DE102014102615A1 - Method for aligning the tibia relative to the femur in a high tibial osteotomy and apparatus for performing the method - Google Patents

Method for aligning the tibia relative to the femur in a high tibial osteotomy and apparatus for performing the method Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausrichtung der Tibia relativ zum Femur bei einer hohen tibialen Osteotomie (HTO). Das Verfahren umfasst die folgenden Verfahrensschritte: – Ermitteln der Lage der mechanischen Tibiachse im Raum; – Bereitstellen eines Ultraschallbildes einer Ultraschallsonde an einer Anzeigeeinheit, wobei mit der Ultraschallebene der Ultraschallsonde ein an und vorzugsweise auf der mechanischen Femurachse liegender charakteristischer Punkt erfasst und im Ultraschallbild dargestellt wird, wobei als Ultraschallsonde eine navigierte Ultraschallsonde verwendet wird, an der eine von einer Navigationseinrichtung verfolgte chirurgische Markiereinrichtung festgelegt ist; – Ermitteln eines Schnittpunktes der mechanischen Tibiaachse mit der Ultraschallebene und Anzeigen einer entsprechenden Schnittpunktmarkierung im Ultraschallbild; – Verfolgen der Lageänderung der mechanischen Tibiachse im Raum abhängig von der Osteotomie; – Ermitteln des veränderten Schnittpunktes der mechanischen Tibiaachse mit der Ultraschallebene und Anzeigen der veränderten Schnittpunktmarkierung im Ultraschallbild; – Feststellen, dass die Schnittpunktmarkierung und die Lage des charakteristischen Punktes im Ultraschallbild übereinstimmen oder im Wesentlichen übereinstimmen. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for aligning the tibia relative to the femur in a high tibial osteotomy (HTO). The method comprises the following method steps: determining the position of the mechanical tibia axis in space; Provision of an ultrasound image of an ultrasound probe on a display unit, wherein the ultrasound plane of the ultrasound probe detects a characteristic point located on and preferably on the mechanical femur axis and is displayed in the ultrasound image, wherein a navigated ultrasound probe is used as the ultrasound probe, followed by one of a navigation device surgical marking device is set; Determining an intersection of the mechanical tibial axis with the ultrasound plane and displaying a corresponding intersection marking in the ultrasound image; - tracking the change in position of the mechanical tibial axis in space depending on the osteotomy; Determining the changed point of intersection of the mechanical tibial axis with the ultrasound plane and displaying the changed point of intersection marking in the ultrasound image; - determining that the intersection marker and the location of the characteristic point in the ultrasound image are the same or substantially the same. Moreover, the invention relates to an apparatus for carrying out the method.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausrichtung der Tibia relativ zum Femur bei einer hohen tibialen Osteotomie (HTO).The invention relates to a method for aligning the tibia relative to the femur in a high tibial osteotomy (HTO).

Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die eine Navigationseinrichtung umfasst mit einer Nachweiseinheit zum Erfassen elektromagnetischer Strahlung, mit einer Datenverarbeitungseinheit zum Verarbeiten von Nachweissignalen der Nachweiseinheit und mit einer mit der Datenverarbeitungseinheit gekoppelten Anzeigeeinheit.Moreover, the invention relates to a device for carrying out the method, which comprises a navigation device with a detection unit for detecting electromagnetic radiation, with a data processing unit for processing detection signals of the detection unit and with a display unit coupled to the data processing unit.

Eine hohe tibiale Osteotomie (HTO) wird zur Korrektur von Beinachsabweichungen durchgeführt, bei denen die mechanische Femurachse (gedachte Verbindungslinie zwischen dem Zentrum des Hüftgelenks und dem Zentrum des Kniegelenks in der Frontalebene) einen Winkel zur mechanischen Tibiaachse (gedachte Verbindungslinie zwischen dem Zentrum des Kniegelenks und dem Zentrum des Sprunggelenks in der Frontalebene) einschließt. Die sich dadurch ergebende mechanische Beinachse verläuft nicht geradlinig. Dies äußert sich in einer Schiefstellung des Unterschenkels relativ zum Oberschenkel, wobei in der Frontalebene das O-Bein (Genu varum) vom X-Bein (Genu valgum) unterschieden wird. Die Tragachse des Beines (auch Mikulicz-Linie genannt), definiert durch eine gedachte Verbindungslinie zwischen dem Zentrum des Hüftgelenkes und dem Zentrum des Sprunggelenkes, verläuft dadurch im Abstand zum Kniegelenk. Dies äußert sich in einem einseitigen Verschleiß des Kniegelenkes medial (beim O-Bein) bzw. lateral (beim X-Bein). A high tibial osteotomy (HTO) is performed to correct leg deviations, where the mechanical femoral axis (imaginary line connecting the center of the hip joint and the center of the knee joint in the frontal plane) is at an angle to the mechanical tibial axis (imaginary line connecting the center of the knee joint) the center of the ankle in the frontal plane). The resulting mechanical leg axis is not straight. This manifests itself in a misalignment of the lower leg relative to the thigh, in the frontal plane, the O-leg (Genu varum) is distinguished from the X-leg (genu valgum). The support axis of the leg (also called the Mikulicz line), defined by an imaginary connecting line between the center of the hip joint and the center of the ankle, thereby extends at a distance from the knee joint. This manifests itself in unilateral wear of the knee joint medially (in the O-leg) or laterally (in the X-leg).

Zur Korrektur dieser Fehlstellung ist es bekannt, einen Eingriff im Bereich der proximalen Tibia durchzuführen. Bei der sogenannten "open wedge"-Technik wird dabei ein Osteotomieschnitt an der Tibia vorgenommen. Der distale Tibiaabschnitt wird relativ zum proximalen Tibiaabschnitt um eine noch verbleibende knöcherne Brücke geschwenkt, wodurch die Ausrichtung der Tibiaachse verändert wird. Die Tibiaachse kann in Übereinstimmung mit der mechanischen Femurachse gebracht und dadurch die mechanische Beinachse in Übereinstimmung mit der Mikulicz-Linie gebracht werden. Dies führt dazu, dass die Belastung im Kniegelenk medial und lateral ausgeglichen und einseitiger Verschleiß des Kniegelenkes korrigiert werden kann. To correct this malposition, it is known to perform an intervention in the area of the proximal tibia. In the so-called "open wedge" technique, an osteotomy cut is made on the tibia. The distal tibial segment is pivoted about a remaining bony bridge relative to the proximal tibial segment, thereby altering the orientation of the tibial axis. The tibial axis can be brought into alignment with the mechanical axis of the femur and thereby bring the mechanical leg axis in line with the Mikulicz line. As a result, the load in the knee joint can be compensated medially and laterally and unilateral wear of the knee joint can be corrected.

Zur Durchführung der hohen tibialen Osteotomie ist es ferner bekannt, dass am Femur und an der Tibia chirurgische Markiereinrichtungen angebracht werden, die von einer Navigationseinrichtung verfolgt werden können und den Operateur bei der Ausrichtung der Tibiaachse relativ zur Femurachse unterstützen können. Das Anbringen der Markiereinrichtung am Femur ist an sich unerwünscht, weil der eigentliche Eingriff an der Tibia durchgeführt wird und die Fixierung der Markiereinrichtung am Femur zu Trauma führt, weswegen bei Operateuren und Patienten Vorbehalte gegen die navigationsunterstützte HTO bestehen können.To perform the high tibial osteotomy, it is also known that surgical markers are attached to the femur and tibia, which can be tracked by a navigation device and can assist the surgeon in the alignment of the tibial axis relative to the femur axis. The attachment of the marking device to the femur is undesirable in itself, because the actual procedure is performed on the tibia and the fixation of the marking device on the femur leads to trauma, so there may be reservations for operators and patients against the navigation-assisted HTO.

