DE202005009777U1 - Surgical navigation system for navigated instrument, has data processing device finding reference point at preset height above tear drop level in preset position and finding position of instrument relative to pelvic bone and point - Google Patents

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Abstract

The system has a data processing device (4) determining a tear drop level from a position data of a tear drop point at a pelvic bone and from the position data of a pelvic bone level. The device determines a reference point at a preset height above a tear drop level in a preset position towards anterior-posterior direction. The device determines position of a navigated instrument relative to a pelvic bone and to the reference point.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein chirurgisches Navigationssystem für ein navigiertes Werkzeug zur Herstellung einer Aufnahmevertiefung einer Hüftgelenkpfanne in einem navigierten Beckenknochen mit einem navigierten Tastinstrument und mit einer Datenverarbeitungseinrichtung zur Bearbeitung der Lagedaten der navigierten Teile.The The invention relates to a navigational navigation system Tool for producing a receiving recess of an acetabular cup in a navigated pelvic bone with a navigated palpation instrument and with a data processing device for processing the Location data of the navigated parts.

Bei der Implantation eines künstlichen Hüftgelenkes wird eine künstliche Hüftgelenkpfanne in den Beckenknochen eingesetzt, dazu muß an der anatomisch vorgegebenen Stelle in anatomisch vorgegebener Orientierung eine Vertiefung in den Beckenknochen eingearbeitet werden, die die Hüftgelenkpfanne aufnimmt. Diese Vertiefungen sind normalerweise halbkugelförmig ausgebildet und werden mittels eines halbkugelförmigen Fräswerkzeuges erzeugt. Um die genaue Lage – also die Orientierung und die Position – der Aufnahmevertiefung bestimmen und einhalten zu können, ist es bekannt, den Beckenknochen sowie das die Vertiefung erzeugende Werkzeug mittels eines chirurgischen Navigationssystems zu navigieren. Durch ein solches Navigationssystem kann die relative räumliche Zuordnung des Werkzeuges und des Beckenknochens bestimmt und überwacht werden.at the implantation of an artificial hip joint becomes an artificial one acetabulum used in the pelvic bone, this must be on the anatomically predetermined Place an indentation in anatomically predetermined orientation the pelvic bones are incorporated, which is the acetabulum receives. These depressions are normally hemispherical in shape and are produced by means of a hemispherical milling tool. To the exact location - so Orientation and position - define a reception well and be able to keep up It is known that the pelvic bone as well as the depression Tool to navigate by means of a surgical navigation system. By such a navigation system, the relative spatial Assignment of the tool and the pelvic bone determined and monitored become.

Bei dem Ersetzen einer defekten Hüftgelenkpfanne durch eine künstliche Hüftgelenkpfanne wird normalerweise die Hüftgelenkpfanne im wesentlichen am selben Ort implantiert, an dem vorher die natürliche Hüftgelenkpfanne ange ordnet war, diese Position wird nachfolgend als primäres Acetabulum bezeichnet.at replacing a broken acetabular cup through an artificial acetabulum will usually be the acetabular cup implanted at the same place, where previously the natural acetabular cup was assigned, this position is referred to below as the primary acetabulum.

Es gibt aber auch Fälle, in denen sich die natürliche Hüftgelenkpfanne nicht an der anatomisch gewünschten Position befindet, sei es durch einen Geburtsfehler, sei es durch eine Verschiebung der natürlichen Gelenkpfanne aus der Position des primären Acetabulums heraus, üblicherweise nach oben, das heißt in cranialer Richtung. In diesen Fällen ist es außerordentlich schwierig, bei der Implantation einer künstlichen Gelenkpfanne, die an der anatomisch normalen Position, also in der Position des primären Acetabulums, eingesetzt werden soll, diese Lage am Beckenknochen zu bestimmen, so daß dann das Werkzeug in der gewünschten Weise geführt werden kann.It but there are also cases where the natural acetabulum not on the anatomically desired Position, be it through a birth defect, be it through a shift of the natural Socket out of the position of the primary acetabulum, usually up, that is in a cranial direction. In these cases it is extraordinary difficult when implanting an artificial socket, the at the anatomically normal position, ie in the position of the primary acetabulum, should be used to determine this location on the pelvic bone, so that then the tool in the desired Guided way can be.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein solches chirurgisches Navigationssystem so auszugestalten, daß der Operateur bei der Führung des Bearbeitungswerkzeuges für die Aufnahmevertiefung maximal unterstützt wird.It The object of the invention is such a surgical navigation system in such a way that the Surgeon at the lead of the machining tool for the receiving recess is maximally supported.

Diese Aufgabe wird bei einem chirurgischen Navigationssystem der vorstehend beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Datenverarbeitungseinrichtung derart programmiert ist, daß sie aus den mit Hilfe des navigierten Tastinstrumentes bestimmten Lagedaten der tear drop points (Köhlersche Tränenfigur) am Beckenknochen und aus den Lagedaten der Beckeneingangsebene eine senkrecht auf dieser stehende, parallel zu einer die beiden Spinae illiacae anteriores superiores verbindenden Linie und durch den getasteten tear drop point verlaufende tear drop Ebene bestimmt, daß sie in einer vorgegebenen Höhe oberhalb der tear drop Ebene in einer vorgegebenen Position in anterior-posteriorer Richtung und in einem vorgegebenen Abstand von der Außenfläche des Beckenknochens in laterial-medialer Richtung einen Bezugspunkt bestimmt und daß sie die Lage des Werkzeuges relativ zu dem Beckenknochen und relativ zu dem Bezugspunkt berechnet.These Task is in a surgical navigation system of the above described type according to the invention thereby solved, that the Data processing device is programmed so that it out the location data determined using the navigated palpation instrument the tear drop points (Köhlersche Tear drop) at the pelvic bone and from the position data of the pelvic entrance plane a vertical standing on this, parallel to one of the two spinae illiacae anterior superiores connecting line and through the palpated tear drop point running tear drop level determines that they are in a predetermined height above the tear drop level in a predetermined position in anterior-posterior Direction and at a predetermined distance from the outer surface of the Pelvic bone determines a reference point in material-medial direction and that you the position of the tool relative to the pelvic bone and relative calculated to the reference point.

An Hand von relativ wenigen markanten Punkten des Beckenknochens und aufgrund gewisser anatomischer Annahmen gelingt es auf diese Weise, die Lage des Werkzeuges, mit dem die Aufnahmevertiefung hergestellt wird, so zu wählen, daß die Aufnahmevertiefung in der gewünschten Position und Orientierung am Beckenknochen ausgebildet werden kann.At Hand of relatively few prominent points of the pelvic bone and because of certain anatomical assumptions, it succeeds in this way the position of the tool with which the receiving recess made will, so to choose that the Recording well in the desired Position and orientation can be formed on the pelvic bone.

Ausgehend von der Beckeneingangsebene des Beckenknochens, die durch die beiden Spinae illiacae anteriores superiores einerseits und die Symphysis pubica andererseits aufgespannt wird, sowie durch die Bestimmung der Lage der tear drop Punkte gelingt es, die tear drop Ebene zu bestimmen, also eine horizontale Ebene des Beckens, die durch den tear drop hindurchgeht und eine Bezugsebene bildet, von der ausgehend Lage und Orientierung der Aufnahmevertiefung bestimmt werden können.outgoing from the pelvic entrance level of the pelvic bone, passing through the two Spinae illiacae anteriores superiores on the one hand and the symphysis on the other hand pubica on the other hand, as well as by the provision The location of the tear drop points manages to drop the tear drop level too determine, therefore, a horizontal plane of the basin, which by the tear drop passes and forms a reference plane, starting from the Location and orientation of the receiving cavity can be determined.

Dazu wird ein Bezugspunkt bestimmt, der sich in bestimmter Höhe oberhalb dieser tear drop Ebene befindet und dessen Lage in anterior-posteriorer Richtung durch anatomische Annahmen ausgewählt wird.To a reference point is determined which is at a certain height above This tear drop level is located and its location in anterior-posterior Direction is selected by anatomical assumptions.

Schließlich wird noch der Abstand dieses Bezugspunktes von der Außenfläche des Beckenknochens bestimmt, und zwar in lateral-medialer Richtung. Auch hier werden anatomische Annahmen verwertet, um diesen Bezugspunkt zu bestimmen, er kann beispielsweise innerhalb des Beckenknochens liegen oder in einem anderen, besonders bevorzugten Fall mit der Rückseite des Beckenknochens im Bereich des Acetabulums zusammenfallen.Finally will nor determines the distance of this reference point from the outer surface of the pelvic bone, in a lateral-medial direction. Again, anatomical Assumptions used to determine this reference point, he can for example, lie within the pelvic bone or in one another, most preferred case with the back of the pelvic bone coincide in the area of the acetabulum.

