DE102012108151A1 - Method for determining craniocaudal length change and mediolateral change femur offset, involves calculating spatial change of location coordinates and projecting spatial change of location coordinates to craniocaudal reference direction - Google Patents

Method for determining craniocaudal length change and mediolateral change femur offset, involves calculating spatial change of location coordinates and projecting spatial change of location coordinates to craniocaudal reference direction

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DE102012108151A1 DE201210108151 DE102012108151A DE102012108151A1 DE 102012108151 A1 DE102012108151 A1 DE 102012108151A1 DE 201210108151 DE201210108151 DE 201210108151 DE 102012108151 A DE102012108151 A DE 102012108151A DE 102012108151 A1 DE102012108151 A1 DE 102012108151A1
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implantation
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Abstract

The method involves defining a reference coordinate system using a surgical reference marking device (26,28). The surgical marking device is defined at the femur (12) for defining a primary characteristic point on the femur. The location coordinates of the primary and secondary characteristic points of the femur are determined in the reference coordinate system before and after implantation. The spatial changes of location coordinates of the primary and secondary characteristic points in the reference coordinate system due to the implantation are calculated. The change in length of the femur is determined by projecting the spatial change of the location coordinates of the primary characteristic point to the craniocaudal reference direction. The change of the offset of the femur is determined by projecting the spatial change of the location coordinates of the secondary characteristic point to the mediolateral reference direction. Independent claims are included for the following: (1) a device for determining craniocaudal length change and mediolateral change of the offset of a femur of a patient due to the implantation of an artificial hip joint; and (2) a computer program product with a computer readable medium for storing a computer program for determining craniocaudal length change and mediolateral change of the offset of a femur of a patient due to the implantation of an artificial hip joint.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der cranio-caudalen Längenänderung der medio-lateralen Änderung des Versatzes eines Femurs eines Patienten infolge der Implantation eines künstlichen Hüftgelenkes. The invention relates to a method for determining the craniocaudal length change of the medio-lateral change of the offset of a femur of a patient due to the implantation of an artificial hip joint.
  • Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Moreover, the invention relates to a device for performing the method.
  • Weiter betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt sowie ein Computerprogramm. Further, the invention provides a computer program product and a computer program relates.
  • Im Bereich der Hüftendoprothetik werden seit einiger Zeit Navigationssysteme eingesetzt, um den Chirurgen beim Einsetzen des künstlichen Hüftgelenkes, üblicherweise bestehend aus einer im Becken zu verankernden Gelenkpfanne sowie einem im Femur zu verankernden Schaft mit in die Gelenkpfanne eingreifender Gelenkkugel, zu unterstützen. In the field of hip navigation systems have been used for some time in order composed to assist the surgeon when implanting the artificial hip joint, usually composed of a pelvis to be anchored joint socket and a in the femur to be anchored shaft having engaging in the socket joint ball. Anatomische Gegebenheiten des Patienten sowie die relative Orientierung der Komponenten des Hüftgelenkes zueinander können dabei mit einem Navigationssystem aufgenommen und die so gewonnenen Daten mit einer Datenverarbeitungsanlage weiterverarbeitet werden. Anatomical characteristics of the patient and the relative orientation of the components of the hip joint to each other can thereby added with a navigation system and the data thus obtained is processed by a data processing system.
  • Bei derartigen Systemen ist es bekannt, dem Operateur die cranio-caudale Längenänderung des Femurs und die medio-laterale Änderung des Versatzes des Femurs infolge der Implantation zu signalisieren. In such systems, it is known to signal the surgeon craniocaudal length change of the femur and the medio-lateral variation of the offset of the femur as a result of implantation. Als Längenänderung des Femurs wird vorliegend insbesondere der Unterschied der Länge des Femurs aufgefasst, gegeben durch den Abstand des Hüftgelenkmittelpunktes vom Kniegelenk vor und nach der Implantation. As a change in length of the femur, in particular the difference in the length of the femur is understood in the present case, given by the distance of the hip joint center point from the knee joint before and after the implantation. Als Versatz des Femurs (auch als "Offset" des Femurs bezeichnet) wird vorliegend insbesondere der Abstand des Schnittpunktes der Achse des Femurhalses und der Achse des Femurkanals von der mechanischen Femurachse aufgefasst, dh von einer Verbindungslinie des Hüftgelenkmittelpunktes mit dem Kniegelenk. As the offset of the femur (referred to as "offset" of the femur) and in particular the distance of the intersection of the axis of the femoral neck and the axis of the femoral canal of the mechanical axis of the femur is understood in the present case, that of a line connecting the hip joint center point to the knee joint. Als Veränderung des Versatzes des Femurs wird dementsprechend der Unterschied des Abstandes vor und nach der Implantation verstanden. As a variation of the offset of the femur, the difference of the distance is meant before and after the implantation accordingly. Vorstehende Definitionen dienen vorliegend nur zur Erläuterung der Erfindung, deren Umfang nicht auf diese spezielle Definition der Längenänderung und der Änderung des Versatzes beschränkt ist. The above definitions are present for illustration of the invention, the scope is not limited to this particular definition of the length change and the change of the offset.
  • Die Erfassung von Ortskoordinaten "vor der Implantation" bedeutet vorliegend, dass die Ortskoordinaten am natürlichen Hüftgelenk ohne Veränderung des Femurs oder des Beckens erfasst werden, wobei allerdings eine Entnahme des Femurkopfes aus dem Acetabulum möglich ist. The collection of location coordinates "prior to implantation" means herein that the location coordinates are recorded on the natural hip joint without changing the femur or pelvis, although it is possible a removal of the femoral head from the acetabulum. Die Bestimmung von Ortskoordinaten "nach der Implantation" schließt den Fall mit ein, dass ein Femurschaft mit Gelenkkugel bereits im Femur verankert ist und eine Gelenkpfanne bereits im Becken verankert ist, Femurschaft und Gelenkpfanne allerdings noch nicht miteinander verbunden sind. The determination of spatial coordinates "after implantation" includes the case with that a femoral shaft with joint ball is already anchored in the femur and acetabulum is already anchored in the pelvis, femoral shaft and socket are not yet connected.
  • Längenänderung und Änderung des Versatzes des Femurs stellen für den Operateur wichtige Informationen beim Einsetzen des künstlichen Hüftgelenkes dar, anhand derer er insbesondere die Veränderung der Beinlänge des Patienten infolge der Operation ermitteln kann. Length change and change the offset of the femur provide for the surgeon is important information when inserting the artificial hip joint, which enable the user in particular to determine the change in the patient's leg length due to the operation. Dies ist wünschenswert, etwa um sicherzustellen, dass der Patient nach der Implantation zwei Beine von gleicher Länge hat. This is desirable, for example to ensure that the patient after implantation has two legs of equal length. Anhand der ihm bereitgestellten Informationen kann der Operateur dann bedarfsabhängig vor der endgültigen Implantation des Hüftgelenkes die Positionierung des Femurschaftes relativ zum Femur bzw. der Gelenkpfanne relativ zum Becken korrigieren, so dass sich die gewünschte Beinlänge ergibt. Based on the information provided to him, the operator can correct the positioning of the femoral stem relative to the femur or of the acetabular cup relative to the pool then depending on demand before the final implantation of the hip joint, so that the desired leg length is determined.
  • Es ist bekannt, dass die Längenänderung und die Änderung des Versatzes des Femurs durch Erfassung der neutralen Position des Femurs vor und nach der Implantation berechnet werden kann, welche neutrale Position der Orientierung des Femurs relativ zum Beckenknochen bei stehendem Patienten und gestrecktem Bein entspricht. It is known that the length change and the change of the offset of the femur by detecting the neutral position of the femur before and after the implantation can be calculated, which neutral position the orientation of the femur corresponding to relative to the pelvic bone at a standstill patients and leg extended. Hierfür ist der Femur vor und nach der Implantation in die neutrale Position zu überführen, und am Femur wird an einem charakteristischen Punkt eine chirurgische Markiervorrichtung festgelegt. To this end, the femur is above and to transfer them after implantation in the neutral position, and on the femur a surgical marking device is fixed to a characteristic point. Die Bestimmung der Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes und des Hüftgelenkmittelpunktes erfolgt bei diesem Verfahren im Referenzkoordinatensystem des Femurs. Determining the location coordinates of the first characteristic point and the hip joint center occurs in this process in the reference coordinate system of the femur. Für eine hinreichend genaue Bestimmung der Längenänderung des langen Femurs wird aus diesem Grund die Markiervorrichtung im Bereich des distalen Endes des Femurs und nahe der mechanischen Femurachse festgelegt. For a sufficiently accurate determination of the change in length of the long femur the marking is defined in the distal end of the femur and close to the mechanical axis of the femur for this reason. Dies allerdings führt zu einer ungenauen Berechnung der Änderung des Versatzes. However, this leads to an inaccurate calculation of the change of the offset.
  • Zwar haben sich das beschriebene Verfahren und die entsprechende Vorrichtung in der Praxis trotz der vorstehend beschriebenen Ungenauigkeit bewährt. Although the described method and apparatus have proven themselves in practice in spite of the above-described inaccuracy. Dennoch wäre es wünschenswert, eine genauere Bestimmung der Längenänderung und der Änderung des Versatzes des Femurs vornehmen zu können. Still, it would be desirable to be able to make a more accurate determination of the length change and the change of the offset of the femur.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mit dem bzw. der die Längenänderung und die Änderung des Versatzes des Femurs infolge der Implantation eines künstlichen Hüftgelenkes mit erhöhter Genauigkeit berechenbar sind. The object of the present invention is to provide a method and an apparatus with which or the length change and the change of the offset of the femur due to the implantation of an artificial hip joint, with increased accuracy can be calculated.
  • Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Bestimmung der cranio-caudalen Längenänderung und der medio-lateralen Änderung des Versatzes eines Femurs eines Patienten infolge der Implantation eines künstlichen Hüftgelenkes mit folgenden Merkmalen gelöst: This object is achieved by an inventive method for determining the change in length craniocaudal and mediolateral change of the offset of a femur of a patient due to the implantation of an artificial hip joint, having the following features:
    • – es wird mittels einer chirurgischen Referenzmarkiervorrichtung ein Referenzkoordinatensystem definiert und im Referenzkoordinatensystem eine erste, cranio-caudale Referenzrichtung sowie eine zweite, medio-laterale Referenzrichtung quer zur ersten Referenzrichtung; - there is defined a reference coordinate system by means of a surgical Referenzmarkiervorrichtung and in the reference coordinate system a first craniocaudal reference direction and a second medio-lateral reference direction transverse to the first reference direction;
    • – es wird eine erste chirurgische Markiervorrichtung am Femur festgelegt zur Definition eines ersten charakteristischen Punktes am Femur; - there is a first surgical marking fixed to the femur to define a first characteristic point on the femur;
    • – es werden vor und nach der Implantation - there are before and after implantation
    • – die Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes des Femurs im Referenzkoordinatensystem bestimmt durch Detektion des ersten charakteristischen Punktes am Femur sowie - the location coordinates of the first characteristic point of the femur is determined in the reference coordinate system by detection of the first characteristic point on the femur and
    • – die Ortskoordinaten eines zweiten charakteristischen Punktes des Femurs im Referenzkoordinatensystem bestimmt, wobei zumindest vor der Implantation der zweite charakteristische Punkt mittels einer zweiten chirurgischen Markiervorrichtung am Femur detektiert wird; determining the spatial coordinates of a second characteristic point of the femur in the reference coordinate system, detected at the femur by means of a second surgical marking at least prior to implantation of the second characteristic point -;
    • – es wird die räumliche Änderung der Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes infolge der Implantation im Referenzkoordinatensystem berechnet; - it calculates the spatial variation of the position coordinates of the first characteristic point as a result of implantation in the reference coordinate system;
    • – es wird die räumliche Änderung der Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes infolge der Implantation im Referenzkoordinatensystem berechnet; - it calculates the spatial variation of the position coordinates of the second characteristic point as a result of implantation in the reference coordinate system;
    • – es wird die Längenänderung des Femurs am Mittel durch Projektion der räumlichen Änderung der Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes auf cranio-caudale Referenzrichtung; - it is the change in length of the femur at the center by projection of the spatial variation of the position coordinates of the first characteristic point on craniocaudal reference direction; und and
    • – es wird die Änderung des Versatzes des Femurs ermittelt durch Projektion der räumlichen Änderung der Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes auf die medio-laterale Referenzrichtung. - it is the change of the offset of the femur determined by projection of the spatial variation of the position coordinates of the second characteristic point on the medio-lateral reference direction.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird mittels der Referenzmarkiervorrichtung ein Referenzkoordinatensystem definiert. In the inventive method, a reference coordinate system is defined by means of the Referenzmarkiervorrichtung. Das Referenzkoordinatensystem kann bei einer einfachen und zuverlässigen Durchführung des Verfahrens beispielsweise, bezogen auf den Patienten, körperbasiert sein. The reference coordinate system can in a simple and reliable implementation of the method, for example, based on the patient, his body is based. Denkbar ist auch, dass das Referenzkoordinatensystem umgebungsorientiert ist in Bezug auf einen Gegenstand, zu dem der Patient während der Operation eine feste räumliche Beziehung aufweist. It is also conceivable that the reference coordinate system is environment-oriented with respect to an object to which the patient has a fixed spatial relationship during the operation. Insbesondere kann das Referenzkoordinatensystem durch die Lage und Orientierung des Operationstisches definiert sein, auf dem der Patient während der Operation fixiert ist. Specifically, the reference coordinate system may be defined by the position and orientation of the surgical table on which the patient is fixed during the operation. Im Referenzkoordinatensystem werden eine cranio-caudale Referenzrichtung und eine medio-laterale Referenzrichtung definiert, beispielsweise als Achsen oder vektoriell. In the reference coordinate system, a craniocaudal reference direction and a medio-lateral reference direction are defined, for example, as axes or vector.
  • Die Referenzrichtungen sind quer und insbesondere senkrecht relativ zueinander ausgerichtet. The reference directions are transversely aligned and in particular perpendicularly relative to each other.
  • Mittels der ersten, am Femur festgelegten Markiervorrichtung werden Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes vor und nach der Implantation detektiert und deren räumliche Änderung beispielsweise vektoriell berechnet. By means of the first, fixed to the femur marking are spatial coordinates of the first characteristic point detected before and after implantation, and calculates the spatial variation for example vectorially. Die Projektion der räumlichen Änderung auf die cranio-caudale Referenzrichtung wird als Längenänderung des Femurs infolge der Implantation aufgefasst. The projection of the spatial variation of the craniocaudal reference direction is interpreted as a change in length of the femur as a result of implantation. Es zeigt sich in der Praxis, dass diese Näherung hinreichend genau und zuverlässig ist. It turns out in practice that this approximation is sufficiently accurate and reliable.
  • In entsprechender Weise werden Ortskoordinaten eines zweiten charakteristischen Punktes des Femurs ermittelt, hiervon zumindest vor der Implantation durch Detektion mit einer zweiten Markiervorrichtung. In a corresponding way location coordinates of a second characteristic point of the femur are determined, at least prior to implantation thereof by detecting with a second marking device. Die räumliche Änderung der Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes, beispielsweise vektoriell, werden berechnet und auf die medio-laterale Referenzrichtung projiziert. The spatial variation of the position coordinates of the second characteristic point, for example vectorially are calculated and projected to the medio-lateral reference direction. Die Projektion wird als Änderung des Versatzes des Femurs infolge der Implantation aufgefasst. The projection is seen as a change in the offset of the femur as a result of implantation. Es zeigt sich in der Praxis, dass auch diese Näherung hinreichend genau und zuverlässig ist. It is found in practice that even this approximation is sufficiently accurate and reliable.
  • Die vorstehend erwähnten Verfahrensschritte brauchen nicht alle in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt zu werden. The aforementioned steps need not all be performed in the order listed. Beispielsweise kann die Definition der Referenzrichtung im Referenzkoordinatensystem auch erst nach der Bestimmung der Ortskoordinaten der charakteristischen Punkte vor der Implantation erfolgen. For example, the definition of the reference direction in the reference coordinate system can also be done only after determining the location coordinates of the characteristic points prior to implantation. Denkbar ist zum Beispiel auch, dass die Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes vor denjenigen des ersten charakteristischen Punktes bestimmt werden. It is also conceivable for example that the location coordinates of the second characteristic point can be determined prior to that of the first characteristic point.
