DE20321068U1 - Schulungs- und Behandlungssystem für die Navigation in der Medizin - Google Patents

Schulungs- und Behandlungssystem für die Navigation in der Medizin Download PDF

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Abstract

Ein System zur Schulung, individueller Vorbereitung und Durchführung von navigierten Eingriffen bestehend aus zwei Koordinatenmeßsystemen (1,11), einer Basisstation (6) mit Datenverarbeitungseinheit (8) zur Lageerfassung (Position- und Orientierung) von Landmarken (2,3,12,13), Ein-Ausgabesystem (9), dadurch gekennzeichnet, daß das Koordinatenmeßsystem zur Lageerfassung (Position- und Orientierung) von Landmarken doppelt ausgeführt ist, wobei ein Koordinatenmeßsystem (1) ein hochwertiges klinischen Anforderungen genügende Koordinatenmeßsystem ist und das zweite Koordinatenmeßsystem (11) ein einfachereres nicht klinischen Anforderungen genügende Koordinatenmeßsystem ist und von derselben Navigationssoftware betrieben werden kann.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Schulungs- und Behandlungssystem für die Navigation in der Medizin gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Das System ist insbesondere für die Schulung sowie zur Vorbereitung und zur Durchführung patientenindividueller navigierter Eingriffe in der Medizin geeignet.
  • Medizinische Navigationssysteme sind in vielen Bereichen der Chirurgie und Zahnheilkunde sogenannter "Gold-Standard". Bekannt sind Navigationssysteme für den klinischen Einsatz (z.B. US 6021343 ) in den chirurgischen Fächern MKG-Chirurgie, HNO-Heilkunde, Neurochirurgie, Traumatologie, Orthopädie und anderen. Sie arbeiten nach dem Prinzip der Lagevermessung (Position und Orientierung) der Instrumente relativ zu Patientenbilddaten (Projektionsdaten, volumentomographische Daten, Kinematische Daten).
  • Außerhalb des klinischen Einsatzes sind in der Zahnheilkunde Zahnarztschulungsplätze bekannt, die nach einem ähnlichen Prinzip arbeiten jedoch zur Ausbildung von Operationstechniken ohne Navigationssysteme konzipiert und realisiert sind. Die Firma DenX ( US 56881118 ) hat ein derartiges System als Patent hinterlegt.
  • Bekannt sind darüber hinaus endoskopische Schulungssysteme ohne Navigationsfunktion, die ebenfalls nicht für den klinischen Einsatz geeignet sind.
  • Die aus dem Stand der Technik bekannten Navigationssysteme für den klinischen Einsatz am Patienten sind mit einer hochwertigen und sehr teuren Meßtechnik ausgestattet. Dies hat mehrere Konsequenzen:
    Die Systeme sind sehr groß und nicht oder nur sehr eingeschränkt mobil. Aus diesem Grund stehen die Geräte typischerweise in Kliniken im OP Bereich (hinter der Hygieneschleuse) und sind für Studenten oder selbst für den behandelnden Arzt nicht immer frei zugänglich.
  • Aus diesem Grund kann sich der behandelnde Arzt nicht optimal auf die navigationsgestützte Patientendatenerfassung oder patientenindividuell auf die Behandlung vorbereiten.
  • In Belegkrankenhäusern ist das Betreten des OP-Gebiets durch den Arzt mit einer Anmietung des Raumes und Kosten verbunden, die typischerweise nur durch die OP aber nicht durch Vorbereitung der OP abgerechnet werden kann.
  • Es ist notwendig, die Kleidung für das Betreten des keimarmen OP-Gebietes zu wechseln.
  • Bei bildbasierten Navigationssystemen (CT, MRT usw.) ist es beim Stand der Technik zwar prinzipiell möglich, sich die Patientendaten im Büro oder an einem anderen räumlich getrennten Arbeitsplatz (z.B. am Schreibtisch zuhause) anzusehen. Dies geschieht jedoch mit einer anderen Software oder Benutzerschnittstelle als dem Behandlungssystem. Die Bilddaten werden anders dargestellt als in der OP Situation.