Sobald dieser Bezugspunkt bekannt ist, kann das Navigationssystem die relative Lage des Werkzeuges zu dem Beckenknochen und insbesondere zu dem Bezugspunkt laufend überwachen und damit dem Chirurgen eine Kontrollmöglichkeit an die Hand geben für die Führung des Werkzeuges und die dadurch erzielbare, anatomisch richtige Lage der Aufnahmevertiefung im Beckenknochen. Insbesondere kann die Gefahr herabgesetzt werden, daß die Aufnahmevertiefung zu tief in den Beckenknochen eingearbeitet wird, so daß im Bereich des Acetabulums eine zu dünne Knochenwand stehen bleibt oder gar eine unerwünschte Fensterung des Knochens auftritt.Once this reference point is known, the navigation system can continuously monitor the relative position of the tool to the pelvic bone and in particular to the reference point and thus the surgeon control of the Give hand for the guidance of the tool and thereby achievable, anatomically correct position of the receiving recess in the pelvic bone. In particular, the risk can be reduced that the receiving recess is worked too deeply into the pelvic bone, so that in the area of the acetabulum remains too thin a bone wall or even unwanted fenestration of the bone occurs.

Es ist dabei vorteilhaft, wenn die Datenverarbeitungseinrichtung so programmiert ist, daß sie aus den mittels des Tastinstrumentes bestimmten Lagedaten der beiden Spinae illiacae anteriores superiores und der Symphysis pubica des Beckenknochens die Beckeneingangsebene berechnet. Insofern kann also ebenfalls auf anatomische Gegebenheiten des Beckenknochens zurückgegriffen werden, diese Abtastung der drei genannten Punkte kann extrakorporal erfolgen.It is advantageous if the data processing device so that's what they programmed from the positional data of the two determined by means of the palpation instrument Spinae illiacae anteriores superiores and the symphysis pubica of the Pelvic bone calculates the pelvic entrance level. So, so can also resorted to anatomical conditions of the pelvic bone This sampling of the three mentioned points can be extracorporeal respectively.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Datenverarbeitungseinrichtung so programmiert ist, daß sie die Höhe des Bezugspunktes oberhalb der tear drop Ebene in Abhängigkeit von der Dimensionierung des Werkzeuges und damit der gewünschten Größe der Aufnahmevertiefung so berechnet, daß der untere Rand der Aufnahmevertiefung etwa in der tear drop Ebene liegt.at a preferred embodiment is provided that the Data processing device is programmed so that they Height of Reference point above the tear drop level depending from the dimensioning of the tool and thus the desired Size of the receiving cavity calculated so that the lower edge of the receiving recess lies approximately in the tear drop level.

Die Aufnahmevertiefung wird in der Regel mit einem halbkugelförmigen Fräser eingearbeitet, so daß die halbkugelige Aufnahmevertiefung durch diese Dimensionierung in ihrer Höhe wohl definiert ist.The Receiving recess is usually incorporated with a hemispherical cutter, so that the hemispherical receiving recess by this dimensioning in their Height well is defined.

Bei einer Verschiebung des sekundären Acetabulums, in dem der Femurknochen vor der Operation im Beckenknochen gelagert ist, in cranialer Richtung, ergibt sich für den Patienten präoperativ eine Verkürzung des Beines gegenüber einer normalen anatomischen Lagerung im primären Acetabulum, in dem ein Femur bei anatomisch richtiger Lagerung gelagert wäre. Wenn man die neue Hüftgelenkpfanne im Bereich des primären Acetabulums implantiert, resultiert daraus zwangsläufig eine Verlängerung des Beines , die normalerweise in Kauf genommen wird. Allerdings hat sich herausgestellt, daß diese Verlängerung des Beines bis zu einer Größenordnung von etwa 25 mm unproblematisch ist, daß aber bei einer größeren Verlängerung, insbesondere einer Verlängerung über 40 mm hinaus, Probleme auftreten können, da die Muskeln und Nerven dann übermäßig gedehnt werden. Dies kann zu Schäden führen und sollte vermieden werden.at a shift in the secondary acetabulum, in which the femur bone stored in the pelvic bone before the operation is, in the cranial direction, results preoperatively for the patient shortening of the leg opposite a normal anatomical storage in the primary acetabulum in which a Femur would be stored with anatomically correct storage. If the new acetabular cup in the area of the primary Implanted acetabulum, it inevitably results in a renewal of the leg, which is usually accepted. Indeed it turned out that this renewal of the leg up to an order of magnitude of about 25 mm is unproblematic, but that with a larger extension, in particular an extension over 40 mm addition, problems can occur because the muscles and nerves are then stretched excessively become. This can cause damage to lead and should be avoided.

Es ist daher gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorteilhaft, wenn die Datenverarbeitungseinrichtung so programmiert ist, daß sie die Höhe des Bezugspunktes oberhalb der tear drop Ebene derart wählt, daß ein maximaler Wert des Abstandes zwischen der Höhe des Bezugspunktes und der Lage eines gegenüber dem primären Acetabulum in cranialer Richtung verschobenen sekundären Acetabulums nicht überschritten wird. Dieser maximale Wert kann bei 40 mm liegen, vorzugsweise bei 25 mm.It is therefore according to a preferred embodiment advantageous if the data processing device so programmed is, that you the height of the reference point above the tear drop level selects such that a maximum Value of the distance between the height of the reference point and the Location opposite the primary Acetabulum displaced in the cranial direction secondary to the acetabulum not exceeded becomes. This maximum value may be 40 mm, preferably 25 mm.

Die Datenverarbeitungseinrichtung kann dabei so programmiert sein, daß der maximale Wert zwischen einem zentralen Punkt des sekundären Acetabulums und dem Bezugspunkt bestimmt wird.The Data processing device can be programmed so that the maximum Value between a central point of the secondary acetabulum and the reference point is determined.

Dabei kann vorgesehen werden, daß die Datenverarbeitungseinrichtung so programmiert ist, daß sie aus den Lagedaten eines navigierten, gegenüber dem navigierten Beckenknochen in dem sekundären Acetabulum präoperativ bewegten Femurknochen den Mittelpunkt der Bewegung des Femurknochens bestimmt und diesen Mittelpunkt als zentralen Punkt des sekundären Acetabulums verwendet.there can be provided that the Data processing device is programmed to be off the location data of a navigated, compared to the navigated pelvic bone in the secondary acetabulum preoperatively Moving femur determines the center of movement of the femur bone and this center as the central point of the secondary acetabulum used.

Alternativ kann vorgesehen sein, daß die Datenverarbeitungseinrichtung so programmiert ist, daß sie aus den Lagedaten eines navigierten Tastinstrumentes, welches an die Lagerfläche des sekundären Acetabulums angelegt ist, die Lage des sekundären Acetabulums bestimmt und daß sie aus den Lagedaten des sekundären Acetabulums deren Mittelpunkt als zentralen Punkt des sekundären Acetabulums bestimmt. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Datenverarbeitungseinrichtung so programmiert ist, daß sie die Position des Bezugspunktes in anterior-posteriorer Richtung so auswählt, daß er etwa in der Mitte der Aufnahmevertiefung liegt.alternative can be provided that the Data processing device is programmed to be off the location data of a navigated palpation instrument, which to the storage area of the secondary acetabulum is applied, determines the location of the secondary acetabulum and that she from the location data of the secondary Acetabulum whose center determines as the central point of the secondary acetabulum. According to one another preferred embodiment is provided that the Data processing device is programmed so that they Position of the reference point in the anterior-posterior direction selected so that it is approximately in the middle of the receiving recess.

Es ist weiterhin von Vorteil, wenn die Datenverarbeitungseinrichtung so programmiert ist, daß sie aus Lagedaten, die aus Anlage eines navigierten Tasters an einen oder mehrere Meßpunkte des dorsalen Randes des Beckenknochens im Bereich des primären Acetabulums bestimmt worden sind, eine Position der Aufnahmevertiefung derart bestimmt, daß der Abstand des Randes der Auf nahmevertiefung von den Lagedaten des Meßpunktes oder der Meßpunkte des dorsalen Randes einen bestimmten Minimalwert nicht unterschreitet.It is also advantageous if the data processing device programmed so that they from location data that results from the creation of a navigated button to a or several measuring points of the dorsal edge of the pelvic bone in the area of the primary acetabulum have been determined, a position of the receiving recess such determines that the Distance of the edge of the recording well from the location data of measuring point or the measuring points of the dorsal edge does not fall below a certain minimum value.

Die Datenverarbeitungseinrichtung kann vorzugsweise so programmiert sein, daß sie aus den Lagedaten von mehreren Meßpunkten des dorsalen Randes des Beckenknochens denjenigen auswählt, der am weitesten in ventraler Richtung angeordnet ist, und daß sie den bestimmten Minimalwert aus den Lagedaten dieses ausgewählten Meßpunktes bestimmt.The Data processing device may preferably be programmed in this way be that she from the position data of several measuring points of the dorsal edge of the pelvic bone selects the one furthest in ventral Direction is arranged, and that she the determined minimum value from the position data of this selected measuring point certainly.

