | 2016-02-29 | 2021-07-20 | Extremity Development Company, Llc | Smart drill, jig, and method of orthopedic surgery |
SE542045C2 (en) * | 2016-05-15 | 2020-02-18 | Ortoma Ab | Calibration object, system, and method calibrating location of instrument in a navigation system |
US10537395B2 (en) | 2016-05-26 | 2020-01-21 | MAKO Surgical Group | Navigation tracker with kinematic connector assembly |
US10993771B2 (en) * | 2016-09-12 | 2021-05-04 | Synaptive Medical Inc. | Trackable apparatuses and methods |
CA2983780C (en) * | 2017-10-25 | 2020-07-14 | Synaptive Medical (Barbados) Inc. | Surgical imaging sensor and display unit, and surgical navigation system associated therewith |
CN111556732A (zh) * | 2017-12-15 | 2020-08-18 | 德普伊新特斯产品公司 | 用于电动冲击工具的整形外科适配器 |
CN112533556A (zh) * | 2018-07-12 | 2021-03-19 | 深度健康有限责任公司 | 用于计算机辅助外科手术的***方法以及计算机程序产品 |
DE102019004235B4 (de) | 2018-07-16 | 2024-01-18 | Mako Surgical Corp. | System und verfahren zur bildbasierten registrierung und kalibrierung |
US11819287B2 (en) | 2018-12-17 | 2023-11-21 | Zimmer Biomet Spine, Inc. | Universal navigation instrument adapter |
WO2020172397A1 (en) * | 2019-02-21 | 2020-08-27 | Extremity Development Company, Llc | Instrument bourne optical time of flight kinematic position sensing system for precision targeting and methods of surgery |
US11690680B2 (en) * | 2019-03-19 | 2023-07-04 | Mako Surgical Corp. | Trackable protective packaging for tools and methods for calibrating tool installation using the same |
Family Cites Families (114)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5721250A (en) | 1980-07-07 | 1982-02-03 | Shiyuukou Seimitsu Kk | Method of presetting tool position in metal machining device and setting jig used therefor |
FR2491614A1 (fr) * | 1980-10-08 | 1982-04-09 | Couturier Alain | Procede pour le positionnement de points de reference sur un gabarit ajustable |
US4567896A (en) * | 1984-01-20 | 1986-02-04 | Elscint, Inc. | Method and apparatus for calibrating a biopsy attachment for ultrasonic imaging apparatus |
JPS6125531A (ja) | 1984-07-13 | 1986-02-04 | 株式会社東芝 | 擬似3次元表示装置 |
JPS6131129A (ja) | 1984-07-25 | 1986-02-13 | 株式会社東芝 | 超音波プロ−ブ |
US4722056A (en) * | 1986-02-18 | 1988-01-26 | Trustees Of Dartmouth College | Reference display systems for superimposing a tomagraphic image onto the focal plane of an operating microscope |
US5078140A (en) * | 1986-05-08 | 1992-01-07 | Kwoh Yik S | Imaging device - aided robotic stereotaxis system |
DE3717871C3 (de) * | 1987-05-27 | 1995-05-04 | Georg Prof Dr Schloendorff | Verfahren und Vorrichtung zum reproduzierbaren optischen Darstellen eines chirururgischen Eingriffes |
KR970001431B1 (ko) * | 1987-05-27 | 1997-02-06 | 쉬뢴도르프 게오르그 | 외과수술을 재생할 수 있게 광학적으로 표시하는 방법 및 장치 |
CA1336451C (en) | 1988-02-01 | 1995-07-25 | Simon Raab | Computer-aided surgery apparatus |
EP0326768A3 (de) | 1988-02-01 | 1991-01-23 | Faro Medical Technologies Inc. | Computerunterstütze chirurgische Vorrichtung |
US5251127A (en) * | 1988-02-01 | 1993-10-05 | Faro Medical Technologies Inc. | Computer-aided surgery apparatus |
JPH01245108A (ja) | 1988-03-28 | 1989-09-29 | Nissan Motor Co Ltd | ワーク位置決め装置の較正方法 |
US5050608A (en) * | 1988-07-12 | 1991-09-24 | Medirand, Inc. | System for indicating a position to be operated in a patient's body |
US5197476A (en) * | 1989-03-16 | 1993-03-30 | Christopher Nowacki | Locating target in human body |
JP2775179B2 (ja) | 1989-07-27 | 1998-07-16 | ジーイー横河メディカルシステム株式会社 | 放射線治療計画用位置決め装置の制御法 |
