DE102004058725B4

DE102004058725B4 - Adapter für chirurgische Navigationsverfolgungsgeräte

Info

Publication number: DE102004058725B4
Application number: DE102004058725.6A
Authority: DE
Inventors: de la Barrera José Luis Moctezuma; Amir Sarvestani; Markus Jan Boehringer
Original assignee: Stryker European Operations Holdings LLC
Current assignee: Stryker European Operations Holdings LLC
Priority date: 2003-12-10
Filing date: 2004-12-06
Publication date: 2024-02-29
Anticipated expiration: 2024-12-07
Also published as: US20050131426A1; DE102004058725A1; US7873400B2

Abstract

System zum Ausrichten eines chirurgischen Instruments (102; 312; 330; 360), das eine Effektorachse (334) oder Effektorebene (364) aufweist, wobei das System umfasst:ein chirurgisches Navigationssystem (100) mit einer Anzeigeeinheit (104);einen Adapter (116; 500), der auf nicht feste Weise an dem chirurgischen Instrument (102; 312; 330; 360) gehaltert werden kann;ein am Adapter (116; 500) angebrachtes Navigationsverfolgungsgerät (118), wobei das Navigationsverfolgungsgerät (118) vom Navigationssystem (100) verfolgt werden kann und wobei der Adapter (116; 500) eine bekannte Beziehung zwischen dem Navigationsverfolgungsgerät (118) und der Effektorachse (334) oder Effektorebene (364) herstellt, wenn der Adapter (116; 500) auf nicht feste Weise an dem chirurgischen Instrument (102; 312; 330; 360) gehaltert ist;eine erste Schaltung zur Berechung der Ausrichtung der Effektorachse (334) oder der Effektorebene (364) des chirurgischen Instruments (102; 312; 330; 360) aus der bekannten Beziehung zwischen dem Navigationsverfolgungsgerät (118) und der Effektorachse (334) oder Effektorebene (364); undeine zweite Schaltung zum Anzeigen der Ausrichtung der Effektorachse (334) oder Effektorebene (364) des chirurgischen Instruments (102; 312; 330; 360) auf der Anzeigeeinheit (104);wobei der Adapter (116; 500) zum Ausrichten des Instruments mit einer Hand relativ zu dem chirurgischen Instrument (102; 312; 330, 360) in seiner Lage haltbar ist und bei Entfernung der manuellen Haltekraft vom Adapter (116; 500) sich von dem chirurgischen Instrument (102; 312; 330; 360) löst, wobei der Adapter (116; 500) die bekannte Beziehung zwischen dem Navigationsverfolgungsgerät (118) und der Effektorachse (334) oder Effektorebene (364) herstellt, wenn der Adapter (116; 500) zum Ausrichten des Instruments mittels manueller Haltekraft eines Benuzters auf nicht feste Weise an dem chirurgischen Instrument (102; 312; 330; 360) gehaltert ist.

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung betrifft allgemein ein chirurgisches Navigationssystem. Insbesondere betrifft diese Erfindung ein System und einen Adapter zur Unterstützung des chirurgischen Navigationssystems bei der Ausrichtung eines chirurgischen Instrumentes relativ zum Körper eines Patienten.
Technologischer Hintergrund
Die Verwendung bildgeführter chirurgischer Navigationssysteme zur Unterstützung der Chirurgen während des chirurgischen Eingriffs ist allgemein üblich. Solche Systeme werden vor allem in großem Umfang bei Eingriffen eingesetzt, die eine präzise Lage der Instrumente erfordern, wie die Neurochirurgie und seit kurzem die orthopädische Chirurgie. Typische chirurgische Navigationssysteme nutzen speziell entwickelte Werkzeuge, die eingebaute Verfolgungsgeräte enthalten, oder Werkzeug- und Adapterkombinationen, mit denen es möglich ist, ein Verfolgungsgerät an einem chirurgischen Werkzeug anzubringen. Diese Verfolgungsgeräte gestatten es dem Chirurgen, die Position und/oder Ausrichtung des chirurgischen Werkzeugs auf einem Monitor zusammen mit einem präoperativen Bild oder einem intraoperativen Bild des Patienten überlagert zu sehen. Präoperative Bilder werden typischerweise durch MRI (magnetic resonance imaging - Kernspintomographie) oder CT (Computer-Tomographie)-Schichtbilder erstellt, während intraoperative durch Verwendung eines Fluoroskops, eines schwachen Röntgengeräts oder eines ähnlichen Geräts erstellt werden können. Die Verfolgungsgeräte haben typischerweise eine Vielzahl optischer Strahlungsquellen, die vom Navigationssystem zur Bestimmung der Position und Ausrichtung des chirurgischen Instruments erkannt werden können.
Eine der größten Herausforderungen bei den gegenwärtigen chirurgischen Navigationssystemen ist die Zeit, die zum Anbringen und Kalibrieren der Verfolgungsgeräte erforderlich ist, so dass sie zusammen mit herkömmlichen chirurgischen Instrumenten funktionieren. Das Patent US 5 251 127 A (Raab) lehrt eine Computer gestützte Vorrichtung zur Positionierung eines chirurgischen Instruments, die eine am chirurgischen Instrument angebrachte, computergesteuerte apparative Verbindung verwendet. Das Patent US 6 021 343 A (Foley et al.) offenbart ein von Hand gehaltenes chirurgisches Instrument mit einem Verfolgungsgerät, das vorbestimmte und speziell hergestellte Anschlüsse für das chirurgische Werkzeug erfordert. Die Patentanmeldung US 2001 / 0 036 245 A1 (Kienzle, III et al.) ist auf ein chirurgisches Werkzeug mit integrierten lokalisierenden Strahlungsquellen gerichtet, die eine Darstellung des Werkzeugs einem Bild des Körpers, der einem chirurgischen Eingriff unterzogen wird, überlagern.
