-
Die Erfindung betrifft eine Referenzvorrichtung für einen chirurgischen Eingriff im Bereich der computerassistierten Chirurgie, mit mindestens einem Trägerelement, mit mindestens einem Befestigungselement zur Befestigung des Trägerelements an einer Patientenstruktur und mit mindestens einer Markeranordnung, wobei das Trägerelement die Markeranordnung aufweist.
-
Die vorgenannten Referenzvorrichtungen sind seit einiger Zeit im Stand der Technik bekannt, wobei die computerassistierte Chirurgie insgesamt eine vergleichsweise junge technische Disziplin ist, in der bildgebende Verfahren zur Beschreibung von operativ zu behandelnden Patientenstrukturen und Techniken zur Lageerfassung eines Operationswerkzeuges relativ zur Lage des Patienten zusammengeführt werden.
-
Anhand von präoperativ erfassten und segmentierten Bilddaten über das operative Zielgebiet kann ein Eingriff zunächst geplant werden. Die präoperativ erfassten Bilddaten werden üblicherweise vor dem operativen Eingriff mittels Röntgen-Technik (konventionell oder mittels Computer-Tomographie (CT)) oder Magnetresonanz-Tomographie (MRT) in einem separaten Vorgang außerhalb des Operationssaals gewonnen und bestehen aus einem räumlichen Bilddatensatz in einem Bildkoordinatensystem. Die räumlichen Bilddaten werden dann vor allem auch als Hilfestellung für den Chirurgen während der Operation verwendet. Dabei wird in die erfassten dreidimensionalen Bilddaten das mittels eines 3D-Lokalisiersystems räumlich erfasste chirurgische Instrument des Operateurs virtuell eingeblendet, so dass der Operateur – am Bildschirm – einen räumlichen Eindruck davon gewinnen kann, an welcher Stelle sich das von ihm manuell, teilrobotisch oder gänzlich robotisch geführte Operationswerkzeug in Bezug auf den Patienten, also in Bezug zu der operativ zu behandelnden Patientenstruktur befindet.
-
Die Referenzvorrichtungen kommen in solchen Operationssituationen zum Einsatz, bei denen nicht sichergestellt oder nicht sicherstellbar ist, dass die zu behandelnde Patientenstruktur während der Operation eine feste Lage bezüglich des 3D-Lokalisiersystems beibehält, was beispielsweise bei der Wirbelsäulenchirurgie häufig der Fall ist.
-
Zur Lageerfassung des Operationswerkzeugs werden im Operationssaal installierte 3D-Lokalisiersysteme verwendet, die bezogen auf ihr eigenes Koordinatensystem fortwährend die Ortskoordinaten des erfassten Operationswerkzeugs ermitteln und zur Verfügung stellen. Zur Erfassung und Lageidentifizierung sind die Operationswerkzeuge mit einer Markeranordnung ausgestattet, die Kennzeichnungsmittel umfasst, die von dem eingesetzten 3D-Lokalisiersystem gut identifizierbar sind. Bei passiven Markeranordnungen kann es sich bei den Kennzeichnungsmitteln beispielsweise um retroreflektierende Oberflächen handeln, um Oberflächen, die fluoreszieren oder Licht nur in einem bestimmten Wellenlängenbereich abgeben bzw. reflektieren. Derartige Kennzeichnungsmittel der Markeranordnung können kugelförmig sein, so dass ein einzelnes Element der Markeranordnung keine Vorzugsrichtung erkennen lässt. In diesem Fall müssen zur eindeutigen Lageidentifizierung gleichzeitig mindestens drei für sich erkennbare Marker der Markeranordnung am Operationswerkzeug erkennbar sein. Wenn nur ein einziger Marker der Markeranordnung zur eindeutigen Lageidentifizierung herangezogen werden soll, muss dieser durch Form- und/oder Farbgebung oder sonstiger Eigenschaften eine hinreichende Anzahl an von dem Lokalisiersystem erkennbaren Merkmalen aufweisen, die dem Lokalisiersystem eine eindeutige Lageerkennung ermöglicht. Andere Markeranordnungen weisen aktive Kennzeichnungsmittel auf, die also selbständig Signale emittieren, die von dem 3D-Lokalisiersystem identifizierbar sind.