FR2652928B1 (fr) | 1989-10-05 | 1994-07-29 | Diadix Sa | Systeme interactif d'intervention locale a l'interieur d'une zone d'une structure non homogene. |
EP0427358B1 (de) * | 1989-11-08 | 1996-03-27 | George S. Allen | Mechanischer Arm für ein interaktives, bildgesteuertes, chirurgisches System |
US5222499A (en) * | 1989-11-15 | 1993-06-29 | Allen George S | Method and apparatus for imaging the anatomy |
CA2003497C (en) | 1989-11-21 | 1999-04-06 | Michael M. Greenberg | Probe-correlated viewing of anatomical image data |
US5056523A (en) * | 1989-11-22 | 1991-10-15 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Precision breast lesion localizer |
US5086401A (en) * | 1990-05-11 | 1992-02-04 | International Business Machines Corporation | Image-directed robotic system for precise robotic surgery including redundant consistency checking |
DE69112538T2 (de) | 1990-07-31 | 1996-03-21 | Faro Medical Technologies Inc | Computerunterstützte chirurgische Vorrichtung. |
US5198877A (en) * | 1990-10-15 | 1993-03-30 | Pixsys, Inc. | Method and apparatus for three-dimensional non-contact shape sensing |
AU8876391A (en) * | 1990-10-19 | 1992-05-20 | St. Louis University | Surgical probe locating system for head use |
US6167295A (en) * | 1991-01-28 | 2000-12-26 | Radionics, Inc. | Optical and computer graphic stereotactic localizer |
US5662111A (en) * | 1991-01-28 | 1997-09-02 | Cosman; Eric R. | Process of stereotactic optical navigation |
US6006126A (en) * | 1991-01-28 | 1999-12-21 | Cosman; Eric R. | System and method for stereotactic registration of image scan data |
US6675040B1 (en) * | 1991-01-28 | 2004-01-06 | Sherwood Services Ag | Optical object tracking system |
US5392384A (en) * | 1991-04-09 | 1995-02-21 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Method of calibrating an industrial robot |
JP2700965B2 (ja) * | 1991-07-04 | 1998-01-21 | ファナック株式会社 | 自動キャリブレーション方式 |
JPH0549644A (ja) | 1991-08-22 | 1993-03-02 | Toshiba Corp | 手術ナビゲーシヨンシステム |
JPH05111886A (ja) | 1991-10-21 | 1993-05-07 | Yaskawa Electric Corp | ロボツトマニピユレータのキヤリブレーシヨン点教示方法およびキヤリブレーシヨン作業方法 |
US5230623A (en) * | 1991-12-10 | 1993-07-27 | Radionics, Inc. | Operating pointer with interactive computergraphics |
US5389101A (en) * | 1992-04-21 | 1995-02-14 | University Of Utah | Apparatus and method for photogrammetric surgical localization |
US5517990A (en) * | 1992-11-30 | 1996-05-21 | The Cleveland Clinic Foundation | Stereotaxy wand and tool guide |
US5732703A (en) * | 1992-11-30 | 1998-03-31 | The Cleveland Clinic Foundation | Stereotaxy wand and tool guide |
US5309913A (en) * | 1992-11-30 | 1994-05-10 | The Cleveland Clinic Foundation | Frameless stereotaxy system |
FR2699271B1 (fr) * | 1992-12-15 | 1995-03-17 | Univ Joseph Fourier | Procédé de détermination du point d'ancrage fémoral d'un ligament croisé de genou. |
US5787886A (en) * | 1993-03-19 | 1998-08-04 | Compass International Incorporated | Magnetic field digitizer for stereotatic surgery |
US5483961A (en) * | 1993-03-19 | 1996-01-16 | Kelly; Patrick J. | Magnetic field digitizer for stereotactic surgery |
EP0700269B1 (de) * | 1993-04-22 | 2002-12-11 | Image Guided Technologies, Inc. | Anordnung zur bestimmung der gegenseitigen lage von körpern |
EP0699050B1 (de) | 1993-04-26 | 2004-03-03 | St. Louis University | Anzeige der lage einer sonde |
US5394875A (en) * | 1993-10-21 | 1995-03-07 | Lewis; Judith T. | Automatic ultrasonic localization of targets implanted in a portion of the anatomy |