Spezielle Adapter für chirurgische Instrumente sind teuer und ihre Entwicklung zeitaufwändig. Außerdem erfordern die meisten dieser Geräte eine Kalibrierung des chirurgischen Instruments, nachdem das Verfolgungsgerät angebracht worden ist, damit die Transformation zwischen dem Verfolgungsgerät und einer Achse des Instruments bestimmt werden kann. Die Patentanmeldung US 10 / 246 599 A1 (Moctezuma de la Barrera et al.) lehrt ein chirurgisches Instrument, das fest an einem Verfolgungsgerät angebracht ist, wobei die Kalibrierung der Position und Ausrichtung des chirurgischen Instruments durch ein getrenntes Gerät erfolgt. Außerdem ist es in der orthopädischen Chirurgie manchmal erforderlich, Kraft auf das chirurgische Werkzeug auszuüben. Durch diese Kraft kann das Präzisions-Verfolgungsgerät beschädigt werden, z. B. indem die Elektronik oder die LEDs beschädigt werden oder die Kalibrierung des Verfolgungsgeräts gestört wird, wenn das Verfolgungsgerät fest am Werkzeug angebracht ist, während die Kraft aufgebracht wird. Das vorliegende Gerät gestattet es dem Chirurgen, die Ausrichtung der Effektorachse oder Effektorebene eines weiten Bereichs von Instrumenten zu verfolgen, ohne dass die Notwendigkeit entweder einer Kalibrierung der Werkzeuge Verfolgerkombination oder der festen Anbringung eines Verfolgungsgeräts an einem chirurgischen Instrument besteht.
Dokument US 2003 / 0 209 096 A1 zeigt ein System nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Auch aus den Dokumenten US 2004 / 0 267 242 A1 und US 2002 / 0 016 599 A1 sind Systeme zum Ausrichten chirurgischer Instrumente bekannt.
Gemäß den Systemen dieser Dokumente US 2003 / 0 209 096 A1 , US 2004 / 0 267 242 A1 und US 2002 / 0 016 599 A1 ist ein Adapter mit angebrachtem Navigationsverfolgungsgerät entweder mittels eine Klemme an einem chirurgischen Instrument befestigt, mit einer Komponente eines chirurgischen Instruments verschraubt oder in Form einer auf einen Bohrer eines chirurgischen Instruments aufzusteckenden Führungshülse ausgebildet.
Kurzer Abriss der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Anmeldung ist es, ein System sowie ein Verfahren zum Ausrichten eines chirurgischen Instruments anzugeben, gemäß derer das Ausrichten des chirurgischen Instruments von einer Verwendung extra zur vorübergehenden, selbsthalternden Ankopplung eines Navigationsverfolgungsgeräts am chirurgischen Element vorgesehener Kopplungsmittel unabhängig ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die vorliegende Anmeldung ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15 vor.
Andere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen

1 ist eine schematische Ansicht des chirurgischen Navigationssystems;
1A ist ein Blockdiagramm des chirurgischen Navigationssystems von 1;
2 ist eine isometrische Ansicht einer Ausführungsform des Adapters der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine Seitenansicht des Adapters von 2;
4 ist eine Stirnansicht des Adapters von 2;
5 ist eine Stirnansicht des Adapters von 2 vom Ende entgegengesetzt dem von 4;
6 ist eine isometrische Ansicht des chirurgischen Instruments, das von einer Hand in einer nicht festen Beziehung gehalten wird, wobei der Adapter von 2 mit einem Navigationsverfolgungsgerät verbunden ist;
7 ist eine Explosionsansicht des chirurgischen Instruments, des Adapters und des Navigationsverfolgungsgeräts von 4;
8 ist ein Blockdiagramm eines Computerprogramms, das eine Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung verwirklicht;
9 ist ein Blockdiagramm eines Computerprogramms, das eine weitere Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung verwirklicht;
10 ist eine Stirnansicht ähnlich der von 5 einer alternativen Ausführungsform des Adapters der vorliegenden Erfindung;
11 ist eine Stirnansicht ähnlich der von 5 einer weiteren alternativen Ausführungsform des Adapters der vorliegenden Erfindung;
12 ist eine Stirnansicht ähnlich der von 5 einer weiteren alternativen Ausführungsform des Adapters der vorliegenden Erfindung;
13 ist eine Stirnansicht ähnlich der von 5 einer weiteren alternativen Ausführungsform des Adapters der vorliegenden Erfindung;
14 ist eine Stirnansicht ähnlich der von 5 einer weiteren alternativen Ausführungsform des Adapters der vorliegenden Erfindung;
15 ist eine Ansicht von unten des Adapters von 14;
16 ist eine isometrische Ansicht eines chirurgischen Bohrers mit dem Adapter von 14 an der Einsatzstelle;
17 ist eine isometrische Ansicht einer chirurgischen Säge mit dem Adapter von 14 an der Einsatzstelle;
18 ist eine Stirnansicht des Adapters ähnlich 4, die den Adapter relativ zu einem chirurgischen Instrument mit kreisförmigem Querschnitt darstellt;
19 ist Stirnansicht des Adapters ähnlich 4, die den Adapter relativ zu einem chirurgischen Instrument mit quadratischem Querschnitt darstellt;
20 ist eine isometrische Ansicht einer weiteren Ausführungsform des Adapters der vorliegenden Erfindung; und
21 ist eine Seitenansicht des Adapters von 20 mit angebrachtem Verfolgungsgerät.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Wie aus den Zeichnungen zu ersehen ist, ist die vorliegende Erfindung auf ein chirurgisches Navigationssystem 100 zum Ausrichten eines chirurgischen Instruments 102 gerichtet. Die 1 und 1A sind eine schematische Ansicht und ein Blockdiagramm des chirurgischen Navigationssystems 100, das eine Anzeigeeinheit 104, ein Computersystem 106 und eine Kameramatrix 120 enthält. Das Computersystem 106 kann in einem beweglichen Wagen 108 untergebracht sein. Das Computersystem 106 kann jeder Typ von Personal Computer mit einer temporären Speichereinheit (Memory) 110, einer CPU 112 und einer permanenten Speichereinheit (Storage) 114 sein. Die Anzeigeeinheit 104 kann jede herkömmliche Anzeige sein, die mit einem Personal Computer verwendbar ist.
Die Kameramatrix 120 ist zur Verfolgung eines Navigationsverfolgungsgeräts 118 ausgeführt. Die Kameramatrix 120 ist ferner zur Übertragung von Daten zwischen dem Navigationsverfolgungsgerät 118 und dem Computersystem 106 ausgeführt, die die Ausrichtung des chirurgischen Instruments 102 repräsentieren. Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden die Daten drahtlos zwischen dem Navigationsverfolgungsgerät 118 und dem Computersystem 106 übertragen. Alternativerweise kann ein kabelgebundenes System mit zur Übertragung der Daten zwischen dem Navigationsverfolgungsgerät 118 und dem Computersystem 106 verwendet werden.
Wie aus 1 ersichtlich ist, enthält die Kameramatrix 120 eine erste Kamera 122, eine zweite Kamera 124 und eine dritte Kamera 126. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die erste, zweite und dritte Kamera 122, 124 und 126 drei CCD-Kameras für die Erkennung der Position von Infrarotsignalen (IR), die das Navigationsverfolgungsgerät 118 erzeugt.
