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MASS- UND LAGEBESTIMMUNG Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fernsehanlag.
zur La6e- und Maßbestimmung von Gegenständen und besteht aus einem kreisfömigen
Bogen, der einen gegen den Mittelpunkt des Bogens gerichtet. Fernsehkamera trägt,
wobei das Fernsehsystem der Kamera beigeordnet ist und das Bildvideosignal zu einem
Betrachtungsfernsehmenitorschirm Überträgt, und betrifft ein Verfahren zu diese.
Zweck, Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Verrichtung, mittels
der eine genaue Bestimmung der Pesition,
Richtung und des Maßes
eines Gegenstandes auf einfache und wirksame Weise erhältich ist, um beispielsweise
Schnitte, wie chirurgische Schnitte, vornehmen zu können. In vorteilhafter Weise
erhält man durch die vorliegende Erfindung die Möglichkeit, ein oder mehrere Werkzeuge
durch diese Bestimmengen zu steuern, wobei die Werkzeuge den ganzen Einschnitt oder
einen Teil desselben ausführen.
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Es ist bereits bekannt, beim Nagein von Obeerschenkelhalsbrüchen ein
Röntgenstrahlfernsehen zu verwenden, wobei das Ablegen bzw. die Aufbewahrung beschädigter
Teil. durchgeführt wird, während die von dem System erhaltenen Röntgenstrahlbilder
studiert werden. Danach wird ein Schnitt durchgeführt, und der Oberschenkelknechen
wird rund na eine 6c nete Eingangs stelle für den Nagel freigelegt. Die Nagelrichtung
und der Eintrittspunkt werden vermittels eines Führungsstiftes bei gleichzeitigem
Studium der Bilder vom System bestimmt.
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Nach der Bestimmung der Eingangsstelle wird eine Meißelbohrung hergestellt,
und der Führungsstift wird in den Oberschenkelhas eingeführt, während die Bilder
von System gleichzeitig überwacht werden. Durch die Anordnung einer Meßstange parallel
u Führungsstift eben an Patient kann eine geeignete Nagellänge bestimmt verden,
nach der eine neue Meißelung @ der Eingangestelle des Ngels durchgeführt wird. Dauack
wird der Nagel tiber den Führungsstift eingeführt und wird in
den
Oberschenkalhals von Hand nit einen Haer eingetrieben.
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Wenn der Nagel an Platz ist, wird der Führungsstift entfernt und der
Schnitt geschlossen.
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Es gibt verschiedene Nachteile des oben genannten Verfahrenst von
denen einer darin besteht, daß der Einschnitt eine beachtliche Zeit lang offengehalten
werden muß, während der das damit verbundene Infektionsrisiko existiert. Ein anderer
Nachteil ist der> daß der Führungsstift und/oder Nagel nicht die richtige Richtung
bei dem ersten Eintreiben erhält, sondern daß ein Durchtritt durch die Oberfläche
des Oberschenkelhalses auftritt. Der letztere Fall schließt ein, daß nach sofortiger
Entdeckung eine neue Richtung mit einen erneuten, daraus folgenden Eintreiben bestimmt
werden muß, oder im Falles daß dies nicht sofort entdeckt wird> kann der Patient
einen nachhaltigen Schaden erleiden.
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Diese Nachteile werden jetzt vollständig durch die sorliegende Erfindung
beseitigt> die dadurch gekennzeichnet ist> daß eine elektronisch in den Fernsehbild
erzeugte Führungslinie zur elektronischen Steuerung durch Signale angeardmet ist,
die von Koordinatentransduktoren auf dem Bogen erhalten werdent wobei die Transduktoren
die Winkeldrehung des Bogens um seinen Mittelpunkt ebenso wie die Position des Nittelpunkts
geben, wobei die Führungslinie die Projektionen einer festen Linie in der Kugel
ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die erzeugte
Führungslinie derart angeordnet, daß ein Teil von ihr entsprechend einer gewissen
Länge der festen Linie in der Kugel verstärkt werden kann.
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Entsprechend einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die
von den Transduktoren auf dem Bogen erhaltenen Signale so angeordnet daß sie ein
Werkzeug, s.B. ein chirurgisches Werkzeug, steuern. Vorzugsweise kann eine Strahlungsquelle
in der Form einer Röntgenstrahlröhre auf dem Bogen mit der Vorderfläche zum Begenmittelpunkt
und zur Fernsehkameras z.B.
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chirurgischen Einschnitten, hingerichtet angeordnet sein.
