DE10161787A1

DE10161787A1 - Vorrichtung und Methode zur Insertion und Navigation nicht-diskriminierter passiver Marker und zur Diskriminierung passiver sowie semiaktiver Marker zur Instrumenten- und Knochensegment- sowie Gewebe- und Organnavigation

Info

Publication number: DE10161787A1
Application number: DE10161787A
Authority: DE
Inventors: Ruediger Marmulla; Stefan Hassfeld; Joachim Muehling
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-12-15
Filing date: 2001-12-15
Publication date: 2003-07-10

Abstract

Die Erfindung ermöglicht, reflektierende - sogenannte passive - Marker voneinander zu unterscheiden, so daß auch zueinander mobile passive Marker, beispielsweise auf der Oberfläche eines Organs oder eines geteilten Knochensegments, diskriminierend erkannt werden. So können unter anderem auch Verformungen des Organs oder des geteilten Knochensegments erfaßt werden. Gleichermaßen können auch segmentierte, in sich mobile Instrumente, aufgrund diskriminierter Marker in ihrem gesamten Verlauf beschrieben werden. DOLLAR A Dazu werden die diskriminierten passiven Marker in einer zeitlich definierten Abfolge sukzessive von einer elektromagnetischen Strahlenquelle angeleuchtet oder die Marker besitzen - als semiaktive Marker - eine alternierende Oberflächenbeschaffenheit, die ebenfalls für jeden Marker ein anderes und eigenes Zeitfenster zur Reflexion - und damit zur Diskrimination - gewährleistet. DOLLAR A Die Abbildung zeigt, wie in einem Fall die elektromagnetische Strahlenquelle (8) zu unterschiedlichen Zeitpunkten t¶x¶ selektiv unterschiedliche Marker anstrahlt (Marker 2a zu t¶1¶, Marker 2b zu t¶2¶, Marker 2c zu t¶3¶). Die Positionserfassungseinheit (9) registriert zu jedem Zeitpunkt einen anderen Marker.