-
Damit die während der Operation dargestellte virtuelle Operationssituation – Lage des dargestellten virtuellen Operationswerkzeugs zur dargestellten virtuellen Patientenstruktur in Form der Bilddaten – die tatsächliche Operationssituation – Lage des realen Operationswerkzeuges zur realen Patientenstruktur – exakt wiedergibt, muss initial vor Beginn der Operation ein Abgleich zwischen Positionen in den Bilddaten im Bilddatenkoordinatensystem und entsprechenden realen Positionen an der Patientenstruktur im Koordinatensystem des 3D-Lokalisiersystems hergestellt werden; mathematisch ausgedrückt muss durch Abgleich entsprechender Strukturen die Transformationsmatrix zwischen beiden Koordinatensystemen ermittelt werden.
-
Zu diesem Abgleich können natürliche oder künstliche Landmarken in den Bilddaten und an der Patientenstruktur ausgewählt und einander zugeordnet (”gematched”) werden. Natürliche Landmarken sind dann ausreichend und praktikabel, wenn sie durch entsprechende Ausformungen der knöchernen Strukturen gut identifizierbar sind. Dazu müssen zum einen ihre 3D-Koordinaten im Bilddatenkoordinatensystem der (präoperativen) Aufnahme bestimmt werden, und zum anderen die entsprechenden Punkte an dem realen Patienten mit einem Pointer angetastet werden, dessen Position und damit die Position der Landmarken von dem 3D-Lokalisiersystem erfasst wird. Durch Verwenden der Punktepaare von mindestens drei Landmarken wird die Transformationsmatrix bestimmt.
-
Bei künstlichen Landmarken handelt es sich um Markierungen, die im englischen Sprachgebrauch als ”fiducials” bezeichnet werden. Sie werden nach Möglichkeit fest an dem Patienten, möglichst in der Nähe der operativ zu behandelnden Patientenstruktur, angebracht. Die Fiducials sind so ausgestaltet, dass sie von dem angewendeten präoperativ eingesetzten Verfahren zur Ermittlung der Bilddaten gut identifiziert werden können. Die Fiducials umfassen also Kennzeichnungsmittel, die opak für Messungen mit Röntgenstrahlen und/oder für Messungen mit der Kernspinresonanzmethode sind, so dass sie in dem Bilddatensatz in Erscheinung treten und dort segmentiert werden können. Dadurch sind die Positionen der Fiducials in Bezug auf die interessierende Patientenstruktur bekannt, sie lassen sich also in dem Bilddatenkoordinatensystem exakt beschreiben. Die Fiducialpositionen werden dann zur Erstellung der Transformationsmatrix mit einem von dem 3D-Lokalisiersystem erfassbaren Pointer angetastet.
-
Die Lage eines Operationswerkzeuges, das mit vom 3D-Lokalisiersystem identifizierbaren Kennzeichnungsmitteln ausgestattet ist, kann im Koordinatensystem des 3D-Lokalisiersystems relativ zur Patientenstruktur angegeben werden, deren Lage durch Antasten der Fiducialpositionen mit einem Pointer ermittelt wurde, der ebenfalls – wie zuvor erläutert – mit identifizierbaren Kennzeichnungsmitteln ausgestattet ist. Da durch den beschriebenen Abgleich (”matching”) sich entsprechender Fiducialpositionen ein eindeutiger Bezug zwischen dem Koordinatensystem der Bilddaten und dem Koordinatensystem des 3D-Lokalisiersystems herstellbar ist, ist ohne Weiteres verständlich, dass das Operationswerkzeug oder ein anderes Instrument – wie ein Pointer – mittels der ermittelten Transformationsmatrix lagerichtig virtuell in die Bilddaten eingeblendet werden kann. Bei fortlaufender Messung der Lage des Operationswerkzeuges durch das 3D-Lokalisiersystem können seine Bewegungen fortlaufend in den Bilddaten virtuell angezeigt werden, das heißt, der operierende Chirurg kann das Operationswerkzeug in den Bilddaten navigieren.