  • Anders als bei dem eingangs beschriebenen Verfahren kommt erfindungsgemäß eine zweite Markiervorrichtung zum Einsatz, und es werden Ortskoordinaten eines zweiten charakteristischen Punktes am Femur vor der Implantation und nach der Implantation des künstlichen Hüftgelenkes bestimmt. Unlike the method described above a second marking device according to the invention is used, and positional coordinates of a second characteristic point on the femur prior to implantation and after implantation of the artificial hip joint are determined. Dies erlaubt es, die Berechnung der Längenänderung und die Berechnung der Änderung des Versatzes auf mehr Daten zu stützen als bei dem eingangs beschriebenen Verfahren. This makes it possible to base the calculation of the length change and the calculation of the change of the offset to more data than in the method described above. Bei der Durchführung des Verfahrens kann der erste charakteristische Punkt so gewählt werden, dass eine möglichst genaue Bestimmung der Längenänderung erfolgen kann, und der zweite charakteristische Punkt kann in entsprechender Weise so gewählt werden kann, dass eine möglichst genaue Bestimmung der Änderung des Versatzes erfolgen kann. In carrying out the method of the first characteristic point can be chosen so that the most accurate determination of the change in length can take place, and the second characteristic point can be appropriately selected so that the most accurate determination of the change of the offset can be made. Dies erlaubt eine genauere Berechnung der Längenänderung und der Änderung des Versatzes. This allows more accurate calculation of the length change and the change of the offset. Dadurch kann der Operateur den Einfluss der Implantation des künstlichen Hüftgelenkes auf die Beinstellung auf bessere Weise einschätzen. This makes it possible to assess the impact of the implantation of the artificial hip joint of the leg position in a better way the surgeon.
  • Weiter erweist es sich als vorteilhaft, dass es nicht erforderlich ist, Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes zu bestimmen und in die Berechnung der Längenänderung und der Änderung des Versatzes des Femurs mit einzubeziehen. Further, it is advantageous that it is not necessary to determine location coordinates of the hip joint center and included in the calculation of the length change and the change of the offset of the femur with. Das erfindungsgemäße Verfahren kann dadurch auf einfachere Weise durchgeführt werden. The inventive method can be performed in a simpler manner. Ferner kann eine Kontrolle der bisherigen Berechnungsmethode der Längenänderung und der Änderung des Versatzes vorgenommen werden. Furthermore, a check on the previous calculation method of the length change and the change of the offset can be made. Die Ergebnisse beider Bestimmungsmethoden können verglichen werden. The results of both methods of determination can be compared. Weichen etwa die Ergebnisse um eine vorgebbare Schwelle voneinander ab, kann ein Hinweis an den Operateur ausgegeben werden, die ihn zur nochmaligen Kontrolle des Implantationsergebnisses auffordert. Soft about the results to a predefined threshold from each other, an indication to the surgeon can be issued, asking him for repeated control of the implantation result. Dies verringert die Gefahr einer fehlerhaften Implantation. This reduces the risk of incorrect implantation.
  • Günstig ist es, wenn die Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes und des zweiten charakteristischen Punktes vor und/oder nach der Implantation in der Neutralstellung des Femurs relativ zum Beckenknochen bestimmt werden. It is favorable when or after implantation in the neutral position of the femur relative to the pelvic bone, the location coordinates of the first characteristic point and the second characteristic point prior to and / is. Dies erlaubt eine möglichst genaue Bestimmung der Längenänderung und der Änderung des Versatzes des Femurs, indem die mechanische Femurachse möglichst parallel zur cranio-caudalen Referenzrichtung ausgerichtet wird. This allows the most accurate determination of the length change and the change of the offset of the femur by the mechanical axis of the femur will be aligned as parallel as possible to the craniocaudal reference direction. Idealerweise ist dann die mechanische Femurachse senkrecht zur medio-lateralen Referenzrichtung ausgerichtet, die ihrerseits senkrecht zur cranio-caudalen Referenzrichtung ausgerichtet sein kann. Ideally, the mechanical axis of the femur is then aligned perpendicular to the medio-lateral reference direction, which in turn may be aligned perpendicular to the cranio-caudal reference direction.
  • Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass der Femur nicht in die Neutralstellung relativ zum Beckenknochen überführt wird und die Neutralstellung des Femurs berechnet wird. Additionally or alternatively it may be provided that the femur is not transferred to the neutral position relative to the pelvic bone and the neutral position of the femur is calculated. Dies kann beispielsweise anhand eines in der This can, for example, using a in WO 2006/074954 A1 WO 2006/074954 A1 beschriebenen Verfahrens erfolgen. Method described take place.
  • Bevorzugt wird die Referenzmarkiervorrichtung am Beckenknochen festgelegt. the Referenzmarkiervorrichtung is preferably set on the pelvic bone. Dies gibt die Möglichkeit, ein körperbasiertes Referenzkoordinatensystem zu definieren. This gives the possibility to define a body-based reference coordinate system. Die Bestimmung von Ortskoordinaten der charakteristischen Punkte im Referenzkoordinatensystem ist dadurch unabhängig von der Positionierung des Patienten relativ zu seiner Umgebung. The determination of spatial coordinates of the characteristic points in the reference coordinate system is therefore relatively independent of the positioning of the patient to its surroundings. Dies erleichtert die Durchführung des Verfahrens. This facilitates the implementation of the method.
  • Im Referenzkoordinatensystem wird vorzugsweise eine aus den beiden Referenzrichtungen aufgespannte Referenzebene definiert. In the reference coordinate system, a plane defined by the two reference directions reference plane is preferably defined. Umgekehrt kann vorgesehen sein, dass die Referenzebene definiert wird und in dieser die Referenzrichtungen gewählt werden. Conversely, that the reference plane is defined, and in that the reference directions are chosen can be provided.
  • Bei einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es günstig, wenn im Referenzkoordinatensystem Ortskoordinaten der linken Spina iliaca anterior superior (linkerer oberer Darmbeinstachel), der rechten Spina iliaca anterior superior (rechter oberer Darmbeinstachel) und der Symphysis pubis (Schambein) jeweils durch Detektion am Beckenknochen bestimmt werden, wenn die medio-laterale Referenzrichtung definiert wird als verlaufend längs einer gedachten Verbindungslinie des linken oberen Darmbeinstachels mit dem rechten oberen Darmbeinstachel und wenn die cranio-caudale Referenzrichtung definiert wird als verlaufend längs einer gedachten vorzugsweise orthogonalen Projektion des Schambeins auf die gedachte Verbindungslinie. In an advantageous variant of the process according to the invention it is advantageous if in the reference coordinate system position coordinates of the left anterior superior iliac spine (linkerer superior iliac spine), the right anterior superior iliac spine (right superior iliac spine), and the symphysis pubis (pubic bone) in each case by detecting the pelvic bone be determined when the medio-lateral reference direction is defined as extending an imaginary connecting line of the left superior iliac spine with the right-superior iliac spine, and when the cranio-caudal reference direction is along defined as extending along a preferably imaginary orthogonal projection of the pubic bone to the imaginary connecting line. Die Lage des linken und des rechten oberen Darmbeinstachels und des Schambeins definieren die sogenannte Beckeneingangsebene (auch anteriore Beckenebene genannt). The position of the left and upper right iliac spine and the pubic bone define the so-called pelvic plane (also called anterior pelvic plane). Die Beckeneingangsebene ist bei einem aufrecht stehenden Patienten im Wesentlichen senkrecht ausgerichtet und parallel zur mechanischen Femurachse orientiert. The pelvic plane is vertically oriented in an upright patient substantially parallel to the mechanical axis of the femur and oriented. Demgemäß verläuft die medio-laterale Referenzrichtung längs einer gedachten Verbindung der Darmbeinstachel senkrecht zur mechanischen Femurachse in einer Ebene parallel zu dieser. Accordingly, the medio-lateral reference direction extending along an imaginary connecting the iliac spine perpendicular to the mechanical axis of the femur in a plane parallel thereto. Die cranio-caudale Referenzrichtung verläuft, bei vorteilhafter senkrechter Projektion des Schambeins auf die vorstehend genannte gedachte Verbindungslinie, parallel zur mechanischen Femurachse. The craniocaudal reference direction extends in an advantageous vertical projection of the pubic bone to the aforementioned imaginary line, parallel to the mechanical axis of the femur. Die Referenzrichtungen entsprechen dadurch körpereigenen Vorzugsrichtungen mit besonders vorteilhafter Eignung zur zuverlässigen Ermittlung der Längenänderung und der Änderung des Versatzes des Femurs. The reference directions correspond to the body's own characterized preferred directions with a particularly advantageous suitability for the reliable determination of the length change and the change of the offset of the femur.
  • Die Bestimmung der Ortskoordinaten des linken und rechten Darmbeinstachels und des Schambeins erfolgt beispielsweise durch deren Detektion mit einer Markiervorrichtung in Gestalt eines chirurgischen Tastinstrumentes. The determination of the spatial coordinates of the left and right iliac spine and the pubis for example, by detecting them with a marking in the form of a surgical scanning instrument. Die Darmbeinstachel und das Schambein können auch extrakorporal getastet werden. The iliac spine and the pubic bone can be palpated outside the body.
  • Vorzugweise werden die Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes nach der Implantation bestimmt durch Detektion des zweiten charakteristischen Punktes am Femur mittels der zweiten chirurgischen Markiervorrichtung. Preferably, the location coordinates of the second characteristic point after implantation are determined by detection of the second characteristic point on the femur by means of the second surgical marker. Dies ermöglicht eine einfache Durchführung des Verfahrens unter Einbeziehung des Operateurs. This allows easy implementation of the method involving the surgeon. Der Operateur kann nach der Implantation besonderes Augenmerk darauf legen, dass der zweite charakteristische Punkt identisch zu dem vor der Implantation detektierten zweiten charakteristischen Punkt ist. The surgeon can place the fact that the second characteristic point is identical to the detected prior to implantation second characteristic point after implantation special attention.
  • Alternativ oder ergänzend kann bei einer andersartigen vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, dass die Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes nach der Implantation bestimmt werden, indem der räumliche Abstand der Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes von den Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes vor der Implantation berechnet wird und der räumliche Abstand den Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes nach der Implantation hinzugefügt wird. Alternatively or additionally, it may be provided with a different type of advantageous variant of the inventive method that the spatial coordinates of the second characteristic point can be determined after the implantation by the spatial distance of the position coordinates of the second characteristic point is calculated from the position coordinates of the first characteristic point prior to implantation and the spatial distance is added to the position coordinates of the first characteristic point after implantation. Beispielsweise wird im Referenzkoordinatensystem der räumliche Abstand der beiden charakteristischen Punkte vor der Implantation vektoriell ermittelt und der sich so ergebende Vektor zum Ortsvektor des ersten charakteristischen Punktes nach der Implantation addiert. For example, the spatial distance between the two characteristic points is vectorially determined prior to implantation, and adds the resultant vector so the position vector of the first characteristic point after implantation in the reference coordinate system.
  • Die beiden zuletzt erwähnten Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens können beide durchgeführt und hinsichtlich ihrer Ergebnisse auf Plausibilität und Übereinstimmung überprüft werden. The two variants of the inventive last mentioned can both be carried out and checked for results for plausibility and consistency. Dies ermöglicht eine noch zuverlässigere Bestimmung der Längenänderung und der Änderung des Versatzes des Femurs. This enables a more reliable determination of the length change and the change of the offset of the femur. Weichen etwa die Ergebnisse um eine vorgebbare Schwelle voneinander ab, kann ein Hinweis an den Operateur ausgegeben werden. Soft about the results to a predefined threshold from each other, an indication to the surgeon can be output.
  • Vorteilhafterweise wird der erste charakteristische Punkt im Bereich des distalen Endes des Femurs detektiert und/oder der erste charakteristische Punkt auf oder nahe der mechanischen Femurachse detektiert. Advantageously, the first characteristic point is detected in the region of the distal end of the femur and / or detects the first characteristic point on or near the mechanical axis of the femur. Dies lässt sich auf einfache Weise dadurch erzielen, dass die erste Markiervorrichtung im Bereich des distalen Endes des Femurs und/oder an oder nahe der mechanischen Femurachse am Femur festgelegt wird. This can be achieved in a simple manner in that the first marking device in the region of the distal end of the femur and / or is set at or near the mechanical axis of the femur to the femur. Dies ermöglicht eine genauere Bestimmung der Längenänderung des Femurs. This enables more accurate determination of the change in length of the femur.
  • Bevorzugt wird der zweite charakteristische Punkt proximaler am Femur detektiert als der erste charakteristische Punkt. the second characteristic point is preferably detected at the proximal femur than the first characteristic point. Dies trägt dem Aufbau des Femurs Rechnung, bei dem der Schnittpunkt der Achse des Femurhalses mit der Achse des Femurkanals nahe dessen proximalem Ende angeordnet ist und der Abstand der Achse des Femurkanals von der mechanischen Femurachse vom distalen Ende des Femurs bis zum Schnittpunkt stetig ansteigt. This contributes to the structure of the femur bill, wherein the intersection of the axis of the femoral neck with the axis of the femoral canal near its proximal end is disposed and the distance of the axis of the femoral canal of the mechanical axis of the femur to the intersection increases from the distal end of the femur steadily. Bei dieser Variante des Verfahrens kann eine genauere Bestimmung der Veränderung des Versatzes durchgeführt werden. In this variant of the method a more accurate determination of the change of the offset can be performed.
  • Günstig ist es, wenn der zweite charakteristische Punkt im Bereich des proximalen Endes des Femurs detektiert wird, um eine möglichst genaue Bestimmung der Veränderung des Versatzes zu ermöglichen. It is favorable when the second characteristic point is detected in the area of ​​the proximal end of the femur to allow the most accurate determination of the change of the offset is.
  • Eine möglichst genaue Bestimmung der Veränderung des Versatzes wird insbesondere dadurch ermöglicht, dass der zweite charakteristische Punkt am Trochanter major des Femurs detektiert wird. The most accurate determination of the change of the offset is in particular made possible in that the second characteristic point is detected at the greater trochanter of the femur. Eine Detektion des zweiten charakteristischen Punktes am Trochanter major ist aufgrund dessen prominenter Ausbildung für den Operateur ferner auf einfache Weise durchführbar. A detection of the second characteristic point on the greater trochanter is due to its prominent formation also feasible for the operator in a simple manner.
  • Wie eingangs erwähnt, kann der Versatz des Femurs definiert werden als der Abstand eines Schnittpunktes der Achse des Femurhalses mit der Achse des Femurkanals von der mechanischen Femurachse. As mentioned above, the offset of the femur can be defined as the distance of a point of intersection of the axis of the femoral neck with the axis of the femoral canal of the mechanical axis of the femur. Für eine genaue Bestimmung der Veränderung des Versatzes ist es daher von Vorteil, wenn dieser Abstand möglichst maximiert wird. For an accurate determination of the change of the offset is therefore advantageous if this distance is maximized as possible. Aus diesem Grund ist es günstig, wenn der zweite charakteristische Punkt lateral am Trochanter major detektiert wird. For this reason, it is favorable when the second characteristic point is detected at the lateral greater trochanter.
  • Vorzugsweise wird der zweite charakteristische Punkt durch Palpation mittels der zweiten Markiervorrichtung detektiert, die zu diesem Zweck als chirurgisches Tastinstrument ausgebildet ist. Preferably, the second characteristic point by palpation by the second marking device is detected, which is formed for this purpose as a surgical scanning instrument. Dadurch kann vermieden werden, dass die zweite Markiervorrichtung fest am Femur angebracht wird, und demzufolge weniger invasiv operiert werden. This can prevent that the second marking device is firmly attached to the femur, and are therefore less invasive surgery. Ferner lässt sich eine mögliche Behinderung des Operateurs durch eine fest angebrachte zweite Markiervorrichtung vermeiden, insbesondere wenn der zweite charakteristische Punkt im Bereich des proximalen Endes des Femurs detektiert wird. Furthermore, a possible obstruction of the surgeon by a fixedly attached second marking device can be avoided, particularly when the second characteristic point in the region of the proximal end of the femur is detected.
  • Vorteilhafterweise wird der zweite charakteristische Punkt subkutan palpiert. Advantageously, the second characteristic point is palpated subcutaneously. Dadurch kann eine Ungenauigkeit der Bestimmung der Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes vermieden werden, wie sie sich bei perkutanem Palpieren durch Verschieben von den Femur umgebendem Weichteilgewebe ergeben kann. This can prevent a lack of precision in determining the position coordinates of the second characteristic point, such as can arise in percutaneous palpation by moving the femur surrounding soft tissue. Insgesamt kann somit die Veränderung des Versatzes genauer bestimmt werden. Overall, therefore, the change of the offset can be more accurately determined.
  • Vorzugsweise wird der zweite charakteristische Punkt markiert, beispielsweise mittels einer vom Operateur am Femur angebrachten Knochenschraube oder einer Kerbe. Preferably, the second characteristic point is marked, for example by means of an attached by the surgeon to the femur bone screw or a notch. Dadurch kann sichergestellt werden, dass vor und nach der Implantation jeweils Ortskoordinaten desselben zweiten charakteristischen Punktes bestimmt werden, um die Veränderung des Versatzes möglichst genau bestimmen zu können. This can ensure that before and after the implantation in each spatial coordinates of the same second characteristic point to be determined in order to determine the change of the offset accurately as possible.
  • Wie eingangs erwähnt, betrifft die Erfindung auch eine Vorrichtung zur Bestimmung der Längenänderung und der Änderung des Versatzes eines Femurs. As mentioned above, the invention also relates to a device for determining the length change and the change of the offset of a femur.
