DE102007054317A1 - Stereotactic instrument with retrofitted motor control and PC integration in brain atlases - Google Patents

Stereotactic instrument with retrofitted motor control and PC integration in brain atlases Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein stereotaktisches Instrument mit nachgerüsteter digitaler Motoransteuerung und Integration mit rechnergestützten Hirn-Atlanten zur computergesteuerten, Atlas-basierten, motorisierten Positionierung eines Werkzeugs im Gehirn. Diese kostengünstige Lösung ermöglicht eine komfortable Bedienung der Manipulatoren bei gleichzeitig verbesserter Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Werkzeug-Positionierung durch den Einsatz der Motorsteuerung. Gleichzeitig werden fortgeschrittene Software-Anwendungen wie Integration digitaler Atlanten oder Einbindung in Experiment-Kontrolloberflächen unterstützt und vorangetrieben.The invention relates to a stereotactic instrument with retrofitted digital motor control and integration with computer-aided brain atlases for computer-controlled, atlas-based, motorized positioning of a tool in the brain. This cost-effective solution allows convenient operation of the manipulators while improving accuracy and reproducibility of tool positioning through the use of motor control. At the same time, advanced software applications such as integration of digital atlases or integration into experimental control surfaces are supported and promoted.

Description

Die Erfindung betrifft ein Stereotaktisches Instrument mit nachgerüsteter digitaler Motoransteuerung und Integration mit rechnergestützten Hirn-Atlanten, zur computergesteuerten, Atlas-basierten, motorisierten Positionierung eines Werkzeugs im Gehirn.The The invention relates to a stereotactic instrument with retrofitted digital motor control and integration with computer-aided Brain atlases, for computerized, atlas-based, motorized Positioning a tool in the brain.

Stand der Technik:State of the art:

Unter der Bezeichnung Stereotaktisches Instrument ist eine Vorrichtung bekannt geworden, mit deren Hilfe ein Werkzeug an einer vorgegebenen Stelle innerhalb eines Körpers plaziert wird. Wesentlich dabei ist, dass der Körper rigide mit einem vordefinierten Koordinatensystem verbunden ist. Unter Körper versteht man einen Körper oder Körperteil in anatomischem Sinne, z. B. das Gehirn. Als Werkzeuge werden insbesondere Elektroden, Nadeln oder Kanülen eingesetzt.Under The term stereotactic instrument is a device become known, with the help of a tool at a predetermined location placed within a body. Essential here is that the body is rigid with a predefined coordinate system connected is. Body is a body or body part in anatomical sense, z. For example, the brain. In particular, electrodes, needles or cannulas are used as tools used.

Herkömmliche stereotaktische Instrumente, die in der tierexperimentellen Hirnforschung eingesetzt werden, basieren auf ein kartesisches Koordinatensystem und sind für jede der drei Achsen des x,y,z-Koordinatensystems mit jeweils einem Manipulator ausgerüstet, dessen linearer Vorschub durch manuelle Bedienung eines Handrads erfolgt. Das Werkzeug wird üblicherweise entlang der vertikalen z-Richtung in das Gewebe vorgeschoben.conventional stereotactic instruments used in animal experimental brain research are based on a Cartesian coordinate system and are for each of the three axes of the x, y, z coordinate system each equipped with a manipulator whose linear Feed by manual operation of a handwheel takes place. The tool is usually along the vertical z-direction in advanced the tissue.

In der Regel wird zur Ansteuerung der Hirnstrukturen ein Atlas herangezogen. Dieser liefert dreidimensionale Koordinaten für die Hirnstrukturen, die durch ein, üblicherweise kartesisches, Koordinatensystem gegeben sind, das sich an einem oder mehreren anatomischen Merkmalen orientiert. Die Planung der Werkzeugansteuerung erfolgt aufgrund des Atlas, die konkrete Ansteuerung hat jedoch im Koordinatensystem des Stereotaktischen Instruments zu erfolgen. Polare oder zylindrische Koordinatensysteme können gelegentlich zur Anwendung kommen.In As a rule, an atlas is used to control the brain structures. This provides three-dimensional coordinates for the brain structures that by a, usually Cartesian, coordinate system are given, which is based on one or more anatomical features oriented. The planning of the tool control is based on the Atlas, however, has the concrete control in the coordinate system of the stereotactic instrument. Polar or cylindrical Coordinate systems may occasionally be used.