  • Es ist jedoch nicht möglich, den tatsächlichen Eingriff mit dem Navigationssystem und die Anwendung des Navigationsprinzips vorab durchzuspielen, da das große Gerät nur mit erheblichem Aufwand (Gewicht, Kosten, Größe, Versicherung, Hygiene, Risiko) vom OP in das Büro oder nach Hause gebracht werden kann. Letzteres ist beim aktuellen Stand der Technik praktisch ausgeschlossen.
  • Darüber hinaus muß das hochwertige Gerät mit maximaler Verfügbarkeit im OP stehen, damit durch einen häufigen operativen Einsatz die Gerätekosten gerechtfertigt werden können. Letzteres spielt vor allem bei diagnosebasierten Abrechnungssystemen eine große Rolle.
  • Bei bildfreien Navigationssystemen (z.B. OrthoPilot, Aesculap) ist die Patientendatenerfassung jedoch direkt an die Meßtechnik des Navigationssystems gekoppelt. Der Arzt hat hier nicht einmal die Möglichkeit, sich auf die Patientenbilderfassung ohne das teure Navigationssystem vorzubereiten. Er kann daher weder den Prozeß der Bilderfassung noch die Bildanalyse und die Verwendung des Navigationssystems außerhalb des OP-Saals durchspielen. Eine Beschaffung mehrere Systeme für Planung, Schulung und Behandlung ist aus Kosten- und Platzgründen nicht möglich.
  • Dies ist ein weiterer erheblicher Nachteil der aktuellen Navigationssysteme.
  • In Zukunft werden immer mehr Sensorsysteme mit Navigationssystemen zur Bildaufnahme gekoppelt werden. Hier entsteht dasselbe Problem: Die Bildgebung kann nur unter Verwendung eines Navigationssystems patientenindividuell geprobt werden.
  • Der Stand der Technik, der aus der Zahnheilkunde als Simulatorsystem bekannt ist, hat nicht die Aufgabe, patientenindividuelle Operationsvorbereitungen zu ermöglichen sondern dient ausschließlich der Ausbildung von Zahnärzten, um diese in die Lage zu versetzen, ohne Navigationshilfen Patienten zu behandeln. Für die dort beschriebenen Anwendungen des Simulatorsystems für die Präparation von Kavitäten für Zahnfüllungen gibt es auch keine klinischen Navigationssysteme. Auch die Zielsetzung und das Konzept des Systems läßt sich nicht übertragen. Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannten Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und ein System zu entwickeln, das als nichtklinisches Navigationssystem preiswert und leicht zu transportieren ist und sich durch einfache Ankopplung an ein Zusatzmodul zu einem klinischen Navigationssystem umformen läßt. Es wird möglich, navigierte patientenindividuelle Eingriffe räumlich getrennt von und zeitlich vor dem klinischen Eingriff mit weitgehend demselben Arbeitsablauf und vergleichbarer Systembedienung durchzuspielen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein System nach den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Das Schulungs- und Behandlungssystem für die Navigation in der Medizin ein System zur Schulung, individueller Vorbereitung und Durchführung von navigierten Eingriffen bestehend aus zwei Koordinatenmeßsystemen (1,11), einer Basisstation (6) mit Datenverarbeitungseinheit (8) zur Lageerfassung (Position- und Orientierung) von Landmarken (2,3,12,13), Ein-Ausgabesystem (9), dadurch gekennzeichnet, daß das Koordinatenmeßsystem zur Lageerfassung (Position- und Orientierung) von Landmarken dop pelt ausgeführt ist, wobei ein Koordinatenmeßsystem (1) ein hochwertiges klinischen Anforderungen genügende Koordinatenmeßsystem ist und das zweite Koordinatenmeßsystem (11) ein einfachereres nicht klinischen Anforderungen genügende Koordinatenmeßsystem ist und von derselben Navigationssoftware betrieben werden kann.