-
Die lagerichtige fortlaufende Einblendung des Operationswerkzeuges in den Bilddaten nach der bisher beschriebenen Methodik – ohne Einsatz einer Referenzvorrichtung – funktioniert nur korrekt, wenn die operativ zu behandelnde Patientenstruktur eine fest Lage bezüglich des 3D-Lokalisiersystems während der Operation beibehält. Um diese Voraussetzung zu umgehen, wird in der Regel vor Antasten der natürlichen oder künstlichen Landmarken die eingangs erwähnte Referenzvorrichtung an der knöchernen Patientenstruktur befestigt, im Falle von Wirbelsäulenoperationen beispielsweise an den Dornfortsätzen der Wirbelkörper. Die Referenzvorrichtung weist ein Trägerelement mit wenigstens einer Markeranordnung auf, die ihrerseits Kennzeichnungsmittel aufweist, die von einem 3D-Lokalisiersystem identifizierbar sind. Dieses Trägerelement wird an der knöchernen – und daher mechanisch stabilen – Struktur des Patienten rigide befestigt, wobei die Rigidität der Verbindung von elementarer Bedeutung ist.
-
Es können modifizierte Verfahren zur Bestimmung der Transformationsmatrix zwischen den Koordinatensystemen von Bilddaten und 3D-Lokalisiersystem angewendet werden, die sich von der bisher beschriebenen Methodik unterscheiden, wenn die dreidimensionale Bildgebung mittels einer geeigneten Bildgebungsmodalität unmittelbar vor Durchführung des chirurgischen Eingriffes im OP stattfindet. In diesem Fall kann die Transformationsmatrix durch einen Abgleichvorgang zwischen Bildgebungsgerät und 3D-Lokalisiersystem bestimmt werden. Bei diesen Verfahren handelt es sich meist um proprietäre Lösungen, die von den Herstellern der Bildgebungs- und Lokalisiersysteme in ihren Geräten implementiert und nicht oder nur teilweise offengelegt werden. Durch den Abgleichvorgang und die daraus abgeleitete Bestimmung der Transformationsmatrix ergibt sich eine kalibrierte Operationsumgebung, die es ermöglicht, bei fortlaufender Messung der Lage des Operationswerkzeuges durch das 3D-Lokalisiersystem seine Bewegungen fortlaufend in den Bilddaten virtuell anzuzeigen. Die Identifikation von natürlichen knöchernen Landmarken oder künstlichen Landmarken (Fiducials) und das Matching ihrer Koordinaten aus den Datensätzen von Bildgebungs- und 3D-Lokalisiersystem ist bei diesen Lösungen nicht erforderlich. Auch in diesen Fällen wird eine Referenzvorrichtung an der Patientenstruktur angebracht, deren Lage von dem 3D-Lokalisiersystem gemessen wird, um Bewegungen der Patientenstruktur während der Operation zu erfassen. Über die von dem 3D-Lokalisiersystem erkennbare Markeranordnung der Referenzvorrichtung ist die Lage der Referenzvorrichtung und damit auch die Lage der Patientenstruktur fortwährend bestimmbar.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die die Bestimmung der Transformationsmatrix zwischen den Koordinatensystemen von Bilddaten und 3D-Lokalisiersystem bei Einsatz einer 3D-Bildgebungsmodalität im OP und unter Verwendung einer Referenzvorrichtung ermöglicht. Erfindungsgemäß wird dabei
-
Die zuvor hergeleitete und aufgezeigte Aufgabe ist bei der Referenzvorrichtung, von der die Erfindung ausgeht, dadurch gelöst, dass die Markeranordnung wenigstens ein erstes Kennzeichnungsmittel umfasst, das opak für Messungen mit Röntgenstrahlen und/oder für Messungen nach der Kernspinresonanzmethode ist und dass die Markeranordnung wenigstens ein zweites Kennzeichnungsmittel umfasst, das von einem 3D-Lokalisiersystem identifizierbar ist, wobei das erste Kennzeichnungsmittel und das zweite Kennzeichnungsmittel eine definierte geometrische Lage zueinander haben. Die erfindungsgemäße Referenzvorrichtung unterscheidet sich also von aus dem Stand der Technik bekannten Referenzvorrichtungen dadurch, dass sie nicht nur die zweiten Kennzeichnungsmittel umfasst, die von dem 3D-Lokalisiersystem identifizierbar sind, sondern darüber hinaus in der Markeranordnung auch erste Kennzeichnungsmittel umfasst, die in der (präoperativen) Bilderfassung mit Röntgen-Technik identifizierbar sind.
