DE102019200591B4

DE102019200591B4 - Schädelklemmvorrichtung zur Fixierung und Ausrichtung eines Kopfes eines Patienten für einen medizinischen Eingriff und medizinisches Bildgebungssystem

Info

Publication number: DE102019200591B4
Application number: DE102019200591.8A
Authority: DE
Inventors: Maik Bittner
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2019-01-17
Filing date: 2019-01-17
Publication date: 2022-02-24
Anticipated expiration: 2039-01-18
Also published as: DE102019200591A1; CN111437045B; CN111437045A; US11950942B2; US20200229778A1

Abstract

Schädelklemmvorrichtung (1) zur Fixierung und Ausrichtung eines Kopfes (11) eines Patienten (10) für einen medizinischen Eingriff, aufweisend
• zumindest zwei konzentrisch ausrichtbare Ringelemente (2; 3; 4), wobei das zweite Ringelement (3) innerhalb des ersten Ringelements (2) um eine zweite Achse (A₂) drehbar gelagert ist, und wobei das erste, äußere Ringelement (2) um eine erste Achse (A₁), welche orthogonal zu der zweiten Achse (A₂) ist, drehbar gelagert ist,
• zumindest einen motorischen Antrieb (5), welcher die Drehung zumindest eines der zumindest zwei Ringelemente (2; 3; 4) um seine jeweilige Achse antreibt,
• mindestens zwei Pins (6), welche Pins (6) in dem innersten Ringelement (3; 4) der zumindest zwei konzentrischen Ringelemente (2; 3; 4) angeordnet und zur Fixierung eines Kopfes (11) eines Patienten (10) ausgebildet sind,
• zwei Teleskopstangen (7), welche die Ringelemente (2; 3) haltern, und
• eine Steuerungseinheit (8) zur motorischen Ansteuerung des zumindest einen motorischen Antriebs (5).

Description

Die Erfindung betrifft eine Schädelklemmvorrichtung zur Fixierung und Ausrichtung eines Kopfes eines Patienten für einen medizinischen Eingriff gemäß dem Patentanspruch 1 und ein medizinisches Bildgebungssystem gemäß dem Patentanspruch 16.
Verletzungen der Halswirbelsäule (C-spine) sind besonders nach Auto- oder Motorradunfällen häufig. Hierbei können Wirbel beschädigt und vollständig oder teilweise verschoben werden und dadurch Druck auf das Rückenmark ausüben. Neben Schmerzen und Fehlhaltungen können hierdurch auf lange Sicht auch Nervendegenerationen und Lähmungen bis zur vollständigen Paralyse verursacht werden. Um derartige Folgeerscheinungen zu verhindern, muss eine neurochirurgische Druckentlastung des Rückenmarks durchgeführt werden. Hierbei werden die betroffenen Wirbel wieder ausgerichtet und eine Wirbelversteifung zur erneuten Fixierung der Wirbel durchgeführt.
Für die neurochirurgische Druckentlastung des Rückenmarks und die Ausrichtung der Wirbel wird der Patient auf dem Operationstisch in Bauchlage positioniert. Der Kopf wird in einer sogenannten Mayfieldschen Schädelklemme fixiert, durch welche eine feste und sichere Fixierung zwischen zwei spitzen Pins erfolgt. Dann zieht, dreht und streckt der Chirurg unter fluoroskopischer Überwachung den Kopf des Patienten so lange, bis die Halswirbelsäule in der richtigen Position für eine Wirbelversteifung ist. In dieser Position wird der Kopf dann fixiert, indem die Schrauben der Schädelklemme geschlossen werden. In dieser fixen Position wird dann der chirurgische Eingriff durchgeführt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schädelklemmvorrichtung zur Fixierung und Ausrichtung eines Kopfes eines Patienten und ein medizinisches Bildgebungssystem bereitzustellen, welche Nachteile bekannter Vorrichtungen beheben.
Aus der DE 696 31 736 T2 und der DE 197 18 535 A1 sind verschiedene Schädelklemmvorrichtungen zur Fixierung und Ausrichtung des Schädels eines Patienten bekannt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Schädelklemmvorrichtung zur Fixierung und Ausrichtung eines Kopfes eines Patienten für einen medizinischen Eingriff gemäß dem Patentanspruch 1 und ein medizinisches Bildgebungssystem gemäß dem Patentanspruch 16. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der zugehörigen Unteransprüche.
