DE102007008521A1 - Implantatlagepositioniersystem - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Implantatlagepositioniersystem, das aufweist: Eine Vorrichtung, die an einem Knochenabschnitt fixierbar ist, zur Planung von Positionierungen von Implantaten, um die Durchführung von Korrekturoperationen am Knochen mit optimiertem Knochenkontakt zu ermöglichen, wobei die Vorrichtung die Geometrie, wenigstens eines Abschnitts des Implantates geometrisch nachbildet, und wobei die Vorrichtung von dem Operateur frei auf zugänglichen Knochenanteilen ausrichtbar ist, und eine Kontrolleinheit, die auf der Basis der Navigationsdaten der getrackten Vorrichtung und der Dateneingabe des geplanten Korrektureingriffes die relevanten Implantatanteile virtuell in Form dreidimensionaler Geometriekörper in Fluoroskopieaufnahmen oder anderen referenzierten Bild- oder Geometriedaten berechnet, wobei die Kontrolleinheit des Navigationssystems nach Eingabe des geplanten Vorgehens mittels entsprechender Berechnungsalgorithmen die entsprechende Position aller Implantatanteile dreidimensional virtuell in referenzierte Bild- oder Geometriedaten des Patienten einblenden kann und wobei die Kontrolleinheit nach Ausrichtung der Vorrichtung deren Position mit allen damit verbundenen abhängigen Positionen der zeitgleich geplanten Implantatanteile speichern kann und sämtliche Planungsinformationen zur Umsetzung mit navigierten Werkzeugen zur Verfügung stellen kann.

Description

  • Das Einbringen von Osteosynthesematerial bzw. Implantaten zur sicheren Fixation zweier knöcherner Fragmente zueinander – unabhängig ob sie auf Grund einer Fraktur traumatisch entstanden sind oder iatrogen durch eine gezielte intraoperative Durchtrennung eines Knochens (= Osteotomie) – ist eine häufige Aufgabenstellung in der Unfallchirurgie und Orthopädie.
  • Diese Aufgabe stellt eine besondere technische Herausforderung für den Operateur dar. Beispielsweise bei den nicht selten nötigen operativen Korrekturen von knöchernen Fehlstellungen ist meist eine iatrogene Durchtrennung des Knochens mit Korrekturkeilentnahme notwendig. Verfahrensbedingt muss bei vielen Osteosyntheseimplantaten (z.B. Winkelplatte für hüftgelenknahen Oberschenkelknochen) die Implantatverankerung aber bereits vor der Knochendurchtrennung in dem späteren Knochenfragment vorab mittels eines Knochenklingenmeissels vorbereitet werden [Müller 1984, Burgkart 2005]. Solange der Knochen intakt ist und dadurch mit Meissel und Schlagwerkzeugen bearbeitet werden kann (das spätere Fragment würde zu sehr nachgeben), muss deshalb die proximale Implantatverankerung bereits vorbereitet werden, wobei der Operateur für diese Implantatfixation bereits die spätere Neupositionierung der erst entstehenden Knochenfragmente komplex – bisher nur mittels seinem räumlichen Vorstellungsvermögen – prädizieren kann und daraus das operative Vorgehen ableiten muss.
  • Mit anderen Worten, zur Korrektur der Fehlstellung muß der Knochen durchsägt und neu zusammengefügt werden. Vor dem Zusammenfügen muß durch einen weiteren Sägeschnitt ein keilförmiges Stück entfernt werden. Dann müssen die beiden Teile wieder miteinander verbunden werden, in dem die Schnittflächen möglichst vollflächig aufeinandergepreßt und gehalten werden. Dazu wird ein winkelförmiges Implantat mit einem langen und einem kurzen Schenkel verwendet. Der kurze Schenkel wird in den ersten Knochenabschnitt eingeschlagen (Gelenkkopf) und der lange Schenkel wird an dem zweiten Knochenabschnitt angeschraubt.
  • Um den kurzen Schenkel in den ersten Knochenabschnitt einschlagen zu können, muß mit einem Meißel vorher ein Loch mit einer vorbestimmten Tiefe, Ausrichtung und Querschnitt in den betreffenden Knochenabschnitt vorgearbeitet werden.