Die Kameramatrix 120 sollte stationär eingebaut sein und eine hinreichende Sichtlinie auf den Operationssaal haben. Bei einer Ausführungsform ist die Kameramatrix 120 an einem drehbaren Arm 128 installiert, der am beweglichen Wagen 108 angebracht ist. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Kameramatrix 120 an der Wand des Operationssaals installiert sein (nicht dargestellt) oder an anderen geeigneten Oberflächen oder Stellen.
Mindestens ein Infrarot-Sender/Empfänger dient zur Übertragung von Daten zum und vom Navigationsverfolgungsgerät 118. Bei der bevorzugten Ausführungsform enthält die Sensormatrix 120 einen ersten Sender/Empfänger 130 und einen zweiten Sender/Empfänger 132, die voneinander beabstandet angeordnet sind. Es ist zu beachten, dass zwar sowohl das Navigationsverfolgungsgerät 118 als auch die Sender/Empfänger 130 und 132 über Infrarotsignale kommunizieren können, es für den Fachmann jedoch klar ist, dass auch andere drahtlose Technologien wie Hochfrequenzsignale sowie festverdrahtete Systeme, die so genannte elektromagnetische Kommunikation, eingesetzt werden können.
Die Kameramatrix 120 ist über ein Kabel 134 mit einem Lokalisierer 136 oder in manchen Fällen direkt mit dem Computer verbunden. Der Lokalisierer 136 arbeitet mit der Kameramatrix 120 zusammen, um die Lage einer Vielzahl LEDs 138 auf dem Navigationsverfolgungsgerät 118 innerhalb der Sichtlinie der Sensormatrix 120 zu identifizieren. Die erste, zweite und dritte Kamera 122, 124 und 126 enthalten ihre eigenen Ausrichtungsdaten und übertragen diese Daten sowie die Ausrichtungsdaten der Vielzahl LEDs 138 an den Lokalisierer 136. Bei einer Ausführungsform wandelt der Lokalisierer 136 die Ausrichtungs-Rohdaten in die Ausrichtung der einzelnen LEDs der Vielzahl LEDs 138 und überträgt diese Information an das Computersystem 106. Bei einer anderen Ausführungsform wandelt der Lokalisierter 136 die Ausrichtungs-Rohdaten in die Ausrichtung des chirurgischen Instruments 102 und überträgt diese Information an das Computersystem 106. Bei einer weiteren Ausführungsform kann ein Softwareprogramm im Computersystem 106 die Rohdaten in die Ausrichtung des chirurgischen Instruments 102 wandeln. Bei allen Ausführungsformen ist dem Fachmann die Wandlung der Rohdaten hinreichend bekannt und braucht nicht weiter erörtert zu werden. Das Computersystem 106 kann durch Steuertasten (nicht sichtbar), die am Navigationsverfolgungsgerät 118 angeordnet sind, ferngesteuert werden. Das Computersystem 106 enthält auch eine Tastatur 140 und ein Zeigegerät 142 wie eine Maus oder ein alternatives Eingabemittel zur Bedienung des Computersystems 106. Das chirurgische Navigationssystem 100 wird von einem Chirurgen 144 während eines Eingriffs an einem Patienten 146 verwendet. Vorzugsweise liegt der Patient 146 auf einem chirurgischen Bett oder einem Operationstisch 148.
Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält ein chirurgisches Instrument 102, das auf nicht feste Weise mit einem Adapter 116 gekoppelt ist. Der Adapter 116 ist jedoch mit einem Navigationsverfolgungsgerät 118 gekoppelt, das mit der Sensormatrix 120 und den Sender/Empfängern 130 und 132 kommuniziert. Die Verwendung von Navigationsverfolgungsgeräten zusammen mit Sensormatrizen und Sender/Empfängern ist im Stand der Technik hinreichend bekannt. Eine detailliertere Beschreibung eines derartigen chirurgischen Navigationssystems findet sich in der U.S. Patentanmeldung 10/246,599 , eingereicht am 18. September 2002, deren Offenbarung hiermit durch Inbezugnahme mit einbezogen wird.
Während die Beschreibung der vorliegenden Erfindung auf einem aktiven optischen chirurgischen Navigationssystem beruht, können das System, das Verfahren und die Adapter der vorliegenden Erfindung auch mit anderen chirurgischen Navigationstechnologien und Systemen, wie mit passiven optischen Systemen, magnetbasierten Systemen, trägheitsbasierten Navigationssystemen, Kombinationssystemen und dgl. verwendet werden.
Die 2 bis 5 zeigen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Adapter 116 enthält einen Körper 200, ein Verbinderteil 202 mit einem am Körper 200 angebrachten ersten Ende 204 und einem zweiten Ende 206, das an einer Kopplungsstruktur 208 angebracht ist. Der Körper 200 hat eine erste Seite 210, eine zweite Seite 212, ein erstes Ende 214 und ein zweites Ende 216. Die zweite Seite 212 definiert ein geometrisches Merkmal 242. In dem in den 2 to 5 dargestellten Fall ist das geometrische Merkmal 242 ein Kanal 218, der sich entlang der gesamten Länge der zweiten Seite 212 erstreckt. Das geometrische Merkmal 242 des Adapters 116 definiert eine Adapterachse 244. Die Kenntnis der Lage der Adapterachse 244 relativ zur Lage des Navigationsverfolgungsgeräts 118 ist in den Situationen nützlich, in denen nur der Winkel des Instruments vom chirurgischen Navigationssystem verfolgt zu werden braucht. Die Kopplungsstruktur 208 hat eine erste abgeschrägte Seite 220, eine zweite abgeschrägte Seite 222 und eine Oberfläche 224 mit einer Rastvertiefung 226. Die Kopplungsstruktur 208 kommt mit einer entsprechenden Struktur am Navigationsverfolgungsgerät 118 in Eingriff, wie nachstehend erläutert wird.