  • Die eingangs gestellte Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Durchführung eines der vorstehend erläuterten Verfahren gelöst, umfassend: The initially stated object is achieved by an apparatus for performing one of the methods described above, comprising:
    • – ein chirurgisches Navigationssystem zur Bestimmung der Position und der Orientierung von mindestens einer chirurgischen Markiervorrichtung im Raum; - a surgical navigation system for determining the position and orientation of at least a surgical marking device in space;
    • – mindestens eine zwei oder mehr Markerelemente umfassende Referenzierungseinrichtung, die an der mindestens einen Markiervorrichtung angeordnet oder mit dieser verbindbar ist; is at least one, two or more marker elements comprehensive Referenzierungseinrichtung, the at least one marking arranged on or connected to this -;
    • – eine Nachweisvorrichtung zum Detektieren von von den Markerelementen ausgesandter oder reflektierter Strahlung; - a detecting device for detecting emitted or reflected by the marker elements radiation;
    • – eine Datenverarbeitungsanlage zur Verarbeitung von vom Navigationssystem bestimmbaren Positions- und Orientierungsdaten der Markerelemente im Raum; - a data processing system for processing determinable by the navigation system position and orientation data of the marker elements in space;
    • – eine am Femur eines Patienten festlegbare erste chirurgische Markiervorrichtung zur Definition eines ersten charakteristischen Punktes des Femurs, wobei das Navigationssystem und/oder die Datenverarbeitungsanlage so ausgebildet und programmiert ist, dass mittels einer Referenzmarkiervorrichtung ein Referenzkoordinatensystem definierbar ist sowie im Referenzkoordinatensystem eine erste, cranio-caudale Referenzrichtung sowie eine zweite, medio-laterale Referenzrichtung quer zur ersten Referenzrichtung und wobei: - a secured on the femur of a patient first surgical marking device for defining a first characteristic point of the femur, wherein the navigation system and / or the data processing system is designed and programmed by means of a Referenzmarkiervorrichtung a reference coordinate system is defined, as well as in the reference coordinate system, a first, cranio-caudal reference direction and a second medio-lateral reference direction transverse to the first reference direction and wherein:
    • – Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes des Femurs vor und nach der Implantation bestimmbar sind durch Detektion des ersten charakteristischen Punktes am Femur; - are spatial coordinates of the first characteristic point of the femur before and after the implantation determinable by detecting the first characteristic point on the femur;
    • – Ortskoordinaten eines zweiten charakteristischen Punktes des Femurs vor und nach der Implantation bestimmbar sind und hiervon zumindest vor der Implantation durch Detektion des zweiten charakteristischen Punktes am Femur mittels einer zweiten chirurgischen Markiervorrichtung; - can be determined location coordinates of a second characteristic point of the femur before and after the implantation thereof and at least prior to implantation by detecting the second characteristic point on the femur by means of a second surgical marking device; und wobei die Datenverarbeitungsanlage so ausgebildet und programmiert ist, dass sie: and wherein the data processing system is designed and programmed to:
    • – die räumliche Änderung der Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes infolge der Implantation im Referenzkoordinatensystem berechnet; - calculating the spatial variation of the position coordinates of the first characteristic point as a result of implantation in the reference coordinate system;
    • – die räumliche Änderung der Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes infolge der Implantation im Referenzkoordinatensystem berechnet; - calculating the spatial variation of the position coordinates of the second characteristic point as a result of implantation in the reference coordinate system;
    • – die Längenänderung des Femurs ermittelt durch Projektion der räumlichen Änderung der Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes auf die cranio-caudale Referenzrichtung; - the change in length of the femur determined by projection of the spatial variation of the position coordinates of the first characteristic point on the reference craniocaudal direction; und and
    • – die Änderung des Versatzes des Femurs ermittelt durch Projektion der räumlichen Änderung der Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes auf die medio-laterale Referenzrichtung. - the change of the offset of the femur determined by projection of the spatial variation of the position coordinates of the second characteristic point on the medio-lateral reference direction.
  • Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die bereits im Zusammenhang mit der Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens erwähnten Vorteile erzielbar. With the inventive device, the already mentioned in connection with the explanation of the method, advantages can be achieved. Diesbezüglich wird auf voranstehende Ausführungen verwiesen. Reference is made to foregoing versions.
  • Die Detektion der Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes, welcher durch Festlegung der ersten Markiervorrichtung am Femur definierbar ist, erfolgt beispielsweise, indem die Vorrichtung eine Anweisung an den Operateur ausgibt, die Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes zu registrieren. The detection of the location coordinates of the first characteristic point, which is defined by defining the first marker on the femur is carried out, for example, by the device issues an instruction to the surgeon to register the location coordinates of the first characteristic point. Hierfür kann die Betätigung eines Registrierelementes oder Eingabegerätes, etwa eines Fußschalters oder eines Handschalters, durch den Operateur vorgesehen sein. For this purpose, the operation of a recording element, or input device, such as a footswitch or a hand switch may be provided by the surgeon. Eine entsprechende Betätigung kann auch bei der Detektion der weiteren, hier erwähnten Punkte vorgesehen sein, etwa bei der Selektion des zweiten charakteristischen Punktes, der Darmbeinstachel und/oder des Schambeins. A corresponding operation can also be provided in the detection of further points mentioned here, such as the selection of the second characteristic point, the iliac spine and / or of the pubic bone.
  • Günstig ist es, wenn mit der Vorrichtung eine Anweisung ausgebbar ist, den Femur vor und/oder nach der Implantation in die Neutralstellung relativ zum Beckenknochen zu überführen. It is advantageous if an instruction can be output to the device to transfer the femur before and / or after implantation in the neutral position relative to the pelvic bone. Dies ermöglicht, wie bereits erläutert, eine genauere und zuverlässigere Berechnung der Längenänderung und der Änderung des Versatzes des Femurs. This allows, as already explained, a more accurate and reliable calculation of the length change and the change of the offset of the femur.
  • Vorzugsweise ist mit der Vorrichtung eine Anweisung ausgebbar, dass die erste Markiervorrichtung im Bereich des distalen Endes des Femurs festgelegt wird und/oder dass die erste Markiervorrichtung auf oder nahe der mechanischen Femurachse festgelegt wird. Preferably, with the device, an instruction can be output, that the first marking device in the region of the distal end of the femur is determined and / or that the first marking device is set at or near the mechanical axis of the femur. Dadurch lässt sich die Längenänderung des Femurs auf genauere Weise bestimmen. Thus, the change in length of the femur can be determined on accurate manner.
  • Von Vorteil ist es, wenn mit der Vorrichtung eine Anweisung ausgebbar ist, dass die Referenzmarkiervorrichtung am Beckenknochen festgelegt wird. It is advantageous if an instruction can be output to the device that the Referenzmarkiervorrichtung is set on the pelvic bone is. Dies ermöglicht es, ein körperbasiertes Referenzkoordinatensystem zu definieren. This makes it possible to define a body-based reference coordinate system.
  • Im körperbasierten Referenzkoordinatensystem kann eine, aus den beiden Referenzrichtungen aufgespannte körperbasierte Referenzebene definiert werden. In the body-based reference coordinate system one of the two reference directions can spanned body based reference plane are defined.
  • Beispielsweise ist es günstig, wenn mit der Vorrichtung eine Anweisung ausgebbar ist, Ortskoordinaten der linken Spina iliaca anterior superior (linker oberer Darmbeinstachel), der rechten Spina iliaca anterior superior (rechter oberer Darmbeinstachel) und der Symphysis pubis (Schambein) jeweils durch Detektion am Beckenknochen zu bestimmen, und wenn das Navigationssystem und/oder die Datenverarbeitungsanlage so ausgebildet und programmiert ist, dass die medio-laterale Referenzrichtung definiert wird als verlaufend längs einer gedachten Verbindungslinie des linken oberen Darmbeinstachels mit dem rechten oberen Darmbeinstachel und wenn die cranio-caudale Referenzrichtung definiert wird als verlaufend längs einer gedachten vorzugsweise orthogonalen Projektion des Schambeins auf die gedachte Verbindungslinie. For example, it is advantageous if an instruction can be output with the device, location coordinates of the left anterior superior iliac spine (left superior iliac spine), the right anterior superior iliac spine (right superior iliac spine), and the symphysis pubis (pubic bone) in each case by detecting the pelvic bone to be determined and when the navigation system and / or the data processing system is designed and programmed so that the medio-lateral reference direction is defined as extending an imaginary connecting line of the left superior iliac spine with the right-superior iliac spine, and when the cranio-caudal reference direction is defined along as extending along a preferably imaginary orthogonal projection of the pubic bone to the imaginary connecting line. Die Vorteile der Registrierung der Beckeneingangsebene, die durch die cranio-caudale und medio-laterale Referenzrichtungen aufgespannt wird und durch die Lage des linken oberen und rechten oberen Darmbeinstachels sowie der des Schambeins definiert wird, wurde bereits vorstehend erläutert. The advantages of the registration of the pelvic plane, which is spanned by the cranio-caudal and medio-lateral reference directions and is defined by the position of the upper left and right superior iliac spine, as well as that of the pubic bone, has already been explained above.
  • Vorteilhafterweise ist mit der Vorrichtung eine Anweisung ausgebbar, die Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes nach der Implantation durch Detektion des zweiten charakteristischen Punktes am Femur mittels der zweiten chirurgischen Markiervorrichtung zu bestimmen. Advantageously, with the apparatus, an instruction can be output to determine the location coordinates of the second characteristic point after implantation by detecting the second characteristic point on the femur by means of the second surgical marker.
  • Alternativ oder ergänzend ist es von Vorteil, wenn das Navigationssystem und/oder die Datenverarbeitungsanlage so ausgebildet und programmiert ist, dass die Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes nach der Implantation bestimmt werden, indem der räumliche Abstand der Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes von den Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes vor der Implantation berechnet wird und der räumliche Abstand den Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes nach der Implantation hinzugefügt wird. Alternatively or additionally, it is advantageous if the navigation system and / or the data processing system is designed and programmed such that the spatial coordinates of the second characteristic point can be determined after the implantation by the spatial distance of the position coordinates of the second characteristic point of the first of the location coordinates characteristic point is calculated prior to implantation and the spatial distance is added to the position coordinates of the first characteristic point after implantation.
  • Vorzugsweise ist mit der Vorrichtung eine Anweisung ausgebbar, dass der zweite charakteristische Punkt proximaler am Femur detektiert wird als der erste charakteristische Punkt. Preferably, with the device, an instruction can be output, that the second characteristic point is detected at the proximal femur than the first characteristic point. Dies erlaubt es aufgrund des Aufbaus des Femurs, die Veränderung des Versatzes des Femurs mit höherer Genauigkeit zu bestimmen. This allows because of the structure of the femur to determine the change in the offset of the femur with higher accuracy.
  • Vorteilhafterweise ist mit der Vorrichtung eine Anweisung ausgebbar, dass der zweite charakteristische Punkt im Bereich des proximalen Endes des Femurs detektiert wird, um eine möglichst genaue Bestimmung der Veränderung des Versatzes des Femurs zu ermöglichen. Advantageously, an instruction can be output to the device that the second characteristic point is detected in the area of ​​the proximal end of the femur to allow the most accurate determination of the change of the offset of the femur.
  • Bevorzugt ist mit der Vorrichtung eine Anweisung ausgebbar, dass der zweite charakteristische Punkt am Trochanter major des Femurs detektiert wird. a statement that the second characteristic point is detected at the greater trochanter of the femur is preferred to the apparatus can be output. Dies ermöglicht zum Einen eine möglichst genaue Bestimmung der Veränderung des Versatzes des Femurs infolge des verhältnismäßig großen Abstandes, den der Trochanter major zur mechanischen Femurachse aufweist. This allows on the one hand the most accurate determination of the change of the offset of the femur as a result of the relatively large distance which has the greater trochanter to the mechanical axis of the femur. Aufgrund der prominenten Ausbildung des Trochanters majoris kann die Detektion vom Operateur zum Anderen auf einfache Weise durchgeführt werden. Because of the prominent design of the trochanter majoris the detection can be performed by the operator on the other easily.
  • Um mögliche Ungenauigkeiten bei der Detektion und der Berechnung der Veränderung des Versatzes zu minimieren, ist es von Vorteil, wenn der zweite charakteristische Punkt lateral am Trochanter major detektiert wird und von der Vorrichtung eine dementsprechende Anweisung ausgebbar ist. To minimize the possible inaccuracies in the detection and the calculation of the change of the offset, it is advantageous when the second characteristic point is detected major lateral trochanter, and from the device a corresponding instruction can be output.
  • Günstig ist es, wenn von der Vorrichtung eine Anweisung ausgebbar ist, dass der zweite charakteristische Punkt durch Palpation detektiert wird, wobei die zweite Markiervorrichtung als navigiertes Tastinstrument ausgebildet ist. It is advantageous if an instruction can be output from the device, that the second characteristic point is detected by palpation, the second marking device is formed as a navigated scanning instrument is. Dadurch kann vermieden werden, dass die zweite Markiervorrichtung fest am Femur angebracht wird. This can prevent that the second marking device is firmly attached to the femur. Insbesondere dann, wenn der zweite charakteristische Punkt im Bereich des proximalen Endes des Femurs liegt, lässt sich ferner ein möglicher störender Einfluss auf den Operateur vermeiden. In particular, when the second characteristic point is in the range of the proximal end of the femur, can be avoided a possible interfering effect on the surgeon further.
  • Von Vorteil ist es, wenn mit der Vorrichtung eine Anweisung ausgebbar ist, dass der zweite charakteristische Punkt subkutan palpiert wird, so dass dessen Ortskoordinaten mit möglichst hoher Genauigkeit bestimmt werden können. It is advantageous, if an instruction can be output to the device that the second characteristic point is palpated subcutaneously, so that its location coordinates can be determined with high accuracy as possible.
  • Vorzugsweise ist mit der Vorrichtung eine Anweisung ausgebbar, dass der zweite charakteristische Punkt markiert wird. Preferably, an instruction can be output to the device that the second characteristic point is selected. Dies erlaubt es sicherzustellen, dass vor und nach der Implantation jeweils derselbe zweite charakteristische Punkt am Femur detektiert wird. This makes it possible to ensure that before and after the implantation in each case the same second characteristic point is detected on the femur. Dadurch lässt sich eine fehlerhafte Bestimmung der Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes weitgehend vermeiden. This can be largely avoided erroneous determination of the position coordinates of the second characteristic point.
  • Die eingangs gestellte Aufgabe wird auch durch ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren gelöst, bei dem eine erste chirurgische Markiervorrichtung am Femur festgelegt wird zur Definition eines Referenzkoordinatensystems, Ortskoordinaten eines ersten charakteristischen Punktes des Femurs im Referenzkoordinatensystem vor und nach der Implantation bestimmt werden durch Detektion des ersten charakteristischen Punktes am Femur, Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes im Referenzkoordinatensystem vor und nach der Implantation bestimmt werden durch Detektion des Hüftgelenkmittelpunktes und bei dem unter Berücksichtigung der Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes und der Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes die Längenänderung und die Änderung des Versatzes des Femurs von einer Datenverarbeitungsanlage berechnet werden, wobei die Ortskoordinaten eines zweiten charakteristischen Punktes des Femurs im Referenzkoordinatensystem vor und nach der Implantation best The above-stated object is also achieved by another method of the invention, in which a first surgical marking device is secured to the femur prior to define a reference coordinate system, position coordinates of a first characteristic point of the femur in the reference coordinate system, and are determined after the implantation by detecting the first characteristic point are determined on the femur, location coordinates of the hip joint center point in the reference coordinate system before and after implantation by detecting the hip joint center, and wherein the length change and the change of the offset of the femur are calculated by a data processing system taking into account the location coordinates of the first characteristic point and the location coordinates of the hip joint center point, best wherein the location coordinates of a second characteristic point of the femur in the reference coordinate system before and after implantation immt werden durch Detektion des zweiten charakteristischen Punktes am Femur mittels einer zweiten Markiervorrichtung, dass die Längenänderung des Femurs durch Änderung der Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes und der Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes relativ zueinander vor und nach der Implantation berechnet wird und dass die Veränderung des Versatzes des Femurs durch Änderung der Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes und der Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes relativ zueinander vor und nach der Implantation berechnet wird. are IMMT by detecting the second characteristic point on the femur by means of a second marking device, that the change in length of the femur by altering the location coordinates of the first characteristic point and the location coordinates of the hip joint center point relative to one another before and after the implantation is calculated and that the change of the offset of the femur by changing the location coordinates of the second characteristic point and the position coordinates of the center of the hip joint relative to one another before and is calculated after implantation.
  • Auch bei diesem Verfahren kommt eine zweite Markiervorrichtung zum Einsatz, um Ortskoordinaten eines zweiten charakteristischen Punktes am Femur vor und nach der Implantation des künstlichen Hüftgelenkes zu bestimmen. Also in this method, a second marking device is used to determine location coordinates of a second characteristic point on the femur before and after implantation of the artificial hip joint. Dies erlaubt es, die Berechnung der Längenänderung und die Berechnung der Änderung des Versatzes auf mehr Daten zu stützen als bei dem eingangs genannten Verfahren. This makes it possible to base the calculation of the length change and the calculation of the change of the offset to more data than the above-mentioned method.