Die Erfindung beschreibt eine Schädelklemmvorrichtung zur Fixierung und Ausrichtung eines Kopfes eines Patienten für einen medizinischen Eingriff, aufweisend zumindest zwei konzentrisch ausrichtbare Ringelemente, wobei das zweite Ringelement innerhalb des ersten Ringelements um eine zweite Achse drehbar gelagert ist, und wobei das erste, äußere Ringelement um eine erste Achse, welche orthogonal zu der zweiten Achse ist, drehbar gelagert ist, zumindest einen motorischen Antrieb, welcher die Drehung zumindest eines der zumindest zwei Ringelemente um seine jeweilige Achse antreibt, mindestens zwei Pins, welche Pins in dem innersten Ringelement der zumindest zwei konzentrischen Ringelemente angeordnet und zur Fixierung eines Kopfes eines Patienten ausgebildet sind, zwei Teleskopstangen, welche die Ringelemente haltern, und eine Steuerungseinheit zur motorischen Ansteuerung des zumindest einen motorischen Antriebs. Mittels einer derartigen Schädelklemmvorrichtung kann schnell und auf einfache und flexible Art der Kopf eines Patienten für einen entsprechenden Eingriff in mindestens zwei Freiheitsgraden (z.B. Drehrichtungen) ausgerichtet werden, ohne dass der Arzt eine zeit- und kraftraubende manuelle Ausrichtung unter fluoroskopischer Beleuchtung durchführen muss. Dadurch wird der Arzt entlastet und es werden sowohl Arzt als auch Patient vor langer und unnützer Röntgenbestrahlung geschützt. Die Ausrichtung kann motorisch oder sogar automatisch durchgeführt werden und minimiert Gesundheitsrisiken für Patient und Arzt.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist das zweite Ringelement das innerste Ringelement.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die zwei Teleskopstangen mittels zweier Bügel beidseitig des ersten Ringelements derart gehaltert, dass das erste Ringelement um die erste Achse drehbar angeordnet ist. Durch die Ein- und Ausfahrbarkeit der Teleskopstangen ist ein zusätzlicher Freiheitsgrad bzw. eine zusätzliche Verstellmöglichkeit für die Schädelklemmvorrichtung vorhanden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Schädelklemmvorrichtung ein drittes Ringelement auf, welches innerhalb des zweiten Ringelements konzentrisch zu diesem ausrichtbar angeordnet und mit diesem durch ein Planetengetriebe drehbar verbunden ist. Auf diese Weise ist auch die dritte Drehrichtung abgedeckt und der Kopf des Patienten in (mindestens) drei Freiheitsgraden (Drehwinkeln) einstellbar. Ein Planetengetriebe stellt eine besonders einfache aber effektive Möglichkeit dar, zusätzlich zu den zwei vorhandenen einen dritten Freiheitsgrad zu realisieren. In Kombination mit den verstellbaren Teleskopstangen sind hier insgesamt vier Freiheitsgrade möglich.
Alternativ dazu weist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Schädelklemmvorrichtung ein drittes Ringelement auf, welches innerhalb des zweiten Ringelements konzentrisch zu diesem ausrichtbar angeordnet und um eine dritte Achse drehbar gelagert ist und wobei die dritte Achse orthogonal zu der zweiten Achse ist. Dies entspricht einer kardanischen Aufhängung und ist eine weitere Möglichkeit, auf einfache Weise einen dritten Freiheitsgrad zu realisieren.
In vorteilhafter Weise für eine Verstellmöglichkeit in mindestens drei Freiheitsgraden ist das dritte Ringelement das innerste Ringelement.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Drehbewegungen aller Ringelemente motorisch antreibbar. Hierdurch ist keinerlei zeit- und kraftraubende manuelle Ausrichtung unter fluoroskopischer Beleuchtung seitens des Arztes mehr nötig und der operative Eingriff kann schneller und risikoärmer für Patient und Arzt durchgeführt werden. Dabei ist es vorteilhaft für eine unabhängige Verstellung in jedem der Freiheitsgrade, für jede Drehbewegung zumindest einen motorischen Antrieb vorzusehen. Zweckmäßigerweise ist außerdem ein motorischer Antrieb zum Betreiben der Teleskopstangen vorgesehen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuerungseinheit zur Steuerung sämtlicher vorhandenen motorischen Antriebe ausgebildet. Auf diese Weise kann die Gesamtbewegung der Schädelklemmvorrichtung von einer einzigen Steuerungseinheit angesteuert werden. Die Steuerungseinheit kann z.B. mittels Kabel oder kabellos mit der Vorrichtung verbunden sein.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Schädelklemmvorrichtung drei oder vier Pins auf, welche Pins in dem innersten Ringelement der zumindest zwei Ringelemente angeordnet und zur Fixierung eines Kopfes eines Patienten ausgebildet sind. Durch die ein oder zwei zusätzlichen Pins ist eine deutlich stabilere Fixierung des Kopfes des Patienten möglich, wodurch die Gefahr von Verletzungen des Patienten durch Herausrutschen aus der Schädelklemmvorrichtung minimiert wird.
