DE102015205214A1 - Verfahren für ein integriertes Operations-Planungs- und Unterstützungs-System für Operationen am menschlichen oder tierischen Körper sowie eine Vorrichtung hierfür - Google Patents

Verfahren für ein integriertes Operations-Planungs- und Unterstützungs-System für Operationen am menschlichen oder tierischen Körper sowie eine Vorrichtung hierfür Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für ein integriertes Operations-Planungs- und Unterstützungs-System für Operationen am menschlichen oder tierischen Körper. Das Verfahren weist auf einen Schritt des Aufnehmens (100) eines zu operierenden Ausschnittes des Körpers mittels eines ersten Aufnahmeverfahrens (BS1), wobei das erste Aufnahmeverfahren (BS1) eine 2-dimensionale Information zur Verfügung stellt, die prä-operativ vor Beginn der Operation durch ein nichtinvasives Verfahren gewonnen wird, einen Schritt des Aufnehmen (200) des zu operierenden Ausschnitts des Körpers mittels eines zweiten Aufnahmeverfahrens (BS2), wobei das zweite Aufnahmeverfahren eine 3-dimensionale Information, bevorzugt mittels eines 3-dimensionalen Digitalisiersystems, zur Verfügung stellt, die intra-operativ während der Operationsdurchführung durch Abtastung der zu operierenden Struktur gewonnen wird, und einen Schritt des Überlagerns (300) der Aufnahmen des ersten Aufnahmeverfahrens (BS1) und des zweiten Aufnahmeverfahrens (BS2) zu einem gemeinsamen 3-dimensionalen Datensatz, aus dem Zielparameter für die Operationsdurchführung bestimmt werden können. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren für ein integriertes Operations-Planungs- und Unterstützungs-System für Operationen am menschlichen oder tierischen Körper sowie eine Vorrichtung hierfür.
  • Hintergrund der Erfindung
  • In vielen Bereichen der Medizin werden komplizierte Operationen durchgeführt. Um komplizierte Operationen durchführen zu können werden solche Operationen sorgfältig vorgeplant. Kompliziert bedeutet dabei nicht notwendigerweise, dass die Anzahl der Schritte hoch ist, sondern kann auch bedeuten, dass um einen bestimmten Erfolg zu erzielen ein oder mehrere Schritte in einer ganz bestimmten Weise ausgeführt werden müssen.
  • Nachfolgend soll dies am Beispiel einer Hüftendoprothetik näher erläutert werden.
  • Bei der Hüftendoprothetik (ebenso wie bei vielen anderen Prothetiken) ist die exakte räumliche Anbringung einer Prothese von immanenter Wichtigkeit für den angestrebten Behandlungserfolg. Eine Einbaulage kann als Zielparameter aufgefasst werden.
  • Aus verschiedenen Gründen wird in der Hüftendoprothetik im Unterschied zu anderen chirurgischen Anwendungen im Regelfall vor der Operation keine 3D Bildgebung durchgeführt, so dass auch keine darauf basierende 3D Planung der gewünschten Einbaulage der Implantate und die daraus abgeleitete genaue Bestimmung der wesentlichen Zielparameter erfolgen kann.
  • Um die Festlegung zumindest einiger Zielparameter zu ermöglichen, gibt es im Wesentlichen zwei Lösungsansätze:
    Zum einen existieren Programme zur prä-operativen Planung auf Basis planarer 2D Röntgenaufnahmen. Verschiedene Hersteller bieten Planungsprogramme an, die eine 2D Röntgenaufnahme in den Computer einlesen und dann am Bildschirm in dieser Aufnahme die Festlegung der gewünschten Lage der lmplantatkomponenten ermöglichen. Angepasst an die 2D Aufnahme werden einfache 2D Schablonen zur Darstellung der Implantate verwendet.
  • Die exakten Werte der Zielparameter sind in der 2D Röntgenaufnahme aufgrund von deren nicht genau bekannter Skalierung (beispielsweise tatsächlicher Abstand des Röntgenkopfes zum Patienten, Abstand des beleuchteten Knochens zum Bildaufnahmesystem, ....) und perspektivischen Verzerrungen durch die 2D Projektion wenn überhaupt so nur näherungsweise bestimmbar. Zudem ist durch die Beschränkung auf eine 2D Darstellung eine Bestimmung von 3D-Zielparametern nicht möglich.
