DE102015102776A1 - Medizinisches Instrumentarium und Verfahren - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein medizinisches Instrumentarium mit einem Navigationssystem, das eine eine Kamera aufweisende optische Erfassungseinheit aufweist und eine mit dieser gekoppelte Datenverarbeitungseinheit, mit einem Stabilisierungselement eines chirurgischen Fixationssystems sowie einer medizinischen Markiereinrichtung, die in definierter räumlicher Anordnung am Stabilisierungselement gehalten oder von diesem umfasst oder gebildet ist, wobei mit dem Navigationssystem die Lage und Orientierung der Markiereinrichtung im Raum ermittelbar ist, wobei mittels der Erfassungseinheit zumindest zwei Aufnahmen des Stabilisierungselementes und der Markiereinrichtung unter unterschiedlicher Orientierung erstellbar und die Form des Stabilisierungselementes von der Datenverarbeitungseinheit anhand der zwei oder mehr Aufnahmen ermittelbar ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ermitteln der Form eines chirurgischen Stabilisierungselementes.
Description
- Die Erfindung betrifft ein medizinisches Instrumentarium.
- Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ermitteln der Form eines chirurgischen Stabilisierungselementes.
- Chirurgische Stabilisierungselemente kommen insbesondere als Bestandteile von chirurgischen Fixationssystemen zum Einsatz. Mittels eines derartigen Fixationssystemes lassen sich beispielsweise Knochen oder Knochenstücke relativ zueinander fixieren; ein typisches Anwendungsgebiet ist die Wirbelsäulenchirurgie, bei der Wirbelkörper gegen Bewegung relativ zueinander gesichert werden sollen. Dabei werden in den Wirbelkörpern Verankerungselemente, beispielsweise Knochenschrauben, verankert und mittels des Stabilisierungselementes, beispielsweise eines Stabes, miteinander verbunden.
- Ein derartiges Fixationssystem ist beispielsweise in der
DE 10 2010 016 448 A1 beschrieben. - Um einen Eingriff möglichst geringer Invasivität vorzunehmen ist es wünschenswert festzustellen, ob das Stabilisierungselement dazu geeignet ist, die Verankerungselemente so miteinander zu verbinden, dass die gewünschte Fixation erzielt wird. Erforderlichenfalls kann die Form des Stabilisierungselementes geändert oder ein Stabilisierungselement aus einer Mehrzahl von zur Verfügung stehenden Stabilisierungselementen unterschiedlicher Form ausgewählt werden. Vorzugsweise erfolgt die Feststellung, die Formänderung und/oder die Auswahl vor der Implantation des Stabilisierungselementes.
- In der
DE 103 14 882 A1 , derUS 2005/0262911 A1 US 8,549,888 B2 sind jeweils Vorrichtungen beschrieben, mit denen die Form chirurgischer Stabilisierungselemente verändert werden kann. - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Instrumentarium und ein Verfahren bereitzustellen, mit dem die Form eines chirurgischen Stabilisierungselementes auf einfache Weise ermittelt werden kann.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein medizinisches Instrumentarium mit einem Navigationssystem, das eine eine Kamera aufweisende optische Erfassungseinheit aufweist und eine mit dieser gekoppelte Datenverarbeitungseinheit, mit einem Stabilisierungselement eines chirurgischen Fixationssystems sowie einer medizinischen Markiereinrichtung, die in definierter räumlicher Anordnung am Stabilisierungselement gehalten oder von diesem umfasst oder gebildet ist, wobei mit dem Navigationssystem die Lage und Orientierung der Markiereinrichtung im Raum ermittelbar ist, wobei mittels der Erfassungseinheit zumindest zwei Aufnahmen des Stabilisierungselementes und der Markiereinrichtung unter unterschiedlicher Orientierung erstellbar und die Form des Stabilisierungselementes von der Datenverarbeitungseinheit anhand der zwei oder mehr Aufnahmen ermittelbar ist.