Vorstehend wurde die HTO am Beispiel der Abwinkelung des Beines in der Frontalebene (O-Bein oder X-Bein) erläutert. Für die vorliegende Erfindung stellt dies jedoch keine Einschränkung dar. Denkbar sind auch Beinfehlstellungen in einer Sagittalebene, in welcher die Tibia nach vorne oder nach hinten relativ zum Femur abgewinkelt ist. Denkbar sind natürlich auch Fehlstellungen des Beines in einer Ebene, die im Winkel zur Frontal- und zur Sagittalebene ausgerichtet ist. Die Erfindung kann ferner nicht nur bei einer "open wedge"-Osteotomie zum Einsatz kommen, sondern auch bei anderen Arten der hohen tibialen Osteotomie.Above, the HTO was explained using the example of the angling of the leg in the frontal plane (O-leg or X-leg). For the present invention, however, this is not a restriction. Also conceivable are leg malpositions in a sagittal plane in which the tibia is angled forwards or backwards relative to the femur. Of course, deformations of the leg in a plane that is oriented at an angle to the frontal and the sagittal plane are also conceivable. Furthermore, the invention can be used not only in open wedge osteotomy but also in other types of high tibial osteotomy.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen, das bzw. die eine geringere Invasivität aufweist.Object of the present invention is to provide a method of the type mentioned above and an apparatus for performing the method, which has a lower invasiveness.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Ausrichtung der Tibia relativ zum Femur bei einer hohen tibialen Osteotomie gelöst, das gekennzeichnet ist durch die folgenden Verfahrensschritte:

  • – Ermitteln der Lage der mechanischen Tibiachse im Raum;
  • – Bereitstellen eines Ultraschallbildes einer Ultraschallsonde an einer Anzeigeeinheit, wobei mit der Ultraschallebene der Ultraschallsonde ein an und vorzugsweise auf der mechanischen Femurachse liegender charakteristischer Punkt erfasst und im Ultraschallbild dargestellt wird, wobei als Ultraschallsonde eine navigierte Ultraschallsonde verwendet wird, an der eine von einer Navigationseinrichtung verfolgte chirurgische Markiereinrichtung festgelegt ist;
  • – Ermitteln eines Schnittpunktes der mechanischen Tibiachse mit der Ultraschallebene und Anzeigen einer entsprechenden Schnittpunktmarkierung im Ultraschallbild;
  • – Verfolgen der Lageänderung der mechanischen Tibiachse im Raum abhängig von der Osteotomie;
  • – Ermitteln des veränderten Schnittpunktes der mechanischen Tibiaachse mit der Ultraschallebene und Anzeigen der veränderten Schnittpunktmarkierung im Ultraschallbild;
  • – Feststellen, dass die Schnittpunktmarkierung und die Lage des charakteristischen Punktes im Ultraschallbild übereinstimmen oder im Wesentlichen übereinstimmen.
This object is achieved according to the invention by a method for aligning the tibia relative to the femur in the case of a high tibial osteotomy, which is characterized by the following method steps:
  • - determining the position of the mechanical tibial axis in space;
  • Provision of an ultrasound image of an ultrasound probe on a display unit, wherein the ultrasound plane of the ultrasound probe detects a characteristic point located on and preferably on the mechanical femur axis and is displayed in the ultrasound image, wherein a navigated ultrasound probe is used as the ultrasound probe, followed by one of a navigation device surgical marking device is set;
  • Determining an intersection of the mechanical tibial axis with the ultrasound plane and displaying a corresponding intersection marker in the ultrasound image;
  • - tracking the change in position of the mechanical tibial axis in space depending on the osteotomy;
  • Determining the changed point of intersection of the mechanical tibial axis with the ultrasound plane and displaying the changed point of intersection marking in the ultrasound image;
  • - determining that the intersection marker and the location of the characteristic point in the ultrasound image are the same or substantially the same.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren kommt eine navigierte Ultraschallsonde zum Einsatz, an der eine chirurgische Markiereinrichtung festgelegt ist. Eine Navigationseinrichtung kann die Markiereinrichtung und damit die Ultraschallsonde im Raum verfolgen. Die Lage der Ultraschallebene im Raum und des charakteristischen Punktes kann dadurch ermittelt werden, der an und bevorzugt auf der mechanischen Femurachse liegt. Dies erlaubt es auch, die Relativorientierung der mechanischen Tibiaachse und der Ultraschallebene und insbesondere des charakteristischen Punktes im Raum zu ermitteln. Dadurch lässt sich das Verfahren auf operateur- und patientenfreundliche Weise durchführen, indem der Operateur an dem an der Anzeigeeinheit dargestellten Ultraschallbild durch die Schnittpunktmarkierung erkennen kann, wo die mechanische Tibiaachse die Ultraschallebene schneidet. Der Operateur kann wie vorstehend erläutert den Osteotomieschnitt durchführen und den distalen Tibiaabschnitt relativ zum proximalen Tibiaabschnitt bewegen. Dadurch ändert sich die Lage der mechanischen Tibiaachse im Raum, und eine entsprechende Änderung von deren Schnittpunkt mit der Ultraschallebene kann ermittelt und über die Schnittpunktmarkierung an der Anzeigeeinheit visualisiert werden. Der Operateur kann die Tibiaachse durch Bewegen des distalen Tibiaabschnittes so ausrichten, dass diese durch den charakteristischen Punkt und dementsprechend durch die mechanische Femurachse verläuft. Dies kann vom Operateur daran erkannt werden, dass die Schnittpunktmarkierung im Ultraschallbild mit dem Bild des charakteristischen Punktes zusammenfällt oder im Wesentlichen zusammenfällt. In the method according to the invention, a navigated ultrasound probe is used, on which a surgical marking device is fixed. A navigation device can track the marking device and thus the ultrasound probe in the room. The position of the ultrasound plane in the space and the characteristic point can thereby be determined, which is located on and preferably on the mechanical axis of the femur. This also makes it possible to determine the relative orientation of the mechanical tibial axis and the ultrasound plane and in particular of the characteristic point in space. As a result, the method can be carried out in an operator-friendly and patient-friendly manner in that the surgeon can recognize on the ultrasound image displayed on the display unit, by the intersection marking, where the mechanical tibial axis intersects the ultrasound plane. The surgeon may perform the osteotomy cut as described above and move the distal tibial portion relative to the proximal tibial portion. As a result, the position of the mechanical tibial axis changes in space, and a corresponding change of its point of intersection with the ultrasound plane can be determined and visualized on the display unit via the intersection marking. The surgeon can orient the tibial axis by moving the distal tibial segment so that it passes through the characteristic point and, accordingly, through the mechanical femoral axis. This can be recognized by the surgeon that the intersection marker in the ultrasound image coincides with the image of the characteristic point or substantially coincides.

Der Einsatz der navigierten Ultraschallsonde erlaubt es insbesondere, eine chirurgische Markiereinrichtung am Femur einzusparen. Das Verfahren lässt sich mit geringerer Invasivität durchführen als eine herkömmliche, navigationsunterstützte HTO, und das Trauma des Patienten kann verringert werden.The use of the navigated ultrasound probe makes it possible, in particular, to save a surgical marking device on the femur. The procedure can be performed with less invasiveness than a conventional, navigation-assisted HTO, and the patient's trauma can be reduced.

Ferner ermöglicht der Einsatz der navigierten Ultraschallsonde, auch eine Fixierung des Femurs im Raum einzusparen. Dies wird dadurch ermöglicht, dass infolge der navigierten Ultraschallsonde und der Verfolgung der mechanischen Tibiaachse im Raum deren Relativposition von der Navigationseinrichtung jederzeit berechnet werden kann.Furthermore, the use of the navigated ultrasound probe also makes it possible to save a fixation of the femur in the room. This is made possible by the fact that due to the navigated ultrasound probe and the tracking of the mechanical tibial axis in space whose relative position can be calculated by the navigation device at any time.

Günstig ist es, wenn die Lage der mechanischen Tibiaachse anhand von Lagedaten des Sprunggelenkes und einem Punkt an und vorzugsweise auf der Tibiaachse ermittelt wird, der mit einer von einer Navigationseinrichtung verfolgten chirurgischen Markiereinrichtung markiert wird. Die Lage der mechanischen Tibiaachse kann anhand des ersten Punktes, nämlich des Sprunggelenkes, und eines zweiten Punktes ermittelt werden, welcher zweite Punkt anhand der Markiereinrichtung markiert wird. Bei einer Änderung der Lage der Tibia im Raum kann die mechanische Tibiaachse insbesondere anhand der Änderung der Lage und/oder der Orientierung der Markiereinrichtung ermittelt werden. It is favorable if the position of the mechanical tibial axis is determined on the basis of position data of the ankle joint and a point on and preferably on the tibial axis which is marked with a surgical marking device followed by a navigation device. The position of the mechanical tibial axis can be determined on the basis of the first point, namely the ankle, and a second point, which second point is marked on the basis of the marking device. In the case of a change in the position of the tibia in the space, the mechanical tibial axis can be determined in particular based on the change in the position and / or the orientation of the marking device.

