AT399273B - Anordnung zur dreidimensionalen erfassung von gelenksbewegungen - Google Patents

Description

AT 399 273 B

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur dreidimensionalen Erfassung von Gelenksbewegungen, bestehend aus: - einer ersten Einrichtung zum Anfertigen von zumindest zwei Röntgenaufnahmen der zum untersuchenden Gelenk benachbarten Körperteile einschließlich von auf der Hautoberfläche befestigbaren 5 Sensoren (3, 4); die auf Röntgenafnahmen lokalisierbar sind und die eine genaue Bestimmung ihrer räumlichen Lage zulassen; - einer zweiten Einrichtung zum Aufzeichnen der sich verändernden räumlichen Lage der Sensoren (3, 4) während der Bewegung der Versuchsperson.

Um die Vorgänge bei der Bewegung eines Gelenks verstehen und analysieren zu können, ist die 10 Sichtbarmachung der beteiligten Körperteile vorteilhaft und notwendig. Es ist im Prinzip möglich, ein Gelenk in verschiedenen Stellungen zu röntgenisieren. Dabei wird die Versuchsperson jedoch einer hohen Strahlendosis ausgesetzt. Außerdem werden durch ein solches Verfahren nur Einzelbilder gewonnen, die keinen Rückschluß auf den gesamten Bewegungsablauf gestatten.

Aus der EP-A 119 660 ist ein System zur Vermessung der Wirbelsäule bekannt, bei dem am Patienten 15 bestimmte Markierungen angebracht werden, worauf dieser gleichzeitig optisch betrachtet und mit Röntgenstrahlen durchleuchtet wird. Eine Bildüberlagerung in Echtzeit ist mit diesem System nicht möglich, da keine datenmäßige Erfassung der Lage interessierender Punkte vorgesehen ist.

Aus der AT-B 384 544 ist ein Verfahren zur Positionsbestimmung von Körperteilen bekannt. Dabei wird mittels Ultraschallsensoren die jeweilige Lage bestimmt, um die Gelenksbeweglichkeit festzustellen. Es 20 handelt sich dabei jedoch um ein rein rechnerisches Verfahren, das keine bildliche Darstellung erlaubt und deshalb unanschaulich ist.

Der gleiche Nachteil trifft auch für die in der DE-C 34 06 179 beschriebene Vorrichtung zu.

Die US-A 4,197,855 beschreibt eine Vorrichtung zur Messung der Bewegung des menschlichen Unterkiefers, bei der ein winkelförmiger Permanentmagnet zur Bestimmung der räumlichen Position dient. 25 Auch hier ist eine bildgebende Weiterverarbeitung nicht vorgesehen.

Aus der DE-A 38 07 578 ist es bekannt, einzelne Punkte auf einem menschlichen Kopf mit Hilfe von Videokameras zu vermessen. Die zu vermessenden Punkte werden dabei gemeinsam mit am Kopf angebrachten Bezugspunkten in einem stehenden Bild aufgenommen und elektronisch erfaßt. Eine optische Darstellung ist nicht einmal für stehende Einzelbilder vorgesehen. Umso weniger ist eine Darstellung in 30 Echtzeit nahegelegt.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Anordnung zu schaffen, die es in einfacher Weise ermöglicht, optische Darstellungen in anschaulicher Weise mit anderen Daten, und zwar insbesondere mit Röntgenaufnahmen, zu kombinieren und in übersichtlicher Weise darzustellen. Insbesondere soll eine solche Darstellung durch nichtinvasive Behandlung der Versuchsperson erfolgen, d.h. ohne 35 etwa die Hautoberfläche zu verletzen oder mit Instrumenten zu durchstoßen. Es soll dabei eine anschauliche Darstellung bestimmter anatomisch definierter Referenzpunkte bei einer Bewegung des Gelenkes lagerichtig möglich sein.