-
Durch die vergleichsweise einfache Maßnahme der Integration eines ersten Kennzeichnungsmittels und eines zweiten Kennzeichnungsmittels in der Markeranordnung wird ein weitreichender Vorteil erzielt, nämlich der Vorteil, dass der räumliche Zusammenhang zwischen den dreidimensionalen Bilddaten (mit den darin identifizierten ersten Kennzeichnungsmitteln) und der Lage der Referenzvorrichtung – und damit der Lage der interessierenden Patientenstruktur – konstruktiv vorgegeben ist und nicht erst in einem separaten Matching-Prozess hergestellt werden muss. Der Zusammenhang zwischen den ersten Kennzeichnungsmitteln und den zweiten Kennzeichnungsmitteln ist deshalb konstruktiv vorgegeben, weil das erste Kennzeichnungsmittel und das zweite Kennzeichnungsmittel erfindungsgemäß eine definierte und damit bekannte geometrische Lage zueinander haben. Wenn das 3D-Lokalisiersystem die Position des zweiten Kennzeichnungsmittels in der Markeranordnung erfasst, ist durch die konstruktive Vorgabe automatisch auch die Lage des ersten Kennzeichnungsmittels bekannt, da die definierte und bekannte geometrische Lage der ersten und zweiten Kennzeichnungsmittel eine solche geometrische Schlussfolgerung erlaubt. Es ist demnach bei Verwendung der erfindungsgemäßen Referenzvorrichtung weder ein zusätzliches manuelles Matching erforderlich, genauso wenig wie auf eine proprietäre kalibrierte Messumgebung zurückgegriffen werden muss. Erfindungsgemäß wird das Matchen von charakteristischen Positionen in den dreidimensionalen Bilddaten und in der Realität im Koordinatensystem des 3D-Lokalisiersystems vereinfacht und ein Abgleichvorgang zwischen Bildgebungs- und 3D-Lokalisiersystem, der herstellerspezifische Komponenten benötigt, ist nicht erforderlich.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Referenzvorrichtung ist vorgesehen, dass die Markeranordnung als wenigstens ein Kombinationsmarker ausgebildet ist, so dass das erste Kennzeichnungsmittel und das zweite Kennzeichnungsmittel ortsgleich realisiert sind, die definierte geometrische Lage zueinander besteht also in einer Lageidentität. Dies setzt voraus, dass der Kombinationsmarker sowohl opak für Messungen mit Röntgenstrahlen und/oder für Messungen nach der Kernspinresonanzmethode ist, wie der Kombinationsmarker auch von einem 3D-Lokalisiersystem identifizierbar sein muss, beispielsweise also über eine retroreflektierende Oberflächenstruktur verfügen muss, wenn dies die Technologie ist, mit der das 3D-Lokalisiersystem arbeitet. Wenn davon die Rede ist, dass das erste Kennzeichnungsmittel und das zweite Kennzeichnungsmittel ortsgleich realisiert sind, dann ist damit gemeint, dass die Kennzeichnungsmittel ortsgleich im Sinne der örtlichen Auflösung des 3D-Lokalisiersystems sind. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass mindestens drei Kombinationsmarker in der Markeranordnung realisiert sind, besonders bevorzugt sogar vier und mehr Kombinationsmarker. Insgesamt müssen mindestens drei Kombinationsmarker von dem 3D-Lokalisiersystem gleichzeitig eindeutig identifiziert werden können, um die Lage der Referenzvorrichtung auch eindeutig ermitteln zu können.
