DE3205085A1 - STEREOTACTIC SURGERY SYSTEM - Google Patents
STEREOTACTIC SURGERY SYSTEMInfo
- Publication number
- DE3205085A1 DE3205085A1 DE19823205085 DE3205085A DE3205085A1 DE 3205085 A1 DE3205085 A1 DE 3205085A1 DE 19823205085 DE19823205085 DE 19823205085 DE 3205085 A DE3205085 A DE 3205085A DE 3205085 A1 DE3205085 A1 DE 3205085A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- probe
- scanning
- computer
- images
- patient
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000002672 stereotactic surgery Methods 0.000 title claims description 8
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 92
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims description 7
- 230000035515 penetration Effects 0.000 claims description 7
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 6
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 6
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 6
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000001454 recorded image Methods 0.000 claims 1
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 25
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 17
- 210000003625 skull Anatomy 0.000 description 11
- 210000003484 anatomy Anatomy 0.000 description 10
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 9
- 238000002591 computed tomography Methods 0.000 description 6
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 4
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 4
- 241000050051 Chelone glabra Species 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 206010015037 epilepsy Diseases 0.000 description 2
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 2
- 230000000542 thalamic effect Effects 0.000 description 2
- 206010002329 Aneurysm Diseases 0.000 description 1
- 208000003174 Brain Neoplasms Diseases 0.000 description 1
- 241001631457 Cannula Species 0.000 description 1
- 206010008748 Chorea Diseases 0.000 description 1
- 208000012661 Dyskinesia Diseases 0.000 description 1
- 235000014066 European mistletoe Nutrition 0.000 description 1
- 208000008238 Muscle Spasticity Diseases 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 208000027089 Parkinsonian disease Diseases 0.000 description 1
- 206010034010 Parkinsonism Diseases 0.000 description 1
- 235000012300 Rhipsalis cassutha Nutrition 0.000 description 1
- 208000007536 Thrombosis Diseases 0.000 description 1
- 206010044565 Tremor Diseases 0.000 description 1
- 241000221012 Viscum Species 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000011888 autopsy Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 210000003710 cerebral cortex Anatomy 0.000 description 1
- 230000002490 cerebral effect Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000002610 neuroimaging Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000012857 radioactive material Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 208000018198 spasticity Diseases 0.000 description 1
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 1
- 230000002739 subcortical effect Effects 0.000 description 1
- 230000008685 targeting Effects 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 230000004304 visual acuity Effects 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y15/00—Nanotechnology for interacting, sensing or actuating, e.g. quantum dots as markers in protein assays or molecular motors
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/44—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis
- A61B6/4429—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis related to the mounting of source units and detector units
- A61B6/4435—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis related to the mounting of source units and detector units the source unit and the detector unit being coupled by a rigid structure
- A61B6/4441—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis related to the mounting of source units and detector units the source unit and the detector unit being coupled by a rigid structure the rigid structure being a C-arm or U-arm
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/50—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications
- A61B6/501—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications for diagnosis of the head, e.g. neuroimaging or craniography
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/10—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges for stereotaxic surgery, e.g. frame-based stereotaxis
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/10—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges for stereotaxic surgery, e.g. frame-based stereotaxis
- A61B90/14—Fixators for body parts, e.g. skull clamps; Constructional details of fixators, e.g. pins
- A61B90/16—Bite blocks
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/10—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges for stereotaxic surgery, e.g. frame-based stereotaxis
- A61B90/11—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges for stereotaxic surgery, e.g. frame-based stereotaxis with guides for needles or instruments, e.g. arcuate slides or ball joints
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/10—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges for stereotaxic surgery, e.g. frame-based stereotaxis
- A61B90/14—Fixators for body parts, e.g. skull clamps; Constructional details of fixators, e.g. pins
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Surgery (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Neurosurgery (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Neurology (AREA)
- Dentistry (AREA)
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für die stereotaktische Chirurgie und ist speziell auf eine Vorrichtung zur Anwendung der Computer-Tomographie bei chirurgischen Operationen gerichtet. Die Erfindung wird zwar nachfolgend unter spezielle Bezugnahme auf die Erfordernisse bei der llirnchirurgie beschrieben, es sei jedoch betont, daß ihr Anwendungsgebiet hierauf nicht beschränkt ist.The invention relates to a device for stereotactic surgery and is specifically aimed at a device for the application of computed tomography in surgical Operations directed. The invention is described below with specific reference to the needs of brain surgery described, but it should be emphasized that their field of application is not limited to this.
Die stereotaktische Chirurgie ist ein Teilgebiet der Neurochirurgie und betrifft eine Klasse von Operationen, bei welchen Sonden, wie beispielsweise Kanülen, Nadeln, Klemmen oder Elektroden an Hirnstellen oder anderen verdeckten anatomischen Zielen angebracht werden sollen, die von außen her nicht sichtbar sind. Die allgemeine Lage jener Stellen wird mit Hilfe von Messungen aus Bezugspunkten bestimmt, die mit Hilfe von Röntgenstrahlen oder anderen geeigneten Misteln dargestellt werden. Solche Messungen basieren auf Atlanten, die mit Hilfe anatomischer Studien und der Autopsie gewonnen wurden. Wegen der unterschiedlichen Anatomie der Patienten muß die exakte Lage des interessierenden Bereiches beim einzelnen Patienten mit Hilfe physiologischer Untersuchungen für den betreffenden Patienten bestimmt werden. Der Umfang des Erfolges der stereotaktischen Chirurgie hängt von der Erfahrung des Chirurgen, von der Präzision des stereotaktischen Instruments und der radiologischen Gehirndarstellungstechnik ab.Stereotactic surgery is a branch of neurosurgery and relates to a class of operations in which probes, such as cannulas, needles, clamps or electrodes are to be attached to parts of the brain or other hidden anatomical targets that come from the outside are not visible. The general position of those points is determined with the help of measurements from reference points that are marked with With the help of x-rays or other suitable mistletoe can be visualized. Such measurements are based on atlases, obtained with the help of anatomical studies and autopsy. Because of the different anatomy of the patients must determine the exact position of the area of interest in the individual patient with the help of physiological examinations determined for the patient in question. The extent of the success of stereotactic surgery depends on the The surgeon's experience of the precision of the stereotactic instrument and the radiological brain imaging technique away.
Ein stereotaktisches Instrument ist eine führungsvorrichtung, die in der Human-Neurochirurgie verwendet wird, um ein Instrument zu einem speziellen Punkt innerhalb des Gehirns durch eine kleine Öffnung in der Schädeldeckel mit Hilfe radio-A stereotactic instrument is a guiding device which is used in human neurosurgery to be an instrument to a special point within the brain through a small opening in the skullcap with the help of radio-
graphischer oder anderer Sichtbarmachung von Bezugspunkten zu führen. Stereotaktische Instrumente sind so konstruiert, daß sie es dem Chirurgen erlauben, mit hoher Wiederkehrgenauigkeit Instrumente in vorbestimmte Gewebsbereiche zu steuern. Die richtige Lage einer Sonde wird häufig mit Hilfe von Röntgenstrahlen überprüft, um Fehler der Vorausberechnung zu ermitteln und eine Abweichung der Sonde von der vorbeschriebenen Richtung während ihrer Einführung in das Hirn zu korrigieren. Physiologische Parameter können hierbei herangezogen werden, um das' optimale Ziel weiter einzugrenzen.graphic or other visualization of reference points respectively. Stereotactic instruments are designed to allow the surgeon to return with high accuracy To steer instruments into predetermined tissue areas. The correct location of a probe is often made with the help of checked by X-rays to determine errors in the forecast and a deviation of the probe from the one described above Correct direction during its introduction into the brain. Physiological parameters can be used here to further narrow down the 'optimal target.
Gegenwärtig werden stereotaktische Instrumente meistens, aber nicht ausschließlich bei folgenden Operationen eingesetzt:Currently, stereotactic instruments are mostly, but not exclusively, used in the following operations:
Thalamotomie bei Parkinsonismus und anderen Arten von Zitterkrankheiten,Thalamotomy for Parkinsonism and other types of Tremors,
Elektrodenimplantierung bei Epilepsie, Nadel- und/oder Magneteinsetzen bei Aneurysmusthrombosen,Electrode implantation for epilepsy, needle and / or magnet insertion for aneurysm thrombosis,
Thalamische oder subthalamische Operationen zur Behebung ungesteuerter Bewegungen, wie Veitstanz oder Hemiballismus,Thalamic or subthalamic surgery to remedy uncontrolled movements, such as St. Vitus's dance or hemiballism,
Entfernen von Kleinhirnzellen bei Spastizität,Removal of cerebellar cells in case of spasticity,
Cingulotomie und thalamische oder subthalamische Chirurgie zur Schmerzbehandlung,Cingulotomy and thalamic or subthalamic surgery for pain management,
Stereoenzephalotomie zur Schmerzbehandlung,Stereoencephalotomy for pain relief,
Entfernen der subcorticalen Schläfenbeinlappen zur Behandlung von Epilepsie,Removal of the subcortical temporal flaps for treatment of epilepsy,
Psychachirurgische Verfahren,Psychosurgical procedures,
Implantieren von tiefenstimulierenden Elektroden zur Schmerzbehandlung,Implantation of deep stimulating electrodes for Pain treatment,
Einführen von Klemmen oder Nadeln zur Entnahme von Gewebsproben,Insertion of clamps or needles to take tissue samples,
Entfernen von Fremdkörpern,Removal of foreign bodies,
Implantieren von radioaktivem Material, Entnehmen von Gewebsproben oder Behandeln von Tumoren.Implant radioactive material, collect tissue samples, or treat tumors.
Die vorstehende Aufzählung gibt nur einige Anwendungsbeispiele an. Es ist nicht erforderlich, einen Punkt im Raum zu treffen, sondern einen Bereich zu treffen oder einen Querschnitt durch ein Gebiet anzugeben. Die stereotaktische Vorrichtung hat die Aufgabe, den Vorschub einer Elektrode oder einer anderen Sonde genau zu einem vorgegebenen Punkt im Raum, dem stereotaktischen Ziel, relativ zur Vorrichtung zu führen. Wenn man die Vorrichtung daher an der Schädeldecke anbringt, dann kann man die Sonde zu einem gegebenen geographischen Punkt innerhalb des Schädels vorwärtsbewegen, der an der Schädelbasis oder im Rückenmarkskanal liegt. Gewöhnlich werden die Kammern oder Hohlräume innerhalb des Hirns oder andere Bezugspunkte im Gehirn mit Hilfe von Röntgenaufnahmen oder anderen geeigneten Einrichtungen identifiziert,indem man hierzu einen Atlas oder Tabellen zu Hilfe nimmt und es werden die mittlere Distanz und die Richtung zwischen einem so ermittelten Bezugspunkt und einem gegebenen anatomischen Ziel damit ausgemessen. Die Sonde wird dann in das stereotaktische Ziel eingeführt, d.h. zu dem Punkt im Raum innerhalb des Schädels gebracht, der aus der ermittelten Distanz und RichtungThe above list gives only a few application examples. It doesn't require a point in space to hit, but to hit an area or indicate a cross-section through an area. The stereotactic The device has the task of advancing an electrode or other probe precisely to a given point in space, the stereotactic goal, relative to the device. If you put the device on the skullcap then one can advance the probe to a given geographic point within the skull that is attached to the base of the skull or in the spinal canal. Usually the chambers or cavities are inside the brain or identify other points of reference in the brain with the aid of x-rays or other suitable devices by an atlas or tables are used for this purpose and the mean distance and the direction between one are determined in this way Reference point and a given anatomical target measured with it. The probe is then inserted into the stereotaxic Target introduced, i.e. brought to the point in space within the skull that is based on the determined distance and direction
zwischen dem wahrgenommenen Bezugspunkt und dem gewünschten Ziel in Bezug auf das Koordinatensystem der stereotaktischen Vorrichtung errechnet worden ist. Es ist bekannt, daß es erhebliche anatomische Unterschiede in der Hirngröße und -gestalt gibt, so daß die Ermittlung des Zielpunktes aus einem Atlas oder einer Tabelle mit Unsicherheiten behaftet ist. Wo es möglich ist, wird daher noch eine physiologische Nachprüfung durchgeführt. Man muß dabei unterscheiden zwischen der anatomischen Genauigkeit, die wegen der Unterschiedlichkeit der Hirne nicht groß ist, und der mechanischen Genauigkeit, die von der Präzision des stereotaktischen Instruments abhängt. Beim Einsatz der Computer-Tomographie für die stereotaktische Chirurgie kann man manche Ziele, wie beispielsweise einen Hirntumor, direkt als Bild darstellen.between the perceived reference point and the desired one Target has been calculated in relation to the coordinate system of the stereotactic device. It is known to be significant anatomical differences in brain size and shape exist, so that the target point can be determined from an atlas or a table is fraught with uncertainties. A physiological check is therefore made where possible carried out. One must distinguish between the anatomical Accuracy not great because of the diversity of the brains and the mechanical accuracy that depends on the precision of the stereotactic instrument. When using computed tomography for stereotactic Surgery, some targets, such as a brain tumor, can be shown directly as an image.
Wie zuvor erläutert, werden gegenwärtig Röntgenbilder des Gehirns in der Neurochirurgie dazu herangezogen, die verfügbaren Bezugspunkte zu lokalisieren. Eine Serie von Bildern, die in einander orthogonalen Ebenen aufgenommen worden sind, erlauben es dem Neurochirurgen, die Koordinaten eines Bezugspunktes zu bestimmen. Dabei kann es leider geschehen, daß ein Bezugspunkt wegen des geringen Auflösungsvermögens von konventionellen Röntgenbildern und Unsicherheiten in der Kopfausrichtung nicht sogleich identifizierbar ist.As explained previously, brain x-rays are currently used in neurosurgery to use the available Locate reference points. A series of images taken in mutually orthogonal planes allow allows the neurosurgeon to determine the coordinates of a reference point. Unfortunately it can happen that a point of reference not because of the low resolution of conventional X-ray images and uncertainties in head alignment is immediately identifiable.
Die Computer-Tomographie schafft eine neue Darstellungstechnik, die nicht nur ein hohes Auflösungsvermögen aufweist, sondern auch eine quantitative Information über die Anatomie liefert. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Computer-Tomographie in ein neurochirurgisches Verfahren integriert werden, das eine verbesserte Zielermittlung schafft.Computer tomography creates a new display technique that not only has a high resolution, but also also provides quantitative information about the anatomy. According to the present invention, computed tomography be integrated into a neurosurgical procedure that creates improved targeting.
Die Grundlagen der Computer-tomographischen Abtastung und der Darstellung sind in der US-PS 37 78 614 erläutert, auf die hier ausdrücklich Bezug genommen wird und deren Offenbarungsgehalt dem Inhalt dieser Beschreibung zugerechnet werden soll. The basics of computer tomographic scanning and the display are explained in US-PS 37 78 614, on the Reference is expressly made here and the disclosure content of which is to be added to the content of this description.
Eine ausführliche Analyse der Integration der Computer-Tomographie in die Neurochirurgie erfordert es, die Unterschiede zwischen den Bedürfnissen des Chirurgen und der Abtastart und Datendarstellung in üblichen Computer-Tomographen aufzuzeigen, die bislang ausschließlich für Diagnosezwecke entwickelt worden und für diese geeignet sind.A detailed analysis of the integration of computed tomography In neurosurgery it requires understanding the differences between the needs of the surgeon and the surgeon To show the type of scanning and data representation in conventional computer tomographs, which have so far only been used for Diagnostic purposes have been developed and are suitable for them.
Die Hauptinformation, die man aus einem üblichen Computer-Tomogramm erhält, ist die Größe der lokalen Gewebsdichte. Dieser wird zur Diagnose von Gewebeanomalin verwendet. Die räumliche Dichteverteilung ergibt eine Information über die Anatomie, die Lage und die Dimensionen von Gewebeanomalin. Für Diagnosezwecke werden daher die räumliche Auflösung in der Bildebene und die Dicke der bei jeder Abtastung überdeckten Gewebs-"Scheibe" so gewählt, daß man eine maximale Empfindlichkeit im Gewebsdichte-Unterscheidungsvermögen erhält. Dies steht im Widerspruch zu den Bedürfnissen der Chirurgie, wo die Anatomie und speziell die Umrisse von Organen der dominierende Parameter sind, um entweder Zielpunkt- oder Bezugspunktlage zu bestimmen. Die Abtastparameter und die Algorithmen zur Bilddarstellung müssen dann so gewählt werden, daß man eine maximale Genauigkeit bei der Zielortungsmessung erhält, während das Gewebsclichte-Auf lösungsvermögen von untergeordneter Bedeutung ist.The main information that can be obtained from a standard computer tomogram is the size of the local tissue density. This is used to diagnose tissue abnormalities. the spatial density distribution provides information about the anatomy, the position and the dimensions of tissue abnormalities. For diagnostic purposes, therefore, the spatial resolution in the image plane and the thickness of the covered with each scan Tissue "slice" chosen to provide maximum sensitivity in tissue density discrimination. This is at odds with the needs of surgery where the anatomy and specifically the outline of Organs are the dominant parameter to determine either target or reference point location. The scanning parameters and the algorithms for image display must then be chosen so that one can achieve maximum accuracy in the target location measurement receives, while the tissue clear dissolving power is of minor importance.