  • Aufgrund dieser Beschränkungen finden diese Programme nur prä-operativ und nicht intra-operativ eine Anwendung, da ihr Wert für das tatsächliche Operationsgeschehen gering ist.
  • Zum anderen existieren chirurgische Navigationssysteme zur intra-operativen Unterstützung bei verschiedenen chirurgischen Eingriffen. Sie blenden die aktuelle Lage des vom Operateur geführten Instruments, die mittels eines 3D Lokalisiersystems erfasst wird, auf dem Computermonitor in eine prä-operative 3D Aufnahme ein. Der Operateur kann damit permanent sehen, wo sich das Instrument in der zu operierenden Struktur befindet und kann es innerhalb dieser navigieren, d.h. zu den prä-operativ geplanten Stellen bewegen.
  • Im Unterschied zu anderen chirurgischen Anwendungen werden in der Endoprothetik meist sogenannte „bildlose Navigationssysteme“ eingesetzt, die ohne Verwendung von 3D Bilddaten aus bildgebenden Modalitäten arbeiten. Daher kann auch keine prä-operative Planung anhand patientenspezifischer Bilddaten durchgeführt werden und es können keine daraus abgeleiteten Zielparameter bestimmt werden.
  • Um dem Operateur dennoch eine visuelle Darstellung des zu operierenden Hüftgelenks zu bieten, wird auf dem Bildschirm ein statistisches Modell von Becken und Oberschenkel eingeblendet, das jedoch nicht die spezifische Anatomie des gerade behandelten Patienten darstellt, sondern nur den statistischen Durchschnitt aller Patienten zeigt.
  • Die Bestimmung ausgewählter Zielparameter für die Einbaulage der Implantate erfolgt bei den bildlosen Navigationssystemen erst zu Beginn und während der Operation durch Bewegung von Gliedmaßen und Abtasten knöcherner Landmarken mit dem Zeigestift des Navigationssystems.
  • Da die Zielparameter erst intra-operativ bestimmbar sind, kann eine prä-operative Planung nicht stattfinden. Zudem kann die Visualisierung der Parameter nicht an einer patientenspezifischen Aufnahme erfolgen, sondern nur an dem allgemeinen statistischen Modell, das die tatsächliche Anatomie des gerade behandelten Patienten nur prinzipiell ohne Beachtung individueller Besonderheiten wiedergibt.
  • Zusammengefasst kann gesagt werden, dass mit beiden bekannten Lösungsansätzen die Bestimmung der wesentlichen Zielparameter nicht vollständig und/oder nicht exakt gelingen kann. Außerdem bieten sie dem Operateur entweder nur Unterstützung für die prä-operative Planung oder nur Unterstützung während der intra-operativen Durchführung der Operation.
  • Bisherige Verfahren zur Einbettung von 2D-Bilder in 3D-Modelle sind sehr rechenaufwändig und benötigen daher eine hohe Computerleistung.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Ausgehend von dieser Situation ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die es ermöglichen Zielparameter möglichst exakt zu bestimmen und während der Operation zu überwachen, die zur Erzielung eines gewünschten Operationsergebnisses von besonderer Bedeutung sind.
  • Kurzdarstellung der Lösung
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren für ein integriertes Operations-Planungs- und Unterstützungs-System für Operationen am menschlichen oder tierischen Körper. Das Verfahren weist auf einen Schritt des Aufnehmens eines zu operierenden Ausschnittes des Körpers mittels eines ersten Aufnahmeverfahrens, wobei das erste Aufnahmeverfahren eine 2-dimensionale Information zur Verfügung stellt, die prä-operativ vor Beginn der Operation durch ein nichtinvasives Verfahren gewonnen wird, einen Schritt des Aufnehmen des zu operierenden Ausschnitts des Körpers mittels eines zweiten Aufnahmeverfahrens, wobei das zweite Aufnahmeverfahren eine 3-dimensionale Information, bevorzugt mittels eines 3-dimensionalen Digitalisiersystems, zur Verfügung stellt, die intra-operativ während der Operationsdurchführung durch Abtastung der zu operierenden Struktur gewonnen wird, und einen Schritt des Überlagerns der Aufnahmen des ersten Aufnahmeverfahrens und des zweiten Aufnahmeverfahrens zu einem gemeinsamen 3-dimensionalen Datensatz. Weiterhin wird die Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind insbesondere Gegenstand der jeweils abhängigen Ansprüche.