- In die vorliegende Erfindung fließt der Gedanke mit ein, dass mittels eines medizinischen Navigationssystems eine medizinische Markiereinrichtung hinsichtlich Lage und Orientierung und dementsprechend Lageänderung und Orientierungsänderung erfasst werden kann. Das Navigationssystem weist eine optische Erfassungseinheit mit mindestens einer Kamera auf, mit der Aufnahmen des Stabilisierungselementes einschließlich der daran angeordneten Markiereinrichtung erstellt werden können. Zumindest zwei Aufnahmen werden zeitlich aufeinanderfolgend unter unterschiedlicher Orientierung erstellt, d. h. unter unterschiedlicher relativer Lage und Richtung des Navigationssystems und des Stabilisierungselementes mit der Markiereinrichtung. Die Markiereinrichtung stellt eine Referenz bereit und definiert ein Referenzkoordinatensystem, in dem aus den Aufnahmen des Stabilisierungselementes von der Datenverarbeitungseinheit dessen Form erstellt werden kann. Hierzu können in der Datenverarbeitungseinheit Bildverarbeitungsalgorithmen ausführbar hinterlegt sein, die die Aufnahmen der mindestens einen Kamera analysieren und anhand der Lage- und/oder Orientierungsinformation aufgrund der Markiereinrichtung die dreidimensionale Gestalt des Stabilisierungselementes in hinreichender Genauigkeit bestimmen.
- Das erfindungsgemäße Instrumentarium erlaubt es insbesondere, die Form des Stabilisierungselementes zu ermitteln, ohne dass dieses zu diesem Zweck räumlich fixiert sein muss. Der apparative Aufwand, um die Form des Stabilisierungselementes zu ermitteln, kann dadurch gering gehalten werden. Dies erleichtert auch die Handhabung des Instrumentariums und verringert den Aufwand, die Form zu bestimmen.
- Vorteilhafterweise umfasst die Erfassungseinheit genau eine Kamera, um die konstruktive Ausgestaltung des Navigationssystems zu vereinfachen. Das Vorsehen einer Stereokamera ist nicht erforderlich.
- Bei dem Stabilisierungselement kann es sich um ein im Körper verbleibendes Implantat handeln oder um ein nur vorübergehend verwendetes Probeimplantat, das auch als Werkzeug des Instrumentariums angesehen werden kann.
- Das Stabilisierungselement kann insbesondere, wie erwähnt, ein Stab sein.
- Das Stabilisierungselement kann aus einem Kunststoffmaterial oder aus einem Metall gefertigt sein.
- Günstig ist es, wenn aufeinanderfolgend mehr als zwei Aufnahmen des Stabilisierungselementes und der Markiereinrichtung erstellbar sind, anhand derer die Form des Stabilisierungselementes ermittelbar ist, wobei die Orientierungen und Aufnahmen paarweise voneinander unterschiedlich sind. Dadurch lässt sich die Form des Stabilisierungselementes noch genauer ermitteln.
- Weist das Stabilisierungselement eine Längserstreckung auf, beispielsweise bei Ausgestaltung als Stab, werden die Aufnahmen bevorzugt unter Ausrichtung einer optischen Achse der mindestens einen Kamera im Winkel und insbesondere quer zur Längsrichtung des Stabilisierungselementes aufgenommen. Zwischen zwei Aufnahmen wird die Kamera bevorzugt um 90° bezüglich der Längserstreckung des Stabilisierungselementes gedreht.
- Für eine konstruktiv einfache Ausgestaltung und eine kostengünstige Fertigung des Instrumentariums ist es günstig, wenn das Navigationssystem ein handhaltbares integriertes Navigationssystem ist. Unter "integriert" wird vorliegend insbesondere verstanden, dass die Erfassungseinheit und die Datenverarbeitungseinheit in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. In dem Gehäuse ist vorzugsweise eine Anzeigeeinheit des Navigationssystems angeordnet.
- Beispielsweise ist das handhaltbare integrierte Navigationssystem ein Smartphone oder ein Tabletcomputer. Auf dem Smartphone oder Tabletcomputer kann ein Datenverarbeitungsprogramm ausführbar gespeichert sein, mit dem Daten der Erfassungseinheit von der Datenverarbeitungseinheit analysiert und die Form des Stabilisierungselementes ermittelt werden können.
- Von Vorteil ist es, wenn das Navigationssystem eine mit der Datenverarbeitungseinheit gekoppelte Anzeigeeinheit umfasst, an der die Aufnahmen des Stabilisierungselementes darstellbar oder bereitstellbar sind und/oder Hinweise für einen Benutzer, die Aufnahmen durchzuführen und/oder eine Darstellung des Stabilisierungselementes, ermittelt anhand der Aufnahmen.
