DE10353700B4 - Device for path control of a medical instrument and control unit therefor - Google Patents
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Abstract
Gerät (1, 2)
zur Bahnregelung eines medizinischen Instruments (6) relativ zu
einem Gewebe am menschlichen oder tierischen Körper mit:
einem Fahrsystem
zum Abfahren einer vorbestimmten Bewegungsbahn mit einem Rahmen
(2);
einem oder mehreren Rädern
(4) zur Abstützung
des Geräts
(1, 2) an dem zu behandelnden Körper;
und
einem oder mehreren Aktuatoren (10) zur Bewegung des Geräts (1, 2)
und/oder Beeinflussung der Bewegung des Geräts (1, 2) entlang der vorgegebenen
Bewegungsbahn auf der Grundlage von in das Gerät (1, 2) eingespeisten Bewegungssignalen,
welche
Aktuatoren (10) als Bremsen (3a, 3b) ausgebildet sind, die die Bewegung
des Geräts
durch Abbremsen zumindest eines der Räder (4) beeinflussen
und
welche Bewegungsbahn des Geräts
(1, 2) durch ein daran anbringbares Lokalisierungssystem (9) zum
Erfassen der Position des Geräts
(1, 2) erfaßbar
ist.Apparatus (1, 2) for controlling the path of a medical instrument (6) relative to a tissue on the human or animal body, comprising:
a driving system for traversing a predetermined trajectory with a frame (2);
one or more wheels (4) for supporting the device (1, 2) on the body to be treated; and
one or more actuators (10) for moving the device (1, 2) and / or influencing the movement of the device (1, 2) along the predetermined path of movement on the basis of motion signals fed into the device (1, 2),
which actuators (10) are designed as brakes (3a, 3b) which influence the movement of the device by braking at least one of the wheels (4)
and which movement path of the device (1, 2) can be detected by a locating system (9) for detecting the position of the device (1, 2) attachable thereto.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ein Gerät zur materialabtragenden Bearbeitung von Gewebe am menschlichen oder tierischen Körper, wie beispielsweise auf das Fräsen oder Bohren an Knochen.The The present invention relates to a method and apparatus for material removing machining tissue on the human or animal body, such as on the milling or Drilling on bones.
Stand der TechnikState of the art
In vielen chirurgischen Disziplinen ist es nötig, einen Knochenschnitt präzise durchzuführen. Dazu können verschiedenen Methoden angewandt werden.In In many surgical disciplines, it is necessary to precisely perform a bone incision. To can different methods are applied.
Das Problem des Ablösens von Knochendeckeln kommt in der MKG- und Neurochirurgie bei unterschiedlichen Eingriffen, wie beispielsweise bei der Behandlung von Tumoren, Infektionen, Verletzungen etc. vor. Hierzu kamen bisher unterschiedliche Methoden zur Anwendung, die sich im wesentlichen in die konventionelle (manuelle) Chirurgie und die computerunterstützte Chirurgie einteilen lassen.The Problem of detachment of bone covers comes in the maxillofacial and neurosurgery at different Surgery, such as in the treatment of tumors, infections, Injury etc. before. To date, different methods have been used for application, which is essentially in the conventional (manual) Have surgery and computer-aided surgery divided.
Bei
der konventionellen chirurgische Methode werden zum Öffnen von
Knochendeckeln zunächst,
wie in
Dabei können Probleme (z.B. durch Verwachsungen) auftreten, wodurch Duraverletzungen nicht immer vermeidbar sind. Auch können Knochenschnitte nicht vorher geplant und auf den Schädel übertragen werden, wie dies bei Navigation und robotergestützten Eingriffen möglich ist.there can Problems such as adhesions occur, which does not cause dura injuries are always avoidable. Also can Bone cuts not previously planned and transferred to the skull as is possible with navigation and robotic interventions.