Eine Standardausführung eines Stereotaktischen Instruments ist in 1 gezeigt: Dieser besteht aus einer Halterungs Baugruppe (100), einer Manipulator Baugruppe (200), und einer Werkzeug Baugruppe (300). Zur Halterungs Baugruppe (100) gehören Grundplatte (110) und U-Rahmen (120). Dazu werden zur etablierten 3-Punktfixierung des Tieres ein Mundstück (121) und zwei Ohrenstifte (122, 123) eingesetzt. Hinzu kommt ein Sockel (130), der ein Gleiten der x-Manipulatorschiene (140) ermöglicht. Die Manipulator Baugruppe (200) setzt sich aus Drehkreuz (210) mit Klemmschraube (211), horizontalem y-Manipulatorarm (250), vertikalem z-Manipulatorarm (240), verfahrbahrem Block (260) und V-Block (270) zur Befestigung der Werkzeuggruppe (300). Zur Werkzeug Baugruppe (300) gehören Sicherungsklemme (310), Werkzeugschaft (320) und Werkzeughalter (330).A standard version of a stereotactic instrument is in 1 shown: This consists of a bracket assembly ( 100 ), a manipulator assembly ( 200. ), and a tool assembly ( 300 ). To bracket assembly ( 100 ) include base plate ( 110 ) and U-frames ( 120 ). For this purpose, for the established 3-point fixation of the animal a mouthpiece ( 121 ) and two ear pins ( 122 . 123 ) used. There is also a socket ( 130 ), which is a sliding of the x-manipulator rail ( 140 ). The manipulator assembly ( 200. ) consists of turnstile ( 210 ) with clamping screw ( 211 ), horizontal y manipulator arm ( 250 ), vertical z-manipulator arm ( 240 ), moving block ( 260 ) and V block ( 270 ) for fastening the tool group ( 300 ). To tool assembly ( 300 ) include fuse terminal ( 310 ), Tool shank ( 320 ) and tool holders ( 330 ).

Das Stereotaktische Instrument ermöglich die Fixierung des Versuchstieres und die Positionierung des Werkzeugs in alle 3 othogonalen Richtungen, durch manuelle Steuerung der x,y,z-Manipulatoren.The Stereotactic instrument allows the fixation of the Test animal and the positioning of the tool in all 3 othogonal Directions, by manual control of the x, y, z manipulators.

Die Koordinaten werden von einem Nonius abgelesen, dessen Genauigkeit 0.1 mm beträgt. Die Einstellung der Position erfolgt über ein Drehknopf, wodurch die Präzision der Positionierung nicht garantiert werden kann.The Coordinates are read by a vernier whose accuracy 0.1 mm. The position is set via a knob, reducing the precision of positioning can not be guaranteed.

Ein weiterer Nachteil der Stereotaktischen Instrumente dieser Art stellt die Tatsache dar, dass die aktuelle Position von einer Nonius-Skala abgelesen werden muss. Diese Positionsbestimmung wird während eines Experiments häufig durchgeführt. Das Ablesen erfolgt von den drei zueinander orthogonalen Achsen. Dies ist mit erheblichen Aufwand verbunden, wenn man bedenkt, dass solche Versuche unter anderem unter Abzugshauben oder ähnlichen Anordnungen stattfinden können, die ein Ablesen erschweren und Lese- und Übertragungsfehler ermöglichen.One Another disadvantage of stereotactic instruments of this kind the fact that the current position of a vernier scale must be read. This position determination is during an experiment often performed. The reading takes place from the three mutually orthogonal axes. This is with considerable effort, considering that such attempts among other things under fume hoods or similar arrangements that make it difficult to read and read and allow transmission errors.

Aus der US 2003/0120282 A1 ist eine verbesserte Ausführung eines Stereotatkischen Instruments bekannt geworden, bei der nachgerüstete lineare Skalen mit Positionssensoren und digitaler Anzeige an einem Standardversion eines Stereotatkischen Instruments angebracht werden. Diese Ausführung ist unter der Bezeichnung Digitaler Stereotaktischer Manipulator bekannt. Ein wesentlicher Vorteil besteht in der sogenannten Null-Setz-Funktion, die eine Kalibrierung der Anzeige vorsieht, so dass die angezeigten Koordinaten nicht mehr die absoluen Koordinaten des Koordinatensystems des Stereotaktischen Instruments darstellen, sondern.From the US 2003/0120282 A1 An improved version of a stereotkat instrument has become known in which retrofitted linear scales with position sensors and digital display are mounted on a standard version of a stereotactic instrument. This embodiment is known as the Digital Stereotactic Manipulator. A significant advantage consists in the so-called zero-set function, which provides a calibration of the display, so that the displayed coordinates no longer represent the absolute coordinates of the coordinate system of the stereotactic instrument, but.