Bei der gewöhnlichen Computer-tomographischen Abtastung für Diagnosezwecke wird eine Mehrzahl von Abtastungen durchgeführt, um den gesamten Bereich des Hirns zu erforschen und um die dreidimensionalen Eigenschaften des besonders interessierenden Gewebebereichs zu bestimmen. Der Abstand zwischen den Abtastebenen oder "Scheiben" und die Dicke und Zahl der Scheiben hängen von der spezifischen Information ab, die der Aizt in jedem betreffenden Fall sucht. In der Chirurgie mußIn the usual computed tomographic scan for diagnostic purposes, a plurality of scans is carried out, to explore the entire area of the brain and the three-dimensional properties of what is of particular interest To determine the tissue area. The distance between the scan planes or "slices" and the thickness and number of the Slices depend on the specific information the agent is looking for in each case. In surgery must
die Folge der Abtastungen die räumlichen Koordinaten eines Zielpunktes liefern. Im allgemeinen muß daher der interessierende Raumbereich gleichmäßig mit einer Folge von Abtastungen mit Intervallen erforscht werden, die so gewählt sind, daß man ein gleichförmiges räumliches Auflösungsvermögen über den gesamten interessierenden Volumenbereich erhält. the sequence of scans the spatial coordinates of a Deliver the target point. In general, therefore, the spatial area of interest must be uniform with a series of scans be explored at intervals chosen so that one has a uniform spatial resolution over the entire volume range of interest.
Bezüglich der Abmessungen des abzutastenden Volumenbereichs sind für Diagnosezwecke·eine Folge von Gesamtabtastungen des Kopfes notwendig, während man für chirurgische Zwecke die Abtastungen auf den interessierenden Bereich beschränken kann, denn wenn der Patient in den Operationssaal gebracht wird, dann liegt die Diagnose bereits vor und dem Chirurgen stehen die mit konventioneller Abtastung ermittelten Ergebnisse zur Verfügung. Abmessungen in der Größenordnung von 5 cm des während der Operation zu 'beobachtenden Volumenbereichs sind für Hirnoperationen ausreichend. Der chirurgische Abtaster kann dann für solche Teilabtastungen dimensioniert werden und es können damit zwei wesentliche Vorteile erzielt werden. Die Beschränkung der Abtastung auf den erwähnten Teilbereich machen es möglich, eine hohe räumliche Auflösung zu erreichen, ohne daß die Gesamt-Röntgenstrahlendosis gesteigert wird. Weiterhin werden Größe und Gewicht des Aufbaus eines Abtasters für Teilabtastung eines solch kleinen Bereiches im Vergleich zu einem konventionellen Abtaster drastisch kleiner.With regard to the dimensions of the volume area to be scanned, a sequence of total scans is required for diagnostic purposes of the head, while for surgical purposes one restricts the scans to the area of interest can, because when the patient is brought into the operating room, the diagnosis is already there and the surgeon the results determined with conventional scanning are available. Dimensions on the order of 5 cm of the volume range to be observed during the operation are sufficient for brain operations. The surgical scanner can then be dimensioned for such partial scans and thus two essential advantages can be achieved will. The limitation of the scanning to the mentioned sub-area makes it possible to achieve a high spatial resolution without increasing the total x-ray dose. Furthermore, the size and weight of the structure of a Scanner for partial scanning of such a small area compared to a conventional scanner is drastically smaller.
Die obigen Betrachtungen beziehen sich primär auf die Darstellungslogik und die Abtastmodalitäten. Bedeutsame Betrachtungen müssen zusätzlich hinsichtlich des chirurgischen Instrumentatriums oder des Operationsvorganges sowie des Umgangs mit den Patienten angestellt werden. Zunächst sei erläutert, daß die stereotaktische Führung und der Kopfhalter so gestaltet sein müssen, daß sie den Röntgenstrahl währendThe above considerations relate primarily to the presentation logic and the scanning modalities. Significant considerations also need to be made regarding the surgical one Instrumentation or the surgical process as well as dealing with the patient. First of all, be explains that the stereotactic guide and the head holder must be designed so that they the X-ray during
der Abastfolge so wenig wie möglich stören. Die stereotaktische Führung kann so getroffen werden, daß ihre EinstellVorrichtungen und Haltevorrichtungen außerhalb der Abtastebenen liegen. Konventionelle Kopfhalter sind andererseits für dieses System nicht so einfach geeignet, weil sie einen relativ geringen Freiheitsgrad in der Lage der Haltestifte aufweisen, die den Schädel in der geeigneten Lage festhalten. Wenn diese Stiftanordnung die Abtastebene kreuzen muß, dann müssen die Materialien und die Gestalt des Halters sorgfältig so gewählt werden, daß über den gesamten Bildbereich schädliche Einflüsse vermieden werden. Die Gestaltung dieser chirurgischen Komponenten ist jedoch nur ein Teil des Gesamtproblems, die chirurgischen und die Abtasterfordernisse miteinander zu vereinen. Es ist wohl bekannt, daß die Bildrekonstruktion Daten benötigt, die aus einem Umlauf der Röntgenstrahlenquelle um wenigstens 180° in der Abtastebene gewonnen wurden. Dies hat zu geschlossenen Bauweisen aller üblichen Abtaster geführt, die lediglich eine Öffnung aufweisen, deren Abmessungen von dem Querschnitt des menschlichen Körpers bestimmt werden. Eine geschlossene Bauweise und die Lage der Abtastebene in Bezug auf den Halter, der den Patienten hält, macht einen solchen bekannten Abtaster jedoch kaum geeignet für stereotaktische chirurgische Operationen, da sie dem Chirurgen den Zustang zum Operationsbereich erschweren. Die Größe und die Gestalt des Aufbaus des Abtasters sind daher ein bedeutsamer Faktor bei der Gestaltung eines integralen chirurgischen Systems.disturb the sequence as little as possible. The stereotactic guide can be made so that their adjustment devices and holding devices are outside the scan planes. Conventional head holders, on the other hand, are for this system is not so easily suitable because it has a relatively small degree of freedom in the location of the retaining pins that hold the skull in the appropriate position. If this pin arrangement has to cross the scan plane, then the materials and the shape of the holder must be carefully chosen so that harmful over the entire image area Influences are avoided. The design of these surgical components, however, is only part of the overall problem, the surgical and scanning requirements with one another to unite. It is well known that image reconstruction requires data obtained from one revolution of the x-ray source were obtained by at least 180 ° in the scanning plane. This has resulted in all the usual closed designs Out scanner that have only one opening, the dimensions of which is determined by the cross-section of the human body will. A closed design and the position of the scanning plane in relation to the holder that holds the patient, however, makes such a known scanner hardly suitable for stereotactic surgical operations, since it is the Make it difficult for surgeons to access the operating area. The size and shape of the structure of the scanner are therefore a significant factor in designing an integral surgical system.
Die Behandlungsverfahren eines Patienten für Diagnosezwecke sind darüber hinaus häufig nicht geeignet für chirurgische Anwendungen. Bei einem üblichen bekannten Abtaster wird, von einer Neigung des Abtastergestells abgesehen, ausschließlich der Patient auf seiner Liege in axialer und in vertikalerA patient's methods of treatment for diagnostic purposes In addition, they are often not suitable for surgical applications. In a common known scanner, from apart from an inclination of the scanner frame, exclusively the patient on his couch in the axial and in the vertical
Richtung bewegt, um einen vorgegebenen Bereich des Patienten in die Abtastebene zu bringen. Bei einer chirurgischen Behandlung muß als erstes der Patient jedoch in eine Lage gebracht werden, die sowohl für die Operation als auch für die Abtastung geeignet ist. Es muß dazu sowohl das Gestell des Abtasters als auch die Auflage für den Patienten in geeigneter Weise gesteuert, bewegt und ausgerichtet werden. Wenn diese Ausrichtphase beendet ist und der Kopf des Patienten an seinem Halter festgelegt ist, dann muß der Patient in dieser Stellung unbewegt gehalten werden und es müssen die Bewegungen aller Instrumente, einschließlich des Abtasters sehr definiert steuerbar sein.Direction moves to a given area of the patient to bring into the scanning plane. In surgical treatment, however, the first thing to do is to position the patient suitable for both surgery and scanning. For this, both the frame of the The scanner as well as the support for the patient can be controlled, moved and aligned in a suitable manner. If those Alignment phase is finished and the head of the patient is fixed on its holder, then the patient must be in this position must be kept stationary and the movements of all instruments, including the scanner, must be very defined be controllable.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind der Algorithmus für die Bildrekonstruktion und für die Orientierung der Bildebenen so gewählt, daß die Darstellung der Gewebeanatomie, nicht jedoch die Darstellung der Gewebecharakteristik optimiert ist. Außerdem wird die Abtastung auf einen Teilbereich beschränkt, in dem nur der interessierende Raumbereich erfaßt wird, wobei das räumliche Auflösungsvermögen in einer Abtastebene als auch in einer Ebene senkrecht dazu gleichförmig ist. Es muß eine niedrige Abtastgeschwindigkeit gewählt werden, um einerseits eine optimale Bildqualität zu erreichen, andererseits die Röntgenstrahlendosis im Bereich der Teilabtastung innerhalb der Gesamtabtastzeit des interessierenden Gewebebereichs gering zu halten. Die Abmessungen des bei der Teilabtastung erfaßten Gewebebereichs werden so gewählt, daß einerseits die chirurgischen Bedürfnisse befriedigt werden, andererseits die Anzahl der Daten und die Rechenzeit im Computer-Tomographen nicht zu groß werden. Der Kopfhalter und die stereotaktische Führung sind vorzugsweise so gestaltet, daß sie sich gegenseitig während der Abtastung im interessierenden Gewebebereich so wenig wie möglich stören. Das Gestell für den Abtaster ist so gestaltet, daß er den Zugang für den Chirurgen zum Operationsfeld so wenig wie möglich stört und ausreichend FreiheitAccording to the present invention, the algorithm for the image reconstruction and for the orientation of the image planes are as follows selected that the representation of the tissue anatomy, but not the representation of the tissue characteristics is optimized. aside from that the scanning is limited to a sub-area in which only the spatial area of interest is covered spatial resolving power in a scanning plane as well as in a plane perpendicular thereto is uniform. It has to be low scanning speed can be selected in order to achieve optimum image quality on the one hand and the X-ray dose in the area of the partial scanning within the total scanning time of the tissue area of interest is low to keep. The dimensions of the tissue area detected in the partial scan are selected so that on the one hand the surgical needs are satisfied, on the other hand the number of data and the computing time in the computer tomograph don't get too big. The head holder and the stereotactic guide are preferably designed so that they are mutually disturb as little as possible during the scan in the tissue area of interest. The frame for the scanner is designed in such a way that it disturbs the surgeon's access to the operating field as little as possible and provides sufficient freedom
läßt, den Patienten in geeigneter Weise zu positionieren. Verschiebungen und Winkelverstellungen, die für die Abtastung erforderlich sind, sollten mit Hilfe des Gestells anstelle mit Hilfe der Liege des Patienten vorgenommen werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind in dem Abtaster Sicherheitsmaßnahmen getroffen, um Notfällen Rechnung zu tragen und es insbesondere zu ermöglichen, das Gestell schnell vom Patienten zu entfernen, wenn dies notwendig sein sollte.lets to position the patient appropriately. Displacements and angular adjustments that are required for scanning should be carried out with the aid of the frame be made with the help of the patient's couch. In a preferred embodiment of the invention are in the Scanner safety measures are taken to accommodate emergencies and in particular to enable the frame quickly removed from the patient if necessary.
Weitere Ausgestaltungen beziehen sich vorteilhafterweise auf Maßnahmen zur Beobachtung der chirurgischen Operation. Nach Abschluß der Ermittlung des Zielpunktes und Einstellung der Richtungssteuerung der stereotaktischen Führung wird die Sonde in das Gehirn eingebracht, um die Tiefe des Zielpunktes zu erreichen. Das Eindringen in das Hirn wird dadurch beobachtet, daß die Koordinaten der Position der Sondenspitze gemessen werden, bis diese den Zielpunkt erreicht hat. Das Röntgensystem des Abtasters wird auf diese Weise dazu verwendet, die Lage der Sondenspitze an vorbestimmten Punkten des Weges, den die Sonde nimmt, zu beobachten.Further refinements advantageously relate to measures for observing the surgical operation. To Completion of the determination of the target point and setting of the directional control of the stereotactic guidance is the Probe inserted into the brain to reach the depth of the target point. The penetration into the brain is observed by that the coordinates of the position of the probe tip are measured until it has reached the target point. That The scanner's X-ray system is used in this way to observe the location of the probe tip at predetermined points along the path the probe takes.
Die Erfindung soll nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt:The invention is described below with reference to the drawings are explained in more detail. It shows:
Fig. 1 eine vereinfachte Darstellung von der Stirnseite einer Ausführungsform der Erfindung;1 shows a simplified representation of the end face of an embodiment of the invention;
Fig. 2 eine vereinfachte Teildarstellung der Anordnung nach Fig. 1 von der Seite;FIG. 2 shows a simplified partial illustration of the arrangement according to FIG. 1 from the side; FIG.
Fig. 3 Bilddarstellungen, beispielsweise auf einer Kathodenstrahlröhre, die nach der Erfindung gewonnen werden;Fig. 3 shows images, for example on a cathode ray tube, obtained according to the invention will;
Fig. 4 eine Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise unter Verwendung der Erfindung;4 shows an illustration for explaining the mode of operation using the invention;
Fig. 5 eine weitere Darstellung bezüglich der geometrischen Zusammenhänge, wie sie bei der Erfindung Anwendung finden;Fig. 5 shows a further representation with respect to the geometric Relationships such as those used in the invention;
Fig. 6 eine schematische Darstellung der geometrischen Parameter, wie sie bei der Teilabtastung nach der Erfindung zu beachten sind;6 shows a schematic representation of the geometric parameters as they are in the case of partial scanning of the invention are to be observed;
Fig. 7 eine Verteilung in der Nähe des Übergangs zwischen Bereichen verschiedener Werte;7 shows a distribution in the vicinity of the transition between Ranges of different values;
Fig. 8 eine seitliche Schnittdarstellung eines Operationstisches, um die Lage der erfindungsgemäßen Vorrichtung darzustellen;8 shows a sectional side view of an operating table to show the position of the device according to the invention to represent;
Fig. 9 eine stirnseitige Ansicht der Anordnung nach Fig. 8;9 shows an end view of the arrangement according to FIG. 8;
Fig. 10 eine detaillierte Darstellung der Sondenanordnung;10 shows a detailed illustration of the probe arrangement;
Fig. 11 eine Darstellung einer Halteeinrichtung, um denFig. 11 is an illustration of a holding device to the
Kopf des Patienten in Bezug auf die Sondenanordnung festzuhalten, undTo hold the patient's head in relation to the probe assembly, and
Fig. 12 eine geometrische Darstellung über die mathematischen Zusammenhänge zwischen den starr miteinander verbundenen Koordinatensystemen.12 shows a geometrical representation of the mathematical relationships between the rigid ones with one another connected coordinate systems.
Fig. 1 zeigt in vereinfachter Darstellung eine Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung. Man erkennt einen Operationstisch 20 zur Aufnahme eines Patienten, dessen Kopf hier der Einfachheit halber mit einem Kreis 21 eingezeichnet ist. Der Kopf des Patienten muß in einer vorgegebenen Position auf dem Tisch starr festgehalten werden. Zu diesem Zweck kann eine Mehrzahl von Stäben oder Stiften 22 von einem Halterahmen 23 radial nach innen vorgeschoben werden. Die Stäbe 22 liegen fest am Schädel des Patienten an. Diese Art der Festlegung des Kopfes des Patienten ist hier nur als Beispiel erläutert, es können auch andere Methoden hierfür angewendet werden.Fig. 1 shows a simplified representation of a device according to the present invention. You can see an operating table 20 for receiving a patient whose head is shown here with a circle 21 for the sake of simplicity. Of the The patient's head must be held rigidly in a predetermined position on the table. For this purpose a A plurality of rods or pins 22 are advanced radially inward from a holding frame 23. The bars 22 lie firmly on the patient's skull. This way of laying down the patient's head is only explained here as an example other methods can also be used for this purpose.