- Es kann vorgesehen sein, dass das Stabilisierungselement Markierelemente der Markiereinrichtung umfasst oder bildet, beispielsweise sind die Markierelemente ausgestaltet als bevorzugt reflektierende Punkte oder Linien am Stabilisierungselement.
- Das Navigationssystem kann eine Beleuchtungseinheit aufweisen, mit der Licht, insbesondere sichtbares Licht, in Richtung auf die Markiereinrichtung emittierbar ist. Die Beleuchtungseinheit umfasst zum Beispiel mindestens eine LED-Lichtquelle und wird vorzugsweise von dem integrierten, handhaltbaren Navigationssystem umfasst.
- Die Markiereinrichtung kann am Stabilisierungselement mittelbar oder unmittelbar lösbar festgelegt oder festlegbar sein.
- Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Instrumentariums ist die Markiereinrichtung einstückig mit dem Stabilisierungselement verbunden, beispielsweise an dieses angeformt oder angeschweißt.
- Günstigerweise ist eine Sollbruchstelle vorgesehen zum Trennen der Markiereinrichtung vom Stabilisierungselement. Nach Ermitteln der Form des Stabilisierungselementes kann die Markiereinrichtung von diesem getrennt und das Stabilisierungselement implantiert werden.
- Günstig ist es, wenn das Instrumentarium ein Implantationswerkzeug für das Stabilisierungselement aufweist, an dem dieses und die Markiereinrichtung gehalten sind. Das Implantationswerkzeug ist beispielsweise handgeführt und erlaubt es, das Stabilisierungselement bevorzugt perkutan und minimalinvasiv zu implantieren. Über das Implantationswerkzeug ist die Markiereinrichtung in definierter räumlicher Anordnung zum Stabilisierungselement angeordnet. Die Markiereinrichtung kann mit dem Implantationswerkzeug lösbar verbindbar sein. Vorliegende Ausführungsform erlaubt es, die Form des Stabilisierungselementes zu ermitteln. Zugleich ist die Möglichkeit gegeben, das Stabilisierungselement über das Implantationswerkzeug mit der daran gehaltenen Markiereinrichtung bei der Implantation zu verfolgen. Besonders bei perkutaner Implantation wird dadurch die Handhabung eines chirurgischen Fixationssystems erheblich vereinfacht.
- Vorzugsweise weist das Instrumentarium eine Verformungseinrichtung auf, mit der die Form des Stabilisierungselementes veränderbar ist.
- Die Verformungseinrichtung ist zum Beispiel eine Biegeeinrichtung zum Biegen eines Stabes, als der das Stabilisierungselement ausgestaltet ist.
- Günstig ist es, wenn einer Bedienperson von der Datenverarbeitungseinheit an einer Hinweiseinheit des Navigationssystems, beispielsweise an einer Anzeigeeinheit, Formänderungsinformationen zur Handhabung der Verformungseinrichtung bereitstellbar sind, um das Stabilisierungselement ausgehend von der ermittelten Form in eine vorgebbare Form zu bringen. Beispielsweise kann die Datenverarbeitungseinheit vergleichen, ob die ermittelte Form des Stabilisierungselementes mit einer erforderlichen, gewünschten Form übereinstimmt. Die erforderliche Form kann zum Beispiel ermittelt werden, indem die Relativpositionen von Verankerungselementen des Fixationssystems festgestellt werden mit der Maßgabe, dass die Verankerungselemente mit dem Stabilisierungselement zu verbinden sind. Weicht die anhand der Aufnahmen ermittelte Form von der erforderlichen Form ab, kann das Stabilisierungselement mit der Verformungseinrichtung verformt werden. Zu diesem Zweck können der Bedienperson an der Anzeigeeinheit Formänderungsinformationen bereitgestellt werden und dadurch die Handhabung des Instrumentariums und des Fixationssystems erheblich vereinfacht werden.