Die 6 und 7 zeigen die Ausführungsform von 2 in einer Anwendungssituation am chirurgischen Instrument 102 mit einem Verfolgungsgerät 118. Das Verfolgungsgerät 118 ist ein bekanntes Gerät und hat einen Körper 228. Die LEDs sind in festen Positionen am Körper 228 installiert. Am Körper 228 hängend ist auch ein Anbaubügel 230 mit einem distalen Ende 232 vorgesehen. Das distale Ende 232 ist an einem Paar Wänden 234 und 236 befestigt. Die Wände 234 und 236 sind so geformt, dass sie einen Schlitz 238 bilden, der über die erste und zweite abgeschrägte Seite 220 und 222 gleitet. Der Schlitz 238 hat einen Präzisionssitz mit der Kopplungsstruktur 208. Im Innern des Schlitzes 238 befindet sich eine federbelastete Verriegelungsstruktur (nicht dargestellt), die es der Oberfläche 224 gestattet, innerhalb des Schlitzes 238 zu gleiten, bis die Verriegelungsstruktur die Rastvertiefung 226 erreicht. Zu diesem Zeitpunkt drückt die Feder die Verriegelungsstruktur in die Rastvertiefung 226 und hält das Verfolgungsgerät 118 in einer festen Beziehung zum Adapter 116. Um das Verfolgungsgerät 118 vom Adapter abzunehmen, wird eine Taste 240 gedrückt, die die Verriegelungsstruktur im Schlitz 238 freigibt, so dass das Verfolgungsgerät vom Adapter 116 abgenommen werden kann.
Das chirurgische Instrument 102 hat einen Griff 250, einen Schaft 252, eine Adapterspitze 254, um verschiedene Geräte in ihrer Position zu halten, eine Instrumentenachse 256 und eine Schlagoberfläche 258. Bei dem in den 1, 6 und 7 dargestellten bestimmten Instrument 102 handelt es sich um einen Impaktor, der während der orthopädischen Chirurgie zum Einbringen von Implantaten, die an der Adapterspitze 254 befestigt sind, verwendet wird. Da mit einem Hammer oder einem anderen Schlaggerät an der Schlagoberfläche 258 auf das Instrument 102 geschlagen wird, ist es wünschenswert, das Instrument 102 in die richtige Position zu navigieren und dann das empfindliche Verfolgungsgerät abzubauen, bevor auf das Instrument 102 geschlagen wird. 6 zeigt die Hand 270 eines Chirurgen, die den Adapter 116 in nicht fester Kopplung mit dem Instrument 102 hält. Die Verwendung des Begriff „nicht feste Kopplung“ in dieser Beschreibung und in den beiliegenden Patentansprüchen bedeutet, dass der Adapter 116 in einer wiederholbaren Beziehung zu einem chirurgischen Werkzeug wie dem Instrument 102 gehalten wird, aber auf einfache Weise abgenommen werden kann, wenn die Haltekraft vom Adapter entfernt wird. Dieser Begriff beinhaltet die Situation, in der der Adapter 116 von der Hand des Benutzers in der Nähe des Instruments 102 gehalten wird und vom Instrument 102 abfällt, wenn der Druck der Hand aufhört. Da der Schaft 252 eine Oberfläche hat, die koaxial zur Instrumentenachse 256 verläuft, kann der Adapter 116 entlang des Schafts 252 bewegt werden, und die Beziehung zwischen dem Verfolgungsgerät 118 und der Instrumentenachse 256 bleibt gleich.
8 ist ein Blockdiagramm eines Computerprogramms, das das Verfahren der vorliegenden Erfindung verwirklicht. Das Programm beginnt bei Block 400, der bestimmt, ob das Navigationsverfolgungsgerät 118 aktiviert worden ist. Ist das Navigationsverfolgungsgerät 118 nicht aktiv, verzweigt das Programm zu Block 402, in dem eine Meldung angezeigt wird, mit der der Benutzer zur Aktivierung des Navigationsverfolgungsgeräts 118 aufgefordert wird. Das Programm geht zu Block 400 zurück und wartet, bis das chirurgische Navigationssystem 100 ein Signal empfängt, wonach das Navigationsverfolgungsgerät 118 aktiv ist. Wenn das chirurgische Navigationssystem 100 bestimmt, dass das Navigationsverfolgungsgerät 118 aktiv ist, geht die Steuerung zu Block 404 über, in dem eine Meldung angezeigt wird, dass das Navigationsverfolgungsgerät 118 aktiv ist, worauf die Steuerung zu Block 406 übergeht, in dem bestimmt wird, ob der Benutzer die Effektorachse des chirurgischen Instruments identifizieren muss. Wenn der Benutzer mit „Ja“ antwortet, dann geht die Steuerung zu Block 408 über, in dem die bestimmte Instrument-Adapter-Verfolgungsgerät-Kombination kalibriert wird. Im Block 408 wird der Benutzer angewiesen, die Instrument-Adapter-Verfolgungsgerät-Kombination um die Effektorachse zu drehen. Im Block 408 wird die Lage des Verfolgungsgeräts 118 bestimmt, während die Kombination gedreht wird, und die Beziehung zwischen dem Verfolgungsgerät 118 und der Effektorachse berechnet. Auf ähnliche Weise kann der Benutzer im Block 408 angewiesen werden, eine Instrument-Adapter-Verfolgungsgerät-Kombination umzudrehen (oder zu „invertieren“), wenn das Werkzeug eine Effektorebene hat. In diesem Fall wird zuerst das Werkzeug in einer festen Lage platziert und die Lage des Verfolgungsgeräts bestimmt. Das Werkzeug wird dann umgedreht (oder „invertiert“) und die Ebene des Werkzeugs wird in derselben Lage platziert. Die Lage der Effektorebene des Werkzeugs relativ zum Verfolgungsgerät ist der Abstand zwischen der ersten und zweiten Lage des Verfolgungsgeräts. Die Steuerung geht dann zu Block 410 über, der die Beziehung zwischen dem Verfolgungsgerät 118 und der Effektorachse oder Effektorebene in der Speichereinheit 110 aufzeichnet und die Effektorachse oder -ebene auf der Anzeigeeinheit 104 darstellt. Wenn der Benutzer in Block 406 mit „Nein“ antwortet, geht die Steuerung zu Block 412 über, in dem die Achse des Adapters 116 in der Speichereinheit 110 aufgezeichnet und auf der Anzeigeeinheit 104 dargestellt wird. Diese Verfahren zur raschen Kalibrierung der Instrument-Adapter-Verfolgungsgerät-Kombination im Block 408 sind für Anwendungen zulässig, bei denen nur die Kenntnis der Lage der Effektorachse oder der Effektorebene erforderlich ist und die Kenntnis der Lage der Spitze oder Arbeitsfläche des Werkzeugs nicht erforderlich ist. In Situationen, in denen nur der relevante Winkel des Werkzeugs erforderlich ist, besteht keine Notwendigkeit, den Adapter und das Verfolgungsgerät auf die Effektorachse des Instruments zu kalibrieren, da die Effektorachse des Instruments parallel zur Achse des Adapters 116 verläuft.