In der US 2007/0055289 A1 wird eine Ausführung beschrieben, die das System durch zwei Rotationssensoren und durch ein Vorschubmodul zur Feineinstellung entlag der z-Achse ergänzt.In the US 2007/0055289 A1 an embodiment is described which supplements the system by two rotation sensors and by a feed module for fine adjustment along the z-axis.

Aus der US 2006/0052689 A1 ist eine weitere Verbesserung bekannt geworden, bei der ein Digitaler Stereotaktischer Manipulator die durch o. g. Sensoren ermittelten Koordinaten über eine digitale Schnittstelle an ein Computersystem übertragen, welcher eine direkte Visualisierung dieser Positionsdaten in einem digitalisierten Hirn-Atlas ermöglicht. Die Verbindung des Digitalen Stereotaktischen Manipulators zum Computersystem kann entweder direkt oder über einen programmierbaren logischen Controller (PLC) mit Touch-Screen-Möglichkeit erfolgen. Der Einsatz von Hirn-Atlanten stellt ein gängiges Hilfsmittel in der Hirnforschung dar. Für sämtliche in der Hirnforschung eingesetzten Spezies stehen Atlanten in stereotaktischen Koordinaten zur Verfügung, beispielsweise für Ratte ( Rat Brain Atlas, 5th ed., 2004, Paxinos and Watson ), Maus ( Mouse Brain Atlas, 2nd ed., 2001, Paxinos and Franklin ), Affe ( Rhesus Monkey Brain Atlas, 1999, Paxinos, Huang and Toga ), die sowohl in Druck- als auch in digitaler CD-Version verfügbar sind.From the US 2006/0052689 A1 a further improvement has become known in which a digital stereotactic manipulator transmits the coordinates determined by the above-mentioned sensors via a digital interface to a computer system which enables a direct visualization of these position data in a digitized brain atlas. The digital stereotactic manipulator can be connected to the computer system either directly or via a programmable logic controller (PLC) with touch-screen capability. The use of brain atlases is a common tool in brain research. For all in of the species used in brain research, atlases are available in stereotactic coordinates, for example for rat ( Rat Brain Atlas, 5th Ed., 2004, Paxinos and Watson ), Mouse ( Mouse Brain Atlas, 2nd ed., 2001, Paxinos and Franklin ), Monkey ( Rhesus Monkey Brain Atlas, 1999, Paxinos, Huang and Toga ), which are available in both print and digital CD versions.

Problem:Problem:

Diese Vorrichtungen weisen allesamt nicht unerhebliche Nachteile auf. Insbesondere ist die manuelle Positionierung über Drehknopf unkomfortabel und aufgrund impliziter Limitierung der Feinmotorik hinsichtlich Genauigkeiten und Reproduzierbarkeit eingeschränkt. Ferner ist eine aktive Integration in übliche Experimentieroberflächen, die über das passive Einlesen von Positionierungsdaten und deren Visualisierung in Atlasschnitten hinausgehen, nicht möglich. Die Anwahl einer Zielposition und die anschliessende gezielte Ansteuerung unter automatisierten anwenderunabhängigen Bedingungen ist mit den bisher verfügbaren Anordnungen nicht durchzuführen.These All devices have not insignificant disadvantages. In particular, the manual positioning via rotary knob uncomfortable and due to implicit limitation of fine motor skills regarding Accuracies and reproducibility limited. Further is an active integration into common experimental surfaces, via passive reading of positioning data and their visualization in atlas cuts go, not possible. The selection of a target position and the subsequent targeted control under automated user-independent conditions is not possible with the arrangements available so far.

Lösung:Solution:

Es ist ein wichtiges Ziel der Erfindung, diese und weitere Nachteile des Standes der Technik zu überwinden.It is an important object of the invention, these and other disadvantages of the prior art overcome.