  • Kurzdarstellung der Figur
  • Nachfolgend wird die Erfindung näher unter Bezug auf die Figuren erläutert. In diesen zeigt:
  • 1 einen Ablaufplan gemäß einer Ausführungsform der Erfindung überlagert auf eine schematische Anordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • Ausführliche Darstellung der Erfindung
  • In 1 ist ein Ablaufplan gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. In allgemeinster Form eines erfindungsgemäßen Verfahrens für ein integriertes Operations-Planungs- und Unterstützungs-System für Operationen am menschlichen oder tierischen Körper wird in einem ersten Schritt 100 prä-operqativ, d.h. vor einer Operation, zumindest ein Ausschnitt, der dem zu operierenden Ausschnittes des Körpers entspricht, mittels eines ersten Aufnahmeverfahrens BS1 aufgenommen, wobei das erste Aufnahmeverfahren BS1 eine 2-dimensionale Information zur Verfügung stellt. Das Aufnahmeverfahren BS1 ist nichtinvasiv. Die Daten werden bevorzugt in einem Datenspeicher DB patientenbezogen abgelegt.
  • In einem weiteren Schritt 200 wird der zu operierende Ausschnitt des Körpers mittels eines zweiten Aufnahmeverfahrens BS2 aufgenommen, wobei das zweite Aufnahmeverfahren eine 3-dimensionale Information, bevorzugt mittels eines 3-dimensionalen Digitalisiersystems, zur Verfügung stellt, die z.B. intra-operativ während der Operationsdurchführung durch Abtastung der zu operierenden Struktur gewonnen wird. Auch diese Daten können in dem gleichen oder einen anderen Datenspeicher DB patientenbezogen abgelegt werden.
  • Auch dieser Schritt 200 ist an sich nichtinvasiv. Beispielsweise kann die Abtastung mit einem Zeigegerät erfolgen, dessen Position (ggf. zusätzlich auch dessen Orientierung) von einem 3D Digitalisiersystem gemessen wird. Hierzu kann beispielsweise ein handgeführter Pointer verwendet werden, mit dessen Spitze die zu erfassende anatomische Struktur an bestimmten Punkten berührt wird. Alternativ oder zusätzlich können auch berührungslose Abtastverfahren, wie z.B. Streifenprojektion, verwendet werden, um die Struktur und/oder den Abstand zwischen der Struktur und einem Referenzpunkt am Zeigegerät zu messen.
  • In einem weiteren Schritt 300 werden nun die Aufnahmen des ersten Aufnahmeverfahrens BS1 und des zweiten Aufnahmeverfahrens BS2 zu einem gemeinsamen 3-dimensionalen Datensatz überlagert.
  • Somit ist es möglich, eine Vielzahl von Zielparametern exakt zu ermitteln und dem Operateur zur Verfügung zu stellen, da nunmehr ein prä-operativ nichtinvasiv erfasster 2D Datensatz in einen intra-operativ erfassten 3D Datensatz einpassbar ist. Durch die Integration von prä- und intra-operativer Planung können so prä- und/oder intra-operativ bestimmbare Zielparameter gemeinsam mit hoher Präzision verfügbar gemacht werden.
  • Typische Zielparameter sind dabei am Beispiel einer Hüftendoprothetik typische anatomische Parameter, die bestimmt werden können, um eine gewünschte Position der jeweiligen Implantate (hier z.B. eine Pfannenprothese und Schaftprothese) festzulegen. Solcherlei Zielparameter können z.B. die Lage des Rotationszentrums des Gelenks betreffen, indem sie z.B. den Abstand des Rotationszentrums bezogen auf verschiedene anatomische Strukturen angeben. Weitere wichtige Zielparameter (z.B für die Operationsplanung und -durchführung) sind z.B.