Der Tisch ist mit einer Abtasteinrichtung versehen, die eine Teilabtastung durchführen kann. Diese Abtasteinrichtung ist hier in offener Bauweise ausgeführt, weil es nicht notwendig ist, daß der gesamte Schädel des Patienten von der Abtasteinrichtung umfahren wird, so daß der Schädel für den Chirurgen ziemlich frei zugänglich ist. Die Abtasteinrichtung besteht im wesentlichen aus einer Strahlenquelle 25 und einer Serie von Detektoren, die mit 26 bezeichnet sind. Die Strahlenquelle 25 kann eine solche sein, die durchdringende Strahlen, beispielsweise Röntgenstrahlen, kreissektorfijrmig aussendet und ist auf einem gegebenen Bogen beweglich. Die Detektoren 26 können aus einer V/ielzahl von Detektoren bestehen, die diese Strahlen empfangen und ihre Signale einem Rechner 27 zuführen. Diese Anordnung erlaubt eine Abtastung eines Kreises gegebenen Radius beispielsweise an einer vorbestimmten Stelle innerhalb des Hirns des Patienten.The table is provided with a scanning device which can perform partial scanning. This scanner is executed here in an open design, because it is not necessary that the entire skull of the patient from the scanning device is bypassed so that the skull is fairly freely accessible to the surgeon. The scanning device consists essentially consisting of a radiation source 25 and a series of detectors, which are designated by 26. The radiation source 25 can be one that emits penetrating rays, for example X-rays, in the shape of a sector is movable on a given arc. The detectors 26 may consist of a variety of detectors that include these Receive rays and feed their signals to a computer 27. This arrangement allows a given circle to be scanned Radius, for example, at a predetermined location within the patient's brain.
Es ist wichtig hervorzuheben, daß die Rekonstruktion der Bilder nach einem Algorithmus durchgeführt wird, der nachfolgend mit Delta /U Algorithmus bezeichnet wird. Dieser Algorithmus, der nachfolgend noch im Detail erläutert wird, ermöglicht eine scharfe Eingrenzung von Bereichen des Hirns und macht daherIt is important to emphasize that the reconstruction of the images is carried out according to an algorithm that is described below with Delta / U algorithm is called. This algorithm, the will be explained in detail below, enables a sharp delimitation of areas of the brain and therefore makes
die Vorrichtung der Erfindung für den beschriebenen Zweck anwendbar. An don Rechner kann eine Anzeigeeinrichtung 28 angeschlossen sein, um die rekonstruierten Bilder darzustellen, wie noch weiter beschrieben wird. Auch kann zusätzlich ein Speichor M vorgesehen sein, der die Daten zuvor ermittelter Orte spezieller Merkmale, die mit dem beobachteten Bereich Beziehungen aufweisen, speichert. Mit Hilfe einer Tastatur KB können Daten in den Rechner eingegeben werden und ein Lichtgriffel LP dient dem Operateur dazu, Daten auf der Anzeigeeinrichtung zu lokalisieren und sie in den Rechner einzugeben.the device of the invention for the purpose described applicable. A display device 28 can be connected to the computer in order to display the reconstructed images. as will be further described. A memory M can also be provided which has previously determined the data Stores special feature locations that are related to the observed area. With the help of a Keyboard KB, data can be entered into the computer and a light pen LP is used by the surgeon to enter data to locate the display device and enter it into the computer.
Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht im Ausschnitt der Anordnung nach Fig. 1, aus'der ersichtlich ist, daß die Strahlenquelle 25 und dementsprechend die Detektoranordnung 26 in Längsrichtung des Operationstisches, d.h. vom Kopf zum Fuß des Patienten, bewegbar sind. Fig. 2 zeigt auch eine Mehrzahl von vertikalen Linien 27, die im wesentlichen im gleichen Abstand voneinander im Kopfbereich des Patienten verlaufen. Diese Linien 27 stellen Abtastebenen dar, die beispielsweise 2,5 mm Abstand voneinander haben können. Die Abtasteinrichtung, bestehend aus der Strahlenquelle 25 und dem Detektor 26, ist in Achsrichtung beweglich, um eine diskrete Abtastung des Kopfes des Patienten in den verschiedenen Ebenen 27 zu ermöglichen.FIG. 2 shows a side view in a detail of the arrangement according to FIG. 1, from which it can be seen that the radiation source 25 and accordingly the detector arrangement 26 in the longitudinal direction of the operating table, i.e. from head to foot of the patient, are movable. Fig. 2 also shows a plurality of vertical lines 27 which are substantially equidistant from one another run in the head area of the patient. These lines 27 represent scanning planes, for example 2.5 mm apart each other. The scanning device, consisting of the radiation source 25 and the detector 26, is in the axial direction movable in order to allow a discrete scanning of the patient's head in the various planes 27.
Fig. 3 zeigt eine Darstellung von Aufnahmen, die man auf der Anzeigeeinrichtung 28 während des typischen Einsatzes der vorbeschriebenen Einrichtung erhält. Diese Figur zeigt 14 Bilder in vier Reihen, die in verschiedenen Vertikalebenen durch das Hirn des Patienten aufgenommen und rekonstruiert worden sind. Die drei einzelnen Bilder in der oberen Reihe zeigen Schnittbilder, die aus den Daten rekonstruiert worden sind, die in den Scheibenschnitten gewonnen worden sind und geben Schnitte in Axialrichtung des Patienten, d.h. in vom Kopf zum Fuß gerichteten Ebenen an. Die Art dieser Rekonstruktion solcherFig. 3 shows a representation of recordings that one on the display device 28 during typical use of the the device described above. This figure shows 14 pictures in four rows, which are in different vertical planes through the The patient's brain has been recorded and reconstructed. The three individual images in the top row show sectional images, which have been reconstructed from the data obtained in the slices and give slices in the axial direction of the patient, i.e. from the head to the foot Levels. The nature of this reconstruction such
Bilder und der Algorithmus zur Gewinnung derselben sind nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung, werden jedoch zum besseren Verständnis nachfolgend noch erläutert.Images and the algorithm for obtaining them are not the subject of the present invention, but are explained below for better understanding.
Es sei noch einmal auf die Figuren 1 und 2 Bezug genommen. Ein beweglicher Halter 30 ist nahe der Schädeldecke des Patienten eingezeichnet. Dieser Halter 30 trägt eine Sonde 31.Reference is made again to FIGS. 1 and 2. A movable holder 30 is near the top of the skull Patient drawn. This holder 30 carries a probe 31.
Der Halter 30 ermöglicht es, die Spitze der Sonde an jeder beliebigen Stelle nahe der Schädeldecke in Position zu bringen und weist weiterhin Einrichtungen auf, mit denen die Koordinaten der Sondenspitze in Bezug auf ein Referenzkoordinatenkreuz der Abtasteinrichtung, d.h. der Strahlenquelle 25 und des Detektorsystems 26,zu ermitteln. Das Koordinatensystem kann beispielsweise eine X-Koordinate aufweisen, die sich horizontal in Bezug auf die Oberseite des Operationstisches und transversal zu ihr erstreckt, während eine Y-Koordinate sich vertikal erstreckt und sich eine Z-Koordinate senkrecht zu der Abtastebene erstreckt, beispielsweise durch das Zentrum des Abtastbereiches der Abtasteinrichtung. Mit anderen Worten, der Sondenhalter ermöglicht es, den Ort der Sonde präzise in Bezug auf das Abtastsystem festzulegen. Die Sonde selbst ist ebenfalls in drei verschiedenen Möglichkeiten einstellbar. Mit der ersten wird der Winkel der Sonde präzise gegenüber der von dem Operationstisch angegebenen Ebene, d.h. der Horizontalebene einjustiert. Weiterhin kann der Winkel eine?, vertikalen Flusses, der die Sonde enthält, in Bezug auf eine vertikale Axialebene, d.h. eine Ebene, die von den Y- und Z-Koordinaten definiert wird, präzise festgelegt werden. Schließlich kann die Länge der Sonde, die sich von dem Referenzpunkt erstreckt, längs der gegebenen Winkelrichtungen präzise bestimmt werden.The holder 30 enables the tip of the probe to be positioned anywhere near the top of the skull and furthermore has means with which the coordinates of the probe tip in relation to a reference coordinate system of the Scanning device, i.e. the radiation source 25 and the detector system 26 to determine. The coordinate system can be, for example have an X coordinate that is horizontal with respect to the top of the operating table and transverse to it extends while a Y coordinate extends vertically and a Z coordinate extends perpendicular to the scan plane, for example through the center of the scanning range of the scanning device. In other words, the probe holder makes it possible to precisely determine the location of the probe in relation to the scanning system. The probe itself is also in three different options adjustable. With the first, the angle of the probe becomes precise from that of the operating table specified plane, i.e. adjusted to the horizontal plane. Furthermore, the angle can be a ?, vertical flow, containing the probe, with respect to a vertical axial plane, i.e. a plane defined by the Y and Z coordinates will be precisely determined. Finally, the length of the probe extending from the reference point can be along the length of the given angular directions can be precisely determined.
An diesem Punkt sei betont, daß die Sonde eine beliebige konventionelle Sonde sein kann, beispielsweise eine Kälte erzeugende Sonde für Vereisungsoperationen.At this point it should be emphasized that the probe can be any conventional probe, such as a cold one generating probe for icing operations.
Die Betriebsweise des dargestellten Systems soll nachfolgend detailliert unter Bezugnahme auf Fig. 4 erläutert werden, die die geometrischen Parameter der Erfindung darstellt.The mode of operation of the illustrated system will be explained in detail below with reference to FIG. 4, which represents the geometric parameters of the invention.
Wenn nine Teilabtastung durchgeführt wird, wie oben erläutert wurde, dann werden vollständige Daten in einem kreisförmigen Bereich erhalten, der einen kleinen Radius aufweist. Wenn eine Serie von Abtastungen in axialen Richtungen durchgeführt wird, die im Abstand zueinander verlaufen, dann ergibt sich eine Vielzahl von Scheiben oder Schnitten S, bis S.., so daß insgesamt dadurch ein zylindrischer Bereich C umrissen wird, innerhalb welchem alle Abtastungen liegen. Die Länge 1 des Zylinders wird selbstverständlich von der Anzahl der Schnitte und dem Abstand zwischen den Schnitten bestimmt.When nine subsampling is performed as explained above was then complete data in a circular Obtain area that has a small radius. When a series of scans is performed in axial directions that run at a distance from one another, then there is a large number of slices or cuts S, to S .., so that overall thereby a cylindrical area C is outlined, within which all scans lie. The length 1 of the The cylinder is of course determined by the number of cuts and the distance between the cuts.
Bei den Abtastungen nach Fig. 3 sind beispielsweise 14 solcher Schnitte dargestellt, obgleich eine größere oder kleine Anzahl solcher Schnittaufnahmen gemacht werden kann, je nachdem, was benötigt wird. Die Position eines jeden Schnittes in der Z-Richtung, gemessen vom Zentrum 0 des Koordinatensystems, wird präzise von der Geometrie des Systems festgelegt. Diese Daten werden dem Rechner zugeführt, so daß der Rechner daraus präzise die axiale Lage eines jeden Schnittes identifizieren kann.In the case of the scans according to FIG. 3, for example, 14 such sections are shown, although a greater or a small number such sectional recordings can be made, depending on what is needed. The position of each cut in the Z direction, measured from the center 0 of the coordinate system, is precisely determined by the geometry of the system. These dates are fed to the computer so that the computer can precisely identify the axial position of each cut therefrom.
Gemäß einer Betriebsart des erfindungsgemäßen Systems wird eine Vielzahl solcher Schnitte des Hirns abgetastet, so daß sich Bilder wie die in Fig. 3 dargestellten ergeben. Der Chirurg kann aufgrund des Studiums dieser Schnitte, die auf dem Bildschirm rekonstruiert werden, bestimmen, welcher spezielle Punkt in einem bestimmten Schnitt für ihn von besonderem Interesse ist. In Übereinstimmung mit der konventio-According to one mode of operation of the system according to the invention a plurality of such sections of the brain are scanned, so that images such as those shown in FIG. 3 result. Of the The surgeon can determine which one by studying these sections, which are reconstructed on the screen special point in a particular cut is of particular interest to him. In accordance with the conventional
-ZZ--ZZ-
nellen Praxis kann jeder dieser Schnitte auf dem Schirm vergrößert dargestellt werden, um Details genauer beobachten zu können. Es sei beispielsweise angenommen, daß der Schnitt entsprechend S2 von Fig. 4 für den Chirurg von besonderem Interesse ist und daß der Punkt T dieses Schnittes jener ist, zu dem er die Sonde führen will. Bei der genauen Inspektion der entsprechenden Rekonstruktion des Schnittes auf dem Schirm kann der Chirurg mit Hilfe eines Lichtgriffels diesen Punkt markieren und dadurch mit Hilfe des Rechners besonders kennzeichnen. Der Rechner erhält dadurch eine genaue Information über die wahren Koordinaten dieses Punktes T im Raum.In practice, each of these sections can be enlarged on the screen in order to be able to observe details more closely. It is assumed, for example, that the incision corresponding to S 2 of FIG. 4 is of particular interest to the surgeon and that the point T of this incision is that to which he wishes to lead the probe. During the precise inspection of the corresponding reconstruction of the incision on the screen, the surgeon can mark this point with the aid of a light pen and thereby mark it specifically with the aid of the computer. This gives the computer precise information about the true coordinates of this point T in space.
Aufgrund der starren mechanischen Kopplung zwischen dem Koordinatensystem des Abtastsystems und dem Koordinatensystem der Sonde P nach Fig. 4 können die Daten entsprechend den Koordinatenwerten der Spitze P-, der Sonde entweder manuell oder automatisch in den Rechner eingegeben werden. Diese Koordinatenwerte können beispielsweise Xp1> Yp-i und Zp, sein. Mit diesen Daten kann der Rechner sofort den Winkel Q zwischen der Linie D und der Horizontalen ermitteln, den Winkel Φ der Linie D gegenüber der vertikalen Axialebene und die Distanz zwischen dem Punkt T und dem P,. Mit diesnn Informationen, die gegebenenfalls auf der Anzeigeeinrichtung dargestellt werden können, kann die Sonde manuell oder automatisch in der geeigneten Richtung auf den Punkt T eingestellt und zu diesem Punkt mit der richtigen Distanz hingesteuert werden. In Fig. ist der Punkt P, in der Mitte eines Kreises H eingezeichnet, dieser Kreis stellt das zu bohrende Loch dar und durch dieses Loch wird die Sonde eingeführt. Der Punkt T, der Ausgangsstellung der Sondenspitze wird vorzugsweise im Zentrum dieses Loches festgelegt, das man entweder vor oder nach dem Abtastprogramm bohren kann, dessen Ergebnisse in Fig. 3 dargestellt sind.Due to the rigid mechanical coupling between the coordinate system of the scanning system and the coordinate system of the probe P according to FIG. 4, the data can be entered into the computer either manually or automatically in accordance with the coordinate values of the tip P-, the probe. These coordinate values can be, for example, Xp 1 > Yp-i and Z p . With this data, the computer can immediately determine the angle Q between the line D and the horizontal, the angle Φ of the line D with respect to the vertical axial plane and the distance between the point T and the P ,. With this information, which can optionally be shown on the display device, the probe can be set manually or automatically in the appropriate direction to point T and steered towards this point at the correct distance. In Fig. Point P is drawn in the middle of a circle H, this circle represents the hole to be drilled and the probe is inserted through this hole. The point T, the starting position of the probe tip, is preferably set in the center of this hole, which can be drilled either before or after the scanning program, the results of which are shown in FIG.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung soll unter Bezugnahme auf Fig. 4 erläutert werden. Eine Scheibe S-, ist dort abgebildet und man erkennt auf ihr zwei Punkte L, und L„ . Diese Punkte haben die- Koordinatengrößen X. , , Y, ,, Z. , bzw. X. „, Y. „ und Z.,. Die;se Punkte L, und L „ sind Bezugspunkte im Hirn und liegen hier nur zufälligerweise in derselben Svheibe (Schnittebene). Diese Bezugspunkte können beispielsweise die Commiiisura anterior und die Commissura posterior sein. Aufgrund der Verwendung des Delta /U Algorithmus können solche Bezugspunkte sehr schnell durch einen Blick auf die Anzeigeeinrichtung lokalisiert werden und ihre Koordinaten lassen sich sehr schnell ermitteln. Man kann beispielsweise mit Hilfe eines Lichtgriffels einen spezifischen Bezugspunkt identifizieren und dem Eingang des Rechners in der gleichen Weise zuführen wie man einen solchen Bezugspunkt mit Hilfe einer Tastatur oder einer mit einer mit einem Lichtgriffel angesprochenen angezeigten Datenliste dem Rechner eingeben kann, und der Rechner ermittelt dann die diesem Bezugspunkt zugehörigen Koordinaten. Der "Atlas for Stereotaxy of the Human Brain" von Schaltenbrand und Wahren, Zweite Auflage, George Thieme-Verlag, 1977, gibt Standardvergleichswerte in Bezug auf die Linie zwischen der Commissura anterior und der Commissura posterior an, so daß die Lagen spezifischer Punkte im Hirn relativ zu dieser Linie hinsichtlich Richtung und Abstand präzise ermittelt werden können. Die Daten dieses Atlas können in den Speicher des Rechners eingeschrieben sein, so daß nach Eingabe der Koordinatenwerte der Commissura anterior und der Commissura posterior und der Eingabe eines Codes, der einer weiteren speziellen Stelle im Hirn entspricht, der Rechner sofort die Koordinatenpositionen dieser Stelle ermitteln kann.Another feature of the invention is intended by reference on Fig. 4 will be explained. A disk S- is shown there and one recognizes on it two points L and L ". These Points have the coordinate sizes X.,, Y, ,, Z., or X. ", Y. "and Z.,. These points L, and L "are reference points in the Brain and are here only by chance in the same Svheibe (cutting plane). These reference points can be, for example, the anterior commissure and the posterior commissura be. Due to the use of the Delta / U algorithm, such reference points can be located very quickly by looking at the display device and their coordinates can be determined very quickly. For example, you can use a light pen to find a specific reference point identify and feed it to the input of the computer in the same way as you would use such a reference point Enter a keyboard or a displayed data list addressed with a light pen to the computer can, and the computer then determines the coordinates associated with this reference point. The "Atlas for Stereotaxy of the Human Brain "by Schaltbrand and Wahren, Second Edition, George Thieme-Verlag, 1977, gives standard comparative values in Relation to the line between the commissura anterior and the commissura posterior, so that the positions are more specific Points in the brain relative to this line can be precisely determined in terms of direction and distance. The dates of this Atlas can be written into the memory of the computer so that after entering the coordinate values of the commissura anterior and the commissura posterior and the entry of a code that corresponds to another special location in the brain, the Computer can immediately determine the coordinate positions of this point.