-
Eine zu der vorgenannten Ausführungsform alternative Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Referenzvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass das erste Kennzeichnungsmittel und das zweite Kennzeichnungsmittel der Markeranordnung beabstandet voneinander realisiert sind. In diesem Fall besteht die definierte geometrische Lage des ersten Kennzeichnungsmittels zu dem zweiten Kennzeichnungsmittel in einer oder mehreren Abstandsinformationen.
-
Unabhängig davon, ob das erste Kennzeichnungsmittel und das zweite Kennzeichnungsmittel als ein Kombinationsmarker ausgebildet sind oder unterscheidbar beabstandet voneinander realisiert sind, ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Referenzvorrichtung vorgesehen, dass das erste Kennzeichnungsmittel und/oder das zweite Kennzeichnungsmittel unzusammenhängend verteilt auf dem Trägerelement realisiert sind bzw realisiert ist. Durch die mehrstückige Verteilung des ersten Kennzeichnungsmittels und/oder des zweiten Kennzeichnungsmittels auf dem Trägerelement wird die Unterscheidbarkeit der verschiedenen Elemente des ersten und/oder der verschiedenen Elemente des zweiten Kennzeichnungsmittels durch das 3D-Lokalisiersystem vereinfacht. Alternativ dazu kann auch vorgesehen sein, dass das erste Kennzeichnungsmittel einstückig ausgebildet ist und/oder dass das zweite Kennzeichnungsmittel einstückig ausgebildet ist. In diesem Fall muss das erste Kennzeichnungsmittel bzw. das zweite Kennzeichnungsmittel durch Form und/oder Farbgebung oder sonstige Eigenschaften eine hinreichende Anzahl an von dem 3D-Lokalisiersystem erkennbaren Merkmalen aufweisen, die dem Lokalisiersystem eine eindeutige Lageerkennung des einstückigen Kennzeichnungsmittels ermöglicht.
-
Im Einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Referenzvorrichtung auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die folgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen
-
1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Referenzvorrichtung mit Kombi nationsmarkern,
-
2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Referenzvorrichtung mit Kombinationsmarkern,
-
3 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Referenzvorrichtung mit auf dem Trägerelement verteilten Kennzeichnungsmitteln,
-
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Referenzvorrichtung mit jeweils zusammenhängend realisiertem ersten und zweiten Kennzeichnungsmittel und
-
5 eine erfindungsgemäße Referenzvorrichtung mit Kalibrierhülsen.
-
In den 1 bis 5 ist jeweils dargestellt eine Referenzvorrichtung 1 für einen chirurgischen Eingriff im Bereich der computerassistierten Chirurgie. Die dargestellten Referenzvorrichtungen 1 weisen jeweils ein Trägerelement 2 und ein Befestigungselement 3 auf. Das Befestigungselement 3 dient jeweils zur Befestigung des Trägerelements 2 an einer operativ zu behandelnden Patientenstruktur. Die Befestigungselemente 3 weisen dazu ein Gewinde auf und können zur Anpassung an die Patientenstruktur auch feststellbare Gelenke aufweisen, worauf es vorliegend jedoch nicht ankommt. Das Trägerelement 2 weist jeweils eine Markeranordnung 4 auf.
-
Die Besonderheit der dargestellten Referenzvorrichtungen 1 liegt in der Ausgestaltung der Markeranordnung 4. Die Markeranordnungen 4 zeichnen sich jeweils dadurch aus, dass sie ein erstes Kennzeichnungsmittel 5 umfassen, das opak für Messungen mit Röntgenstrahlen und/oder für Messungen nach der Kernspinresonanzmethode ist. Ferner weisen die dargestellten Markeranordnungen 4 jeweils auch wenigstens ein zweites Kennzeichnungsmittel 6 auf, das von einem 3D-Lokalisiersystem identifizierbar ist. Von Bedeutung ist für alle Ausführungsbeispiele, dass das erste Kennzeichnungsmittel 5 und das zweite Kennzeichnungsmittel 6 eine definierte geometrische Lage zueinander haben, wobei diese definierte geometrische Lage konstruktiv bedingt und vorgegeben ist.
