DE102009033446B3 - Vorrichtung und Verfahren zur präoperativen Auswahl und Positionsbestimmung einer Endoprothese - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur präoperativen Auswahl und Positionsbestimmung einer Endoprothese Download PDF

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Abstract

Die Erfindung gibt eine Vorrichtung und ein zugehöriges Verfahren zur präoperativen Auswahl und Bestimmung einer Position einer Endoprothese mit einer feststehenden ersten Rückprojektionsfläche (1) mit veränderbarer Opazität und einer beweglichen zweiten Rückprojektionsfläche (2), die sich bezüglich einer Rückprojektion vor der ersten Rückprojektionsfläche (1) befindet, an. Die Vorrichtung umfasst außerdem eine erste Projektionseinheit (11) zum Erzeugen mindestens einer ersten Projektion (6) des Bereichs eines Objekts, in dem die Endoprothese eingepasst werden soll, auf die erste Rückprojektionsfläche (1) und eine zweite Projektionseinheit (12) zum Erzeugen mindestens einer zweiten Projektion (7) der Endoprothese auf die zweite Rückprojektionsfläche (2), wobei die Skalierung der ersten und zweiten Projektion (6, 7) gleich ist. Die Vorrichtung umfasst des Weiteren eine Verschiebeeinheit (8) zum Verschieben und/oder Drehen der zweiten Rückprojektionsfläche (2) gegenüber der ersten Rückprojektionsfläche (1) und eine in der Verschiebeeinheit (8) angeordnete Rückkopplungseinheit (3), durch welche die zum Verschieben der zweiten Rückprojektionsfläche (2) bei der Auswahl und Positionierung der Endoprothese erforderliche Kraft derart veränderbar ist, dass ein Benutzer ein haptisches Feedback erhält. Die Erfindung bietet den Vorteil einer intuitiven haptischen Steuerung bei der Auswahl und Positionsplanung einer Endoprothese.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein zugehöriges Verfahren zur präoperativen Auswahl und Bestimmung einer Position einer Endoprothese mit einer feststehenden ersten Rückprojektionsfläche mit veränderbarer Opazität und einer beweglichen zweiten Rückprojektionsfläche.
  • Bekannte Lösungen zur Auswahl einer Endoprothese und deren Positionsbestimmung vor einem chirurgischen Eingriff nutzen Standardbildschirmarbeitsplätze und eine Einpass-Software, um mittels Maus-Eingabe die Lage einer bildlichen Darstellung von Endoprothesen in beispielsweise einem relevanten Schnitt eines CT-Datensatzes oder einer Röntgenaufnahme festzulegen.
  • In der klinischen Praxis wird das „Einpassen” einer Endoprothese unter Verwendung der Computermaus von Ärzten häufig als unergonomisch und umständlich empfunden. Deshalb verwenden sie sowohl eine Kopie der elektronischen Bilddaten auf einem Röntgenfilm als auch Schablonen der unterschiedlichen, verfügbaren Endoprothesen, um eine geeignete Endoprothese durch manuelles Verschieben unterschiedlicher Schablonen auf dem Röntgenfilm auszuwählen. Dieses Verfahren wird im Folgenden „Röntgenfilm-Schablonentechnik” genannt. Meist wird die Entscheidung über die Auswahl einer bestimmten Endoprothese in einem Befund festgehalten. Die genaue Lage der Endoprothese wird jedoch nicht in elektronischer Form in einen Röntgenbilddatensatz übernommen.
  • In der gattungsbildenden bzw. nächstkommenden Druckschrift „S. Izadi et al., Going Beyond the Display: A Surface Technology with an Electronically Switchable Diffuser; in Proceedings of User Interface Software and Technology 2008 (ACM UIST 2008)” wird das neuartige Bildschirmanzeigesystem „Second Light” vorgestellt. „Second Light” nutzt eine interaktive Bildschirmoberflächentechnik basierend auf einer schaltbaren (Rück)-Projektionsfläche, die elektronisch gesteuert diffus oder transparent sein kann.