Weiterhin kann die Datenverarbeitungseinrichtung so programmiert sein, daß sie eine durch einen Meßpunkt des dorsalen Randes hindurchgehende dorsale Frontalebene bestimmt und den bestimmten Minimalwert zwischen dem Rand der Aufnahmevertiefung oder dem Mittelpunkt der Aufnahmevertiefung und dieser dorsalen Frontalebene bestimmt.Furthermore, the data processing device can be programmed so that they have a by ei determined dorsal frontal plane passing through the dorsal edge measuring point and determines the determined minimum value between the edge of the receiving recess or the center of the receiving recess and this dorsal frontal plane.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, daß die Datenverarbeitungseinrichtung so programmiert ist, daß sie den Abstand des Bezugspunktes von der Außenfläche des Beckenknochens aus den Lagedaten eines navigierten Tastinstrumentes bestimmt, welches durch eine künstliche Öffnung im Bereich des primären Acetabulums des Beckenknochens in medialer Richtung durch den Beckenknochen bis zur Rückseite des Beckenknochens hindurchgesteckt wird.It can also be provided that the data processing device programmed so that they the distance of the reference point from the outer surface of the pelvic bone the location data of a navigated palpation instrument determines which through an artificial opening in the Area of the primary Acetabulum of the pelvic bone in the medial direction through the pelvic bone to the back the pelvic bone is inserted through.

Es ist dabei günstig, wenn das Tastinstrument zur Bestimmung des Abstandes des Bezugspunktes von der Außenfläche des Beckenknochens eine seitlich von einem Schaft abstehende Anlagefläche zur Anlage an der Rückseite des Beckenknochens aufweist.It is cheap, when the stylus for determining the distance of the reference point from the outer surface of the Beckenknochens a laterally protruding from a shaft contact surface for Plant at the back of the pelvic bone.

Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen werden, daß die Datenverarbeitungseinrichtung so programmiert ist, daß sie den kleinsten Abstand der der Knochenbearbeitung dienenden Außenfläche des Werkzeuges von dem Bezugspunkt berechnet.at a first preferred embodiment can be provided that the Data processing device is programmed to be the smallest Distance of the bone processing serving outer surface of the tool of the Reference point calculated.

Statt des kleinsten Abstandes zwischen Außenfläche des Werkzeuges und Bezugspunkt kann auch der kleinste Abstand des Mittelpunktes des Werkzeuges und des Bezugspunktes bestimmt werden.Instead of the smallest distance between outer surface of the tool and reference point can also be the smallest distance of the center of the tool and the reference point.

In anderen Fällen werden diese Abstände nicht gegenüber dem Bezugspunkt bestimmt, sondern gegenüber einer durch den Bezugspunkt hindurchgehenden Sagittalebene.In other cases These distances will not work across from determined by the reference point, but with respect to one by the reference point passing sagittal plane.

Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn die Datenverarbeitungseinrichtung so programmiert ist, daß sie die relative Lage des Werkzeuges und des Bezugspunktes oder der durch den Bezugspunkt gehenden Sagittalebene auf einer Anzeige anzeigt.It is also advantageous if the data processing device programmed so that they the relative position of the tool and the reference point or indicating the sagittal plane passing through the reference point on a display.

Weiterhin ist es für den Operateur hilfreich, wenn die Datenverarbeitungseinrichtung so programmiert ist, daß sie ein Warnsignal erzeugt, sobald der bestimmte Wert unterschritten ist. Dadurch ist sichergestellt, daß das Werkzeug nicht zu tief in den Knochen eingearbeitet wird.Farther is it for the surgeon helpful when the data processing device programmed so that they generates a warning signal as soon as the specified value falls below is. This ensures that the tool is not too deep is incorporated into the bone.

Die vorstehend beschriebenen Maßnahmen können besonders vorteilhaft in Kombination miteinander eingesetzt werden. Es ist aber auch möglich, bei der Vorbereitung der entsprechenden Operation nur einige dieser Schritte zu verwenden. Dies bezieht sich insbesondere auf die Bestimmung der Lage der Auf nahmevertiefung im Bezug auf die Höhe über der tear drop Ebene, im Bezug auf den Abstand der Aufnahmevertiefung relativ zum sekundären Acetabulum in cranialer Richtung, im Bezug auf den Abstand der Aufnahmevertiefung vom dorsalen Rand des Beckenknochens und im Hinblick auf die Bestimmung der Eintauchtiefe der Aufnahmevertiefung durch Positionierung eines Bezugspunktes im Beckenknochen oder an der Rückseite des Beckenknochens. Jede dieser Maßnahmen kann für sich vorteilhaft eingesetzt werden, es können auch mehrere oder alle dieser Maßnahmen gemeinsam Anwendung finden.The The measures described above can be particularly advantageously be used in combination with each other. It is but also possible, at the preparation of the corresponding operation only a few of these To use steps. This refers in particular to the provision the location of the survey pit in relation to the height above the tear drop level, relative to the distance of the receiving recess relative to the secondary Acetabulum in the cranial direction, in relation to the distance of the receiving recess from the dorsal edge of the pelvic bone and with regard to the determination of Immersion depth of the receiving recess by positioning a Reference point in the pelvic bone or at the back of the pelvic bone. each of these measures can for can be used advantageously, it can also be several or all of these activities find common application.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:The following description of preferred embodiments of the invention used in conjunction with the drawings for further explanation. Show it:

1: eine Ansicht eines Operationsraumes mit einem Navigationssystem und einem Patienten sowie chirurgischen Instrumenten, die mit Markierelementen für das Navigationssystem versehen sind; 1 a view of an operating room with a navigation system and a patient and surgical instruments, which are provided with marking elements for the navigation system;

2: eine schematische Darstellung eines mit einem Markierelement versehenen Beckenknochens und der zur Bestimmung der Beckeneingangsebene verwendeten Tastpunkte; 2 a schematic representation of a provided with a marker pelvic bone and the tactile points used to determine the pelvic input level;

3: eine schematische Darstellung des Beckenknochens und eines navigierten Tastinstrumentes beim Abtasten eines tear drop Punkts; 3 a schematic representation of the pelvic bone and a navigated palpation instrument when scanning a tear drop point;

4: eine schematische Seitenansicht des Beckenknochens mit einem durch eine künstliche Öffnung im Bereich des Acetabulums hindurchgesteckten navigierten Tastinstrument; 4 FIG. 2: a schematic side view of the pelvic bone with a navigated palpation instrument inserted through an artificial opening in the area of the acetabulum; FIG.

5: eine Seitenansicht eines Beckenknochens bei der Einarbeitung einer Aufnahmevertiefung mit Hilfe eines halbkugelförmigen Fräsers; 5 a side view of a pelvic bone during the incorporation of a receiving recess using a hemispherical milling cutter;

6: eine Lateralansicht eines Beckenknochens mit Meßpunkten am dorsalen Rand des Beckenknochens und mit Angaben zur Lage der tear drop Ebene, einer ventralen und einer dorsalen Frontalebene sowie der Lage eines primären und eines sekundären Acetabulums; 6 a lateral view of a pelvic bone with measuring points on the dorsal edge of the pelvic bone and with information on the position of the tear drop plane, a ventral and a dorsal frontal plane and the location of a primary and a secondary acetabulum;

7: eine schematische Ansicht eines Beckenknochens mit einem in das sekundäre Acetabulum eingesetzten Tastinstrument zur Bestimmung der Lagedaten des sekundären Acetabulums und 7 FIG. 2: a schematic view of a pelvic bone with a palpation instrument inserted in the secondary acetabulum for determining the positional data of the secondary acetabulum and FIG

8: eine schematische Teilansicht des Beckenknochens mit einem primären und einem sekundären Acetabulum und einer Angabe von deren Abstand in cranialer Richtung. 8th : A schematic partial view of the pelvic bone with a primary and a secondary acetabulum and an indication of their distance in the cranial direction.

Für die Durchführung einer Hüftgelenks-Implantation an einem Patienten 1 wird ein Navigationssystem benutzt, welches die Position und Orientierung – zusammenfassend als Lage bezeichnet – von Markierelementen 2 im Raum bestimmen kann. Diese Markierelemente 2 können mit Körperteilen, Instrumenten etc. fest verbunden werden und erlauben somit, die Lage dieser Körperteile und Instrumente im Raum zu bestimmen. Die Bestimmung erfolgt dabei über im Abstand voneinander angeordnete, stationäre Sender 3, die gleichzeitig als Empfänger ausgebildet sind und die von ihnen ausgesandte Strahlung empfangen, welche an im Abstand zu einander angeordneten Reflektoren der Markierelemente 2 reflektiert wird.For performing a hip joint imp lantation on a patient 1 a navigation system is used, which the position and orientation - collectively referred to as location - of marking elements 2 in the room. These marking elements 2 can be firmly connected to body parts, instruments, etc. and thus allow to determine the location of these body parts and instruments in the room. The determination is carried out via spaced, stationary transmitter 3 , which are simultaneously designed as a receiver and receive the radiation emitted by them, which at spaced from each other reflectors of the marking elements 2 is reflected.