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Folglich ist gemäß der vorliegenden Erfindung die Dauer des Schnittes
reduziert und gleichzeitig steigen die vorangehenden Bedingungen für ein gutes operative
Ergebnis beachtlich durch die Besti ung der Länge, der Richtung und der Position
des Nagels mit großer Genauigkeit an. Weiterhin ernglicht die Erfindung das exakte
Einstellen eines Treibwerkzeuges b-sUglich der Auftreffrichtung und Lage vermittels
der erhaltenen Signale, wodurch die vorangehenden Bedingungen für ein gutes Ergebnis
weiter wachsen.
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Weitere Vorteile, Merkmals und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden
Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beohroibung in Zusammenhang nit den Zeichnungen.
15 zeigenS
Fig. 1 in Grundzügen eine Ausführungsform der Erfindung
und Fig. 2 bis 9 in Grundzügen verschiedene Phasen des Verlaufs von Begebenheiten
bei der Verwendung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung.
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Eine Röntgenstrahlfernsehanlage besteht aus einem kreisförmigen Bogen
1, der eine Strahlungsquelle 2 in der Forn einer Röntgenstrahlröhre an einen Ende
trägt, wobei die Strahlung gegen das Bogenzentrum hin gerichtet ist, s.B. das Zentrum
des Kreises, von dem der Bogen 1 ein Teil darstelltt und trägt am anderen Ende eine
Röntgenstrahlfernsehkamera 3 die gegen die Strahlungsquelle 2 und den Mittelpunkt
des Bogens 1 gerichtet ist. Die Kamera ist in bekannter Weise mit einem Bildverstärker
versehen. Der Bogen 1 ist zur Drehung ven 180° in der Bogenebene rund um seinon
Retationszentrum über seine Halterungseinrichtung 4 angeordnet. Ferner ist der Bogen
1 um 360° um seinen Drehmittelpunkt in einer Ebene senkrecht zur Bogenebene drehbar
angeordnet. Weiterhin ist der Bogen 1 in der Vertikalebene und in der Horisontalebene
entfernbar angeordnet.
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Die Bewegung in der senkrecht zur Bogenebene liegenden Ebene erhält
man durch Anerdnung der Halterungseinrichtung 4 des Bogens 1 an einer Welle 6 die
in einen Kepf 5 drehbar angebracht ist, wobei die Verlängerung der Welle 6 diroh
den Begonmittelpunkt verläuft. Ferner ist die Welle 6 axial entfernbar für eine
Bewegung des Begens 1 ist in der herizentalen
Ebene angebracht.
Weiterhin ist der Kopf 5 an einer axial und entfernbar drehbaren Welle 7 angebracht,
die im Gehäuse 8 befestigt ist.
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Alle Bewegungen des Bogens werden von Transduktoren 9, 10, 11, 12
und 13 registriert, wobei die Bewegung des Bogens 1 um seinen Mittelpunkt von dem
Transduktor 9 seine Bewegung na seinen Mittelpunkt in der Ebene senkrecht zur Bogenebene
von Transduktor 10, seine Bewegung in der Horizontalebene von den Transduktaren
12 und 13 und seine Bewegung in der vertikalen Ebene von Transduktor 11 registriert
werden.
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Die Daten von den Transduktoren oder Wandlern 9 10> 10 12 und 13
sind Eingangssignale zu einem Koordinationsübertrager 14, der koordinierte oder
Koordinatenfunktionen zu eine.
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Linien-Längen-Rechner 15 gibt zur Steuerung einer Fuhrungslinie 16
auf einem Monitorschirm 17, derart, daß die Führungslinie 16 eine exakte Projektion
einer simulierten festen Linie in der Kugel ist. Die Führungslinie 16 wird von einer
Steuer- oder Kontrollebene 18 betätigt. Die Ausgangssignale von dem Linien-Längenrechner
15 steuern einen Liniengenerator 19, der über einen Abtastumfermer 20 und einen
Videomischer 21 die Führungslinie 16 erzeugt, die auf den Monitorschirm 17 dargestellt
und auf den Rntg-nstrahlbild von der Röntgenstrahlfernsehkamera 3 überlagert wird.
Der Liniengenorator 19 erzeugt Signale, die den Folgeeinheiten angepaßt sind>
na die Führungslinie als eine Linie auf den Meniterschirm anzubringen, wobei das
Signal von dem Liniengenerater 19
im Abtastformer 20 zu einem Fernsehsignal
umgeformt wird, das seinerseits in den Videomischer 21 eintritt, wo das Fürungsliniensignal
auf demvon der Fernsehkamera 3 kowmenden Röntgenstrahlbild überlagert wird.
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Die oben genannte Führungslinie 16 ist auf dem Sichtschirm 17 die
exakte Projektion einer simultierten festen Linie in der Kugel. Die Projektion der
Führungslinie 16 in eine erste Ebene wird dadurch von der Kontrollebene 18 betätigt>
von der die Neigung und die prallele Verpackung der Führungslinie 16 eingestellt
werden kann. Diese Werte werden danach im Linienlängenrechner 15 mit den Signalen
vom Koordinationsubertrager 14 kombiniert, so daß diese die Führungslinie 16 steuern.