  • Eine erste Projektionsfläche bildet die unverschiebbare Oberfläche eines Gehäuses und ist als Diffusor ausgelegt, der elektrisch in die Modi „diffus” oder „transparent” geschaltet werden kann und somit entweder als Projektionsfläche dient oder Licht durchlässt. Erfolgt das Umschalten zwischen den beiden Modi mit einer hohen, für das menschliche Auge nicht mehr wahrnehmbaren Frequenz (z. B. mit 100 Hz), kann während der transparenten Phase durch die erste Projektionsfläche hindurch ein Bild auf eine zweite, bewegliche (Rück-)Projektionsfläche projiziert werden, die sich oberhalb der ersten Projektionsfläche befindet. Die alternierende Transparenz der ersten Projektionsfläche ermöglicht zudem die Verfolgung der Manipulationen (Verschiebungen, Drehungen) an der beweglichen zweiten Projektionsfläche mit Hilfe einer sich unterhalb der ersten Projektionsfläche befindlichen Kamera und einer Bildverarbeitungssoftware. Alternativ könnten Manipulationen (Verschiebungen, Drehungen) der zweiten Projektionsfläche auch durch eine berührungsempfindliche Auslegung der ersten Projektionsfläche verfolgt werden.
  • Die DE 10 2004 046 151 A1 offenbart eine Vorrichtung zur visuellen Darstellung grafischer Detailinformationen mit einem ersten Grafikoberflächenbereich, auf dem grafische Informationen mit einem ersten optischen Auflösungsgrad darstellbar sind, und einem zweiten Grafikoberflächenbereich, auf dem grafische Informationen mit einem höheren zweiten optischen Auflösungsgrad darstellbar sind. Der zweite Grafikoberflächenbereich überlappt mit dem ersten Grafikoberflächenbereich. Im Bereich der Überlappung sind die auf dem ersten Grafikoberflächenbereich dargestellten grafischen Informationen auf dem zweiten Grafikoberflächenbereich mit dem zweiten Auflösungsgrad darstellbar.
  • Die US 2008/0077003 A1 offenbart ein Verfahren zur virtuellen Adaption eines Implantats in einen Körperteil eines Patienten. Das Implantat und der Körperteil werden auf einem Monitor dargestellt und zueinander virtuell verschoben, bis das Implantat in den Körperteil passt.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, die eine verbesserte präoperative Auswahl und eine verbesserte präoperative Positionsbestimmung einer Endoprothese ermöglichen.
  • Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe mit der Vorrichtung und dem Verfahren der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
  • Die Erfindung beansprucht eine Vorrichtung zur präoperativen Auswahl und Bestimmung einer Position einer Endoprothese. Die Vorrichtung umfasst eine feststehende erste Rückprojektionsfläche mit veränderbarer Opazität und eine bewegliche zweite Rückprojektionsfläche, die sich bezüglich einer Rückprojektion vor der ersten Rückprojektionsfläche befindet. Die Vorrichtung umfasst des Weiteren eine erste Projektionseinheit zum Erzeugen mindestens einer ersten Projektion eines Bereichs eines Objekts, in dem die Endoprothese eingepasst werden soll, auf die erste Rückprojektionsfläche, eine zweite Projektionseinheit zum Erzeugen mindestens einer zweiten Projektion der Endoprothese auf die zweite Rückprojektionsfläche, wobei die Skalierung der ersten und zweiten Projektion gleich ist, eine Verschiebeeinheit zum Verschieben und/oder Drehen der zweiten Rückprojektionsfläche gegenüber der ersten Rückprojektionsfläche und eine in der Verschiebeeinheit angeordnete Rückkopplungseinheit, durch welche die zum Verschieben der zweiten Rückprojektionsfläche bei der Auswahl und Positionierung der Endoprothese erforderliche Kraft derart veränderbar ist, dass ein Benutzer ein haptisches Feedback erhält. Die Erfindung bietet den Vorteil einer intuitiven haptischen Steuerung bei der Auswahl und Positionsplanung einer Endoprothese und dass die Erfahrungen von Nutzern einer Röntgenfilm-Schablonentechnik angewandt werden können.