    • • Durchmesser des Acetabulums
    • • Anteversion der Pfanne (Winkel zwischen Pfanneneingangsebene und Sagittalebene)
    • • Inklination der Pfanne (Winkel zwischen Pfanneneingangsebene und Transversalebene)
    • • auszugleichende Beinlängendifferenz
    • • Schaftachse des Femurs
    • • Schenkelhalsachse des Femurs
    • • Winkel zwischen diesen beiden Achsen des Femurs (CCD-Winkel)
    • • Lateralisierung des Femurschaftes
    • • Antetorsion des Femurs (Winkel zwischen der Femur-Schenkelhalsachse und der Kondylenachse des Knies, dargestellt in der Projektion in die Transversalebene)
    • • gewünschte Lage der Resektionsebene für den Femurkopf
  • Auf Basis der Bestimmung einzelner oder mehrerer der vorstehend genannten Parameter kann beispielsweise jeweils ein Implantat z.B. nach Typ, Form und Größe ausgewählt werden.
  • Offensichtlich können die vorstehenden Zielparameter an die jeweilige Operation (z.B. Kniegelenkendoprothese) angepasst werden, wobei sich bei einer Vielzahl von unterschiedlichen OPs gemeinsame Parameter finden können.
  • Dabei kann sich die Erfindung zu Nutze machen, dass nunmehr die korrekte Skalierung der im ersten (2D-)Aufnahmeverfahren BS1 gewonnenen Bilddaten mittels der intra-operativ im zweiten Aufnahmeverfahren gewonnenen 3D-Informationen exakt bestimmt werden kann.
  • Die aus dem Stand der Technik bekannte Verwendung von Kalibrierkörpern ist nicht mehr notwendig. Diese Kalibrierkörper weisen genau bekannte Abmessungen auf, werden als Referenzobjekt an geeigneter Stelle der Patientenanatomie platziert und zusammen mit dieser mittels Aufnahmeverfahren BS1 aufgenommen und lassen so eine Ermittlung einer Skalierung zu.
  • Besonders vorteilhaft kann nun aus den kombinierten Daten des ersten Aufnahmeverfahrens BS1 und des zweiten Aufnahmeverfahrens BS2 eine gemeinsame Ansicht ermittelt und angezeigt werden, sowie 3-dimensionale Informationen bestimmt werden. Somit wird dem Operateur eine bisher nicht erreichte Kontrolle über Zielparameter ermöglicht.
  • Ohne Beschränkung der Allgemeinheit kann für das erste Aufnahmeverfahren BS1 ein Durchleuchtungsverfahren oder ein Reflektionsverfahren eingesetzt werden.
  • Ein Beispiel eines Durchleuchtungsverfahrens ist ein Röntgenverfahren.
  • Ein Beispiel eines Reflektionsverfahren ist. ein Ultraschallverfahren.
  • Ohne Beschränkung der Allgemeinheit können natürlich auch verschiedene erste Aufnahmeverfahren verwendet werden und die Benennung eines ersten Aufnahmeverfahren BS1 schließt immer auch eine Vielzahl von ersten 2D-Aufnahmeverfahren mit ein.
  • Weiterhin ohne Beschränkung der Allgemeinheit kann das zweite Aufnahmeverfahren BS2 ein optisches Aufnahmeverfahren aufweisen, und z.B. auf einem 3-dimensionalen Digitalisiersystem – manchmal auch als Lokaliersystem bezeichnet – beruhen.
  • In einer Ausführungsform weist das zweite Aufnahmeverfahren BS2 ein optisches Aufnahmeverfahren mit zwei oder mehr räumlich unterschiedlichen Aufnahmepunkten in Bezug auf den zu operierenden Ausschnitt des Körpers auf.
  • Alternativ oder zusätzlich weist das zweite Aufnahmeverfahren BS2 ein optisches Aufnahmeverfahren mit eine Musterbeleuchtung in Bezug auf den zu operierenden Körper auf. Beispielsweise kann mit einer Streifenbeleuchtung und einer anschließenden Mustererkennung die Orientierung und Lage im 3D-Raum einer beleuchteten Oberfläche ermittelt werden.
  • Alternativ oder zusätzlich kann das zweite Aufnahmeverfahren BS2 auf einem 3-dimensionalen Digitalisiersystem beruhen, das mit elektro-magnetischen Messverfahren arbeitet. Hierzu können beispielsweise bestimmte Punkte mit einem Mess-Aufnehmer angetastet werden, der mit einer oder mehreren Spulen bestückt ist, deren Position und Orientierung in einem von einem Feldgenerator erzeugten Magnetfeld bestimmt werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann das zweite Aufnahmeverfahren BS2 auf einem 3-dimensionalen Digitalisiersystem beruhen, das mit elektro-magnetischen Messverfahren arbeitet, wobei beispielsweise taktil mit einem elektro-mechanischem Mess-Aufnehmer bestimmte Punkte angefahren werden, wobei der Verstellweg im Raum zwischen einzelnen Mess-Punkten erfasst wird.