Ähnlich wie beim GPS, wird beim navigierten Operieren durch zwei externe Kameras die Position eines chirurgischen Instruments vermessen, und mit dem Verfahren der Triangulation werden die exakten Koordinaten in Bezug zum Patienten ausgerechnet. Die „Medical Workstation" berechnet außerdem die Korrelation zwischen den Instrumenten, dem Patienten und den medizinischen Bilddaten (Computertomographien und/oder Magnetresonanztomographien, die durch spezielle Bildverarbeitungsverfahren ein räumliches, dreidimensionales Abbild vom Patienten wiedergeben). Intraoperativ werden die Bilddaten und der reale Patient im OP mittels einiger anatomischer oder künstlicher Landmarken korreliert (= "registriert"). Dazu werden diese Punkte sowohl im Bildmaterial, als auch in der Realität aufgesucht und die Koordinaten derselben vermessen. Anschließend werden diese Punkte mittels mathematischer Optimierungsverfahren korreliert und mit der errechneten Transformation wird der gesamte Patient mit den Bilddaten registriert. Ein ähnliches Verfahren (bei dem mittels Oberflächenscans registriert wird) wurde auch von der eigenen Arbeitsgruppe vorgestellt. Da jedoch ein Chirurg dabei seinen Blick zwischen Monitor und Operationssitus ständig wechseln muss, ist die Genauigkeit geringer als bei robotergestützten Eingriffen.Similar to The GPS, when navigated, is operated by two external cameras measure the position of a surgical instrument, and with the Triangulation methods relate the exact coordinates to the patient. The "medical workstation" also calculates the correlation between the instruments, the patient and the medical image data (Computed tomography and / or magnetic resonance imaging, by special image processing a spatial, three-dimensional Reproduce an image of the patient). Intraoperatively, the image data and the real patient in the operating room by means of some anatomical or artificial Landmarks correlated (= "registered"). These are these Points visited both in the image material, as well as in reality and measure their coordinates. Then be these points are correlated by means of mathematical optimization methods and with the calculated transformation, the entire patient becomes registered with the image data. A similar process (in which using surface scans registered) was also presented by the own working group. However, as a surgeon his eyes between monitor and surgical site constantly the accuracy is lower than with robotic interventions.
Deshalb wurde die sogenannte "Navigated Control" entwickelt, bei der es möglich ist, den Fräser in „verbotenen Zonen" automatisch abzuschalten oder die Fräsgeschwindigkeit herunterzuregeln. Das ermöglicht es dem Chirurgen, sich auf den Operationssitus zu konzentrieren. Bei „Navigated Control" wird davon ausgegangen, dass es (zwar unerwünscht aber dennoch) möglich ist, den geplanten Weg z.B. aufgrund von Patientenbewegung oder manueller Abweichung des Chirurgen zu „verlassen". Dies würde allerdings am Monitor angezeigt, akustisch ausgegeben und der Fräser würde eventuell abgeschaltet. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass Abweichungen von der Solllinie möglich sind und manuell korrigiert werden müssen.Therefore The so-called "navigated control" was developed at it possible is the router in "forbidden Zones "automatically shut down or the milling speed the way down. This allows It allows the surgeon to focus on the surgical site. At "Navigated Control "gets away assumed that it (although undesirable but still possible) is, the planned route, e.g. due to patient movement or Manual deviation of the surgeon to "leave." However, this would be displayed on the monitor, acoustically output and the router would possibly off. The disadvantage of this method is that Deviations from the nominal line are possible and need to be corrected manually.