  • In einer Weiterbildung kann die zweite Projektion durch die erste Rückprojektionsfläche hindurch erfolgen, indem deren Opazität verändert wird. Dadurch wird eine zweite Projektion einfach sichtbar.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann die erste Projektion eine zweidimensionale Projektion einer Bildaufnahme oder einer Schnittbildaufnahme des Bereichs des Objekts sein.
  • Des Weiteren kann die zweite Projektion eine zweidimensionale Projektion einer bildlichen und/oder geometrischen Schnitt-Darstellung der Endoprothese sein.
  • Vorzugsweise können die erste Projektion aus einer Röntgenaufnahme oder einem Schnitt eines Tomographiedatensatzes und/oder die zweite Projektion aus einem dreidimensionalen Geometriedatensatz der Endoprothese erzeugbar sein.
  • Die Vorrichtung kann außerdem eine Prothesenprojektionssteuereinheit zur Auswahl der ersten und zweiten Projektion umfassen, wobei sie eine gemeinsame Bildaufnahmeebene aufweisen.
  • Die Vorrichtung kann des Weiteren eine Zoomsteuereinheit zum simultanen Zoomen der ersten und zweiten Projektion umfassen.
  • In einer Weiterbildung kann die Vorrichtung eine Simultanprojektionssteuereinheit zur simultanen Veränderung und/oder Auswahl der Bildaufnahmeebene der ersten und zweiten Projektion umfassen.
  • Außerdem kann die Vorrichtung eine Prothesenauswahlsteuereinheit zur Auswahl einer Endoprothese aus gespeicherten Daten umfassen.
  • Die Erfindung beansprucht auch ein Verfahren zur präoperativen Auswahl und Bestimmung einer Position einer Endoprothese mit folgenden Schritten:
    • – Erzeugen mindestens einer ersten Projektion des Bereichs eines Objekts, in dem die Endoprothese eingepasst werden soll, auf eine erste Rückprojektionsfläche mit veränderbarer Opazität,
    • – Erzeugen mindestens einer zweiten Projektion der Endoprothese auf eine beweglichen zweite Rückprojektionsfläche durch die erste Projektionsfläche hindurch, wobei die Skalierung der ersten und zweiten Projektion (6, 7) gleich ist, und
    • – Verschieben und/oder Verdrehen der zweiten Rückprojektionsfläche gegenüber der ersten Rückprojektionsfläche derart, dass die zweite Projektion in die erste Projektion eingepasst wird, wobei die zum Verschieben der zweiten Rückprojektionsfläche bei der Auswahl und Positionierung der Endoprothese erforderliche Kraft derart verändert wird, dass ein Benutzer ein haptisches Feedback erhält.
  • Eine Weiterbildung des Verfahrens kann eine Speicherung der Bezeichnung der Endoprothese und ihrer Position bezüglich der ersten Projektion umfassen.
  • Vorteilhaft daran ist, dass eine genaue Dokumentation für einen späteren chirurgischen Eingriff möglich ist.
  • Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden aus den nachfolgenden Erläuterungen mehrerer Ausführungsbeispiele anhand von schematischen Zeichnungen ersichtlich.
  • Es zeigen:
  • 1: ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur präoperativen Auswahl und Positionsbestimmung einer Endoprothese,
  • 2: eine Darstellung einer ersten und zweiten Projektion und
  • 3: ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur präoperativen Auswahl und Positionsbestimmung einer Endoprothese.