Description

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1, Anspruchs 7, Anspruchs 14 und des Anspruchs 18.
Um ein Instrument oder ein Körperteil (beispielsweise ein Knochensegment oder ein Organ wie beispielsweise die Leber) bei einem chirurgischen Eingriff lokalisieren bzw. mit einem Navigationssystem verfolgen zu können, werden üblicherweise aktive Marker (beispeilsweise Infrarotsender) oder passive Marker (beispielsweise infrarotreflektierende Kugeln) auf der Oberfläche eines Instruments oder eines Körperteils aufgebracht.
Dazu können aktive Marker diskriminiert werden, beispielsweise indem sie jeweils in einem anderen Bereich des elektromagnetischen Spektrums aktiv Strahlung aussenden. Eine Empfangseinheit kann dann der empfangenen und errechneten Positionsmessung den zugehörigen Marker zuordnen. Für mindestens drei Marker läßt sich auf diese Weise die räumliche Position eines mit den Markern verbundenen Instruments, Knochensegments, eines Gewebes oder eines Organs zuordnen (unterschiedliches elektromagnetisches Fenster der sendenden Marker).
Alternativ können aktive Marker unterschieden werden, indem sie zeitlich nacheinander senden, wobei der Empfangs- und Auswerteeinheit bekannt ist, welcher Marker in welchem Zeitintervall sein Signal gesendet hat, so daß auch hier wieder dem ausgewerteten Signal der zugehörige aktive Marker zugeordnet werden kann (unterschiedliches Zeitfenster der sendenen Marker).
Bei passiven Markern wird üblicherweise nicht der einzelne Marker erkannt und ausgewertet sondern eine in fester geometrischer Anordnung zueinander stehende Gruppe von Markern erkannt und ausgewertet.
In der Instrumentennavigation werden daher üblicherweise drei oder mehr passive Marker auf einem sogenannten rigid body an einem Instrument befestigt. Die Anordung der passiven Marker untereinander wurde zuvor unter Laborbedingungen exakt bestimmt und als abrufbarer Datensatz auf einer Meß- und Auswerteeinheit gespeichert.
Will man solch einen rigid body nicht auf einem Knochensegment, Gewebe oder Organ platzieren, weil dieser rigid body aus Platz- und Übersichtsgründen im Operationsfeld stören könnte, dann könnte man die Marker auch einzeln im Operationsfeld aufsetzen.
Eine neue, zuvor unbekannte geometrische Anordnung der Marker auf einem Knochensegment, Gewebe oder Organ müßte dabei jedoch während der Operation erneut zeitaufwendig bestimmt werden und als eigener, neuer Datensatz auf der Meß- und Auswerteeinheit gespeichert werden. Problematisch wäre dabei zudem, wenn eine Anordnung gewählt wurde, die von der Auswerteeinheit nicht von der geometrischen Anordnung bereits bekannter und im System abgespeicherter passiver Markergruppen (beispielsweise auf einem navigierten Instrument) unterschieden werden kann - in diesem Fall könnte die Auswerteeinheit beispielsweise ein Knochensegment fälschlicherweise als einen bereits bekannten navigierten Pointer interpretieren.
Wenn die Marker während der Operation aber in einer bereits aus den Laborbedingungen bekannten geometrischen Anordnung zueinander auf einem Knochensegment, Gewebe oder Organ aufgebracht werden - das heißt, wenn die bekannte geometrische Anordnung der Marker im Operationsfeld direkt auf den zu lokalisierenden Objekten reproduziert werden kann - dann könnte man auf eine geometrische Neubestimmung der Markeranordnung während der Operation verzichten.
Diese Aufgabe wird durch Vorrichtungen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Mit einer Schablone, die (mindestens) drei Bohrhilfen in zueinander definierter räumlicher Anordnung besitzt sowie einer zugehörigen Schablone, die (mindestens) drei Hülsen zum Setzen der Schrauben mit definiertem Höhenanschlag besitzt, können geometrische Anordnungen passiver Marker, die aus den Laborbedingungen bekannt und vermessen sind, an einem Instrument oder am Patienten (an einem Knochensegment, einem Gewebe oder Organ) rasch reproduziert werden. Die Marker werden dann auf die Schrauben aufgesetzt, die in die definierten Bohrungen eingesetzt wurden.
Alternativ können passive Marker auch - beispielsweise als Halbkugeln - mit einem Applikator angebracht werden, der auf seiner Unterseite Vertiefungen in zueinander definiertem Abstand trägt. In diese Vertiefungen werden die passiven Marker eingelegt, ihre aus dem Labor bereits bekannte geometrische Anordnung kann damit beim Applizieren der passiven Marker im Operationsfeld einfach und rasch reproduziert werden. Auf ihrer Unterseite können die Marker dabei - anstelle einer Schraube - ein Klebematerial oder einen Pin tragen.