In vorteilhafter Weise für eine besonders stabile und abrutschsichere Fixierung des Kopfes des Patienten weist die Schädelklemmvorrichtung einen Kinnbügel zur zusätzlichen Halterung des Kopfes des Patienten auf.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Schädelklemmvorrichtung mittels der Teleskopstangen mit einem Patiententisch verbindbar ausgebildet. Auf diese Weise ist die Vorrichtung relativ zu dem Patiententisch ortsfest. Hierdurch wird das Verletzungsrisiko für den Patienten minimiert und außerdem eine qualitativ hochwertige fluoroskopische Bildgebung durch Ausschluss von Bewegungsartefakten garantiert.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Steuerungseinheit eine Kontrolleinheit (z.B. User Interface) zur Nutzereingabe von Steuerungsbefehlen für die motorische Drehung der Ringelemente um ihre Achsen auf. Die eingegebenen Drehungen werden anschließend von den jeweiligen Antrieben umgesetzt. Dabei kann die Geschwindigkeit der Drehbewegung voreingestellt sein oder ebenfalls eingestellt werden. Durch die Kontrolleinheit wird eine einfache Bedienung der Drehungen der Ringelemente gewährleistet. In vorteilhafter Weise für eine besonders einfache, schnelle und intuitive Bedienung ist die Kontrolleinheit derart ausgebildet, dass es zumindest drei Freiheitsgrade zur Bedienung aufweist, wobei jedem Freiheitsgrad eine Drehbewegung um eine Achse zugeordnet ist. Dies kann zum Beispiel derart vorgesehen sein, dass das Bedienelement mechanisch selbst in drei Freiheitsgraden verstellbar ist, also zum Beispiel nach Art eines Steuerknüppels.
Die Erfindung umfasst außerdem ein medizinisches Bildgebungssystem zur Aufnahme eines 3-dimensionalen Volumenbildes eines auf einer Patientenliege gelagerten Patienten mit einem Steuerungssystem, welchem Bildgebungssystem eine erfindungsgemäße Schädelklemmvorrichtung zugeordnet ist.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Steuerungssystem dazu ausgebildet, aus einem Volumenbild einer Wirbelsäule eines mit seinem Kopf durch die Schädelklemmvorrichtung fixierten Patienten einen Vorschlag zur Einstellung und/oder Ausrichtung der Ringelemente der Schädelklemmvorrichtung zu ermitteln. Dieser Vorschlag kann zum Beispiel nach einer Überprüfung seitens des Arztes anschließend automatisch oder halbautomatisch umgesetzt werden, indem die Steuerungseinheit die Verstellungen der Ringelemente und/oder der Teleskopstangen ansteuert und sie entsprechend durchgeführt werden.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im Folgenden anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert, ohne dass dadurch eine Beschränkung der Erfindung auf diese Ausführungsbeispiele erfolgt. Es zeigen:

1 eine Draufsicht auf eine Schädelklemmvorrichtung nach der Erfindung mit zwei Ringelementen;
2 eine Seitenansicht der Schädelklemmvorrichtung nach 1 mit einem zusätzlichen Kinnbügel;
3 eine Draufsicht auf eine weitere Schädelklemmvorrichtung nach der Erfindung mit drei Ringelementen und einem Planetengetriebe;
4 eine Draufsicht auf eine weitere Schädelklemmvorrichtung nach der Erfindung mit drei kardanisch aufgehängten Ringelementen;
5 eine Kontrolleinheit zur Bedienung einer Schädelklemmvorrichtung;
6 eine Draufsicht auf eine Drehscheibe eines User-Interfaces nach 5; und
7 ein medizinisches Bildgebungssystem mit einer zugeordneten Schädelklemmvorrichtung.