  • Das System ist insbesondere für die Schulung sowie zur Vorbereitung und zur Durchführung patientenindividueller navigierter Eingriffe in der Medizin vorteilhaft anwendbar.
  • Durch das System wird es möglich, Studenten praxisnah mit der Navigationstechnik vertraut zu machen und den "Gold-Standard" der klinischen Behandlung frühzeitig praktisch zu vermitteln. Die Ausbildung kann anhand von realen Patientenfällen durchgespielt werden und wird dadurch deutlich realistischer als bei reinen Prinzipstudien. In der Ausbildung kann auf alle Probleme im Arbeitsablauf mit Navigationssystemen eingegangen werden.
  • Eine zum jetzigen Standard vergleichbare Ausbildung kann deutlich verkürzt und dadurch preisgünstiger gestaltet werden. Besonders vorteilhaft ist die Übertragbarkeit der Ausbildung und OP-Vorbereitung auf den realen klinischen Eingriff.
  • Ein quasi-identisches OP-Setup bei der OP-Vorbereitung des Eingriffs wie bei dem später erfolgenden Eingriff reduziert die Fehlerquote durch Irrtümer oder Verwechslungen erheblich. Das Schulungssystem ist leicht, preiswert und portabel und kann daher einfach und mit deutlich geringerem Kostenrisiko transportiert werden. So können auch zur Kommunikation und zur Beratung zwischen Kollegen die Geräte transportiert werden. Die Geräte können in eine Wohnung ebenso wie in Vorlesungsräume transportiert werden.
  • Während gegenwärtig nur wenige Geräte zur Ausbildung zur Verfügung stehen, können jetzt durch die preiswerte Ausführung Schulungssysteme in deutlich höherer Zahl zur Verfügung gestellt werden.
  • Durch die besserer Ausbildungsmöglichkeit können die vorhandenen klinischen Systeme besser ausgelastet werden.
  • Durch die Entlastung der klinischen Systeme von der Ausbildung ist die Verfügbarkeit der klinischen Systeme und die Auslastung höher und damit die Kosten der Systeme pro Einsatz geringer.
  • Die klinische Nutzung des Navigationssystems ist nicht mehr durch eine nichtklinische Belegung zur Vorbereitung des Eingriffs an das klinische System verhindert.
  • Dadurch wird es auch einfacher die Anwendungssoftware für individuelle Anwender individuell auszulegen.
  • Die Kosten für Landmarken und Instrumente können im Schulungsbereich deutlich reduziert werden, da dort ebenfalls keine Anforderungen an klinische Erfordernisse vorliegen. Es ist dann möglich, das Instrumentenset ohne medizinische Zulassungen und deutlich preiswerter einzusetzen.
  • Ein großer Vorteil ist auch, daß ein Arzt eine Behandlung für einen Patienten individuell mit dem Patientendatensatz oder eventuell sogar direkt mit Mitwirkung eines Patienten außerhalb des OP-Bereiches durchspielen und erläutern kann.
  • Die Softwareentwicklung kann ebenfalls auf den Schulungssystemen erfolgen und erlaubt dadurch eine deutlich preiswerte Softwareentwicklung
  • Es zeigen:
  • 1 Navigationssystem für die patientenindividuelle Operationsvorbereitung und den klinischen Einsatz,
  • 2 Schulungsarbeitsplatz mit unabhängigem Rechner und Schul-Meßsystem,
  • 3 Mobile Rechnereinheit mit integrierter Koordinatenmeßeinrichtung.
  • 1 zeigt ein klinisches Navigationssystem bestehend aus einem OP-Koordinatenmeßsystem (1), Landmarken (2, 3), deren Lage (Position und Orientierung) relativ zu einem Referenzkoordinatensystem (4) mit dem OP-Koordinatenmeßsystem (1) vermessen werden kann, einer Schnittstelle (5) zur Kopplung des OP-Koordinatenmeßsystems (1) an eine Medizinische Basisstation (6) sowie Schnittstellen (7) zur Ankopplung der anwendungs- oder patientenindividuellen Datenverarbeitungseinheit (8) des Navigationssystems.