  • Zum Einschlagen dieses Loches ist es aber erforderlich, daß der Knochen noch nicht durchtrennt ist, denn sonst würde der erste Knochenabschnitt bei der Bearbeitung mit dem Meißel ausweichen, da er ja nicht fest eingespannt werden kann, sondern nur von Muskel- und Fettgewebe umgeben ist, das beim Einschlagen des Meißels dem Knochen keinen Halt bietet.
  • Somit muß sich der Operateur bei Ansicht des nur z. T. freigelegten Knochens vorstellen, wo und in welcher Richtung das Loch einzuschlagen ist. Dazu muß der Operateur ein hohes räumliches Vorstellungsvermögen entwickeln, damit das Loch so eingearbeitet wird, das es nach der Durchtrennung des Knochens und der Korrektur genau in der richtigen Lage ist, um das Implantat in der richtigen Position aufnehmen zu können.
  • Es ist verständlich, daß diese Umstände häufig zu suboptimalen Implantatlagen führen, die entweder durch eine geringere Korrektur – als geplant und nötig – zu „kompensieren" versucht wird und/oder mit dem erhöhtem Risiko einer verzögerten Knochenheilung oder Auslockern des Implantates und damit nötiger nochmaliger Operation(en) verbunden ist.
  • Die exakte Durchführung solcher Operationsverfahren ist technisch sehr schwierig und bisher – noch mehr als bei anderen Verfahren – sehr von der Erfahrung und dem handwerklichen Geschick und der Vorstellungskraft des Operateurs abhängig. Daher besteht der dringende Bedarf für eine Technik, die diese operativen Schritte vereinfachen, unterstützen und besser planbar machen.
  • Erste moderne Ansätze diese Probleme zu lösen, bestehen in der Anwendung computerassistierter Navigationsverfahren. Dabei wird in der Regel ein Navigationssystem (computergestützte Kontrolleinheit verbunden mit einer Navigationskamera), eine am Patienten knöchern fixierte Referenzeinheit und speziell kalibrierte Operationswerkzeuge verwendet. Die Referenzeinheit und die Operationswerkzeuge sind dabei mit aktiven oder passiven Markern versehen und können auf diese Weise in ihrer räumlichen Position und Ausrichtung von der Navigationskamera erfasst werden, wobei diese Daten an die Kontrolleinheit weitergegeben werden. Dadurch lassen sich freihand geführte Werkzeuge tracken und bei Vorliegen von referenzierten Bilddaten beispielsweise die Werkzeuge virtuell in die Bilddaten entsprechend ihrer momentanen Position einblenden und so dem Operateur bei der Durchführung helfen und gleichzeitig verschiedene virtuelle Planungen ermöglichen, z.B. US Patente Nr. 6,226,548; Nr. 6,747,646; Nr. 6,725,080; Nr. 6,697,664; Nr. 6,535,756; Nr. 6,470,207; Nr. 6,205,411; siehe auch nachfolgende Literatur, die hiermit ebenfalls als Stand der Technik in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.
    • Burgkart R, Dötter M, Roth M, Schweikard A, Gradinger R: Fluoroskopie-basierte 3D-Navigation am proximalen Femur. In: Imhoff A (ed) Computer Assisted Orthopedic Surgery-Fortbildung Orthopädie 6. Steinkopff, Darmstadt 2002, S. 39-43
    • Burgkart R, Gottschling H, Roth M, Gradinger R, Schweikard A.: Fluoroskopie basierte 3D Navigation komplexer Korrekturosteotmien am proximalen Femur. Orthopäde. 2005 Nov; 34(11):1137-43
    • Foley, et al., Image-guided Intraoperative Spinal Localization, Intraoperative Neuroprotection: Monitoring, Part Three, 1996, pp. 325-340.
    • Gottschling, H., Roth, M., Schweikard, A., Burgkart, R.: Intraoperative, Fluoroscopy- Based Planning for Complex Osteotomies of the Proximal Femur. International Journal of Medical Robotics and Computer Assisted Surgery 2005 Sep; Vol 1 (3):67-73 Grützner PA, Suhm N.: Computer aided long bone fracture treatment. Injury. 2004 Jun; 35 Suppl 1:S-A57-64
    • Grützner PA. et al: Computer-assisted LISS plate osteosynthesis of proximal tibia fractures: Feasibility study and first clinical results. Computer Aided Surgery 2005; 10(3):141-149
    • Hofstetter R, Slomczykowski M, Krettek C, Koppen G, Sati M, Nolte LP.: Computer-assisted fluoroscopy-based reduction of femoral fractures and antetorsion correction. Comput Aided Surg. 2000; 5(5):311-25
    • Hofstetter, R., et al., Fluoroscopy Based Surgical Navigation-Concept and Clinical Applications, Computer Aided Radiology and Surgery, Elsevier Scient B.V., p. 956-960(1997).