JP3540362B2 (ja) | 1994-06-14 | 2004-07-07 | オリンパス株式会社 | 手術用マニピュレータの制御システム及びその制御方法 |
US5876325A (en) * | 1993-11-02 | 1999-03-02 | Olympus Optical Co., Ltd. | Surgical manipulation system |
US5552822A (en) | 1993-11-12 | 1996-09-03 | Nallakrishnan; Ravi | Apparatus and method for setting depth of cut of micrometer surgical knife |
JP3730274B2 (ja) | 1993-11-26 | 2005-12-21 | 東芝医用システムエンジニアリング株式会社 | 手術支援システム |
US5748696A (en) * | 1993-11-26 | 1998-05-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Radiation computed tomography apparatus |
US6120465A (en) * | 1994-01-24 | 2000-09-19 | Radionics Software Applications, Inc. | Virtual probe for a stereotactic digitizer for use in surgery |
JP3455574B2 (ja) | 1994-03-01 | 2003-10-14 | 株式会社東芝 | Ctスキャナ及び生検針の位置決め方法 |
JP3482690B2 (ja) | 1994-05-31 | 2003-12-22 | 株式会社島津製作所 | 手術器具の位置表示装置 |
JP3217593B2 (ja) | 1994-06-28 | 2001-10-09 | 徹 早川 | 手術器具の位置表示装置 |
JPH0838507A (ja) | 1994-07-28 | 1996-02-13 | Shimadzu Corp | 手術器具の位置表示装置 |
US5803089A (en) * | 1994-09-15 | 1998-09-08 | Visualization Technology, Inc. | Position tracking and imaging system for use in medical applications |
ATE228338T1 (de) | 1994-10-07 | 2002-12-15 | Univ St Louis | Chirurgische navigationsanordnung einschliesslich referenz- und ortungssystemen |
US5617857A (en) * | 1995-06-06 | 1997-04-08 | Image Guided Technologies, Inc. | Imaging system having interactive medical instruments and methods |
US5663795A (en) * | 1995-09-07 | 1997-09-02 | Virtek Vision Corp. | Method of calibrating laser positions relative to workpieces |
US5772594A (en) * | 1995-10-17 | 1998-06-30 | Barrick; Earl F. | Fluoroscopic image guided orthopaedic surgery system with intraoperative registration |
ES2236791T3 (es) * | 1996-02-15 | 2005-07-16 | Biosense Webster, Inc. | Procedimiento de calibracion de una sonda. |
JP3792257B2 (ja) | 1996-04-29 | 2006-07-05 | ノーザン・デジタル・インコーポレーテッド | 画像誘導手術システム |
IL126864A (en) * | 1996-05-06 | 2003-05-29 | Biosense Inc | Method and apparatus for calibrating a magnetic field generator |
US7302288B1 (en) * | 1996-11-25 | 2007-11-27 | Z-Kat, Inc. | Tool position indicator |
US6205411B1 (en) * | 1997-02-21 | 2001-03-20 | Carnegie Mellon University | Computer-assisted surgery planner and intra-operative guidance system |
US5921992A (en) * | 1997-04-11 | 1999-07-13 | Radionics, Inc. | Method and system for frameless tool calibration |
EP0929267B1 (de) * | 1997-07-03 | 2008-09-10 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Bildgesteuertes chirurgisches system |
US6434507B1 (en) * | 1997-09-05 | 2002-08-13 | Surgical Navigation Technologies, Inc. | Medical instrument and method for use with computer-assisted image guided surgery |
US5987960A (en) * | 1997-09-26 | 1999-11-23 | Picker International, Inc. | Tool calibrator |
US6081336A (en) | 1997-09-26 | 2000-06-27 | Picker International, Inc. | Microscope calibrator |
US5999837A (en) * | 1997-09-26 | 1999-12-07 | Picker International, Inc. | Localizing and orienting probe for view devices |
US6021343A (en) * | 1997-11-20 | 2000-02-01 | Surgical Navigation Technologies | Image guided awl/tap/screwdriver |
US5967982A (en) * | 1997-12-09 | 1999-10-19 | The Cleveland Clinic Foundation | Non-invasive spine and bone registration for frameless stereotaxy |
AU751656B2 (en) * | 1998-02-10 | 2002-08-22 | Biosense, Inc. | Improved catheter calibration |
US6273896B1 (en) * | 1998-04-21 | 2001-08-14 | Neutar, Llc | Removable frames for stereotactic localization |