Die Lagedaten der Markierelemente 2 und damit der starr mit ihnen verbundenen Körperteile und Instrumente werden in einer Datenverarbeitungseinrichtung 4 aufgenommen und weiterverarbeitet, auf einem von der Datenverarbeitungseinrichtung 4 gesteuerten Bildschirm 5 können diese Körperteile und Instrumente in ihrer relativen Lage zueinander dargestellt werden.The position data of the marking elements 2 and thus the body parts and instruments rigidly connected to them are in a data processing device 4 recorded and processed on one of the data processing device 4 controlled screen 5 These body parts and instruments can be represented in their relative position to each other.

In 4 ist schematisch ein Beckenknochen 6 dargestellt zusammen mit dem oberen Teil eines Femurknochens 7, der mit einem Femurkopf 8 in eine natürliche, in der Zeichnung nicht näher dargestellte Hüftgelenkpfanne eintaucht. In dem in 4 dargestellten Beispiel ist diese Hüftgelenkpfanne gegenüber der normalen anatomischen Position nach oben – also in cranialer Richtung – verschoben, die Kontur dieser nach oben verschobenen Hüftgelenkpfanne wird durch eine Punktreihe gekennzeichnet.In 4 is schematically a pelvic bone 6 shown together with the upper part of a femur bone 7 that with a femoral head 8th immersed in a natural, not shown in the drawing acetabular cup. In the in 4 As shown, this acetabular cup is displaced upwards relative to the normal anatomical position, that is to say in the cranial direction, the contour of this upwardly displaced acetabular cup being characterized by a row of dots.

Beim Ersatz des Hüftgelenkes soll das Hüftgelenk so nach unten – also in caudaler Richtung – verschoben werden, daß es die anatomisch richtige Lage im Beckenknochen einnimmt, diese anatomisch richtige Lage wird in 4 durch eine gestrichelte Kreisbogenlinie angedeutet. Es ergibt sich daher die Aufgabe, diese anatomisch richtige Lage am Beckenknochen zu finden und zu bestimmen. Dazu kann nicht auf die natürliche Hüftgelenkschale zurückgegriffen werden, da diese aufgrund der krankhaften Veränderung von der anatomischen Idealposition in undefinierbarer Weise entfernt ist.When replacing the hip joint, the hip joint so down - so in the caudal direction - be moved that it occupies the anatomically correct position in the pelvic bone, this anatomically correct position is in 4 indicated by a dashed circular arc line. It is therefore the task of finding and determining this anatomically correct position on the pelvic bone. For this purpose, the natural hip joint shell can not be used, since it is removed in an undefinable manner due to the pathological change from the ideal anatomical position.

Es ist daher notwendig, durch bestimmte markante Punkte am Beckenknochen ein Referenzsystem aufzubauen, von dem ausgehend die Lage der die künstli che Hüftgelenkpfanne aufnehmenden Aufnahmevertiefung definiert werden kann.It is therefore necessary due to certain prominent points on the pelvic bone to establish a reference system from which the situation of the artificial surface acetabulum receiving survey can be defined.

Zu diesem Zweck wird einmal der Beckenknochen 6 mit einem Markierelement 2 starr verbunden, dies kann beispielsweise mittels einer Knochenschraube in den Beckenknochen eingeschraubt sein.For this purpose, once the pelvic bone 6 with a marking element 2 rigidly connected, this can be screwed for example by means of a bone screw in the pelvic bone.

Des weiteren wird ein Tastinstrument 9 benutzt, das ebenfalls ein Markierelement 2 trägt und das im wesentlichen einen Handgriff 10 und einen daran gehaltenen, länglichen Schaft 11 mit einer Spitze 12 aufweist (3).Furthermore, a touch instrument 9 used, which is also a marker 2 carries and essentially a handle 10 and an elongated shaft held thereon 11 with a tip 12 having ( 3 ).

Der Operateur setzt das Tastinstrument 9 an verschiedenen markanten Punkten des Beckenknochens 6 so an, daß die Spitze 12 direkt auf diesen markanten Punkten aufsitzt. Dies ist durch die Haut hindurch möglich, die an diesen Stellen unmittelbar auf dem Beckenknochen aufliegt. Es handelt sich dabei um die beiden Spinae illiacae anteriores superiores 13, 14 an der Oberseite des Beckenknochens 6 und um die Symphysis pubica 15 an der Unterseite des Beckenknochens 6 und in dessen Mitte. Die Lagedaten dieser drei markanten Punkte werden über das navigierte Tastinstrument 9 der Datenverarbeitungseinrichtung 4 zugeführt, die aus diesen drei Punkten eine Ebene berechnet, nämlich die sogenannte Beckeneingangsebene 16 (2).The surgeon places the palpation instrument 9 at various prominent points of the pelvic bone 6 so on, that the tip 12 sits directly on these striking points. This is possible through the skin, which rests directly on the pelvic bone at these points. These are the two spinae illiacae anteriores superiores 13 . 14 at the top of the pelvic bone 6 and the symphysis pubica 15 at the bottom of the pelvic bone 6 and in the middle of it. The location data of these three distinctive points are via the navigated palpation instrument 9 the data processing device 4 fed, which calculates a level from these three points, namely the so-called pelvic input level 16 ( 2 ).

In einem nächsten Schritt wird mit Hilfe des Tastinstrumentes 9 an der Seite des Beckenknochens, an der das Implantat eingesetzt werden soll, ein kleiner Vorsprung in der Nähe des Hüftgelenkes ertastet, nämlich der sogenannte tear drop point 17 (Köhlersche Tränenfigur). Dieser Punkt ist relativ gut zu tasten und so klein, daß mit hoher Genauigkeit die Lagedaten dieses Punktes bestimmt und der Datenverarbeitungseinrichtung zugeführt werden können.In a next step, using the palpation instrument 9 on the side of the pelvic bone, where the implant is to be used, a small projection near the hip joint palpates, namely the so-called tear drop point 17 (Köhler's teardrop figure). This point is relatively easy to touch and so small that the position data of this point can be determined with high accuracy and fed to the data processing device.

Die Datenverarbeitungseinrichtung berechnet eine Linie, die parallel zu der Verbindungslinie der beiden Spinae illiacae anteriores superiores verläuft und die durch den getasteten tear drop point 17 hindurchgeht. Die so erzeugte Linie wird tear drop Linie 18 genannt, sie verbindet die beiden tear drop points 17 auf gegenüberliegenden Seiten des Beckenknochens 6.The data processing device calculates a line that runs parallel to the connecting line of the two spinae illiacae anteriores superiores and that through the scanned tear drop point 17 passes. The generated line will be tear drop line 18 called, it connects the two tear drop points 17 on opposite sides of the pelvic bone 6 ,

Die Datenverarbeitungseinrichtung 4 berechnet nunmehr aus den Lagedaten der Beckeneingangsebene 16 und den Lagedaten der tear drop Linie 18 eine tear drop Ebene 19, die senkrecht auf der Beckeneingangsebene 16 steht und in der die tear drop Linie 18 liegt. Während die Beckeneingangsebene 16 bei aufrechtem Beckenknochen 6 im wesentlichen eine senkrechte Frontalebene ist, verläuft die tear drop Ebene 19 im wesentlichen horizontal und geht durch die beiden tear drop points 17 hindurch.The data processing device 4 now calculates from the location data of the pool entrance level 16 and the location data of the tear drop line 18 a tear drop level 19 that are perpendicular to the pelvic entrance level 16 stands and in the the tear drop line 18 lies. While the pelvic entrance level 16 with upright pelvic bone 6 is essentially a vertical frontal plane, the tear drop plane runs 19 essentially horizontal and goes through the two tear drop points 17 therethrough.

In einem nächsten Schritt wird in dem Beckenknochen 6 eine Bohrung in medialer Richtung eingebracht, durch die der Beckenknochen 6 von außen nach innen durchbohrt wird. Diese Bohrung 20 verläuft im wesentlichen parallel zur tear drop Linie 18 und in einer Höhe über der tear drop Ebene 19, die etwa in der Mitte der vorgesehenen Aufnahmevertiefung 21 liegt. Diese Höhe ist aufgrund der verwendeten Werkzeuge abschätzbar, diese Werkzeuge sind in der Regel als halbkugelige Fräsköpfe ausgebildet, so daß durch die Auswahl eines bestimmten Fräskopfes auch die Größe der Aufnahmevertiefung festgelegt ist.The next step is in the pelvic bone 6 a hole introduced in the medial direction, through which the pelvic bone 6 is pierced from outside to inside. This hole 20 runs essentially parallel to the tear drop line 18 and at a height above the tear drop level 19 , which is roughly in the middle of the intended receiving recess 21 lies. This height is due to the use ten tools estimated, these tools are usually designed as hemispherical milling heads, so that the size of the receiving recess is determined by the selection of a specific milling head.