Mit anderen Worten, die Teilabtastungen werden unter Zuhilfenahme des Delta ,u Algorithmus dazu verwendet, die Commissure anterior und die Commissure posterior zu lokalisieren und zu identifizieren, wodurch es möglich wird, die Sonde an einen anderen spezifischen Punkt im Hirn heranzuführen, ohne daß es notwendig ist, daß dieser andere Punkt in den auf dem Bildschirm dargestellten Schnittebenen identifiziert wird. Diese Verfahrensweise ist wegen der starren mechanischen Kupplung der Referenzkoordinaten des Abtastsystems und der des Sondenhaltesystems und wegen der Definition der rekonstruierten Bilder, die mit Hilfe des Delta ,u Algorithmus gewonnen wurden, möglich.In other words, the subsamples are used, using the Delta , u algorithm, to locate and identify the anterior and posterior commissures, thereby making it possible to move the probe to another specific point in the brain without the need to do so is that this other point is identified in the cutting planes displayed on the screen. This procedure is possible because of the rigid mechanical coupling of the reference coordinates of the scanning system and those of the probe holding system and because of the definition of the reconstructed images that were obtained with the aid of the Delta , u algorithm.
Diese Verfahrensweise und die Vorrichtung sind demzufolge nicht auf diagnostische Anwendungen beschränkt, sondern ermöglichen auch den Einsatz von Operationsinstrumenten in Kombination mit den Abtasteinrichtungen, so daß sich deren Nutzen gegenseitig ergänzen. Durch Einbeziehung des Teilabtastsystems in das Sondensystem und durch die starre Kupplung der Koordinatensysteme dieser zwei Anordnungen stehen sofort Informationen bezüglich der Lage der Sonde zur Verfügung, sobald sie der Chirurg benötigt. Das Teilabtastsystem läßt um den Kopf des Patienten darüber hinaus im Vergleich zu einem Vollabtastsystem beachtlichen Platz frei, so daß chirurgische Operationen vereinfacht werden. Aufgrund des Einsatzes des Delta ,u Algorithmus werden spezifische Bezugspunkte oder andere interessierende Bereiche des Hirns mit ausreichender Genauigkeit identifizierbar, so daß die starre Kopplung der erwähnten Koordinatensysteme für die Positionierung der Sonde von großem Wert ist. Die geschaffene Genauigkeit ist ausreichend, um eine genaue Positionierung der Sonde an der gewünschten Stelle sicherzustellen, ohne daß es notwendig ist, den Patienten zwischen einem Operationsort und beispielsweise einem Röntgenbestrahlungsort hin- und herzufahren, um dort dieThis procedure and the device are consequently not limited to diagnostic applications, but also enable the use of surgical instruments in combination with the scanning devices, so that their benefits complement one another. By including the partial scanning system in the probe system and the rigid coupling of the coordinate systems of these two arrangements, information regarding the position of the probe is immediately available as soon as it is required by the surgeon. The sub-scanning system also leaves considerable space around the patient's head as compared to a full-scanning system, so that surgical operations are simplified. Due to the use of the Delta , u algorithm, specific reference points or other areas of interest of the brain can be identified with sufficient accuracy that the rigid coupling of the coordinate systems mentioned is of great value for the positioning of the probe. The accuracy created is sufficient to ensure precise positioning of the probe at the desired location without the need to move the patient back and forth between an operation site and, for example, an X-ray irradiation site in order to
Lage der Sonde zu überprüfen.Check the location of the probe.
Bezüglich der Genauigkeit der Lokalisierung der Schnittebenen (Scheiben) in der axialen Richtung oder Z-Koordinate sei betont, daß die Lage jeder Scheibe in Bezug auf den Vergleichsursprung festgelegt wird, so daß sich Fehlerabweichungen nicht addieren können. Die Lage jeder Scheibe läßt sich auf diese Weise mit einer Genauigkeit von beispielsweise 0,5 mm festlegen. In einem typischen Beispiel haben die Scheiben einen Durchmesser von etwa 5 cm und die Rekonstruktions-Anzeigeeinrichtung hat ein Auflösungsvermögen von 1 mm, d.h. es hat eine 50 χ 50-Bildpunktematrix aufgrund der Teilabtastung. Diese Scheibendimensionen kann man mit einer Strahlenquelle und einer Detektoranordnung erzielen, die sich nur um 10° in Bezug auf die Z-Achse um den Operationstisch erstrecken.Regarding the accuracy of the localization of the cutting planes (Slices) in the axial direction or Z-coordinate, it should be emphasized that the position of each disk is fixed in relation to the origin of comparison, so that error deviations can occur can't add up. The position of each disc can be determined in this way with an accuracy of, for example, 0.5 mm determine. In a typical example, the disks are about 5 cm in diameter and the reconstruction indicator has a resolution of 1 mm, i.e. it has a 50 χ 50 pixel matrix due to the partial scanning. These disk dimensions can be achieved with a radiation source and a detector arrangement that are only 10 ° in relation to each other extend on the Z-axis around the operating table.
Das Abtastsystem wird während der Erfassung der verschiedenen Scheiben um den Patienten bewegt, alternativ kann jedoch auch der Patient gegenüber dem Abtastsystem bewegt werden.The scanning system is moved around the patient during the acquisition of the various slices, but it is also possible as an alternative the patient can be moved in relation to the scanning system.
Die oben beschriebenen Scheiben sind 3 mm dick. Dieser Parameter wird selbstverständlich von dem Abtastsystem festgelegt. Es ist jedoch vorteilhaft, wenn die Mitten dieser Scheiben einen Abstand von 2,5 mm haben, damit eine gewisse Überlappung zwischen" den Scheiben erzielt wird.The discs described above are 3 mm thick. This parameter is of course determined by the scanning system. However, it is advantageous if the centers of these disks have a distance of 2.5 mm, so that there is a certain overlap between "the slices is achieved.
Bei dem von der Erfindung benutzten Abtastsystem ist die Abtastgeschwindigkeit nicht wesentlich, jedoch ist eine zeitliche Abstimmung zwischen dem Abtastsystem und dem Sondensystem von besonderer Bedeutung. Bei den üblichen Abtastalgorithmen ergibt die Rekonstruktion der Bilder eine Information über die Gewebeeigenschaften, jedoch keine endgültige Lokalisierung anatomischer Strukturen. Beim Gebrauch von Sonden ist es daher für den Chirurgen wichtig, anatomische Lagen zuIn the scanning system used by the invention, the scanning speed is not essential, however, a timing between the scanning system and the probe system is really important. With the usual scanning algorithms, the reconstruction of the images yields information about the tissue properties, but no definitive localization of anatomical structures. When using probes it is therefore important for the surgeon to adopt anatomical positions
identifizieren und aus diesem Grund muß der Delta /U-Algorithmus verwendet werden, weil dieser Algorithmus die Grenzbedingungen anatomischer Strukturen mit für die Operation genügender Genauigkeit angibt.identify and for this reason the Delta / U algorithm can be used because this algorithm uses the boundary conditions of anatomical structures for the operation indicates sufficient accuracy.
Bei der Teilabtastung wird beim Rekonstruktions-Algorithmus nur ein Teil eines vorgegebenen Volumens betrachtet. Unter Bezugnahme auf Fig. 5 sei angenommen, daß der Umriß des Kopfes des Patienten in Querschnittsrichtung gesehen von der Linie 40 angegeben ist. Für die Hirnchirurgie ist es dagegen selbstverständlich nicht notwendig, eine vollständige Information über den gesamten Querschnitt, der von der Linie 40 angegeben wird, zu erhalten. Es werden daher nur jene Daten ausgewertet, die aus einem Kreisquerschnitt 41 vom Radius Γς stammen, und nur dieser Bereich wird durchstrahlt, während der Restbereich abgedeckt ist.In the case of partial scanning, only part of a given volume is considered in the reconstruction algorithm. Referring to FIG. 5, assume that the cross-sectional outline of the patient's head is indicated by line 40. For brain surgery, on the other hand, it is of course not necessary to obtain complete information about the entire cross section indicated by the line 40. Therefore, only those data are evaluated which originate from a circular cross section 41 of radius Γ ς , and only this area is irradiated while the remaining area is covered.
Die durchgezogene Linie 42 gibt den Röntgenstrahl an und ihre Lage wird durch die Polarkoordinaten & ψ im Koordinatensystem bestimmt, dessen Ursprung im Zentrum des Kreises, wie in Fig.5 dargestellt, gewählt ist. Wenn ß (£", ψ) dio Größe der Dämpfung ist, die der Röntgenstrahl im Körper erfährt, dann wird bei der Teilabtastung ß für alle Werte der Winkelkoordinate ψ und für alle Werte von ζ" ermittelt, die gleich oder kleiner als Γς sind.The solid line 42 indicates the X-ray and its position is determined by the polar coordinates & ψ in the coordinate system whose origin in the center of the circle, as shown in Figure 5 is selected. If ß (£ ", ψ) is the amount of attenuation experienced by the X-ray beam in the body, then during partial scanning ß is determined for all values of the angular coordinate ψ and for all values of ζ" which are equal to or smaller than Γς.
Es sei nun die vergrößerte Darstellung des Kreisbereiches 41 in Fig. 6 betrachtet und es sei ein Polarkoordinatensystem mit den Koordinaten r, Q in der Bildebene angenommen. An jedem Punkt P(r,B) ermittelt man aus den Maßen von ß einen gewichteten Durchschnittswert <yU> des linearen Dämpfungskoeffizienten: Let us now consider the enlarged representation of the circular area 41 in FIG. 6 and let it be a polar coordinate system with the coordinates r, Q assumed in the image plane. At each point P (r, B) a weighted one is determined from the dimensions of ß Average value <yU> of the linear damping coefficient:
/ I r.e[rcos(i|»-6) * ο j=-00 D / I re [rcos (i | »-6) * ο j = - 00 D
worin γ, das berechnete Abtastintervall und die Koeffizienten f. die Konvolut-Kernfunktion definiert. In der Gleichung Iwhere γ, the calculated sampling interval and the coefficients f. defines the core function of the convolute. In equation I.
werden die fehlenden Werte von ß für I^I> r als konstant fürthe missing values of ß for I ^ I> r as constant for
■ * ■ s■ * ■ s
jeden Wert von Ψ und als gleich mit dem letzten gemessenen Wert bei JfI= r angenommen. Auf diese Weise nimmt man in Gleichung I die Kontinuität von ß über den Kreis vom Radiusany value of Ψ and assumed to be equal to the last measured value at JfI = r. In this way one takes in equation I the continuity of β over the circle of the radius
r an.
sr on.
s
Der örtliche Wert ,u des linearen Dämpfungskoeffizienten inThe local value, u of the linear damping coefficient in
/ a/ a
der Bildebene hängt von der Optik des Röntgenstrahlensystems ab und ist ein geeigneter Mittelwert des wahren örtlichen Wertes des Dämpfungskoeffizienten über dem Strahlquerschnitt. Der Bildrekonstruktions-Algorithmus basiert auf dem Verhältnisthe image plane depends on the optics of the X-ray system and is a suitable mean of the true local Value of the damping coefficient over the beam cross-section. The image reconstruction algorithm is based on the ratio
zwischen 4.,u > und ,u : / / abetween 4., u > and, u: / / a
2ir «2ir «
/ d4> / V=(s, α) ω(ρ)ραρ ττ / d4> / V = (s, α) ω (ρ) ραρ ττ
CL ^- J- JCL ^ - J- J
οοοο
worin c£>(%) die gewichtende Funktion ist und:where c £> (%) is the weighting function and:
fs = [r2 + p2 + 2rp οο5(φ-θ)]1/2 | -e) =-^- sin(a-e) III,f s = [ r 2 + p 2 + 2rp οο5 (φ-θ)] 1/2 | -e) = - ^ - sin (ae) III,
worin ^ und ($ die Polarkoordinaten in Bezug aufden Rekonstruktionspunkt P nach Fig. 6 ist. Die gewichtende Funktion, die für die Bildrekonstruktionen gewählt ist, ist eine Gauss-Uerteilung where ^ and ($ are the polar coordinates with respect to the reconstruction point P of Fig. 6 is. The weighting function chosen for the image reconstructions is a Gaussian distribution
worin A ein willkürlich gewählter Koeffizient ist. Der Wert von £,u > ist im wesentlichen gleich dem Durchschnittswertwhere A is an arbitrarily chosen coefficient. The value of £, u > is substantially equal to the average value
von /U innerhalb eines Kreises des Radius Ar1. / a Iof / U within a circle of radius Ar 1 . / a I
Die Konvolutionsfaktoren \. hängen mit Cu wie folgt zusammen:The convolution factors \. are related to Cu as follows:
r2 r 2
f(|j|+Dr, τ ω f (| j | + Dr, τ ω
f|| = 2ττ ω(ρ) ρ dp f || = 2ττ ω (ρ) ρ dp
J II J II
θ. ν - ir [/(h+k)2- h2 - /(h+k-1)"1 -h5] VI θ. ν - ir [/ (h + k) 2 - h 2 - / (h + k-1) " 1 -h 5 ] VI
und unter Berücksichtigung des Wertes der flewichtungsfunktion, die durch Gleichung IV angegeben ist, wird die rechte Seite der Gleichung \l zuand considering the value of the weighting function given by Equation IV, the right side of Equation \ l becomes
2τγ| ω(ρ)ρ dp = e λ · -e2τγ | ω (ρ) ρ dp = e λ · -e
J hl J hl
Eine Auflistung der numerischen Werte von Γ· ist für einigeA listing of the numeric values of Γ · is for some
Werte des Parameters H in Tabelle 1 angegeben. Die asymptotischen Werte von f- für |j j >?Λ ist unabhängig von /1 und gleichValues of parameter H given in Table 1. The asymptotic values of f- for | jj >? Λ are independent of / 1 and equal
j ir j* ■ VIII.j ir j * ■ VIII.