US6298262B1 (en) * | 1998-04-21 | 2001-10-02 | Neutar, Llc | Instrument guidance for stereotactic surgery |
US6282437B1 (en) * | 1998-08-12 | 2001-08-28 | Neutar, Llc | Body-mounted sensing system for stereotactic surgery |
DE19842798C1 (de) * | 1998-09-18 | 2000-05-04 | Howmedica Leibinger Gmbh & Co | Kalibriervorrichtung |
US6973202B2 (en) * | 1998-10-23 | 2005-12-06 | Varian Medical Systems Technologies, Inc. | Single-camera tracking of an object |
US6285902B1 (en) * | 1999-02-10 | 2001-09-04 | Surgical Insights, Inc. | Computer assisted targeting device for use in orthopaedic surgery |
US6491699B1 (en) * | 1999-04-20 | 2002-12-10 | Surgical Navigation Technologies, Inc. | Instrument guidance method and system for image guided surgery |
US6190395B1 (en) * | 1999-04-22 | 2001-02-20 | Surgical Navigation Technologies, Inc. | Image guided universal instrument adapter and method for use with computer-assisted image guided surgery |
FR2799112B1 (fr) * | 1999-10-01 | 2002-07-19 | Praxim | Procede de recalage d'images medicales sur un patient et dispositif associe |
DE19956814B4 (de) * | 1999-11-25 | 2004-07-15 | Brainlab Ag | Formerfassung von Behandlungsvorrichtungen |
US20010034530A1 (en) | 2000-01-27 | 2001-10-25 | Malackowski Donald W. | Surgery system |
DE10004764A1 (de) * | 2000-02-03 | 2001-08-09 | Philips Corp Intellectual Pty | Verfahren zur Positionsbestimmung eines medizinischen Instruments |
WO2001064124A1 (en) * | 2000-03-01 | 2001-09-07 | Surgical Navigation Technologies, Inc. | Multiple cannula image guided tool for image guided procedures |
US6497134B1 (en) | 2000-03-15 | 2002-12-24 | Image Guided Technologies, Inc. | Calibration of an instrument |
WO2001074266A1 (en) | 2000-03-30 | 2001-10-11 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Apparatus and method for calibrating an endoscope |
US6517478B2 (en) | 2000-03-30 | 2003-02-11 | Cbyon, Inc. | Apparatus and method for calibrating an endoscope |
US6478802B2 (en) * | 2000-06-09 | 2002-11-12 | Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc | Method and apparatus for display of an image guided drill bit |
US6605095B2 (en) * | 2000-06-13 | 2003-08-12 | Sdgi Holdings, Inc. | Percutaneous needle alignment system and associated method |
US6782287B2 (en) | 2000-06-27 | 2004-08-24 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Method and apparatus for tracking a medical instrument based on image registration |
WO2002024051A2 (en) | 2000-09-23 | 2002-03-28 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Endoscopic targeting method and system |
US6917827B2 (en) | 2000-11-17 | 2005-07-12 | Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc | Enhanced graphic features for computer assisted surgery system |
US7043961B2 (en) * | 2001-01-30 | 2006-05-16 | Z-Kat, Inc. | Tool calibrator and tracker system |
US6514259B2 (en) * | 2001-02-02 | 2003-02-04 | Carnegie Mellon University | Probe and associated system and method for facilitating planar osteotomy during arthoplasty |
US6685711B2 (en) * | 2001-02-28 | 2004-02-03 | Howmedica Osteonics Corp. | Apparatus used in performing femoral and tibial resection in knee surgery |
US6595997B2 (en) * | 2001-02-28 | 2003-07-22 | Howmedica Osteonics Corp. | Methods used in performing femoral and tibial resection in knee surgery |
US7909831B2 (en) * | 2001-02-28 | 2011-03-22 | Howmedica Osteonics Corp. | Systems used in performing femoral and tibial resection in knee surgery |