  • Günstig ist es, wenn die Längenänderung und/oder die Veränderung des Versatzes des Femurs durch Änderung der Distanz der Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes und der Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes voneinander bzw. durch Änderung der Distanz der Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes und der Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes voneinander berechnet werden. It is favorable if the change in length and / or the change of the offset of the femur by altering the distance of the location coordinates of the first characteristic point and the location coordinates of the hip joint center point from one another or by changing the distance of the position coordinates of the second characteristic point and the location coordinates of the hip joint center point of one another is be calculated. Dies erlaubt eine Berechnung der Längenänderung und/oder der Änderung des Versatzes auf einfache Weise, die beispielsweise bei nur geringer Längenänderung und/oder Änderung des Versatzes dennoch eine ausreichende Genauigkeit der Berechnung zur Folge hat. This allows a calculation of the change in length and / or the change of offset in a simple manner, which nevertheless has a sufficient accuracy of the calculation result, for example, with only a slight change in length and / or modification of the offset.
  • Vorzugsweise wird als erster charakteristischer Punkt der Ursprung des Referenzkoordinatensystems gewählt, an dem die erste Markiervorrichtung am Femur festgelegt ist. the origin of the reference coordinate system, is preferably selected as the first characteristic point at which the first marking device is secured to the femur. Dies erlaubt es, die Anzahl der erforderlichen Rechenoperationen zu verringern. This makes it possible to reduce the number of required calculations.
  • Von Vorteil ist es, wenn der erste charakteristische Punkt im Bereich des distalen Endes des Femurs detektiert wird und/oder wenn der erste charakteristische Punkt auf oder nahe einer Verbindungslinie des Hüftgelenkmittelpunktes und des Kniegelenkes (mechanische Femurachse) detektiert wird. It is advantageous if the first characteristic point at the distal end of the femur is detected and / or when the first characteristic point on or near a line connecting the center of the hip joint and the knee joint (mechanical axis of the femur) is detected. Dies ermöglicht jeweils eine genauere Bestimmung der Längenänderung des Femurs. This allows each a more accurate determination of the change in length of the femur.
  • Der erste charakteristische Punkt braucht nicht exakt am distalen Ende des Femurs zu liegen. The first characteristic point does not need to lie exactly at the distal end of the femur. In der Praxis ist es ausreichend, die relative Längenänderung des Femurs zu ermitteln. In practice, it is sufficient to determine the relative change in length of the femur. Eine absolute Bestimmung der Längenänderung hingegen ist nicht erforderlich. An absolute determination of the length change, however, is not required. Entsprechendes gilt für die Veränderung des Versatzes des Femurs. The same applies to the change of the offset of the femur.
  • Bevorzugt wird der zweite charakteristische Punkt proximaler am Femur detektiert als der erste charakteristische Punkt. the second characteristic point is preferably detected at the proximal femur than the first characteristic point.
  • Günstig ist es, wenn der zweite charakteristische Punkt im Bereich des proximalen Endes des Femurs detektiert wird. It is favorable when the second characteristic point in the region of the proximal end of the femur is detected.
  • Eine möglichst genaue Bestimmung der Veränderung des Versatzes wird insbesondere dadurch ermöglicht, dass der zweite charakteristische Punkt am Trochanter major des Femurs detektiert wird. The most accurate determination of the change of the offset is in particular made possible in that the second characteristic point is detected at the greater trochanter of the femur.
  • Günstig ist es, wenn der zweite charakteristische Punkt lateral am Trochanter major detektiert wird. It is favorable when the second characteristic point is detected at the lateral trochanter is.
  • Vorzugsweise wird der zweite charakteristische Punkt durch Palpation mittels der zweiten Markiervorrichtung detektiert, die zu diesem Zweck als chirurgisches Tastinstrument ausgebildet ist. Preferably, the second characteristic point by palpation by the second marking device is detected, which is formed for this purpose as a surgical scanning instrument.
  • Vorteilhafterweise wird der zweite charakteristische Punkt subkutan palpiert. Advantageously, the second characteristic point is palpated subcutaneously.
  • Bevorzugt wird der zweite charakteristische Punkt markiert. the second characteristic point is preferably selected.
  • Bislang wurde noch nicht erwähnt, wie die Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes bestimmt werden können. So far has not been mentioned, such as the location coordinates of the hip joint center point can be determined. Dies ist beispielsweise möglich durch Rotation des Femurs relativ zum Becken, wobei sich der Femur auf einer Sphäre bewegt, deren Zentrum durch den Hüftgelenkmittelpunkt gebildet ist. This is possible, for example by rotation of the femur relative to the pelvis, with the femur moves on a sphere whose center is formed by the hip joint center.
  • Ferner ist es möglich, nach Entnahme des Femurkopfes aus dem Acetabulum eine Markiervorrichtung in dieses einzusetzen, mit deren Hilfe der Hüftgelenkmittelpunkt relativ zum Becken detektiert wird, wobei zusätzlich die Lagebeziehung des Beckens relativ zum Referenzkoordinatensystem des Femurs ebenfalls bestimmt werden kann und damit die Lage des Hüftgelenkmittelpunktes relativ zum Femur. Further, it is possible to use a marking device in this, after removal of the femoral head from the acetabulum, by means of which the hip joint center is detected relative to the pelvis, and in addition, the positional relationship of the basin may also be determined relative to the reference coordinate system of the femur and thus the position of hip joint center point relative to the femur.
  • Nach der Implantation des Femurschaftes ist es z. After implantation of the femoral shaft, it is for. B. möglich, den Hüftgelenkmittelpunkt beispielsweise durch Detektion des Mittelpunktes der Gelenkkugel des Femurschaftes zu ermitteln. As possible to determine the hip joint center for example, by detecting the center of the joint ball of the femoral shaft.
  • Günstigerweise werden die Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes relativ zum Becken vor und nach der Implantation durch Detektion bestimmt und in die Berechnung der Längenänderung des Femurs und/oder der Änderung des Versatzes des Femurs miteinbezogen. Conveniently, the location coordinates of the hip joint center are relative to the pool before and after the implantation determined by detection and included in the calculation of the change in length of the femur and / or the change of the offset of the femur. Dies trägt dem Umstand Rechnung, dass bei der Implantation des Hüftgelenkes sich nicht nur Länge und Versatz des Femurs ändern können, sondern auch die Orientierung des Femurs relativ zum Becken, beispielsweise durch cranio-caudalen oder medio-lateralen Versatz des Hüftgelenkmittelpunktes relativ zum Becken. This reflects the fact that may change not only the length and offset of the femur during implantation of the hip joint, but also the orientation of the femur relative to the pelvis, for example by cranio-caudal and medial-lateral displacement of the hip joint center relative to the pelvis. Durch ein zweites Referenzkoordinatensystem des Beckens, welches beispielsweise durch eine dritte, am Becken festgelegte Markiervorrichtung definiert wird, ist es möglich, auf das Becken bezogene Ortkoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes in das Referenzkoordinatensystem des Femurs zu überführen und bei der Berechnung zu berücksichtigen. By a second reference coordinate system which is for example defined by a third, fixed to the pelvis marking of the basin, it is possible, based on the pelvis location coordinates of the hip joint center point to convert them into the reference coordinate system of the femur and to take into account in the calculation. Dadurch kann die Auswirkung des implantierten Hüftgelenks auf die Beinlängenänderung und/oder die Änderung des Versatzes des Beines berechnet werden. Thus, the effect of the implanted hip joint for leg length change and / or the change of the offset of the leg can be calculated.
  • Die eingangs gestellte Aufgabe wird auch mit einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens gelöst mit einem chirurgischen Navigationssystem zur Bestimmung der Lage und der Orientierung von mindestens einer chirurgischen Markiervorrichtung im Raum, mit einer mindestens zwei Markerelemente umfassenden Referenzierungseinrichtung, die an der mindestens einen Markiervorrichtung angeordnet oder mit dieser verbindbar ist, mit einer Nachweisvorrichtung zum Detektieren von von den Markerelementen ausgesandter oder reflektierter Strahlung und mit einer Datenverarbeitungsanlage zur Verarbeitung von vom Navigationssystem bestimmbaren Positions- und Orientierungsdaten der Markerelemente im Raum, wobei eine erste Markiervorrichtung am Femur festlegbar ist und das Navigationssystem und/oder die Datenverarbeitungsanlage so ausgebildet und programmiert ist, dass als Referenzkoordinatensystem ein relativ zum Femur ortsfestes Koordinatensyste The above-stated object is also provided with a further inventive device for carrying out the second method according to the invention solved by a surgical navigation system for determining the position and orientation of at least a surgical marking device in space, with at least two marker elements comprising Referenzierungseinrichtung which at least one arranged marking device or can be connected to this, with a detection device for detecting emitted or reflected by the marker elements radiation and with a data processing system for processing determinable by the navigation system position and orientation data of the marker elements in the space, wherein a first marking on the femur can be fixed and navigation system and / or the data processing system is designed and programmed as a reference coordinate system a fixed relative to the femur Koordinatensyste m gewählt wird, wobei mit der Vorrichtung vor und nach der Implantation Anweisungen ausgebbar sind, Ortskoordinaten eines ersten charakteristischen Punktes des Femurs zu bestimmen durch Detektion des ersten charakteristischen Punktes am Femur, Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes zu bestimmen durch Detektion des Hüftgelenkmittelpunktes, und wobei mit der Vorrichtung unter Berücksichtigung der Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes und der Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes die Längenänderung und die Änderung des Versatzes des Femurs berechenbar ist, wobei mit der Vorrichtung vor und nach der Implantation Anweisungen ausgebbar sind, die Ortskoordinaten eines zweiten charakteristischen Punktes des Femurs zu bestimmen durch Detektion des zweiten charakteristischen Punktes am Femur mittels einer zweiten Markiervorrichtung, und dass die Datenverarbeitungsanlage derart ausgebildet und programmiert ist, dass die Längenänderung des Femurs durch Änderun m is chosen, which can be output by the apparatus before and after the implantation instructions to determine location coordinates of a first characteristic point of the femur by detecting the first characteristic point on the femur, location coordinates of the hip joint center point to be determined by detection of the hip joint center, and wherein the device taking into account the location coordinates of the first characteristic point and the location coordinates of the hip joint center of the length change and the change of the offset of the femur is calculated, wherein the location coordinates of a second characteristic point of the femur can be output with the device before and after the implantation instructions to determine by detection of the second characteristic point on the femur by means of a second marking device, and that the data processing system is configured and programmed such that the change in length of the femur by aMENDING g der Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes und der Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes relativ zueinander vor und nach der Implantation berechenbar ist sowie dass die Veränderung des Versatzes des Femurs durch Änderung der Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes und der Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes relativ zueinander vor und nach der Implantation berechenbar ist. g of the location coordinates of the first characteristic point and the location coordinates of the hip joint center point relative to one another before and after the implantation can be calculated and that the change of the offset of the femur by altering the location coordinates of the second characteristic point and the location coordinates of the hip joint center point relative to one another before and after the implantation calculable is.
  • Günstig ist es, wenn mittels der Datenverarbeitungsanlage die Längenänderung und/oder die Veränderung des Versatzes des Femurs durch Änderung der Distanz der Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes und der Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes voneinander bzw. durch Änderung der Distanz der Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes und der Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes voneinander berechenbar sind. It is favorable if the change in length and / or the change of the offset of the femur by altering the distance of the location coordinates of the first characteristic point and the location coordinates of the hip joint center point by means of the data processing system from each other, or by changing the distance of the position coordinates of the second characteristic point and the location coordinates of the hip joint center point of each other predictable. Dies erlaubt es, die Längenänderung und die Änderung des Versatzes des Femurs auf rechnerisch einfachere Weise zu bestimmen. This makes it possible to determine the change in length and the change of the offset of the femur in a computationally simpler way. Bei insbesondere geringen Längenänderungen und Veränderungen des Versatzes kann dennoch eine hinreichende Genauigkeit der Berechnung erzielt werden. In particular, small changes in length and changes the offset nevertheless a sufficient accuracy of the calculation can be achieved.
  • Vorteilhafterweise ist das Navigationssystem derart ausgebildet und programmiert, dass als erster charakteristischer Punkt der Ursprung des Referenzkoordinatensystems gewählt wird, an dem die erste Markiervorrichtung am Femur festgelegt ist. Advantageously, the navigation system is configured and programmed such that is selected as a first characteristic point of the origin of the reference coordinate system, at which the first marking device is secured to the femur. Dies erlaubt es, die Anzahl der erforderlichen Berechnungen zu minimieren. This makes it possible to minimize the number of required calculations.
  • Vorzugsweise ist mit der Vorrichtung eine Anweisung ausgebbar, dass der erste charakteristische Punkt im Bereich des distalen Endes des Femurs detektiert wird und/oder dass der erste charakteristische Punkt auf oder nahe einer Verbindungslinie des Hüftgelenkmittelpunktes und des Kniegelenkes detektiert wird. Preferably, with the device, an instruction can be output, that the first characteristic point at the distal end of the femur is detected and / or that the first characteristic point is detected on or near a line connecting the center of the hip joint and the knee joint. Dies erlaubt eine genauere Bestimmung der Längenänderung des Femurs. This allows a more accurate determination of the change in length of the femur.
  • Vorzugsweise ist mit der Vorrichtung eine Anweisung ausgebbar, dass der zweite charakteristische Punkt proximaler am Femur detektiert wird als der erste charakteristische Punkt. Preferably, with the device, an instruction can be output, that the second characteristic point is detected at the proximal femur than the first characteristic point.
  • Vorteilhafterweise ist mit der Vorrichtung eine Anweisung ausgebbar, dass der zweite charakteristische Punkt im Bereich des proximalen Endes des Femurs detektiert wird. Advantageously, an instruction can be output to the device that the second characteristic point in the region of the proximal end of the femur is detected.
  • Bevorzugt ist mit der Vorrichtung eine Anweisung ausgebbar, dass der zweite charakteristische Punkt am Trochanter major des Femurs detektiert wird. a statement that the second characteristic point is detected at the greater trochanter of the femur is preferred to the apparatus can be output.
  • Es ist von Vorteil, wenn der zweite charakteristische Punkt lateral am Trochanter major detektiert wird und von der Vorrichtung eine dementsprechende Anweisung ausgebbar ist. It is advantageous when the second characteristic point is detected major lateral trochanter, and from the device a corresponding instruction can be output.
  • Günstig ist es, wenn von der Vorrichtung eine Anweisung ausgebbar ist, dass der zweite charakteristische Punkt durch Palpation detektiert wird, wobei die zweite Markiervorrichtung als navigiertes Tastinstrument ausgebildet ist. It is advantageous if an instruction can be output from the device, that the second characteristic point is detected by palpation, the second marking device is formed as a navigated scanning instrument is.
  • Von Vorteil ist es, wenn mit der Vorrichtung eine Anweisung ausgebbar ist, dass der zweite charakteristische Punkt subkutan palpiert wird. It is advantageous if an instruction can be output to the device that the second characteristic point is palpated is subcutaneously.
  • Vorzugsweise ist mit der Vorrichtung eine Anweisung ausgebbar, dass der zweite charakteristische Punkt markiert wird. Preferably, an instruction can be output to the device that the second characteristic point is selected.
  • Günstig ist es, wenn mittels des Navigationssystems die Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes relativ zum Becken vor und nach der Implantation durch Detektion bestimmbar sind und wenn die Datenverarbeitungsanlage so ausgebildet und programmiert ist, dass die Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes relativ zum Becken in die Berechnung der Längenänderung des Femurs und/oder der Änderung des Versatzes des Femurs einbeziehbar sind. It is favorable when the location coordinates of the hip joint center point are determined by means of the navigation system relative to the tank before and after implantation by detecting and when the data processing system designed and programmed such that the spatial coordinates of the hip joint center point relative to the pool in the calculation of the change in length of the femur and / or the change of the offset of the femur are incorporable. Dies ermöglicht es, die Position des Femurs vor und nach der Implantation relativ zum Becken zu ermitteln. This enables the position of the femur before and after implantation to determine relative to the pelvis. Ein möglicher cranio-caudaler und/oder medio-lateraler Versatz des Hüftgelenkmittelpunktes relativ zum Becken kann dazu herangezogen werden, Längenänderung und Änderung des Versatzes des Beines nach der Implantation mit erhöhter Genauigkeit zu ermitteln. A possible craniocaudal and / or mediolateral displacement of the hip joint center point relative to the basin can be used to determine change in length and change of displacement of the leg after implantation with increased accuracy.
  • Die eingangs gestellte Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Computerprogrammprodukt mit einem computerlesbaren Medium und einem auf dem computerlesbaren Medium gespeicherten Computerprogramm mit Programmcodemitteln, die dazu geeignet sind, bei Ablauf des Computerprogramms auf einem Computer eines Navigationssystems eines der vorstehend beschriebenen Verfahren auszuführen. The above-stated object is also achieved by a computer program product having a computer readable medium and a program stored on the computer readable medium of the computer program with program code means which are adapted to carry out when the computer program on a computer of a navigation system of the methods described above. Das Programm ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass mit dem Computer des Navigationssystems Anweisungen ausgegeben werden, den ersten und den zweiten charakteristischen Punkt des Femurs sowie gegebenenfalls den rechten und linken oberen Darmbeinstachel, das Schambein oder den Hüftgelenkmittelpunkt zu detektieren. The program is preferably configured such that output to the computer of the navigation system instructions to detect the first and second characteristic point of the femur and, optionally, the right and left superior iliac spine, the pubic bone or hip joint center.