Man nehme nun die Differenz A,u zwischen zwei Werten von die für zwei verschiedene Werte /\,, ho ^es Parameters (i errechnet wurden. Es sei weiter angenommen, daß A~> ^i und daß der Wert von ^, in der Größenordnung von 1 liegt. Innerhalb der Grenzen von H??) 1» wo λ2Γΐ 9r°^er a^s die Abmessungen Körperquerschnitts werden, ist der einzige Unterschied zwischen dem Δ/U-Bild und dem Bild von ^/u), das bei jl - Λι rekonstruiert wird, eine willkürliche Abweichung des linearen Dämpfungskoeffizienten. Wenn man dagegen einen Wert für /i „ nahe bei A ■, wählt und einen kleinen Wert für r·,, dann wird das Λ/U-Bild die Differenz zwischen dem örtlichen Wert von ,u und demNow take the difference A, u between two values of which were calculated for two different values / \ ,, ho ^ es parame ters (i . It is further assumed that A ~> ^ i and that the value of ^, is on the order of 1. Within the limits of H ??) 1 » where λ2 Γ ΐ 9 r ° ^ er a ^ s are the dimensions of body cross-section, the only difference between the Δ / U image and the image of ^ / u), which is reconstructed at jl - Λι, an arbitrary deviation of the linear damping coefficient. If, on the other hand, one chooses a value for / i “close to A ■, and a small value for r · ,, then the Λ / U image becomes the difference between the local value of , u and dem
/ a/ a
Durchschnittswert von /U innerhalb des Kreises vom RadiusAverage value of / U within the circle of the radius
/ a/ a
λοΓι · Eis sei z.B. angenommen, daß jt~ = 2^, und daß der Wert von r, klein im Vergleich zu den Abmessungen der untersuchten Organe ist. Innerhalb der Grenzen von r, -y 0 ergibt der örtliche Wert ν·οη Δ,υ: λο Γ ι · Ice suppose, for example, that jt ~ = 2 ^, and that the value of r, is small compared to the dimensions of the examined organs. Within the limits of r, -y 0, the local value ν οη Δ, υ results:
IX,IX,
worin der Mittelwert der zweiten Ableitung am Punkt P über den Gesamtbereich 2ΤΓ der Winkelkoordinate ψ errechnet wird. Im Hinblick auf die Gleichung IX ergeben Bereiche von gleichförmigen Werten für /U oder gleichförmigen Gradienten für /U Null· / a /awhere the mean of the second derivative at point P over the Total area 2ΤΓ of the angular coordinate ψ is calculated. in the Regarding equation IX, ranges of uniform values for / U or uniform gradients for / U result in zero / a / a
werte für Δ,υ.\Ιοη Null verschiedene Werte für Δ,u liegen in der Nähe der Grenzflächen zwischen Regionen verschiedener /U-Werte, wie Fig. 7 zeigt, was im Idealfall einer ebenen Grenzfläche zwischen zwei in sich gleichförmigen Bereichen entspricht. Entsprechend der Gleichung IX reduziert sich das ß/ii-Bild auf zwei Bänder positiven und negativen Wertes, die durch eine Linie voneinander getrennt sind, die an der Grenzfläche zwischen den zwei Bereichen liegt. Die Breite der positiven und negativen Bänder hängt hauptsächlich von /U und r, ab und die räumliche Auflösung des £,u-Bildes steigt daher sowohl mit der räumlichen Auflösung des Abtasters und mit abnehmendem Abtastintervall r·,. Die Größe der Änderung von Δ,υ über die Grenzfläche hängt von der Orientierung der Grenzfläche in Bezug auf die Abtastebene ab und steigt mit der Differenz zwischen den Werten von ,u über der Grenzfläche selbst. Diese Betrachtungen gelten für anatomische Strukturen solange wie der örtliche Krümmungsradius der Grenzfläche zwischen Organen des Körpers ausreichend größer als r, ist. Innerhalb der Grenzen IX des JyU-Bildes ist der Umriss der Körperorgane durch folgende Gleichung bestimmt:values for Δ, υ. \ Ιοη Zero different values for Δ, u are in the vicinity of the interfaces between regions with different / U values, as FIG. 7 shows, which in the ideal case corresponds to a flat interface between two inherently uniform areas. According to equation IX, the β / ii image is reduced to two bands of positive and negative values, which are separated from one another by a line which lies at the interface between the two areas. The width of the positive and negative bands depends mainly on / U and r, and the spatial resolution of the £, u image therefore increases both with the spatial resolution of the scanner and with decreasing sampling interval r ·,. The magnitude of the change in Δ, υ across the interface depends on the orientation of the interface with respect to the scanning plane and increases with the difference between the values of , u over the interface itself. These considerations apply to anatomical structures as long as the local radius of curvature the interface between organs of the body is sufficiently larger than r. Within the limits IX of the JyU picture, the outline of the body organs is determined by the following equation:
Ä/U = 0 X.Ä / U = 0 X.
Die 4/U-Werte erhält man aus den Dämpfung:;werten ß mit Hilfe einer Gleichung, die identisch der Gleichung I ist, wenn Γ·The 4 / U values are obtained from the damping:; evaluate ß with the help an equation which is identical to equation I if Γ
durch die neuen Koeffizienten:through the new coefficients:
ersetzt wird.is replaced.
Weil die Gleichung VIII unabhängig von /{ ist, fallen die j~ Terme in der asymptotischen Ausdehnung von Alj für Jj|iV/l7 weg. Asymptotisch nimmt Δ T- sehr schnell mit j entsprechendBecause equation VIII is independent of / { , the j ~ terms in the asymptotic expansion of Alj for Jj | iV / l 7 are omitted. Asymptotically, Δ T- increases very quickly with j correspondingly
der Gleichungthe equation
Ki(Xi,X2)Ki (Xi, X 2 )
ab, worin K(A1S A7) eine numerische Konstante ist, die die Größeab, where K (A 1 SA 7 ) is a numeric constant representing the size
aufweist. Eine Auflistung der Δ f.-Werte zeigt die Tabelle II für verschiedene Kombinationen der Werte A ι und ^„. Die schnelle Abnahme von 4 1*·, die durch die Gleichung XII gegeben ist, macht es möglich, den Radius rs des Abtastkreises auf einen Ausschnitt der Körperabmessungen zu begrenzen, ohne daß ernsthafte Bildstörungen auftreten, die vom Verlust von Meßwerten ß außerhalb des Abtastkreises hervorgerufen werden könnten.having. Table II shows a list of the Δ f. Values for various combinations of the values A ι and ^ ". The rapid decrease of 4 1 * ·, which is given by equation XII, makes it possible to limit the radius r s of the scanning circle to a section of the body dimensions without serious image disturbances occurring due to the loss of measured values β outside the scanning circle could be caused.
Tabelle I - Γ.Table I - Γ.
.250.250
.500.500
1.001.00
2.002.00
4.004.00
10.0010.00
II - ΔΓ.II - ΔΓ.
1-21-2
1-51-5
1-101-10
2-42-4
2-102-10
2-202-20
CO K) O UI CD OOCO K) O UI CD OO
Die Figuren 8 und 9 stellen in vereinfachter Form eine Technik dar, in welcher die Erfindung vorteilhaft bei chirurgischen Operationen angewendet werden kann. Man erkennt einen Operationstisch 50, der mit Hilfe von Rädern 51 fahrbar ist. Weiterhin erkennt man ein Abtastsystem 52 für die Computer-Tomographie, die ebenfalls auf Rädern 53 fahrbar ist. Selbstverständlich sind sowohl der Operationstisch als auch das Abtastsystem mit geeigneten Bremseinrichtungen für die Räder versehen. Da der Abtaster 52 nur für Teilabtastung verwendet wird, ist es nicht notwendig, daß der Abtastbereich einen vollständigen Kreis umfaßt. Es ergibt sich auf diese Weise eine Öffnung 54 für den Durchtritt des Operationstisches 50 (Fig. 9). Es ist auf diese Weise auch leicht möglich, den Patienten, der in Fig. 9 nur mit einem Kreis 55 dargestellt ist, leicht in den Tomographen einzuschieben und ihn daraus zu entfernen. Da es entsprechend der vorliegenden Erfindung wichtig ist, daß die Bezugskoordinaten von Abtaster und Sondenanordnung 56 zueinander starr sind, muß die Sondenanordnung fest und starr mit der Abtasteinrichtung gekuppelt sein. Da es weiterhin notwendig ist, daß während der chirurgischen Operation keine Relativbewegung zwischen Patient und Sonde stattfindet, muß die Sondenanordnung so eingerichtet sein, daß sie fest am Operationstisch verankert werden kann, beispielsweise mit Hilfe von Schrauben 57 od.dgl.Figures 8 and 9 represent a technique in a simplified form represents in which the invention can advantageously be used in surgical operations. You can see an operating table 50, which can be moved with the aid of wheels 51. Furthermore, one recognizes a scanning system 52 for computer tomography, which is also mobile on wheels 53. Of course, both the operating table and the scanning system are suitable Brake devices for the wheels are provided. Since the scanner 52 is only used for partial scanning, it is not necessary to that the scanning area comprises a complete circle. This results in an opening 54 for the passage of the Operating table 50 (Fig. 9). In this way, it is also easily possible to identify the patient, who is only represented by a circle 55 in FIG. 9 is easy to slide into and remove from the tomograph. As it is in accordance with the present invention what is important is that the reference coordinates of the scanner and probe assembly 56 are rigid to one another, the probe assembly must be firmly and rigidly coupled to the scanning device. As it is still necessary that during the surgical Operation no relative movement between patient and probe takes place, the probe assembly must be set up so that it can be firmly anchored to the operating table, for example with the help of screws 57 or the like.
Man sieht aus den Figuren 8 und 9, daß die Abtasteinrichtung von dem Operationstisch notfalls entfernt werden kann, beispielsweise bei unvorhergesehenen Zwischenfällen, daß sie aber sowie die Sondenanordnung schnell für chirurgische Operationen in geeignete Position gebracht werden kann.It can be seen from FIGS. 8 and 9 that the scanning device can be removed from the operating table if necessary, for example in the event of unforeseen incidents, however, that they and the probe arrangement can be used quickly for surgical operations can be brought into a suitable position.
Man sieht weiterhin, daß die Figuren 8 und 9 nur vereinfachte Darstellungen sind und nur eine Ausführung3art zeigen.It can also be seen that FIGS. 8 and 9 are only simplified representations and show only one embodiment.
In Fig. 10 ist in vereinfachter Form eine Sondenanordnung dargestellt, die man gemäß der vorliegenden Erfindung einsetzen kann, um eine genaue Positionierung der Sonde an einem beliebigen vorbestimmten Punkt zu ermöglichen. Die Sondenanordnung besteht aus einer Grundplatte 60 mit einer aufrechtstehenden Säule 61, die einen vertikalen Schlitz 62 aufweist. In dem Schlitz ist eine sich vertikal erstreckende Zahnstange angeordnet, und ein Arm 63 ragt mit einem Vorsprung in diesen Schlitz 62 hinein. Mittels eines geeigneten Zahnradgetriebes kann der Arm 63 mit Hilfe eines Stellknopfes 64 vertikal bewegt werden. Diese Steueranordnung erlaubt es demnach, die Sonde in der Y-Koordinate zu verstellen. Der Arm 63 trägt einen Schlitten -65, der längs des Arms beweglich ist. Weiterhin weist der Arm 63 eine längslaufende Zahnung 66 auf, in die ein nicht sichtbares Zahnrad eingreift, das mittels eines Knopfes 67 am Schlitten 65 drehbar ist, wodurch die Sonde in der X-Koordinate verstellt werden kann. Von dem Schlitten 65 erstreckt sich quer zum Arm 63 ein Ausleger 68. Auch dieser Ausleger 68 ist mit einer Zahnung 69 versehen, in die ein Zahnrad eingreift, das mit einem Knopf 70 gekuppelt ist, wodurch die Sonde in der Z-Koordinate verstellt werden kann.Referring now to Fig. 10, there is shown in simplified form a probe assembly which can be used in accordance with the present invention to enable accurate positioning of the probe at any predetermined point. The probe assembly consists of a base plate 60 with an upright column 61 which has a vertical slot 62. A vertically extending rack is arranged in the slot, and an arm 63 protrudes into this slot 62. By means of a suitable gear mechanism, the arm 63 can be moved vertically with the aid of an adjusting knob 64. This control arrangement therefore makes it possible to adjust the probe in the Y coordinate. The arm 63 carries a slide -65 which is movable along the arm. Furthermore, the arm 63 has a longitudinal toothing 66 , in which an invisible toothed wheel engages, which can be rotated by means of a button 67 on the carriage 65, whereby the probe can be adjusted in the X coordinate. A boom 68 extends from the slide 65 transversely to the arm 63. This boom 68 is also provided with a toothing 69 in which a toothed wheel engages which is coupled to a button 70, whereby the probe can be adjusted in the Z coordinate .
An dem Ausleger 68 ist ein bogenförmig verlaufender Bügel 71 befestigt, auf welchem ein Schlitten 72 geführt ist. Der Bügel 71 ist zu diesem Zweck mit einer Zahnung 73 versehen, in die ein Zahnrad eingreift, an welchem ein Knopf 74 befestigt ist. Mit dessen Hilfe läßt sich die Sonde längs des Bügels 71 verstellen, um die Sonde in einem bestimmten Winkel in Bezug auf die vertikale Mittenebene der Abtasteinrichtung zu verstellen. Der Schlitten 72 trägt weiterhin einen nach oben verlaufenden bogenförmigen Bügel 75, auf dem ein Reiter 76 geführt ist. Der Bügel 75 ist mit einer Zahnung 77 versehen, in die ein am Reiter gelagertes Zahnrad eingreift, das mit Hilfe eines Knopfes 78 gedreht werden kann, wodurch es möglich ist, dieA bow-shaped bracket 71, on which a slide 72 is guided, is attached to the arm 68. The coat hanger For this purpose 71 is provided with a toothing 73 in which a gear wheel engages, to which a button 74 is attached. With its help, the probe can be adjusted along the bracket 71 to the probe at a certain angle with respect to to adjust the vertical center plane of the scanning device. The carriage 72 also carries an upwardly extending one arcuate bracket 75 on which a rider 76 is guided. The bracket 75 is provided with a set of teeth 77 into which an am Rider mounted gear engages, which can be rotated by means of a knob 78, whereby it is possible, the
Sonde in einer Vertikalebene gegenüber einer Horizontalebene zu verstellen. Der Reiter 76 trägt seinerseits einen sich quer zum bogenförmigen Bügel 75 verlaufenden Ausleger 78, der mit einer Zahnung 80 versehen ist, in die ein am Reiter 76 gelagertes Zahnrad eingreift, das mit Hilfe eines Knopfes 81 drehbar ist. Mit dessen Hilfe ist die Eindringtiefe der Sonde 82 am Ende des Auslegers 79 verstellbar.To adjust the probe in a vertical plane compared to a horizontal plane. The rider 76 in turn carries one perpendicular to the arcuate bracket 75 extending arm 78, the is provided with a toothing 80 in which a gear mounted on the rider 76 engages, which with the aid of a button 81 is rotatable. With its help, the penetration depth of the probe 82 at the end of the boom 79 can be adjusted.
Es sei betont, daß diese Anordnung nur zur Illustration dient und andere Lösungsmöglichkeiten in Betracht kommen, um die Sonde exakt an ihren Platz im Koordinatensystem und mit einer vorbestimmten Richtung dorthin zu führen. Es geht weiterhin aus Fig. 10 hervor, daß die verschiedenen Arme und Ausleger sowie Bügel geeignete Markierungen tragen können, um die Koordinaten und Winkel exakt einstellen zu können. Alternativ kann die Anordnung auch so getroffen sein, daß sie automatisch entsprechende Ausgangssignale liefert, die; solchen Parametern entsprechen. Auch können anstelle der Knopfantriebe automatisch arbeitende, vom Rechner gesteuerte Motorantriebe und Rückmeldungskreise vorhanden sein, um die gewünschten Bewegungen hervorzurufen.It should be emphasized that this arrangement is for illustration purposes only and other possible solutions come into consideration, to the probe exactly in its place in the coordinate system and with a predetermined direction to lead there. It will also be seen from Fig. 10 that the various arms and booms as well as brackets can carry suitable markings in order to be able to set the coordinates and angles exactly. Alternatively the arrangement can also be made so that it automatically supplies corresponding output signals that; such parameters correspond. Instead of the button drives, automatically working, computer-controlled motor drives and feedback circuits can also be used be present to evoke the desired movements.
Nach dem Abschluß der Abtastfolge und der Bildrekonstruktionen kann man mit dem Identifizieren der infrage kommenden Bezugspunkte und dem Errechnen des Vorschiebewecjes der Sonde beginnen. Zu diesem Zweck ist es notwendig, die linearen und die Schwenksteuerungen der stereotaktischen Führung mit den Koordinaten der Bezugspunkte, die mit dem Referenzkoordinatensystem des Abtasters gemessen wurden (s. Fig. 12) in Bezug zu bringen.After completing the scan sequence and image reconstructions can be done by identifying the reference points in question and start calculating the advancement distance of the probe. For this purpose it is necessary to use the linear and swivel controls the stereotactic guidance with the coordinates of the reference points that correspond to the reference coordinate system of the Sampler were measured (see Fig. 12) to bring in relation.
Ein rechteckiges Koordinatensystem mit den Koordinaten x, y und z, die fest in Bezug auf den Abtaster sind, wird mit seinem Ursprung 0 in die Schwenkachse des Abtastorjochs so gelegt, daßA rectangular coordinate system with the coordinates x, y and z, which are fixed with respect to the scanner, is used with its Origin 0 placed in the pivot axis of the scanning yoke so that
die z-Achse senkrecht zur Abtastebene verläuft. Die Abtastebene liegt demnach inthe z-axis is perpendicular to the scan plane. The scanning plane is therefore in
= O= O
und die x- und y-Achsen zeigen in die horizontale und vertikale Richtung.and the x and y axes point in the horizontal and vertical directions.