Als charakteristischer Punkt, der an und vorzugsweise auf der Femurachse liegt, wird vorzugsweise der Sulcus der Facies patellaris femoris verwendet. Die Facies patellaris femoris ist die Gelenkfläche, über welche die Patella über den distalen Femur gleiten kann. Der Sulcus entspricht einer Vertiefung, die zum einen den Mittelpunkt des femoropatellaren Gleitlagers bildet. Zum anderen liegt der Sulcus in guter Näherung auf der mechanischen Femurachse.As a characteristic point, which is located on and preferably on the axis of the femur, the sulcus of the facies patellaris femoris is preferably used. The facies patellaris femoris is the articular surface over which the patella can slide over the distal femur. The sulcus corresponds to a depression, which forms the center of the femoropatellar plain bearing. On the other hand, the sulcus lies in good approximation on the mechanical axis of the femur.

Günstigerweise wird das Ultraschallbild in Beugung des Beines gewonnen, wobei die Ultraschallsonde unterhalb der Patella positioniert wird und als Ultraschallebene eine transversale Schnittebene des Beines gewählt wird. Für den Operateur ist die mechanische Tibiaachse anhand der Schnittpunktmarkierung unterschiedlich zu der Lage des charakteristischen Punktes im Ultraschallbild erkennbar. Durch Bewegen des distalen Abschnittes der Tibia kann die mechanische Tibiaachse wie vorstehend erwähnt verändert und so ausgerichtet werden, dass sie durch den charakteristischen Punkt hindurch verläuft. Zur Aufnahme des Ultraschallbildes kann die Ultraschallsonde bei gebeugtem Bein transversal unterhalb der Patella am Bein angelegt werden. Die Ultraschallsonde kann dann erforderlichenfalls nach proximal oder nach distal gekippt werden, bis ein prominenter "höckerförmiger" Reflex im Ultraschallbild erkennbar wird. Dieser Reflex stammt vom Sulcus der Facies patellaris femoris und kann vom Operateur auf einfache Weise erkannt werden.Conveniently, the ultrasound image is obtained in flexion of the leg, wherein the ultrasound probe is positioned below the patella and is selected as the ultrasound plane a transverse cutting plane of the leg. For the surgeon, the mechanical tibial axis is recognizable from the point of intersection marking different from the position of the characteristic point in the ultrasound image. By moving the distal portion of the tibia, the mechanical tibial axis may be altered as described above and oriented to pass through the characteristic point. To record the ultrasound image, the ultrasound probe can be placed transversely below the patella on the leg with the leg flexed. If necessary, the ultrasound probe can then be tilted proximally or distally until a prominent "hump-shaped" reflex becomes visible in the ultrasound image. This reflex comes from the sulcus of the facies patellaris femoris and can be easily recognized by the surgeon.

Alternativ kann vorgesehen sein, das Ultraschallbild bei gestrecktem Bein aufzunehmen, wobei die Ultraschallsonde unterhalb der Patella positioniert wird und eine transversale Schnittebene gewählt wird.Alternatively it can be provided to record the ultrasound image with the leg extended, whereby the ultrasound probe is positioned below the patella and a transverse sectional plane is selected.

Bevorzugt wird die Lage des charakteristischen Punktes im Ultraschallbild mit einer Markierung versehen, wodurch der charakteristische Punkt im Ultraschallbild auf einfachere Weise erkannt und wiedergefunden werden kann.Preferably, the position of the characteristic point in the ultrasound image is provided with a marking, whereby the characteristic point in the ultrasound image can be detected and recovered in a simpler manner.

Denkbar ist, dass eine Datenverarbeitungseinheit, die die Ultraschallbildsignale der Ultraschallsonde verarbeitet, die Lage des charakteristischen Punktes automatisch erkennt und die Markierung im Ultraschallbild einblendet.It is conceivable that a data processing unit, which processes the ultrasound image signals of the ultrasound probe, automatically recognizes the position of the characteristic point and superimposes the marking in the ultrasound image.

Von Vorteil ist es, wenn, insbesondere bei gestrecktem Bein, die Lagedaten des Hüftgelenkes und des Kniegelenkes ermittelt werden, wenn die Lage der mechanischen Femurachse anhand der Lagedaten des Hüftgelenkes und des Kniegelenkes und der Winkel zwischen der mechanischen Femurachse und der mechanischen Tibiachse ermittelt werden. Dies erlaubt es dem Operateur festzustellen, welchen Winkel die mechanische Femurachse und die mechanische Tibiaachse einschließen. Dadurch kann der Operateur nicht nur die Operation planen. Es ist auch möglich, dass intra- oder postoperativ der Winkel zwischen der Femur- und der Tibiaachse ermittelt wird, um das Operationsergebnis zu kontrollieren.It is advantageous if, especially with the leg extended, the Position data of the hip joint and the knee joint are determined when the position of the mechanical femur axis on the basis of the position data of the hip joint and the knee joint and the angle between the mechanical femur axis and the mechanical tibial axis are determined. This allows the surgeon to determine which angle the mechanical femoral axis and the mechanical tibial axis enclose. This allows the surgeon not only to plan the surgery. It is also possible that the angle between the femur and tibial axis is determined intraoperatively or postoperatively in order to control the result of the operation.

Vorzugsweise wird der Winkel an der Anzeigeeinheit dargestellt, um dem Operateur den Arbeitsablauf zu erleichtern.Preferably, the angle is displayed on the display unit to facilitate the workflow for the surgeon.

Die Lagedaten des Hüftgelenkes, des Kniegelenkes und/oder des Sprunggelenkes können beispielsweise anhand von Ultraschallbildsignalen der Ultraschallsonde ermittelt werden. Dies kann aufgrund der navigierten Ultraschallsonde auf patientenfreundliche Weise nichtinvasiv durchgeführt werden.The position data of the hip joint, the knee joint and / or the ankle can be determined for example on the basis of ultrasound image signals of the ultrasound probe. This can be performed non-invasively due to the navigated ultrasound probe in a patient-friendly manner.

Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die Lagedaten des Hüftgelenkes, des Kniegelenkes und/oder des Sprunggelenkes anhand eines chirurgischen Tastinstruments ermittelt werden, an dem eine von einer Navigationseinrichtung verfolgte chirurgische Markiereinrichtung festgelegt ist. Durch Tasten (Palpation) können die Lagedaten ebenfalls patientenfreundlich nichtinvasiv ermittelt werden.Additionally or alternatively it can be provided that the position data of the hip joint, the knee joint and / or the ankle are determined on the basis of a surgical palpation instrument, on which a surgical marking device pursued by a navigation device is fixed. With keys (palpation), the position data can also be determined in a patient-friendly non-invasive manner.

Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die Lagedaten des Hüftgelenkes, des Kniegelenkes und/oder des Sprunggelenkes anhand von Röntgenaufnahmen des Beines ermittelt werden, die mit einem Röntgengerät gewonnen werden.Additionally or alternatively it can be provided that the position data of the hip joint, the knee joint and / or the ankle are determined on the basis of X-ray images of the leg, which are obtained with an X-ray device.

Wie bereits erwähnt ist es von Vorteil, wenn das Verfahren ohne chirurgische Markiereinrichtung am Femur durchgeführt wird.As already mentioned, it is advantageous if the method is performed without surgical marking on the femur.

Günstigerweise wird die Änderung der Länge des Beines infolge der Osteotomie ermittelt, vorzugsweise an der Anzeigeeinheit dargestellt.Conveniently, the change in the length of the leg due to the osteotomy is determined, preferably displayed on the display unit.