  • Des Weiteren wird die eingangs gestellte Aufgabe durch ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln gelöst, die dazu geeignet sind, bei Ablauf des Computerprogramms auf einem Computer eines Navigationssystems eines der vorstehend beschriebenen Verfahren auszuführen. Furthermore, the above-stated object is achieved by a computer program with program code means which are adapted to carry out when the computer program on a computer of a navigation system of the methods described above. Auch in diesem Fall steuert das Computerprogramm den Computer des Navigationssystems bevorzugt derart an, dass er Anweisungen angibt, um eine Bedienperson zur Durchführung eines der oben beschriebenen Verfahren anzuleiten. Also in this case, the computer program controls the computer of the navigation system is preferably such that it indicates instructions to guide an operator to carry out any of the methods described above.
  • Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung der Erfindung. The following description of preferred embodiments of the invention serves in conjunction with the drawings to explain the invention. Es zeigen: Show it:
  • 1 1 : eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Bestimmung der cranio-caudalen Längenänderung und der medio-lateralen Änderung des Versatzes eines Femurs infolge der Implantation eines künstlichen Hüftgelenkes bei einem ebenfalls dargestellten Patienten; Is a schematic representation of an apparatus for determining the craniocaudal length change and the medio-lateral change of the offset of a femur due to the implantation of an artificial hip joint in a patient are also shown;
  • 2 2 : eine schematische Ansicht des Beckenknochens des Oberschenkelknochens und eines Teils des Unterschenkelknochens des Patienten, drei am Patienten zum Einsatz kommenden chirurgische Markiervorrichtungen sowie zusätzlich die Angabe der mechanischen Femurachse und der Beckeneingangsebene vor der Implantation des künstlichen Hüftgelenkes; A schematic view of the pelvic bone of the femur and a portion of the patient's lower leg bone, three on the patient for use next surgical marking devices, and in addition the indication of the mechanical axis of the femur and the pelvic plane before implantation of the artificial hip joint;
  • 3 3 : eine Darstellung entsprechend : An illustration corresponding 2 2 nach der Implantation des künstlichen Hüftgelenkes; after implantation of the artificial hip joint;
  • 4 4 : eine schematische Darstellung der Lage von zwei charakteristischen Punkten und des Hüftgelenkmittelpunktes eines Femurs relativ zueinander vor und nach der Implantation des künstlichen Hüftgelenkes sowie jeweils zwei chirurgische Markiervorrichtungen. Is a schematic representation of the position of two characteristic points of the hip joint and the center point of the femur relative to each other before and after the implantation of the artificial hip joint and in each case two surgical marking devices.
  • 1 1 zeigt beispielhaft und in schematischer Darstellung eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung shows by way of example and in schematic representation, a preferred embodiment of a device according to the invention 10 10 zur Bestimmung der Längenänderung und der Änderung des Versatzes eines Femurs for determining the length change and the change of the offset of a femur 12 12 eines Patienten a patient 14 14 , der auf einem Operationstisch That on an operating table 16 16 liegend dargestellt ist. is shown lying. Die Längenänderung und die Änderung des Versatzes ergibt sich infolge der Implantation eines in The change in length and the change of offset arises as a result of implantation of an in 3 3 teilweise dargestellten künstlichen Hüftgelenkes artificial hip joint partially shown 18 18 . , Bei der Implantation kann ein Femurschaft When implanting a femoral shaft can 19 19 mit daran angeordnetem Gelenkkopf with arranged thereon joint head 20 20 , der den Femurkopf ersetzt, am Femur That replaces the femoral head, the femur 12 12 verankert werden. be anchored. Des Weiteren kann am Beckenknochen Furthermore, the pelvic bone 22 22 des Patienten the patient 14 14 eine künstliche Gelenkpfanne an artificial joint socket 23 23 des Hüftgelenks the hip joint 18 18 verankert werden, die zur Aufnahme des Gelenkkopfes be anchored, for receiving the joint head 20 20 dient. serves.
  • Die Vorrichtung The device 10 10 umfasst ein chirurgisches Navigationssystem includes a surgical navigation system 24 24 zur Bestimmung der Positionen der Orientierung von chirurgischen Markiervorrichtungen for determining the positions of the orientation of surgical marking devices 26 26 , . 28 28 und and 30 30 im Raum. in the room. Die Markiervorrichtungen the marking devices 26 26 , . 28 28 und and 30 30 weisen jeweils eine Referenzierungseinrichtung each have a Referenzierungseinrichtung 27 27 , . 29 29 bzw. or. 31 31 auf, die jeweils mindestens zwei aktive Markerelemente , each of at least two active marker elements 32 32 oder passive Markerelemente or passive marker elements 33 33 umfassen. include.
  • Das Navigationssystem The navigation system 24 24 umfasst ferner eine Nachweisvorrichtung further comprises a detection device 34 34 zum Detektieren von Strahlung, welche von den Markerelementen for detecting radiation, which of the marker elements 32 32 , . 33 33 ausgesandt bzw. reflektiert wird. is transmitted or reflected. Hierfür kann an der Nachweisvorrichtung This may at the detection device 34 34 eine Stereokamera a stereo camera 35 35 vorgesehen sein, die beispielsweise elektromagnetische Strahlung, insbesondere Infrarotstrahlung, detektieren kann. be provided, which may, for example, electromagnetic radiation, especially infrared radiation detect. Um mit passiven Markerelementen To deal with passive marker elements 33 33 zusammenzuwirken, kann die Nachweisvorrichtung cooperate, the detection device can 34 34 zusätzlich elektromagnetische und insbesondere Infrarotstrahlung emittieren. also electromagnetic, and in particular emit infrared radiation.
  • Außerdem umfasst das Navigationssystem In addition, the navigation system includes 24 24 eine Datenverarbeitungsanlage a data processing system 36 36 in Form eines Computers, bedienbar beispielsweise über herkömmliche Eingabegeräte wie eine Tastatur in the form to use a computer, for example via conventional input devices such as a keyboard 38 38 oder eine Maus or a mouse 39 39 . , Ferner kann ein Fußschalter Furthermore, a foot switch 40 40 vorgesehen sein, der mit der Datenverarbeitungsanlage be provided, which with the data processing system 36 36 verbunden ist. connected is. Die Tastatur The keyboard 38 38 , die Maus , the mouse 39 39 und der Fußschalter and the foot switch 40 40 sind Betätigungselemente, mit denen ein Benutzer eine Aktion der Datenverarbeitungsanlage are operating elements with which a user action the data processing system 36 36 auslösen kann, insbesondere die Erfassung von Ortskoordinaten charakteristischer Punkte. can cause, especially the collection of location coordinates of characteristic points. Eine Anzeigeeinrichtung A display device 42 42 ist mit der Datenverarbeitungsanlage with the data processing system 36 36 gekoppelt, um Daten und Anweisung für eine Bedienperson anzuzeigen. coupled to display data and instructions for an operator.
  • Mit dem Navigationssystem With the navigation system 24 24 können in bekannter Weise Positions- und Orientierungsdaten der Markerelemente can in a known manner position and orientation data of the marker elements 32 32 , . 33 33 und damit der Markiervorrichtung and thus the marking 26 26 , . 28 28 , . 30 30 im Raum bestimmt werden, um Ortskoordinaten von charakteristischen Punkten am Körper des Patienten be determined in space to position coordinates of characteristic points of the patient's body 14 14 zu bestimmen und Berechnungen damit auszuführen. to determine and perform calculations with it. Die Berechnungen können insbesondere von der Datenverarbeitungsanlage The calculations may particularly the data processing system 36 36 ausgeführt werden, und Berechnungsergebnisse können der Bedienperson über die Anzeigeeinrichtung run, and calculation results of the operator can use the display device 42 42 angezeigt werden. are displayed.
  • Die Markiervorrichtungen the marking devices 26 26 und and 28 28 einerseits sowie one hand and 30 30 andererseits sind unterschiedlich ausgestaltet. on the other hand are designed differently. Die Markiervorrichtungen the marking devices 26 26 und and 28 28 sind aktive Markiervorrichtungen mit aktiven Markerelementen are active marking devices with active marker elements 32 32 , und sie sind jeweils lösbar verbindbar mit Knochenschrauben, die zum Beispiel im Beckenknochen And they are each detachably connected to the bone screws, for example, in the pelvic bone 22 22 und im Femur and in the femur 12 12 verankerbar sind. be anchored. Die Markiervorrichtungen the marking devices 26 26 und and 28 28 definieren jeweils ein Koordinatensystem, um die Ortskoordinaten der zu bestimmenden charakteristischen Punkte am Körper des Patienten zu bestimmen. each define a coordinate system to determine the location coordinates to be determined characteristic points on the body of the patient.
  • Die Markiervorrichtung the marking 30 30 ist demgegenüber in Form eines Tastinstrumentes contrast, is in the form of a scanning instrument 44 44 mit passiven Markerelementen passive marker elements 33 33 ausgebildet, das eine Tastspitze formed having a probe tip 46 46 umfasst. includes. Indem das Navigationssystem By the navigation system 24 24 die Position und Orientierung der passiven Markerelemente the position and orientation of the passive marker elements 33 33 bestimmt, kann aus deren Lage und Orientierung im Raum die Lage der Tastspitze determined, from the position and orientation in space the position of the probe tip 46 46 von der Datenverarbeitungsanlage of the data processing system 36 36 berechnet werden. be calculated. Dies erlaubt es, charakteristische Punkte des Körpers des Patienten This allows characteristic points of the patient's body 14 14 durch Palpation zu ertasten und Ortskoordinaten der palpierten Punkte mittels des Navigationssystems to feel by palpation and position coordinates of the palpated points by means of the navigation system 24 24 zu bestimmen. to be determined.
  • Die Ortskoordinaten können beispielsweise im jeweiligen Koordinatensystem der Markiervorrichtungen The location coordinates, for example, in the respective coordinate system of marking devices 26 26 und/oder and or 28 28 dargestellt werden. being represented. In diesen Koordinatensystemen können Abstände unterschiedlicher Punkte im Raum anhand der Ortskoordinaten berechnet werden. These coordinate systems distances of different points can be calculated in the room on the basis of location coordinates.
  • In entsprechender Weise ist es aufgrund der im Navigationssystem Correspondingly, it is because of the navigation system 24 24 gespeicherten Geometrien der Markiervorrichtungen stored geometries of the marking devices 26 26 und and 28 28 möglich, diejenigen Punkte, an denen diese Markiervorrichtungen am Körper des Patienten possible those points where these marking devices of the patient's body 14 14 festgelegt sind, mittels des Navigationssystems are fixed, by means of the navigation system 24 24 zu bestimmen. to be determined. Beispielsweise und insbesondere ist es möglich, Ortskoordinaten desjenigen Punktes, an dem die Markiervorrichtung For example and in particular it is possible to position coordinates of the point on which the marking device 28 28 festgelegt ist, im Koordinatensystem der Markiervorrichtung is set in the coordinate system of the marking 26 26 zu bestimmen. to be determined. Ändern sich die Ortskoordinaten dieses Punktes, kann deren Änderung in dem von der Markiervorrichtung the location coordinates of this point to change their amendment, in the marking of the 26 26 definierten Koordinatensystem ebenfalls bestimmt werden. defined coordinate system are also determined.
  • Die Änderung von Ortskoordinaten in einem gegebenen Koordinatensystem kann von der Datenverarbeitungsanlage The change of location coordinates in a given coordinate system of the data processing system 36 36 im vorliegenden Fall als räumliche Änderung bestimmt werden, beispielsweise als Vektor zwischen den Ortskoordinaten, die sich aus aufeinander folgenden Bestimmungen der Ortskoordinaten eines Punktes ergeben. be determined in the present case as a spatial change, for example as a vector between the location coordinates, resulting from successive determinations of location coordinates of a point. Beispielsweise wird zu einem ersten Zeitpunkt ein charakteristischer Punkt mittels der Tastspitze For example, at a first time by means of a characteristic point of the probe tip 46 46 palpiert und dessen Ortskoordinaten berechnet und zu einem zweiten, späteren Zeitpunkt derselbe Punkt nochmals mittels der Tastspitze palpated and calculates the location coordinates and at a second, later point in time the same point again by means of the probe tip 46 46 palpiert und dessen Ortskoordinaten erneut berechnet. palpated and calculates the location coordinates again. Der Unterschied der Ortskoordinaten liegt dann in der Datenverarbeitungsanlage The difference of location coordinates is then of the data processing system 36 36 als räumliche Änderung der Ortskoordinaten in vektorieller Form in der Datenverarbeitungsanlage as a spatial variation of the position coordinates in vector form in the data processing system 36 36 vor. in front.
  • Von der Datenverarbeitungsanlage From the data processing system 36 36 kann über die Anzeigeeinrichtung can via the display device 42 42 Anweisungen an die Bedienperson ausgegeben werden, einen bestimmten charakteristischen Punkt des Körpers des Patienten be issued to the operator instructions, a certain characteristic point of the patient's body 14 14 zu detektieren. to detect. Eine Detektion mittels des Tastinstrumentes A detection means of the scanning instrument 44 44 erfolgt beispielsweise dadurch, dass die Tastspitze done, for example, that the probe tip 46 46 an den charakteristischen Punkt gehalten und von der Bedienperson die Tastatur held at the characteristic point and by the operator keypad 38 38 , die Maus , the mouse 39 39 oder insbesondere der Fußschalter or, in particular, the foot switch 40 40 betätigt wird, woraufhin die Position und Orientierung des Tastinstrumentes is actuated, whereupon the position and orientation of the scanning instrument 44 44 vom Navigationssystem the navigation system 24 24 ermittelt wird. is determined. Sind die Markiervorrichtungen If the marking devices 26 26 und/oder and or 28 28 fest am Körper des Patienten determines the patient's body 14 14 festgelegt, erfolgt die Detektion durch Betätigung der Tastatur determined, the detection is performed by operating the keyboard 38 38 , der Maus , the mouse 39 39 und insbesondere des Fußschalters and in particular the foot switch 40 40 , woraufhin die Position und die Orientierung der Markiervorrichtungen Whereupon the position and the orientation of the marking devices 26 26 , . 28 28 vom Navigationssystem the navigation system 24 24 ermittelt wird. is determined.
  • Wie eingangs erwähnt, dient die Vorrichtung As mentioned above, the device is 10 10 zur Durchführung eines Verfahrens, bei dem die Längenänderung und die Änderung des Versatzes des Femurs for carrying out a method in which the length change and the change of the offset of the femur 12 12 infolge der Implantation des Hüftgelenks due to the implantation of the hip joint 18 18 auf zuverlässige Weise und mit in der Praxis hinreichender Genauigkeit bestimmbar sind. are reliably and determined in practice sufficient accuracy. Die Längenänderung und die Änderung des Versatzes des Femurs The change in length and the change of the offset of the femur 12 12 ist in den is in the 2 2 und and 3 3 vor bzw. nach der Implantation schematisch dargestellt, wobei über den Femur shown schematically before or after implantation, wherein on the femur 12 12 hinaus der Beckenknochen , the pelvic bones 22 22 , die Markiervorrichtungen That marking devices 26 26 , . 28 28 und and 30 30 , ein Kniegelenk , A knee joint 48 48 sowie ein Teil des Unterschenkelknochens and a part of the shank bone 49 49 dargestellt sind. are shown.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann wie nachfolgend erläutert durchgeführt werden, wobei an der Anzeigeeinrichtung The inventive method can be carried out as explained below, wherein on the display device 42 42 Anweisungen für die Bedienperson ausgebbar sind, die nachfolgend erwähnten jeweiligen Verfahrensschritte auszuführen und gegebenenfalls die Ortskoordinaten charakteristischer Punkte wieder zu detektieren. Instructions for the operator can be output to perform the respective method steps mentioned below, and optionally to detect the position coordinates of characteristic points again. Die Verfahrensschritte brauchen nicht notwendigerweise alle in der beschriebenen Reihenfolge durchgeführt zu werden. The steps do not necessarily all in the order carried out to be.