Ein ähnliches Projekt wird von einer Arbeitsgruppe der Universität Mannheim verfolgt, das unter dem Namen "intelligent Tool Drive" (ITD) bekannt ist. Das Ziel des Projekts ist ein kleiner 5-DOF Manipulator basierend auf einer Parallelkinematik, der die automatische Ausrichtung und Stabilisierung eines Bohrers in medizinischen Anwendungen (Pedikelverschraubung) ermöglicht. Es sollen externe Störgrößen wie unwillkürliche transiente Bewegungen des Bedieners sowie der Handtremor ausgeglichen und die Bohrerspitze stabilisiert werden. Der handgehaltene Operationsroboter ITD soll die Möglichkeiten der Robotik (hohe Präzision) mit denen der Navigation (vereinfachte Orientierung am Patienten) und der Erfahrung des Chirurgen kombinieren. Zusätzlich soll der Tremor der Hand eine Zitterbewegung, die individuell bei ca. 4–5 und 8–12 Hz liegt, kompensieren, um die Bohrer- oder Instrumentenspitze ruhig zu führen. Das System hat jedoch aufgrund seiner Kinematik einen begrenzten Arbeitsraum. Anwendungsgebiete bestehen bei der Vorbohrung von Pedikelschrauben in der Wirbelsäule. Es können mit dem System nicht ohne weiteres Trajektorien gefräst werden.A similar Project is funded by a working group of the University of Mannheim under the name "intelligent Tool Drive "(ITD) is known. The goal of the project is a small 5-DOF manipulator based on a parallel kinematic, the automatic alignment and stabilization of a drill in medical applications (Pedikelverschraubung) allows. It should be external disturbances such as involuntary transient movements of the operator and the hand tremor balanced and the drill bit to be stabilized. The hand-held operation robot ITD seeks the possibilities of Robotics (high precision) with those of navigation (simplified orientation on the patient) and combine the experience of the surgeon. In addition, the tremor of Hand a dithering movement that is individually at about 4-5 and 8-12 Hz, to smoothly guide the drill or instrument tip. The However, due to its kinematics, the system has a limited working space. Areas of application are the predrilling of pedicle screws in the spine. It can with the system can not be easily milled trajectories.
Ferner werden Roboter in der Chirurgie für die Knochenbearbeitung bisher meist zum Setzen von Bohrlöchern oder beim Ausfräsen von Schäften zum Setzen von Hüftprothesen verwendet. Dazu wurden meist ehemalige Industrieroboter für die Chirurgie entsprechend aufgerüstet, um den Sicherheitsbestimmungen zu entsprechen. Kommerzialisierte, bekannte Roboter sind beispielsweise „Robodoc" (Davies, USA), „Caspar" (Schwerin, DE), „Neuromate (Davies, USA), „Otto" (Berlin, DE) und „Pathfinder" (England, UK). Von den Erfindern wurde ein Robotersystem zum Fräsen von Trajektorien entwickelt. Dabei weist der Einsatz eines Roboters den Nachteil auf dass er einen großen logistischen und technischen Aufwand bei der Sterilisierung sowie bei der Gewährleistung der erforderlichen Sicherheit erfordert.Furthermore, robots in bone surgery surgery have heretofore mostly been used to set wells or to mill out hip replacement hip shanks. For this purpose, former industrial robots for surgery were usually upgraded to comply with safety regulations. Commercialized, known robots include "Robodoc" (Davies, USA), "Caspar" (Schwerin, DE), "New romate (Davies, USA), "Otto" (Berlin, DE) and "Pathfinder" (England, UK). The inventors have developed a robot system for milling trajectories. The use of a robot has the disadvantage that it requires a great logistical and technical effort in sterilization and in ensuring the required security.
P. Berkelman "LER The Light Endoscope Robot" offenbart einen chirurgischen Hilfsroboter mit einem Endoskop, das an einem Stativ mit Beinchen angebracht ist.P. Berkelman "LER The Light Endoscope Robot "revealed a surgical auxiliary robot with an endoscope attached to a Tripod with legs is attached.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Geräts zum Abfahren einer vorbestimmten Bahn am menschlichen oder tierischen Körper, das die Bahn möglichst präzise einhalten kann sowie einer Regelungseinheit hierfür.The The object of the invention is to provide a device for driving off a predetermined path on the human or animal body, the the train as possible precise can comply and a control unit for this.