In der 1 ist eine erfindungsgemäße Schädelklemmvorrichtung 1 mit zwei Ringelementen, einem ersten Ringelement 2 und einem zweiten Ringelement 3, gezeigt. Im innersten Ringelement der beiden Ringelemente, dem zweiten Ringelement 3, sind zwei Pins 6 zur Fixierung eines Kopfes eines Patienten angeordnet. Das erste Ringelement 2 ist um eine erste Achse A₁ drehbar angeordnet, wobei es dafür mittels zweier Lager 21 an je einem Bügel 9 befestigt ist. Die beiden Bügel 9, welche symmetrisch beidseitig des ersten Ringelements 2 angeordnet sind, sind wiederum mit ausfahrbaren Teleskopstangen 7 verbunden. Das zweite Ringelement 3 ist innerhalb des ersten Ringelements 2 angeordnet und mit diesem über zwei Lager 21 verbunden, so dass das zweite Ringelement um eine zweite Achse A₂ drehbar ist.
Jedem Lager 21 ist ein motorischer Antrieb 5 zugeordnet, der eine motorische Drehung des jeweiligen Ringelements bewirkt. So kann das erste Ringelement 2 um die erste Achse A₁ mittels zweier motorischer Antriebe 5 gedreht werden und das zweite Ringelement 3 um die zweite Achse A₂ ebenfalls mittels zweier motorischer Antriebe 5. Die beiden motorischen Antriebe, die einer Achse zugeordnet sind, können dabei z.B. synchron angesteuert werden. Es kann auch pro Achse nur ein motorischer Antrieb vorhanden sein. Weiterhin können auch zum Betreiben der Teleskopstangen 7 motorische Antriebe 5 vorhanden sein, wie auch in 1 gezeigt ist. Außerdem ist der Schädelklemmvorrichtung 1 eine Steuerungseinheit 8 zugeordnet, welche zur Ansteuerung der motorischen Antriebe 5 ausgebildet ist. Die Steuerungseinheit 8 ist entweder mittels einer Verbindungsleitung oder kabellos mit der Schädelklemmvorrichtung bzw. den motorischen Antrieben 5 verbunden, so dass eine einfache und schnelle Ansteuerung gewährleistet ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Steuerungseinheit in der Schädelklemmvorrichtung 1 integriert ist, zum Beispiel im Bereich der Teleskopstangen 7. Die Steuerungseinheit 8 kann z.B. mittels einer Kontrolleinheit 16 bedienbar sein. Details zu einer Ausgestaltung einer Kontrolleinheit 16 sind in den 5 und 6 gezeigt.
In der 2 ist eine beispielhafte Schädelklemmvorrichtung 1 aus 1 in seitlicher Ansicht und um 90° im Vergleich zu 1 um die Achse A₁ gedreht gezeigt. Zudem weist die Schädelklemmvorrichtung 1 einen Kinnbügel 14 auf und ist mit einem Patiententisch 12 verbunden. Der Kopf 11 eines Patienten 10 ist mit Hilfe der Pins 6 in die Schädelklemmvorrichtung eingespannt, wobei der Kinnbügel 14 die Verbindung zusätzlich stabilisiert. Wie bereits in 1 gezeigt, sind das erste Ringelement 2 um die erste Achse A₁ drehbar, das zweite Ringelement 3 um die zweite Achse A₂ drehbar und die Teleskopstangen 7 ein- und ausfahrbar. Mittels der Schädelklemmvorrichtung 1 kann schnell, schonend für den Patienten und einfach für den Arzt die Position des Kopfes 11 des Patienten 10 für einen Eingriff an einem Halswirbel 13 des Patienten 10 verstellt werden.
In der 3 ist eine weitere Schädelklemmvorrichtung 1 gezeigt, welche drei Ringelemente aufweist. Das erste Ringelement 2 ist ebenso wie in 1 und 2 zwischen zwei Teleskopstangen 7 und zwei Bügeln 9 mittels zwei Lagern 21 drehbar um eine erste Achse A₁ aufgehängt. Im inneren des ersten Ringelements 2 und konzentrisch zu diesem ist mittels zwei weiteren Lagern 21 das zweite Ringelement um die zweite Achse A₂ drehbar angeordnet. Die erste Achse und die zweite Achse sind zueinander orthogonal, so dass sie Kippungen des Kopfes des Patienten in zwei verschiedenen Richtungen bewirken. Im inneren des zweiten Ringelements 3 ist ein drittes Ringelement 4 angeordnet, welches mit dem zweiten Ringelement 3 über ein Planetengetriebe derart verbunden ist, dass das dritte Ringelement 4 um eine dritte Achse A₃ drehbar ist, welche zu allen beiden anderen Achsen orthogonal ist. Für eine bessere Übersichtlichkeit sind nur zwei motorische Antriebe 5 gezeigt, es ist aber bevorzugt für jede Achse mindestens ein motorischer Antrieb vorhanden.