  • Zunächst wird die Markiervorrichtung First, the marking device 26 26 am Beckenknochen the pelvic bone 22 22 festgelegt zur Definition eines körperbasierten Referenzkoordinatensystems, in dem die Ortskoordinaten der charakteristischen Punkte bestimmt werden, dh im System des Beckenknochens set to define a body coordinate-based reference system in which are determined the spatial coordinates of the characteristic points, that is, in the system of the pelvic bone 22 22 . ,
  • Anschließend kann die Beckeneingangsebene Subsequently, the pelvic plane 56 56 (auch anteriore Beckenebene genannt) registriert werden, indem drei charakteristische Punkte des Beckenknochens (Also known as anterior pelvic plane) are registered by three characteristic points of the pelvic bone 22 22 detektiert werden, insbesondere durch Palpation mittels des Tastinstrumentes be detected, in particular by means of the scanning instrument palpation 44 44 . , Es werden die linke Spina iliaca anterior superior (linker oberer Darmbeinstachel) There, the left anterior superior iliac spine (left superior iliac spine) 50 50 , die rechte Spina iliaca anterior superior (rechter oberer Darmbeinstachel) , The right anterior superior iliac spine (right superior iliac spine) 52 52 und die Symphysis pubis (Schambein) and the symphysis pubis (pubic bone) 54 54 detektiert. detected. Aus diesen drei Punkten From these three points 50 50 , . 52 52 und and 54 54 berechnet die Datenverarbeitungsanlage calculates the data processing system 36 36 die Lage der Beckeneingangsebene the position of the pelvic plane 56 56 im Referenzkoordinatensystem der Markiervorrichtung in the reference coordinate system of the marking 26 26 . , Die Beckeneingangsebene The pelvic plane 56 56 ist bei einem aufrecht stehenden Patienten is in an upright patient 14 14 im Wesentlichen senkrecht ausgerichtet. substantially vertically oriented.
  • Die Datenverarbeitungsanlage The data processing system 36 36 bestimmt aus einer gedachten Verbindungslinie durch die Darmbeinstachel determined from an imaginary connecting line through the iliac spine 50 50 und and 52 52 eine medio-laterale Referenzrichtung im Referenzkoordinatensystem, die durch einen Pfeil a medio-lateral reference direction in the reference coordinate system, indicated by an arrow 58 58 symbolisiert wird. symbolized. Des Weiteren bildet die Datenverarbeitungsanlage Furthermore, forms the data processing system 36 36 rechnerisch eine orthogonale Projektion des Schambeins constructed an orthogonal projection of the pubis 54 54 auf die gedachte Verbindungslinie der Darmbeinstachel on the imaginary line joining the iliac spine 50 50 und and 52 52 im Referenzkoordinatensystem und bestimmt daraus eine cranio-caudale Referenzrichtung, die durch einen Pfeil determined in the reference coordinate system and from a reference craniocaudal direction indicated by an arrow 60 60 symbolisiert wird. symbolized. Die Referenzrichtungen The reference directions 58 58 und and 60 60 werden im Referenzkoordinatensystem vektoriell und zum Beispiel als Einheitsvektoren definiert, und auf deren absolute Lage im Referenzkoordinatensystem kommt es vorliegend nicht an. are in the reference coordinate system Vector and, for example, defined as unit vectors, and their absolute position in the reference coordinate system, it is presently not.
  • Anschließend wird die Bedienperson angewiesen, den Femur Then the operator is instructed to the femur 12 12 in die Neutralstellung relativ zum Beckenknochen in the neutral position relative to the pelvic bone 22 22 zu überführen. to convict. In der Neutralstellung ist der Femur In the neutral position of the femur 12 12 relativ zum Beckenknochen relative to the pelvic bone 22 22 in einer Weise orientiert, die er im Wesentlichen bei einem aufrecht stehenden Patienten oriented in a manner substantially at an upright he patient 14 14 hat. Has. In der Neutralstellung ist die mechanische Femurachse In the neutral position, the mechanical axis of the femur 62 62 im Wesentlichen parallel zur Beckeneingangsebene substantially parallel to the plane of the pelvic inlet 56 56 ausgerichtet, parallel zur cranio-caudalen Referenzrichtung oriented parallel to the reference direction craniocaudal 60 60 und senkrecht zur medio-lateralen Referenzrichtung and perpendicular to the medio-lateral reference direction 58 58 . , Die mechanische Femurachse The mechanical axis of the femur 62 62 ist gegeben durch eine gedachte Verbindungslinie des Hüftgelenkmittelpunktes is given by an imaginary line connecting the center of the hip joint 64 64 mit dem Mittelpunkt with the center 66 66 des Kniegelenkes the knee joint 48 48 . ,
  • Die Verbindung des Hüftgelenkmittelpunktes The connection of the hip joint center 64 64 und des Kniegelenkmittelpunktes and the knee joint center 66 66 bildet die Basis eines Dreieckes, dessen Spitze gebildet ist durch einen Schnittpunkt forms the base of a triangle whose tip is formed by an intersection 68 68 einer Achse an axis 70 70 des Halses des Femurs of the neck of the femur 12 12 und einer Achse and an axis 72 72 des Kanals des Femurs of the channel of the femur 12 12 . , Die Achse the axis 70 70 verläuft durch den Schnittpunkt passes through the intersection point 68 68 und den Hüftgelenkmittelpunkt and the hip joint center 64 64 , und die Achse And the axis 72 72 verläuft durch den Schnittpunkt passes through the intersection point 68 68 und den Kniegelenkmittelpunkt and the knee joint center 66 66 . , Der Abstand des Schnittpunktes The distance of the intersection point 68 68 von der mechanischen Femurachse from the mechanical axis of the femur 62 62 definiert vorliegend den so genannten "Versatz des Femurs defined in the present so-called "offset of the femur 12 12 ". ".
  • Nachfolgend wird die aktive Markiervorrichtung Subsequently, the active marker 28 28 am Femur the femur 12 12 festgelegt, und zwar vorzugsweise nahe der mechanischen Femurachse set, preferably close to the mechanical axis of the femur 62 62 und nahe dem Kniegelenk and close to the knee joint 48 48 . , Dies könnte selbstverständlich auch vor der Festlegung der Markiervorrichtung This could, of course, before defining the marking 26 26 am Beckenknochen the pelvic bone 22 22 und/oder vor der Überführung des Femurs and / or prior to the transfer of the femur 12 12 in die Neutralstellung erfolgen. take place in the neutral position. Die Markiervorrichtung the marking 28 28 wird an einem ersten charakteristischen Punkt is at a first characteristic point 74 74 am Femur the femur 12 12 festgelegt. established. Der erste charakteristische Punkt The first characteristic point 74 74 ist dadurch relativ zum Femur is characterized relative to the femur 12 12 eindeutig definiert, und dessen Ortskoordinaten können im Referenzkoordinatensystem der Markiervorrichtung clearly defined, and its location coordinates can in the reference coordinate system of the marking 26 26 ermittelt werden. be determined. Daraufhin werden die Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes Then, the location coordinates of the first characteristic point are 74 74 im Referenzkoordinatensystem bestimmt und in der Datenverarbeitungsanlage determined in the reference coordinate system and in the data processing system 36 36 gespeichert. saved.
  • Anschließend wird ein zweiter charakteristischer Punkt Subsequently, a second characteristic point 76 76 mittels des Tastinstrumentes by means of the scanning instrument 44 44 palpiert und dessen Ortskoordinaten im Referenzkoordinatensystem bestimmt. palpated and determines its location coordinates in the reference coordinate system. Der zweite charakteristische Punkt The second characteristic point 76 76 wird vorzugsweise proximaler des ersten charakteristischen Punktes is preferably proximal of the first characteristic point 74 74 detektiert, insbesondere im Bereich eines proximalen Endes des Femurs detected, particularly in the area of ​​a proximal end of the femur 12 12 und möglichst lateral am Femur and preferably laterally on the femur 12 12 . , Insbesondere kann der Trochanter major In particular, the trochanter major may 78 78 des Femurs the femur 12 12 palpiert werden, in möglichst großem Abstand zur mechanischen Femurachse be palpated in the greatest possible distance to the mechanical axis of the femur 62 62 . , Die Palpation erfolgt vorzugsweise subkutan unmittelbar am Knochen, und bevorzugt markiert die Bedienperson den palpierten zweiten charakteristischen Punkt Palpation is preferably carried out subcutaneously directly to the bone, and, preferably, the operator marks the second characteristic point palpated 76 76 , etwa mittels einer Kerbe am Knochen oder mittels einer Knochenschraube. , For example by means of a notch on the bone or by means of a bone screw.
  • Daraufhin kann das künstliche Hüftgelenk Thereupon, the artificial hip joint 18 18 auf an sich bekannte Weise implantiert werden. are implanted in a known per se.
  • Nach der Implantation des künstlichen Hüftgelenkes After implantation of the artificial hip joint 18 18 wird der Femur is the femur 12 12 erneut in die Neutralstellung relativ zum Beckenknochen again in the neutral position relative to the pelvic bone 22 22 überführt. transferred. Anschließend werden erneut die Ortskoordinaten der charakteristischen Punkte the location coordinates of the characteristic points are then again 74 74 und and 76 76 im Referenzkoordinatensystem detektiert, wobei beispielsweise diejenigen des ersten charakteristischen Punktes detected in the reference coordinate system, for example, those of the first characteristic point 74 74 zuerst aufgenommen werden. be recorded first.
  • Die Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes The spatial coordinates of the second characteristic point 76 76 nach der Implantation können beispielsweise durch nochmalige Palpation mittels des Tastinstrumentes after implantation, for example, by repeated palpation by means of the scanning instrument 44 44 aufgenommen werden. be included. Das Tastinstrument the scanning instrument 44 44 wird zu diesem Zweck erneut an den zuvor vorzugsweise markierten Punkt proximal am Femur is for this purpose again at the previously marked point preferably proximal femur 12 12 und lateral am Trochanter major and laterally on the greater trochanter 78 78 angelegt und daraufhin die Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes applied and then the second location coordinates of the characteristic point 76 76 vom Navigationssystem the navigation system 24 24 erfasst. detected.
  • Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass die Datenverarbeitungsanlage Alternatively or additionally, provision can be made that the data processing system 36 36 den räumlichen Abstand der charakteristischen Punkte the spatial distance of the characteristic points 74 74 und and 76 76 vor der Implantation des Hüftgelenks before implantation of the hip joint 18 18 berechnet und diesen räumlichen Abstand, insbesondere vektoriell, den Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes calculated and this spatial separation, in particular vectorially, the location coordinates of the first characteristic point 74 74 nach der Implantation hinzufügt. adding after implantation. Dadurch können die Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes Thereby, the location coordinates of the second characteristic point 76 76 nach der Implantation rechnerisch bestimmt werden. be determined by calculation after implantation.
  • Aus den ermittelten Daten errechnet die Datenverarbeitungsanlage From the data obtained, the data processing system is calculated 36 36 anschließend die räumliche Änderung der Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes Then the spatial variation of the position coordinates of the first characteristic point 74 74 und des zweiten charakteristischen Punktes and the second characteristic point 76 76 im Referenzkoordinatensystem der Markiervorrichtung in the reference coordinate system of the marking 26 26 infolge der Implantation des Hüftgelenkes due to the implantation of the hip joint 18 18 . , Eine Änderung dieser Ortskoordinaten kann sich dadurch ergeben, dass sich der Femur A change of this location coordinates can result in that the femur 12 12 durch die Implantation verlängert, und/oder dass sich sein Versatz ändert. extended by the implantation, and / or that its offset changes.
  • Eine Längenänderung des Femurs ist vorliegend gegeben durch den Unterschied im Abstand des Kniegelenkmittelpunktes A change in length of the femur is presently given by the difference in the distance of the knee joint center 66 66 vom Hüftgelenkmittelpunkt from the hip joint center 64 64 vor und nach der Implantation. before and after implantation. Die Änderung des Versatzes des Femurs ist vorliegend gegeben durch den Unterschied des Versatzes des Femurs (Abstand des Schnittpunktes The change of the offset of the femur is herein given by the difference of the offset of the femur (the distance of the intersection point 68 68 von der mechanischen Femurachse from the mechanical axis of the femur 62 62 ) vor und nach der Implantation. ) Before and after implantation.
  • Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung Using the method and apparatus of the invention 10 10 kann die Längenänderung und die Änderung des Versatzes des Femurs ziemlich genau anhand der ermittelten Ortskoordinaten der charakteristischen Punkte the length change and the change of the offset of the femur can pretty much based on the determined location coordinates of the characteristic points 74 74 und and 76 76 berechnet werden. be calculated. Zu diesem Zweck berechnet die Datenverarbeitungsanlage To this end, calculates the data processing system 36 36 im Referenzkoordinatensystem die Projektion der räumlichen Änderung der Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes in the reference coordinate system, the projection of the spatial variation of the position coordinates of the first characteristic point 74 74 infolge der Implantation auf die cranio-caudale Referenzrichtung as a result of implantation of the craniocaudal reference direction 60 60 . , Diese Projektion stimmt, wie sich in der Praxis zeigt, weitestgehend mit der tatsächlichen Längenänderung des Femurs This projection is correct, as is evident in practice as far as possible to the actual change in length of the femur 12 12 überein, weil die Markiervorrichtung match because the marking 28 28 nahe dem Kniegelenk near the knee joint 64 64 in großem Abstand zum Beckenknochen in great distance to the pelvic bone 22 22 sowie vorteilhafterweise nahe der mechanischen Femurachse and advantageously close to the mechanical axis of the femur 62 62 am Femur festgelegt ist. is fixed to the femur.
  • Die Änderung des Versatzes des Femurs The change of the offset of the femur 12 12 wird hiervon entkoppelt von der Datenverarbeitungsanlage thereof is decoupled from the data processing system 36 36 berechnet, indem die räumlichen Änderungen der Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes calculated by the spatial variations of the location coordinates of the second characteristic point 76 76 infolge der Implantation auf die medio-laterale Referenzrichtung as a result of implantation of the medio-lateral direction reference 58 58 projiziert werden. be projected.
  • Diese Projektion stimmt ziemlich genau mit der tatsächlichen Änderung des Versatzes des Femurs This projection agrees almost exactly with the actual change of the offset of the femur 12 12 überein, weil der zweite charakteristische Punkt match because the second characteristic point 76 76 möglichst proximal und lateral am Femur possible proximally and laterally on the femur 12 12 , insbesondere lateral am Trochanter major , In particular laterally major trochanter 78 78 , detektiert wird. is detected.
  • In der Praxis zeigt sich, dass sich die tatsächliche Längenänderung und die tatsächliche Änderung des Versatzes des Femurs In practice, that the actual length change and the actual change of the offset of the femur shows 12 12 nur gering von der auf die vorstehend beschriebene Weise errechneten Längenänderung bzw. Änderung des Versatzes des Femurs only slightly from the calculated in the manner described above, length change or change of the offset of the femur 12 12 unterscheidet. different. Für eine Bedienperson ist dadurch auf zuverlässige Weise die Auswirkung der Implantation des Hüftgelenkes thus is for an operator in a reliable way, the effect of implantation of the hip joint 18 18 auf den Patienten on the patient 14 14 noch im Laufe der Operation ermittelbar und damit auch die Änderung der Beinlänge des Patienten. still in the course of the operation can be determined and thus the change in leg length of the patient. Dies gibt die Möglichkeit, dass die Bedienperson Korrekturen am Hüftgelenk This gives the possibility that the operator fixes the hip joint 18 18 vornehmen kann, sollte sich eine Längenänderung und/oder eine Änderung des Versatzes des Femurs may make a change in length and / or a change of the offset of the femur should 12 12 ergeben, die eine vorgebbare Schwelle überschreitet. result which exceeds a predeterminable threshold.
  • Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung By means of the device according to the invention 10 10 kann auch ein nachfolgend erläutertes, weiteres erfindungsgemäßes Verfahren durchgeführt werden, bei dem die Längenänderung und die Änderung des Versatzes des Femurs a Illustrated below, another method of the invention can be carried out, in which the length change and the change of the offset of the femur 12 12 infolge der Implantation des Hüftgelenkes due to the implantation of the hip joint 18 18 berechnet werden. be calculated.
  • Die Längenänderung und die Änderung des Versatzes des Femurs The change in length and the change of the offset of the femur 12 12 ist in is in 4 4 vor und nach der Implantation schematisch dargestellt, wobei grundsätzlich dieselben Bezugszeichen wie vorher verwendet werden. shown before and after the implantation schematically, in principle, the same reference numerals as previously used. Auf die Situation nach der Implantation wird jedoch anhand von Bezugszeichen verwiesen, deren Zahlenwert jeweils um 100 höher liegt als bei der Situation vor der Implantation. but pointed reference to reference numerals whose numerical value is by 100 higher than in the situation before implantation to the situation after implantation.
  • Die Situation vor der Implantation stellt sich wie folgt dar: Die Markiervorrichtung The situation prior to implantation is as follows: The marking device 28 28 ist am Femur is the femur 12 12 festgelegt, und zwar im Bereich von dessen distalem Ende, also nahe dem Kniegelenksmittelpunkt set, namely in the area of ​​its distal end, so close to the knee joint center 66 66 . , Die Markiervorrichtung the marking 28 28 definiert somit den ersten charakteristischen Punkt thus defining the first characteristic point 74 74 des Femurs the femur 12 12 , dessen Ortskoordinaten im Referenzkoordinatensystem des Femurs , Whose location coordinates in the reference coordinate system of the femur 12 12 bekannt sind, denn der erste charakteristische Punkt are known because the first characteristic point 74 74 bildet dessen Ursprung. forming its origin. Dessen Ortskoordinaten sind aufgrund der bekannten Geometrie der Markiervorrichtung Whose location coordinates are based on the known geometry of the marking 28 28 bestimmbar. determinable.