Ein sphärisches Bezugskoordinatensystem r, 0, (j> ist in Bezug auf die stereotaktische Führung festgelegt. Der Ursprung O1 dieses zweiten Koordinatensystems ist an die Stelle der Sondenspitze gelegt, die der Nullstellung der Steuerung für die Eindringtiefe der Sonde entspricht. Die Position eines Punktes T in diesem Koordinatensystem wird durch dessen Distanz r vom Ursprung 0', dem Winkel Q zwischen der Linie O1T und einer Vertikalachse parallel zu y und dem Winkel φ zwischen einer Vertikalebene, die durch O1T verläuft und einer Horizontalachse parallel zu ζ bestimmt.A spherical reference coordinate system r, 0, (j> is defined in relation to the stereotactic guidance. The origin O 1 of this second coordinate system is placed at the point of the probe tip, which corresponds to the zero position of the control for the penetration depth of the probe. The position of a point T in this coordinate system is determined by its distance r from the origin 0 ', the angle Q between the line O 1 T and a vertical axis parallel to y and the angle φ between a vertical plane that runs through O 1 T and a horizontal axis parallel to ζ .
Es sei angenommen, daß xj, yj und zj den Einstellungen der Steuerungen für die stereotaktische Führung entsprechen und χ , y und ζ die Koordinaten von 0' im Koordinatensystem x, y, ζ sind, wenn die Einstellung der stereotaktischen Führung so ist, daßIt is assumed that xj, yj and zj correspond to the settings of the Controls for stereotactic guidance correspond and χ, y and ζ the coordinates of 0 'in the coordinate system x, y, ζ are when the stereotactic guidance setting is such that
Χΐ = yi = zi = r = Q · Χ ΐ = y i = z i = r = Q
Es ist klar, daß die Werte von χ , y und ζ von der anfäng-7 ο ο οIt is clear that the values of χ, y and ζ from the initial 7 ο ο ο
liehen Kalibrierung des Systems her bekannt sind. Sobald der Kopf des Patienten in der gewählten Lage festgelegt ist, und ein Loch in die Schädeldecke gebohrt ist, dann besteht der erste Schritt der chirurgischen Operation darin, die Spitze der Sonde auf der Hirnrinde in der Mitte des Bohrloches in Stellung zu bringen. Dies wird mit Hilfe der Steuerungsmittelborrowed calibration of the system are known. Once the The patient's head is fixed in the chosen position, and a hole is drilled in the skull, then the patient's head is made first step of the surgical operation is to place the tip of the probe on the cerebral cortex in the center of the borehole To take position. This is done with the help of the control means
in x'-, y1- und z'-Richtung getan, wobei die Tiefeneinstellung auf r = 0 gestellt wird. Auf diese Weise ist die Position des Eintrittspunktes in den Abtasterkoordinaten durch die bekannten Werte χ , y , ζ und xj, yj und z| bestimmt.done in the x ', y 1 and z' directions, the depth setting being set to r = 0. In this way, the position of the entry point in the scanner coordinates is given by the known values χ, y, ζ and xj, yj and z | certainly.
Die axiale Position des Kopfes gegenüber dem Abtaster wird mit Hilfe der Indexsteuerung verändert, die die Grundplatte für die ;j tor ο otnk tische Führung und den Kopfhalter in einer Richtung senkrecht zur Abtastebene bewegt. Die Abtastfolge wird dann durch Abtastungen an vorbestimmten konstantenThe axial position of the head with respect to the scanner is with the help of the index control, which changes the base plate for the; j tor ο otnk table guide and the head holder in one Moved direction perpendicular to the scanning plane. The sampling sequence is then determined by sampling at predetermined constants
Intervallen ζ der axialen Position ζ durchgeführt, s ηIntervals ζ of the axial position ζ carried out, s η
Die Lage eines Zielpunktes T im Koordinatensystem x, y, ζ wird durch seine Koordinaten Xj, yT in der zugehörigen Bildebene und durch die Position der BildebeneThe position of a target point T in the coordinate system x, y, ζ is determined by its coordinates Xj, y T in the associated image plane and by the position of the image plane
ζ = nz
η sζ = n / a
η s
angegeben, wobei die Zahl η jener Abtastung entspricht, die den Punkt T erfaßt.indicated, where the number η corresponds to the scan that covers the point T.
Aus den gemessenen Werten der Koordinaten von O1 und T wird die Sonde in Richtung der Linie O1T orientiert, indem die Winkelsteuerungen der stereotaktischen Führung auf die Werte von θ und η eingestellt werden:From the measured values of the coordinates of O 1 and T, the probe is oriented in the direction of the line O 1 T by setting the angle controls of the stereotactic guidance to the values of θ and η:
yo +y'-yT y o + y'-y T
COSÖ = ^(x +x._x )2 + (y +y'-yT)2 + (z+z'-nzJ2 COSÖ = ^ (x + x ._x) 2 + (y + y'-y T ) 2 + (z + z'-nzJ 2
Ol Oi OSOl Oi OS
X+X'-X.X + X'-X.
sini = \/~f \ 7Ϊ ", \ Tl " v (x +x'-x-r) + (z+z'-nz )sini = \ / ~ f \ 7Ϊ ", \ Tl " v (x + x'-xr) + (z + z'-nz)
Die Eindringtjefe der Sonde ist gegeben durch Γ = / (Χο+Χ'-Χτ)2 + (yo+y'-yT)2 + (z^z'-nZg)2 The penetration depth of the probe is given by Γ = / (Χ ο + Χ'-Χ τ ) 2 + (y o + y'-y T ) 2 + (z ^ z'-nZg) 2
Das einfachste mögliche Beispiel ist jenes, wo der Zielpunkt in den Bildern identifizierbar ist, weil dann xT, yT und nzThe simplest possible example is the one where the target point can be identified in the images, because then x T , y T and nz
ti Sti S
direkt gemessen werden können. Es ist dann eine einfache Rechnung, die Werte von r, 0 und ρ zu errechnen und den gewünschten Ziehpunkt mit der Spitze der Sonde zu erreichen.can be measured directly. It is then a simple calculation to calculate the values of r, 0 and ρ and the desired Reach the handle with the tip of the probe.
Im allgemeinen ist jedoch der Zielpunkt in den Bildern nicht sichtbar und seine Position muß in Bezug auf Bezugspunkte innerhalb des Teilabtastbereiches ermittelt werden, die ihrerseits in den Eiildebenen klar identifizierbar sind. In diesem Falle muß zunächst mit den ursprünglichen Bildern, die parallel zur Abtastebene rekonstruiert worden sind, und mit Bildern, die mit spezifischen Orientierungen relativ zur Abtastebene rekonstruiert worden sind, die Anatomie identifiziert werden, um die anatomischen Strukturen, die zu untersuchen sind, dreidimensional sichtbar zu machen. Sobald die Bezugspunkte identifiziert sind, geben die ursprünglichen Bilder ihre Koordinaten an und die Kenntnis der Anatomie erlaubt es dem Chirurgen, die Lage des Zielpunktes zu bestimmen. Sodann wird die Führung der chirurgischen Operation mit Hilfe der obigen Gleichungen vollzogen.In general, however, the target point is not visible in the images and its position must be in relation to reference points are determined within the sub-scanning range, which in turn are clearly identifiable in the planes. In this Trap must first be made with the original images, which have been reconstructed parallel to the scan plane, and with images, which have been reconstructed with specific orientations relative to the scan plane, the anatomy is identified, to make the anatomical structures to be examined three-dimensionally visible. Once identified the reference points the original images give their coordinates and knowledge of the anatomy allows the surgeon to to determine the location of the target point. Then guide the surgical operation with the help of the above Equations completed.
Während der Abtastung und der nachfolgenden Operationen ist es selbstverständlich absolut notwendig, die Koordinatensysteme der Sonde und des Abtasters in Bezug aufeinander völlig starr zu halten. Es ist selbstverständlich ebenso bedeutsam, sicherzustellen, daß der Kopf des Patienten in der vorgegebenen Position gegenüber diesen Koordinatensystemen starr festgehalten wird. Die in Fig. 1 grob darge-During the scanning and the subsequent operations it is of course absolutely necessary to change the coordinate systems to keep the probe and the scanner completely rigid with respect to each other. It is of course the same It is important to ensure that the patient's head is in the specified position in relation to these coordinate systems is held rigidly. The roughly shown in Fig. 1
stellte Anordnung mag nicht in der Lage sein, den Patienten für Hirnoperationen ausreichend festzuhalten. Um die erforderliche Festlegung sicherzustellen, ist gemäß Fig. 11 ein Rohrstutzen 90 vorgesehen, der in das Loch 91 in der Schädeldecke 92 einzuführen ist. Dieser Rohrstutzen kann ringförmig sein und weist einen Flansch 93 auf, der an der Schädeldecke anliegen soll. Der Rohrstutzen 90 ist an einem Rahmen 94 einstellbar angeordnet. Dieser Rahmen 94 weist Ständer 95 od.dgl. auf, die beispielsweise mit Schrauben fest auf dem Operationstisch oder einem anderen festen Bezugssystem angebracht werden können. Drei Befestigungspunkte sind für diesen Zweck bevorzugt, damit die Anordnung ausreichend steif ist. Ein weiterer einstellbarer Arm 96 dieses Gestells weist ein Halteelement 97 nach Art eines Knebels an seinem Ende auf, der in den Mund 98 des Patienten einzuführen ist und am Oberkiefer anliegen soll. Die Einstellbarkeit dieser Arme und der gesamten Anordnung ermöglicht es, den Kopf des Patienten in dem flestell so festzuklemmen, daß er sich gegenüber der Sonde 100 nicht bewegen kann. Auch zu dieser Anordnung sei beton!., daß sie nur ein mögliches Ausführungsbeispiel darstellt und daß auch andersartige Geräte für die Festlegung des Kopfes des Patienten verwendet werden können. Die Sonde kann zu Anfang im Zentrum des Rohrstutzens gehalten werden, beispielsweise mit Hilfe einer zerstörbaren Scheibe 101. Die Sonde ist lösbar an dem einstellbaren Halter befestigt und folgt daher zunächst der Einführung des Rohrstutzens in den Kopf. Auch kann der Rohrstutzen lösbar an dem beschriebenen Gestell befestigt sein, um den Zusammenbau der Anordnung zu erleichtern. Die in Fig. 11 gezeigte Anordnung stellt sicher, daß der Patient sich gegenüber den Koordinatensystemen von Abtaster und Sonde nicht bewegt, so daß der Einsatz der Sonde mit großer Genauigkeit erfolgen kann.placed arrangement may not be able to hold the patient sufficiently for brain surgery. In order to ensure the required fixing, a pipe socket 90 is provided according to FIG. 11, which is to be inserted into the hole 91 in the skullcap 92. This pipe socket can be ring-shaped and has a flange 93 which is intended to rest against the top of the skull. The pipe socket 90 is adjustably arranged on a frame 94. This frame 94 has stand 95 or the like. that can be attached to the operating table or another fixed reference system with screws, for example. Three attachment points are preferred for this purpose in order that the assembly is sufficiently rigid. Another adjustable arm 96 of this frame has a holding element 97 in the manner of a toggle at its end, which is to be inserted into the patient's mouth 98 and to rest against the upper jaw. The adjustability of these arms and the entire arrangement enables the patient's head to be clamped in the flestell in such a way that it cannot move relative to the probe 100. Regarding this arrangement, too, it should be emphasized that it represents only one possible embodiment and that other types of devices can also be used to fix the patient's head. The probe can be held to the top in the center of the pipe socket, for example by means of a rupturable disk 101. The probe is releasably secured to the adjustable support, and therefore initially follows the introduction of the pipe socket in the head. The pipe socket can also be releasably attached to the frame described in order to facilitate the assembly of the arrangement. The arrangement shown in FIG. 11 ensures that the patient does not move with respect to the coordinate systems of the scanner and probe, so that the probe can be used with great accuracy.
In einer Ausführungsform der Erfindung war der Datenerfassungsbereich der Längsbewegung auf 48 mm reduziert, wodurch der Durchmesser des Gewebebildes in der Abtastebene begrenzt war. Andere Anwendungsformen sind jedoch ebenso möglich.In one embodiment of the invention, the data acquisition area was the longitudinal movement is reduced to 48 mm, reducing the diameter of the tissue image in the scanning plane was limited. However, other forms of application are also possible.
Kö/RoKö / Ro
Anlage zu Fig. 12Appendix to Fig. 12
x',y',z' - Bezugs-Koordinaten des stereotaktischen Führungssystems mit dem Ursprung O1 im Umlaufzentrum der Sonde. Die Achsen x', y' und z1 sind parallel zu den entsprechenden Achsen x, y, z.x ', y', z '- reference coordinates of the stereotactic guidance system with the origin O 1 in the center of rotation of the probe. The axes x ', y' and z 1 are parallel to the corresponding axes x, y, z.
x, y, ζ - Feste Bezugskoordinaten des Abtasters. Diex, y, ζ - Fixed reference coordinates of the scanner. the
Ebene x, y ist die Abtastebene mit dem Ursprung 0 im Umlaufzentrum des Abtasters.Plane x, y is the scanning plane with the origin 0 in the center of rotation of the scanner.
χ - Horizontalachse, zur Rechten des Arztes gerichtet. χ - horizontal axis, directed to the doctor's right.
y - Vertikalachse, nach oben gerichtet.y - vertical axis, directed upwards.
ζ - Achse senkrecht auf die Abtastebene, gegen den Arzt gerichtet.ζ - axis perpendicular to the scanning plane, directed towards the doctor.
r, 0, c| - Sphärisches Bezugssystem mit dem Ursprung in 0' r - Eindringtiefe der Sonde.r, 0, c | - Spherical reference system with the origin in 0 ' r - penetration depth of the probe.
Q - Winkel gegen die Horizontalebene. Ein positiver Wert bedeutet, daß die Sonde nach unten gerichtet ist.Q - angle from the horizontal plane. A positive value means that the probe is pointing downwards is.
- Winkel des vertikalen Bogens des Führungssystems der x',y'-Ebene. Ein positiver Wert bedeutet eine Bewegung um y1 im Gegenuhrzeigersinn.- Angle of the vertical arc of the guide system of the x ', y' plane. A positive value means movement y 1 counterclockwise.
ζ - inkrementeller Schritt der Abtastebene, der in der Abtastfolge Verwendung findet.ζ - incremental step of the scanning plane, which is shown in the scanning sequence is used.