- In entsprechender Weise ist es günstig, wenn vom Navigationssystem über eine Kommunikationsschnittstelle Formänderungsinformationen an die Verformungseinrichtung übertragbar sind, um das Stabilisierungselement ausgehend von der ermittelten Form in eine vorgebbare Form zu bringen. Die Verformungseinrichtung kann das Stabilisierungselement vorzugsweise ohne Zutun der Bedienperson anhand der ihr zugeführten Formänderungsinformationen in die vorgebbare, erforderliche Form bringen.
- Insbesondere ist denkbar, dass die Form des Stabilisierungselementes in situ erfasst und/oder bevorzugt in situ mittels der Verformungseinrichtung verändert wird.
- Günstig ist es, wenn das Instrumentarium eine weitere medizinische Markiereinrichtung umfasst, die in definierter räumlicher Anordnung an der Verformungseinrichtung gehalten oder von dieser umfasst oder gebildet ist, wenn mit dem Navigationssystem die Lage und Orientierung der weiteren Markiereinrichtung ermittelbar ist und wenn einer Bedienperson mit der Datenverarbeitungseinheit an einer Hinweiseinheit des Navigationssystems, beispielsweise an einer Anzeigeeinheit, Hinweise zum Führen der Verformungseinrichtung bereitstellbar sind. Dies gibt die Möglichkeit, die Verformungseinrichtung mittels des Navigationssystems im Raum zu verfolgen. Dadurch kann der Verformungsvorgang überwacht werden, zum Beispiel eine Biegeebene oder ein Biegeradius.
- Wie bereits erwähnt, betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren. Die eingangs gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Ermitteln der Form eines chirurgischen Stabilisierungselementes unter Einsatz eines Instrumentariums der vorstehend genannten Art gelöst mit einem Navigationssystem, das eine eine Kamera aufweisende optische Erfassungseinheit aufweist und eine mit dieser gekoppelte Datenverarbeitungseinheit, mit einem Stabilisierungselement eines chirurgischen Fixationssystems sowie einer medizinischen Markiereinrichtung, die in definierter räumlicher Anordnung am Stabilisierungselement gehalten oder von diesem umfasst oder gebildet ist, wobei mit dem Navigationssystem die Lage und Orientierung der Markiereinrichtung im Raum ermittelbar ist, wobei mittels der Erfassungseinheit zumindest zwei Aufnahmen des Stabilisierungselementes und der Markiereinrichtung unter unterschiedlicher Orientierung erstellt werden und die Form des Stabilisierungselementes von der Datenverarbeitungseinheit anhand der zwei oder mehr Aufnahmen ermittelt wird.
- Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:
-
1 : eine schematische perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Instrumentariums zur Durchführung eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens und -
2 : eine Verformungseinrichtung des Instrumentariums aus1 . -
1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine mit dem Bezugszeichen10 belegte vorteilhafte Ausführungsform eines medizinischen Instrumentariums. Das Instrumentarium10 umfasst ein Stabilisierungselement12 eines chirurgischen Fixationssystems und ein Implantationswerkzeug16 für das Stabilisierungselement12 . Weiter weist das Instrumentarium10 eine medizinische Markiereinrichtung18 auf und ein medizintechnisches Navigationssystem20 . Dieses ist in1 in zweierlei Orientierungen relativ zum Stabilisierungselement12 dargestellt, beim Instrumentarium10 jedoch nur einmal vorhanden. - Das Instrumentarium
10 umfasst ferner eine in2 in Seitenansicht dargestellte Verformungseinrichtung22 zum Verformen des Stabilisierungselementes12 und eine daran angeordnete weitere medizinische Markiereinrichtung24 . - Das Fixationssystem
14 dient zur Fixierung von in1 schematisch dargestellten Wirbelkörpern26 gegen Bewegung relativ zueinander. Zu diesem Zweck weist das Fixationssystem14 Verankerungselemente28 auf in Gestalt von Knochenschrauben30 , die an den Wirbelkörpern26 fixiert sind. In Anwendung des Fixationssystems14 wird das Stabilisierungselement12 , ausgestaltet als Stab32 , an den Knochenschrauben30 fixiert. Über den Stab32 sind die Knochenschrauben30 starr miteinander verbunden. - Um die erforderliche Relativposition der Knochenschrauben