Nach dem Aufsetzen und Fixieren der passiven Marker wird der Applikator wieder entfernt. Auf diese Weise übernimmt nun das Knochensegment, Gewebe oder Organ selbst die Funktion eines rigid body und erhält die definierte geometrische Anordnung der Marker untereinander.
Die Marker werden in dem Verfahren und nach Applikation mit der Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 während des operativen Eingriffs nicht einzeln diskriminiert sondern als Gruppe erkannt und ausgewertet.
In einem alternativen Verfahren und mit einer alternativen Vorrichtung können hingegen auch passive Marker einzeln diskriminiert und ausgewertet werden.
Diese Aufgabe wird durch Vorrichtungen mit den Merkmalen des Anspruchs 7, des Anspruchs 14 und des Anspruchs 18 gelöst.
Dazu wird zu Beginn einer Operation einer Meß- und Auswerteeinheit mitgeteilt, in welcher räumlichen Position die einzelnen passiven Marker stehen (beispielsweise, indem alle Marker bis auf einen verdeckt werden und von der Meßeinrichtung dann nur dieser eine Marker vermessen und in seiner räumlichen Position erkannt wird; dies wird dann für jeden der Marker nacheinander durchgeführt; Auswerteeinheit und Marker ändern während dieser Ersteinmessung ihre Position zueinander nicht oder aber nur in einer definierten und nachvollziehbaren Weise).
Während der weiteren Navigation wird dann keine elektromagnetische Strahlung zugleich auf alle Marker gelenkt, sondern in jedem Zeitintervall nur ein elektromagnetischer Strahlenkegel auf die zuletzt bekannte Position jedes einzelnen Markers gelenkt. Der Marker darf sich dabei nicht so schnell aus diesem Strahlenkegel herausbewegen, daß er nicht mehr vom Strahlenkegel getroffen werden würde. Zugleich muß der Strahlenkegel so klein sein, daß er nur einen der Marker trifft. Entsprechend gilt auch für den Abstand der Marker untereinander, daß der Abstand der passiven Marker größer sein muß als der Durchmesser des Strahlenkegels auf dem Instrument, Knochensegment, Gewebe oder Organ.
Nacheinander werden alle Marker von der steuerbaren Strahlenquelle auf diese Weise gezielt bestrahlt und ihre Positionen sukzessive ausgewertet. Der Auswerteeinheit ist dabei bekannt, welchen passiven Marker sie in welchem Zeitintervall mißt. Die einzelnen passiven Marker werden dabei diskriminiert und ihre räumlichen Positionen können einzeln - nicht nur als geometrisch definiert angeordnete Gruppe - von der Auswerteeinheit erkannt werden. Sie müssen im Operationsfeld nicht in einer bekannten, bereits im Labor vermessenen geometrischen Anordnung zueinander auf einem Knochensegment, Gewebe oder Organ aufgebracht werden.
Mehrere diskriminierte Marker, die einzeln - und nicht innerhalb einer definierten geometrischen Gruppenkonfiguration mit anderen passiven Markern - erkannt werden ermöglichen zudem, nicht nur die Lageveränderungen eines Instruments, Gewebes, Organs und Knochensegments zu lokalisieren sondern ermöglichen darüberhinaus auch, räumliche Verformungen der navigierten Objekte aufzuzeichnen.
Semiaktive Marker sind eine andere neue Form diskriminierbarer reflektierender Marker, die zwar nicht aktiv Strahlung aussenden, die aber trotzdem aktive Merkmale aufweisen, indem sie durch zeitlich definierte phasische Maskierung der reflektierenden Markeroberfläche für jeden Marker ein anderes (der Auswerteeinheit bekanntes) zeitliches Fenster zur Reflexion der elektromagnetishen Strahlung ermöglichen. Diese phasische Maskierung semiaktiver Marker kann beispielsweise durch mechanische Klappen oder rotierende Sphären über der reflektierenden Markerschicht, oder aber durch eine LED- oder Quarzschicht oberhalb der reflektierenden Markerschicht, die in periodischen Intervallen die Direktsicht auf die reflektierende Markeroberfläche verdeckt und freigibt, gewährleistet werden.
Eine steuerbare Strahlenquelle, deren Strahlenkegel auf einzelne passive Marker eingeblendet wird, erübrigt sich dadurch. Die Strahlenquelle kann alle semiaktiven Marker im Operationsfeld zeitgleich bestrahlen.
Eine weitere Form diskriminierbarer Marker besteht, wenn passive Marker durch unterschiedliche Oberflächenbeschaffenheit in einem jeweils anderen Anteil des elektromagnetischen Spektrums reflektieren. Eine polyenergetische Strahlenquelle kann auch dabei wieder die Strahlung zeitgleich auf alle passiven Marker lenken, ohne daß der Strahlenkegel sukzessive auf einzelne Marker eingeblendet werden muß.
Allgemein kann durch die Verwendung passiver Marker zudem auf zuleitende Kabel verzichtet werden. Es besteht nicht das Problem, daß im OP-Feld Ströme fließen oder elektrostatische Ladungen aufgebaut werden.