Die Kernidee der Erfindung ist die Nachrüstung eines Stereotaktischen Instruments mit einer digitalen Motoransteuerung mit dem Ziel einer aktiven, direkt Atlas-basierten, computergesteuerten, motorisierten Positionierung eines Werkzeugs im Gehirn.The The core idea of the invention is the retrofitting of a stereotactic Instruments with a digital motor control with the aim of a active, direct atlas-based, computer-controlled, motorized Positioning a tool in the brain.

Sämtliche Vorteile der vorbeschriebenen Ausführungen im Vergleich zur Standardausführung des Stereotaktischen Instruments sind auch durch die vorliegenden Erfindung gegeben, so dass im folgenden nur die zusätzlichen Vorteile erörtert werden.All Advantages of the above-described embodiments in comparison to the standard version of the stereotactic instrument are also given by the present invention, so that in the following only the additional benefits will be discussed.

Wesentlicher Vorteile der Erfindung sind eine komfortablere Bedienung der Manipulatoren bei gleichzeitig verbesserter Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Werkzeug-Positionierung durch den Einsatz der Motorsteuerung anstelle der manuellen Bedienung (2, 3, 4). Eine praktikable Ausführung sieht Schrittmotoren vor, mit beispielsweise 24 Schritte/Motorumdrehung, sowie einem Motorgetriebe mit einer Untersetzung von ca. 100:1. Bei einer Steigung der Gewindespindel von 0.2 Zoll/Umdrehung ergibt sich eine Positionierungsgenauigkeit von ca. 2 μm. Die Motoren werden von einem Controllermodul angesteuert, welcher über eine USB-Schnittstelle an einen Laptop-Computer angeschlossen ist.Significant advantages of the invention are a more comfortable operation of the manipulators with simultaneously improved accuracy and reproducibility of the tool positioning through the use of the motor control instead of manual operation ( 2 . 3 . 4 ). A practicable design provides stepper motors, for example, with 24 steps / motor revolution, and a motor gear with a reduction of about 100: 1. With a pitch of the threaded spindle of 0.2 inches / revolution results in a positioning accuracy of about 2 microns. The motors are controlled by a controller module, which is connected via a USB interface to a laptop computer.

Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit der Nachrüstung eines vorbestehenden Stereotaktischen Instruments, was eine kostengünstige und sinnvolle Erweiterung des Anwendungsspektrums darstellt.One Another advantage is the possibility of retrofitting a pre-existing stereotactic instrument, which is a cost-effective and meaningful extension of the application spectrum.

Eine vorteilhafte Ausführung, sieht eine vereinfachte Alternative vor, bei der die Computeransteuerung durch einen programmierbaren Mikrocontroller mit digitaler Eingabemöglichkeit ersetzt wird.A advantageous embodiment, provides a simplified alternative before, in which the computer control by a programmable Microcontroller with digital input option replaced becomes.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass über die Software-Integration des Hirn-Atlas eine aktive, Atlas-basierte Positionierung des Werkzeugs unter optimaler Visualisierung möglich ist (5).Another advantage of the invention is that via the software integration of the brain atlas, an active, atlas-based positioning of the tool under optimal visualization is possible ( 5 ).

Die Anwahl einer Zielposition und die anschliessende gezielte Ansteuerung unter automatisierten, anwenderunabhängigen Bedingungen wird aufgrund der Erfindung erstmalig realisierbar.The Selection of a target position and the subsequent targeted control under automated, user-independent conditions becomes realizable for the first time due to the invention.

Eine praktikable Variante der Erfindung sieht vor, dass gemäß Anspruch 3 eine Integration des Stereotaktischen Instruments in allgemeine tierexperimentelle Softwareapplikationen ermöglicht wird (6). Applikationen dieser Art sind beispielsweise elektrophysiologische Anwendungen oder Injektionsexperimente.A practicable variant of the invention provides that, according to claim 3, integration of the stereotactic instrument into general animal experimental software applications is made possible ( 6 ). Applications of this kind are, for example, electrophysiological applications or injection experiments.

Vorteilhaft kann ein modifiziertes konstruktives Design eines Stereotaktischen Instruments mit bereits integrierter Motoransteuerung darstellen, bei der beispielsweise eine geringere Steigung der Gewindespindel der Manipulatoren zu einer verbesserten Genauigkeit der Positionierung führt.Advantageous can be a modified constructive design of a stereotactic Represent instruments with already integrated motor control, in the example, a lower pitch of the threaded spindle the manipulators for improved accuracy of positioning leads.