Unter der Annahme eines intakten, straffen Bandapparates zwischen Femur und proximalem Abschnitt der Tibia erlaubt das Verfahren insbesondere auch, auf eine chirurgische Markiereinrichtung zu verzichten, die am proximalen Abschnitt der Tibia angebracht werden könnte. Während der Osteotomie, bei der der distale Abschnitt der Tibia relativ zu deren proximalen Abschnitt bewegt wird, sorgt der intakte, straffe Bandapparat dazu, dass sich die Position des proximalen Abschnitts relativ zum Femur nicht ändert. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, durch Verfolgen allein der chirurgischen Markiereinrichtung am distalen Abschnitt der Tibia die Lage der mechanischen Tibiaachse im Raum sowie deren Änderung zu ermitteln.In particular, assuming an intact, tight ligament between the femur and the proximal portion of the tibia, the method allows for the omission of a surgical marker that could be attached to the proximal portion of the tibia. During osteotomy, in which the distal portion of the tibia is moved relative to its proximal portion, the intact, tight ligament apparatus does not cause the position of the proximal portion relative to the femur to change. This provides the ability to determine the location of the mechanical tibial axis in the room and its change by tracking only the surgical marker on the distal portion of the tibia.

Wie eingangs erwähnt, betrifft die Erfindung auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung wird die eingangs genannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Navigationseinrichtung eine an einer Tibia eines Patienten festgelegte chirurgische Markiereinrichtung zum Markieren eines Punktes der mechanischen Tibiaachse umfasst, eine Ultraschallsonde, die in einer Ultraschallebene Ultraschall emittiert und deren Ultraschallbildsignale von der Datenverarbeitungseinheit verarbeitbar und als Ultraschallbild an der Anzeigeeinheit darstellbar sind, und eine an der Ultraschallsonde angebrachte chirurgische Markiereinrichtung, wobei die Markiereinrichtungen von der Navigationseinrichtung im Raum verfolgt werden, wobei im Ultraschallbild ein vom Ultraschallfeld erfassbarer, an und vorzugsweise auf der mechanischen Femurachse liegender charakteristischer Punkt darstellbar ist, wobei die Datenverarbeitungseinheit so ausgebildet und programmiert ist, dass sie die Lage der mechanischen Tibiachse im Raum bestimmt anhand der Lagedaten der an der Tibia festgelegen Markiereinrichtung und der Lagedaten des Sprunggelenkes, dass sie einen Schnittpunkt der mechanischen Tibiachse mit der Ultraschallebene ermittelt und eine entsprechende Schnittpunktmarkierung im Ultraschallbild aktualisierbar darstellt, wobei anhand des Ultraschallbildes feststellbar ist, dass die Schnittpunktmarkierung und die Lage des charakteristischen Punktes übereinstimmen oder im Wesentlichen übereinstimmen.As mentioned above, the invention also relates to a device for carrying out the method. In a generic device, the object mentioned is achieved according to the invention in that the navigation device comprises a surgical marking device for marking a point of the mechanical tibial axis fixed to a patient's tibia, an ultrasound probe which emits ultrasound in an ultrasound plane and whose ultrasound image signals can be processed by the data processing unit and can be displayed on the display unit as an ultrasound image, and a surgical marking device attached to the ultrasound probe, wherein the marking devices are tracked in space by the navigation device, whereby a characteristic point can be represented in the ultrasound image that can be detected by the ultrasound field and is preferably located on the mechanical femur axis, wherein the data processing unit is designed and programmed such that it determines the position of the mechanical tibial axis in space on the basis of the position data the tibia fixed marking device and the position data of the ankle, that it determines an intersection of the mechanical tibial axis with the ultrasound plane and updatable a corresponding intersection marker in the ultrasound image, it can be determined from the ultrasound image that the intersection marker and the position of the characteristic point coincide or substantially to match.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich zur Durchführung eines der vorstehend genannten Verfahren. Die unter Anwendung des Verfahrens erzielbaren Vorteile können unter Einsatz der Vorrichtung erzielt werden. Zur Vermeidung von Wiederholungen kann daher auf voranstehende Erläuterungen verwiesen werden.The device according to the invention is suitable for carrying out one of the aforementioned methods. The advantages that can be achieved using the method can be achieved using the device. To avoid repetition, reference may therefore be made to the above explanations.

Günstig ist es, wenn die Datenverarbeitungseinheit den an und vorzugsweise auf der Femurachse liegenden charakteristischen Punkt im Ultraschallbild mit einer Markierung versieht.It is advantageous if the data processing unit provides the characteristic point in the ultrasound image lying on and preferably on the femur axis with a mark.

Es kann vorgesehen sein, dass ein Operateur über eine Eingabeeinheit der Datenverarbeitungseinheit vorgibt, wo im Ultraschallbild der charakteristische Punkt liegt.It can be provided that an operator specifies via an input unit of the data processing unit where the characteristic point lies in the ultrasound image.

Alternativ oder ergänzend ist denkbar, dass die Datenverarbeitungseinheit die Lage des charakteristischen Punktes durch eine Analyse der Ultraschallbildsignale automatisch ermittelt.Alternatively or additionally, it is conceivable that the data processing unit automatically determines the position of the characteristic point by an analysis of the ultrasound image signals.

Günstig ist es, wenn die Lagedaten des Sprunggelenkes und/oder des Hüftgelenkes und/oder des Kniegelenkes von der Datenverarbeitungseinheit anhand von Ultraschallbildsignalen der Ultraschallsonde ermittelbar sind, alternativ oder ergänzend anhand von Lagedaten eines chirurgischen Tastinstrumentes der Vorrichtung, an dem eine von der Navigationseinrichtung verfolgte Markiereinrichtung festgelegt ist, ergänzend oder alternativ anhand von Daten aus Röntgenaufnahmen des Beines des Patienten, welche Röntgenaufnahmen mit einem Röntgengerät der Vorrichtung gewonnen werden.It is favorable if the position data of the ankle and / or the hip joint and / or or the knee joint can be determined by the data processing unit on the basis of ultrasound image signals of the ultrasound probe, alternatively or additionally based on position data of a surgical palpation instrument of the device to which a marker tracked by the navigation device is fixed, additionally or alternatively based on data from X-ray images of the patient's leg, which X-ray images are obtained with an X-ray device of the device.

Vorzugsweise ermittelt die Datenverarbeitungseinheit anhand der Lagedaten des Hüftgelenkes und des Kniegelenkes die Lage der mechanischen Femurachse. The data processing unit preferably determines the position of the mechanical femur axis on the basis of the position data of the hip joint and the knee joint.

Bevorzugt ermittelt die Datenverarbeitungseinheit den Winkel zwischen der mechanischen Femurachse und der mechanischen Tibiachse, und günstigerweise ist der Winkel von der Datenverarbeitungseinheit an der Anzeigeeinheit darstellbar.The data processing unit preferably determines the angle between the mechanical femur axis and the mechanical tibial axis, and the angle of the data processing unit on the display unit is expediently displayed.

Günstig ist es, wenn die Vorrichtung frei von einer am Femur des Patienten angebrachten chirurgischen Markiereinrichtung ist.It is favorable if the device is free from a surgical marking device attached to the femur of the patient.

Vorzugsweise ist von der Datenverarbeitungseinheit die Änderung der Länge des Beines infolge der Osteotomie ermittelbar, wobei die Änderung der Länge des Beines günstigerweise an der Anzeigeeinheit darstellbar ist.The change in the length of the leg as a result of the osteotomy can preferably be determined by the data processing unit, wherein the change in the length of the leg can be conveniently displayed on the display unit.