9 ist ein Blockdiagramm eines anderen das Verfahren der vorliegenden Erfindung verkörpernden Computerprogramms. Diese Ausführungsform verwendet eine Reihe Datenbanken, die zuvor bezüglich der potentiellen Werkzeuge, Adapter und Verfolgungsgeräte erstellt worden sind, die mit dem chirurgischen Navigationssystem 100 verwendet werden könnten. Das Programm beginnt bei Block 420, wo bestimmt wird, ob das Navigationsverfolgungsgerät 118 aktiviert worden ist. Ist das Navigationsverfolgungsgerät 118 nicht aktiv, verzweigt das Programm zu Block 422, in dem eine Meldung angezeigt wird, mit der der Benutzer zur Aktivierung des Navigationsverfolgungsgeräts 118 aufgefordert wird. Das Programm geht zu Block 420 zurück und wartet, bis das chirurgische Navigationssystem 100 ein Signal empfängt, wonach das Navigationsverfolgungsgerät 118 aktiv ist. Wenn das chirurgische Navigationssystem 100 bestimmt, dass das Navigationsverfolgungsgerät 118 aktiv ist, geht die Steuerung zu Block 424 über, in dem eine Meldung angezeigt wird, dass das Navigationsverfolgungsgerät 118 aktiv ist, worauf die Steuerung zu Block 432 übergeht, in dem die Ausrichtung der Effektorachse berechnet wird. Dieses chirurgische Navigationssystem 100 bestimmt die Lage und Ausrichtung des Navigationsverfolgungsgeräts 118, und im Block 426 werden diese Daten in der Speichereinheit 110 gespeichert.
Es wird hier davon ausgegangen, dass es eine Reihe verschiedener Konfigurationen des Adapters 116 gibt. Demzufolge kann sich der Abstand zwischen dem Navigationsverfolgungsgerät 118 und der Effektorachse eines bestimmten chirurgischen Instruments in Abhängigkeit vom Typ des verwendeten Adapters 116 und vom Typ des verwendeten Instruments ändern. Jeder Typ des Adapters 116 kann mit einem spezifischen Bezeichner (oder Identifikator) codiert werden, der in das chirurgische Navigationssystem 100 eingegeben werden kann, und analog kann das chirurgische Navigationssystem 100 die Eingabe von Codierungsinformationen für bestimmte verwendete Werkzeug anfordern. Alternativweise können diese Werkzeuge oder Instrumente auch in der Lage sein, direkt mit dem chirurgischen Navigationssystem 100 zu kommunizieren und das Werkzeug und/oder den Adapter selbst zu identifizieren. Block 428 ist eine Datenbank gespeicherter Abmessungen für eine Reihe Adapter. In gleicher Weise kann für jedes mögliche chirurgische Instrument, das mit dem chirurgischen Navigationssystem 100 verwendet werden kann, vorgegangen werden. Block 430 ist eine Datenbank gespeicherter Abmessungen verschiedener chirurgischer Instrumente und ihrer entsprechenden Effektorachsen. Das chirurgische Navigationssystem 100 gestattet es einem Benutzer auch, Daten für einen Adapter oder ein Werkzeug manuell einzugeben, der bzw. das in der entsprechenden Datenbank nicht gefunden wird. Es ist wünschenswert, aber nicht notwendig, dass das Navigationsverfolgungsgerät 116 ein intelligentes Instrument ist, das seine eigenen Konfigurationsdaten dem chirurgischen Navigationssystem übermitteln kann, wenn das Navigationsverfolgungsgerät 118 vom chirurgischen Navigationssystem 100 aktiviert wird. Sobald das chirurgische Navigationssystem 100 die Identität des bestimmten Adapters 116 und des chirurgischen Instruments 102 kennt, werden die entsprechenden Datenbanken 428 und 430 hinsichtlich der Abmessungen des Koppelglieds und der Kanalkonfiguration, der Abmessungen des chirurgischen Instruments und seiner Effektorachse abgefragt. Diese Daten können manuell eingegeben oder vor oder nach der Aktivierung des Navigationsverfolgungsgeräts 118 gespeichert werden. Das chirurgische Navigationssystem 100 identifiziert die Abmessungen des Navigationsverfolgungsgeräts 118 auf herkömmliche Weise.
Das Programm geht dann weiter, um die Ausrichtung der Effektorachse des chirurgischen Instruments 102 aus den gespeicherten Daten des Navigationsverfolgungsgeräts 118 in Block 426 und den aus den Blöcken 428 und 430 erhaltenen Daten zu berechnen. In Block 432 wird die Ausrichtung auf herkömmliche Weise unter Verwendung von Algorithmen, die dem Fachmann hinreichend bekannt sind und anerkannt werden, berechnet. In Block 434 werden die Ausrichtungsdaten in der Speichereinheit 110 gespeichert und die Ausrichtungsinformation auf der Anzeige 104 für den Operateur 144 dargestellt. Kombinationen der Datenbankverwendungen für verschiedene Komponenten und die in 8 dargestellte kinematische Vorgehensweise sind ebenfalls möglich.
Die 10, 11, 12 und 13 zeigen alternative Formen des geometrischen Merkmals 242 in 2 für den Adapter 116. Das Merkmal 242a in 10 ist kreisförmig, während das Merkmal 242b in 11 elliptisch ist. Wie aus 12 ersichtlich ist, hat die zweite Seite 212 des Adapters 116 eine Wand 300, die allgemein senkrecht zu einer Oberfläche 302 verläuft, die sich von der Wand 300 zum Umfang 304 des Körpers 200 erstreckt. Die Wand 300 und die Oberfläche 302 bilden ein „L“förmiges geometrisches Merkmal 242c. Der in 12 dargestellte Adapter 116a ist zur Verwendung mit chirurgischen Werkzeugen oder Instrumenten mit einem rechteckigen Querschnitt ausgeführt, und das offene Ende der Oberfläche 302 ermöglicht, dass der Adapter 116a gemäß 12 mit einer breiteren Vielfalt von Werkzeugen verwendet werden kann, als dann, wenn der Adapter 116a einen rechteckigen Kanal hätte. Der Hauptunterschied zwischen dieser Ausführungsform und den zuvor beschriebenen besteht darin, dass zusätzlich zu einer nach oben gerichteten Kraft, mit der das chirurgische Instrument 102 beaufschlagt wird, um das chirurgische Instrument 102 gegen die Oberfläche 302 des geometrischen Merkmals 242c zu halten, eine seitliche Kraft aufgebracht wird, um das chirurgische Instrument 102 gegen die Wand 300 des geometrischen Merkmals 242c zu halten. So könnte z. B. der Adapter 116a mit einem Instrument oder Werkzeug verwendet werden, dessen Griff oder Schaft breiter ist als die Breite des Adapters 116a. 13 zeigt einen Adapter 116b, der mehrere geometrische Merkmale 306 und 308 hat. Diese Anordnung gestattet, dass der Adapter 116b mit verschiedenen Werkzeugen verwendet wird, ohne dass das Navigationsverfolgungsgerät vom Adapter 116b abgebaut werden muss.