Es ist somit für den Operateur möglich, die Höhe der Bohrung 20 oberhalb der tear drop Ebene 19 in gewissen Grenzen abzuschätzen.It is thus possible for the surgeon, the height of the hole 20 above the tear drop level 19 to estimate within certain limits.

Bei der Abschätzung der Höhe der Bohrung 20 oberhalb der tear drop Ebene 19 ist gegebenenfalls auch die Lage des sekundären Acetabulums zu berücksichtigen, in dem der Femurknochen 7 vor der Operation gelagert ist. Wenn der Abstand des primären Acetabulums, in dem der Femurknochen nach der Operation gelagert werden soll, und des sekundären Acetabulums in cranialer Richtung einen bestimmten Wert überschreitet, kann dies zu einer Verlagerung des Femurknochens relativ zum Beckenknochen führen, bei der durch übermäßige Dehnung Schädigungen des Muskelgewebes und der Nerven auftreten könnten. Um dies zu vermeiden, ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß die Lage des sekundären Acetabulums am Beckenknochen und insbesondere der Abstand zu der tear drop Ebene bestimmt werden. Dies kann mit Hilfe des Tasters 9 erfolgen, mit dem die Lagerfläche des sekundären Acetabulums punktweise erfaßt wird. Aus diesen Lagedaten und der Annahme, daß diese Lagerfläche annähernd kugelig ausgebildet ist, kann die Datenverarbeitungseinrichtung den Mittelpunkt des sekundären Acetabulums berechnen und daraus einen Abstand der Mittelpunkte des primären vom sekundären Acetabulum, diese Verschiebung ist in 8 mit dem Bezugszeichen 31 gekennzeichnet.In estimating the height of the hole 20 above the tear drop level 19 Where appropriate, the location of the secondary acetabulum should also be taken into account, in which the femur bone 7 stored before surgery. If the distance of the primary acetabulum, in which the femur bone is to be stored after surgery, and the secondary acetabulum in the cranial direction exceeds a certain value, this can lead to a displacement of the femur bone relative to the pelvic bone, which causes damage to the muscle tissue due to excessive stretching and the nerves could occur. In order to avoid this, it is provided according to a preferred embodiment of the invention that the position of the secondary acetabulum at the pelvic bone and in particular the distance to the tear drop level are determined. This can be done with the help of the button 9 take place, with which the bearing surface of the secondary acetabulum is detected point by point. From this positional data and assuming that this bearing surface is approximately spherical, the data processing device can calculate the center of the secondary acetabulum and therefrom a distance of the centers of the primary from the secondary acetabulum, this displacement is in 8th with the reference number 31 characterized.

Es kann vorgesehen sein, daß der Wert dieser Verschiebung einen Maximalwert nicht überschreiten darf, also beispielsweise einen Wert zwischen 25 und 40 mm, den der Operateur selbst vorgibt. Dadurch kann eine Korrektur der Lage des primären Acetabulums dahingehend erfolgen, daß die Höhe des primären Acetabulums über der tear drop Ebene größer wird, der Rand des pri mären Acetabulums also nicht mehr in die tear drop Ebene fällt, sondern darüber liegt.It can be provided that the Value of this shift does not exceed a maximum value may, for example, a value between 25 and 40 mm, the the surgeon himself pretends. This can correct the situation of the primary Acetabulums be done so that the height of the primary acetabulum above the tear drop level gets bigger, the edge of the pri mary Acetabulum is no longer in the tear drop level, but about that lies.

Die Lage des sekundären Acetabulums könnte auch mit einem navigierten Probeimplantat oder einem navigierten Taster mit einer kugeligen Anlagefläche bestimmt werden, wie dies in 7 dargestellt ist. Ein solcher Taster 32 wird mit der kugeligen Anlagefläche 33 in das sekundäre Acetabulum eingelegt. Die Datenverarbeitungseinrichtung kann dann aus dem Verlauf der kugeligen Anlagefläche 33 deren Mittelpunkt bestimmen und die Lagedaten dieses Mittelpunktes als Mitte des sekundären Acetabulums für die Abstandsbestimmung vom primären Acetabulum verwenden. Die Bohrung 20 wird in anteriorposteriorer Richtung so angeordnet, daß sie ebenfalls im wesentlichen in der Mitte der zu erstellenden Aufnahmevertiefung verläuft. Auch dies läßt sich aus abschätzen, so daß der Operateur den Eintrittspunkt und die Richtung der Bohrung 20 bestimmen kann. Dies wird vorzugsweise mit Hilfe des Tastinstrumentes 9 unterstützt, der Operateur kann nämlich das Tastinstrument, das navigiert ist, in die entsprechende Lage bringen und dann, zum Beispiel durch leichte Hammerschläge, einen Eintrittspunkt für die Bohrung 20 markieren.The location of the secondary acetabulum could also be determined using a navigated trial implant or a navigated button with a spherical abutment surface, as shown in 7 is shown. Such a button 32 becomes with the spherical bearing surface 33 inserted into the secondary acetabulum. The data processing device can then from the course of the spherical contact surface 33 Determine its midpoint and use the location data from this midpoint as the center of the secondary acetabulum for primary acetabular clearance determination. The hole 20 is placed in the anterior-posterior direction so that it also extends substantially in the center of the receiving cavity to be created. Again, this can be estimated so that the surgeon the entry point and the direction of the hole 20 can determine. This is preferably done with the help of the palpation instrument 9 In fact, the surgeon can place the stylus instrument that has been navigated in the appropriate position and then, for example, by light hammer blows, an entry point for the hole 20 to mark.

Die Aufnahmevertiefung sollte derart positioniert sein, daß der als Knochenvorsprung ausgebildete halbmondförmige dorsale Rand 34 (6) bei dem Einbringen der Aufnahmevertiefung nicht beschädigt wird. Um dies zu erreichen, kann vorgesehen werden, daß der Operateur mit dem Tastinstrument 9 einen oder mehrere Meßpunkte 35 am dorsalen Rand 34 abtastet und deren Lagedaten somit der Datenverarbeitungseinrichtung übermittelt. Diese Abtastung ist unter Umständen nicht sehr genau, da der dorsale Rand 34 eine gewisse Erstreckung hat und da es schwierig sein kann, den dorsalen Rand in seiner gesamten Erstreckung in der Operationswunde zu erreichen.The receiving recess should be positioned so that the designed as a bone protrusion crescent-shaped dorsal edge 34 ( 6 ) is not damaged during the insertion of the receiving recess. To achieve this, it can be provided that the surgeon with the stylus 9 one or more measuring points 35 at the dorsal edge 34 scans and their location data thus transmitted to the data processing device. This scan may not be very accurate because of the dorsal edge 34 has a certain extent and it can be difficult to reach the dorsal edge in its entire extent in the surgical wound.

Die Datenverarbeitungseinrichtung kann daher so programmiert sein, daß sie beim Tasten einer bestimmten Anzahl von Meßpunkten 35 den Meßpunkt auswählt, der am meisten in ventraler Richtung verschoben ist.The data processing device can therefore be programmed so that when a certain number of measuring points 35 selects the measuring point that is shifted most in the ventral direction.

Falls nur ein Meßpunkt bestimmt worden ist oder falls in der beschriebenen Weise aus einer Vielzahl der ventralste Meßpunkt ausgewählt worden ist, kann die Datenverarbeitungseinrichtung dann eine parallel zur Beckeneingangsebene verlaufende dorsale Frontalebene 36 durch diesen Meßpunkt legen und diese dorsale Frontalebene 36 zur Bestimmung der Lage der Aufnahmevertiefung in anterior-posterior-Richtung verwenden. Die Aufnahmevertiefung wird nämlich so plaziert, daß der Rand der Aufnahmevertiefung oder der Mittelpunkt von dieser dorsalen Frontalebene 36 einen Minimalwert nicht unterschreiten darf, dieser ist in jedem Fall so gewählt, daß die Aufnahmevertiefung den dorsalen Rand 34 nicht beschädigt.If only one measuring point has been determined, or if, in the described manner, the ventralmost measuring point has been selected from a plurality, the data processing device can then have a dorsal frontal plane extending parallel to the pelvic input plane 36 through this measuring point and this dorsal frontal plane 36 to determine the location of the receiving cavity in the anterior-posterior direction. Namely, the receiving recess is placed so that the edge of the receiving recess or the center of this dorsal frontal plane 36 a minimum value may not fall below, this is chosen in each case so that the receiving recess the dorsal edge 34 not damaged.