  • Im Referenzkoordinatensystem des Femurs In the reference coordinate system of the femur 12 12 können vor der Implantation ferner die Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes may further prior to implantation, the location coordinates of the hip joint center point 80 80 bestimmt werden. be determined. Dies ist an sich bekannt und wird aus diesem Grund nicht näher erläutert. This is known per se and is not explained in detail for this reason. Es wird nur darauf hingewiesen, dass dies beispielsweise durch Verschwenken des Femurs It will only be noted that this example by pivoting the femur 12 12 relativ zum Beckenknochen relative to the pelvic bone 22 22 erfolgen kann oder durch Einsetzen eines ebenfalls an sich bekannten Tastinstrumentes in das freigelegte Acetabulum. can take place by inserting a likewise known per se scanning instrument into the exposed acetabulum. Unter Berücksichtigung der Lage dieses Tastinstrumentes relativ zum Beckenknochen Taking into account the position of this scanning instrument relative to the pelvic bone 22 22 und der relativen Orientierung der Markiervorrichtungen and the relative orientation of the marking devices 28 28 und and 26 26 zueinander kann dann auch die Lage des Hüftgelenkmittelpunktes to one another can then also the position of hip joint center point 80 80 im Referenzkoordinatensystem des Femurs in the reference coordinate system of the femur 12 12 bestimmt werden. be determined.
  • Aufgrund seiner Lage am distalen Ende des Femurs Because of its location at the distal end of the femur 12 12 ist der erste charakteristische Punkt is the first characteristic point 74 74 nahe der mechanischen Femurachse close to the mechanical axis of the femur 62 62 angeordnet. arranged.
  • Das zweite hier beschriebene erfindungsgemäße Verfahren sieht nun vor, dass vor der Implantation, also bei noch natürlichem Hüftgelenk, gegebenenfalls bei aus dem Acetabulum entnommenem Femurkopf, Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes The second method of the invention described herein now provides that prior to implantation, so at even natural hip joint, optionally at unloaded from the acetabulum femoral head, position coordinates of the second characteristic point 76 76 des Femurs the femur 12 12 in dessen Referenzkoordinatensystem bestimmt werden. be determined in the reference coordinate system. Der zweite charakteristische Punkt The second characteristic point 76 76 liegt vorzugsweise proximaler als der erste charakteristische Punkt is preferably more proximal than the first characteristic point 74 74 am Femur the femur 12 12 und insbesondere im Bereich von dessen proximalem Ende. and in particular in the area of ​​its proximal end. Speziell liegt der zweite charakteristische Punkt Especially is the second characteristic point 76 76 insbesondere lateral am Trochanter major in particular laterally major trochanter 78 78 . , Dadurch kann er von einem Operateur nicht nur auf einfache Weise aufgefunden werden, sondern er weist auch einen möglichst großen Abstand von der mechanischen Femurachse Thus it can be found by a surgeon not only easily, but he also has the greatest possible distance from the mechanical axis of the femur 62 62 auf, um die Veränderung des Versatzes möglichst genau zu berechnen. in order to calculate the change of the offset accurately as possible.
  • Die Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes The spatial coordinates of the second characteristic point 76 76 werden nun mittels des Tastinstrumentes will now by means of the scanning instrument 44 44 bestimmt, indem die Tastspitze determined by the probe tip 46 46 an den zweiten charakteristischen Punkt to the second characteristic point 76 76 gehalten und die Daten registriert werden. held and the data is registered.
  • Die Palpation des zweiten charakteristischen Punktes Palpation of the second characteristic point 76 76 erfolgt bevorzugt subkutan bei eröffnetem Hüftbereich, um sicherzustellen, dass bei der nachfolgenden weiteren Palpation der zweite charakteristische Punkt is preferably carried out subcutaneously at eröffnetem waist region, to ensure that in the subsequent further palpation of the second characteristic point 76 76 mit hoher Genauigkeit wieder aufgefunden werden kann. can be found with high accuracy again. Vorzugsweise markiert der Operateur den zweiten charakteristischen Punkt Preferably, the surgeon marks the second characteristic point 76 76 , etwa mit einer Knochenschraube oder durch Hinterlassen einer Kerbe am Trochanter major , Such as with a bone screw or by leaving a notch on the greater trochanter 78 78 . ,
  • Nach der Implantation des Hüftgelenkes werden vom Navigationssystem After implantation of the hip joint are the navigation system 24 24 erneut die Ortskoordinaten der charakteristischen Punkte again the location coordinates of the characteristic points 74 74 und and 76 76 , nunmehr mit Bezugszeichen , Now with reference number 174 174 und and 176 176 bezeichnet, sowie des Hüftgelenkmittelpunktes called, and the hip joint center 80 80 , nunmehr mit Bezugszeichen , Now with reference number 180 180 bezeichnet, erfasst. referred detected. Im Referenzkoordinatensystem des Femurs In the reference coordinate system of the femur 12 12 stimmen dabei die Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes shall coordinate the location coordinates of the first characteristic point 74 74 , . 174 174 vor und nach der Implantation überein, weil sie in dessen Ursprung liegen. before and after implantation in agreement because they lie in its origin. Indessen ist die Darstellung der Meanwhile, the presentation of the 2 2 anders gewählt, bei der allein aus Gründen der Übersichtlichkeit der Hüftgelenkmittelpunkt otherwise chosen in which alone the sake of clarity of the hip joint center 80 80 , . 180 180 sowie die mechanische Femurachse and the mechanical axis of the femur 62 62 , . 162 162 vor und nach der Implantation übereinander liegend dargestellt sind. are shown above one another before and after the implantation.
  • Weil der erste charakteristische Punkt Because the first characteristic point 74 74 , . 174 174 vor und nach der Implantation dieselben Koordinaten im Referenzkoordinatensystem des Femurs before and after the implantation of the same coordinates in the reference coordinate system of the femur 12 12 aufweist, können seine Ortskoordinaten vom Navigationssystem which can its location coordinates from the navigation system 24 24 unter Verfolgung der Markiervorrichtung persecution of the marking 28 28 , . 128 128 erfasst werden. are detected.
  • Die Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes The location coordinates of the hip joint center 80 80 nach der Implantation können erneut auf die an sich bekannten und deswegen nicht erläuterten Weisen im Referenzkoordinatensystem des Femurs after implantation, again known per se and therefore not explained ways in the reference coordinate system of the femur can 12 12 ermittelt werden. be determined.
  • Des Weiteren werden nach der Implantation die Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes Furthermore, after implantation, the location coordinates of the second characteristic point 176 176 im Referenzkoordinatensystem des Femurs in the reference coordinate system of the femur 12 12 ermittelt, und zwar erneut durch Palpation. determined, and that again by palpation. Der Operateur legt dabei die Tastspitze The surgeon places while the probe tip 146 146 des Tastinstrumentes the scanning instrument 144 144 erneut an den Trochanter major again to the greater trochanter 178 178 an, und zwar an den vorzugsweise zuvor markierten charakteristischen zweiten Punkt. , and indeed characteristic of the preferably previously selected second point.
  • Somit stehen vor der Implantation und nach der Implantation jeweils Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes Therefore available prior to implantation and after implantation each location coordinates of the first characteristic point 74 74 , . 174 174 , des zweiten charakteristischen Punktes , The second characteristic point 76 76 , . 176 176 sowie des Hüftgelenkmittelpunktes and the hip joint center 80 80 , . 180 180 im Referenzkoordinatensystem des Femurs in the reference coordinate system of the femur 12 12 zur Verfügung. to disposal.
  • Anhand dieser Informationen kann nun die Datenverarbeitungsanlage Using this information can then the data processing system 36 36 die Längenänderung des Femurs the change in length of the femur 12 12 infolge der Implantation des künstlichen Hüftgelenkes berechnen. due to the implantation of the artificial hip joint calculated. Dies kann unter Berücksichtigung der Änderung der Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes This, taking into account the change of the location coordinates of the first characteristic point 74 74 , . 174 174 und der Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes and the location coordinates of the hip joint center point 80 80 , . 180 180 vor und nach der Implantation relativ zueinander erfolgen. take place relative to each other before and after the implantation. Die absolute Längenänderung ΔL des Femurs The absolute change in length .DELTA.L of the femur 12 12 , vorliegend gegeben durch die Veränderung des Abstandes des Hüftgelenkmittelpunktes , In this case given by the variation of the distance of the hip joint center point 80 80 , . 180 180 und des Kniegelenkmittelpunktes and the knee joint center 66 66 , . 166 166 voneinander, kann zB näherungsweise berechnet werden durch die Veränderung der Distanz der Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes from each other, for example, can be approximately calculated by changing the distance of the location coordinates of the first characteristic point 74 74 , . 174 174 und der Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes and the location coordinates of the hip joint center point 80 80 , . 180 180 voneinander. from each other. Dies ist in der Praxis hinreichend genau, da die Markiervorrichtung This is sufficiently accurate in practice because the marking 28 28 im Bereich des distalen Endes des Femurs in the region of the distal end of the femur 12 12 nahe der mechanischen Femurachse close to the mechanical axis of the femur 62 62 festgelegt ist. is fixed.
  • Von dieser Berechnung entkoppelt kann die Datenverarbeitungsanlage may decoupled from this calculation, the data processing system 36 36 die Änderung des Versatzes des Femurs the change of the offset of the femur 12 12 infolge der Implantation berechnen, und zwar unter Berücksichtigung der Änderung der Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes as a result of implantation calculate, taking into account the change in the position coordinates of the second characteristic point 76 76 , . 176 176 und der Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes and the location coordinates of the hip joint center point 80 80 , . 180 180 relativ zueinander. relative to each other. Der Versatz des Femurs The offset of the femur 12 12 ist vorliegend definiert als der Abstand des Schnittpunktes is herein defined as the distance of the intersection point 68 68 , . 168 168 der Achse des Femurhalses the axis of the femoral neck 70 70 , . 170 170 mit der Achse des Femurkanals with the axis of the femoral canal 72 72 , . 172 172 von der mechanischen Femurachse from the mechanical axis of the femur 62 62 , . 162 162 . ,
  • Die Veränderung ΔV des Versatzes kann zum Beispiel näherungsweise durch die Änderung der Distanz der Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes The change .DELTA.V of offset can, for example, approximately the distance of the position coordinates of the second characteristic point by the change of 76 76 , . 176 176 und der Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes and the location coordinates of the hip joint center point 80 80 , . 180 180 voneinander bestimmt werden. be determined from each other.
  • Bei den in der Praxis typischerweise auftretenden Längenänderungen und Änderungen des Versatzes des Femurs In the typically occurring in practice length changes and amendments to the offset of the femur 12 12 ist die Genauigkeit vorstehend erläuterter Berechnungen hinreichend. Illustrated above is the accuracy of calculations sufficiently. Insoweit übertreibt die Darstellung der Extent exaggerates the appearance of 2 2 mit ihrer sehr großen relativen Längenänderung und Änderung des Versatzes des Femurs with its very large relative length change and change of displacement of the femur 12 12 , die allein deswegen so gewählt wurden, damit die geometrischen Verhältnisse vor und nach der Implantation besser erkennbar sind. Applied alone therefore chosen so to ensure that the geometric conditions are better seen before and after the implantation.
  • Weiterhin kann durch Ausnutzung des Referenzkoordinatensystems des Beckenknochens Furthermore, by utilization of the reference coordinate system of the pelvic bone 22 22 die Beinlängenveränderung und ein Versatz des Beines errechnet werden. the leg length adjustment and an offset of the leg are calculated. Hierfür kann vom Navigationssystem This may by the navigation system 24 24 die Änderung der Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes the change of the location coordinates of the hip joint center point 80 80 , . 180 180 im Referenzkoordinatensystem des Beckenknochens in the reference coordinate system of the pelvic bone 22 22 erfasst werden. are detected. Ein hierbei auftretender eventueller cranio-caudaler und/oder medio-lateraler Versatz der Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes A case occurring any craniocaudal and / or medio-lateral offset of the location coordinates of the hip joint center 80 80 , . 180 180 infolge der Implantation kann dann von der Datenverarbeitungsanlage as a result of implantation can then from the data processing system 36 36 miteinbezogen werden. be included. Dies ist möglich, da aufgrund der relativen Orientierung der Markiervorrichtungen This is possible because, due to the relative orientation of the marking devices 26 26 und and 28 28 vor und nach der Implantation die Lage des Femurs before and after the implantation, the position of the femur 12 12 relativ zum Beckenknochen relative to the pelvic bone 22 22 bekannt ist. is known.
  • Durch Palpation des zweiten charakteristischen Punktes By palpation of the second characteristic point 76 76 am Trochanter major the greater trochanter 78 78 vor und nach der Implantation bei beiden hier erläuterten Verfahren wird somit die Möglichkeit eröffnet, die Berechnung der Längenänderung und der Änderung des Versatzes des Femurs before and after implantation in both methods discussed here the possibility of calculating the length change and the change of the offset of the femur is thus opened, 12 12 zum Einen auf mehr Daten zu stützen, als dies bei bekannten Verfahren der Fall ist, und zum Anderen voneinander entkoppelt durchzuführen. to support a more data than is the case with known methods, and on the other hand are decoupled from each perform. Dies erlaubt es, die Längenänderung und die Veränderung des Versatzes mit höherer Genauigkeit zu berechnen, als dies bislang möglich ist. This makes it possible to calculate the change in length and the change of the offset with higher precision than has been possible. Der Operateur kann dadurch eine zuverlässigere Einschätzung über den Einfluss der Implantation auf die Beinstellung des Patienten vornehmen. The surgeon can thus make a reliable estimate of the effect of implantation on the position of the legs of the patient.
  • Zudem kann das Ergebnis einer herkömmlichen Berechnungsmethode, die auf der neutralen Position des Femurs In addition, the result of a conventional calculation method, based on the neutral position of the femur can 12 12 basiert, auf Übereinstimmung mit dem Ergebnis der Berechnung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren überprüft werden. based, are checked for agreement with the result of calculation by the inventive process. Der Operateur hat dadurch eine Kontrollmöglichkeit zur Verfügung, die es erlaubt, die Gefahr einer fehlerhaften Implantation zu verringern. The surgeon thus has a possibility of control is available, which allows to reduce the risk of an incorrect implantation.
  • Das oben beschriebene Verfahren sowie vorteilhafte Ausführungsformen desselben können ferner auch verkörpert sein in einem Computerprogrammprodukt, welches ein computerlesbares Medium und ein auf diesem gespeichertes Computerprogramm mit Programmcodemitteln umfasst. thereof can be the above described method and advantageous embodiments further also be embodied in a computer program product comprising a computer readable medium and a program stored on this computer program with program code means. Die Programmcodemittel sind dazu geeignet, die Bedienperson bei der Durchführung eines oder beider erfindungsgemäßen Verfahren anzuweisen und anzuleiten, damit diese die für die Durchführung des Verfahrens erforderlichen Schritte durchführen kann, um Ortskoordinaten aller für die Berechnung der Längenänderung und der Änderung des Versatzes des Femurs The program code means are adapted to instruct the operator in the implementation of one or both methods of the invention and to guide so that it can perform the necessary data for carrying out the method steps to position coordinates of all for calculating the length change and the change of the offset of the femur 12 12 erforderlichen Punkte zu detektieren. to detect required points. Das computerlesbare Medium kann insbesondere eine in The computer-readable medium can be in particular a 1 1 dargestellte DVD DVD shown 82 82 , eine CD oder ein anderer nichtflüchtiges Speichermedium sein, beispielsweise ein USB-Speicher be a CD or other non-volatile storage medium, such as a USB memory 84 84 ( ( 1 1 ). ).