LeerseiteBlank page
Claims (1)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US23307181A | 1981-02-12 | 1981-02-12 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3205085A1 true DE3205085A1 (en) | 1982-09-23 |
Family
ID=22875772
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19823205085 Withdrawn DE3205085A1 (en) | 1981-02-12 | 1982-02-12 | STEREOTACTIC SURGERY SYSTEM |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS57177738A (en) |
AU (1) | AU7986682A (en) |
DE (1) | DE3205085A1 (en) |
FR (1) | FR2499399A1 (en) |
GB (1) | GB2094590A (en) |
IT (1) | IT8247768A0 (en) |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3205915A1 (en) * | 1982-02-19 | 1983-09-15 | Fred Dr. 6907 Nußloch Wunschik | Device for puncturing intracorporeal organs |
WO1988009151A1 (en) * | 1987-05-27 | 1988-12-01 | Schloendorff Georg | Process and device for optical representation of surgical operations |
DE4307876C1 (en) * | 1993-03-12 | 1994-07-28 | Kernforschungsz Karlsruhe | Mechanical guidance system for endoscopic surgery |
AT404092B (en) * | 1996-08-19 | 1998-08-25 | Freysinger Wolfgang Mag Dr | MEDICAL NAVIGATION SYSTEM |
US5871445A (en) | 1993-04-26 | 1999-02-16 | St. Louis University | System for indicating the position of a surgical probe within a head on an image of the head |
US6146390A (en) | 1992-04-21 | 2000-11-14 | Sofamor Danek Holdings, Inc. | Apparatus and method for photogrammetric surgical localization |
US6347240B1 (en) | 1990-10-19 | 2002-02-12 | St. Louis University | System and method for use in displaying images of a body part |
US6408107B1 (en) | 1996-07-10 | 2002-06-18 | Michael I. Miller | Rapid convolution based large deformation image matching via landmark and volume imagery |
US6463319B1 (en) | 1990-10-19 | 2002-10-08 | St. Louis University | System for indicating the position of a surgical probe within a head on an image of the head |
US6490467B1 (en) | 1990-10-19 | 2002-12-03 | Surgical Navigation Technologies, Inc. | Surgical navigation systems including reference and localization frames |
US6633686B1 (en) | 1998-11-05 | 2003-10-14 | Washington University | Method and apparatus for image registration using large deformation diffeomorphisms on a sphere |
US8046053B2 (en) | 1994-10-07 | 2011-10-25 | Foley Kevin T | System and method for modifying images of a body part |
WO2014044719A1 (en) | 2012-09-19 | 2014-03-27 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Manipulator for minimally invasive surgery |
CN113533392A (en) * | 2021-07-12 | 2021-10-22 | 重庆大学 | Combined scanning CL imaging method |
Families Citing this family (192)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS595907U (en) * | 1982-06-30 | 1984-01-14 | 株式会社八光電機製作所 | Stereotactic brain surgery device using CT guidance |
JPS6086313U (en) * | 1983-11-22 | 1985-06-14 | 株式会社 八光電機製作所 | Stereotaxic neurosurgery device using sheath guidance |
DE3884800D1 (en) * | 1987-05-27 | 1993-11-11 | Schloendorff Georg Prof Dr | METHOD AND DEVICE FOR REPRODUCIBLE OPTICAL PRESENTATION OF A SURGICAL OPERATION. |
US4991579A (en) * | 1987-11-10 | 1991-02-12 | Allen George S | Method and apparatus for providing related images over time of a portion of the anatomy using fiducial implants |
GB8728150D0 (en) * | 1987-12-02 | 1988-01-06 | Inst Of Neurology Queen Square | Head fixation apparatus |
US5251127A (en) * | 1988-02-01 | 1993-10-05 | Faro Medical Technologies Inc. | Computer-aided surgery apparatus |
EP0326768A3 (en) * | 1988-02-01 | 1991-01-23 | Faro Medical Technologies Inc. | Computer-aided surgery apparatus |
US6331180B1 (en) | 1988-05-03 | 2001-12-18 | Sherwood Services Ag | Target-centered stereotaxtic surgical arc system with reorientatable arc axis |
US5050608A (en) * | 1988-07-12 | 1991-09-24 | Medirand, Inc. | System for indicating a position to be operated in a patient's body |
JPH0288046A (en) * | 1988-09-26 | 1990-03-28 | Kunio Kawamura | Chin bone fixing type heat part fixing device |
JP2931983B2 (en) * | 1989-06-30 | 1999-08-09 | ジーイー横河メディカルシステム株式会社 | Radiation therapy system |
FR2652928B1 (en) | 1989-10-05 | 1994-07-29 | Diadix Sa | INTERACTIVE LOCAL INTERVENTION SYSTEM WITHIN A AREA OF A NON-HOMOGENEOUS STRUCTURE. |
CA2055486C (en) * | 1989-11-27 | 1996-11-26 | Anders Magnusson | Puncture guide for computer tomography |
JPH069574B2 (en) * | 1990-03-30 | 1994-02-09 | 株式会社メディランド | 3D body position display device |
FR2660185B1 (en) * | 1990-03-30 | 1998-04-17 | Medirand Inc | SYSTEM AND METHOD FOR INDICATING A POSITION TO BE OPERATED IN THE BODY OF A PATIENT. |
JPH069573B2 (en) * | 1990-03-30 | 1994-02-09 | 株式会社メディランド | 3D body position display device |
US5163430A (en) * | 1990-04-27 | 1992-11-17 | Medco, Inc. | Method and apparatus for performing stereotactic surgery |
US5086401A (en) * | 1990-05-11 | 1992-02-04 | International Business Machines Corporation | Image-directed robotic system for precise robotic surgery including redundant consistency checking |
US5545160A (en) * | 1990-08-14 | 1996-08-13 | O'rourke; Daniel K. | Computer oriented stereotactic microneurological surgery |
US6143003A (en) | 1995-01-31 | 2000-11-07 | Cosman; Eric R. | Repositioner for head, neck, and body |
US6167295A (en) | 1991-01-28 | 2000-12-26 | Radionics, Inc. | Optical and computer graphic stereotactic localizer |
US6675040B1 (en) | 1991-01-28 | 2004-01-06 | Sherwood Services Ag | Optical object tracking system |
US6405072B1 (en) | 1991-01-28 | 2002-06-11 | Sherwood Services Ag | Apparatus and method for determining a location of an anatomical target with reference to a medical apparatus |
US5662111A (en) | 1991-01-28 | 1997-09-02 | Cosman; Eric R. | Process of stereotactic optical navigation |
US5279309A (en) * | 1991-06-13 | 1994-01-18 | International Business Machines Corporation | Signaling device and method for monitoring positions in a surgical operation |
US5913820A (en) | 1992-08-14 | 1999-06-22 | British Telecommunications Public Limited Company | Position location system |
US6535794B1 (en) | 1993-02-23 | 2003-03-18 | Faro Technologoies Inc. | Method of generating an error map for calibration of a robot or multi-axis machining center |
US5611147A (en) * | 1993-02-23 | 1997-03-18 | Faro Technologies, Inc. | Three dimensional coordinate measuring apparatus |
US5402582A (en) * | 1993-02-23 | 1995-04-04 | Faro Technologies Inc. | Three dimensional coordinate measuring apparatus |
US5558091A (en) * | 1993-10-06 | 1996-09-24 | Biosense, Inc. | Magnetic determination of position and orientation |
US5983123A (en) | 1993-10-29 | 1999-11-09 | United States Surgical Corporation | Methods and apparatus for performing ultrasound and enhanced X-ray imaging |
DE69423778T2 (en) | 1993-10-29 | 2000-07-27 | United States Surgical Corp | DEVICE FOR COMBINED ULTRASONIC IMAGING AND X-RAY IMAGING |
US5803089A (en) * | 1994-09-15 | 1998-09-08 | Visualization Technology, Inc. | Position tracking and imaging system for use in medical applications |
US5829444A (en) | 1994-09-15 | 1998-11-03 | Visualization Technology, Inc. | Position tracking and imaging system for use in medical applications |
US6690963B2 (en) | 1995-01-24 | 2004-02-10 | Biosense, Inc. | System for determining the location and orientation of an invasive medical instrument |
US5833627A (en) | 1995-04-13 | 1998-11-10 | United States Surgical Corporation | Image-guided biopsy apparatus and methods of use |
US6167145A (en) | 1996-03-29 | 2000-12-26 | Surgical Navigation Technologies, Inc. | Bone navigation system |
US6226418B1 (en) | 1997-11-07 | 2001-05-01 | Washington University | Rapid convolution based large deformation image matching via landmark and volume imagery |
US5820552A (en) | 1996-07-12 | 1998-10-13 | United States Surgical Corporation | Sonography and biopsy apparatus |
US5851180A (en) | 1996-07-12 | 1998-12-22 | United States Surgical Corporation | Traction-inducing compression assembly for enhanced tissue imaging |
US6296613B1 (en) | 1997-08-22 | 2001-10-02 | Synthes (U.S.A.) | 3D ultrasound recording device |
US6226548B1 (en) | 1997-09-24 | 2001-05-01 | Surgical Navigation Technologies, Inc. | Percutaneous registration apparatus and method for use in computer-assisted surgical navigation |
US6021343A (en) | 1997-11-20 | 2000-02-01 | Surgical Navigation Technologies | Image guided awl/tap/screwdriver |
US6052611A (en) * | 1997-11-28 | 2000-04-18 | Picker International, Inc. | Frameless stereotactic tomographic scanner for image guided interventional procedures |
US6348058B1 (en) | 1997-12-12 | 2002-02-19 | Surgical Navigation Technologies, Inc. | Image guided spinal surgery guide, system, and method for use thereof |
US6027457A (en) | 1998-06-18 | 2000-02-22 | United States Surgical Corporation | Apparatus and method for securing tissue during ultrasound examination and biopsy |
CA2335867C (en) | 1998-06-22 | 2008-12-30 | Synthes (U.S.A.) | Fiducial matching by means of fiducial screws |
US6118845A (en) | 1998-06-29 | 2000-09-12 | Surgical Navigation Technologies, Inc. | System and methods for the reduction and elimination of image artifacts in the calibration of X-ray imagers |
US6477400B1 (en) | 1998-08-20 | 2002-11-05 | Sofamor Danek Holdings, Inc. | Fluoroscopic image guided orthopaedic surgery system with intraoperative registration |
US6482182B1 (en) | 1998-09-03 | 2002-11-19 | Surgical Navigation Technologies, Inc. | Anchoring system for a brain lead |
WO2000054687A1 (en) | 1999-03-17 | 2000-09-21 | Synthes Ag Chur | Imaging and planning device for ligament graft placement |
US6470207B1 (en) | 1999-03-23 | 2002-10-22 | Surgical Navigation Technologies, Inc. | Navigational guidance via computer-assisted fluoroscopic imaging |
US6491699B1 (en) | 1999-04-20 | 2002-12-10 | Surgical Navigation Technologies, Inc. | Instrument guidance method and system for image guided surgery |
EP1171780A1 (en) | 1999-04-20 | 2002-01-16 | Synthes Ag Chur | Device for the percutaneous attainment of 3d-coordinates on the surface of a human or animal organ |
US8239001B2 (en) | 2003-10-17 | 2012-08-07 | Medtronic Navigation, Inc. | Method and apparatus for surgical navigation |
US7366562B2 (en) | 2003-10-17 | 2008-04-29 | Medtronic Navigation, Inc. | Method and apparatus for surgical navigation |
US8644907B2 (en) | 1999-10-28 | 2014-02-04 | Medtronic Navigaton, Inc. | Method and apparatus for surgical navigation |
US6493573B1 (en) | 1999-10-28 | 2002-12-10 | Winchester Development Associates | Method and system for navigating a catheter probe in the presence of field-influencing objects |
US6474341B1 (en) | 1999-10-28 | 2002-11-05 | Surgical Navigation Technologies, Inc. | Surgical communication and power system |
US6499488B1 (en) | 1999-10-28 | 2002-12-31 | Winchester Development Associates | Surgical sensor |
US11331150B2 (en) | 1999-10-28 | 2022-05-17 | Medtronic Navigation, Inc. | Method and apparatus for surgical navigation |
US6381485B1 (en) | 1999-10-28 | 2002-04-30 | Surgical Navigation Technologies, Inc. | Registration of human anatomy integrated for electromagnetic localization |
US6725080B2 (en) | 2000-03-01 | 2004-04-20 | Surgical Navigation Technologies, Inc. | Multiple cannula image guided tool for image guided procedures |
US6535756B1 (en) | 2000-04-07 | 2003-03-18 | Surgical Navigation Technologies, Inc. | Trajectory storage apparatus and method for surgical navigation system |
US7085400B1 (en) | 2000-06-14 | 2006-08-01 | Surgical Navigation Technologies, Inc. | System and method for image based sensor calibration |
US6636757B1 (en) | 2001-06-04 | 2003-10-21 | Surgical Navigation Technologies, Inc. | Method and apparatus for electromagnetic navigation of a surgical probe near a metal object |
US6947786B2 (en) | 2002-02-28 | 2005-09-20 | Surgical Navigation Technologies, Inc. | Method and apparatus for perspective inversion |
US20070185376A1 (en) | 2002-03-11 | 2007-08-09 | Wilson Roger F | System and method for positioning a laparoscopic device |
US6990368B2 (en) | 2002-04-04 | 2006-01-24 | Surgical Navigation Technologies, Inc. | Method and apparatus for virtual digital subtraction angiography |
US7998062B2 (en) | 2004-03-29 | 2011-08-16 | Superdimension, Ltd. | Endoscope structures and techniques for navigating to a target in branched structure |
US7697972B2 (en) | 2002-11-19 | 2010-04-13 | Medtronic Navigation, Inc. | Navigation system for cardiac therapies |
US7599730B2 (en) | 2002-11-19 | 2009-10-06 | Medtronic Navigation, Inc. | Navigation system for cardiac therapies |
US7660623B2 (en) | 2003-01-30 | 2010-02-09 | Medtronic Navigation, Inc. | Six degree of freedom alignment display for medical procedures |
US7313430B2 (en) | 2003-08-28 | 2007-12-25 | Medtronic Navigation, Inc. | Method and apparatus for performing stereotactic surgery |
DE602004022432D1 (en) | 2003-09-15 | 2009-09-17 | Super Dimension Ltd | SYSTEM FROM ACCESSORIES FOR USE WITH BRONCHOSCOPES |
EP2316328B1 (en) | 2003-09-15 | 2012-05-09 | Super Dimension Ltd. | Wrap-around holding device for use with bronchoscopes |
US7835778B2 (en) | 2003-10-16 | 2010-11-16 | Medtronic Navigation, Inc. | Method and apparatus for surgical navigation of a multiple piece construct for implantation |
US7840253B2 (en) | 2003-10-17 | 2010-11-23 | Medtronic Navigation, Inc. | Method and apparatus for surgical navigation |
US8764725B2 (en) | 2004-02-09 | 2014-07-01 | Covidien Lp | Directional anchoring mechanism, method and applications thereof |
US8216125B2 (en) | 2004-04-02 | 2012-07-10 | Civco Medical Instruments Co., Inc. | System and method for positioning a laparoscopic device |
CN101426426B (en) | 2004-04-02 | 2011-08-31 | 西弗科医疗器械公司 | Support system for use when performing medical imaging of a patient |
US7567834B2 (en) | 2004-05-03 | 2009-07-28 | Medtronic Navigation, Inc. | Method and apparatus for implantation between two vertebral bodies |
HU226450B1 (en) * | 2004-09-20 | 2008-12-29 | Attila Dr Balogh | Telerecorder or medical tools movable stock receiver mainly for brain-surgery |
US7835784B2 (en) | 2005-09-21 | 2010-11-16 | Medtronic Navigation, Inc. | Method and apparatus for positioning a reference frame |
US9168102B2 (en) | 2006-01-18 | 2015-10-27 | Medtronic Navigation, Inc. | Method and apparatus for providing a container to a sterile environment |
US8241293B2 (en) | 2006-02-27 | 2012-08-14 | Biomet Manufacturing Corp. | Patient specific high tibia osteotomy |
US8858561B2 (en) | 2006-06-09 | 2014-10-14 | Blomet Manufacturing, LLC | Patient-specific alignment guide |
US9339278B2 (en) | 2006-02-27 | 2016-05-17 | Biomet Manufacturing, Llc | Patient-specific acetabular guides and associated instruments |
US9345548B2 (en) | 2006-02-27 | 2016-05-24 | Biomet Manufacturing, Llc | Patient-specific pre-operative planning |
US20150335438A1 (en) | 2006-02-27 | 2015-11-26 | Biomet Manufacturing, Llc. | Patient-specific augments |
US8473305B2 (en) | 2007-04-17 | 2013-06-25 | Biomet Manufacturing Corp. | Method and apparatus for manufacturing an implant |
US8377066B2 (en) | 2006-02-27 | 2013-02-19 | Biomet Manufacturing Corp. | Patient-specific elbow guides and associated methods |
US8603180B2 (en) | 2006-02-27 | 2013-12-10 | Biomet Manufacturing, Llc | Patient-specific acetabular alignment guides |
US8407067B2 (en) | 2007-04-17 | 2013-03-26 | Biomet Manufacturing Corp. | Method and apparatus for manufacturing an implant |
US9907659B2 (en) | 2007-04-17 | 2018-03-06 | Biomet Manufacturing, Llc | Method and apparatus for manufacturing an implant |
US8282646B2 (en) | 2006-02-27 | 2012-10-09 | Biomet Manufacturing Corp. | Patient specific knee alignment guide and associated method |
US8608749B2 (en) | 2006-02-27 | 2013-12-17 | Biomet Manufacturing, Llc | Patient-specific acetabular guides and associated instruments |
US8092465B2 (en) | 2006-06-09 | 2012-01-10 | Biomet Manufacturing Corp. | Patient specific knee alignment guide and associated method |
US9289253B2 (en) | 2006-02-27 | 2016-03-22 | Biomet Manufacturing, Llc | Patient-specific shoulder guide |
US8535387B2 (en) | 2006-02-27 | 2013-09-17 | Biomet Manufacturing, Llc | Patient-specific tools and implants |
US8298237B2 (en) | 2006-06-09 | 2012-10-30 | Biomet Manufacturing Corp. | Patient-specific alignment guide for multiple incisions |