Grundsätzlich wäre es möglich, auch am ventralen Rand des Beckenknochens 4 in gleicher Weise Meßpunkte zu bestimmen und dort eine ventrale Frontalebene 37 zu bestimmen, so daß der Bereich eingeengt wird, in dem sich die Aufnahmevertiefung erstrecken darf, dies kann auch dazu führen, daß die Größe der zur Herstellung der Aufnahmevertiefung verwendeten Werkzeuge und daher die Größe der implantierten Pfannen begrenzt wird.Basically it would be possible, even on the ventral edge of the pelvic bone 4 in the same way to determine measuring points and there a ventral frontal plane 37 so as to narrow the area in which the receiving cavity may extend, this may also result in limiting the size of the tools used to make the receiving cavity and therefore the size of the implanted pans.

Dem Operateur werden also durch die tear drop Ebene und gegebenenfalls die dorsale Frontalebene sowie eventuell eine ventrale Frontalebene geometrische Daten zur Verfügung gestellt, mit denen er die Positionierung der Aufnahmevertiefung exakt vorplanen und dann auch realisieren kann, korrigiert werden kann diese Anordnung noch durch die Randbedingung, nach der der Abstand zwischen sekundärem Acetabulum und primärem Acetabulum einen bestimmten Wert nicht überschreiten sollte.the Surgeon will be through the tear drop level and if necessary the dorsal frontal plane and possibly a ventral frontal plane geometric data to disposal with which he specified the positioning of the receiving recess exactly can pre-plan and then realize, can be corrected this arrangement still by the boundary condition, after which the distance between secondary Acetabulum and primary Acetabulum should not exceed a certain value.

Wenn die Daten in der beschriebenen Weise bestimmt sind, wird die Bohrung 20 mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Bohrgerät vorsichtig in den Beckenknochen eingebracht, um ein plötzliches Durchbrechen und damit eine Verletzung des Weichgewebes im Inneren des Beckenknochens zu verhindern.When the data is determined in the manner described, the bore becomes 20 Carefully placed in the pelvic bone with a drill not shown in the drawing, to prevent sudden breakage and thus injury to the soft tissue inside the pelvic bone.

Die Bohrung 20 wird dazu verwendet, die Dicke des Beckenknochens 6 im Bereich der Bohrung 20 zu bestimmen. Dazu wird durch die Bohrung 20 ein weiteres Tastinstrument 21 hindurchgesteckt, das ebenfalls ein Markierelement 2 trägt und damit navigierbar ist. Dieses ist ähnlich aufgebaut wie das Tastinstrument 9, gleiche Teile tragen daher die gleichen Bezugszeichen. Es ist lediglich die Spitze 12 rechtwinklig abgebogen, so daß sich an der Innenseite der abgebogenen Spitze 12 eine Anlagefläche 22 ausbildet, die beim Hindurchstecken des Tastinstrumentes 21 durch die Bohrung 20 und beim anschließenden Zurückziehen an der Rückseite 23 des Beckenknochens 6 anlegbar ist (4). Dadurch kann die Lage dieser Rückseite 23 bestimmt werden, die gleichzeitig ein Maß für die Dicke des Beckenknochens 6 ist.The hole 20 is used to determine the thickness of the pelvic bone 6 in the area of the bore 20 to determine. This is done through the hole 20 another touch instrument 21 inserted through, which is also a marker 2 carries and thus navigable. This is similar to the stylus 9 , therefore, like parts bear the same reference numerals. It's just the tip 12 bent at right angles, so that on the inside of the bent tip 12 a contact surface 22 which forms when passing the touch instrument 21 through the hole 20 and the subsequent retraction at the back 23 of the pelvic bone 6 can be applied ( 4 ). This can change the location of this back 23 be determined, which is also a measure of the thickness of the pelvic bone 6 is.

Der auf diese Weise gewonnene Austrittspunkt der Bohrung 20 an der Rückseite 23 wird für das folgende Verfahren als Bezugspunkt 24 ausgewählt.The exit point of the hole obtained in this way 20 at the back 23 becomes the reference point for the following procedure 24 selected.

In einem leicht abgewandelten, nicht näher erläuterten Verfahren wird ein solcher Bezugspunkt 24' in etwas abgewandelter Weise dadurch gewonnen, daß mit einem navigierten Tastinstrument der Punkt angefahren wird, der oben als Eintrittspunkt der Bohrung 20 definiert worden ist. Ein solcher Punkt im Inneren des Beckenknochens 6 läßt sich beispielsweise dadurch gewinnen, daß das Tastinstrument 9 in medialer Richtung im Bereich der zu erstellenden Aufnahmevertiefung in derselben Lage wie die Bohrung 20 vorgeschoben wird, jedoch nicht ganz so weit, daß das Tastinstrument den Beckenknochen durchdringt.In a slightly modified, not further explained method becomes such a reference point 24 ' obtained in a slightly modified manner by the fact that the point is approached with a navigated palpation instrument, the top as the entry point of the hole 20 has been defined. Such a point inside the pelvic bone 6 can be obtained, for example, that the touch instrument 9 in the medial direction in the area of the receiving depression to be created in the same position as the bore 20 is advanced, but not quite so far that the stylus penetrates the pelvic bone.

In diesem Falle wird also der Bezugspunkt 24' im Inneren des Beckenknochens liegen.In this case, therefore, the reference point 24 ' lie in the interior of the pelvic bone.

In beiden Fällen dient dieser Bezugspunkt 24 oder 24' dazu, dem Operateur ein Maß dafür zu geben, wie er ein Werkzeug 25, also beispielsweise den in 5 dargestellten halbkugeligen Fräskopf, vorschieben muß, um in der gewünschten Lage und mit der gewünschten Tiefe eine Aufnahmevertiefung im Beckenknochen 6 zu erzeugen.In both cases, this reference point serves 24 or 24 ' to give the surgeon a measure of how he is a tool 25 , so for example the in 5 shown hemispherical milling head, must advance to a desired location and with the desired depth a receiving recess in the pelvic bone 6 to create.

Die Datenverarbeitungseinrichtung erhält von dem Markierelement, das in den Beckenknochen 6 eingeschraubt ist, Informationen über die Lage des Beckenknochens und kann daraus die Lage des Bezugspunktes 24 beziehungsweise 24' berechnen, das navigierte Werkzeug 25 übermittelt seine Lagedaten über das mit ihm verbundene Markierelement ebenfalls der Datenverarbeitungseinrichtung, und somit kann auf dem Bildschirm 15 dargestellt werden, wie das Werkzeug 25 relativ zum Beckenknochen 6 vorgeschoben wird. Dazu können gegebenenfalls auch die tear drop Ebene 19 und/oder die tear drop Linie 18 in die Abbildung einkopiert werden.The data processing device receives from the marking element, which is in the pelvic bone 6 screwed in, information about the position of the pelvic bone and from it the location of the reference point 24 respectively 24 ' calculate the navigated tool 25 transmits its location data via the marking element connected to it also the data processing device, and thus can on the screen 15 be presented as the tool 25 relative to the pelvic bone 6 is advanced. This may also include the tear drop level 19 and / or the tear drop line 18 be copied into the picture.

Selbstverständlich können auch andere Daten auf dem Bildschirm angezeigt werden, beispielsweise die Lage des primären und des sekundären Acetabulums, die Lage der Meßpunkte 35, die Lage der dorsalen Frontalebene 36 oder gegebenenfalls einer ventralen Frontalebene 37 sowie die Daten des Abstandes 31 zwischen primärem und sekundärem Acetabulum in cranialer Richtung.Of course, other data may also be displayed on the screen, such as the location of the primary and secondary acetabulum, the location of the measurement points 35 , the location of the dorsal frontal plane 36 or possibly a ventral frontal plane 37 as well as the data of the distance 31 between the primary and secondary acetabulum in the cranial direction.

Der Operateur sieht beim Vorschieben des Werkzeuges 25, wie dies relativ zu den genannten Ebenen und damit zum Beckenknochen orientiert ist und wie tief das Werkzeug in den Beckenknochen eintritt.The surgeon sees when advancing the tool 25 How this is oriented relative to the mentioned levels and thus to the pelvic bone and how deep the tool enters the pelvic bone.

Die Datenverarbeitungseinrichtung kann zusätzlich den Abstand der Außenfläche 26 des Werkzeuges 25 oder des Mittelpunktes 27 des Werkzeuges 25 von den Bezugspunkten 24 oder 24' bestimmen und erhält damit ein Maß für die Eindringtiefe des Werkzeuges 25. An Stelle einer direkten Abstandsbestimmung relativ zu den Bezugspunkten 24, 24' kann die Datenverarbeitungseinrichtung auch eine Sagittalebene bestimmen, die durch den Bezugspunkt 24 oder den Bezugspunkt 24' hindurchgeht. Es handelt sich dabei im wesentlichen um eine Ebene, die sowohl senkrecht auf der Beckeneingangsebene als auch auf der tear drop Ebene steht.The data processing device can additionally the distance of the outer surface 26 of the tool 25 or the midpoint 27 of the tool 25 from the reference points 24 or 24 ' determine and thus receives a measure of the penetration depth of the tool 25 , Instead of a direct distance determination relative to the reference points 24 . 24 ' The data processing device can also determine a sagittal plane that passes through the reference point 24 or the reference point 24 ' passes. It is essentially a plane that is both perpendicular to the pelvic input plane and on the tear drop plane.