  • Die Basisstation (6) verfügt über ein Ausgabesystem (9) von Informationen an den behandelnden Arzt (Monitor, Lautsprecher, Beamer, Brille usw.) oder zur Ansteuerung eines nachgeschalteten Peripheriegerätes. Dieses Ausgabesystem (9) kann auch Bestandteil der Datenverarbeitungseinheit (8) sein. Die Ausgabeinheit kann auch als Aus-Eingabeeinheit (Touch-Display) realisiert sein.
  • Das zusammengesteckte klinische Navigationssystem bestehend aus dem Meßsystem (1), den Landmarken (2,3), der Basisstation (6) sowie der Datenverarbeitungseinheit (8), muß die Anforderungen an klinische Navigationssysteme erfüllen.
  • Die Datenverarbeitungseinheit (8), muß von der Basisstation (6) abtrennbar sein und über eine Schnittstelle (10) zur Ankopplung eines preiswerten, kleinen Schul-Koordinatenmeßsystem (11) verfügen. Das Schul-Koordinatenmeßsystem (11) kann entweder dieselben Landmarken (2,3) wie das OP-Koordinatenmeßsystem (1) vermessen oder es verwendet alternativ preiswertere Landmarken (12 , 13).
  • Das so entstehende nichtklinische Schul-Navigationssystem bestehend aus Meßsystem (2), den Landmarken (2,3) oder den Landmarken (12,13) und der Datenverarbeitungseinheit (8) muß die Anforderungen an ein klinisches Navigationssystem nicht erfüllen und kann daher deutlich preiswerter ausgelegt sein. Alle Komponenten des nichtklinischen Schul-Navigationssystem sind, leicht und transportabel.
  • Die Meß-Schnittstelle (5) darf nur die Ankopplung eines klinisch zugelassenen OP-Koordinatenmeßsystem (1) erlauben. Die Schul-Schnittstelle (10) muß die Ankopplung eines Schul-Koordinatenmeßsystem (11) vorsehen kann aber zusätzlich auch die Ankopplung des klinisch zugelassenen OP-Koordinatenmeßsystem (1) erlauben.
  • Sowohl das Schul-Navigationssystem als auch das klinische Navigationssystem verwenden weitgehend dieselbe Softwareoberflä che um den Eindruck des klinischen Navigationssystem auch beim Schul-Navigationssystem zu erzeugen.
  • Beide Navigationssysteme können mit dem Originalinstrumentenset arbeiten. Für das Schul-Navigationssystem ist es vorteilhaft, eine transportable und preiswerte Version von geeigneten Patientenmodellen (14) und Instrumentenmodellen (15) vorzuhalten.
  • Das Schul-Koordinatenmeßsystem (11) ist transportabel und muß nicht unbedingt die Anforderungen (Zertifikate, Genauigkeit, Hygiene) an ein medizinisches Produkt erfüllen. Dadurch kann es deutlich preiswerter realisiert werden.
  • Eine Ausführungsform für das Schul-Navigationssystem wäre ein einfaches Stereokamerasystem auf Videobasis mit einer FireWire-Schnittstelle angeschlossen an ein Laptop oder Palmtop mit einfachen ausgedruckten Mustern als Landmarken.
  • 2 zeigt eine andere Realisierungsform. Sie besteht darin, daß die Schul-Schnittstelle (10) zwischen Datenverarbeitungseinheit (8) und Schul-Koordinatenmeßsystem (11) eine einfache Standardschnittstelle der Datenverarbeitung (z.B. USB, FireWire, Seriell) ist und mit einem Standardsteckverbinder versehen ist.
  • In diesem Fall kann zur Schulung oder zur Vorbereitung des patientenindividuellen Navigationseingriffs ein unabhängiger vorhandener Rechner (z.B. PC, Laptop, Palmtop) verwendet werden. Dieser bildet dann eine unabhängige Datenverarbeitungs-aus Ausgabeeinheit (14, 9) des Schulungssystems. In diesem Fall ist die Schnittstelle (7) der Basisstation (6) alternativ zu einer Entfernung der Datenverarbeitungseinheit (8) zur Aufnahme des Datenträgers (CD, USB usw.) ausgelegt.