Beispielbeschreibung der Patentanmeldung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen
Fig. 1 Vorrichtung (4) mit drei Bohrhilfen (5), die als drei räumlich definiert zueinander angeordnete Hülsen (5) gefertigt sind, die einem Bohrer Führung geben. Ein Bohrstop befindet sich am Bohrer und stößt beim Tieferbohren an die Oberkante der Hülse (5), so daß auch die Bohrtiefe definiert ist.
Mit einer bis auf den Hülsendurchmesser (5) geometrisch identischen Vorrichtung (4') können die Schrauben (6) eingebracht werden. Der Hülsendurchmesser (5') der Vorrichtung zum Applizieren der Schrauben (4') ist größer als bei der Bohrschablone (4). Durch einen Stopper am Schraubenzieher, der beim Eindrehen der Schraube an der Oberkante der Hülse (5') anschlägt, wird die Position der Schraube (6) auch in der Achsrichtung der Hülse (5') definiert.
Eine mechanische Steckverbindung an der Unterseite des passiven Markers (2) ermöglicht die räumlich reproduzierbare Fixierung des Markers (2) auf dem Schraubenkopf (6).
Eine Empfangseinheit (9) ist dann in der Lage, die Gruppe passiver, nicht-diskriminierter Marker (2), in ihrer geometrisch zueinander bekannten Anordnung zu erkennen und die Raumorientierung der Markergruppe zu verrechnen.
Fig. 2 alternativer Applikator (7) für passive Marker (2), der im Querschnitt gezeigt ist. Der Applikator (7) ermöglicht ein Fügen der Marker (2), beispielsweise mit Klebetechnik, auf der Oberfläche eines Instruments, Organs, Gewebes oder eines Knochensegments. An der Unterseite des Markers (2) können sich auch Pins befinden, die in das Instrument, Organ, Gewebe oder Knochensegment ohne Bohrung eingetrieben werden.
Die passiven Marker (2) werden in den Applikator (7) eingelegt. Applikator (7) und passive Marker (2) besitzen zu diesem Zweck eine korrespondierende Geometrie im Sinne einer Patrize und Matrize.
Eine mechanische, elektromagnetische oder magnetische Befestigung der Marker (2) an der Unterseite des Applikators (7) kann ein Herausfallen oder Dislozieren der Marker (2) vor ihrer Applikation verhindern. Auch dieser Applikator (7) ist in der Lage, mindestens drei passive Marker (2) in einer räumlich definierten Lage zueinander auf einem Instrument, Organ, Gewebe oder Knochensegment zu platzieren.
Eine Empfangseinheit (9) ist dann in der Lage, die Gruppe passiver, nicht-diskriminierter Marker (2), in ihrer geometrisch zueinander bekannten Anordnung zu erkennen und die Raumorientierung der Markergruppe zu verrechnen.
Fig. 3 konventionelle Erkennung einer passiven Markergruppe (2) in einem Operationsfeld. Eine Sendeeinheit für elektromagnetische Strahlung (1) bestrahlt das gesamte Operationsfeld. Eine Empfangseinheit (9) nimmt die Raumposition der Markergruppe (2) auf.
Die einzelnen Marker (2) werden dabei nicht diskriminiert sondern als Markergruppe ausgewertet.
Fig. 4 Diskriminierung passiver Marker (2a, 2b, 2c) durch Einblendung des von einer steuerbaren Strahlenquelle (8) ausgesandten elektromagnetischen Strahlenkegels.
Der von der steuerbaren Strahlenquelle (8) ausgesandte Strahlenkegel trifft in jedem Zeitintervall (t₁, t₂, t₃) nur die zuletzt bekannte Position jedes einzelnen Markers (Marker 2a in t₁, Marker 2b in t₂, Marker 2c in t₃). Jeder Marker (2a, 2b, 2c) darf sich dabei nicht so schnell aus diesem Strahlenkegel herausbewegen, daß er bei der nächsten Messung nicht mehr vom Strahlenkegel getroffen werden würde. Zugleich muß der Strahlenkegel so klein sein, daß er nur einen der Marker (2a, 2b, 2c) trifft. Entsprechend gilt auch für den Abstand der Marker (2a, 2b, 2c) untereinander, daß der Abstand der passiven Marker (2a, 2b, 2c) untereinander größer sein muß als der Durchmesser des Strahlenkegels auf dem Instrument, Knochensegment, Gewebe oder Organ.