30 und damit der Wirbelkörper26 sicherzustellen ist es in der Praxis von Bedeutung, dass der Stab32 eine gewünschte, definierte Form aufweist. Die Form des Stabes32 wird anhand des Navigationssystems20 wie nachfolgend erläutert ermittelt. - Die medizinische Markiereinrichtung
18 ist vorliegend als sogenannter Rigid Body34 ausgestaltet. Die Markiereinrichtung18 umfasst eine Mehrzahl von Markierelementen36 . Die Markierelemente36 sind an einer gemeinsamen Halterung38 gehalten. Vorzugsweise sind die Markierelemente36 retroreflektierend für insbesondere sichtbares Licht ausgebildet. - Die Markiereinrichtung
18 ist beim Instrumentarium10 in definierter räumlicher Anordnung mittelbar am Stab32 gehalten. Zu diesem Zweck dient das Implantationswerkzeug16 . Der Stab32 ist beispielsweise an einem distalen Ende40 des Implantationswerkzeuges16 gehalten und nimmt relativ zu diesem eine definierte räumliche Anordnung ein. Die Markiereinrichtung18 ist ebenfalls in definierter räumlicher Anordnung am Implantationswerkzeug16 gehalten, beispielsweise an oder nahe einem Griffelement42 des Implantationswerkzeugs16 . - Aus diesem Grund ist die räumliche Lage und Orientierung des Stabes
32 relativ zur Lage und Orientierung der Markiereinrichtung18 bekannt. Wird die Markiereinrichtung18 im Raum mittels des Navigationssystems20 verfolgt, kann dadurch auch auf die Lage und die Orientierung des Stabes32 geschlossen werden. - Zur erleichterten Handhabung und zur einfachen Ausgestaltung des Instrumentariums
10 ist das Navigationssystem20 vorliegend als handhaltbares, integriertes Navigationssystem ausgestaltet. Beispielsweise handelt es sich dabei um ein(en) Smartphone oder Tablet-Computer44 . "Integriert" ist vorliegend insbesondere dahingehend aufzufassen, dass die Komponenten des Navigationssystems20 in einem gemeinsamen Gehäuse46 des Navigationssystems20 angeordnet sind. Beispielsweise weist das Navigationssystem20 eine im Gehäuse46 angeordnete Datenverarbeitungseinheit48 auf. - Ferner ist eine eine Kamera
50 aufweisende optische Erfassungseinheit52 im Gehäuse46 angeordnet. Günstigerweise ist genau eine digitale Kamera26 vorgesehen. Im Gehäuse46 ist außerdem eine Hinweiseinheit angeordnet, ausgestaltet als Anzeigeeinheit54 . Die Anzeigeeinheit54 ist insbesondere ein Touchscreen. - Ferner umfasst das Navigationssystem
20 eine im Gehäuse46 angeordnete Beleuchtungseinheit56 , die insbesondere eine LED-Lichtquelle umfasst. Mit der Beleuchtungseinheit56 kann Licht, insbesondere sichtbares Licht, in Richtung der Markiereinrichtung18 emittiert werden, und von deren Markierelementen36 reflektiertes Licht kann von der Kamera50 empfangen werden. - Die Datenverarbeitungseinheit
48 umfasst zum Beispiel einen Mikroprozessor oder ist als solcher ausgestaltet, auf dem ein Anwendungsprogramm des Navigationssystems20 ausgeführt werden kann. Das Anwendungsprogramm umfasst insbesondere Algorithmen für die Bildverarbeitung. - Beim Instrumentarium
10 kann mit dem Navigationssystem20 die Form des Stabes32 auf einfache Weise ermittelt werden. Zu diesem Zweck kann die Bedienperson mit der Kamera50 eine erste Aufnahme der Markiereinrichtung18 und des Stabes32 erstellen. Dies entspricht beispielsweise der Anordnung des Navigationssystems20 unten in1 . - Anschließend kann die Bedienperson eine zweite Aufnahme der Markiereinrichtung
18 und des Stabes32 in geänderter Orientierung erstellen. Dies entspricht zum Beispiel der oberen Darstellung des Navigationssystems20 in1 . - Es ist denkbar, dass die Bedienperson von der Markiereinrichtung
18 und dem Stab32 weitere Aufnahmen erstellt, wobei die Aufnahmen und die jeweilige Orientierung paarweise voneinander unterschiedlich sind. - Die Datenverarbeitungseinheit