  • Eine portable Ausführung ist dann nur für das Schul-Koordinatenmeßsystem (11) sowie einen Datenträger (15) erforderlich, der die Datenverarbeitungssoftware und bei Bedarf die Patientenbilddaten enthält. Als Datenträger können sowohl Read-Only Medien (z.B. CD-ROM) als auch wiederbeschreibbare Datenträger (z.B. USB-Stick) verwendet werden. Es kann sinnvoll sein, die gesamte Behandlungssoftware zusammen mit den Bilddaten auf dem Datenträger abzulegen und optional sogar von diesem zu booten, um die Sicherheit des klinischen Behandlungssystem nicht zu gefährden. Auch eine Ausführungsform, in der die Navigationssoftware auf einem nurlesbaren Datenträger abgelegt ist und die Patientendaten auf einem wiederbeschreibbaren Datenträger abgelegt sind, ist sinnvoll.
  • Für reine Schulungszwecke sind nurlesbaren Datenträger vorzuziehen. Für die Vorbereitung eines patientenindividuellen Eingriffs, bei dem auch noch die Planungsdaten erstellt oder verändert werden, wird ein schreibbarer Datenträger verwendet. Für die Schulung werden dann anstatt des Patienten (16), Modelle (17) verwendet und entweder die Originalinstrumente (18) oder Instrumentenmodelle (19).
  • Das Schul-Koordinatenmeßsystem muß nicht unbedingt nach denselben Meßprinzipien arbeiten wie das OP-Koordinatenmeßsystem. Es ist beispielsweise denkbar die Basis eines Koordinaten-Meßarms mit dem Phantom kinematisch zu koppeln und die Meßspitze des Meßarms mit dem Instrument spielfrei zu verbinden.
  • 3 zeigt eine weitere Ausführungsform. Hier ist die preiswerte miniaturisierte Schul-Koordinatenmeßsystem (11) direkt in die transportable Datenverarbeitungseinheit (8) integriert, um so die Anzahl der zu transportierenden Komponenten zu reduzieren.
  • Auch die Realisierung eines preiswerten Koordinatenmeßsystem durch zwei einfache Videokamerasysteme (z.B. Webcams) ist sinnvoll.
  • Das System bestehend aus der Datenverarbeitungseinheit (8), dem OP-Koordinatenmeßsystem (1), den OP-Landmarken (2,3), der medizinischen Basisstation (6), der Ausgabeeinheit (9) und der Software, die mindestens einmal über einen Datenträger (15) aufgespielt wurde, kann als normales klinisches Navigationssystem betrieben werden.
  • Eine Ausführungsform der Basiseinheit besteht aus einer Laptop-Dockingstation, einem medizinischen Trenntrafo sowie elektrischen Schnittstellen und einem Gehäuse, das die rechtli chen Anforderungen an Medizinprodukte erfüllt. Der Laptop wird über die Schnittstelle der Dockingstation an die Basisstation und an das Koordinatenmeßsystem angeschlossen und bildet die Rechnereinheit des Navigationssystems.
  • Der Begriff Laptop beschreibt hier generell eine mobile Datenverarbeitungseinheit mit integrierter Ein-Ausgabeeinheit sowie Schnittstellen zur Ankopplung von Dockingstation und oder Peripheriegeräten.
  • Zu Ausbildungszwecken oder zur Vorbereitung eines navigationsgestützten Eingriffs, kann jedoch die Datenverarbeitungseinheit (8) an der Schnittstelle (7) von der Basisstation abgekoppelt werden. Der Behandler kann dann die Datenverarbeitungseinheit (8) von der Basisstation (6) lösen und zusammen mit einem Schul-Koordinatenmeßsystem (11) zu seinem Büro oder Arbeitsplatz außerhalb des OP-Gebiets transportieren.