Auf diese Weise ist der an der Empfangseinheit (9) angeschlossenen Auswerteeinheit zu jedem Zeitpunkt (t₁, t₂, t₃) bekannt, welche Markerposition (2a, 2b, 2c) gerade gemessen und ausgewertet wird - die Marker werden einzeln diskriminiert und müssen nicht wie bisher üblich als Gruppe insgesamt ausgewertet werden. Die intraoperative geometrische Anordung der Marker (2a, 2b, 2c) muß nicht aus zuvor erhobenen Labormessungen bekannt sein. In den Intervallen t₄, t₅, t₆, . . ., t_n, t_n+1, t_n+2 wiederholen sich die Messungen, wobei der Strahlenkegel zum Zeitintervall t_i jeweils auf die zuletzt bekannte Position der passiven Marker (2a, 2b, 2c) zum Zeitpunkt t_i-3 (sofern drei Marker detektiert werden sollen) gelenkt wird.
Die Einblendung des von der Sendeeinheit (8) ausgesandten Strahlenkegels kann durch ein Blendensystem direkt an der Sendeeinheit (8) erfolgen. Die steuerbare Sendeeinheit (8) kann jedoch auch einen Laserstrahl aussenden, der in jeder Zeiteinheit (t₁, t₂, t₃) einen definierten Kegel auf die Marker (2a, 2b, 2c) lenkt bzw. abläuft.
Fig. 5 semiaktives Markersystem, das aus reflektierenden Markern besteht, das - wenngleich es nur passiv eine empfangene elektromagnetische Strahlung reflektiert - dennoch aktive Merkmale aufweist: Die oben erwähnte Einblendung erfolgt in diesem Fall direkt durch phasische Maskierung der reflektierenden Markeroberfläche (14), beispielsweise durch mechanische Klappen oder rotierende Sphären (13) über der reflektierenden Markerschicht (14). (10) kennzeichnet eine transparente Schicht über dem Raum der rotierenden Hemisphäre, (11) kennzeichnet eine opake Schicht über dem unteren Pol des semiaktiven Markers. (10) und (11) schließen den Raum über der rotierenden Hemisphäre (13) ab, so daß keine offenen beweglichen Teile freiliegen. (12) kennzeichnet den Sockel des semiaktiven Markers.
Fig. 6 semiaktives Markersystem bei dem eine LED- oder Quarzschicht (15) in periodischen Intervallen die Direktsicht auf die reflektierende Markeroberfläche (14) verdeckt und freigibt. Das bedeutet, daß sich über der reflektierenden Markerschicht (14) eine zeitweise transparente (15 zu Zeitpunkt t₁), zeitweise opake Schicht (15' zu Zeitpunkt t2) befindet. Die LED- oder Quarzschichten (15) über der reflektierenden Oberfläche der passiven Marker (14) sind dabei über Zeitgeber oder per Funksteuerung phasisch gegeneinander verschoben synchronisiert, so daß sie in zeitlich definierten (und der Auswerteeinheit bekannten) Intervallen sukzessive die elektromagnetische Strahlung auf oder von den reflektierenden Markeroberflächen (14) freigeben oder absorbieren. Diese neuartigen semiaktiven Marker haben, wenngleich sie passiv reflektieren, daher dennoch aktive Merkmale (15, 15'). Eine steuerbare Strahlungsquelle (8), die einen Strahlenkegel auf jeweils unterschiedliche Abschnitte des Operationsfeldes lenkt, braucht man bei Verwendung dieser neuartig semiaktiven Marker nicht. Die Strahlenquelle (1) kann wie in Fig. 3 einen Strahlenkegel auf das gesamte Operationsfeld lenken.
Die Empfangseinheit (9) mißt zu jedem Zeitpunkt (t₁, t₂, t₃) selektiv und sukzessive die Raumposition eines Markers (2a, 2b, 2c).
Alternativ kann die Oberfläche der einzelnen Marker (2a, 2b, 2c) auch so unterschiedlich beschaffen sein, daß die Marker in einem jeweils eigenen Anteil des elektromagnertischen Spektrums reflektieren. Von der Sendeeinheit (8) wird dann ein polyenergetisches Spektrum auf alle Marker (2a, 2b, 2c) ausgesandt, die Empfangseinheit (9) muß dabei in der Lage sein, die elektromagnetisch unterschiedlichen rücklaufenden Signale zu diskriminieren und so jedem der passiven Marker (2a, 2b, 2c) zuzuordnen.