  • Alternativ oder zusätzlich kann das zweite Aufnahmeverfahren BS2 auf einem 3-dimensionalen Digitalisiersystem beruhen, das mit Messverfahren arbeitet, die auf einer Nahfeldfunk-Technologie, beispielsweise RFID-Technologie, beruhen. Dabei können ein oder mehrere (RFID-)Tags an eine Mehrzahl von (vor-)bestimmten Orte geführt und anschließend deren Position erfasst.
  • Ohne Beschränkung der Allgemeinheit können natürlich auch verschiedene zweite Aufnahmeverfahren verwendet werden und die Benennung eines zweiten Aufnahmeverfahren BS2 schließt immer auch eine Vielzahl von zweiten 3D-Aufnahmeverfahren mit ein.
  • Im Zuge der Durchführung einer Operation können aber auch Operationsinstrumente und/oder Prothesen zur Verwendung bei der Operation bei dem zweiten Aufnahmeverfahren BS2 oder bei einem weiteren Aufnahmeverfahren mitberücksichtigt werden. Beispielsweise kann die Lage eines Operationsinstrumentes und/oder einer Prothese bei einem intra-operativen Aufnahmeverfahren berücksichtigt werden und die Lage in die Daten eingepasst werden.
  • Insbesondere kann das Verfahren auch so verfeinert werden, dass auf Basis der Aufnahmen des ersten Aufnahmeverfahrens BS1 und des zweiten Aufnahmeverfahrens BS2 Vorschläge zur Durchführung der Operation und / oder Vorschläge zur Festlegung von Operationsparameter und / oder Vorschläge zur Auswahl von Prothesen für die Operation vorgeschlagen werden. Beispielsweise kann auf Basis des gemeinsamen 3-dimensionalen Datensatzes und darauf beruhender Auswertung/Verarbeitung ein solcher Vorschlag erfolgen.
  • Ohne Beschränkung der Allgemeinheit können die gewonnen gemeinsamen Daten aus Schritt 300 auch zur Steuerung eines (unterstützenden) Operationsroboters eingesetzt werden. Insbesondere kann dabei z.B. das Lokalisierungssystem auch bereits Teil des Operationsroboters sein.
  • Ohne Beschränkung der Allgemeinheit kann die Erfindung auch in einer Vorrichtung PS zur Durchführung eines der Verfahren verkörpert sein. Diese Vorrichtung kann eigenständig sein, z.B. als eine Workstation, oder aber auch in Aufnahmesysteme BS1, BS2 integriert sein. Zudem kann ein eventueller Datenspeicher DB für Bilddaten des ersten Aufnahmeverfahrens BS1 und/oder des zweiten Aufnahmeverfahrens BS2 Bestandteil der Vorrichtung PS sein. Alternativ oder zusätzlich können die Bilddaten auch in einer externen Datenbank zu Dokumentationszwecken und/oder einer digitalen Patientenakte gespeichert sein.
  • Insbesondere kann die Vorrichtung PS so ausgestaltet sein, dass auf Basis fortlaufender Aufnahmen mittels des ersten und/oder zweiten Aufnahmeverfahrens BS1, BS2 der Operateur eine Rückmeldung über die Einhaltung von Operationsparameter die Einhaltung einer geplanten Einbaulage(n) der Implantate erhält.