    • Kelly, The NeuroStation System for Image-Guided, Frameless Stereotaxy, Neurosurgery, vol. 37, No. 2, Aug. 1995, pp. 348-350.
    • Lemieux, L. et al., A patient-to-computed-tomography image registration method based on digitally reconstructed radiographs, Medical Physics, vol. 21, No. 11, p. 1749-1760 (1994).
    • Müller M.E.: Intertrochanteric Osteotomy: Indication, Preoperative Planning, Technique. In: Schatzker J. (ed): The Intertrochanteric Osteotomy. Springer Verlag, Berlin 1984, S.25-66
    • Pfeiffer S.: Medizinische Simulationssysteme-Navigation and Robotik in der Orthopädischen Chirurgie, Institut für Rechnerentwurf and Fehlertoleranz (IRF), Universität Karlsruhe (TH), 2004, S. 24
    • Reinhardt, et al., Interactive Sonar-Operated Device for Stereotactic and Open Surgery, Proceedings of the Xth Meeting of the World Society for Stereotactic and Functional Neurosurgery, Maebashi, Japan, Oct. 1989, pp. 393-397.
    • Tang, Thomas S.Y., Calibration and Point-Based Registration of Fluoroscopic Images, Thesis submitted to Dept. of Computing and Information Science, Queen's University, Kingston, Ontario, Canada (1999).
  • Neben meist verwendeten optischen Navigationskameras kann die Positions- und Orientierungserkennung von Patient und Werkzeugen oder Implantaten auch durch ultraschallbasierte oder elektromagnetische, u.a. Detektionsverfahren erfolgen (z.B. US Pat. 6,503,249). Die geschilderten Grundprinzipien sind aber identisch.
  • Bezüglich des oben geschilderten Problems einer exakten Planung für die räumlich korrekte Positionierung von Implantaten gibt es nun erste Versuche die Implantate – analog den oben geschilderten Werkzeugen – virtuell durch Visualisierung vereinfachter Geometriekörper von diesen Implantaten in referenzierte Bilddaten (z.B. intraoperative angefertigte Röntgenbilder) einzublenden und damit – bei schlecht einsehbaren Knochenareale – für eine verbesserte Implantatausrichtung diese dem Operateur am Monitor anschaulicher zu machen [Grützner PA. et al 2004 + 2005, Hofstetter et al 2000]. Entscheidendes Problem dieser virtuellen Implantatpositionsplanung ist aber, daß die meist im Querschnitt rechteckigen plattenförmigen Implantate zwar entlang der projizierten Knochenoberflächen der intraoperativ erstellten zweidimensionalen Röntgenbilder am Rechner virtuell in Längsrichtung ausrichtbar sind, aber dadurch noch nicht gewährleistet ist, dass die gesamte Implantatauflagefläche einen vollflächigen Kontakt mit der Knochenoberfläche bekommt. In der Realität ist mit diesem Vorgehen meist nur ein ungenügend stabiler Knochenkontakt vorab planbar, da die Implantate meist verkippt geplant werden und damit nur entlang einer Kante, d. h. einer Linie Knochenkontakt erhalten = und nicht wie erforderlich, einen vollflächigen Kontakt.
  • Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Technik bereitzustellen, mit der vorstehend beschriebene Probleme besser gelöst werden könne, so daß die Implantate nach ihrer Implementierung einen weitgehend vollflächigen Kontakt zum Knochen aufweisen.