48 ist so programmiert, dass sie anhand der von der Kamera50 erstellten, zeitlich aufeinanderfolgenden Aufnahmen die Form des Stabes32 ermittelt. Dies ist dadurch möglich, dass aufgrund der bekannten räumlichen Anordnung der Markiereinrichtung18 zum Stab32 durch Lage und Orientierung der Markiereinrichtung18 relativ zur Kamera50 , wie vorstehend erläutert, auch auf Lage und Orientierung des Stabes32 geschlossen werden kann. - Es zeigt sich in der Praxis, dass bereits mit zwei Aufnahmen durch Bildverarbeitung eine hinreichend gute Bestimmung der Form des Stabes
32 in drei Dimensionen möglich ist. - Vorzugsweise können der Bedienperson an der Anzeigeeinheit
54 Hinweise bereitgestellt werden, dass und wie, insbesondere in welcher Orientierung, die Aufnahmen erstellt werden sollten. Dabei ist es günstig, dass bei einem eine Längserstreckung aufweisenden Stabilisierungselement12 eine optische Achse der Kamera50 ungefähr quer zur Längserstreckung des Stabilisierungselementes12 ausgerichtet ist. - In
1 wird dies dadurch schematisch dargestellt, dass das Navigationssystem20 zum Erstellen der zwei Aufnahmen um etwa 90° in Bezug auf den Stab32 rotiert wird. - An der Anzeigeeinheit
54 können auch die Aufnahmen selbst oder eine Darstellung des Stabilisierungselementes12 , ermittelt anhand der Aufnahmen, dargestellt werden. Dies ist in1 schematisch gezeigt. - Ist die Form des Stabes
32 ermittelt, kann die Datenverarbeitungseinheit48 feststellen, ob der Stab32 die erforderliche Form und insbesondere Krümmung aufweist, damit die Knochenschrauben30 wie vorgesehen miteinander verbunden werden können. Ist dies der Fall, kann der Stab32 mit dem Implantationswerkzeug16 implantiert werden. - Als besonders vorteilhaft erweist es sich dabei, dass die Markiereinrichtung
18 am Implantationswerkzeug16 festgelegt ist. Unter Verfolgung der Markiereinrichtung18 kann der Stab32 bei der Implantation getrackt werden. An der Anzeigeeinheit54 kann der Benutzer mit Hinweisen zum Führen des Implantationswerkzeuges16 angeleitet werden. Es wird dabei davon ausgegangen, dass die Lage der Knochenschrauben30 in dem durch die Markiereinrichtung18 definierten Referenzkoordinatensystem bekannt ist. Beispielsweise ist eine der Knochenschrauben30 mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten medizinischen Markiereinrichtung versehen und die Position der anderen Knochenschrauben30 relativ zu dieser Markiereinrichtung bekannt. Dadurch kann der Stab32 beim Einsetzen relativ zu den Knochenschrauben30 getrackt werden. - Es ist möglich, die Form des Stabes
32 präoperativ oder auch in situ zu ermitteln. -
2 zeigt eine Verformungseinrichtung22 , um die Form des Stabes32 zu verändern. Die Verformungseinrichtung22 ist ausgestaltet als Biegeeinrichtung62 , insbesondere als handhaltbare und handbetätigbare Biegezange. Die Biegeeinrichtung62 weist beispielsweise relativ zueinander verschwenkbare Branchen64 auf. An einem distalen Ende66 der Branchen können Anlageelemente68 angeordnet sein zum Anlegen am Stab32 . Durch Handbetätigung kann der Stab32 gebogen werden. - An der Biegeeinrichtung
62 ist vorzugsweise eine weitere medizinische Markiereinrichtung24 angeordnet. Die Markiereinrichtung24 kann entsprechend wie die Markiereinrichtung18 vom Navigationssystem20 im Raum verfolgt werden und stimmt in Funktion mit dieser überein. - Wenn die Form des Stabes
32 , die anhand der Aufnahmen ermittelt worden ist, nicht mit der erforderlichen Form übereinstimmt, kann der Stab32 durch Biegen mit der Biegeeinrichtung62 in die gewünschte Form überführt werden. Zu diesem Zweck ist es zum Beispiel möglich, dass die Datenverarbeitungseinheit48 an der Anzeigeeinheit54 Hinweise für die Bedienperson bereitstellt, wie die Biegeeinrichtung62 zum Biegen des Stabes32 zu betätigen ist. - Das Biegen des Stabes