  • 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur präoperativen Auswahl und Positionsbestimmung einer Endoprothese. Die Vorrichtung umfasst eine feststehenden ersten Rückprojektionsfläche 1 mit veränderbarer Opazität und eine zweite Rückprojektionsfläche 2, die sich bezüglich einer Rückprojektion vor der ersten Rückprojektionsfläche 1 befindet und gegenüber dieser bewegbar ist. Die zweite Projektionsfläche 2 ist mit einer Verschiebeeinheit 8 zum Drehen und Verschieben und einer Rückkopplungseinheit 3 verbunden. Die Rückkopplungseinheit beeinflusst beispielsweise nach dem Funktionsprinzip von Force-Feedback-Mäusen den Verschiebewiderstand der zweiten Projektionsfläche 2 auf der ersten Projektionsfläche 1 und kann somit einem Benutzer ein haptisches Feedback beim Verschieben der zweiten Projektionsfläche 2 geben. Zusätzlich kann die zweite Projektionsfläche 2 mit Elementen 4 zur Steuerung, d. h. zur Drehung und Verschiebung der zweiten Projektionseinheit, wie z. B. Schaltern, Trackballs verbunden sein. Alternativ können solche Steuerungselemente 4 auch auf die zweite Projektionsfläche 2 projiziert und ihre „Bedienung” durch eine Kamera unterhalb der ersten Projektionsfläche 1 erfasst werden. Zweite Projektionsfläche, Rückkopplungseinheit 3 und Steuerungselemente 4 bilden das sogenannte Handset 5.
  • Die Rückkopplungseinheit 3 ermöglicht, die Verschiebung des Handsets 5 in bestimmte Richtungen zu erleichtern oder zu erschweren. Durch die Erleichterung kann der Benutzer in die Richtung geeigneter Einpassungen geleitet werden, durch das Erschweren erhält der Benutzer ein haptisches Feedback über schlechte oder unmögliche Einpassungen (z. B. wenn der Gelenkkopf einer Hüftgelenksendoprothese sich in der aktuellen Konfiguration mit einer knöchernen Struktur räumlich überschneidet). Eine solche Force-Feedback Unterstützung für den Benutzer erfordert die Extraktion relevanter Strukturen (z. B. Hüftgelenkspfanne und Endoprothesenkontour im Falle von Hüftgelenksendoprothesen) aus einer Anatomieprojektion 6 und einer Prothesenprojektion 7 mit Hilfe geeigneter Bildverarbeitungsalgorithmen (z. B. Kantenerkennung) sowie den Einsatz geeigneter Kollisions- und Bewegungsplanungsalgorithmen. Alternativ zur automatischen Erkennung relevanter anatomischer Strukturen kann der Benutzer diese auch mit einem Finger auf der ersten Rückprojektionsfläche 1 einzeichnen, so dass sie von der Vorrichtung dargestellt und verwendet werden können.
  • Logisch werden der ersten Projektionsfläche 1 und dem Handset 5 mit der zweiten Projektionsfläche 2 zwei in 1 nicht dargestellte 2D-Koordinatensysteme zugeordnet, die der Benutzer der Vorrichtung durch Bewegung des Handsets 5 gegeneinander verschieben und verdrehen kann.
  • Mit Hilfe einer ersten Projektionseinheit 11 erfolgt eine zweidimensionale erste Projektion 6, im Folgenden Anatomieprojektion genannt, einer geeigneten Röntgenaufnahme, beispielsweise eine AP Aufnahme des Beckenbereichs im Fall der Auswahl und Einpassung einer Hüftgelenksendoprothese, oder eines geeigneten Schnitts (entweder nativer oder rekonstruierter Schnitt) aus einem Tomographiedatensatz (Computertomographie, Magnetresonanztomographie) auf die erste Projektionsfläche 1.
  • Mit einer Anatomieprojektionssteuereinheit 13 kann die Schnittebene durch die anatomische Strukturen ausgewählt und/oder verändert werden (Verschiebung, Drehung), sofern die Anatomieprojektion ein Schnitt durch einen Tomographiedatensatz ist oder aus einem solchen errechnet wurde. Die Anatomieprojektionssteuereinheit 13 kann beispielsweise einen Trackball und Tasten umfassen oder als virtuelle Steuerung auf einen Ausschnitt der ersten Projektionsfläche 1 ausgebildet sein.
  • Mit Hilfe einer Prothesenauswahlsteuereinheit 14 kann ein Endoprothesenmodell aus einer Vielzahl von Endoprothesenmodellen ausgewählt werden. Die Prothesenauswahlsteuereinheit 14 umfasst beispielweise ein auf einen Ausschnitt der ersten Projektionsfläche 1 projiziertes Auswahlmenü.