  • Diese Aufgabe wird mit einem Implantatlagepositioniersystem nach Anspruch 1 gelöst, das aufweist:
    • – eine trackbare Vorrichtung, die reversibel an einem Knochenabschnitt fixierbar ist, zur intraoperativen Planung von korrekten Positionierungen von Implantaten, um die Durchführung von komplexen Korrekturoperationen am Knochen oder Knochenbruchbehandlungen hochpräzise mit optimiertem Knochenkontakt zu ermöglichen, wobei die Vorrichtung die Geometrie und andere Eigenschaften, wenigstens eines Abschnitts des Implantates, der im Bereich des zugänglichen Operationsgewebes zum Flächenkontakt kommt, geometrisch nachbildet und wobei die Vorrichtung von den Operateur oder mit einem Manipulator frei auf operativ zugänglichen Knochenanteilen verschoben und optimal ausrichtbar ist und
    • – eine computergestützte Kontrolleinheit, die auf der Basis der Navigationsdaten der getrackten Vorrichtung und der Dateneingabe des geplanten Korrektureingriffes die medizinisch relevanten Implantatanteile räumlich korrekt virtuell in Form dreidimensionaler Geometriekörper in Fluoroskopieaufnahmen oder anderen referenzierten Bild- oder Geometriedaten berechnet und einblendet, wobei die computergestützte Kontrolleinheit des Navigationssystems nach Eingabe des geplanten operativen Vorgehens mittels entsprechender Berechnungsalgorithmen in Abhängigkeit von der Ausrichtung der Vorrichtung am Knochen die entsprechende Position aller Implantatanteile – auch derer, die sich in noch nicht operativ zugänglichen Knochenanteilen befinden – exakt dreidimensional virtuell in referenzierte Bild- oder Geometriedaten des Patienten einblenden kann und wobei die computergestützte Kontrolleinheit nach optimaler Ausrichtung der Vorrichtung deren Position mit allen damit verbundenen abhängigen Position der zeitgleich geplanten Implantatanteile speichern kann und schrittweise sämtliche Planungsinformationen zur Umsetzung mit navigierten Werkzeugen zur Verfügung stellen kann.
  • Die vorliegende Erfindung benutzt ebenfalls die herkömmlichen Navigationssysteme als Basis, aber bzgl. der Planung wird nicht ein virtuelles Implantat in der Kontrolleinheit virtuell verschoben, sondern eine spezielle getrackte Vorrichtung. Diese Vorrichtung trägt die für die Planung wesentlichen geometrischen Charakteristika des Orginalimplantates als Merkmale in sich und wird am realen Knochen im Operationsfeld verschoben.
  • Die vorbereitenden Schritte vor dem Einsatz der hier beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgen nach den bekannten Vorgehensweisen handelsüblicher Navigationssysteme.
  • Dazu erfolgt nach Aufbau des Navigationssystems und Ausrichtung der Kameraeinheit auf das Operationsfeld die stabile Fixation eines Referenztrackers am zu operierenden Knochen des Patienten. Schließlich werden intraoperativ Bilddaten (z.B. in Form von Fluoroskopieaufnahmen mit einem getrackten, kalibrierten Röntgen-C-Bogen aufgenommen) oder bildfreie Geometriedaten des Patienten erhoben oder präoperativ erstellte Bilddaten (z.B. CT-Aufnahmen) mit Hilfe verschiedener bekannter Matchingmethoden mit der aktuellen Position des Patienten referenziert, was aus vorstehend zitierten Literatur für den Fachmann entnehmbar ist. Dadurch sind an der rechnergestützten Navigationskontrolleinheit Patientendaten, d. h. Knochendaten verfügbar, an denen der Operateur seinen Eingriff planen kann. Wird beispielweise ein Röntgen-C-Bogen benutzt, werden meist 2 Röntgenaufnahmen des Operationsgebietes aus 2 verschiedenen Richtungen gemacht, um dadurch beispielsweise die exakte räumliche Lage einer anatomischen Region oder eines navigierten Werkzeuges mit bekannten Rechenverfahren (Brack 1998 u.a.) invers berechnen zu können und räumlich korrekt innerhalb des Patienten-Koordinatensystems und damit auch rückgerechnet in den Röntgenbildern virtuell abbilden zu können.
  • Die Erfindung soll nachfolgend an Hand der 1 bis 6 näher erläutert werden.