32 kann insbesondere in situ erfolgen. Von Vorteil ist es, wenn die Biegeeinrichtung62 dabei über die Markiereinrichtung24 vom Navigationssystem20 verfolgt wird. Dies gibt die Möglichkeit, die Bedienperson insbesondere in situ zum Biegen des Stabes32 anzuleiten. Ansatzpunkte der Anlageelemente68 am Stab32 , die Biegeebene und der Biegeradius können durch Verfolgen der Biegeeinrichtung62 relativ zum Stab32 überprüft und verifiziert werden. Erforderlichenfalls können an der Anzeigeeinheit54 Hinweise für die Bedienperson bereitgestellt werden, die Biegeeinrichtung62 am Stab32 zu repositionieren. - Anstelle der handbetätigten Verformungseinrichtung
22 kann auch eine maschinelle Verformungseinrichtung zum Einsatz kommen, wie dies bereits vorstehend erläutert wurde. Über eine Kommunikationsschnittstelle, zum Beispiel kabelgebunden oder kabellos, kann dieser Verformungseinrichtung eine Verformungsänderungsinformation bereitgestellt werden, damit die Verformungseinrichtung den Stab32 in die gewünschte Form bringt. - Bezugszeichenliste
-
- 10
- Instrumentarium
- 12
- Stabilisierungselement
- 14
- Fixationssystem
- 16
- Implantationswerkzeug
- 18
- Markiereinrichtung
- 20
- Navigationssystem
- 22
- Verformungseinrichtung
- 24
- Markiereinrichtung
- 26
- Wirbelkörper
- 28
- Verankerungselement
- 30
- Knochenschraube
- 32
- Stab
- 34
- Rigid body
- 36
- Markierelement
- 38
- Halterung
- 40
- Distales Ende
- 42
- Griffelement
- 44
- Smartphone
- 46
- Gehäuse
- 48
- Datenverarbeitungseinheit
- 50
- Kamera
- 52
- Erfassungseinheit
- 54
- Anzeigeeinheit
- 56
- Beleuchtungseinheit
- 62
- Biegeeinrichtung
- 64
- Branchen
- 66
- Distales Ende
- 68
- Anlageelement
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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-
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Claims (17)
- Medizinisches Instrumentarium (
10 ) mit einem Navigationssystem (20 ), das eine eine Kamera (50 ) aufweisende optische Erfassungseinheit (52 ) aufweist und eine mit dieser gekoppelte Datenverarbeitungseinheit (48 ), mit einem Stabilisierungselement (12 ) eines chirurgischen Fixationssystems (14 ) sowie einer medizinischen Markiereinrichtung (18 ), die in definierter räumlicher Anordnung am Stabilisierungselement (12 ) gehalten oder von diesem umfasst oder gebildet ist, wobei mit dem Navigationssystem (20 ) die Lage und Orientierung der Markiereinrichtung (18 ) im Raum ermittelbar ist, wobei mittels der Erfassungseinheit (52 ) zumindest zwei Aufnahmen des Stabilisierungselementes (12 ) und der Markiereinrichtung (18 ) unter unterschiedlicher Orientierung erstellbar und die Form des Stabilisierungselementes (12 ) von der Datenverarbeitungseinheit (48 ) anhand der zwei oder mehr Aufnahmen ermittelbar ist. - Instrumentarium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stabilisierungselement (
12 ) ein Stab (32 ) ist. - Instrumentarium nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als zwei Aufnahmen des Stabilisierungselementes (
12 ) und der Markiereinrichtung erstellbar sind, anhand derer die Form des Stabilisierungselementes (12 ) ermittelbar ist, wobei die Orientierungen und Aufnahmen paarweise voneinander unterschiedlich sind. - Instrumentarium nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Navigationssystem (
20 ) ein handhaltbares integriertes Navigationssystem (20 ) ist. - Instrumentarium nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Navigationssystem (
20 ) ein Smartphone (44 ) oder ein Tabletcomputer ist. - Instrumentarium nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Navigationssystem (
20 ) eine mit der Datenverarbeitungseinheit (48 ) gekoppelte Anzeigeeinheit (54 ) umfasst, an der die Aufnahmen des Stabilisierungselementes (12 ) darstellbar sind und/oder Hinweise für eine Bedienperson, die Aufnahmen durchzuführen und/oder eine Darstellung des Stabilisierungselementes (12 ), ermittelt anhand der Aufnahmen. - Instrumentarium nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stabilisierungselement Markierelemente der Markiereinrichtung umfasst oder bildet, beispielsweise ausgestaltet als Punkte oder Linien am Stabilisierungselement.