  • Mit Hilfe einer zweiten Projektionseinheit 12 erfolgt eine zweidimensionale zweite Projektion 7, im Folgenden Prothesenprojektion genannt, eines geeigneten, aus dem 3D-Geometriemodell eines auswählten Endoprothesenmodells errechneten, auf die Skalierung der Anatomieprojektion 6 angepassten Schnitts durch das Endoprothesenmodell auf die zweite Projektionsfläche 2 des Handsets 5.
  • Durch eine Prothesenprojektionssteuereinheit 15 wird das ausgewählte Endoprothesenmodell gegenüber den anatomischen Strukturen im Raum gedreht und eine Schnittebene durch das ausgewählte und im Raum positionierte Endoprothesenmodell ausgewählt. Die Prothesenprojektionssteuereinheit 15 umfasst beispielsweise einen Trackball und Taster oder eine virtuelle Steuerung auf einem Ausschnitt der ersten Rückprojektionsfläche 1.
  • Mit Hilfe einer Zoomsteuereinheit 16 wird die Anatomie- und Prothesenprojektion 6, 7 simultan gezoomt (Zoom-In, Zoom-Out). Die Zoomsteuereinheit 16 kann beispielsweise auf einen Ausschnitt der ersten Projektionsfläche 1 projizierte Elemente umfassen.
  • Mit Hilfe einer Simultanprojektionssteuereinheit 17 kann die Schnittebene durch die Anatomie und das Prothesenmodell simultan ausgewählt und/oder verändert werden (Verschiebung, Drehung). Die Simultanprojektionssteuereinheit 17 kann beispielsweise einen Trackball und Taster umfassen oder als virtuelle Steuerung auf einen Ausschnitt der ersten Rückprojektionsfläche 1 projiziert werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung kann die erste Projektion 6 der anatomischen Strukturen auf die erste Rückprojektionsfläche 1 sowie die zweite Projektion 7 der Endoprothesen auf die zweite Rückprojektionsfläche 2 dreidimensional erfolgen, wodurch die Endoprothesenauswahl und deren Grobeinpassung durch Verschiebung des Handset 5 und Drehung im Raum unter Verwendung der Prothesenprojektionssteuereinheit 15 vereinfacht wird. Um den Benutzer immer eine Sicht auf das Raumvolumen zu ermöglichen, in dem die Einpassung erfolgen soll, werden in der dreidimensionalen Darstellung die Strukturen in der Sichtlinie des Benutzers entweder automatisch entfernt oder semitransparent dargestellt. Da eine dreidimensionale Darstellung allerdings immer perspektivische Verzerrungen hat, muss immer die Möglichkeit zu einer Feineinpassung in 2D bestehen.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann auf die zweite Rückprojektionsfläche 2 im Handset 5 verzichtet werden. Dieses bildet dann lediglich ein bewegliches Eingabegerät, dessen Position zur Steuerung des Systems erkannt wird und das gegebenenfalls Force-Feedback an den Benutzer liefert. Die Projektion sowohl der anatomischen Strukturen als auch der Endoprothese erfolgt dabei auf die erste Rückprojektionsfläche 1, die Darstellung der Endoprothese wird dabei von der Software des Systems in die anatomischen Strukturen eingebettet und gemeinsam projiziert.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann auf die zweite Rückprojektionsfläche 2 und das Handset 5 verzichtet werden. Stattdessen wird ein virtuelles Handset zusammen mit der Prothesenprojektion 7 auf die erste Rückprojektionsfläche 1 projiziert und kann vom Benutzer gegenüber der ebenfalls auf die erste Rückprojektionsfläche 1 projizierten Anatomieprojektion 6 verschoben werden, indem er z. B. zwei Finger an gegenüberliegenden Ecken des virtuellen Handsets positioniert und es durch synchrones Ziehen der Finger über die Oberfläche verschiebt. Die Darstellung des virtuellen Handsets und der Endoprothese wird dabei von der Software der Vorrichtung in die anatomischen Strukturen eingebettet und auf die erste Rückprojektionsfläche 1 projiziert. Bei dieser Ausführungsform ist allerdings kein Force-Feedback möglich.