  • In 1a ist in der Seitansicht ein typisches zu verwendendes Implantat i.S: einer „Rechtwinkelplatte" schematisch dargestellt. Dabei besteht diese aus einem Klingenanteil 1, der in den Knochen getrieben wird, einer Kröpfung 2 (wegen Anatomie – Trochanter major) und einem Plattenanteil 3, der bündig mit der Knochenoberfläche sein soll. Für das Verständnis der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in 1b die einfachste Form der Vorrichtung abgebildet (solider Anteil ohne Strichelung) und zeigt, dass die Vorrichtung 4 nur aus dem Plattenanteil, der die identische Form und Bemassung des Orginalplattenanteiles hat, und beispielweise einem kleinen Anteil der Kröpfung besteht (auf jeden Fall nur Anteilen, die ausserhalb des Knochen liegen). Derartige Implantate sind oft an der Knochenkontaktfläche rund geformt, um der meist runden Knochengeometrie besser zu entsprechen. Die Vorrichtung hat jeweils eine identische Geometrie. Zum Verständnis ist der an der Vorrichtung nicht enthaltende Anteil des Gesamtimplantates gestrichelt gezeichnet 5. An der Vorrichtung ist ein Tracker 6 fixiert oder fixierbar. In 1c ist die gleiche Vorrichtung erweitert um eine mögliche Funktionalitäten wie Führungen 7 (mindestens 2 oder mehr) für das Bohren von parallelen Kirschnerdrähten auf Höhe der zu planenden Osteotomieebene oder beispielsweise fixierte Bohrhülsen (8) für die präzise Führung von Bohrern, um die Schraubenlöcher vorzubereiten. Die Kirschnerdrähte können beispielweise direkt für das tangential daran angelegte Sägeblatt als Führung dienen, oder mit Hilfe der Kirschnerdrähte wird eine spezielle Sägeblattlehre am Knochen exakt fixiert und darüber gesägt.
  • 1d und e zeigt die entsprechenden Vorrichtungen ohne den nicht enthaltenden gestrichelten Anteil des Gesamtimplantates.
  • 1f stellt das Implantat dar, wie es im weiteren Verfahren als mindestens zwei virtuelle Körper verwendet wird. Dabei besteht es in dieser Beispielanwendung aus zwei Anteilen: Einem Anteil 9, der die Platte und einem Teil, der die Kröpfung visualisieren soll, was geometrisch der Vorrichtung 4 entspricht und einem Anteil 10, der das Restimplantat darstellt und vor allem den gesamten Klingenanteil beinhaltet. Dadurch, daß das virtuelle Implantat in seine zwei wesentlichen Anteile geteilt ist, kann nun jedes einzelne für sich genommen korrekt auf den Röntgenbildern eingeblendet werden, obwohl die geplante Korrekturoperation mit entsprechender Änderung der Knochengeometrie noch nicht vorgenommen worden ist. Anderenfalls müsste man aufwendig auf der Röntgenbildebene die spätere Korrektur beispielsweise durch keilförmiges „Entfernen" von Röntgenbildanteilen mit Neupositionierung der Reströntgenanteile simulieren.
  • Nach dem Freilegung von Anteilen der Knochenoberfläche (2), dem Setzen des Referenztrackers 11 und dem Anfertigen von 2 Röntgenaufnahmen des Operationsgebietes aus 2 verschiedenen Richtungen 12 werden folgende Schritte ausgeführt:
    Die nachfolgend beschriebene Anwendung der Erfindung beginnt mit dem Anlegen der kalibrierten getrackten Vorrichtung 13 bündig auf der Knochenoberfläche. Durch die bekannte Geometrie der Vorrichtung und ihrer getrackten Raumposition gegenüber dem Referenztracker kann die computergestützte Kontrolleinheit des Navigationssystems mittels eines entsprechenden Berechnungsalgorithmus die Vorrichtung in Form eines virtuellen Körpers 14 räumlich exakt im Röntgenbild visualisieren.
  • Damit der virtuelle Klingenanteil 15 des späteren Implantates, der in den Knochen getrieben wird, nun auch korrekt virtuell in den Röntgenbildern visualisiert wird, müssen zuvor die geplanten Werte der Korrekturoperation (je nach Komplexität der Korrekturoperation bis zu 3 rotatorische Korrekturwerte und bis zu 3 translatorische Korrekturwerte), die Größe des Keilwinkels 16 und die Keilgröße (Vollkeil oder weniger) sowie die Osteotomieebene 17 (kann aber auch automatisch durch die getrackte Vorrichtung eingegeben werden; „hängt" virtuell an dieser) in die computergestützte Kontrolleinheit des Navigationssystems eingegeben werden. Daraus kann die Kontrolleinheit die exakte räumliche Lage des Klingenanteils so berechnen, dass nach Entfernen des Knochenkeiles und Einsetzen des Implantates der Korrekturplan genau umgesetzt wurde.