  • Das klinische Navigationssystem kann währenddessen von einem anderen Kollegen nur benutzt werden, wenn dieser ebenfalls eine vergleichbare Datenverarbeitungseinheit (8) mit entsprechender Software an die Basisstation (6) ankoppelt.
  • Zusammen mit der Datenverarbeitungseinheit (8) und dem Schul-Koordinatenmeßsystem (11) kann der Behandler auch ein Schul-Instrumentenset (18,19) mit echten oder Schul-Landmarken (2,3,12,13) und gegebenenfalls einem Patientenmodell (17) in die nichtsterile Umgebung mitnehmen bzw. dort betreiben. An dem Büroarbeitsplatz kann dann das Schul-Koordinatenmeßsystem (11) über die Schul-Schnittstelle (10) an die Datenverarbeitungseinheit (8) angeschlossen werden.
  • Die Landmarken werden am Büroarbeitsplatz einfach an dem Instrument und dem Phantom bzw. dem Patienten befestigt oder sind bereits in Instrument, Schulinstrument oder Phantom integriert. In Abhängigkeit von der Anwendung werden Patient, Patientenmodell, und die Instrumente mit dem Schul-Koordinatenmeßsystem kalibriert und registriert. Anschließend kann der Behandler seinen navigierten Eingriff anhand des Phantoms durchspielen.
  • Eine einfache Ausführungsform des Navigationssystem besteht aus einem Laptop sowie einem preiswerten Stereokamerasystem, das über FireWire angeschlossen wird. Weder Laptop noch Videokamera müssen bauliche, elektrische, oder Hygiene-Anforderungen vergleichbar einem Medizinprodukt erfüllen. Der Behandler kann Eingriffsplanungen analysieren und durchspielen. Er kann die Erkenntnisse zur Umplanung nutzen, und kritische Situation durchspielen. Das Ergebnis der OP-Vorbereitung kann er in eine modifizierte Eingriffsplanung integrieren, die er auf dem Datenträger in der Datenverarbeitungseinheit (8,14,15) oder extern auf einem mobilen Datenträger (15) speichern kann Für Schulungszwecke muß nicht unbedingt ein Datenträger zur Speicherung des Ergebnisses verwendet werden.
  • Es ist in einigen Anwendungen sogar sinnvoll und möglich, den navigierten Eingriff zusammen mit dem Patienten (16) anstatt mit einem Patientenmodell (17) vorzubereiten.
  • Es ist möglich, daß sich mehrere Behandler mit mehreren mobilen Datenverarbeitungseinheiten (8) oder unabhängigen Datenverarbeitungseinheiten (14) und eventuell auch mehreren Schul-Meßsystemen auf ihre speziell durchzuführende navigierte Operation individuell an verschiedenen Standorten vorbereiten und dann jeweils vor dem Eingriff, ihre Datenverarbeitungseinheit (14) für die jeweilige OP einschieben, um das klinische Navigationssystem für die OP zu konfigurieren.
  • Für den Fall eines unabhängigen DV-Systems (14) würden auf dem Datenträger (15) nicht nur Patientenbilddaten sondern auch die Navigationssoftware gespeichert werden. In diesem Fall müßten die Schul-Koordinatenmeßsystem (11) sowie der Datenträger (15) von dem Behandler zum Arbeitsplatz (14) gebracht werden.
  • Es kann sinnvoll sein, eine oder mehrere Kopien der Behandlungssoftware für einen oder mehrere Datenverarbeitungseinheiten vorzusehen. Es kann sinnvoll sein, die Lizenzrechte an einen Datenträger zu koppeln und nicht an eine Rechnereinheit. Es kann sinnvoll sein, von dem Datenträger zu booten.
  • Mit speziellen Kalibrationsroutinen können auch einfache Videokameras als Koordinatenmeßsystem verwendet werden.