  • Die Vorrichtung kann auch für das Einpassen von Bauteilen z. B. in CAD-Anwendungen verwendet werden, wobei das einzupassende Bauteil auf das Handset 5 projiziert wird und das System, in das das Bauteil einzupassen ist, auf die erste Rückprojektionsfläche 1 projiziert wird.
  • In 2 sind eine erste Projektion 6, die sogenannte Anatomieprojektion, und eine zweite Projektion 7, die sogenannte Prothesenprojektion, dargestellt. Die Anatomieprojektion 6 zeigt einen Ausschnitt eines menschlichen Beckens und wird auf der ersten Rückprojektionsfläche 1 abgebildet. Die Prothesenprojektion 7 zeigt die Geometrie einer Endoprothese und wird auf der zweiten Rückprojektionsfläche 2 abgebildet. Mit den virtuellen Elementen 4 wird die Bewegung der zweiten Rückprojektionsfläche 2 gesteuert.
  • 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur präoperativen Auswahl und Positionsbestimmung einer Endoprothese mit den Schritten 100 bis 105.
  • Im Schritt 100 lädt ein Benutzer einen Bilddatensatz des Bereichs eines Patienten, in dem eine Endoprothese eingepasst werden soll, und erzeugt eine erste Projektion 6 (Anatomieprojektion) auf einer ersten Rückprojektionsfläche 1 Sofern es sich um einen Tomographiedatensatz handelt, wählt der Benutzer mit der Anatomieprojektionssteuereinheit 13 eine Anatomieprojektion 6 aus, die auf eine erste Projektionsfläche 1 projiziert wird. Alternativ kann von der Vorrichtung bereits eine Standardanatomieprojektion vorgeschlagen werden (z. B. AP Schnitt auf Höhe des Femurkopfes im Falle einer Hüftgelenksendoprothese).
  • Im Schritt 101 wählt der Benutzer mit einer Prothesenauswahlsteuereinheit 13 auf Basis einer Beurteilung der gewählten Anatomieprojektion 6 und seiner Erfahrung ein Endoprothesenmodell EM aus, das auf ein Handset 5 mit einer zweiten Rückprojektionsfläche 2 projiziert wird. So entsteht die Prothesenprojektion 7. Alternativ kann die Vorrichtung nach einer automatischen Erkennung und Vermessung relevanter anatomischer Strukturen (z. B. im Fall von Hüftgelenksendoprothesen des Winkels zwischen Femurhals und Femurschaft) ein Endoprothesenmodell EM vorschlagen.
  • Im Schritt 102 erzeugt der Benutzer mit einer Prothesenprojektionssteuereinheit 15 eine geeignete Prothesenprojektion 7. Alternativ kann die Vorrichtung eine Prothesenprojektion 7 vorschlagen, die sich aus der aktuell gewählten Anatomieprojektion 11 sowie der typischen räumlichen Anordnung der Endoprothese und der diese umgebenden anatomischen Strukturen errechnen lässt.
  • Im folgenden Schritt 103 verschiebt oder dreht der Benutzer das Handset 5 mit der Prothesenprojektion 7 gegenüber der Anatomieprojektion 6 solange bis die Lage der Endoprothese in der aktuellen Projektion passt oder bis er feststellt, dass das gewählte Endoprothesenmodell EM nicht passt und er ein alternatives Modell probieren muss. Dabei wird das Verschieben des Handsets 5 von der Vorrichtung getrackt und die Prothesenprojektion 7 immer in den gleichen Bereich des Handsets 5 projiziert. Die Einpassung kann dabei durch das System unterstützt werden, indem die Güte einer Einpassung berechnet und dem Benutzer darüber ein Feedback über einen Ausgabekanal optisch, akustisch und/oder haptisch gibt. Die Berechnung der Güte einer Einpassung erfordert die Extraktion relevanter Strukturen (z. B. Hüftgelenkspfanne und Endoprothesenkontour im Falle von Hüftgelenksendoprothesen) aus der Anatomieprojektion 6 und der Prothesenprojektion 7 mit Hilfe geeigneter Bildverarbeitungsalgorithmen (z. B. Kantenerkennung) sowie den Einsatz geeigneter Kollisions- und Bewegungsplanungsalgorithmen. Alternativ zur automatischen Erkennung relevanter anatomischer Strukturen kann der Benutzer diese auch mit seinen Fingern auf der zweiten Rückprojektionsfläche 2 einzeichnen, so dass sie von der Vorrichtung dargestellt und verwendet werden können.