Diese Aufgabe wird mit einem Gerät zur Bahnregelung eines medizinischen Instruments mit den gegenständlichen Merkmalen nach Anspruch 1 sowie mit einer Regelungseinheit hierfür gemäß dem Anspruch 5 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angeführt.These Task is with a device for the path control of a medical instrument with the subject Characteristics according to claim 1 and with a control unit therefor according to the claim 5 solved. Advantageous developments of the invention are set forth in the dependent claims.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Gerät zur Bahnregelung eines medizinischen Instruments gelöst, dessen Bahn relativ zu einem Gewebe am menschlichen oder tierischen Körper geregelt wird und das folgende Bauteile aufweist: eines oder mehrere Räder bzw. Gleit- oder Rollglieder zur Abstützung des Geräts an dem zu behandelnden Körper; und einen oder mehrere Aktuatoren zur Bewegung des Geräts bzw. Beeinflussung der Bewegung des Geräts entlang einer vorgegebenen Bahn auf der Grundlage von in das Gerät eingespeisten Bewegungssignalen, wobei die Bewegungsbahn des Geräts durch ein daran anbringbares Lokalisierungssystem zum Erfassen der 1–4 Position des Geräts erfaßbar ist.The The object is achieved by a Device for Path control of a medical instrument solved, the path relative to a tissue on the human or animal body is regulated and that the following components: one or more wheels or sliding or rolling members for support of the device on the body to be treated; and one or more actuators for moving the device or Influencing the movement of the device along a given Trajectory based on motion signals fed into the device, being the trajectory of the device by an attachable localization system for detecting the 1-4 position of the device ascertainable is.
Bisher ist es nicht bekannt, den Grundsatz der „mobilen Robotik", d.h. Roboter mit Rädern und ohne Kinematik, in der Chirurgie am Menschen zu verwenden. Die Koppelung mit der Navigation erlaubt die lokale, präzise Steuerung, die Ausführung mit Bremsen oder Motoren als Aktuatoren erlaubt die kompakte, einfache (auch sterilisierbare) Bauweise.So far it is not known the principle of "mobile robotics", i.e. robots with wheels and without kinematics, to use in surgery on humans. The Coupling with the navigation allows local, precise control, the execution with Brakes or motors as actuators allows the compact, simple (also sterilizable) construction.
Durch eine gezielte Abbremsung zumindest eines der Räder kann die Hand des Chirurgen so korrigiert werden, dass die vorbestimmte Bahn im wesentlichen erzielt wird.By Targeted braking of at least one of the wheels can be the hand of the surgeon be corrected so that the predetermined path substantially is achieved.
Somit kann das Gerät eine präoperativ vorgegebene Bahn sehr genau umsetzen, ohne einen großen Aufwand bei der Vorbereitung und der Sterilisation zu erfordern. Darüber hinaus hat der Chirurg die Möglichkeit, in gewissen Grenzen von der vorgegebenen Bahn abzuweichen, und er kann sich voll und ganz auf den Operationssitus konzentrieren ohne seinen Blick abwenden zu müssen.Consequently can the device a preoperative Implement predetermined orbit very accurately, without a great deal of effort to require in preparation and sterilization. Furthermore the surgeon has the option to depart from the given path within certain limits, and he can concentrate fully on the surgical site without to turn his eyes away.
Die Räder können jedoch alternativ auch angetrieben sein und ein Antriebssignal von einer Regelungseinheit kann so erteilt werden, dass die Bewegung des Geräts beeinflusst wird. Dabei wird an Stelle des Abbremsens des einen Rads oder zusätzlich hierzu das gegenüberliegende Rad angetrieben, um die vorher beschriebene Bahnkorrektur auszuführen. Es werden mit dieser Bauweise (der sogenannten aktiven Variante) dieselben Vorteile erzielt wie mit der vorher beschriebenen Bauweise mit den Bremsen als Aktuatoren (der sogenannten passiven Bauweise).The Wheels, however, can alternatively be powered and a drive signal from one Control unit can be issued so that the movement of the device is affected becomes. It is in place of the deceleration of a wheel or in addition to this the opposite Wheel driven to perform the previously described path correction. It become the same with this construction (the so-called active variant) Benefits achieved as with the previously described construction with the brakes as actuators (the so-called passive construction).