Von Vorteil ist es, wenn die Vorrichtung frei von einer an einem proximalen Abschnitt der Tibia angebrachten chirurgischen Markiereinrichtung ist. Insbesondere kann die Vorrichtung tibiaseitig nur eine distal des durchzuführenden Osteotomieschnittes angebrachte chirurgische Markiereinrichtung aufweisen.It is advantageous if the device is free of a surgical marking device attached to a proximal portion of the tibia. In particular, the device on the tibial side can only have a surgical marking device attached distally to the osteotomy section to be performed.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:The following description of preferred embodiments of the invention is used in conjunction with the drawings for a more detailed explanation of the invention. Show it:

1: eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, mit der das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist; 1 a perspective view of a device according to the invention, with which the method according to the invention can be carried out;

2: eine schematische Darstellung eines Beines mit Fehlstellung vor Durchführung einer hohen tibialen Osteotomie sowie ein Ultraschallbild an einer Anzeigeeinheit der Vorrichtung aus 1; 2 : A schematic representation of a leg with malposition prior to performing a high tibial osteotomy and an ultrasound image on a display unit of the device 1 ;

3: eine schematische Darstellung des Beines aus 2 nach Durchführung der hohen tibialen Osteotomie sowie ein Ultraschallbild an der Anzeigeeinheit; 3 : a schematic representation of the leg 2 after performing the high tibial osteotomy and an ultrasound image on the display unit;

4: eine vergrößerte Darstellung von Detail A in 3; 4 : an enlarged view of detail A in 3 ;

5: schematisch die Beugung eines Beines ohne Weichteile, wobei eine navigierte Ultraschallsonde der Vorrichtung aus 1 dargestellt ist und 5 Figure 1 schematically shows the flexion of a leg without soft tissue, with a navigated ultrasound probe of the device 1 is shown and

6: eine Ansicht eines Knies ohne Weichteile und Patella mit Blick auf die Facies patellaris femoris von dorsal, wobei der Femur relativ zur Tibia gebeugt ist. 6 : A view of a knee without soft tissue and patella with a view of the facies patellaris femoris of the dorsal, where the femur is bent relative to the tibia.

1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine mit dem Bezugszeichen 10 belegte vorteilhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, mit der das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist. Die Vorrichtung 10 umfasst eine chirurgische Navigationseinrichtung 12 mit einer Nachweiseinheit 14, einer Datenverarbeitungseinheit 16 und einer Anzeigeeinheit 18. Die Nachweiseinheit 14 umfasst insbesondere eine Stereokamera 20 zum Erfassen elektromagnetischer Strahlung (insbesondere Infrarotstrahlung), welche auch von der Nachweiseinheit 14 emittiert werden kann. Nachweissignale der Nachweiseinheit 14 können von der Datenverarbeitungseinheit 16 verarbeitet werden. Die Anzeigeeinheit 18 ist mit der Datenverarbeitungseinheit 16 gekoppelt. Ferner umfasst die Vorrichtung 10 eine Eingabeeinheit 22 für die Datenverarbeitungseinheit 16. 1 shows a perspective view of a reference numeral 10 proven advantageous embodiment of a device according to the invention, with which the inventive method is feasible. The device 10 includes a surgical navigation device 12 with a detection unit 14 , a data processing unit 16 and a display unit 18 , The detection unit 14 includes in particular a stereo camera 20 for detecting electromagnetic radiation (in particular infrared radiation), which also from the detection unit 14 can be emitted. Detection signals of the detection unit 14 can from the data processing unit 16 are processed. The display unit 18 is with the data processing unit 16 coupled. Furthermore, the device comprises 10 an input unit 22 for the data processing unit 16 ,

Die Vorrichtung 10 weist zwei chirurgische Markiereinrichtungen 24, 26 auf, die in an sich bekannter Weise mit Markerelementen versehen sind, welche die von der Nachweiseinheit 14 emittierte Strahlung reflektieren. Die reflektierte Strahlung wird von der Stereokamera 20 erfasst. Dies erlaubt es der Datenverarbeitungseinheit 16 anhand der Nachweissignale, die Lage und/oder Orientierung der Markiereinrichtungen 24, 26 im Raum zu ermitteln. Dies gibt auch die Möglichkeit, eine Bewegung der Markiereinrichtungen 24, 26 im Raum zu erfassen.The device 10 has two surgical markers 24 . 26 on, which are provided in a conventional manner with marker elements, which the of the detection unit 14 reflect emitted radiation. The reflected radiation is from the stereo camera 20 detected. This allows the data processing unit 16 on the basis of the detection signals, the position and / or orientation of the marking devices 24 . 26 to determine in the room. This also gives the possibility of a movement of the marking devices 24 . 26 in the room.

Die Markiereinrichtung 24 ist an einer Ultraschallsonde 28 der Vorrichtung 10 festgelegt, so dass bei einer Bewegung der Ultraschallsonde 28 auch die Markiereinrichtung 26 bewegt wird. Die Ultraschallsonde 28 emittiert das Ultraschallfeld in einer Ultraschallebene 32.The marking device 24 is on an ultrasound probe 28 the device 10 so that upon movement of the ultrasound probe 28 also the marking device 26 is moved. The ultrasound probe 28 emits the ultrasonic field in an ultrasonic plane 32 ,

Die Lage der Ultraschallebene 32 im Raum kann von der Datenverarbeitungseinheit 16 ermittelt werden, weil die Relativanordnung der Markiereinrichtung 24 und der Ultraschallebene 32 bekannt ist. Dementsprechend kommt bei der Vorrichtung 10 und dem mit dieser durchführbaren Verfahren navigierter Ultraschall zum Einsatz. Der Datenverarbeitungseinheit 16 ist es auch möglich, die Lagedaten von Strukturen innerhalb des Ultraschallfeldes zu ermitteln.The location of the ultrasound plane 32 in the room may be from the data processing unit 16 be determined because the relative arrangement of the marking 24 and the ultrasound plane 32 is known. Accordingly, comes in the device 10 and the ultrasound navigated using this procedure. The data processing unit 16 it is also possible to determine the positional data of structures within the ultrasound field.

Die Markiereinrichtung 26 wird vom Operateur so an der Tibia 34 angebracht, dass damit ein Punkt 36 möglichst nahe an oder idealerweise auf der mechanischen Tibiaachse 38 markiert wird. Aufgrund der bekannten Geometrie der Markiereinrichtung 26 kann die Datenverarbeitungseinheit 16 die Lagedaten des Punktes 36 im Raum ermitteln. The marking device 26 is done by the surgeon on the tibia 34 attached that with it a point 36 as close as possible, or ideally on the mechanical tibial axis 38 is marked. Due to the known geometry of the marking 26 can the data processing unit 16 the location data of the point 36 in the room.

Im vorliegenden Fall kommt die Vorrichtung 10 und das mit dieser durchführbare Verfahren bei einer hohen tibialen Osteotomie (HTO) zum Einsatz. Dabei wird ein Osteotomieschnitt an der Tibia 34 vorgenommen zwischen einem proximalen Tibiaabschnitt 40 und einem distalen Tibiaabschnitt 42. Darauf wird nachfolgend noch eingegangen. Die Markiereinrichtung 26 wird vorliegend am distalen Tibiaabschnitt 42 festgelegt, und zwar vorzugsweise möglichst proximal nahe dem durchzuführenden Osteotomieschnitt.In the present case, the device comes 10 and the procedure that can be used with high tibial osteotomy (HTO). This is an osteotomy cut on the tibia 34 made between a proximal tibial section 40 and a distal tibial section 42 , This will be discussed below. The marking device 26 is present at the distal tibial section 42 set, preferably as proximal as possible to be performed osteotomy section.

Die Vorrichtung 10 und das mit ihr durchführbare Verfahren kommt vorliegend zur Korrektur einer Beinfehlstellung zum Einsatz, beispielsweise zur Korrektur eines O-Beines (Genu varum) oder eines X-Beines (Genu valgum). Jedoch ist der Einsatz der Vorrichtung und die Anwendung des Verfahrens nicht auf Beinfehlstellungen innerhalb der Frontalebene beschränkt. Möglich sind auch Korrekturen von Beinfehlstellungen in einer Sagittalebene oder in einer Ebene, die im Winkel zur Frontal- und zur Sagittalebene ausgerichtet ist.The device 10 and the method that can be used with her is used here for the correction of a leg deformity, for example for the correction of an O-leg (Genu varum) or an X-leg (Genu valgum). However, the use of the device and the application of the method is not limited to leg malpositions within the frontal plane. Also possible are corrections of leg malalignment in a sagittal plane or in a plane oriented at an angle to the frontal and sagittal planes.