    • 1
    OP- Koordinatenmeßsystem
    2
    OP-Landmarke
    3
    OP-Landmarke
    4
    Referenzkoordinatensystem
    5
    Meß-Schnittstelle
    6
    Medizinische Basisstation
    7
    DV-Schnittstelle
    8
    Datenverarbeitungseinheit
    9
    Ein-/Ausgabesystem
    10
    Schul-Schnittstelle
    11
    Schul-Koordinatenmeßsystem
    12
    Schul-Landmarke
    13
    Schul-Landmarke
    14
    Unabhängiges DV-System
    15
    Datenträger
    16
    Patient
    17
    Patientenmodell
    18
    Instrument
    19
    Instrumentenmodell

Claims (14)

  1. Ein System zur Schulung, individueller Vorbereitung und Durchführung von navigierten Eingriffen bestehend aus zwei Koordinatenmeßsystemen (1,11), einer Basisstation (6) mit Datenverarbeitungseinheit (8) zur Lageerfassung (Position- und Orientierung) von Landmarken (2,3,12,13), Ein-Ausgabesystem (9), dadurch gekennzeichnet, daß das Koordinatenmeßsystem zur Lageerfassung (Position- und Orientierung) von Landmarken doppelt ausgeführt ist, wobei ein Koordinatenmeßsystem (1) ein hochwertiges klinischen Anforderungen genügende Koordinatenmeßsystem ist und das zweite Koordinatenmeßsystem (11) ein einfachereres nicht klinischen Anforderungen genügende Koordinatenmeßsystem ist und von derselben Navigationssoftware betrieben werden kann.
  2. Ein System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Navigationssoftware des Systems nicht nur mit der Datenverarbeitungseinheit (8) sondern auf dem Datenträger (15) mit dem Schul-Koordinatenmeßsystem (11) zusammen mit einem unabhängigen DV-System (14) betrieben werden kann.
  3. Ein System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungseinheit (8) von der Basisstation (6) gelöst werden kann und die Schul-Koordinatenmeßsystem (11) zusammen mit der Datenverarbeitungseinheit (8) ohne Basisstation (6) betrieben werden kann.
  4. Ein System nach Anspruch 1–3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Koordinatenmeßsysteme (1,11) dieselben und oder andere Landmarken verarbeiten können.
  5. Ein System nach Anspruch 1–3, dadurch gekennzeichnet, daß die Koordinatenmeßsysteme (1,11) unterschiedliche oder gleiche Meßprinzipien verwenden.
  6. Ein System nach Anspruch 1–5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schul-Koordinatenmeßsystem (11) nicht an der Basisstation (6) betrieben werden kann.
  7. Ein System nach Anspruch 1–5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schul-Koordinatenmeßsystem (11) nicht parallel zu dem OP-Koordinatenmeßsystem (1) an der Basisstation (6) betrieben werden kann.
  8. Ein System nach Anspruch 1–7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schul-Koordinatenmeßsystem (11) aus einfachen unabhängigen Kameramodulen besteht und durch einen Meßkörper einfach kalibriert werden kann.
  9. Ein System nach Anspruch 1–8, dadurch gekennzeichnet, daß das Schul-Koordinatenmeßsystem (11) in die Datenverarbeitungseinheit (8) integriert oder daran festigt ist.
  10. Ein System nach Anspruch 1–9, dadurch gekennzeichnet, daß die Software Qualitätskriterien berechnet und aufzeichnet.
  11. Ein System nach Anspruch 1–10, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgezeichneten Behandlungskriterien, erst nach Abschluß dem Behandler zur Verfügung gestellt werden.
  12. Ein System nach Anspruch 1–9, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgezeichneten Behandlungskriterien, dem Behandler kontinuierlich signalisiert (visuelle, akustisch usw.) werden.
  13. Ein System nach Anspruch 1–12, dadurch gekennzeichnet, daß die Basiseinheit (6) als Kleincomputer-Dockingstation zusammen mit einem medizinischen Trenntrafo und einem Schutzgehäuse sowie einer medizinisch zugelassenen Elektronik ausgelegt ist, das klinische OP-Koordinatenmeßsystem über Steckverbinder mit medizinischer Zulassung ausgelegt ist und im Schutzgehäuse mit der Dockingstation verbunden ist, die Datenverarbeitungseinheit (8) als Kleincomputer ausgelegt ist und eine Schnittstelle für den Anschluß einer oder mehrere Videokameras besitzt sowie optional eine Schnittstelle für die Aufnahme von mobilen Datenträgern besitzt.