  • Nach einer erfolgreichen Einpassung des Endoprothesenmodells EM in der aktuellen Projektionsebene kann der Benutzer im Schritt 104 mit der Simultanprojektionssteuereinheit 17 die Anatomieprojektionsebene und die Prothesenprojektionsebene simultan verändern und prüfen, ob das gewählte Endoprothesenmodell EM und dessen Lage auch in anderen Projektionsebenen passen. Bei Erfolg wird im Schritt 105 das gewählte Endoprothesenmodell EM in einem Befund dokumentiert bzw. gespeichert. Außerdem kann die ermittelte Position der Endoprothese in einem Overlay der Anatomieprojektion 6 gespeichert werden. Auf diese Weise ist es möglich, intra- oder postoperativ die Positionierung der Endoprothese zu kontrollieren, in dem die geplante Position mit der tatsächlichen Position, z. B. unter Verwendung von Registrierungsalgorithmen, verglichen wird.
  • Ist es dem Benutzer nicht möglich, das gewählte Endoprothesenmodell EM einzupassen, kann er mit der Prothesenprojektionssteuereinheit 15 im Schritt 105 eine andere Schnittebene durch die Endoprothese wählen und somit die Endoprothese im Raum gegenüber der Anatomie drehen und eine erneute Einpassung gemäß Schritte 103, 104 versuchen.
  • Die beschriebene Vorrichtung und das Verfahren ermöglichen dem Benutzer, eine auf das Handset 5 zu projizierende Endoprothese auszuwählen, deren Lage im Raum sowie eine Schnittebene durch sie festzulegen und das Handset 5 solange zu verschieben bzw. zu drehen, bis eine geeignete Endoprothese gefunden und diese eingepasst ist. Da der Benutzer dabei ein physisches Element, nämlich das Handset 5, mit seinen Händen verschiebt, ist das beschriebene Verfahren wesentlich intuitiver und handhabbarer als die Auswahl und die Einpassung eines Endoprothesenmodells EM auf einem Standardbildschirmarbeitsplatz unter Verwendung einer Computermaus. Außerdem ist das Verfahren weitgehend einer Einpassung durch Verschieben von Endoprothesenschablonen auf einem ausgedruckten Röntgenbild nachempfunden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Erste Rückprojektionsfläche
    2
    Zweite Rückprojektionsfläche
    3
    Rückkopplungseinheit
    4
    Element zur Steuerung
    5
    Handset
    6
    Erste Projektion/Anatomieprojektion
    7
    Zweite Projektion/Prothesenprojektion
    8
    Verschiebeeinheit
    11
    Erste Projektionseinheit
    12
    Zweite Projektionseinheit
    13
    Anatomieprojektionssteuereinheit
    14
    Prothesenauswahlsteuereinheit
    15
    Prothesenprojektionssteuereinheit
    16
    Zoomsteuereinheit
    17
    Simultanprojektionssteuereinheit
    100
    Erzeugen einer ersten Projektion 6
    101
    Auswahl eines Endoprothesenmodells EM
    102
    Erzeugen einer zweiten Projektion 7
    103
    Verschieben und/oder Verdrehen
    104
    Simultanes Verändern/Auswahl einer Schnittebene
    105
    Speichern
    EM
    Endoprothesenmodell

Claims (11)

  1. Vorrichtung zur präoperativen Auswahl und Bestimmung einer Position einer Endoprothese mit: – einer feststehenden ersten Rückprojektionsfläche (1) mit veränderbarer Opazität und – einer beweglichen zweiten Rückprojektionsfläche (2), die sich bezüglich einer Rückprojektion vor der ersten Rückprojektionsfläche (1) befindet, gekennzeichnet durch: – eine erste Projektionseinheit (11) zum Erzeugen mindestens einer ersten Projektion (6) eines Bereichs eines Objekts, in dem die Endoprothese eingepasst werden soll, auf die erste Rückprojektionsfläche (1), – eine zweite Projektionseinheit (12) zum Erzeugen