Die 2 und 3 zeigen schematisch das Prinzip der HTO am Beispiel eines präoperativen O-Beines. Beim O-Bein schließen die Tibia 34 und der Femur 44 einen Winkel derart ein, dass die mechanische Tibiaachse 38 (gedachte Verbindungslinie des Sprunggelenkes 46 mit dem Kniegelenk 48) in stumpfem Winkel zur mechanischen Femurachse 50 (gedachte Verbindungslinie des Hüftgelenkes 52 mit dem Kniegelenk 48) ausgerichtet ist. Dies bezieht sich auf eine gestreckte Stellung des Beines 54. Die mechanische Beinachse 56, gegeben durch die Verbindung der mechanischen Tibiaachse 38 mit der mechanischen Femurachse 50, verläuft dementsprechend nicht geradlinig. Insbesondere weicht die mechanische Beinachse 56 ab von der mechanischen Tragachse 58 des Beines 54 (auch Mikulicz-Linie genannt).The 2 and 3 show schematically the principle of HTO on the example of a preoperative O-leg. At the O-leg close the tibia 34 and the femur 44 an angle such that the mechanical tibial axis 38 (imaginary connecting line of the ankle 46 with the knee joint 48 ) at an obtuse angle to the mechanical axis of the femur 50 (imaginary connecting line of the hip joint 52 with the knee joint 48 ) is aligned. This refers to an extended position of the leg 54 , The mechanical leg axis 56 given by the connection of the mechanical tibial axis 38 with the mechanical femur axis 50 , therefore, is not straightforward. In particular, the mechanical leg axis gives way 56 from the mechanical axle 58 of the leg 54 (also called Mikulicz line).

Belastungen des Knies 60 erfolgen daher einseitig. Im vorliegenden Beispiel des O-Beines erfolgt medial am Knie 60 ein größerer Verschleiß als lateral, was zu Trauma des Patienten führt. Strains of the knee 60 therefore take place unilaterally. In the present example of the O-leg is medially on the knee 60 greater wear than lateral, resulting in trauma to the patient.

Zur Korrektur der Beinfehlstellung wird bei der HTO, wie erwähnt, ein Osteotomieschnitt zwischen dem proximalen Tibiaabschnitt 40 und dem distalen Tibiaabschnitt 42 durchgeführt (4). Der distale Tibiaabschnitt 42 kann relativ zum proximalen Tibiaabschnitt 40 verschwenkt werden (zur Stabilisierung kann eine Knochenbrücke 62 bestehen bleiben). Auch eine Streckung und Stauchung der Tibia 34 ist möglich. Die Tibia 34 wird in der veränderten Stellung der Tibiaabschnitte 40, 42 wieder über eine Fixiereinrichtung 64 fixiert. Die Fixiereinrichtung 64 umfasst im vorliegenden Fall eine Platte 66, die mit Knochenschrauben 68 an den Tibiaabschnitten 40, 42 festgelegt wird. Bekannt ist es auch, einen Fixateur externe einzusetzen.To correct leg malalignment, in HTO, as mentioned, an osteotomy incision is made between the proximal tibial segment 40 and the distal tibial segment 42 carried out ( 4 ). The distal tibial segment 42 can be relative to the proximal tibial segment 40 be pivoted (for stabilization, a bone bridge 62 remain). Also a stretching and compression of the tibia 34 is possible. The tibia 34 becomes in the changed position of the Tibiaabschnitte 40 . 42 again via a fixing device 64 fixed. The fixing device 64 in the present case comprises a plate 66 with bone screws 68 at the tibial sections 40 . 42 is determined. It is also known to use a fixator external.

Die HTO führt zur Änderung der Lage der mechanischen Tibiaachse 38, die relativ zur mechanischen Femurachse 50 so ausgerichtet werden kann, dass die mechanische Beinachse 56 mit der mechanischen Tragachse 58 (Mikulicz-Linie) zusammenfällt. Die Fehlstellung des Beines wird dadurch korrigiert, so dass die Belastung im Knie 60 medial und lateral ausgeglichen und einseitiger Verschleiß vermieden wird.The HTO leads to a change in the position of the mechanical tibial axis 38 , which are relative to the mechanical axis of the femur 50 can be aligned so that the mechanical leg axis 56 with the mechanical axle 58 (Mikulicz line) coincides. The malposition of the leg is thereby corrected, so that the strain in the knee 60 balanced medially and laterally and unilateral wear is avoided.

Bei der Vorrichtung 10 kann die navigierte Ultraschallsonde 28 eingesetzt werden, um die HTO patientenfreundlich mit geringer Invasivität durchzuführen. Es ist insbesondere nicht erforderlich, eine chirurgische Markiereinrichtung am Femur 44 festzulegen, wie dies bei gattungsgemäßen navigationsunterstützten hohen tibialen Osteotomien erfolgt. Eine Fixierung des Oberschenkels während der Osteotomie ist nicht erforderlich. Mit der Vorrichtung 10 kann insbesondere nachfolgend erläutertes vorteilhaftes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt werden.In the device 10 can the navigated ultrasound probe 28 used to perform the HTO patient-friendly with low invasiveness. In particular, it is not necessary to have a surgical marker on the femur 44 determine how this is done in generic navigation-assisted high tibial osteotomies. Thigh fixation during osteotomy is not required. With the device 10 In particular, advantageous embodiment of the method according to the invention explained below can be carried out.

Zunächst können, insbesondere in gestreckter Stellung des Beines 54, mit der Ultraschallsonde 28 nacheinander das Sprunggelenk 46, das Kniegelenk 48 und das Hüftgelenk 52 aufgenommen, um deren Lagedaten mit der Datenverarbeitungseinheit 16 zu ermitteln. Der Winkel zwischen der mechanischen Tibiaachse 38 und der mechanischen Femurachse 50 kann dadurch zur Planung der HTO berechnet werden. Der Winkel kann an der Anzeigeeinheit 18 dargestellt werden.First of all, especially in the extended position of the leg 54 , with the ultrasound probe 28 successively the ankle 46 , the knee joint 48 and the hip joint 52 recorded their position data with the data processing unit 16 to investigate. The angle between the mechanical tibial axis 38 and the mechanical femoral axis 50 This can be used to calculate the HTO. The angle can be on the display unit 18 being represented.

Die Lage der mechanischen Tibiaachse 38 im Raum kann anschließend anhand der Lagedaten des Sprunggelenkes 46 und des Punktes 36 ermittelt werden. Bei einer Bewegung der Tibiaabschnitte 40, 42 zueinander kann die Lageänderung der mechanischen Tibiaachse 38 auch allein anhand der Änderung der Orientierung der Markiereinrichtung 26 ermittelt werden.The location of the mechanical tibial axis 38 in the room can then be based on the location data of the ankle 46 and the point 36 be determined. With a movement of the tibial sections 40 . 42 to each other, the change in position of the mechanical tibial axis 38 also alone based on the change in the orientation of the marking 26 be determined.

Vor dem Osteotomieschnitt wird die Ultraschallsonde 28 beispielsweise in einer gebeugten Stellung des Beines 54 unterhalb der Patella 70 an das Bein 54 angelegt (5). Die Ultraschallebene 32 ist transversal zum Bein 54 ausgerichtet. Im Ultraschallbild 72 an der Anzeigeeinheit 18 kann ein leicht zu erkennender, in der Praxis "höckerförmiger" Reflex ausgemacht werden (2 und 3), wobei die Ultraschallsonde 28 erforderlichenfalls leicht nach distal oder proximal zu verschwenken ist. Dieser Reflex ist für den Operateur anhand des tiefsten Punktes 74 im Ultraschallbild 72 erkennbar. Before the osteotomy cut, the ultrasound probe 28 for example, in a bent position of the leg 54 below the patella 70 to the leg 54 created ( 5 ). The ultrasound plane 32 is transversal to the leg 54 aligned. In the ultrasound image 72 on the display unit 18 an easily recognizable, in practice "hump-shaped" reflex can be identified ( 2 and 3 ), the ultrasound probe 28 if necessary, to pivot slightly distally or proximally. This reflex is for the surgeon based on the lowest point 74 in the ultrasound image 72 recognizable.