Durch Vornehmen einer zweiten Projektion in einer zweiten Ebene die senkreoht zur
ersten Ebene ist und wiederum die Führungslinie 16n der Steuerebene 18 einstellte
wärden dann die Neigung und die parallele Verrückung eingestellt. Die Einstellung
in dieser zweiten Ebene wird vermittels eines Satzes Einstelleinrichtungen durchgeführt,
der von dem der ersten Einstellung getrennt ist. Die Lage und die Neigung der Führungslinie
16 in der zweiten Ebene werden dadurch in Linienlängenrechner 15 mit den Signalen
von den Transduktoren oder Wandl rn, die von den Koordinationaübertrager 14 erhalten
werden kombiniert. Da diese zweite Ebene zur ersten senkrecht steht, sind die zwei
Einstellungen gegenseitig unabhängig.
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Des weiteren ist die erzeugte Führungslinie so angeordnete daß ein
Teil von ihr der eine gewisse Länge der exakt gimulierten, in der Kugelfesten Linie
entspricht, verstärkt werden kann, wodurch die entsprechende Endstelle des serstärkten
Teils der Führungslinie so verrückt werden kann, daß die gewünschte Simulation oder
Nachbildung erhalten wird.
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Dabei wird diese Länge auf einer Skala gelesen, die an der Drehsteuerung
angebracht istt welche die Positionen der Endstellen Bteuertt oder wird von einer
mit der Steuerung in Verbindung stehenden digitalen Einheit gelesen.
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Die Art der Tätigkeit der Vorrichtung wird unter Bezugnahme auf das
Nageln eines Oberschenkel-Halsbruches beschrieben und bezüglich der Figuren 2 bis
9, ohne daß hierdurch jedoch eine Beschränkung vorliegt. Die Vorrichtung kann somit
bei jeder Art Knochensynthese oder bei anderen Operationen benutzt werden, wo eine
sorgfältige Information der Richtungen und Lagen gewünscht ist.
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Der Patient wird auf einen Operationstisch gelegt und die Röntgenstrahlfernsehanlage
wird in Stellung gebracht. Eine Wiedereinrichtung der Frakturflächen kann jetzt
mit großer Sorgfalt durchgeführt werden, während man den Oberschenkelhas auf den
Monitorschirm 17 studiert. Durch Sehwenken des Bogens um 180° um den Oberschenkelham
kann eine vellständige Einstellung der Frakturflächen des Halsbraehes vorgenormen
werden, bevor der Patient festgelegt ist.
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Wenn das getan ist, wird der Bogen 1 so eingestellt, daß man von einer
guten Frontalprojektion zu einer guten seitlichten Projektion des Oberschenkelhalses
in geeigneter Weise schwenken kann. Danach beginnt man vorzugsweise mit der Frontalprojektion.
Dabei geben die Transduktoren oder Wandler 9, 10, 112 12 und 13 Eingangssignale
zum Koordinationsübertrager 14, wodurch die Lage des Bogens 1 in der Kugel exakt
bestimmt ist.
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Dann wird die erzeugte Führungslinie 16 über die Steuerfläche 18 auf
den Monitorschirm 17 geschaltet, wobei die Linie 16 eine vollständig elektronische
Führungslinie ist.
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Die Linie wird hierdurch in einer solchen Weise betätigt, daß ihre
Neigung der Neigung des Nagels entspricht, der in den Oberschenkelhals eingeführt
werden soll, woraufhin die Wandlerlinie parallel so verrückt wird> daß sie der
Längsachse des Nagels entspricht. In diesem Zustand hat an somit eine Führungslinie
16 erseust, die der Prosektion in der Frontalebene eines simulierten Nagels und
seiner Richtung entspricht. Im Linienlängenzähler 15 werden die Werte von den Wandlern
kombiniert, und die Parameter der Führungslinie 16 in der Frontalprojektion entsprechen
sozusagen in Prinzip den Koordinaten der Endstellen der Führungslinie 16 auf den
Sichtschirm ; siehe Fig. 2 bis 4.
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Dann wird der Bogen 1 na 90° gedreht, so daß eine seithohe
Projektion
des Halses erhalten wird. Dadurch wird das Signal vom Wandler 9 verändert, und sein
Wort wird in den Koordinationsübertrager 14 geführt, woraufhin das Signal weiterhin
zum Linienlängenrechner geführt wird.