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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  • Zitierte Patentliteratur Cited patent literature
    • WO 2006/074954 A1 [0020] WO 2006/074954 A1 [0020]

Claims (24)

  1. Verfahren zur Bestimmung der cranio-caudalen Längenänderung und der medio-lateralen Änderung des Versatzes eines Femurs eines Patienten infolge der Implantation eines künstlichen Hüftgelenkes, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – es wird mittels einer chirurgischen Referenzmarkiervorrichtung ein Referenzkoordinatensystem definiert und im Referenzkoordinatensystem eine, erste cranio-caudale Referenzrichtung sowie eine zweite, medio-laterale Referenzrichtung quer zur ersten Referenzrichtung; Method for determining the cranio-caudal length change and the medio-lateral change of the offset of a femur of a patient due to the implantation of an artificial hip joint, characterized by the following features: - it defines a reference coordinate system by means of a surgical Referenzmarkiervorrichtung and in the reference coordinate system, a, first cranio caudale reference direction and a second medio-lateral reference direction transverse to the first reference direction; – es wird eine erste chirurgische Markiervorrichtung am Femur festgelegt zur Definition eines ersten charakteristischen Punktes am Femur; - there is a first surgical marking fixed to the femur to define a first characteristic point on the femur; – es werden vor und nach der Implantation – die Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes des Femurs im Referenzkoordinatensystem bestimmt durch Detektion des ersten charakteristischen Punktes am Femur sowie – die Ortskoordinaten eines zweiten charakteristischen Punktes des Femurs im Referenzkoordinatensystem bestimmt, wobei zumindest vor der Implantation der zweite charakteristische Punkt mittels einer zweiten chirurgischen Markiervorrichtung am Femur detektiert wird; - there are before and after the implantation - the location coordinates of the first characteristic point of the femur in the reference coordinate system determined by detection of the first characteristic point on the femur, and - determining the spatial coordinates of a second characteristic point of the femur in the reference coordinate system, said characteristic at least prior to implantation of the second point by means of a second surgical marking is detected on the femur; – es wird die räumliche Änderung der Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes infolge der Implantation im Referenzkoordinatensystem berechnet; - it calculates the spatial variation of the position coordinates of the first characteristic point as a result of implantation in the reference coordinate system; – es wird die räumliche Änderung der Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes infolge der Implantation im Referenzkoordinatensystem berechnet; - it calculates the spatial variation of the position coordinates of the second characteristic point as a result of implantation in the reference coordinate system; – es wird die Längenänderung des Femurs ermittelt durch Projektion der räumlichen Änderung der Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes auf die cranio-caudale Referenzrichtung; - it is the change in length of the femur determined by projection of the spatial variation of the position coordinates of the first characteristic point on the reference craniocaudal direction; und – es wird die Änderung des Versatzes des Femurs ermittelt durch Projektion der räumlichen Änderung der Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes auf die medio-laterale Referenzrichtung. and - it is determined by projection of the spatial variation of the position coordinates of the second characteristic point on the medio-lateral reference direction, the change of the offset of the femur.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes und des zweiten charakteristischen Punktes vor und/oder nach der Implantation in der Neutralstellung des Femurs relativ zum Beckenknochen bestimmt werden. The method of claim 1, characterized in, be determined after implantation in the neutral position of the femur relative to the pelvic bone that the location coordinates of the first characteristic point and the second characteristic point prior to and / or.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzmarkiervorrichtung am Beckenknochen festgelegt wird. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the Referenzmarkiervorrichtung is set on the pelvic bone.
  4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Referenzkoordinatensystem Ortskoordinaten der linken Spina iliaca anterior superior (linker oberer Darmbeinstachel), der rechten Spina iliaca anterior superior (rechter oberer Darmbeinstachel) und der Symphysis pubis (Schambein) jeweils durch Detektion am Beckenknochen bestimmt werden, dass die medio-laterale Referenzrichtung definiert wird als verlaufend längs einer gedachten Verbindungslinie des linken oberen Darmbeinstachels mit dem rechten oberen Darmbeinstachel und dass die cranio-caudale Referenzrichtung definiert wird als verlaufend längs einer gedachten vorzugsweise orthogonalen Projektion des Schambeins auf die gedachte Verbindungslinie. Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the reference coordinate system position coordinates of the left anterior superior iliac spine (left superior iliac spine), the right anterior superior iliac spine (right superior iliac spine), and the symphysis pubis (pubic bone) each determined by detecting the pelvic bone be that the medio-lateral reference direction is defined as extending along an imaginary line joining the left superior iliac spine with the right-superior iliac spine, and that the cranio-caudal reference direction is defined as extending along an imaginary preferably orthogonal projection of the pubic bone to the imaginary connecting line.
  5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes nach der Implantation bestimmt werden durch Detektion des zweiten charakteristischen Punktes am Femur mittels der zweiten chirurgischen Markiervorrichtung. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the spatial coordinates of the second characteristic point can be determined after implantation by detecting the second characteristic point on the femur by means of the second surgical marker.
  6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes nach der Implantation bestimmt werden, indem der räumliche Abstand der Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes von den Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes vor der Implantation berechnet wird und der räumliche Abstand den Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes nach der Implantation hinzugefügt wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the spatial coordinates of the second characteristic point can be determined after the implantation by the spatial distance of the position coordinates of the second characteristic point is calculated from the position coordinates of the first characteristic point prior to implantation and the spatial distance the location coordinates of the first characteristic point is added after the implantation.
  7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste charakteristische Punkt im Bereich des distalen Endes des Femurs detektiert wird und/oder dass der erste charakteristische Punkt auf oder nahe der mechanischen Femurachse detektiert wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first characteristic point at the distal end of the femur is detected and / or that the first characteristic point on or near the mechanical axis of the femur is detected.
  8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite charakteristische Punkt proximaler am Femur detektiert wird als der erste charakteristische Punkt. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the second characteristic point is detected at the proximal femur than the first characteristic point.
  9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite charakteristische Punkt am Trochanter major des Femurs detektiert wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the second characteristic point on the trochanter major is detected of the femur.
  10. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite charakteristische Punkt durch Palpation mittels der zweiten Markiervorrichtung detektiert wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the second characteristic point by palpation by the second marking device is detected.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite charakteristische Punkt subkutan palpiert wird. A method according to claim 10, characterized in that the second characteristic point is palpated subcutaneously.
  12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der voranstehenden Ansprüche, umfassend: – ein chirurgisches Navigationssystem ( Apparatus for carrying out the method according to one of the preceding claims, comprising: - a surgical navigation system ( 24 24 ) zur Bestimmung der Position und der Orientierung von mindestens einer chirurgischen Markiervorrichtung ( ) (To determine the position and orientation of at least a surgical marking 26 26 , . 28 28 , . 30 30 ) im Raum; ) in the room; – mindestens eine zwei oder mehr Markerelemente ( - at least one, two or more marker elements ( 32 32 , . 33 33 ) umfassende Referenzierungseinrichtung ( ) Comprehensive Referenzierungseinrichtung ( 27 27 , . 29 29 , . 31 31 ), die an der mindestens einen Markiervorrichtung ( ), The (at least one marking 26 26 , . 28 28 , . 30 30 ) angeordnet oder mit dieser verbindbar ist; or is arranged) connected therewith; – eine Nachweisvorrichtung ( - a detection device ( 34 34 ) zum Detektieren von von den Markerelementen ( ) For detecting (of the marker elements 32 32 , . 33 33 ) ausgesandter oder reflektierter Strahlung; ) Emitted or reflected radiation; – eine Datenverarbeitungsanlage ( - a data processing system ( 36 36 ) zur Verarbeitung von vom Navigationssystem ( ) For processing (by the navigation system 24 24 ) bestimmbaren Positions- und Orientierungsdaten der Markerelemente ( ) Determinable position and orientation data of the marker elements ( 32 32 , . 33 33 ) im Raum; ) in the room; – eine am Femur ( - one (the femur 12 12 ) eines Patienten ( () Of a patient 14 14 ) festlegbare erste chirurgische Markiervorrichtung ( ) Fixable first surgical marker ( 28 28 ) zur Definition eines ersten charakteristischen Punktes ( ) (For the definition of a first characteristic point 74 74 ) des Femurs ( () Of the femur 12 12 ), wobei das Navigationssystem ( ), Wherein the navigation system ( 24 24 ) und/oder die Datenverarbeitungsanlage ( () And / or the data processing system 36 36 ) so ausgebildet und programmiert ist, dass mittels einer Referenzmarkiervorrichtung ( ) is so designed and programmed (by means of a Referenzmarkiervorrichtung 26 26 ) ein Referenzkoordinatensystem definierbar ist und im Referenzkoordinatensystem eine erste, cranio-caudale Referenzrichtung ( ) A reference coordinate system can be defined and in the reference coordinate system, a first reference craniocaudal direction ( 60 60 ) sowie eine zweite, medio-laterale Referenzrichtung ( ) And a second medio-lateral reference direction ( 58 58 ) quer zur ersten Referenzrichtung ( ) (Transverse to the first reference direction 60 60 ) und wobei: – Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes ( ) And wherein: - spatial coordinates of the first characteristic point ( 74 74 ) des Femurs ( () Of the femur 12 12 ) vor und nach der Implantation bestimmbar sind durch Detektion des ersten charakteristischen Punktes ( ) Before and after implantation are determined (by detection of the first characteristic point 74 74 ) am Femur ( ) (On the femur 12 12 ); ); – Ortskoordinaten eines zweiten charakteristischen Punktes ( (Location coordinates of a second characteristic point - 76 76 ) des Femurs ( () Of the femur 12 12 ) vor und nach der Implantation bestimmbar sind und hiervon zumindest vor der Implantation durch Detektion des zweiten charakteristischen Punktes ( ) Are determined before and after the implantation and thereof (at least prior to implantation by detecting the second characteristic point 76 76 ) am Femur ( ) (On the femur 12 12 ) mittels einer zweiten chirurgischen Markiervorrichtung ( ) (By means of a second surgical marking 30 30 ); ); und wobei die Datenverarbeitungsanlage ( and wherein the data processing system ( 36 36 ) so ausgebildet und programmiert ist, dass sie: – die räumliche Änderung der Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes ( ) is so designed and programmed to: - the spatial variation of the position coordinates of the first characteristic point ( 74 74 ) infolge der Implantation im Referenzkoordinatensystem berechnet; ) Calculated as a result of implantation in the reference coordinate system; – die räumliche Änderung der Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes ( - the spatial variation of the position coordinates of the second characteristic point ( 76 76 ) infolge der Implantation im Referenzkoordinatensystem berechnet; ) Calculated as a result of implantation in the reference coordinate system; – die Längenänderung des Femurs ( (The change in length of the femur - 12 12 ) ermittelt durch Projektion der räumlichen Änderung der Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes ( ) Is determined (by the projection of the spatial variation of the position coordinates of the first characteristic point 74 74 ) auf die cranio-caudale Referenzrichtung ( ) (On the craniocaudal reference direction 60 60 ); ); und – die Änderung des Versatzes des Femurs ( and - the change of the offset of the femur ( 12 12 ) ermittelt durch Projektion der räumlichen Änderung der Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes ( ) Is determined (by the projection of the spatial variation of the position coordinates of the second characteristic point 76 76 ) auf die medio-laterale Referenzrichtung ( ) (On the medio-lateral reference direction 58 58 ). ).
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Vorrichtung ( Device according to claim 12, characterized in that (with the device 10 10 ) eine Anweisung ausgebbar ist, den Femur ( ) An instruction can be output, the femur ( 12 12 ) vor und/oder nach der Implantation in die Neutralstellung relativ zum Beckenknochen ( ) Before and / or after implantation in the neutral position (relative to the pelvic bone 22 22 ) zu überführen. ) To transfer.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Vorrichtung ( Device according to claim 12 or 13, characterized in that (with the device 10 10 ) eine Anweisung ausgebbar ist, dass die erste Markiervorrichtung ( ) An instruction can be output, that the first marking ( 28 28 ) im Bereich des distalen Endes des Femurs ( ) (In the region of the distal end of the femur 12 12 ) festgelegt wird und/oder dass die erste Markiervorrichtung ( ) Is determined and / or that the first marking ( 28 28 ) auf oder nahe der mechanischen Femurachse ( () On or near the mechanical axis of the femur 62 62 ) festgelegt wird. ) Is determined.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Vorrichtung ( Device according to one of claims 12 to 14, characterized in that (with the device 10 10 ) eine Anweisung ausgebbar ist, dass die Referenzmarkiervorrichtung ( ) An instruction can be output that the Referenzmarkiervorrichtung ( 26 26 ) am Beckenknochen ( ) (On the pelvic bone 22 22 ) festgelegt wird. ) Is determined.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Vorrichtung ( Device according to one of claims 12 to 15, characterized in that (with the device 10 10 ) eine Anweisung ausgebbar ist, Ortskoordinaten der linken Spina iliaca anterior superior (linker oberer Darmbeinstachel) ( ) An instruction can be output, position coordinates of the left anterior superior iliac spine (left superior iliac spine) ( 50 50 ), der rechten Spina iliaca anterior superior (rechter oberer Darmbeinstachel) ( ), The right anterior superior iliac spine (right superior iliac spine) ( 52 52 ) und der Symphysis pubis (Schambein) ( ) And the symphysis pubis (pubic bone) ( 54 54 ) jeweils durch Detektion am Beckenknochen ( (), Respectively, by detecting the pelvic bone 22 22 ) zu bestimmen, und dass das Navigationssystem ( ) To determine, and that the navigation system ( 24 24 ) und/oder die Datenverarbeitungsanlage ( () And / or the data processing system 36 36 ) so ausgebildet und programmiert ist, dass die medio-laterale Referenzrichtung ( ) is so designed and programmed so that the medio-lateral reference direction ( 58 58 ) definiert wird als verlaufend längs einer gedachten Verbindungslinie des linken oberen Darmbeinstachels ( ) Is defined as extending (along an imaginary line connecting the upper left iliac spine 50 50 ) mit dem rechten oberen Darmbeinstachel ( ) (With the right-superior iliac spine 52 52 ) und dass die cranio-caudale Referenzrichtung ( ) And that the craniocaudal reference direction ( 60 60 ) definiert wird als verlaufend längs einer gedachten vorzugsweise orthogonalen Projektion des Schambeins ( ) Is defined as extending along a preferably imaginary orthogonal projection of the pubic bone ( 54 54 ) auf die gedachte Verbindungslinie. ) To the imaginary line.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Vorrichtung ( Device according to one of claims 12 to 16, characterized in that (with the device 10 10 ) eine Anweisung ausgebbar ist, die Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes ( ) Is an instruction can be output (the position coordinates of the second characteristic point 76 76 ) nach der Implantation durch Detektion des zweiten charakteristischen Punktes ( ) (After implantation by detecting the second characteristic point 76 76 ) am Femur ( ) (On the femur 12 12 ) mittels der zweiten chirurgischen Markiervorrichtung ( ) (By means of the second surgical marking 30 30 ) zu bestimmen. to be determined).
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Navigationssystem ( Apparatus as claimed in any one of claims 12 to 17, that the navigation system ( 24 24 ) und/oder die Datenverarbeitungsanlage ( () And / or the data processing system 36 36 ) so ausgebildet und programmiert ist, dass die Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes ( ) is so designed and programmed such that the spatial coordinates of the second characteristic point ( 76 76 ) nach der Implantation bestimmt werden, indem der räumliche Abstand der Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes ( ) Are determined after the implantation by the spatial distance of the position coordinates of the second characteristic point ( 76 76 ) von den Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes ( ) (Of the local coordinates of the first characteristic point 74 74 ) vor der Implantation berechnet wird und der räumliche Abstand den Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes ( ) Is calculated prior to implantation and the spacing (the position coordinates of the first characteristic point 74 74 ) nach der Implantation hinzugefügt wird. ) Is added after implantation.
  19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Vorrichtung ( Device according to one of claims 12 to 18, characterized in that (with the device 10 10 ) eine Anweisung ausgebbar ist, dass der zweite charakteristische Punkt ( ) Is an instruction can be output, that the second characteristic point ( 76 76 ) proximaler am Femur ( ) Proximal (to the femur 12 12 ) detektiert wird als der erste charakteristische Punkt ( ) Is detected (when the first characteristic point 74 74 ). ).
  20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Vorrichtung ( Device according to one of claims 12 to 19, characterized in that (with the device 10 10 ) eine Anweisung ausgebbar ist, dass der zweite charakteristische Punkt ( ) Is an instruction can be output, that the second characteristic point ( 76 76 ) am Trochanter Major ( ) (The greater trochanter 78 78 ) des Femurs ( () Of the femur 12 12 ) detektiert wird. ) Is detected.
  21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Vorrichtung ( Apparatus according to one of claims 12 to 20 that (with the device 10 10 ) eine Anweisung ausgebbar ist, dass der zweite charakteristische Punkt ( ) Is an instruction can be output, that the second characteristic point ( 76 76 ) durch Palpation detektiert wird, wobei die zweite Markiervorrichtung ( ) Is detected by palpation, wherein said second marker ( 30 30 ) als navigiertes Tastinstrument ( ) (As navigated scanning instrument 44 44 ) ausgebildet ist. ) is trained.
  22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Vorrichtung ( Device according to claim 21, characterized in that (with the device 10 10 ) eine Anweisung ausgebbar ist, dass der zweite charakteristische Punkt ( ) Is an instruction can be output, that the second characteristic point ( 76 76 ) subkutan palpiert wird. ) Is palpated subcutaneously.
  23. Computerprogrammprodukt mit einem computerlesbaren Medium ( Computer program product having a computer readable medium ( 82 82 , . 84 84 ) und einem auf dem computerlesbaren Medium gespeicherten Computerprogramm mit Programmcodemitteln, die dazu geeignet sind, bei Ablauf des Computerprogramms auf einem Computer ( ) And a stored on the computer readable medium of the computer program with program code means which are capable of (on a computer when the computer program 36 36 ) eines Navigationssystems ( () Of a navigation system 24 24 ) ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 auszuführen. ) Carry out a method according to any one of claims 1 to 11.
  24. Computerprogramm mit Programmcodemitteln, die dazu geeignet sind, bei Ablauf des Computerprogramms auf einem Computer ( Computer program with program code means which are capable of (on a computer when the computer program 36 36 ) eines Navigationssystems ( () Of a navigation system 24 24 ) ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 auszuführen. ) Carry out a method according to any one of claims 1 to 11.
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