Die 14 und 15 zeigen eine weitere Ausführungsform des geometrischen Merkmals 242. Ein Adapter 116c hat eine untere Oberfläche 112a und drei daran herabhängende Ösen 312. Die Anzahl der herabhängenden Ösen ist nicht besonders kritisch, und jede Anzahl größer 2 kann vorgesehen werden. Es können z. B. zwei längere Ösen zum Halten des Adapters in seiner Lage am Instrument 102 ausreichen, oder vier oder mehr kleinere Ösen können für denselben Zweck verwendet werden.
Die 16 und 17 zeigen die Anwendung des Adapters 116c zusammen mit einem chirurgischen Bohrer 330 und einer chirurgischen Säge 360. Der chirurgische Bohrer 330 hat einen Bohreinsatz 332 mit einer Effektorachse 334. Wie aus 14 ersichtlich ist, wird der Adapter 116c, der der Übersichtlichkeit halber ohne angebautes Navigationsverfolgungsgerät dargestellt ist, gegen eine obere Oberfläche 338 des chirurgischen Bohrers 330 gehalten. Solange wie die obere Oberfläche 338 kolinear mit der Effektorachse 334 ist, kann der Adapter entlang der oberen Oberfläche 338 bewegt werden, ohne die Beziehung zwischen der Effektorachse 334 und dem Adapter 116c zu beeinträchtigen. Diese Werkzeug-Adapter-Verfolgungsgerät-Kombination kann nach dem in 8 dargestellten Verfahren kalibriert werden oder eine Datenbank kann ausreichend Informationen enthalten, um die Kalibrierung ohne kinematische Analyse der Effektorachse 334 vorzunehmen. Auf ähnliche Weise hat ein Sägeblatt 362 eine Effektorebene 364. Der Adapter 116c wird auf einer oberen Oberfläche 366 der chirurgischen Säge 360 platziert. Unter Anwendung des obigen in 8 dargestellten Verfahrens kann die Beziehung der Effektorebene 364 zum Adapter 116c bestimmt und kalibriert werden. Es ist auch möglich, das Datenbank-Verfahren nach 9 zur Kalibrierung des Adapters 116c mit angebautem Verfolgungsgerät auf die Effektorebene 364 zu verwenden.
Wie aus den 18 und 19 ersichtlich ist, ist der Adapter 116 zusammen mit chirurgischen Instrumenten mit zwei verschiedenen Querschnitten relativ zu einem Scheitel 310 des Kanals 218 dargestellt. 18 zeigt ein chirurgisches Instrument 312 mit einem kreisförmigen Querschnitt. Das chirurgische Instrument 312 hat eine Instrumentenachse 314. Das chirurgische Instrument 312 steht mit dem Kanal 218 an zwei Punkten 316 in Berührung, die abstandsgleich zum Scheitel 310 angeordnet sind. Das chirurgische Instrument 312 hat einen Radius 318 und die Instrumentenachse 314 hat einen Abstand Δ₁ vom Scheitel 310 des Kanals. Solange wie der Radius 318 entlang der Länge des chirurgischen Instruments 312 konstant und das chirurgische Instrument 312 geradlinig ist, kann der Adapter 116 entlang der Länge des chirurgischen Instruments 312 bewegt werden, und die Beziehung zwischen der Instrumentenachse 314 und dem Verfolgungsgerät 118 bleibt konstant. Der Adapter 116 und das angebaute Verfolgungsgerät werden um die Instrumentenachse gedreht. Die Lage der Instrumentenachse 314 bleibt fest, aber die Lage des Verfolgungsgeräts ändert sich. Der Abstand zwischen der Instrumentenachse 314 und dem Verfolgungsgerät bleibt konstant. Alternativerweise können auch das Instrument 312, der Adapter 116 und das angebrachte Verfolgungsgerät als eine Einheit gedreht werden. Jedes Verfahren bildet die Basis für das oben anhand von 8 beschriebene Rotations-Kalibrierungsverfahren. Im Folgenden ist ein Beispiel angegeben, wie das Datenbank-Verfahren nach 9 die Lage der Instrumentenachse 312 relativ zum Verfolgungsgerät 118 berechnen kann. Das chirurgische Navigationssystem 100 speichert die Position und Ausrichtung des Scheitels 310 des Adapters 116 in der Adapter-Datenbank 428 relativ zur Position und Ausrichtung des am Adapter 116 angebrachten Navigationsverfolgungsgeräts 118. In analoger Weise speichert lässt das chirurgische Navigationssystem 100 auch den Wert Δ₁ für das chirurgische Instrument 312 in der Instrumentendatenbank. Anhand dieser Werte und der Lage und Ausrichtung des Navigationsverfolgungsgeräts 118 kann das chirurgische Navigationssystem 100 die Effektorachse des Instruments 312 im Block 432 berechnen.
Auf ähnliche Weise hat ein in 19 dargestelltes chirurgisches Instrument 312a einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt, der eng am Scheitel 310 anliegt. Da zwischen dem Instrument 312a und dem V-förmigen Kanal 218 keine Relativbewegung stattfinden kann, wird die gesamte Kombination aus Instrument, Adapter und Verfolgungsgerät um die Instrumentenachse 314a gedreht, um die obige anhand von 8 beschriebene Kalibrierung durchzuführen. Bezüglich des Datenbank-Verfahrens nach 9 hat das Instrument 312a einen bekannten Querschnitt, wie mit dem Abstand A₂ von der Instrumentenachse 314a zum Scheitel 310 dargestellt, der wie oben angegeben in der Instrumenten-Datenbank 430 gespeichert ist. Wenn der Querschnitt des Instruments nicht quadratisch ist, kann die Instrumenten-Datenbank 430 andere Parameter enthalten, damit das chirurgische Navigationssystem 100 die Effektorachse oder -ebene bestimmen kann. Ein Vorteil der Verwendung eines V-förmigen Kanals 218 zusammen mit einem chirurgischen Instrument 312a mit einem quadratischen oder rechteckigen Querschnitt besteht darin, dass keine Relativdrehung zwischen dem Adapter 116 und dem chirurgischen Instrument 312a möglich ist.