Der tiefste Punkt 74 im Ultraschallbild 72 entspricht dem Bild eines charakteristischen Punktes 76, der vom Ultraschallfeld erfasst wird. Der charakteristische Punkt 76 wird als an und vorzugsweise auf der mechanischen Femurachse 50 liegend angesehen. Insbesondere handelt es sich bei dem charakteristischen Punkt 76 um den Sulcus 77 der Facies patellaris femoris 78 (6). Die Facies patellaris femoris 78 ist distal am Femur 44 an dessen der Patella 70 zugewandten Seite angeordnet. Der Sulcus 77 stellt die Mitte des femoropatellaren Gleitlagers dar und liegt in guter Näherung auf der mechanischen Femurachse 50. The deepest point 74 in the ultrasound image 72 corresponds to the image of a characteristic point 76 which is detected by the ultrasonic field. The characteristic point 76 is considered to be on, and preferably on the mechanical axis of the femur 50 lying down. In particular, it is the characteristic point 76 around the sulcus 77 of the facies patellaris femoris 78 ( 6 ). The facies of the patellar femoris 78 is distal to the femur 44 at which the patella 70 arranged facing side. The sulcus 77 represents the middle of the femoropatellar plain bearing and is in good approximation on the mechanical femoral axis 50 ,

Denkbar ist, dass die Lage des Sulcus 77 im Ultraschallbild 72 mit einer Markierung 80 versehen wird. Dies kann vom Operateur über die Eingabeeinheit 22 erfolgen oder automatisch von der Datenverarbeitungseinheit 16, in dem diese die Ultraschallbildsignale im Hinblick auf den tiefsten Punkt 74 analysiert.It is conceivable that the location of the sulcus 77 in the ultrasound image 72 with a marker 80 is provided. This can be done by the operator via the input unit 22 done or automatically by the data processing unit 16 in which this the ultrasound image signals with respect to the lowest point 74 analyzed.

Die mechanische Tibiaachse 38 schneidet die Ultraschallebene 32 im Abstand zur Femurachse 50 (repräsentiert durch den tiefsten Punkt 74). Die Datenverarbeitungseinheit 16 ermittelt die Lage des Schnittpunktes 82 mit der Ultraschallebene 32 und stellt eine entsprechende Schnittpunktmarkierung 84 im Ultraschallbild 72 dar (2). The mechanical tibial axis 38 cuts the ultrasound plane 32 in the distance to the femur axis 50 (represented by the lowest point 74 ). The data processing unit 16 determines the position of the intersection 82 with the ultrasound plane 32 and provides a corresponding intersection marker 84 in the ultrasound image 72 dar ( 2 ).

Anschließend kann der Operateur die Osteotomie durchführen und die Tibiaabschnitte 40, 42 relativ zueinander bewegen. Die Lageänderung der mechanischen Tibiaachse 38 wird von der Navigationseinrichtung 12 verfolgt. Anhand des Ultraschallbildes 72 kann der Operateur feststellen, dass sich infolge dessen die Lage des Schnittpunktes 82 verändert, indem er die Schnittpunktmarkierung 84 verfolgt. Die Schnittpunktmarkierung 84 wird von Datenverarbeitungseinheit 16 im Ultraschallbild 72 laufend aktualisiert. Der Operateur richtet die Tibiaabschnitte 40, 42 so relativ zueinander aus, dass die Schnittpunktmarkierung 84 mit dem tiefsten Punkt 74 zusammenfällt oder im Wesentlichen zusammenfällt (3). Anhand dieser Information ist für den Operateur erkennbar, dass die mechanische Tibiaachse 38 durch den Sulcus 77 und dementsprechend durch die mechanische Femurachse 50 verläuft.Subsequently, the surgeon can perform the osteotomy and the tibial sections 40 . 42 move relative to each other. The change in position of the mechanical tibial axis 38 is from the navigation device 12 tracked. Based on the ultrasound image 72 The surgeon can determine that as a result, the location of the intersection 82 changed by taking the intersection marker 84 tracked. The intersection marker 84 is from data processing unit 16 in the ultrasound image 72 updated constantly. The surgeon straightens the tibial sections 40 . 42 so relative to each other that the intersection marker 84 with the lowest point 74 coincides or substantially coincides ( 3 ). On the basis of this information, the surgeon can see that the mechanical tibial axis 38 through the sulcus 77 and accordingly by the mechanical femoral axis 50 runs.

Die mechanische Tibiaachse 38 und die mechanische Femurachse 50 fallen dann zusammen (3) und verlaufen entlang der mechanischen Tragachse 58. Die geänderte Relativorientierung der Tibiaabschnitte 40, 42 kann anschließend mit der Fixiereinrichtung 64 fixiert werden.The mechanical tibial axis 38 and the mechanical femoral axis 50 then fall together ( 3 ) and run along the mechanical axle 58 , The changed relative orientation of the tibial segments 40 . 42 can then with the fixer 64 be fixed.

Die Datenverarbeitungseinheit 16 kann anschließend die Änderung der Beine infolge der HTO berechnen und die Beinlängenänderung beispielsweise an der Anzeigeeinheit 18 darstellen.The data processing unit 16 may then calculate the change in legs due to the HTO and the leg length change, for example, on the display unit 18 represent.

Claims (15)