US20020133162A1 (en) * | 2001-03-17 | 2002-09-19 | Axelson Stuart L. | Tools used in performing femoral and tibial resection in knee surgery |
US6584339B2 (en) | 2001-06-27 | 2003-06-24 | Vanderbilt University | Method and apparatus for collecting and processing physical space data for use while performing image-guided surgery |
US20030055436A1 (en) * | 2001-09-14 | 2003-03-20 | Wolfgang Daum | Navigation of a medical instrument |
US7213598B2 (en) * | 2002-05-28 | 2007-05-08 | Brainlab Ag | Navigation-calibrating rotationally asymmetrical medical instruments or implants |
US7166114B2 (en) * | 2002-09-18 | 2007-01-23 | Stryker Leibinger Gmbh & Co Kg | Method and system for calibrating a surgical tool and adapter thereof |
US7029477B2 (en) * | 2002-12-20 | 2006-04-18 | Zimmer Technology, Inc. | Surgical instrument and positioning method |
US7008430B2 (en) * | 2003-01-31 | 2006-03-07 | Howmedica Osteonics Corp. | Adjustable reamer with tip tracker linkage |
US6932823B2 (en) * | 2003-06-24 | 2005-08-23 | Zimmer Technology, Inc. | Detachable support arm for surgical navigation system reference array |
US20050228270A1 (en) * | 2004-04-02 | 2005-10-13 | Lloyd Charles F | Method and system for geometric distortion free tracking of 3-dimensional objects from 2-dimensional measurements |
US8290570B2 (en) * | 2004-09-10 | 2012-10-16 | Stryker Leibinger Gmbh & Co., Kg | System for ad hoc tracking of an object |
WO2006060631A1 (en) * | 2004-12-02 | 2006-06-08 | Smith & Nephew, Inc. | Systems, methods, and apparatus for automatic software flow using instrument detection during computer-aided surgery |
DE102006032127B4 (de) * | 2006-07-05 | 2008-04-30 | Aesculap Ag & Co. Kg | Kalibrierverfahren und Kalibriervorrichtung für eine chirurgische Referenzierungseinheit |
US7824328B2 (en) * | 2006-09-18 | 2010-11-02 | Stryker Corporation | Method and apparatus for tracking a surgical instrument during surgery |
US20080249394A1 (en) * | 2007-04-03 | 2008-10-09 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Method for improved rotational alignment in joint arthroplasty |
US8301226B2 (en) * | 2007-04-24 | 2012-10-30 | Medtronic, Inc. | Method and apparatus for performing a navigated procedure |
-
2005
- 2005-06-09 US US11/148,520 patent/US7771436B2/en not_active Expired - Lifetime
-
2006
- 2006-06-09 DE DE102006026913A patent/DE102006026913A1/de active Pending
-
2008
- 2008-01-07 US US11/978,262 patent/US20090088630A1/en not_active Abandoned
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2105107A1 (de) * | 2008-03-27 | 2009-09-30 | BrainLAB AG | Kalibrierungsverfahren für achsenbestimmte medizinische oder medizintechnische Instrumente |
WO2010086374A1 (en) * | 2009-01-29 | 2010-08-05 | Imactis | Method and device for navigation of a surgical tool |
US8611985B2 (en) | 2009-01-29 | 2013-12-17 | Imactis | Method and device for navigation of a surgical tool |
US9795319B2 (en) | 2009-01-29 | 2017-10-24 | Imactis | Method and device for navigation of a surgical tool |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US7771436B2 (en) | 2010-08-10 |
US20050288575A1 (en) | 2005-12-29 |
US20090088630A1 (en) | 2009-04-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102006026913A1 (de) | Operationsnavigationsnachverfolgungseinrichtung, -system und -verfahren | |
DE102004058725B4 (de) | Adapter für chirurgische Navigationsverfolgungsgeräte | |
DE19639615C2 (de) | Reflektorenreferenzierungssystem für chirurgische und medizinische Instrumente, sowie Markersystem für neurochirurgisch zu behandelnde Körperpartien | |