Der Adapter der vorliegenden Erfindung kann aus jedem geeigneten Material hergestellt werden, das maßhaltig ist und mindestens einmal sterilisiert werden kann. Obwohl es wünschenswert sein kann, dass das Koppelglied wiederholt sterilisiert werden kann, ist es auch möglich, dass die Adapter 116 der vorliegenden Erfindung als Wegwerfteile für den einmaligen Gebrauch konzipiert werden, die bei Herstellung sterilisiert, bis zur Verwendung in sterilem Zustand gehalten und dann entsorgt werden. Geeignete Kunststoffe, die maßhaltig und für chirurgische Zwecke zulässig sind, wie Polyetheretherketon (PEEK), Kohlenstoff oder Glasfaser verstärktes PEEK, Polysulfon, Polycarbonat, Nylon und Gemische aus diesen können verwendet werden. Außerdem können geeignete Metalle, die zur Verwendung in der Chirurgie zulässig sind, wie Edelstahl für chirurgische Zwecke, Titan, Wolframcarbid und andere ähnliche geeignete Metalle, die für chirurgische Zwecke geeignet sind, verwendet werden. Bei einer Ausführungsform werden der Adapter 116 und der Kanal 218 aus Materialen mit einer harten Oberfläche hergestellt, um Verschleiß zu vermeiden, wenn das chirurgische Instrument entlang der Oberfläche des Kanals 218 bewegt wird.
Die 20 und 21 zeigen eine weitere Ausführungsform eines Adapters 500. Der Adapter 500 hat einen Körper 502 mit einem Verbinderteil 504 mit einem am Körper 502 angeschlossenen ersten Ende 506 und einem zweiten Ende 508, das an einer Kopplungsstruktur 510 angeschlossen ist. Die Kopplungsstruktur 510 hat eine mittlere Öse 512 und zwei Stifte 514, die in das Navigationsverfolgungsgerät 118 passen. Der Körper 502 hat eine erste Seite 516, eine zweite Seite 518, ein erstes Ende 520 und ein zweites Ende 522. Die zweite Seite 518 definiert ein geometrisches Merkmal 524. In diesem Fall ist das geometrische Merkmal ein Paar gekrümmter Oberflächen 526 und 528. Eine Öffnung 530 zwischen den gekrümmten Oberflächen 526 und 528 verringert das Gewicht des Adapters 500. Die gekrümmten Oberflächen 526 und 528 liegen an Werkzeugen an, die einen kreisförmigen Querschnitt haben. Der Körper 502 hat auch eine Reihe Ausschnitte 532, die das Gewicht des Adapters weiter reduzieren und dem Benutzer ein besseres Greifen des Adapters 500 ermöglichen.
Für den Fachmann ergeben sich angesichts der obigen Beschreibung zahlreiche Modifikationen der vorliegenden Erfindung. Diese Beschreibung ist folglich nur als beispielhaft zu sehen und hat den Zweck, den Fachmann in die Lage zu versetzen, die Erfindung zu verwirklichen und anzuwenden und die beste Art zu lehren, wie sie auszuführen ist. Die Exklusivrechte an allen Modifikationen, die vom Schutzbereich der beiliegenden Ansprüche abgedeckt werden, werden vorbehalten.

Claims

System zum Ausrichten eines chirurgischen Instruments (102; 312; 330; 360), das eine Effektorachse (334) oder Effektorebene (364) aufweist, wobei das System umfasst: ein chirurgisches Navigationssystem (100) mit einer Anzeigeeinheit (104); einen Adapter (116; 500), der auf nicht feste Weise an dem chirurgischen Instrument (102; 312; 330; 360) gehaltert werden kann; ein am Adapter (116; 500) angebrachtes Navigationsverfolgungsgerät (118), wobei das Navigationsverfolgungsgerät (118) vom Navigationssystem (100) verfolgt werden kann und wobei der Adapter (116; 500) eine bekannte Beziehung zwischen dem Navigationsverfolgungsgerät (118) und der Effektorachse (334) oder Effektorebene (364) herstellt, wenn der Adapter (116; 500) auf nicht feste Weise an dem chirurgischen Instrument (102; 312; 330; 360) gehaltert ist; eine erste Schaltung zur Berechung der Ausrichtung der Effektorachse (334) oder der Effektorebene (364) des chirurgischen Instruments (102; 312; 330; 360) aus der bekannten Beziehung zwischen dem Navigationsverfolgungsgerät (118) und der Effektorachse (334) oder Effektorebene (364); und eine zweite Schaltung zum Anzeigen der Ausrichtung der Effektorachse (334) oder Effektorebene (364) des chirurgischen Instruments (102; 312; 330; 360) auf der Anzeigeeinheit (104); wobei der Adapter (116; 500) zum Ausrichten des Instruments mit einer Hand relativ zu dem chirurgischen Instrument (102; 312; 330, 360) in seiner Lage haltbar ist und bei Entfernung der manuellen Haltekraft vom Adapter (116; 500) sich von dem chirurgischen Instrument (102; 312; 330; 360) löst, wobei der Adapter (116; 500) die bekannte Beziehung zwischen dem Navigationsverfolgungsgerät (118) und der Effektorachse (334) oder Effektorebene (364) herstellt, wenn der Adapter (116; 500) zum Ausrichten des Instruments mittels manueller Haltekraft eines Benuzters auf nicht feste Weise an dem chirurgischen Instrument (102; 312; 330; 360) gehaltert ist.
System nach Anspruch 1, bei dem die bekannte Beziehung zwischen dem Navigationsverfolgungsgerät (118) und der Effektorachse (334) oder Effektorebene (364) durch Drehen des Navigationsverfolgungsgeräts (118) relativ zur Effektorachse (334) oder durch Invertieren des Navigationsverfolgungsgeräts (118) relativ zur Effektorebene (364) bestimmt wird.
System nach Anspruch 1, bei dem der Adapter (116; 500) einen Körper (200; 502) mit einer ersten Seite (210; 516), einer zweiten Seite (212; 518) und einem geometrischen Merkmal (242; 306; 308; 524) an der zweiten Seite (212; 518) hat, das auf nicht feste Weise an dem chirurgischen Instrument (102; 312; 330; 360) gehaltert werden kann.
System nach Anspruch 3, bei dem das geometrische Merkmal (242) ein V-förmiger Kanal ist.
System nach Anspruch 3, bei dem das geometrische Merkmal (242) eine Mehrzahl beabstandeter Ösen an der zweiten Seite (212) ist.
System nach Anspruch 3, bei dem die zweite Seite (212; 518) eine harte Oberfläche aufweist, um Verschleiß zu vermeiden, wenn sie gegen das chirurgische Instrument (102; 312; 330; 360) gehalten wird.