Claims

1. Vorrichtung (4) zum Anbringen passiver Marker (2) auf einem Instrument, Körperteil, Gewebe, Organ, Knochen oder Knochensegment, wobei mithilfe der Vorrichtung (4) die Marker (2) in einer geometrisch definierten Anordnung zueinander auf dem jeweiligen Objekt platziert werden, bzw. eine aus Laborbedingungen bekannte räumliche Anordung der Marker (2) mithilfe der Vorrichtung (4) reproduziert werden kann. Die passiven Marker (2) dienen dem Lokalisieren und Navigieren von Körperteilen, Organen, Organteilen, Knochen und Knochensegmenten, Geweben und Gefäßen.

2. Vorrichtung (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Vorrichtung nach dem Anbringen und Inserieren der Marker wieder entfernt werden kann, ohne daß die Marker (2) ihre definierte Anordnung zueinander verlieren.

3. Vorrichtung (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei Bohrhülsen (5) an der Vorrichtung befestigt sind, wobei die Bohrhülsen sowohl die Achsrichtung der Bohrungen untereinander reproduzierbar definieren als auch durch einen Bohrstop eine Definition der Tiefe der Bohrungen gewährleisten.

4. Vorrichtung (4') nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine geometrisch identische Vorrichtung (4') zur Vorrichtung (4) mit einem größeren Durchmesser der Hülsen (5) eine Führung des Schraubenziehers und der Schrauben (6) beim Eindrehen achsgerecht gewährleistet, wobei ein Stopper am Schraubenzieher beim Eindrehen der Schraube (6) mit der Oberkante der Hülse (5') kollidiert und so die Höhe der eingedrehten Schraube (6) in Achsrichtung der Hülse (5') definiert.

5. Vorrichtung (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Schraube (6) und Unterseite eines passiven Markers (2) eine mechanische Verbindung besteht, die ein reproduzierbar definiertes Aufsetzen eines passiven Markers (2) auf die Schraube (6) gewährleistet.

6. Vorrichtung (7) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß passive Marker (2) ohne Schraubenverbindung (6) mit einem Instrument, Körperteil, Gewebe, Organ, Knochen oder Knochensegment in definierter geometrischer Anordnung verbunden werden - beispielsweise durch eine Klebung oder einen basalen Pin. Die Vorrichtung (7) besitzt dazu eine geometrisch korrespondierende Unterfläche, in die hinein die Marker (2) im Sinne einer Matrize und Patrize eingelegt werden. Die passiven Marker (2) können dabei an der Vorrichtung (7) temporär mechanisch, elektromagnetisch oder magnetisch befestigt sein, damit sie vor ihrer Applikation nicht dislozieren.

7. Vorrichtung (8, 2a, 2b, 2c) mit der die passiven Marker (2a, 2b, 2c) zur Lokalisation und Navigation von Körperteilen, Organen, Organteilen, Knochen und Knochensegmenten und Geweben von der Meßeinheit (9) einzeln diskriminiert werden, so daß nicht allein eine geometrisch definierte Gruppenanordnung von passiven Markern (2) auf dem zu lokalisierenden Objekt reproduziert und von der Meß- und Auswerteeinheit (9) erfaßt werden muß.

8. Vorrichtung (8, 2a, 2b, 2c) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der elektromagnetische Strahlenkegel einer steuerbaren Sendeeinheit (8) auf die jeweils zuletzt bekannte Position jedes einzelnen passiven Markers (2a, 2b, 2c) eingeblendet wird.

9. Vorrichtung (8, 2a, 2b, 2c) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinheit (9) periodisch zu jedem Zeitintervall t_i einzeln einen anderen passiven Marker erfaßt.

10. Vorrichtung (8, 2a, 2b, 2c) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen passiven Marker (2a, 2b, 2c) nicht in einer geometrisch vorgegebenen Anordnung auf einem Instrument, Körperteil, Gewebe, Organ, Knochen oder Knochensegment aufgebracht werden müssen, sondern einzeln - ohne eine Vorrichtung nach Anspruch 1 - gemäß der aktuellen Bedürfnisse einer Operation gesetzt werden können.