Es ist jedoch auch möglich, die aktive und die passive Bauweise zu kombinieren, d.h. sowohl gebremste Räder als auch angetriebene Räder einzusetzen. Es können darüber hinaus auch freilaufende Räder angeordnet werden.It but it is also possible to combine the active and the passive construction, i. either braked wheels as well as powered wheels use. It can about that In addition, free-wheeling wheels to be ordered.
Beispielsweise wird bei einer Schädeloperation das Gerät durch einen Gleitschuh an dem zu bearbeitenden Gewebeteil, d.h. an dem Schädel geklemmt bzw. geführt, sodass das Gerät auf der einen Seite durch die Räder abgestützt wird und auf der anderen Seite durch den Gleitschuh. Dadurch wird eine sichere Abstützung bzw. Führung des Geräts erzielt, so dass eine unbeabsichtigte Verletzung von benachbarten Gewebeteilen, wie beispielsweise der Gehirnhaut vorteilhafterweise vermieden werden kann.For example, in a skull operation, the device is clamped or guided by a sliding shoe on the tissue part to be processed, ie on the skull, so that the device is supported on one side by the wheels and on the other side by the shoe. As a result, a secure support or guidance of the device is achieved, so that an unintentional injury of be adjacent tissue parts, such as the brain can be advantageously avoided.
Das Gerät kann darüber hinaus mit einer Abweichungssteuerungseinrichtung zum präoperativen Festlegen von zulässigen Abweichungen von der vorgegebenen Bewegungsbahn versehen sein. Mit Hilfe dieser Abweichungssteuerungseinrichtung kann der Chirurg präoperativ die zulässigen Abweichungen in Abhängigkeit von der Art des geplanten Eingriffs festlegen.The Device can about that with a deviation control device for preoperative setting from admissible Be provided deviations from the given path of movement. With help This deviation control device can be used by the surgeon preoperatively the permissible Deviations depending on determine the type of planned intervention.
Darüber hinaus wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die dazugehörige Regelungseinheit gelöst.Furthermore the object is achieved by the Associated Control unit solved.
Die einzelnen Elemente wie Räder zur Abstützung an dem zu bearbeitenden Gewebeteil, Gleitschuh bzw. Gleitschuhe, Bremsen und/oder Antriebsmotoren können dabei in beliebiger Anzahl kombiniert werden. Außerdem können auch andere Stützvorrichtungen als der hier beschriebene Gleitschuh eingesetzt werden.The individual elements such as wheels for support on the fabric part to be processed, sliding shoe or sliding shoes, Brakes and / or drive motors can in any number be combined. Furthermore can also other support devices be used as the sliding shoe described here.
Das System bildet somit einen Mittelweg zwischen herkömmlicher Navigation und der Chirurgie-Robotik. Das erlaubt eine präzise Ausführung von Schnitten bei gleichzeitigen ergonomischen und ökonomischen Vorteilen. Ein ähnliches System ist auch für das Führen von anderen Instrumenten (Endoskop, etc.) geeignet.The System thus forms a middle ground between conventional Navigation and Surgery Robotics. This allows a precise execution of Cuts with simultaneous ergonomic and economic benefits. A similar System is also for the guiding suitable for other instruments (endoscope, etc.).
Dabei ist das System nicht nur in der Mund-, Kiefer und Gesichtschirurgie (MKG) und Neurochirurgie, sondern auch bei anderen knochenchirurgischen Anwendungen einsetzbar.there the system is not just in oral and maxillofacial surgery (MKG) and neurosurgery, but also in other bone surgery applications used.
Die Erfindung wird besser verständlich beim Lesen der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen:The Invention will be better understood in reading the following description in conjunction with the accompanying drawings:
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich erläutert.following The invention will be explained in detail with reference to the drawings.