System nach Anspruch 1, wobei das System ferner eine Datenbank (428, 430) mit bekannten Beziehungen des Navigationsverfolgungsgeräts (118) zur Effektorachse (334) oder Effektorebene (364) des chirurgischen Instruments (102; 312; 330; 360) enthält, und bei dem die Datenbank (428, 430) der ersten Schaltung die bekannte Beziehung bereitstellt.
System nach Anspruch 1, bei dem das Navigationsverfolgungsgerät (118) ein optisches Verfolgungsgerät ist.
System nach Anspruch 8, bei dem das optische Verfolgungsgerät Infrarot-LEDs (138) enthält.
System nach Anspruch 5, sofern das auszurichtende chirurgische Instrument (360) eine Effektorebene (364) aufweist, bei dem die zweite Seite (212) des Adapterkörpers (116) eben ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Adapter (116; 500) ferner aufweist: einen Körper (200; 502); einen Verbinderteil (202; 504) mit einem ersten Ende (204; 506) und mit einem zweiten Ende (206; 508), wobei der Verbinderteil (202; 504) mit seinem ersten Ende (204; 506) am Körper (200; 502) angeschlossen ist ein am zweiten Ende (206; 508) des Verbinderteils (202; 504) angebrachtes Koppelglied zum Anbringen eines Navigationsverfolgungsgeräts (118) am Adapter (116; 500); wobei der Körper (200; 502) ein geometrisches Merkmal (242; 306; 308; 524) aufweist, um zu ermöglichen, dass ein chirurgisches Instrument (102; 312; 330; 350) mit einer Effektorachse (334) auf nicht feste Weise an dem Körper (200; 502) gehaltbar ist.
System nach Anspruch 11, bei dem das Koppelglied eine Kopplungsstruktur ist, die das Navigationsverfolgungsgerät (118) in einer vorgegebenen Position relativ zum Adapterkörper (200; 502) auf trennbare Weise arretiert.
System nach Anspruch 12, bei dem die Kopplungsstruktur eine Schnelltrennvorrichtung ist.
System nach Anspruch 11, bei dem der Körper (200; 502) des Adapters (116; 500) an seiner zweiten Seite (212; 518) mehrere verschiedene geometrische Merkmale (306, 308) hat, um die Verwendung des Adapters (116; 500) mit verschiedenen Instrumenten (102; 312; 330; 360) zu gestatten.
Verfahren zum Ausrichten eines chirurgischen Instruments (102; 312; 330; 360), das eine Effektorachse (334) oder Effektorebene (364) aufweist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Haltern eines Adapters (116; 500) an einem chirurgischen Instrument (102; 312; 330; 360) auf eine nicht feste Weise; Anbringen des an dem chirurgischen Instrument (102; 312; 330; 360) auf nicht feste Weise gehalterten Adapters (116; 500) an einem Navigationsverfolgungsgerät (118), wobei das Navigationsverfolgungsgerät (118) vom Navigationssystem (100) verfolgt werden kann und wobei der Adapter (116; 500) eine bekannte Beziehung zwischen dem Navigationsverfolgungsgerät (118) und der Effektorachse (334) oder Effektorebene (364) herstellt; Berechnen von Ausrichtungsdaten für die Effektorachse (334) oder Effektorebene (364) des chirurgischen Instruments (102; 312; 330; 360) aus der bekannten Beziehung zwischen dem Navigationsverfolgungsgerät (118) und der Effektorachse (334) oder Effektorebene (364); und Anzeigen der Ausrichtungsdaten für die Effektorachse (334) oder Effektorebene (364) des chirurgischen Instruments (102; 312; 330; 360) auf einer Anzeigeeinheit (104) des Navigationssystems (100), so dass dann, wenn das chirurgische Instrument (102; 312; 330; 360) mit dem Navigationssystem (100) verwendet wird, die Ausrichtung der Effektorachse (334) oder Effektorebene (364) des chirurgischen Instruments (102; 312; 330; 360) vom Navigationssystem (100) verfolgt werden kann; wobei der Adapter (116; 500) zum Ausrichten des Instruments mit einer Hand relativ zu dem chirurgischen Instrument (102; 312; 330; 360) in seiner Lage gehalten wird und sich von dem chirurgischen Instrument (102; 312; 330; 360) löst, sobald die manuelle Haltekraft vom Adapter (116; 500) entfernt wird, wobei der Adapter (116; 500) die bekannte Beziehung zwischen dem Navigationsverfolgungsgerät (118) und der Effektorachse (334) oder Effektorebene (364) herstellt, wenn der Adapter (116; 500) zum Ausrichten des Instruments mittels manueller Haltekraft eines Benuzters auf nicht feste Weise an dem chirurgischen Instrument (102; 312; 330; 360) gehaltert ist.
Verfahren nach Anspruch 15, das den weiteren Schritt des Kalibrierens der bekannten Beziehung des Navigationsverfolgungsgeräts (118) auf die Effektorachse (334) oder Effektorebene (364) enthält, indem das Navigationsgerät (118) relativ zur Effektorachse (334) gedreht oder relativ zur Effektorebene (364) invertiert wird.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem der Adapter (116; 500) einen Körper (200; 502) mit einer ersten Seite (210; 516), einer zweiten Seite (212; 518) und einem geometrischen Merkmal (242; 306; 308; 524) an der zweiten Seite (212; 518) hat, das auf nicht feste Weise mit dem chirurgischen Instrument (102; 312; 330; 360) gehaltert werden kann.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem das geometrische Merkmal (242) ein V-förmiger Kanal ist.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem das geometrische Merkmal (242) eine Mehrzahl Ösen an der zweiten Seite (212) ist.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem die zweite Seite (212; 518) eine harte Oberfläche aufweist, um Verschleiß beim Halten gegen das chirurgische Instrument (102; 312; 330; 360) zu verhindern.
Verfahren nach Anspruch 15, das den weiteren Schritt des Bereitstellens einer Datenbank (428, 430) bekannter Beziehungen des Navigationsverfolgungsgeräts (118) zur Effektorachse (334) oder Effektorebene (364) enthält, wobei die Datenbank (428, 430) zur Berechnung der Ausrichtung des chirurgischen Instruments (102; 312; 330; 360) herangezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem das Navigationsverfolgungsgerät (118) ein optisches Verfolgungsgerät ist.
Verfahren nach Anspruch 22, bei dem das optische Verfolgungsgerät Infrarot-LEDs (138) enthält.
Verfahren nach Anspruch 19, sofern das auszurichtende chirurgische Instrument (360) eine Effektorebene (364) aufweist, bei dem die zweite Seite (212) des Adapterkörpers (116) eben ist.