Um das Einsatzgebiet der Erfindung zu erhöhen, erstreckt sich diese auch auf Stereotaktische Instrumente, die auf alternative polare oder zylindrische Koordinatensysteme basieren.Around to increase the field of application of the invention extends This also applies to stereotactic instruments that are based on alternative polar or cylindrical coordinate systems are based.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels:Description of an embodiment:

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:in the The invention will be explained in more detail below with reference to the figures. Showing:

1 eine Standardausführung eines Stereotaktischen Instruments 1 a standard version of a stereotactic instrument

2 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung eines Stereotaktisches Instruments mit nachgerüsteter digitaler Motoransteuerung 2 an embodiment of the invention of a stereotactic instrument with retrofitted digital motor drive

3 eine detaillierte Zeichnung des x-Manipulators gemäß Erfindung 3 a detailed drawing of the x-manipulator according to the invention

4 eine detaillierte Zeichnung der y- und z-Manipulatoren gemäß Erfindung 4 a detailed drawing of the y and z manipulators according to the invention

5 eine coronales Atlasschnittbild welche die Atlas-basierte Positionierung der Werkzeugspitze und deren Visualisierung darstellt. 5 a coronal atlas image depicting the atlas-based positioning of the tool tip and its visualization.

6 eine beispielhafte Softwareapplikation zur Kontrolle und Management eines elektrophysiologischen Experiments, bei der die erfindungsgemäße Atlas-basierte Motoransteuerung in die Gesamtanwendung integriert ist. 6 an exemplary software application for controlling and managing an electrophysiological experiment, in which the Atlas-based motor drive according to the invention is integrated into the overall application.

Die in 1 dargestellte Standardausführung eines Stereotaktischen Instruments wurde bereits im Abschnitt Stand der Technik erläutert.In the 1 illustrated standard version of a stereotactic instrument has already been explained in the section prior art.

2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung eines Stereotaktisches Instruments mit nachgerüsteter digitaler Motoransteuerung. Im Vergleich zur Standardausführung aus 1 lassen sich folgende Ergänzungen hervorheben: als Nachrüstung für den x-Achsen-Manipulator den Aufsatz Motoransteuerung (150), Motorstecker (155), Motorkabel (156), als Nachrüstung für den y-Achsen-Manipulator den Aufsatz Motoransteuerung (290), Motorstecker (295), Motorkabel (296), als Nachrüstung für den z-Achsen-Manipulator den Aufsatz Motoransteuerung (280), Motorstecker (285), Motorkabel (286). Die übrigen Bezeichnungen entsprechen denen aus 1. Nicht dargestellt sind die Werkzeug Baugruppe, das Controllermodul für die 3 Motoren mit Netzteil und USB-Kabel, sowie der Laptop-Computer mit integriertem, digitalisiertem Atlas. 2 shows an embodiment of the invention of a stereotactic instrument with retrofitted digital motor drive. Compared to the standard version 1 The following additions can be highlighted: As retrofit for the x-axis manipulator, the top motor control ( 150 ), Motor plug ( 155 ), Motor cable ( 156 ), as a retrofit for the y-axis manipulator the essay motor control ( 290 ), Motor plug ( 295 ), Motor cable ( 296 ), as a retrofit for the z-axis manipulator the essay motor control ( 280 ), Motor plug ( 285 ), Motor cable ( 286 ). The other names correspond to those from 1 , Not shown are the tool assembly, the controller module for the 3 motors with power supply and USB cable, as well as the laptop computer with integrated, digitized atlas.