In jedem Falle wird die Datenverarbeitungseinrichtung überwachen, daß die Grenzwerte zwischen dem Werkzeug (Außenfläche oder Mittelpunkt) und den geometrischen Ebenen oder Punkten, die in der vorstehenden Weise bestimmt worden sind, eingehalten werden. Sobald eine Abweichung von den Extremwerten auftritt, wird die Datenverarbeitungseinrichtung eine Warnung abgeben und somit verhindern, daß der Operateur das Werkzeug in unerwünschter Weise führt, also beispielsweise zu tief in den Beckenknochen eintreibt, zu dicht am dorsalen Rand 34 arbeitet oder einen zu großen Abstand von dem sekundären Acetabulum anstrebt.In any case, the data processing device will monitor that the limits between the tool (outer surface or center point) and the geometric planes or points determined in the above manner are met. As soon as a deviation from the extreme values occurs, the data processing device will issue a warning and thus prevent the surgeon from undesirably leading the tool, for example, driving too deep into the pelvic bone, too close to the dorsal edge 34 working or too far away from the secondary acetabulum.

Bei der Verlagerung der knöchernen Vertiefung in caudaler Richtung ist es unter Umständen notwendig, einen Teil der natürlichen Vertiefung des sekundären Acetabulums mit einem Knochenimplantat auszufüllen, um die Möglichkeit zu erhalten, in einer tiefer gelegenen Position eine vollständig im knöchernen Material angeordnete Aufnahmevertiefung erzeugen zu können. Dies wird üblicherweise durch das Einsetzen von Knochenimplantaten in dem Bereich der ursprünglichen natürlichen Aufnahmevertiefung erreicht, in 5 ist dies angedeutet durch ein mittels Knochenschrauben 28 am Beckenknochen 6 gehaltenes Knochenimplantat 29. Dies kann beispielsweise aus dem entsprechend bearbeiteten und resezierten Femurkopf gebildet werden.When displacing the bony groove in the caudal direction, it may be necessary to fill a portion of the natural recess of the secondary acetabulum with a bone graft in order to be able to produce in a lower position a receiving cavity completely within the bony material. This is usually achieved by inserting bone implants in the area of the original natural receiving well, in 5 this is indicated by means of bone screws 28 on the pelvic bone 6 held bone implant 29 , This can be formed, for example, from the appropriately processed and resected femoral head.

Claims (23)