Planetengetriebe sind allgemein bekannt. Das hier gezeigte Planetengetriebe kann z.B. so umgesetzt sein, dass das zweite Ringelement 3 (entspricht dem Hohlrad) an seinem inneren Umfang Zähne aufweist und das dritte Ringelement 4 (entspricht dem Sonnenrad) an seinem äußeren Umfang ebenfalls Zähne aufweist. Zwischen den beiden Ringelemente sind mehrere ebenfalls gezahnte kleine Umlaufräder 22, zum Beispiel drei oder vier Umlaufräder 22 angeordnet. Mittels mindestens eines (hier nicht gezeigten) motorischen Antriebs kann das dritte Ringelement um die dritte Achse A₃ gedreht werden. Wird der Kopf 11 des Patienten 10 zwischen die Pins 6 eingespannt, so kann der Kopf 11 durch Drehungen der drei Ringelemente in drei verschiedenen Drehrichtungen für einen Eingriff positioniert werden. Die Achsen können z.B. derart ausgebildet sein, dass die Drehung um die erste Achse A₁ einem Heben oder Senken des Kinns des Kopfes entspricht, die Drehung um die zweite Achse A₂ einer Drehung des Kopfes entspricht und die Drehung um die dritte Achse A₃ einer Art Kopfschütteln nach rechts oder links entspricht. Zusätzlich können bevorzugt auch noch die Teleskopstangen 7 ein- und ausgefahren werden, wodurch z.B. eine Streckung oder Stauchung der Wirbelsäule zustande kommt.
Durch die motorischen Antriebe, welche bevorzugt für jede der drei Achsen vorhanden sind, kann die Positionierung des Kopfes halbautomatisch oder automatisch durchgeführt werden. Die Antriebe werden durch die Steuerungseinheit 8 angesteuert, welche wiederum mittels eines (nicht gezeigten) User Interfaces 16 bedient werden kann.
Um störende Artefakte bei fluoroskopischer Durchleuchtung des Kopfes zu vermeiden, ist die Schädelklemmvorrichtung zumindest teilweise aus einem röntgentransparenten Material gefertigt. Bevorzugt sind zumindest die Ringelemente röntgentransparent, und sind zum Beispiel aus Karbonfasern gefertigt. Die motorischen Antriebe 5 können auch metallische Elemente aufweisen. Es kann auch die vollständige Schädelklemmvorrichtung aus röntgentransparentem Material ausgebildet sein. Die Anordnung der Teleskopstangen auf der Höhe der Tischplatte erlaubt eine weitgehend artefaktfreie Röntgenbildgebung der Halswirbelsäule.
In der 4 ist eine weitere Alternative einer Schädelklemmvorrichtung mit drei Ringelementen gezeigt. Die drei Ringelemente sind dabei kardanisch aufgehängt, also das dritte Ringelement 4 ist innerhalb des zweiten Ringelements 3 konzentrisch zu diesem ausrichtbar angeordnet und um die dritte Achse A₃ drehbar gelagert. Die dritte Achse A₃ ist orthogonal zu der zweiten Achse A₂.
Die in den 3 und 4 gezeigten Schädelklemmvorrichtungen besitzen vier Freiheitsgrade, drei Drehwinkel (Drehung der Ringelemente um die jeweilige Achse) und eine Längeneinstellung (Auslenkung Teleskopstangen).
In den 5 und 6 ist eine beispielhafte Kontrolleinheit 16 gezeigt, welche für eine intuitive Ansteuerung der Schädelklemmvorrichtung ausgelegt ist. So umfasst die Kontrolleinheit 16 unter anderem eine Drehscheibe 20, welche der Nutzer z.B. mittels Bedienlöchern 19 mit Daumen und Zeigefinger in einer ersten Bewegung B₁ (Turn) drehen kann, um die Schädelklemmvorrichtung zu verstellen. Die Drehscheibe 20 kann z.B. eine Skala 18 für eine Anzeige der graduellen Verstellung aufweisen. Eine zweite Bewegung B₂ entspricht einem Kippen (Tilt) der Drehscheibe 20 und eine dritte Bewegung B₃ einem Eindrücken/Ausziehen (Push/Pull) der Drehscheibe 20. Die Bedienung der Kontrolleinheit 16 wird dann durch die Steuerungseinheit 8 an die Schädelklemmvorrichtung 1 übertragen und die motorischen Antriebe 5 bewirken eine entsprechende Verstellung der Ringelemente und/oder der Teleskopstangen. Auf diese Weise wird die Position des Kopfes des Patienten schnell aber dennoch schonend und mit minimalem Kraftaufwand für den Nutzer verstellt. Die Genauigkeit und Empfindlichkeit der Einstellmöglichkeiten durch die Kontrolleinheit ist bevorzugt kleiner als 1 mm und kleiner als 1 Grad.