Diese Aufgabe wird durch folgende Merkmale gelöst: - eine weitere Einrichtung zum Vermessen der Röntgenaufnahmen, wobei die relative Position von 40 charakteristischen Punkten (5) des Skeletts in Bezug auf die Sensoren (3,4) feststellbar ist: - eine zusätzliche Einrichtung zum Berechnen der jeweiligen räumlichen Lage der zuvor bestimmten Punkte (5) des Skeletts.

Wesentlich an der Erfindung ist, daß die Erfassung der Position der beteiligten Körperteile über Sensoren erfolgt, das heißt in einer Weise, die maschinell bearbeitbare Koordinaten zur Verfügung stellt. 45 Solche Sensoren, deren räumliche Position durch unterschiedliche physikalische Prinzipien, wie Magnetfeld, Schall o. dgl. erfaßt werden kann, werden an der Oberfläche der beteiligten Körperteile angebracht.

In der Folge wird die Erfindung anhand der in den Fig. dargestellten Beispielen näher erläutert. Es zeigen schematisch: die Fig. 1 eine Vorderansicht eines Gelenkes; 50 die Fig. 2 eine Seitenansicht des Gelenkes von Fig. 1.

Die in den Fig. schematisch dargestellten Knochen, die dem Gelenk benachbart sind, sind mit 1 und 2 bezeichnet. Es handelt sich im vorliegenden Fall etwa um ein Kniegelenk mit Femur 1 und Tibia 2. An der Hautoberfläche sind jeweils Lagesensoren 3 und 4 angebracht. Diese sind als Magnetsensoren ausgebildet. In den Röntgenaufnahmen werden die Magnetsensoren 3 und 4 mitabgebildet. Dadurch ist es möglich, 55 Gelenksreferenzpunkte, von denen einer beispielhaft dargestellt und mit 5 bezeichnet ist, räumlich in Bezug auf die Sensoren 3 und 4 festzulegen. Die Einstellung der räumlichen Korrelation von Sensor zu Meßpunkt erfolgt durch eine stereophotometrische Vermessung des Nullpunktes durch Vermessung sowohl des Sensors als auch des Referenzpunktes 5 oder der Referenzpunkte. Es kann aber auch der Nullpunkt durch 2

Claims (2)

1. AT 399 273 B Vermessung des Referenzpunktes 5 bei reproduzierbarer Einstellung des Gelenkes, z.B. über Markierungspunkte, erfolgen. Es ist auch möglich, einen Ultraschalltransducer vorzusehen, an dem ein 3D-Sensor befestigt ist. In diesem Fall wird die Information zur räumlichen Korrelation von Sensorposition zu Referenzpunkt 5 durch den Ultraschalltransducer hergestellt, dessen Meßdaten durch den Sensor räumlich lokalisiert werden können. Patentansprüche 1. Anordnung zur dreidimensionalen Erfassung von Gelenksbewegungen, bestehend aus: - einer ersten Einrichtung zum Anfertigen von zumindest zwei Röntgenaufnahmen der zum untersuchenden Gelenk benachbarten Körperteile einschließlich von auf der Hautoberfläche befestigbaren Sensoren (3, 4), die auf Röntgenaufnahmen lokaiisierbar sind und die eine genaue Bestimmung ihrer räumlichen Lage zulassen; - einer zweiten Einrichtung zum Aufzeichnen der sich verändernden räumlichen Lage der Sensoren (3, 4) während der Bewegung der Versuchsperson; gekennzeichnet durch: - eine weitere Einrichtung zum Vermessen der Röntgenaufnahmen, wobei die relative Position von charakteristischen Punkten (5) des Skeletts in Bezug auf die Sensoren (3, 4) feststellbar ist; - und eine zusätzliche Einrichtung zum Berechnen der jeweiligen räumlichen Lage der zuvor bestimmten Punkte (5) des Skeletts.
2. 2. Anordnung nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Ultraschalltransducer vorgesehen ist auf dem ebenfalls ein 3D-Sensor befestigt ist. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 3