3 zeigt ein Detail des Ausführungsbeispiel der Erfindung, den x-Manipulator betreffend. Der x-Manipulator besteht aus einem Sockel (130), der ein Gleiten der x-Manipulatorschiene (140) ermöglicht. Die x-Manipulatorschiene (140) setzt sich aus Gleitschiene (147), Gewindespindel (142), Buchse (145), Endstück (146), einem Paar Federscheiben (143a, b) und einem Paar Kunsstoffscheiben (144a, b), sowie aus einem Drehknopf (141), der erfindungsgemäß mit der x-Motoransteuerung ausgetausscht wird. Die Montage der x-Motoransteuerung setzt sich aus folgenden Schritten zusammen: Entfernung des Drehknopfs (141), Verbindung der Gewindespindel (142) mit dem Motor mit integriertem Getriebe für die x-Achse (151) über eine Kupplung (nicht gezeigt) nach erfolgter Vorspannung, Anbringen des Aufsatzes (150, 2) dessen Fixierung sowohl an Motor (151) als auch an das Endstück (146). 3 shows a detail of the embodiment of the invention, concerning the x-manipulator. The x manipulator consists of a socket ( 130 ), which is a sliding of the x-manipulator rail ( 140 ). The x-manipulator rail ( 140 ) consists of slide rail ( 147 ), Threaded spindle ( 142 ), Rifle ( 145 ), Tail ( 146 ), a pair of spring washers ( 143a , b) and a pair of plastic discs ( 144a , b), as well as from a rotary knob ( 141 ), which is exchanged according to the invention with the x-motor drive. The assembly of the x-motor control consists of the following steps: Removal of the rotary knob ( 141 ), Connection of the threaded spindle ( 142 ) with the engine with integrated transmission for the x-axis ( 151 ) via a coupling (not shown) after preloading, attaching the essay ( 150 . 2 ) whose fixation both to engine ( 151 ) as well as to the tail ( 146 ).

4 zeigt ein Detail des Ausführungsbeispiel der Erfindung, die y- und z-Manipulatorarme betreffend. Der z-Manipulatorarm (240) setzt sich aus Gewindespindel (242), Buchse mit Innengewinde (245), Endstück (246), Noniusstange (247), Stabilisierungsstange (248), einem Paar Federscheiben (243a, b) und einem Paar Kunsstoffscheiben (244a, b), sowie aus einem Drehknopf (241), der erfindungsgemäß mit der z-Motoransteuerung ausgetausscht wird. Die Montage der z-Motoransteuerung setzt sich aus folgenden Schritten zusammen: Entfernung des Drehknopfs (241), Verbindung der Gewindespindel (242) mit dem Motor mit integriertem Getriebe für die z-Achse (281) über eine Kupplung (nicht gezeigt) nach erfolgter Vorspannung, Anbringen des Aufsatzes (280, 2) dessen Fixierung sowohl an Motor (281) als auch an das Endstück (246). Der y-Manipulatorarm (250) setzt sich aus Gewindespindel (252), Buchse mit Innengewinde (255), Endstück (256), Noniusstange (257), Stabilisierungsstange (258), einem Paar Federscheiben (253a, b) und einem Paar Kunsstoffscheiben (254a, b), sowie aus einem Drehknopf (251), der erfindungsgemäß mit der y-Motoransteuerung ausgetausscht wird. Die Montage der y-Motoransteuerung setzt sich aus folgenden Schritten zusammen: Entfernung des Drehknopfs (241), Verbindung der Gewindespindel (242) mit dem Motor mit integriertem Getriebe für die y-Achse (281) über eine Kupplung (nicht gezeigt) nach erfolgter Vorspannung, Anbringen des Aufsatzes (280, 2) dessen Fixierung sowohl an Motor (281) als auch an das Endstück (246). Abgebildet sind noch der verfahrbare Block (260) und der V-Block (270), der zur Montage der Werkzeug Baugruppe dient. 4 shows a detail of the embodiment of the invention concerning the y and z manipulator arms. The z manipulator arm ( 240 ) consists of threaded spindle ( 242 ), Socket with internal thread ( 245 ), Tail ( 246 ), Vernier bar ( 247 ), Stabilization bar ( 248 ), a pair of spring washers ( 243a , b) and a pair of plastic discs ( 244a , b), as well as from a rotary knob ( 241 ), which is replaced according to the invention with the z-motor drive. The assembly of the z-motor drive consists of the following steps: Removal of the rotary knob ( 241 ), Connection of the threaded spindle ( 242 ) with the engine with integrated transmission for the z-axis ( 281 ) via a coupling (not shown) after preloading, attaching the essay ( 280 . 2 ) whose fixation both to engine ( 281 ) as well as to the tail ( 246 ). The y manipulator arm ( 250 ) consists of threaded spindle ( 252 ), Socket with internal thread ( 255 ), Tail ( 256 ), Vernier bar ( 257 ), Stabilization bar ( 258 ), a pair of spring washers ( 253a , b) and a pair of plastic discs ( 254a , b), as well as from a rotary knob ( 251 ), which is replaced according to the invention with the y-motor drive. The assembly of the y-Motoransteuerung consists of the following steps: Removal of the rotary knob ( 241 ), Connection of the threaded spindle ( 242 ) with the engine with integrated transmission for the y-axis ( 281 ) via a coupling (not shown) after preloading, attaching the essay ( 280 . 2 ) whose fixation both to engine ( 281 ) as well as to the tail ( 246 ). Pictured are still the movable block ( 260 ) and the V block ( 270 ), which is used for mounting the tool assembly.