Es können auch andere Arten von Kontrolleinheiten zur Bedienung durch einen Nutzer vorgesehen sein, um die Schädelklemmvorrichtung anzusteuern. So kann z.B. auch einfach ein Eingabemenü auf einem berührungsempfindlichen Monitor vorhanden sein, über welches die Eingabe von Drehwinkeln für die Drehung um die Achsen A₁, A₂ und A₃ sowie die Eingabe von Längen für die Auslenkung der Teleskopstangen möglich ist.
Mittels eines Monitors 17 kann der Nutzer die Einstellungen überwachen. Auf dem Monitor 17 können z.B. die aktuellen Einstellungen der Schädelklemmvorrichtung angezeigt werden, also z.B. die drei Drehwinkel (Drehung der Ringelemente um die jeweilige Achse) und eine Längeneinstellung (Auslenkung Teleskopstangen.
Außerdem kann eine Möglichkeit vorgesehen sein, die Geschwindigkeit der Verstellungen zu regeln bzw. Schwellwerte für die Drehwinkel, die Geschwindigkeit oder die Auslenkung festzulegen, die nicht überschritten werden können. Diese können entweder vom Nutzer festgelegt werden oder bereits als Grundeinstellung vorhanden sein. Dadurch kann eine zu schnelle oder zu weite Verstellung verhindert werden, um den Patienten nicht zu verletzen. Außerdem kann ein haptisches Feedback, zum Beispiel in Form einer Vibration, vorhanden sein, um dem Nutzer anzuzeigen, wann ein Schwellwert z.B. eines Drehwinkels erreicht ist. Alternativ können auch optische oder akustische Warnsignale (z.B. gelbes/ rotes Licht) oder Anzeigen vorhanden sein, um den Nutzer auf die Überschreitung von Schwellwerten hinzuweisen oder sonstige Warnungen zu signalisieren. Es können auch Sicherheitsabfragen oder Sicherheitsabschaltungen bei der Überschreitung von Schwellwerten vorgesehen sein.
In der 7 ist ein medizinisches Bildgebungssystem 30 zur Aufnahme von Röntgenbildern eines auf einer Patientenliege gelagerten Patienten 10, welchem Bildgebungssystem 30 eine Schädelklemmvorrichtung 1 zugeordnet ist, gezeigt. Das Bildgebungssystem 30 kann z.B. ein C-Bogen-Röntgensystem mit einem verstellbaren C-Bogen 31 und daran gehalterter Röntgenquelle 32 und Röntgendetektor 33 sein. Das Bildgebungssystem kann z.B. für eine fluoroskopische Bildgebung (2D-Durchleuchtung) und/oder für eine 3d-Bildgebung ausgebildet sein. Das Bildgebungssystem wird von einem Steuerungssystem 34 angesteuert. Der Patient 10 ist auf einer Patientenliege 12 gelagert und sein Kopf 11 ist mittels der Schädelklemmvorrichtung fixiert. Der Patient sowie das Bildgebungssystem befinden sich z.B. in einem Hybrid Operationsraum (hybrid OP). Das User Interface 16 zur Nutzereingabe von Steuerungsbefehlen kann innerhalb oder außerhalb des Operationsraums angeordnet sein. Es kann vorgesehen sein, das User Interface 16 nahe bei der Patientenliege und zusätzlich hinter einer Bleiabschirmung anzuordnen.
Eine dem Bildgebungssystem zugeordnete Anzeigeeinheit 35 zeigt z.B. eine aktuelle Röntgenaufnahme der Wirbelsäule und/oder des Kopfes des Patienten, z.B. in lateraler Ansicht (Seitenansicht). Bei einem Biplan-Bildgebungssystem können verschiedene Ansichten angezeigt werden. Das Bildgebungssystem kann alternativ auch von einem Computertomographiesystem oder einem Magnetresonanztomographiesystem gebildet werden.