  14. Ein System nach Anspruch 1–13 dadurch gekennzeichnet, daß sowohl Planungs- und/oder Behandlungssoftware zusammen mit den Patientendaten auf einem mobilen Datenträger gespeichert sind und mit beliebigen stationären und mobilen Datenverarbeitungseinheiten (8,14) betrieben werden können.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1915962A1 (de) * 2006-10-26 2008-04-30 BrainLAB AG Integriertes medizinisches Trackingsystem
FR2920086A1 (fr) * 2007-08-24 2009-02-27 Univ Grenoble 1 Systeme et procede d'analyse pour une operation chirurgicale par endoscopie
WO2011020505A1 (en) * 2009-08-20 2011-02-24 Brainlab Ag Integrated surgical device combining instrument; tracking system and navigation system
US9498231B2 (en) 2011-06-27 2016-11-22 Board Of Regents Of The University Of Nebraska On-board tool tracking system and methods of computer assisted surgery
US10105149B2 (en) 2013-03-15 2018-10-23 Board Of Regents Of The University Of Nebraska On-board tool tracking system and methods of computer assisted surgery
US10219811B2 (en) 2011-06-27 2019-03-05 Board Of Regents Of The University Of Nebraska On-board tool tracking system and methods of computer assisted surgery
US11116574B2 (en) 2006-06-16 2021-09-14 Board Of Regents Of The University Of Nebraska Method and apparatus for computer aided surgery
US11911117B2 (en) 2011-06-27 2024-02-27 Board Of Regents Of The University Of Nebraska On-board tool tracking system and methods of computer assisted surgery

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11857265B2 (en) 2006-06-16 2024-01-02 Board Of Regents Of The University Of Nebraska Method and apparatus for computer aided surgery
US11116574B2 (en) 2006-06-16 2021-09-14 Board Of Regents Of The University Of Nebraska Method and apparatus for computer aided surgery
EP1915962A1 (de) * 2006-10-26 2008-04-30 BrainLAB AG Integriertes medizinisches Trackingsystem
US9649169B2 (en) 2007-08-24 2017-05-16 Universite Grenoble Alpes System and method for analysing a surgical operation by endoscopy
WO2009027279A3 (fr) * 2007-08-24 2009-04-30 Univ Grenoble 1 Système et procédé d'analyse pour une opération chirurgicale par endoscopie
WO2009027279A2 (fr) * 2007-08-24 2009-03-05 Universite Joseph Fourier - Grenoble 1 Système et procédé d'analyse pour une opération chirurgicale par endoscopie
FR2920086A1 (fr) * 2007-08-24 2009-02-27 Univ Grenoble 1 Systeme et procede d'analyse pour une operation chirurgicale par endoscopie
WO2011020505A1 (en) * 2009-08-20 2011-02-24 Brainlab Ag Integrated surgical device combining instrument; tracking system and navigation system
US9668820B2 (en) 2009-08-20 2017-06-06 Brainlab Ag Integrated surgical device combining instrument, tracking system and navigation system
US9498231B2 (en) 2011-06-27 2016-11-22 Board Of Regents Of The University Of Nebraska On-board tool tracking system and methods of computer assisted surgery
US10080617B2 (en) 2011-06-27 2018-09-25 Board Of Regents Of The University Of Nebraska On-board tool tracking system and methods of computer assisted surgery
US10219811B2 (en) 2011-06-27 2019-03-05 Board Of Regents Of The University Of Nebraska On-board tool tracking system and methods of computer assisted surgery
US11911117B2 (en) 2011-06-27 2024-02-27 Board Of Regents Of The University Of Nebraska On-board tool tracking system and methods of computer assisted surgery
US10105149B2 (en) 2013-03-15 2018-10-23 Board Of Regents Of The University Of Nebraska On-board tool tracking system and methods of computer assisted surgery

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