Das
Gerät weist
ein Antriebs- und Fahrsystem zum Abfahren einer vorbestimmten Bahn
auf, das im wesentlichen aus einem Rahmen
Das
Gerät soll
eine vorbestimmte Bahn an dem zu behandelnden Körper eines Menschen oder Tieres
abfahren. Diese Bahn wird beispielsweise präoperativ aus computertomographischen
Daten bestimmt. Hierzu wird das Gerät mit den Rädern
Dabei
wird die Position eines Werkzeugs
Das
Lokalisierungssystem
Auf
der Grundlage dieses Soll-/Ist-Vergleichs kann die Regelungseinheit
Der
Chirurg bewegt das Gerät
bevorzugt manuell anhand des Handgriffs
Somit werden die Nachteile, die beispielsweise ein Roboter in der klinischen Anwendung aufweist, vermieden. Der Chirurg ist immer noch der Operateur, während seine Hand durch dieses intelligente Gerät unterstützt wird. D.h., dass das Gerät sehr einfach in der Handhabung ist und trotzdem präzise Bearbeitungen ermöglicht.Consequently be the cons, for example, a robot in the clinical Application has avoided. The surgeon is still the surgeon, while his hand is supported by this smart device. That is, the device is very simple is in the handling and still allows precise editing.
Die
Bremsen
Geeignete Materialien sind beispielsweise Kunststoffe, insbesondere auf Carbon-Basis, Metalle, insbesondere Titan- oder Aluminiumlegierungen, Keramiken, Verbundstoffe und dergleichen. Es sind jedoch auch alle anderen geeigneten Werkstoffe einsetzbar.suitable Materials are, for example, plastics, in particular based on carbon, Metals, in particular titanium or aluminum alloys, ceramics, Composites and the like. But they are all the others as well suitable materials can be used.
Bei
einem zweiten Ausführungsbeispiel
wird das Gerät
aktiv durch die Räder
Die
Steuerung bzw. Regelung der Bremsen
Bei Fräsungen an Kunststoffschädeln, bei denen die Knochendicke variiert, und regulären Bahnen, wie Geraden und Kreisbögen beträgt die Abweichung von der geplanten Bahn weniger als etwa 1 mm, vorzugsweise weniger als etwa 0,5 mm. Bei anatomischen Präparaten liegt der Schnittfehler unterhalb von etwa 1,5 mm, vorzugsweise unterhalb von etwa 1 mm.at millings on plastic skulls, where the bone thickness varies, and regular lanes, such as straight lines and arcs is the deviation from the planned lane is less than about 1 mm, preferably less than about 0.5 mm. For anatomical preparations, the cutting defect lies below about 1.5 mm, preferably below about 1 mm.
Je nach Einsatzzweck des Geräts kann dieses jedoch auch so gestaltet sein, dass höhere oder geringere Abweichungen als vorgehend beschrieben zulässig sind.ever according to the purpose of the device However, this can also be designed so that higher or lower Deviations are described as previously described.
Darüber hinaus kann das Gerät alternativ so gestaltet sein, dass die zulässige Abweichung über eine Eingabeeinheit eines Computers oder dergleichen präoperativ bestimmt werden kann.Furthermore can the device Alternatively, be designed so that the allowable deviation over a Input unit of a computer or the like preoperatively can be determined.
Das Gerät wird vorzugsweise in der Mund-, Kiefer- oder Gesichtschirurgie oder für Schädeloperationen verwendet. Es kann jedoch auch in der Orthopädie beispielsweise zum Verschrauben von Pedikelschrauben verwendet werden.The Device becomes preferably in the oral or maxillofacial surgery or for cranial operations used. However, it can also be used in orthopedics, for example for screwing used by pedicle screws.
Zur
zusätzlichen
Führung
des Geräts
kann dieses außerdem
mit einem Gleitschuh
Der
Gleitschuh
Nachfolgend wird nun der Betrieb des Geräts anhand einer beispielhaften Schädeloperation beschrieben.following Now the operation of the device is based on an exemplary skull operation described.