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In diesen Zustand ist die erzeugte Führungslinie 16 von einer vorherigen
Einstellung in einer seitlichen Projektion beeinflußt worden, wodurch ihre Lage
und Neigung falsch in kann. Die Lage der Führungslinie 16 wird jetzt von der steuerebene
18 in derselben Weise wie oben eingestellt, so daß sie mit dem Nagel zusammenfällt,
den man in den Hals einzuführen beabsichtigt; siehe Fig. 5 und 6. Diese zweite Lage
der Führungslinie 16 wird mit den Werten von den Wandlern zusammengebracht, wenn
die Neigung und Lage der Führungslinie 16 in zwei Projektionen, d.h. in zwei Ebenen,
bestimmt werden. Die Lage und Neigung der Leiterlinie 16 in jeder anderen Projektion
wird ct dem Sichtschirm erhalten, da bei der Drehung des Bogens 1 die Signale von
den Wandlern über dou Keordinationsübertrager 14 die Parameter der Führungslinie
16 bezüglich der zwei Projektionen steuern; so daß die während einer Schwenkung
do Bogens 1 erzeugte Führungslinie 16 im Itis rechts liegt.
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Geht man beispielsweise von der Frontalprojektion aus, kann man die
Länge des Nagels bestimmen. Diese ist so angaerdnet, daß ein Teil der Führungslinie
16 einer gewisssn Länge entspricht und auf dem Monitorschirm 17 verstärkt werden
kann. Der verstärkte Teil der Führungslinie ist
hier-durch die
Projektion einer Verstärkung der simulierten, in der Kugel festen Liniet wobei die
Länge der Verstärkung der festen Linie direkt auf der Steuerebene gegeben ist.
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Wenn der Kragen in seiner Frontalprojektion studiert wird, wird die
Führungslinie 16 verstärkt> eine der Endstellen der Verstärkung 22 wird so verrückt,
daß eine geeignete Einführungsstelle im Oberschenkelknochen erhalten wird. Man hat
somit die Länge und Lage des Nagels in Kopf und Hals auf elektronische Weise gegeben;
siehe Fig. 7 bis 9.
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Der Linienlängenrechner 15 ist jetzt in der Lager den Nagel auf dem
Sichtschirm 17 in seiner Position im Kopf und Hals die ganze Zeit während eirnr
Schwenkung von den Daten darzustellen, die bei der Einstellung unterschiedlicher
Lagen der Führungslinie 16 erhalten werden und den Daten, die von den Übertragern
auf dem Arm 1, wenn dieser rotiertt erhalton werden. Dies heißt, daß man den Bogen
von einer Endlage in die andere (180°) schwenken und gleichzeitig die Lage des Nagels
im Kragen ebenso wie die Lagen seiner Endpunkte studieren kann. Erforderlichenfalls
kennen die Porition und die Länge des Nagels zurückgestellt werden.
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Es ist wichtig, daß der Bogen 1 gedreht werden kanne einerseit, was
die Drehung in der Bogenebene und andererseits die Drehung in der Ebene senkrecht
zur Bogenebene anbelangt, da sonst ein Verrücken der vom Wandler über den Koordinationsübertrager
14 gesteuerten Führungslinie 16 erhalten wird, die nidt den Werten der Wandler entspricht.
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Danach wird der eigentliche Schnitt bein Patienten sorgenormen. Da
der Einführungspunkt des Nagels exakt bestimmt ist, muß nur ein sehr kleiner Schnitt
ausgeführt werden, der wenig Unsicherheit und Risiko für den Patienten bewirkt.
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Da ferner die Lage und die Länge des Nagels bestimmt ist, kann die
Operationszeit beachtlich reduziert werdent was ein kleineres Risiko für damit zusammenhängenden
Komplikationen bedeutet.
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Da die Lage des Nagels bestimmt ist, kann gleichzeitig die Einführung
eines Werkzeuges vorgenommen werden so daß ein Teil desselben ebenfalls auf dem
Sichtschirm 17 projiziert wird. Wenn z B die Lage des Nagels in der Frontalprojektion
bestimmt worden ist, dann'kann die Hammerrichtung des Einführungswerkzeuges so eingestellt
werdent daß sie mit der erzeugten Führungslinie zusammenfällt, Man fährt in derselben
Weise bei der seitlichen Projektion des Halses fort, wodurch die Hammorrichtung
des Einfühmngswerkzeuges genau b-sti-"t wird. Da gleichzeitig ein Schwenken und
Überwachen der Lage des Nagels durchgeführt wird, kann die Hammerrichtung des Einführungswerkzeuges
ebenfalls überprüft und möglicherweise eingestellt werden.
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Es ist auch möglich, das Einführungswerkzeug bezüglich des Patienten
festzulegen und es vermittels der Parameter der erzeugten Führungslinie 16 elektronisch
so zu steuern, daß eine exakte Hammerrichtung autematisch erhalten wird.