-
In den Ausführungsbeispielen gemäß den 1, 2 und 5 ist die Markeranordnung 4 durch mehrere Kombinationsmarker ausgebildet, bei denen das erste Kennzeichnungsmittel 5 und das zweite Kennzeichnungsmittel 6 ortsgleich realisiert sind. Die Kombinationsmarker sind hier jeweils angedeutet durch kugelförmige Markerelemente, die teilweise schraffiert sind. Die Darstellung soll verdeutlichen, dass das erste Kennzeichnungsmittel 5 und das zweite Kennzeichnungsmittel 6 an quasi einer räumlichen Position realisiert sind, also ortsgleich realisiert sind, jedenfalls im Hinblick auf die örtliche Auflösungsfähigkeit des 3D-Lokalisiersystems.
-
Wie bereits im allgemeinen Beschreibungsteil ausführlich dargestellt worden ist, ermöglicht die gleichzeitige Realisierung von ersten Kennzeichnungsmitteln 5, die in der Bildgebung identifizierbar sind, und von zweiten Kennzeichnungsmitteln 6, die von dem 3D-Lokalisiersystem identifizierbar sind, eine eindeutige Zuordnung von charakteristischen Positionen in den Bilddaten zu erfassten Positionen von dem 3D-Lokalisiersystem, so dass ein die Referenzvorrichtung 1 betreffendes separates Matching entfallen kann.
-
Den Ausführungsbeispielen gemäß den 1, 2 und 5 ist gemeinsam, dass jeweils drei Kombinationsmarker vorgesehen sind, was die Mindestanzahl an Markern ist, um eine eindeutige Lagebestimmung der Referenzvorrichtung 1 durch das 3D-Lokalisiersystem zu ermöglichen.
-
Im Unterschied zu den Ausführungsbeispielen in den 1, 2 und 5 zeichnen sich die Ausführungsbeispiele gemäß den 3 und 4 dadurch aus, dass das erste Kennzeichnungsmittel 5 und das zweite Kennzeichnungsmittel 6 der Markeranordnung beabstandet voneinander realisiert sind. Dadurch ist zwar eine größere Anzahl an Markerelementen erforderlich – nämlich mindestens drei Markerelemente mit dem ersten Kennzeichnungsmittel 5 und drei Markerelemente mit dem zweiten Kennzeichnungsmittel 6 –, jedoch ist meist die Fertigung von Markerelementen einfacher, die entweder nur opak sind für Messungen mit Röntgenstrahlen und/oder für Messungen nach der Kernspinresonanzmethode oder die identifizierbar sind von einem 3D-Lokalisiersystem.
-
Die ersten Kennzeichnungsmittel 5 und die zweiten Kennzeichnungsmittel 6 der Markeranordnung 4 haben eine eindeutig definierte geometrische Lage zueinander, so dass aus Kenntnis der Position der einen Kennzeichnungsmittel 5, 6 immer auch auf die Position der anderen Kennzeichnungsmittel 6, 5 geschlossen werden kann.
-
Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den 1 bis 3 und 5 sind das erste Kennzeichnungsmittel 5 und auch das zweite Kennzeichnungsmittel 6 jeweils unzusammenhängend verteilt auf dem Trägerelement 2 vorgesehen. Die unzusammenhängende Verteilung erfolgt hier jeweils durch kugelförmige Ausgestaltungen der ersten Kennzeichnungsmittel 5 und der zweiten Kennzeichnungsmittel 6, wobei jedes der Kennzeichnungsmittel 5, 6 durch drei kugelartige Strukturen realisiert ist. Die Verteilung der Kennzeichnungsmittel 5, 6 über die gesamte Erstreckung des Trägerelements 2 stellt geringere Anforderungen an das Auflösungsvermögen des 3D-Lokalisiersystems, insbesondere im Vergleich zu dem in 4 dargestellten Fall, in dem das erste Kennzeichnungsmittel 5 wie auch das zweite Kennzeichnungsmittel 6 jeweils für sich einstückig ausgebildet sind. In diesem Fall sind die Kennzeichnungsmittel 5, 6 räumlich konzentrierter, so dass geometrisch nah beieinander liegende und voneinander zu unterscheidende Merkmale von dem 3D-Lokaliersystem noch aufgelöst und erkannt werden können müssen. Diese Merkmale sind beim zweiten Kennzeichnungsmittels 6 sind durch unterschiedliche Schraffuren verdeutlicht.