Nachdem
der zu bearbeitende Bereich beispielsweise mittels einer Computertomographie
in der Gestalt von Bilddaten in einem Computer bzw. einer Datenbank
vorliegt, wird eine Schnittbahn an dem Schädel präoperativ festgelegt. Danach
werden, wie in
Das
in das Gerät
eingespannte Werkzeug
Zum
Fräsen
der vorgegebenen Bahn
Bei
der sogenannten "passiven
Variante" geschieht
dies durch gezieltes Abbremsen eines Rads
Bei
der aktiven Variante kann die Vorschubkraft des Geräts auch
vollkommen oder teilweise durch den Antrieb der Räder
Andererseits
kann das Anhalten des Geräts wiederum
entweder durch einen separaten Schalter oder durch Abbremsen des
Geräts
ausgelöst
werden, indem über
den Handgriff
Derartige Drehzahlsensoren sind hinreichend bekannt und sollen deshalb hier nicht näher beschrieben werden. Außerdem ist es auch ein bekanntes Prinzip, die Abbremsung eines Elektromotors mittels des Lastmoments und demgemäß über die aufgenommene Stromstärke zu ermitteln. Dieses soll ebenfalls hier nicht näher beschrieben werden. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Grundsätze beschränkt, sondern es ist jedes andere Maßnahme einsetzbar, mit dem eine manuelle Abbremsung der Motoren durch den Chirurgen ermittelt werden kann.such Speed sensors are well known and should therefore here not described in detail become. Furthermore It is also a well-known principle, the deceleration of an electric motor to be determined by means of the load torque and accordingly on the absorbed current. This should also not be described here. The However, invention is not limited to these principles, but it is any other Can be used, with the manual deceleration of the motors by the surgeon can be determined.
Das Gerät ist jedoch nicht auf die hier beschriebene Bauweise beschränkt, und beide Ausführungsbeispiele können beliebig kombiniert werden.The Device is but not limited to the construction described here, and both embodiments can can be combined arbitrarily.
Beispielsweise kann das Gerät auch mit mehr als zwei Rädern ausgestattet sein, wobei sowohl gebremste Räder als auch angetriebene Räder sowie freilaufende Räder zum Einsatz kommen können.For example can the device also with more than two wheels equipped with both braked wheels and driven wheels as well free-wheeling wheels can be used.
Darüber hinaus
können
auch andere als der hier beschriebene Gleitschuh
Des
weiteren ist es auch möglich,
die Bremsen nicht nur mechanisch in der hier beschriebenen Weise
auszuführen,
sondern auch elektrisch, hydraulisch etc. Das gleiche gilt für die hier
beschriebenen in die Räder
Ferner
ist das hier beschriebene Werkzeug
Das
Gerät ist
bei all jenen Anwendungen einsetzbar, bei denen es auf eine präzise Bahnsteuerung
relativ zu einem Gewebe am menschlichen oder tierischen Körper ankommt.
Obwohl die Erfindung bezüglich
eines handgehaltenen Geräts
beschrieben ist, ist sie nicht darauf beschränkt. Das erfindungsgemäße Gerät kann (in
der passiven Variante) auch in Verbindung mit einem Roboter eingesetzt
werden, wobei es anstatt durch die Hand eines Chirurgen durch einen
Roboterarm gehalten wird und per Fernsteuerung betätigt wird.