Chirurgisches Navigationssystem für ein navigiertes Werkzeug zur Herstellung einer Aufnahmevertiefung für eine Hüftgelenkpfanne in einem navigierten Beckenknochen mit einem navigierten Tastinstrument und mit einer Datenverarbeitungseinrichtung zur Bearbeitung der Lagedaten der navigierten Teile, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungseinrichtung (4) derart programmiert ist, daß sie aus den mit Hilfe des navigierten Tastinstrumentes (9) bestimmten Lagedaten eines tear drop points (17) (Köhlersche Tränenfigur) am Beckenknochen (6) und aus den Lagedaten der Beckeneingangsebene (16) eine senkrecht auf dieser stehende, parallel zu einer die beiden Spinae illiacae anteriores superiores (13, 14) verbindenden Linie und durch den getasteten tear drop point (17) verlaufende tear drop Ebene (19) bestimmt, daß sie in einer vorgegebenen Höhe oberhalb der tear drop Ebene (19) in einer vorgegebenen Position in anterior-posteriorer Richtung und in einem vorgegebenen Abstand von der Außenfläche des Beckenknochens (6) in lateral-medialer Richtung einen Bezugspunkt (24, 24') bestimmt, und daß sie die Lage des Werkzeuges (25) relativ zu dem Beckenknochen (6) und relativ zu dem Bezugspunkt (24, 24') berechnet.Surgical navigation system for a navigated tool for producing a receiving recess for an acetabulum in a navigated pelvic bone with a navigated palpation instrument and with a data processing device for processing the position data of the navigated parts, characterized in that the data processing device ( 4 ) is programmed so that it from the with the help of navigated palpation instrument ( 9 ) certain position data of a tear drop point ( 17 ) (Köhler's teardrop figure) on the pelvic bone ( 6 ) and from the location data of the pelvic input level ( 16 ) perpendicular to it, parallel to one of the two spinae illiacae anteriores superiores ( 13 . 14 ) connecting line and by the keyed tear drop point ( 17 ) running tear drop level ( 19 ) determines that they are at a predetermined height above the tear drop level ( 19 ) in a predetermined position in the anterior-posterior direction and at a predetermined distance from the outer surface of the pelvic bone ( 6 ) in lateral-medial direction a reference point ( 24 . 24 ' ) and that the position of the tool ( 25 ) relative to the pelvic bone ( 6 ) and relative to the reference point ( 24 . 24 ' ). Navigationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungseinrichtung (4) derart programmiert ist, daß sie aus den mittels des Tastinstrumentes (9) bestimmten Lagedaten der beiden Spinae illiacae anteriores superiores (13, 14) und der Symphysis pubica (15) des Beckenknochens (6) die Beckeneingangsebene (16) berechnet.Navigation system according to Claim 1, characterized in that the data processing device ( 4 ) is programmed so that it from the means of the Tastinstrumentes ( 9 ) certain positional data of the two spinae illiacae anteriores superiores ( 13 . 14 ) and the symphysis pubica ( 15 ) of the pelvic bone ( 6 ) the pelvic entrance level ( 16 ). Navigationssystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungseinrichtung (4) derart programmiert ist, daß sie die Höhe des Bezugspunktes (24, 24') oberhalb der tear drop Ebene (19) in Abhängigkeit von der Dimensionierung des Werkzeuges (25) und damit der gewünschten Größe der Aufnahmevertiefung so berechnet, daß der untere Rand der Aufnahmevertiefung etwa in der tear drop Ebene (19) liegt.Navigation system according to one of claims 1 or 2, characterized in that the data processing device ( 4 ) is programmed so that it the height of the reference point ( 24 . 24 ' ) above the tear drop level ( 19 ) depending on the dimensioning of the tool ( 25 ) and thus the desired size of the receiving recess calculated so that the lower edge of the receiving recess approximately in the tear drop level ( 19 ) lies. Navigationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungseinrichtung (4) derart programmiert ist, daß sie die Höhe des Bezugspunktes (24, 24') oberhalb der tear drop Ebene (19) derart wählt, daß ein maximaler Wert des Abstandes zwischen der Höhe des Bezugspunktes (24, 24') und der Lage eines gegenüber dem primären Acetabulum in cranialer Richtung sekundären Acetabulums nicht überschritten wird.Navigation system according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the data processing device ( 4 ) is programmed so that it the height of the reference point ( 24 . 24 ' ) above the tear drop level ( 19 ) such that a maximum value of the distance between the height of the reference point ( 24 . 24 ' ) and the position of a relative to the primary acetabulum in the cranial direction secondary to the acetabulum is not exceeded. Navigationssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Wert bei 40 mm liegt.Navigation system according to claim 4, characterized in that that the maximum value is 40 mm. Navigationssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Wert bei 25 mm liegt.Navigation system according to claim 4, characterized in that that the maximum value is 25 mm. Navigationssystem nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungseinrichtung (4) derart programmiert ist, daß sie den maximalen Wert zwischen einem zentralen Punkt des sekundären Acetabulums und den Bezugspunkten (24, 24') bestimmt.Navigation system according to one of Claims 4 to 6, characterized in that the data processing device ( 4 ) is programmed to obtain the maximum value between a central point of the secondary acetabulum and the reference points ( 24 . 24 ' ) certainly. Navigationssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungseinrichtung (4) derart programmiert ist, daß sie aus den Lagedaten eines navigierten, gegenüber dem navigierten Beckenknochen (6) in dem sekundären Acetabulum präoperativ bewegten Femurknochen (7) den Mittelpunkt der Bewegung des Femurknochens (7) bestimmt und diesen Mittelpunkt als zentralen Punkt des sekundären Acetabulums verwendet.Navigation system according to claim 7, characterized in that the data processing device ( 4 ) is programmed in such a way that it is determined from the position data of a navigated, compared to the navigated pelvic bone ( 6 ) in the secondary acetabulum preoperatively moving femur bones ( 7 ) the center of movement of the femur bone ( 7 ) and uses this center as the central point of the secondary acetabulum. Navigationssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungseinrichtung (4) derart programmiert ist, daß sie aus den Lagedaten eines navigierten Tastinstrumentes (32), welches an die Lagerfläche des sekundären Acetabulums angelegt ist, die Lage des sekundären Acetabulums bestimmt und daß sie aus den Lagedaten des sekundären Acetabulums deren Mittelpunkt als zentralen Punkt des sekundären Acetabulums bestimmt.Navigation system according to claim 7, characterized in that the data processing device ( 4 ) is programmed in such a way that it can be read from the position data of a navigated feeler instrument ( 32 ), which is applied to the bearing surface of the secondary acetabulum, determines the location of the secondary acetabulum and that it determines from the location data of the secondary acetabulum whose center as the central point of the secondary acetabulum. Navigationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungseinrichtung (4) derart programmiert ist, daß sie die Position des Bezugspunktes (24, 24') in anteriorposteriorer Richtung derart berechnet, daß er etwa in der Mitte der Aufnahmevertiefung liegt.Navigation system according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the data processing device ( 4 ) is programmed so that it the position of the reference point ( 24 . 24 ' ) is calculated in the anterior-posterior direction such that it lies approximately in the middle of the receiving recess. Navigationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungseinrichtung (4) derart programmiert ist, daß sie aus Lagedaten, die durch Anlage eines navigierten Tasters (9) an einen oder mehrere Meßpunkte (35) des dorsalen Randes (34) des Beckenknochens (6) im Bereich des primären Acetabulums bestimmt worden sind, eine Position der Aufnahmevertiefung derart bestimmt, daß der Abstand des Randes der Aufnahmevertiefung von dem Meßpunkt oder den Meßpunkten (35) des dorsalen Randes (34) einen bestimmten Minimalwert nicht unterschreitet.Navigation system according to one of Claims 1 to 10, characterized in that the Da processing device ( 4 ) is programmed in such a way that it consists of position data obtained by creating a navigated button ( 9 ) to one or more measuring points ( 35 ) of the dorsal edge ( 34 ) of the pelvic bone ( 6 ) in the region of the primary acetabulum, a position of the receiving depression is determined such that the distance of the edge of the receiving depression from the measuring point or the measuring points ( 35 ) of the dorsal edge ( 34 ) does not fall below a certain minimum value. Navigationssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungseinrichtung (4) derart programmiert ist, daß sie aus den Lagedaten von mehreren Meßpunkten (35) des dorsalen Randes (34) des Beckenknochens (6) denjenigen auswählt, der am weitesten in ventraler Richtung angeordnet ist und daß sie den bestimmten Minimalwert aus den Lagedaten dieses ausgewählten Meßpunktes (35) bestimmt.Navigation system according to claim 11, characterized in that the data processing device ( 4 ) is programmed in such a way that it can be calculated from the position data of several measuring points ( 35 ) of the dorsal edge ( 34 ) of the pelvic bone ( 6 ) selects that which is located farthest in the ventral direction and that it determines the determined minimum value from the position data of that selected measuring point ( 35 ) certainly. Navigationssystem nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungseinrichtung (4) derart programmiert ist, daß sie eine durch einen Meßpunkt (35) des dorsalen Randes (34) hindurchgehende dorsale Frontalebene (36) bestimmt und den bestimmten Minimalwert zwischen dem Rand der Aufnahmevertiefung und dieser dorsalen Frontalebene (36) bestimmt.Navigation system according to one of claims 11 or 12, characterized in that the data processing device ( 4 ) is programmed so that it passes through a measuring point ( 35 ) of the dorsal edge ( 34 ) dorsal frontal plane ( 36 ) and the determined minimum value between the edge of the receiving depression and this dorsal frontal plane ( 36 ) certainly. Navigationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungseinrichtung (4) derart programmiert ist, daß sie den Abstand des Bezugspunktes (24) von der Außenfläche des Beckenknochens (6) aus den Lagedaten eines navigierten Tastinstrumentes (21) bestimmt, welches durch eine künstliche Öffnung (20) im Bereich des primären Acetabulums des Beckenknochens (6) in medialer Richtung durch den Beckenknochen (6) bis zur Rückseite (23) des Beckenknochens (6) hindurchgesteckt wird.Navigation system according to one of Claims 1 to 13, characterized in that the data processing device ( 4 ) is programmed so that it the distance of the reference point ( 24 ) from the outer surface of the pelvic bone ( 6 ) from the position data of a navigated palpation instrument ( 21 ) determined by an artificial opening ( 20 ) in the area of the primary acetabulum of the pelvic bone ( 6 ) in the medial direction through the pelvic bone ( 6 ) to the back ( 23 ) of the pelvic bone ( 6 ) is inserted through. Navigationssystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Tastinstrument (21) zur Bestimmung des Abstandes des Bezugspunktes (24) von der Außenfläche des Beckenknochens (6) eine seitlich von einem Schaft (11) abstehende Anlagefläche (12) zur Anlage an der Rückseite (23) des Beckenknochens (6) aufweist.Navigation system according to claim 14, characterized in that the feeler instrument ( 21 ) for determining the distance of the reference point ( 24 ) from the outer surface of the pelvic bone ( 6 ) one laterally of a shaft ( 11 ) projecting contact surface ( 12 ) to the plant at the back ( 23 ) of the pelvic bone ( 6 ) having. Navigationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungseinrichtung (4) derart pro grammiert ist, daß sie den kleinsten Abstand der der Knochenbearbeitung dienenden Außenfläche (26) des Werkzeuges (25) von dem Bezugspunkt (24, 24') berechnet.Navigation system according to one of Claims 1 to 15, characterized in that the data processing device ( 4 ) is programmed so that they are the smallest distance of the bone working outer surface ( 26 ) of the tool ( 25 ) from the reference point ( 24 . 24 ' ). Navigationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungseinrichtung (4) derart programmiert ist, daß sie den kleinsten Abstand des Mittelpunktes (27) des Werkzeuges (25) von den Bezugspunkten (24, 24') berechnet.Navigation system according to one of Claims 1 to 15, characterized in that the data processing device ( 4 ) is programmed so that it is the smallest distance of the center ( 27 ) of the tool ( 25 ) from the reference points ( 24 . 24 ' ). Navigationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungseinrichtung (4) derart programmiert ist, daß sie den kleinsten Abstand der der Knochenbearbeitung dienenden Außenfläche (26) des Werkzeuges (25) von einer durch den Bezugspunkt (24, 24') hindurchgehenden Sagittalebene berechnet.Navigation system according to one of Claims 1 to 15, characterized in that the data processing device ( 4 ) is programmed so that it is the smallest distance of the bone working outer surface ( 26 ) of the tool ( 25 ) from one through the reference point ( 24 . 24 ' ) passing through the sagittal plane. Navigationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungseinrichtung (4) derart programmiert ist, daß sie den kleinsten Abstand des Mittelpunktes (27) des Werkzeuges (25) von einer durch den Bezugspunkt (24, 24') hindurchgehenden Sagittalebene berechnet.Navigation system according to one of Claims 1 to 15, characterized in that the data processing device ( 4 ) is programmed so that it is the smallest distance of the center ( 27 ) of the tool ( 25 ) from one through the reference point ( 24 . 24 ' ) passing through the sagittal plane. Navigationssystem nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungseinrichtung (4) derart pro grammiert ist, daß sie die relative Lage des Werkzeuges (25) und des Bezugspunktes (24, 24') oder der durch den Bezugspunkt (24, 24') gegebenen Sagittalebene auf einer Anzeige (5) anzeigt.Navigation system according to one of Claims 15 to 19, characterized in that the data processing device ( 4 ) is programmed in such a way that it determines the relative position of the tool ( 25 ) and the reference point ( 24 . 24 ' ) or by the reference point ( 24 . 24 ' ) given sagittal plane on a display ( 5 ). Navigationssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungseinrichtung (4) derart programmiert ist, daß sie die relative Lage des Werkzeuges (25) und des sekundären Acetabulums auf einer Anzeige (5) anzeigt.Navigation system according to one of Claims 8 to 20, characterized in that the data processing device ( 4 ) is programmed in such a way that it determines the relative position of the tool ( 25 ) and the secondary acetabulum on a display ( 5 ). Navigationssystem nach einem der Ansprüche 11 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungseinrichtung (4) derart programmiert ist, daß sie die relative Lage des Werkzeuges (25) und der Meßpunkte (35) des dorsalen Randes (34) des Beckenknochens (6) und/oder der dorsalen Frontalebene (36) auf einer Anzeige (5) anzeigt.Navigation system according to one of Claims 11 to 20, characterized in that the data processing device ( 4 ) is programmed in such a way that it determines the relative position of the tool ( 25 ) and the measuring points ( 35 ) of the dorsal edge ( 34 ) of the pelvic bone ( 6 ) and / or the dorsal frontal plane ( 36 ) on a display ( 5 ). Navigationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungseinrichtung (4) derart programmiert ist, daß sie ein Warnsignal erzeugt, sobald kritische Werte über- beziehungsweise unterschritten werden.Navigation system according to one of Claims 1 to 22, characterized in that the data processing device ( 4 ) is programmed so that it generates a warning signal when critical values are exceeded or fallen below.
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