  • D.h. mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kann z.B. ein System zur Planung und Operationsunterstützung der Implantation von (Hüft-)Endoprothesen und ähnlichen Vorrichtungen bereitgestellt werden. Beispielsweise kann z.B. im ersten Schritt 100 eine oder mehrere 2D-Röntgenaufnahmen BS1 vor einer Operation aufgenommen werden, anschließend kann während der Operation die zu operierende Struktur im Schritt 200 mit einem Navigationsgerät BS2 abgetastet werden und somit eine Referenzstruktur erstellt werden. Anschließend kann an Hand charakteristischer geometrischer Strukturen, die in den 3D-Aufnahmen und den 2D-Aufnahmen lokalisiert werden, ein Bezug zwischen den Datensätzen beider Aufnahmeverfahren BS1 und BS2 in Schritt 300 ermittelt werden, z.B. in Form einer mathematischen Transformation. Damit können Bilddaten des zweiten Aufnahmeverfahrens BS2 in den 2D-Raum des ersten Aufnahmeverfahrens BS1 skaliert und projiziert werden. Weiterhin ist es damit möglich, die Position der vom Operateur geführten chirurgischen Instrumente mit dem Navigationsgerät BS2 zu messen und lagerichtig in die 2D-Aufnahme des ersten Aufnahmeverfahrens zu skalieren und zu projizieren, so dass ihre aktuelle Position dort fortlaufend angezeigt wird.
  • Das Verfahren und das System bieten einem Operateur Unterstützung durch computerassistierte Systeme an, die eine exakt reproduzierbare Ausführung einer Operation ermöglichen und damit bewirken, dass wesentliche, das Operationsergebnis maßgeblich beeinflussende Parameter (auch als “Zielparameter“ bezeichnet) mit großer Sicherheit eingehalten werden. Damit wird der langfristige Erfolg eines solchen operativen Eingriffes durch die Erfüllung von zwei wesentlichen Zielsetzungen gesichert, denn das Verfahren ermöglich es weitestgehend alle funktionalen Eigenschaften des natürlichen Gelenks zu rekonstruieren, so dass dem Patienten die dauerhafte, beschwerdefreie Ausübung aller körperlichen Aktivitäten ermöglicht wird, und zudem eine lange Standzeit der eingesetzten Endoprothese erwartet werden kann.
  • Durch die überlagerte Bereitstellung eines gemeinsamen Datensatz basierend auf den prä-operativen Aufnahmen des ersten (2D-)Aufnahmeverfahrens und den intra-operativen Aufnahmen des zweiten (3D-)Aufnahmeverfahrens werden die oben beschriebenen Nachteile vermieden, die sich bei Verwendung nur eines Aufnahmeverfahrens für dieses Verfahren jeweils ergeben.
  • Mit der Erfindung wird es ermöglicht, eine zunächst nur auf 2D Aufnahmeverfahren beruhende Planung vor Beginn der Operation durch Einsatz eines 3D Navigationssysteme als zweites Aufnahmeverfahren im Operationssaal durch die so gewinnbare 3D Informationen zu ergänzen und zu vervollständigen. Damit stehen sowohl die Informationen zur Verfügung, die aus der prä-operativen 2D Planung anhand des ersten 2D Aufnahmeverfahrens zu entnehmen sind, als auch die Informationen, die mit Hilfe des zweiten 3D Aufnahmeverfahrens, beispielsweise durch ein Navigationssysteme, intra-operativ gewonnen werden, so dass alle wichtigen, vom Operateur gewünschten Zielparameter für einen korrekten Sitz der Implantat-Komponenten patientenbezogen bestimmt werden können.
  • Mit der Erfindung wird es ermöglicht, dass das zweite 3D Aufnahmeverfahren, beispielsweise ein 3D Navigationssystem, den Operateur während der Operationsdurchführung dabei unterstützt, diese Zielparameter bei der Implantation der Komponenten auch so wie geplant zu erreichen.
  • Mit der Erfindung wird es auch ermöglicht, eine einheitliche Bedienungsoberfläche für prä-operative Planung und Operationsdurchführung bereitzustellen, wodurch die Handhabung des Systems erleichtert wird.
  • Mit der Erfindung wird zudem der Computereinsatz in allen Stufen der Vorplanung und der Operation an sich ermöglicht, wobei die elektronische Dokumentation aller Schritte der Operation und deren Archivierung in einer Datenbank ermöglicht wird. Damit wird ein wichtiger Beitrag zur Qualitätssicherung im Krankenhaus geliefert.
  • Durch Einsatz computerassistierter Verfahren sowohl bei der Planung als auch bei der Ausführung von Operationen kann sichergestellt werden, dass alle wesentlichen Zielparameter eingehalten werden, die für den angestrebten Sitz der Implantat-Komponenten wichtig sind und die die besten Voraussetzungen für die optimale Rekonstruktion der Funktionalität des Gelenks und für eine lange Standzeit der Endoprothese bieten.