5 zeigt ein coronales Atlasschnittbild welche die Atlas-basierte Positionierung der Werkzeugspitze und deren Visualisierung wiederspiegelt. In diesem Anwendungsbeispiel befindet sich die Werkzeugspitze an der x,y,z-Position (–3.6, 1.8, 5.8), wie aus den Atlasbildern ersichtlich. 5 shows a coronal atlas-section image reflecting the atlas-based positioning of the tool tip and its visualization. In this example of application, the tool tip is at the x, y, z position (-3.6, 1.8, 5.8) as seen in the atlas images.

6 zeigt eine beispielhafte Softwareapplikation zur Kontrolle und Management eines elektrophysiologischen Experiments, bei der die erfindungsgemäße Atlas-basierte Motoransteuerung in die Gesamtanwendung integriert ist. In einem Atlasausschnitt (600) wird die Position der Elektrode (Werkzeug) (710) visualisiert, sowie die bisherigen Zwischenpositionen im Verlauf des Experiments. Die Tiefenangabe (z-Koordinate) wird nochmal als Skaleneintrag (720) und als Zahlenwert (730) dargestellt. Des Weiteren wird das Signal (750) abgebildet, welches von der Elektrode an der genannten Position abgeleitet wird. Die Motoransteuerung (760) erfolgt komfortabel über die Pfeiltasten-Schaltflächen (761a, 761b), die Motorschrittweite (762) kann ebenfalls komfortabel angewählt werden. 6 shows an exemplary software application for controlling and managing an electrophysiological experiment, in which the Atlas-based motor drive according to the invention is integrated into the overall application. In an atlas section ( 600 ) the position of the electrode (tool) ( 710 ) as well as the previous intermediate positions in the course of the experiment. The depth specification (z-coordinate) is repeated as a scale entry ( 720 ) and as numerical value ( 730 ). Furthermore, the signal ( 750 ), which is derived from the electrode at said position. The motor control ( 760 ) is carried out conveniently via the arrow keys ( 761a . 761b ), the motor step size ( 762 ) can also be selected comfortably.

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Claims (6)

Stereotaktisches Instrument mit nachgerüsteter digitaler Motoransteuerung zur computergesteuerten, motorisierten Positionierung eines Werkzeugs im Gehirn.Stereotactic instrument with retrofitted digital motor control for computerized, motorized Positioning a tool in the brain. Stereotaktisches instrument nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Integration mit rechnergestützten Hirn-Atlanten zur Atlas-basierten, aktiven Positionierung eines Werkzeugs im Gehirn.Stereotactic instrument according to claim 1, characterized through integration with computer-aided brain atlases Atlas-based, active positioning of a tool in the brain. Stereotaktisches Instrument nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die zusätzliche Integration in eine allgemeine tierexperimentelle Softwareapplikation, beispielsweise bei elektrophysiologischen Messungen oder bei Injektionen.Stereotactic instrument according to claim 2, characterized through the additional integration into a general animal experiment Software application, for example in electrophysiological measurements or injections. Stereotaktisches Instrument nach Anspruch 1, wobei die Computeransteuerung durch eine vereinfachte Ansteuerung über einen programmierbaren Mikrocontroller mit digitaler Eingabemöglichkeit ersetzt wird.Stereotactic instrument according to claim 1, wherein the computer control by a simplified control via a programmable microcontroller with digital input capability is replaced. Stereotaktisches Instrument nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung nicht eine nachgerüstete Motoransteuerung besitzt, sondern bereits konstruktiv mit integrierter Motoransteuerung ausgestattet ist.Stereotactic instrument after one of the previous ones Claims, characterized in that the device does not have a retrofitted motor control, but already structurally equipped with integrated motor control is. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es nicht auf einem kartesischen Koordinatensystem basiert, sondern mit alternativen (polaren oder zylindrischen) Koordinatensystemen arbeitet.Use of a device according to one of the preceding Claims, characterized in that it is not on a Cartesian coordinate system based, but with alternative (polar or cylindrical) coordinate systems works.
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