Im Allgemeinen erfolgt eine Ausrichtung eines Kopfes eines Patienten für einen medizinischen Eingriff derart, dass die Halswirbelsäule langezogen wird und anschließend die Neigungen eingestellt werden, so dass sich die Wirbelkörper in eine geeignete Position bewegen, die für die Wirbelsäulenversteifung erforderlich ist. Dies kann ebenfalls mit der gezeigten Schädelklemmvorrichtung vorgenommen werden, indem zunächst eine Verlängerung der Teleskopstangen angesteuert wird und anschließend die Drehungen um die Achsen durchgeführt werden.
Mittels des in der 7 gezeigten Bildgebungssystems kann ein 3-dimensionales Volumenbild der Halswirbelsäule und/ oder des Kopfes des Patienten 10 aufgenommen werden, z.B. indem der C-Bogen 31 in mehrere Angulationen verstellt wird, dabei eine Vielzahl von Röntgenprojektionen aufgenommen werden und diese anschließend zu dem Volumenbild rekonstruiert werden. Das Steuerungssystem 34 ist dazu ausgebildet, aus dem Volumenbild anschließend einen Vorschlag zur Einstellung und/oder Ausrichtung der Ringelemente und/oder Teleskopstangen der Schädelklemmvorrichtung zu ermitteln. Hierfür kann z.B. auch eine Berechnungseinheit oder eine Software vorgesehen sein. Zur Ermittlung eines solchen Vorschlags kann außerdem auf weitere Informationen zurückgegriffen werden, z.B. Informationen hinsichtlich des geplanten Eingriffs an der Halswirbelsäule, welcher Halswirbel wie behandelt werden soll, weitere Informationen über den Patienten, Datenbanken über ähnliche Eingriffe usw.
Liegt ein Vorschlag vor, so kann dieser z.B. von einem Arzt bestätigt oder verworfen werden. Ist er bestätigt oder wird er ohne Bestätigung umgesetzt, so kann er anschließend an die Steuerungseinheit 8 übertragen und dort automatisch oder halbautomatisch umgesetzt werden, indem die Steuerungseinheit 8 der Schädelklemmvorrichtung die Verstellungen der Ringelemente und/oder der Teleskopstangen ansteuert und sie entsprechend durchgeführt werden.
Die Erfindung weist eine Reihe von Vorteilen auf. So muss ein Arzt bei Schädelklemmvorrichtungen aus dem Stand der Technik, welche keine motorischen Antriebe aufweisen, manuell und mit Kraft- und Zeitaufwand den Kopf des Patienten positionieren. Dies findet meist unter fluoroskopischer Durchleuchtung statt und kann 20 bis 30 Minuten dauern. Dabei muss der Arzt vorsichtig sein, um den Pateinten nicht zu verletzen. Durch die erfindungsgemäße motorisierte, ansteuerbare und fernbedienbare Schädelklemmvorrichtung wird die Positionierung deutlich vereinfacht, ist schneller und schonender durchführbar, erfordert weniger Kraftaufwand und ist mit weniger Risiken für den Patienten verbunden. Außerdem ist eine Dosisersparnis für den Patienten als auch den Arzt zu erwarten, da die Personen nicht mehr von direkter Röntgenstrahlung bestrahlt werden. Gesundheitliche Risiken werden somit verringert.
Die Erfindung lässt sich in folgender Weise kurz zusammenfassen: Für eine besonders einfache und schnelle Positionierung eines Kopfes eines Patienten für Eingriffe an der Halswirbelsäule ist eine Schädelklemmvorrichtung vorgesehen, aufweisend zumindest zwei konzentrisch ausrichtbare Ringelemente, wobei das zweite Ringelement innerhalb des ersten Ringelements um eine zweite Achse drehbar gelagert ist, und wobei das erste, äußere Ringelement um eine erste Achse, welche orthogonal zu der zweiten Achse ist, drehbar gelagert ist, zumindest einen motorischen Antrieb, welcher die Drehung zumindest eines der zumindest zwei Ringelemente um seine jeweilige Achse antreibt, mindestens zwei Pins, welche Pins in dem innersten Ringelement der zumindest zwei konzentrischen Ringelemente angeordnet und zur Fixierung eines Kopfes eines Patienten ausgebildet sind, zwei Teleskopstangen, welche die Ringelemente haltern, und eine Steuerungseinheit zur motorischen Ansteuerung des zumindest einen motorischen Antriebs.