  • Die besondere Vereinfachung der eigentliche operativen Umsetzung der Planung durch die Vorrichtung besteht darin, dass der Operateur die Vorrichtung nur bündig in dem Bereich der Knochenoberfläche führen muss, an dem er später das Implantat fixieren will. So kann der Operateur die Vorrichtung frei auf der Knochenoberfläche 18a, die ihm als „Führung" hilft, verschieben, um eine optimale Ausrichtung und Knochenkontakt des späteren Implantates zu gewährleisten und bei diesem Vorgang gleichzeitig an den Bildschirmen verfolgen, wie die Verschiebung 18b des Plattenanteils 14 und des Klingenanteil 15, der virtuell in den Röntgenbilder räumlich korrekt eingeblendet wird, entsprechend im Knochen ausgerichtet wird. So kann der Operateur erstmals mittels einer im realen Operationsfeld getrackten Vorrichtung direkt am Knochen die Umsetzung der vorgesehenen Korrekturwerte für eine exakte Planung der Implantatposition vornehmen. Sollte sich dabei keine medizinisch vertretbare Implantlage virtuell ergeben, kann zu diesem Zeitpunkt – ohne Schaden für den Patienten – jederzeit noch eine Modifikation der vorgesehenen Korrekturwerte vorgenommen werden.
  • Nachdem der Operateur die Vorrichtung derart verschoben hat, dass er damit eine optimale Implantatlage erreichen kann, wird durch einen entsprechenden Eingabebefehl an die Kontrolleinheit diese virtuelle Implantatposition gespeichert. Als Erweiterung der Vorrichtung können zu diesem Zeitpunkt aber auch direkt Informationen von der Vorrichtung auf den Knochen übertragen werden. So kann beispielsweise direkt die korrekte Knochendurchtrennungsebene durch z.B. Bohren von mindestens zwei parallelen Kirschnerdrähten 19 oder evtl. Bohrungen 20 für die Schraubenkanäle vorgenommen werden und damit das operative Vorgehen vereinfachen.
  • Nun können anhand der gespeicherten Daten (Keilkonfiguration, Platten- und Klingenposition) alle weiteren operativen Schritte mit handelsüblichen navigierten Werkzeugen ausgeführt werden. Wenn diese Teilschritte exakt erfolgen, ist ein präziser Implantatsitz 21 ohne Perforation des Klingenanteils durch den Hüftschenkelhals und mit optimalem Kontakt des Plattenanteils an der Oberschenkelknochenoberfläche umsetzbar.
  • Das beschriebene Verfahren lässt sich mit entsprechend modifizierten Vorrichtungen ebenso auf andere Anwendungsfälle für die Planung von Implantatpositionen in der Orthopädie und Unfallchirurgie analog anwenden. Dabei sind auch Planungen an Strukturen, die im Knochen liegen (Endoprothesen, Verriegelungsnägel u.a.), möglich.
  • Zum Besseren Verständnis der Erfindung wird nachfolgend eine Beschreibung der medizinischen Aufgabenstellung mit Bezug auf die 5 und 6 gegeben.
  • Beschreibung einer Knochenkorrekturoperation am Beispiel des Oberschenkelknochen:
    Besteht beispielsweise eine Deformität mit Steilstellung des Hüftkopfes 1a mit einem Winkel 2 von 135° kann eine Korrekturoperation mit Verringerung des Winkels auf normale Werte von 125° notwendig werden. Um dies zu erreichen wird beispielsweise ein entsprechender 10° Keil 3, der durch 2 Sägeschnitte entsteht, entnommen und anschließend der Hüftkopf bodenwärts geschwenkt 4 bis der Hüftkopf die Stellung 1b erreicht hat. Um diese beiden instabil aufeinandersitzenden Fragmente nun wieder stabil miteinander verbinden zu können werden regelhaft Implantate verwendet, die – wegen der anatomischen Gegebenheiten – meist eine Sonderform einer Rechtwinkelplatte 5 darstellen, aber auch andere Implantate sind verwendbar und die hier beschriebene neue Vorrichtung dafür einsetzbar. Diese Platte 5a muss stabil und bündig an der Knochenoberfläche 6 anliegen und wird in diesem Bereich mit Schrauben 7 fixiert.