11. Vorrichtung (8, 2a, 2b, 2c) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einblendung des elektromagnetischen Strahlenkegels direkt an der steuerbaren Sendeeinheit (8) erfolgt, beispielsweise durch ein System mechanischer Blenden, beispielsweise durch eine mechanische Führung der Strahlenquelle oder beispielsweise durch eine Ablenkung der Strahlung in einem elektromagnetischen Feld.

12. Vorrichtung (8, 2a, 2b, 2c) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbare Sendeeinheit (8) als Laser konzipiert ist, der in jedem Zeitintervall t_i einen kegelförmigen Raum mit der letztbekannten Raumposition jedes einzelnen Markers (2a, 2b oder 2c) abläuft und damit ausschließlich diesen einzelnen Marker (2a, 2b oder 2c) trifft.

13. Vorrichtung (8, 2a, 2b, 2c) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbare Sendeeinheit (8) zu jedem Zeitintervall die letztbekannte Position jedes einzelnen Markers sukzessive bestrahlt, wobei der Strahlenkegel breiter als die reflektorisch relevante Zone eines Markers (2) ist, jedoch kleiner als der Abstand zweier Marker untereinander.

14. Vorrichtung (1, 10, 11, 12, 13, 14, 15) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß semiaktive Marker Strahlung passiv reflektieren, jedoch zusätzlich als aktives Merkmal eine alternierende und sukzessive Reflexion jedes einzelnen semiaktiven Markers zu einem Zeitintervall t_i gewährleisten. Die Sendeeinheit (1) kann dabei das ganze Operationsfeld bestrahlen, der Strahlenkegel muß nicht eingeblendet werden.

15. Vorrichtung (1, 10, 11, 12, 13, 14) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß bewegliche mechanische Blenden (13) direkt über der reflektierenden Markerschicht (14) angebracht sind und auf diese Weise eine alternierende und sukzessive Reflexion jedes einzelnen semiaktiven Markers zu einem Zeitintervall t_i gewährleisten.

16. Vorrichtung (1, 14, 15) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine periodisch abwechselnd opake (15) und transluzente (15') LED- oder Quarzschicht über der reflektierenden Oberfläche (14) jedes einzelnen semiaktiven Markers liegt, die einen phasenweisen und sukzessiven Empfang der durch die semiaktiven Marker reflektierten Strahlung durch die Meßeinheit (9) ermöglicht, so daß auch hier die semiaktiven Marker diskriminiert werden und nicht als Gruppe erkannt und verarbeitet werden müssen.

17. Vorrichtung (1, 14, 15) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die phasenweise sukzessive Transluzenz der LED- oder Quarzschicht (15, 15') durch einen Zeitgeber in jedem einzelnen semiaktiven Marker oder aber per Fernsteuerung synchronisiert wird, so daß verbindende Kabel zwischen den einzelnen Markern (2a, 2b, 2c) nicht erforderlich werden.

18. Vorrichtung (8, 2a, 2b, 2c) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder einzelne passive Marker (2a, 2b, 2c) durch unterschiedliche Oberflächenbeschaffenheit in einem anderen Bereich des elektromagnetischen Spektrums reflektiert. Die von der Sendeeinheit (8) polyenergetisch emittierte Strahlung wird dabei von jedem Marker (2a, 2b, 2c) in einem anderen Bereich des elektromagnetischen Spektrums reflektiert, die Meßeinheit (9) ist in der Lage, die einzelnen Wellenlängen zu diskriminieren. Auf der der Meßeinheit (9) angeschlossenen Auswerteeinheit wird der errechneten Raumposition wellenlängenabhängig der korrespondierende Marker (2a, 2b, 2c) zugeordnet.

19. Vorrichtung nach Anspruch 7, 14 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere diskriminierte Marker, die einzeln - und nicht innerhalb einer definierten geometrischen Gruppenkonfiguration mit anderen passiven Markern - erkannt werden, nicht nur die Lageveränderungen eines Instruments, Gewebes, Organs und Knochensegments lokalisieren, sondern darüberhinaus auch räumliche Verformungen der navigierten Objekte aufzeichnen.