-
Insbesondere anhand der 2 bis 5 ist erkennbar, dass die Kennzeichnungsmittel 5, 6 geometrisch eindeutig auf dem Trägerelement 2 angeordnet sind, wobei die geometrische Eindeutigkeit hier durch eine asymmetrische Anordnung der Kennzeichnungsmittel 5, 6 erzielt wird. Denkt man sich die ersten Kennzeichnungsmittel 5 untereinander und die zweiten Kennzeichnungsmittel 6 untereinander verbunden, so würden die ersten Kennzeichnungsmittel 5 und die zweiten Kennzeichnungsmittel 6 ein unregelmäßigen Vieleck aufspannen, was eine eindeutige Lageerfassung erlaubt.
-
Die in den 3 und 4 dargestellten Referenzvorrichtungen 1 zeichnen sich ferner dadurch aus, dass die Markeranordnung 4 in Form der ersten Kennzeichnungsmittel 5 und der zweiten Kennzeichnungsmittel 6 einstückig mit dem Trägerelement 2 ausgebildet sind. Durch die Einstückigkeit ist insbesondere eine einfache Handhabung der Referenzvorrichtung 1 gewährleistet, wie auch die Einhaltung und Erhaltung einer definierten geometrischen Lage des ersten Kennzeichnungsmittels 5 und des zweiten Kennzeichnungsmittels 6 zueinander. Die einstückige Ausführung hat auch Vorteile bei der sterilen Reinigung im Autoklav.
-
Bei anderen hier nicht dargestellten Ausführungsbeispielen sind das erste Kennzeichnungsmittel 5 und das zweite Kennzeichnungsmittel 6 in dem Trägerelement 2 ausgebildet, so dass das Trägerelement 2 von der Markeranordnung 4 gegenständlich ohne weiteres praktisch nicht unterscheidbar ist, gleichwohl die das erste Kennzeichnungsmittel 5 aufweisenden Bereiche durch entsprechende Messungen mit Röntgenstrahlungen oder durch Messungen nach der Kernspinresonanzmethode identifizierbar sind, und solche Bereiche mit dem zweiten Kennzeichnungsmittel 6 durch das 3D-Lokalisiersystem identifizierbar sind.
-
In den 2 bis 5 ist das Trägerelement 2 in Form eines Rahmens ausgestaltet, wobei das rahmenförmige Trägerelement 2 zwei Längsseiten 7 und zwei Stirnseiten 8 aufweist und wobei das rahmenförmige Trägerelement 2 ein im Wesentlichen rechteckiges Innenfeld 9 umschließt. Derartig ausgestaltete Referenzvorrichtungen 1 zeichnen sich durch eine besonders ausgeprägte Formstabilität aus, wobei sie gleichzeitig einen guten Zugang zu der interessierenden Patientenstruktur durch das Innenfeld 9 ermöglichen.
-
Bei einer weiteren Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Referenzvorrichtung ist vorgesehen, dass das rahmenförmige Trägerelement 2 größenveränderlich ist und über ein Einstellmittel die Größenveränderung quantitativ definiert einstellbar ist, was hier im Einzelnen nicht dargestellt ist. Dadurch wird eine Anpassung des Trägerelements an die Gegebenheiten der Patientenstruktur ermöglicht, wobei gleichzeitig eine eindeutige Information über die geometrische Lage des ersten Kennzeichnungsmittels zu dem zweiten Kennzeichnungsmittel erhalten bleibt.
-
In 5 sind auf dem Trägerelement 2 zusätzlich zwei Kalibrierhülsen 10 angeordnet, in die ein Kalibrierelement definiert einsteckbar ist. Mit den Kalibrierhülsen ist in Zusammenhang mit einem eingebrachten Kalibrierelement eine Positionsänderung der Referenzvorrichtung 1 gegenüber der Patientenstruktur während der Operation einfach erkennbar, wodurch durch Fehlnavigation verursachte Operationsfehler vermeidbar sind.