Claims (16)

  1. Verfahren für ein integriertes Operations-Planungs- und Unterstützungs-System für Operationen am menschlichen oder tierischen Körper, aufweisend die Schritte: • Aufnehmen (100) eines zu operierenden Ausschnittes des Körpers mittels eines ersten Aufnahmeverfahrens (BS1), wobei das erste Aufnahmeverfahren (BS1) eine 2-dimensionale Information zur Verfügung stellt, die prä-operativ vor Beginn der Operation durch ein nichtinvasives Verfahren gewonnen wird, • Aufnehmen (200) des zu operierenden Ausschnitts des Körpers mittels eines zweiten Aufnahmeverfahrens (BS2), wobei das zweite Aufnahmeverfahren eine 3-dimensionale Information, bevorzugt mittels eines 3-dimensionalen Digitalisiersystems, zur Verfügung stellt, die intra-operativ während der Operationsdurchführung durch Abtastung der zu operierenden Struktur gewonnen wird, • Überlagern (300) der Aufnahmen des ersten Aufnahmeverfahrens (BS1) und des zweiten Aufnahmeverfahrens (BS2) zu einem gemeinsamen 3-dimensionalen Datensatz.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem gemeinsamen 3-dimensionalen Datensatz des ersten Aufnahmeverfahrens (BS1) und des zweiten Aufnahmeverfahrens (BS2) Zielparameter für die Operationsdurchführung geplant und während der Operation hinsichtlich ihrer Umsetzung kontrolliert werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Aufnahmeverfahren (BS1) ein Durchleuchtungsverfahren ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Aufnahmeverfahren (BS1) ein Röntgenverfahren aufweist.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Aufnahmeverfahren (BS1) ein Reflektionsverfahren ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Aufnahmeverfahren (BS1) ein Ultraschallverfahren ist.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Aufnahmeverfahren (BS2) auf einem 3-dimensionalen Digitalisiersystem beruht, das mit optischen Messverfahren arbeitet.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Aufnahmeverfahren (BS2) ein optisches Aufnahmeverfahren mit zwei oder mehr räumlich unterschiedlichen Aufnahmepunkten in Bezug auf den zu operierenden Ausschnitt des Körpers aufweist.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Aufnahmeverfahren (BS2) ein optisches Aufnahmeverfahren mit eine Musterbeleuchtung in Bezug auf den zu operierenden Körper aufweist.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Aufnahmeverfahren (BS2) auf einem 3-dimensionalen Digitalisiersystem beruht, das mit elektro-magnetischen Messverfahren arbeitet.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Aufnahmeverfahren (BS2) auf einem 3-dimensionalen Digitalisiersystem beruht, das mit Messverfahren arbeitet, die auf der RFID-Technologie beruhen.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf Basis der Aufnahmen des ersten Aufnahmeverfahrens (BS1) und des zweiten Aufnahmeverfahrens (BS2) Vorschläge zur Durchführung der Operation und / oder Vorschläge zur Festlegung von Operationsparameter und / oder Vorschläge zur Auswahl von Prothesen für die Operation vorgeschlagen werden.
  13. Vorrichtung (PS) zur Durchführung eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
  14. Vorrichtung (PS) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass auf Basis fortlaufender Aufnahmen mittels des ersten und/oder zweiten Aufnahmeverfahrens (BS1, BS2) der Operateur eine Rückmeldung über die Einhaltung von Operationsparameter die Einhaltung der geplanten Einbaulagen der Implantate erhält.
  15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass Position und Orientierung der bei der Operation verwendeten Operationsinstrumente mit dem zweiten Aufnahmeverfahren (BS2) aufgenommen (200) und überlagert (300) werden, womit ermöglicht wird, die Position und Orientierung der vom Operateur geführten Operationsinstrumente mit dem zweiten Aufnahmeverfahren (BS2) zu messen und lagerichtig in die Aufnahme des ersten Aufnahmeverfahrens (BS1) zu skalieren und zu projizieren, so dass ihre aktuelle Position dort fortlaufend angezeigt werden kann.
  16. Vorrichtung (PS) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Daten für einen Operationsroboter zur Verfügung stellt.
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