mindestens einer zweiten Projektion (7) der Endoprothese auf die zweite Rückprojektionsfläche (2), bei welchen Projektionen (6, 7) die Skalierung der ersten und zweiten Projektion (6, 7) gleich ist, – eine Verschiebeeinheit (8) zum Verschieben und/oder Drehen der zweiten Rückprojektionsfläche (2) gegenüber der ersten Rückprojektionsfläche (1) und – eine in der Verschiebeeinheit (8) angeordnete Rückkopplungseinheit (3), durch welche die zum Verschieben der zweiten Rückprojektionsfläche (2) bei der Auswahl und Positionierung der Endoprothese erforderliche Kraft derart veränderbar ist, dass ein Benutzer ein haptisches Feedback erhält.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Projektion (7) durch die erste Rückprojektionsfläche (1) hindurch erfolgt, indem deren Opazität verändert wird.
  3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Projektion (6) eine zweidimensionale Projektion einer Bildaufnahme oder einer Schnittbildaufnahme des Bereichs des Objekts ist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Projektion (7) eine zweidimensionale Projektion einer bildlichen und/oder geometrischen Schnitt-Darstellung der Endoprothese ist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Projektion (6) aus einer Röntgenaufnahme oder einem Schnitt eines Tomographiedatensatzes und/oder die zweite Projektion (2) aus einem dreidimensionalen Geometriedatensatz der Endoprothese erzeugbar sind.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch: – eine Prothesenprojektionssteuereinheit (15) zur Auswahl der ersten und zweiten Projektion (6, 7) derart, dass sie eine gemeinsame Bildaufnahmeebene aufweisen.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch: – eine Zoomsteuereinheit (16) zum simultanen Zoomen der ersten und zweiten Projektion (6, 7).
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch: – eine Simultanprojektionssteuereinheit (17) zur simultanen Veränderung und/oder Auswahl der Bildaufnahmeebene der ersten und zweiten Projektion (6, 7).
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch: – eine Prothesenauswahlsteuereinheit (14) zur Auswahl einer Endoprothese aus gespeicherten Daten.
  10. Verfahren zur präoperativen Auswahl und Bestimmung einer Position einer Endoprothese, mit den Schritten: – Erzeugen (100) mindestens einer ersten Projektion (6) des Bereichs eines Objekts, in dem die Endoprothese eingepasst werden soll, auf eine erste Rückprojektionsfläche (1) mit veränderbarer Opazität, – Erzeugen (102) mindestens einer zweiten Projektion (7) der Endoprothese auf eine beweglichen zweite Rückprojektionsfläche (2) durch die erste Projektionsfläche (1) hindurch, bei welchen Projektionen (6, 7) die Skalierung der ersten und zweiten Projektion (6, 7) gleich ist, und – Verschieben oder Verschieben und Verdrehen (103) der zweiten Rückprojektionsfläche (2) gegenüber der ersten Rückprojektionsfläche (1) derart, dass die zweite Projektion (7) in die erste Projektion (6) eingepasst wird, – bei welchem Verfahren die zum Verschieben oder Verschieben und Verdrehen (103) der zweiten Rückprojektionsfläche (2) bei der Auswahl und Positionierung der Endoprothese erforderliche Kraft derart verändert wird, dass ein Benutzer ein haptisches Feedback erhält.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, mit dem zusätzlichen Schritt: – Speicherung (105) der Bezeichnung der Endoprothese und ihrer Position bezüglich der mindestens einen ersten Projektion (6).
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