- Instrumentarium nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Markiereinrichtung am Stabilisierungselement lösbar festgelegt oder festlegbar ist.
- Instrumentarium nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Markiereinrichtung einstückig mit dem Stabilisierungselement verbunden ist.
- Instrumentarium nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sollbruchstelle vorgesehen ist zum Trennen der Markiereinrichtung vom Stabilisierungselement.
- Instrumentarium nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Instrumentarium (
10 ) ein Implantationswerkzeug (16 ) für das Stabilisierungselement (12 ) aufweist, an dem dieses und die Markiereinrichtung (18 ) gehalten sind. - Instrumentarium nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Instrumentarium (
10 ) eine Verformungseinrichtung (22 ) aufweist, mit der die Form des Stabilisierungselementes (12 ) veränderbar ist. - Instrumentarium nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformungseinrichtung (
22 ) eine Biegeeinrichtung (62 ) zum Biegen eines Stabes (32 ) ist, als der das Stabilisierungselement (12 ) ausgestaltet ist. - Instrumentarium nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass einer Bedienperson von der Datenverarbeitungseinheit (
48 ) an einer Hinweiseinheit des Navigationssystems (20 ), beispielsweise an einer Anzeigeeinheit (54 ), Formänderungsinformationen zur Handhabung der Verformungseinrichtung (22 ) bereitstellbar sind, um das Stabilisierungselement (12 ) ausgehend von der ermittelten Form in eine vorgebbare Form zu bringen. - Instrumentarium nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass vom Navigationssystem (
20 ) über eine Kommunikationsschnittstelle Formänderungsinformationen an die Verformungseinrichtung (22 ) übertragbar sind, um das Stabilisierungselement (12 ) ausgehend von der ermittelten Form in eine vorgebbare Form zu bringen. - Instrumentarium nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Instrumentarium (
10 ) eine weitere medizinische Markiereinrichtung (24 ) umfasst, die in definierter räumlicher Anordnung an der Verformungseinrichtung (22 ) gehalten oder von dieser umfasst oder gebildet ist, dass mit dem Navigationssystem (20 ) die Lage und Orientierung der weiteren Markiereinrichtung (24 ) ermittelbar ist und dass einer Bedienperson mit der Datenverarbeitungseinheit (48 ) an einer Hinweiseinheit des Navigationssystems (20 ), beispielsweise an einer Anzeigeeinheit (54 ), Hinweise zum Führen der Verformungseinrichtung (22 ) bereitstellbar sind. - Verfahren zum Ermitteln der Form eines chirurgischen Stabilisierungselementes unter Einsatz eines Instrumentariums nach einem der voranstehenden Ansprüche mit einem Navigationssystem, das eine eine Kamera aufweisende optische Erfassungseinheit aufweist und eine mit dieser gekoppelte Datenverarbeitungseinheit, mit einem Stabilisierungselement eines chirurgischen Fixationssystems sowie einer medizinischen Markiereinrichtung, die in definierter räumlicher Anordnung am Stabilisierungselement gehalten oder von diesem umfasst oder gebildet ist, wobei mit dem Navigationssystem die Lage und Orientierung der Markiereinrichtung im Raum ermittelbar ist, wobei mittels der Erfassungseinheit zumindest zwei Aufnahmen des Stabilisierungselementes und der Markiereinrichtung unter unterschiedlicher Orientierung erstellt werden und die Form des Stabilisierungselementes von der Datenverarbeitungseinheit anhand der zwei oder mehr Aufnahmen ermittelt wird.
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