Claims

Schädelklemmvorrichtung (1) zur Fixierung und Ausrichtung eines Kopfes (11) eines Patienten (10) für einen medizinischen Eingriff, aufweisend • zumindest zwei konzentrisch ausrichtbare Ringelemente (2; 3; 4), wobei das zweite Ringelement (3) innerhalb des ersten Ringelements (2) um eine zweite Achse (A₂) drehbar gelagert ist, und wobei das erste, äußere Ringelement (2) um eine erste Achse (A₁), welche orthogonal zu der zweiten Achse (A₂) ist, drehbar gelagert ist, • zumindest einen motorischen Antrieb (5), welcher die Drehung zumindest eines der zumindest zwei Ringelemente (2; 3; 4) um seine jeweilige Achse antreibt, • mindestens zwei Pins (6), welche Pins (6) in dem innersten Ringelement (3; 4) der zumindest zwei konzentrischen Ringelemente (2; 3; 4) angeordnet und zur Fixierung eines Kopfes (11) eines Patienten (10) ausgebildet sind, • zwei Teleskopstangen (7), welche die Ringelemente (2; 3) haltern, und • eine Steuerungseinheit (8) zur motorischen Ansteuerung des zumindest einen motorischen Antriebs (5).
Schädelklemmvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die zwei Teleskopstangen (7) mittels zweier Bügel (9) beidseitig des ersten Ringelements (2) derart gehaltert sind, dass das erste Ringelement (2) um die erste Achse (A₁) drehbar angeordnet ist.
Schädelklemmvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, aufweisend ein drittes Ringelement (4), welches innerhalb des zweiten Ringelements (3) konzentrisch zu diesem ausrichtbar angeordnet und mit diesem durch ein Planetengetriebe drehbar verbunden ist.
Schädelklemmvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, aufweisend ein drittes Ringelement (4), welches innerhalb des zweiten Ringelements (3) konzentrisch zu diesem ausrichtbar angeordnet und um eine dritte Achse (A₃) drehbar gelagert ist und wobei die dritte Achse (A₃) orthogonal zu der zweiten Achse ist.
Schädelklemmvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das zweite Ringelement (3) das innerste Ringelement (3; 4) ist.
Schädelklemmvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei das dritte Ringelement (4) das innerste Ringelement (3; 4) ist.
Schädelklemmvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Drehbewegungen aller Ringelemente (2; 3; 4) motorisch antreibbar sind.
Schädelklemmvorrichtung (1) nach Anspruch 7, aufweisend für jede Drehbewegung zumindest einen motorischen Antrieb (5) .
Schädelklemmvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, aufweisend zumindest einen motorischen Antrieb (5) zum Betreiben der Teleskopstangen (7).
Schädelklemmvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Steuerungseinheit (8) zur Steuerung aller motorischen Antriebe (5) ausgebildet ist.
Schädelklemmvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, aufweisend drei oder vier Pins (6), welche Pins (6) in dem innersten Ringelement (3; 4) der zumindest zwei Ringelemente (2; 3; 4) angeordnet und zur Fixierung eines Kopfes (11) eines Patienten (10) ausgebildet sind.
Schädelklemmvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, aufweisend einen Kinnbügel (14) zur zusätzlichen Halterung des Kopfes (11) des Patienten (10).
Schädelklemmvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, welche mittels der Teleskopstangen (7) mit einem Patiententisch (12) verbindbar ausgebildet ist.
Schädelklemmvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Steuerungseinheit (8) eine Kontrolleinheit (16) zur Nutzereingabe von Steuerungsbefehlen für die motorische Drehung der Ringelemente (2; 3; 4) um ihre Achsen (A₁; A₂; A₃) aufweist.
Schädelklemmvorrichtung (1) nach Anspruch 14, wobei die Kontrolleinheit (16) derart ausgebildet ist, dass sie drei Freiheitsgrade zur Bedienung aufweist, wobei jedem Freiheitsgrad eine Drehbewegung um eine Achse (A₁; A₂; A₃) zugeordnet ist.
Medizinisches Bildgebungssystem (30) zur Aufnahme eines 3-dimensionalen Volumenbildes eines auf einer Patientenliege (12) gelagerten Patienten (10) mit einem Steuerungssystem (34), welchem Bildgebungssystem (30) eine Schädelklemmvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 zugeordnet ist.
Medizinisches Bildgebungssystem (30) nach Anspruch 16, wobei das Steuerungssystem (34) dazu ausgebildet ist, aus einem Volumenbild einer Wirbelsäule eines mit seinem Kopf (11) durch die Schädelklemmvorrichtung (1) fixierten Patienten (10) einen Vorschlag zur Einstellung und/oder Ausrichtung der Ringelemente (2; 3; 4) der Schädelklemmvorrichtung (1) zu ermitteln.