  • Zuvor muss aber der Klingenanteil 8 der Platte in das hüftgelenksnahe Knochenfragment geschlagen werden. Dieser Vorgang ist technisch extrem herausfordernd, da anatomisch der Hüftkopfhals, isthmisch geformt, in einer Ebene eine erhebliche Engstelle (analog einer Sanduhr) aufweist und die dazu verwendeten Implantate aus Stabilitätsgründen oft mehr als 2/3 dieses Durchmessers ausfüllen. Trifft der Operateur durch diese Engstelle nicht genau besteht mit großem Risiko die Gefahr eines Knochenbruches sowie einer bedeutsamen Gefäßverletzung mit schwerwiegenden Folgen. Daher wird das Knochenbett für die spätere Aufnahme des Klingenanteils 8 mit speziellen Klinkenmeisseln vorbereitet. Da bei diesem Vorgang auf den Meissel mit einem Hammer geschlagen werden muss, ist es verständlich, dass dieser Operationsschritt vor der Entnahme des Knochenkeiles gemacht werden muss, da sonst das hüftgelenksnahe Knochenfragment nicht mehr ausreichend im Operationsfeld sich stabil verhalten würde.
  • Dadurch entsteht aber ein weiteres erhebliches Problem für den Operateur. Er muss sich räumlich genau vorstellen können, wie er den Klingenmeissel 9 – zu diesem noch nicht korrigiertem Zeitpunkt – nicht rechtwinkelig (90°) zu der Knochenoberfläche 6, sondern je nach geplanter Keilgröße und Keilorientierung steiler < 90° in diesem Beispiel, da varisierende Korrektur oder flacher > 90° in den Knochen einschlagen muss. Von der Korrektheit dieses Vorgehens hängt später unter anderem auch ab, ob die Platte 5a bündig auf der Knochenoberfläche 6 anliegt und damit die Operation erfolgreich ist.
  • Dieser Vorgang kann aber erheblich komplexer werden als hier exemplarisch geschildert, wenn es notwendig wird 5 bis 6 Freiheitsgrade umzustellen. Entsprechend komplex wird die exakte Prädiktion der korrekten Klingenmeisselposition 9.

Claims (2)

  1. Implantatlagepositioniersystem, das aufweist: – eine trackbare Vorrichtung, die reversibel an einem Knochenabschnitt fixierbar ist, zur intraoperativen Planung von korrekten Positionierungen von Implantaten, um die Durchführung von komplexen Korrekturoperationen am Knochen oder Knochenbruchbehandlungen hochpräzise mit optimiertem Knochenkontakt zu ermöglichen, wobei die Vorrichtung die Geometrie und andere Eigenschaften, wenigstens eines Abschnitts des Implantates, der im Bereich des zugänglichen Operationsgewebes zum Flächenkontakt kommt, geometrisch nachbildet und wobei die Vorrichtung von den Operateur oder mit einem Manipulator frei auf operativ zugänglichen Knochenanteilen verschoben und optimal ausrichtbar ist und – eine computergestützte Kontrolleinheit, die auf der Basis der Navigationsdaten der getrackten Vorrichtung und der Dateneingabe des geplanten Korrektureingriffes die medizinisch relevanten Implantatanteile räumlich korrekt virtuell in Form dreidimensionaler Geometriekörper in Fluoroskopieaufnahmen oder anderen referenzierten Bild- oder Geometriedaten berechnet und einblendet, wobei die computergestützte Kontrolleinheit des Navigationssystems nach Eingabe des geplanten operativen Vorgehens mittels entsprechender Berechnungsalgorithmen in Abhängigkeit von der Ausrichtung der Vorrichtung am Knochen die entsprechende Position aller Implantatanteile – auch derer, die sich in noch nicht operativ zugänglichen Knochenanteilen befinden – exakt dreidimensional virtuell in referenzierte Bild- oder Geometriedaten des Patienten einblenden kann und wobei die computergestützte Kontrolleinheit nach optimaler Ausrichtung der Vorrichtung deren Position mit allen damit verbundenen abhängigen Position der zeitgleich geplanten Implantatanteile speichern kann und schrittweise sämtliche Planungsinformationen zur Umsetzung mit navigierten Werkzeugen zur Verfügung stellen kann.
  2. Implantatlagepositioniersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Führungshülsen aufweist, mittels der achsenbezogene und ebenenbezogene Operationswerkzeuge führbar sind, wodurch relevante Planungsinformationen direkt auf den Knochen im Operationsfeld übertragbar sind.
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