Verfahren zur Ausrichtung der Tibia relativ zum Femur bei einer hohen tibialen Osteotomie (HTO), gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: – Ermitteln der Lage der mechanischen Tibiachse im Raum; – Bereitstellen eines Ultraschallbildes einer Ultraschallsonde an einer Anzeigeeinheit, wobei mit der Ultraschallebene der Ultraschallsonde ein an und vorzugsweise auf der mechanischen Femurachse liegender charakteristischer Punkt erfasst und im Ultraschallbild dargestellt wird, wobei als Ultraschallsonde eine navigierte Ultraschallsonde verwendet wird, an der eine von einer Navigationseinrichtung verfolgte chirurgische Markiereinrichtung festgelegt ist; – Ermitteln eines Schnittpunktes der mechanischen Tibiachse mit der Ultraschallebene und Anzeigen einer entsprechenden Schnittpunktmarkierung im Ultraschallbild; – Verfolgen der Lageänderung der mechanischen Tibiachse im Raum abhängig von der Osteotomie; – Ermitteln des veränderten Schnittpunktes der mechanischen Tibiachse mit der Ultraschallebene und Anzeigen der veränderten Schnittpunktmarkierung im Ultraschallbild; – Feststellen, dass die Schnittpunktmarkierung und die Lage des charakteristischen Punktes im Ultraschallbild übereinstimmen oder im Wesentlichen übereinstimmen. Method for aligning the tibia relative to the femur in a high tibial osteotomy (HTO), characterized by the following method steps: - determining the position of the mechanical tibial axis in space; Provision of an ultrasound image of an ultrasound probe on a display unit, wherein the ultrasound plane of the ultrasound probe detects a characteristic point located on and preferably on the mechanical femur axis and is displayed in the ultrasound image, wherein a navigated ultrasound probe is used as the ultrasound probe, followed by one of a navigation device surgical marking device is set; Determining an intersection of the mechanical tibial axis with the ultrasound plane and displaying a corresponding intersection marker in the ultrasound image; - tracking the change in position of the mechanical tibial axis in space depending on the osteotomy; - Determining the changed point of intersection of the mechanical tibial axis with the ultrasound plane and displaying the changed intersection marking in the ultrasound image; - determining that the intersection marker and the location of the characteristic point in the ultrasound image are the same or substantially the same. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der mechanischen Tibiachse anhand von Lagedaten des Sprunggelenkes und einem Punkt an und vorzugsweise auf der Tibiachse ermittelt wird, der mit einer von einer Navigationseinrichtung verfolgten chirurgischen Markiereinrichtung markiert wird.A method according to claim 1, characterized in that the position of the mechanical tibial axis is determined based on position data of the ankle and a point on and preferably on the tibial axis, which is marked with a traced by a navigation device surgical marking. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als charakteristischer Punkt der Sulcus der Facies patellaris femoris verwendet wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that is used as a characteristic point of the sulcus of the facies patellar femoris. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ultraschallbild in Beugung des Beines gewonnen wird, wobei die Ultraschallsonde unterhalb der Patella positioniert wird und als Ultraschallebene eine transversale Schnittebene des Beines gewählt wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the ultrasound image is obtained in flexion of the leg, wherein the ultrasound probe is positioned below the patella and is selected as the ultrasound plane a transverse sectional plane of the leg. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage des charakteristischen Punktes im Ultraschallbild mit einer Markierung versehen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the position of the characteristic point in the ultrasound image is provided with a marking. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagedaten des Hüftgelenkes und des Kniegelenkes ermittelt werden, dass die Lage der mechanischen Femurachse anhand der Lagedaten des Hüftgelenkes und des Kniegelenkes und der Winkel zwischen der mechanischen Femurachse und der mechanischen Tibiachse ermittelt werden, vorzugsweise dass der Winkel an der Anzeigeeinheit dargestellt wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the position data of the hip joint and the knee joint are determined that the position of the mechanical femur axis are determined based on the position data of the hip joint and the knee joint and the angle between the mechanical femur axis and the mechanical Tibiachse, preferably that the angle is displayed on the display unit. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagedaten des Hüftgelenkes, des Kniegelenkes und/oder des Sprunggelenkes anhand von Ultraschallbildsignalen der Ultraschallsonde ermittelt werden oder anhand eines chirurgischen Tastinstruments, an dem eine von einer Navigationseinrichtung verfolgte chirurgische Markiereinrichtung festgelegt ist oder anhand von Röntgenaufnahmen des Beines, die mit einem Röntgengerät gewonnen werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the position data of the hip joint, the knee joint and / or the ankle are determined on the basis of ultrasound image signals of the ultrasound probe or by means of a surgical palpation instrument on which a pursued by a navigation device surgical marking is set or based on X-rays of the leg, which are obtained with an X-ray machine. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ohne chirurgische Markiereinrichtung am Femur durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method is carried out without surgical marking on the femur. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung der Länge des Beines infolge der Osteotomie ermittelt wird, vorzugsweise an der Anzeigeeinheit dargestellt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the change in the length of the leg as a result of the osteotomy is determined, preferably displayed on the display unit. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der voranstehenden Ansprüche, umfassend eine Navigationseinrichtung (12) mit einer Nachweiseinheit (14) zum Erfassen elektromagnetischer Strahlung, mit einer Datenverarbeitungseinheit (16) zum Verarbeiten von Nachweissignalen der Nachweiseinheit (12) und mit einer mit der Datenverarbeitungseinheit (16) gekoppelten Anzeigeeinheit (18), eine an einer Tibia (34) eines Patienten festgelegte chirurgische Markiereinrichtung (26) zum Markieren eines Punktes (36) der mechanischen Tibiachse (38), eine Ultraschallsonde (28), die in einer Ultraschallebene (32) Ultraschall emittiert und deren Ultraschallbildsignale von der Datenverarbeitungseinheit (16) verarbeitbar und als Ultraschallbild (72) an der Anzeigeeinheit (18) darstellbar sind und eine an der Ultraschallsonde (28) angebrachte chirurgische Markiereinrichtung (24), wobei die Markiereinrichtungen (24, 26) von der Navigationseinrichtung (12) im Raum verfolgt werden, wobei im Ultraschallbild (72) ein vom Ultraschallfeld erfassbarer, an und vorzugsweise auf der mechanischen Femurachse (50) liegender charakteristischer Punkt (76) darstellbar ist und wobei die Datenverarbeitungseinheit (16) so ausgebildet und programmiert ist, dass sie die Lage der mechanischen Tibiachse (38) im Raum bestimmt anhand der Lagedaten der an der Tibia (34) festgelegen Markiereinrichtung (26) und der Lagedaten des Sprunggelenkes (46), dass sie einen Schnittpunkt (82) der mechanischen Tibiachse (38) mit der Ultraschallebene (32) ermittelt und eine entsprechende Schnittpunktmarkierung (84) im Ultraschallbild (72) aktualisierbar darstellt, wobei anhand des Ultraschallbildes (72) feststellbar ist, dass die Schnittpunktmarkierung (84) und die Lage des charakteristischen Punktes (76) übereinstimmen oder im Wesentlichen übereinstimmen.Device for carrying out the method according to one of the preceding claims, comprising a navigation device ( 12 ) with a detection unit ( 14 ) for detecting electromagnetic radiation, with a data processing unit ( 16 ) for processing detection signals of the detection unit ( 12 ) and one with the data processing unit ( 16 ) coupled display unit ( 18 ), one on a tibia ( 34 ) of a patient specified surgical marker ( 26 ) for marking a point ( 36 ) of the mechanical tibial axis ( 38 ), an ultrasound probe ( 28 ), which are in an ultrasound plane ( 32 ) Ultrasound emitted and their ultrasound image signals from the data processing unit ( 16 ) processable and as ultrasound image ( 72 ) on the display unit ( 18 ) and one on the ultrasound probe ( 28 ) attached surgical marking device ( 24 ), the marking devices ( 24 . 26 ) from the navigation device ( 12 ) in the room, whereby in the ultrasound image ( 72 ) detectable by the ultrasonic field, and preferably on the mechanical femur axis ( 50 ) characteristic point ( 76 ) and the data processing unit ( 16 ) is designed and programmed to measure the position of the mechanical tibial axis ( 38 ) in space determined on the basis of the location data on the tibia ( 34 ) fixed marking device ( 26 ) and the position data of the ankle ( 46 ) that they have an intersection ( 82 ) of the mechanical tibial axis ( 38 ) with the ultrasound plane ( 32 ) and a corresponding intersection marker ( 84 ) in the ultrasound image ( 72 ) updatable, whereby based on the ultrasound image ( 72 ) it can be established that the intersection marking ( 84 ) and the location of the characteristic point ( 76 ) match or substantially match. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinheit (16) den an und vorzugsweise auf der Femurachse (50) liegenden charakteristischen Punkt (76) im Ultraschallbild mit einer Markierung (80) versieht.Apparatus according to claim 10, characterized in that the data processing unit ( 16 ) on and preferably on the femoral axis ( 50 ) characteristic point ( 76 ) in the ultrasound image with a marker ( 80 ). Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagedaten des Sprunggelenkes (46) und/oder des Hüftgelenkes (52) und/oder des Kniegelenkes (48) von der Datenverarbeitungseinheit (16) anhand von Ultraschallbildsignalen der Ultraschallsonde (28) ermittelbar sind oder anhand von Lagedaten eines chirurgischen Tastinstrumentes der Vorrichtung, an dem eine von der Navigationseinrichtung verfolgte Markiereinrichtung festgelegt ist oder anhand von Daten aus Röntgenaufnahmen des Beines des Patienten, welche Röntgenaufnahmen mit einem Röntgengerät der Vorrichtung gewonnen werden.Apparatus according to claim 10 or 11, characterized in that the position data of the ankle ( 46 ) and / or the hip joint ( 52 ) and / or the knee joint ( 48 ) from the data processing unit ( 16 ) based on ultrasound image signals of the ultrasound probe ( 28 ) or by means of position data of a surgical palpation instrument of the device to which a marking device tracked by the navigation device is fixed or by means of data from X-ray images of the leg of the patient, which X-ray images are obtained with an X-ray device of the device. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinheit (16) anhand der Lagedaten des Hüftgelenkes (52) und des Kniegelenkes (48) die Lage der mechanischen Femurachse (50) ermittelt und dass die Datenverarbeitungseinheit (16) den Winkel zwischen der mechanischen Femurachse (50) und der mechanischen Tibiachse (38) ermittelt, vorzugsweise dass der Winkel von der Datenverarbeitungseinheit (16) an der Anzeigeeinheit (18) darstellbar ist.Device according to one of claims 10 to 12, characterized in that the data processing unit ( 16 ) based on the position data of the hip joint ( 52 ) and the knee joint ( 48 ) the position of the mechanical femoral axis ( 50 ) and that the data processing unit ( 16 ) the angle between the mechanical femoral axis ( 50 ) and the mechanical tibial axis ( 38 ), preferably that the angle from the data processing unit ( 16 ) on the display unit ( 18 ) can be displayed. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) frei von einer am Femur (44) des Patienten angebrachten chirurgischen Markiereinrichtung ist.Device according to one of claims 10 to 13, characterized in that the device ( 10 ) free from one of the femurs ( 44 ) of the patient attached surgical marking device. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass von der Datenverarbeitungseinheit (16) die Änderung der Länge des Beines (54) infolge der Osteotomie ermittelbar ist, vorzugsweise an der Anzeigeeinheit (18) darstellbar ist.Device according to one of claims 10 to 14, characterized in that by the data processing unit ( 16 ) the change of the length of the leg ( 54 ) can be determined as a result of the osteotomy, preferably on the display unit ( 18 ) can be displayed.
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