EP1246566B1 (de) | Vorrichtung zur kontrollierten bewegung eines medizinischen geräts | |
EP1690503B1 (de) | Benutzerführung bei der Justierung von Knochenschneidblöcken | |
EP2103270B1 (de) | System für navigations-unterstützte Schulteroperationen zur Positionierung navigierter Behandlungsgeräte bezüglich eines Knochens | |
DE69534862T2 (de) | Chirurgische Navigationsanordnung einschliesslich Referenz- und Ortungssystemen | |
DE102008052680A1 (de) | Vorrichtung zur kontrollierten Einstellung einer chirurgischen Positioniereinheit | |
EP3103410A1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur robotergestützten chirurgie | |
DE19639615A9 (de) | Neuronavigationssystem | |
DE102014005769A1 (de) | Handroboter für orthopädische Chirurgie und diesbezügliches Steuerverfahren | |
DE102007030137A1 (de) | Führung für chirurgische Werkzeuge | |
DE10108547A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung von chirurgischen Instrumenten bei einem operativen Eingriff | |
DE10340434A1 (de) | Verfahren und System für die Kalibrierung eines chirurgischen Werkzeugs und Adapter dafür | |
DE102005042751A1 (de) | System, Einrichtung und Verfahren zum Ad-hoc-Nachverfolgen eines Objektes | |
DE102007054450A1 (de) | Vorrichtung zur Bereitstellung von Bildern für einen Operateur | |
DE102008055918A1 (de) | Verfahren zum Betreiben eines medizinischen Navigationssystems und medizinisches Navigationssystem | |
WO2016134911A1 (de) | Medizinisches instrumentarium und verfahren | |
EP2008597B1 (de) | Vorjustierung von justierbaren Knochenschneidblöcken zum Ermöglichen einer Navigation der Schnittebene bezüglich Referenzobjekten | |
WO2007095917A2 (de) | Justier- und führungssystem für werkzeuge | |
DE102010040987A1 (de) | Verfahren zum Platzieren eines Laparoskopieroboters in einer vorgebbaren Relativlage zu einem Trokar | |
DE102010041564B4 (de) | Orientierungsvorrichtung | |
DE10243162A1 (de) | Rechnergestütztes Darstellungsverfahren für ein 3D-Objekt | |
EP3073937B1 (de) | Medizinisches instrumentarium | |
WO2002074500A2 (de) | Vorrichtung zum anzeigen der räumlichen position eines chirurgischen instruments während einer operation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: A61B0019000000 Ipc: A61B0034200000 |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: STRYKER EUROPEAN OPERATIONS HOLDINGS LLC, KALA, US Free format text: FORMER OWNER: STRYKER EUROPEAN HOLDINGS VI, LLC (N.D. GES. D. STAATES DELAWARE), KALAMAZOO, MICH., US Owner name: STRYKER EUROPEAN OPERATIONS HOLDINGS LLC, KALA, US Free format text: FORMER OWNER: STRYKER LEIBINGER GMBH & CO. KG, 79111 FREIBURG, DE Owner name: STRYKER EUROPEAN HOLDINGS I, LLC (N.D. GES. D., US Free format text: FORMER OWNER: STRYKER EUROPEAN HOLDINGS VI, LLC (N.D. GES. D. STAATES DELAWARE), KALAMAZOO, MICH., US Owner name: STRYKER EUROPEAN HOLDINGS I, LLC (N.D. GES. D., US Free format text: FORMER OWNER: STRYKER LEIBINGER GMBH & CO. KG, 79111 FREIBURG, DE |
|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: WUESTHOFF & WUESTHOFF, PATENTANWAELTE PARTG MB, DE |
|
R016 | Response to examination communication | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: STRYKER EUROPEAN OPERATIONS HOLDINGS LLC, KALA, US Free format text: FORMER OWNER: STRYKER EUROPEAN HOLDINGS I, LLC (N.D. GES. D. STAATES DELAWARE), KALAMAZOO, MICH., US |
|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: WUESTHOFF & WUESTHOFF, PATENTANWAELTE PARTG MB, DE |