Der Roboterarm folgt in einem solchen Fall (ausgestattet mit einem
Kraftmomentensensor) den Vorgaben des erfindungsgemäßen Geräts und überwacht
die Bewegungen redundant. Der Roboter kann dann in seiner Eigenschaft als
Messsystem auch als Lokalisierungssystem
Das
hier beschriebene Gerät
kann außer zum
Abfahren von vorgegebenen Bahnen
- 11
- Handstückhandpiece
- 22
- Rahmenframe
- 3a, b3a, b
- Bremsenbrakes
- 3c3c
- Bremsklotzbrake pad
- 44
- Räderbikes
- 55
- Federfeather
- 66
- WerkzeugTool
- 77
- Gleitschuhshoe
- 7a7a
- Stegweb
- 7b7b
- Führungsplatteguide plate
- 88th
- Steuerungseinheitcontrol unit
- 99
- LokalisierungssystemLocation system
- 1010
- Aktuatoractuator
- 2121
- Bohrlochwell
- 2222
- RaspatorieRaspatorie
- 2323
- RaspatorieRaspatorie
- 2424
- Knochendeckelbone flap
- 2525
- vorbestimmte Bahnpredetermined train
- 2626
- Trepantrepan
Claims (6)
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Publications (2)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9345552B2 (en) | 2011-09-02 | 2016-05-24 | Stryker Corporation | Method of performing a minimally invasive procedure on a hip joint of a patient to relieve femoral acetabular impingement |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006031356B4 (en) * | 2006-07-06 | 2012-02-16 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Device for the local removal of human or animal bone material |
AT503933B1 (en) * | 2006-12-12 | 2008-02-15 | Strehl Bernhard Dr | Instrument for producing openings in bones in form of bone lid, has multiple cutting arbors, whose form is determined by radius of fixed circle |
DE102007050017B4 (en) * | 2007-10-17 | 2021-07-29 | Orthotaxy Sas | Device for material processing |
US8876830B2 (en) | 2009-08-13 | 2014-11-04 | Zimmer, Inc. | Virtual implant placement in the OR |
DE102013201783B4 (en) * | 2013-02-04 | 2019-03-07 | Leica Microsystems (Schweiz) Ag | Leveling device for tripods for medical devices |
EP3007636B1 (en) | 2013-06-11 | 2017-09-27 | Minmaxmedical | System for positioning a surgical device |
CN110974420B (en) * | 2019-11-29 | 2020-11-06 | 上海交通大学 | Mechanical arm tail end stabilizing device for craniotomy |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4676780A (en) * | 1986-02-21 | 1987-06-30 | Hans Lee | Surgical apparatus for performing suction lipectomy |
US20010008599A1 (en) * | 2000-01-13 | 2001-07-19 | Kiyoyuki Chinzei | Link mechanism to determe the position and direction |
US6368332B1 (en) * | 1999-03-08 | 2002-04-09 | Septimiu Edmund Salcudean | Motion tracking platform for relative motion cancellation for surgery |
WO2002036030A1 (en) * | 2000-11-03 | 2002-05-10 | Karl Storz Gmbh & Co. Kg | Device for holding and positioning an endoscopic instrument |
WO2003009768A1 (en) * | 2001-07-24 | 2003-02-06 | Masor Robotics, Ltd. | Miniature bone-attached surgical robot |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6285902B1 (en) * | 1999-02-10 | 2001-09-04 | Surgical Insights, Inc. | Computer assisted targeting device for use in orthopaedic surgery |
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4676780A (en) * | 1986-02-21 | 1987-06-30 | Hans Lee | Surgical apparatus for performing suction lipectomy |
US6368332B1 (en) * | 1999-03-08 | 2002-04-09 | Septimiu Edmund Salcudean | Motion tracking platform for relative motion cancellation for surgery |
US20010008599A1 (en) * | 2000-01-13 | 2001-07-19 | Kiyoyuki Chinzei | Link mechanism to determe the position and direction |
WO2002036030A1 (en) * | 2000-11-03 | 2002-05-10 | Karl Storz Gmbh & Co. Kg | Device for holding and positioning an endoscopic instrument |
WO2003009768A1 (en) * | 2001-07-24 | 2003-02-06 | Masor Robotics, Ltd. | Miniature bone-attached surgical robot |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
BERKELMAN,P., u.a.: LER: the light endoscope robot. In: Intelligent Robots and Systems, 2003. (IROS 2003). Proceedings. 2003 IEEE/RSJ Inern. Conf. on, Vol 3, 27.-31. Oct. 2003, S. 2835-2840 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9345552B2 (en) | 2011-09-02 | 2016-05-24 | Stryker Corporation | Method of performing a minimally invasive procedure on a hip joint of a patient to relieve femoral acetabular impingement |
US9622823B2 (en) | 2011-09-02 | 2017-04-18 | Stryker Corporation | Method for repairing focal defects in tissue of a patient |
US9707043B2 (en) | 2011-09-02 | 2017-07-18 | Stryker Corporation | Surgical instrument including housing, a cutting accessory that extends from the housing and actuators that establish the position of the cutting accessory relative to the housing |
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