US8608748B2 (en) | 2006-02-27 | 2013-12-17 | Biomet Manufacturing, Llc | Patient specific guides |
US10278711B2 (en) | 2006-02-27 | 2019-05-07 | Biomet Manufacturing, Llc | Patient-specific femoral guide |
US8591516B2 (en) | 2006-02-27 | 2013-11-26 | Biomet Manufacturing, Llc | Patient-specific orthopedic instruments |
US8568487B2 (en) | 2006-02-27 | 2013-10-29 | Biomet Manufacturing, Llc | Patient-specific hip joint devices |
US7967868B2 (en) | 2007-04-17 | 2011-06-28 | Biomet Manufacturing Corp. | Patient-modified implant and associated method |
US9918740B2 (en) | 2006-02-27 | 2018-03-20 | Biomet Manufacturing, Llc | Backup surgical instrument system and method |
US9173661B2 (en) | 2006-02-27 | 2015-11-03 | Biomet Manufacturing, Llc | Patient specific alignment guide with cutting surface and laser indicator |
US8864769B2 (en) | 2006-02-27 | 2014-10-21 | Biomet Manufacturing, Llc | Alignment guides with patient-specific anchoring elements |
US9113971B2 (en) | 2006-02-27 | 2015-08-25 | Biomet Manufacturing, Llc | Femoral acetabular impingement guide |
US8070752B2 (en) | 2006-02-27 | 2011-12-06 | Biomet Manufacturing Corp. | Patient specific alignment guide and inter-operative adjustment |
US8133234B2 (en) | 2006-02-27 | 2012-03-13 | Biomet Manufacturing Corp. | Patient specific acetabular guide and method |
US8112292B2 (en) | 2006-04-21 | 2012-02-07 | Medtronic Navigation, Inc. | Method and apparatus for optimizing a therapy |
US9795399B2 (en) | 2006-06-09 | 2017-10-24 | Biomet Manufacturing, Llc | Patient-specific knee alignment guide and associated method |
US8660635B2 (en) | 2006-09-29 | 2014-02-25 | Medtronic, Inc. | Method and apparatus for optimizing a computer assisted surgical procedure |
US8905920B2 (en) | 2007-09-27 | 2014-12-09 | Covidien Lp | Bronchoscope adapter and method |
US8265949B2 (en) | 2007-09-27 | 2012-09-11 | Depuy Products, Inc. | Customized patient surgical plan |
US8357111B2 (en) | 2007-09-30 | 2013-01-22 | Depuy Products, Inc. | Method and system for designing patient-specific orthopaedic surgical instruments |
ES2838598T3 (en) | 2007-09-30 | 2021-07-02 | Depuy Products Inc | Customized, patient-specific orthopedic surgical instrument |
WO2009122273A2 (en) | 2008-04-03 | 2009-10-08 | Superdimension, Ltd. | Magnetic interference detection system and method |
EP2297673B1 (en) | 2008-06-03 | 2020-04-22 | Covidien LP | Feature-based registration method |
US8218847B2 (en) | 2008-06-06 | 2012-07-10 | Superdimension, Ltd. | Hybrid registration method |
US8932207B2 (en) | 2008-07-10 | 2015-01-13 | Covidien Lp | Integrated multi-functional endoscopic tool |
US8165658B2 (en) | 2008-09-26 | 2012-04-24 | Medtronic, Inc. | Method and apparatus for positioning a guide relative to a base |
US8175681B2 (en) | 2008-12-16 | 2012-05-08 | Medtronic Navigation Inc. | Combination of electromagnetic and electropotential localization |
US8170641B2 (en) | 2009-02-20 | 2012-05-01 | Biomet Manufacturing Corp. | Method of imaging an extremity of a patient |
US8611984B2 (en) | 2009-04-08 | 2013-12-17 | Covidien Lp | Locatable catheter |
DE102009028503B4 (en) | 2009-08-13 | 2013-11-14 | Biomet Manufacturing Corp. | Resection template for the resection of bones, method for producing such a resection template and operation set for performing knee joint surgery |
US8494614B2 (en) | 2009-08-31 | 2013-07-23 | Regents Of The University Of Minnesota | Combination localization system |
US8494613B2 (en) | 2009-08-31 | 2013-07-23 | Medtronic, Inc. | Combination localization system |
US8632547B2 (en) | 2010-02-26 | 2014-01-21 | Biomet Sports Medicine, Llc | Patient-specific osteotomy devices and methods |
US9066727B2 (en) | 2010-03-04 | 2015-06-30 | Materialise Nv | Patient-specific computed tomography guides |
US10582834B2 (en) | 2010-06-15 | 2020-03-10 | Covidien Lp | Locatable expandable working channel and method |
US9271744B2 (en) | 2010-09-29 | 2016-03-01 | Biomet Manufacturing, Llc | Patient-specific guide for partial acetabular socket replacement |
US9968376B2 (en) | 2010-11-29 | 2018-05-15 | Biomet Manufacturing, Llc | Patient-specific orthopedic instruments |
US9241745B2 (en) | 2011-03-07 | 2016-01-26 | Biomet Manufacturing, Llc | Patient-specific femoral version guide |
US8715289B2 (en) | 2011-04-15 | 2014-05-06 | Biomet Manufacturing, Llc | Patient-specific numerically controlled instrument |
US9675400B2 (en) | 2011-04-19 | 2017-06-13 | Biomet Manufacturing, Llc | Patient-specific fracture fixation instrumentation and method |
US8668700B2 (en) | 2011-04-29 | 2014-03-11 | Biomet Manufacturing, Llc | Patient-specific convertible guides |
US8956364B2 (en) | 2011-04-29 | 2015-02-17 | Biomet Manufacturing, Llc | Patient-specific partial knee guides and other instruments |
US8532807B2 (en) | 2011-06-06 | 2013-09-10 | Biomet Manufacturing, Llc | Pre-operative planning and manufacturing method for orthopedic procedure |
US9084618B2 (en) | 2011-06-13 | 2015-07-21 | Biomet Manufacturing, Llc | Drill guides for confirming alignment of patient-specific alignment guides |
US8764760B2 (en) | 2011-07-01 | 2014-07-01 | Biomet Manufacturing, Llc | Patient-specific bone-cutting guidance instruments and methods |
US20130001121A1 (en) | 2011-07-01 | 2013-01-03 | Biomet Manufacturing Corp. | Backup kit for a patient-specific arthroplasty kit assembly |
US8597365B2 (en) | 2011-08-04 | 2013-12-03 | Biomet Manufacturing, Llc | Patient-specific pelvic implants for acetabular reconstruction |
US9066734B2 (en) | 2011-08-31 | 2015-06-30 | Biomet Manufacturing, Llc | Patient-specific sacroiliac guides and associated methods |
US9295497B2 (en) | 2011-08-31 | 2016-03-29 | Biomet Manufacturing, Llc | Patient-specific sacroiliac and pedicle guides |
US9386993B2 (en) | 2011-09-29 | 2016-07-12 | Biomet Manufacturing, Llc | Patient-specific femoroacetabular impingement instruments and methods |
US9301812B2 (en) | 2011-10-27 | 2016-04-05 | Biomet Manufacturing, Llc | Methods for patient-specific shoulder arthroplasty |
US9451973B2 (en) | 2011-10-27 | 2016-09-27 | Biomet Manufacturing, Llc | Patient specific glenoid guide |
EP2770918B1 (en) | 2011-10-27 | 2017-07-19 | Biomet Manufacturing, LLC | Patient-specific glenoid guides |
US9554910B2 (en) | 2011-10-27 | 2017-01-31 | Biomet Manufacturing, Llc | Patient-specific glenoid guide and implants |
KR20130046336A (en) | 2011-10-27 | 2013-05-07 | 삼성전자주식회사 | Multi-view device of display apparatus and contol method thereof, and display system |
US9237950B2 (en) | 2012-02-02 | 2016-01-19 | Biomet Manufacturing, Llc | Implant with patient-specific porous structure |
US9060788B2 (en) | 2012-12-11 | 2015-06-23 | Biomet Manufacturing, Llc | Patient-specific acetabular guide for anterior approach |
US9204977B2 (en) | 2012-12-11 | 2015-12-08 | Biomet Manufacturing, Llc | Patient-specific acetabular guide for anterior approach |
US9839438B2 (en) | 2013-03-11 | 2017-12-12 | Biomet Manufacturing, Llc | Patient-specific glenoid guide with a reusable guide holder |
US9579107B2 (en) | 2013-03-12 | 2017-02-28 | Biomet Manufacturing, Llc | Multi-point fit for patient specific guide |
US9498233B2 (en) | 2013-03-13 | 2016-11-22 | Biomet Manufacturing, Llc. | Universal acetabular guide and associated hardware |
US9826981B2 (en) | 2013-03-13 | 2017-11-28 | Biomet Manufacturing, Llc | Tangential fit of patient-specific guides |
US9517145B2 (en) | 2013-03-15 | 2016-12-13 | Biomet Manufacturing, Llc | Guide alignment system and method |
US20150112349A1 (en) | 2013-10-21 | 2015-04-23 | Biomet Manufacturing, Llc | Ligament Guide Registration |
US10282488B2 (en) | 2014-04-25 | 2019-05-07 | Biomet Manufacturing, Llc | HTO guide with optional guided ACL/PCL tunnels |
US9408616B2 (en) | 2014-05-12 | 2016-08-09 | Biomet Manufacturing, Llc | Humeral cut guide |
US9561040B2 (en) | 2014-06-03 | 2017-02-07 | Biomet Manufacturing, Llc | Patient-specific glenoid depth control |
US9839436B2 (en) | 2014-06-03 | 2017-12-12 | Biomet Manufacturing, Llc | Patient-specific glenoid depth control |
US10952593B2 (en) | 2014-06-10 | 2021-03-23 | Covidien Lp | Bronchoscope adapter |
US9826994B2 (en) | 2014-09-29 | 2017-11-28 | Biomet Manufacturing, Llc | Adjustable glenoid pin insertion guide |
US9833245B2 (en) | 2014-09-29 | 2017-12-05 | Biomet Sports Medicine, Llc | Tibial tubercule osteotomy |
NZ701196A (en) * | 2014-10-24 | 2015-09-25 | Yung Chieng Yen | An apparatus for guiding a surgical needle |
US9820868B2 (en) | 2015-03-30 | 2017-11-21 | Biomet Manufacturing, Llc | Method and apparatus for a pin apparatus |
US10426555B2 (en) | 2015-06-03 | 2019-10-01 | Covidien Lp | Medical instrument with sensor for use in a system and method for electromagnetic navigation |
US10226262B2 (en) | 2015-06-25 | 2019-03-12 | Biomet Manufacturing, Llc | Patient-specific humeral guide designs |
US10568647B2 (en) | 2015-06-25 | 2020-02-25 | Biomet Manufacturing, Llc | Patient-specific humeral guide designs |
EP3361978A4 (en) | 2015-10-16 | 2019-05-29 | Dalhousie University | Systems and methods for monitoring patient motion via capacitive position sensing |
US9962134B2 (en) | 2015-10-28 | 2018-05-08 | Medtronic Navigation, Inc. | Apparatus and method for maintaining image quality while minimizing X-ray dosage of a patient |
US10478254B2 (en) | 2016-05-16 | 2019-11-19 | Covidien Lp | System and method to access lung tissue |
US10722311B2 (en) | 2016-10-28 | 2020-07-28 | Covidien Lp | System and method for identifying a location and/or an orientation of an electromagnetic sensor based on a map |
US10615500B2 (en) | 2016-10-28 | 2020-04-07 | Covidien Lp | System and method for designing electromagnetic navigation antenna assemblies |
US10792106B2 (en) | 2016-10-28 | 2020-10-06 | Covidien Lp | System for calibrating an electromagnetic navigation system |
US10446931B2 (en) | 2016-10-28 | 2019-10-15 | Covidien Lp | Electromagnetic navigation antenna assembly and electromagnetic navigation system including the same |
US10751126B2 (en) | 2016-10-28 | 2020-08-25 | Covidien Lp | System and method for generating a map for electromagnetic navigation |
US10638952B2 (en) | 2016-10-28 | 2020-05-05 | Covidien Lp | Methods, systems, and computer-readable media for calibrating an electromagnetic navigation system |
US10418705B2 (en) | 2016-10-28 | 2019-09-17 | Covidien Lp | Electromagnetic navigation antenna assembly and electromagnetic navigation system including the same |
US10517505B2 (en) | 2016-10-28 | 2019-12-31 | Covidien Lp | Systems, methods, and computer-readable media for optimizing an electromagnetic navigation system |
US10722310B2 (en) | 2017-03-13 | 2020-07-28 | Zimmer Biomet CMF and Thoracic, LLC | Virtual surgery planning system and method |
US12042439B2 (en) | 2017-08-15 | 2024-07-23 | Pro Med Instruments Gmbh | Head stabilization system and method with cassette features |
US11219489B2 (en) | 2017-10-31 | 2022-01-11 | Covidien Lp | Devices and systems for providing sensors in parallel with medical tools |
US11051829B2 (en) | 2018-06-26 | 2021-07-06 | DePuy Synthes Products, Inc. | Customized patient-specific orthopaedic surgical instrument |
US12089902B2 (en) | 2019-07-30 | 2024-09-17 | Coviden Lp | Cone beam and 3D fluoroscope lung navigation |
EP4146116B1 (en) * | 2020-05-08 | 2024-05-01 | Colle, David | Devices for assisting neurosurgical interventions |
FR3124939A1 (en) * | 2021-07-10 | 2023-01-13 | Steeve CHANTREL | STEREOTAXIC DEVICE AND METHOD FOR MAKING A STEREOTAXIC DEVICE |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1283915A (en) * | 1968-08-23 | 1972-08-02 | Emi Ltd | A method of and apparatus for examination of a body by radiation such as x or gamma radiation |
DE2115121A1 (en) * | 1971-03-29 | 1972-10-05 | Schmidt, Klaus, Prof. Dr.med,, 8870 Günzburg | Device for stereotactic brain surgery |
DE2134122C3 (en) * | 1971-07-08 | 1984-05-30 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | X-ray machine for skull examinations |
IT1069995B (en) * | 1975-11-25 | 1985-03-25 | Philips Med Syst Inc | PROCEDURE AND COMPUTERIZED TOMOGRAPHY APPARATUS |
-
1982
- 1982-01-27 AU AU79866/82A patent/AU7986682A/en not_active Abandoned
- 1982-02-08 GB GB8203568A patent/GB2094590A/en not_active Withdrawn
- 1982-02-09 FR FR8202081A patent/FR2499399A1/en active Pending
- 1982-02-11 IT IT8247768A patent/IT8247768A0/en unknown
- 1982-02-12 DE DE19823205085 patent/DE3205085A1/en not_active Withdrawn
- 1982-02-12 JP JP57021028A patent/JPS57177738A/en active Pending
Cited By (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3205915A1 (en) * | 1982-02-19 | 1983-09-15 | Fred Dr. 6907 Nußloch Wunschik | Device for puncturing intracorporeal organs |
US5186174A (en) * | 1987-05-21 | 1993-02-16 | G. M. Piaff | Process and device for the reproducible optical representation of a surgical operation |
WO1988009151A1 (en) * | 1987-05-27 | 1988-12-01 | Schloendorff Georg | Process and device for optical representation of surgical operations |
DE3717871A1 (en) * | 1987-05-27 | 1988-12-22 | Georg Prof Dr Schloendorff | METHOD AND DEVICE FOR OPTICALLY DISPLAYING A SURGICAL OPERATION |
US6374135B1 (en) | 1990-10-19 | 2002-04-16 | Saint Louis University | System for indicating the position of a surgical probe within a head on an image of the head |
US6347240B1 (en) | 1990-10-19 | 2002-02-12 | St. Louis University | System and method for use in displaying images of a body part |
US6490467B1 (en) | 1990-10-19 | 2002-12-03 | Surgical Navigation Technologies, Inc. | Surgical navigation systems including reference and localization frames |
US6463319B1 (en) | 1990-10-19 | 2002-10-08 | St. Louis University | System for indicating the position of a surgical probe within a head on an image of the head |
US5891034A (en) | 1990-10-19 | 1999-04-06 | St. Louis University | System for indicating the position of a surgical probe within a head on an image of the head |
US6434415B1 (en) | 1990-10-19 | 2002-08-13 | St. Louis University | System for use in displaying images of a body part |
US6678545B2 (en) | 1990-10-19 | 2004-01-13 | Saint Louis University | System for determining the position in a scan image corresponding to the position of an imaging probe |
US6165181A (en) | 1992-04-21 | 2000-12-26 | Sofamor Danek Holdings, Inc. | Apparatus and method for photogrammetric surgical localization |
US6146390A (en) | 1992-04-21 | 2000-11-14 | Sofamor Danek Holdings, Inc. | Apparatus and method for photogrammetric surgical localization |
US6491702B2 (en) | 1992-04-21 | 2002-12-10 | Sofamor Danek Holdings, Inc. | Apparatus and method for photogrammetric surgical localization |
WO1994020035A1 (en) * | 1993-03-12 | 1994-09-15 | Kernforschungszentrum Karlsruhe Gmbh | Mechanical control system for endoscopic surgery |
DE4307876C1 (en) * | 1993-03-12 | 1994-07-28 | Kernforschungsz Karlsruhe | Mechanical guidance system for endoscopic surgery |
US5871445A (en) | 1993-04-26 | 1999-02-16 | St. Louis University | System for indicating the position of a surgical probe within a head on an image of the head |
US8046053B2 (en) | 1994-10-07 | 2011-10-25 | Foley Kevin T | System and method for modifying images of a body part |
US6408107B1 (en) | 1996-07-10 | 2002-06-18 | Michael I. Miller | Rapid convolution based large deformation image matching via landmark and volume imagery |
AT404092B (en) * | 1996-08-19 | 1998-08-25 | Freysinger Wolfgang Mag Dr | MEDICAL NAVIGATION SYSTEM |
US6633686B1 (en) | 1998-11-05 | 2003-10-14 | Washington University | Method and apparatus for image registration using large deformation diffeomorphisms on a sphere |
WO2014044719A1 (en) | 2012-09-19 | 2014-03-27 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Manipulator for minimally invasive surgery |
DE102012018533A1 (en) | 2012-09-19 | 2014-04-10 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Manipulator for minimally invasive surgery |
DE102012018533B4 (en) | 2012-09-19 | 2022-12-01 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Manipulator for minimally invasive surgery |
CN113533392A (en) * | 2021-07-12 | 2021-10-22 | 重庆大学 | Combined scanning CL imaging method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
IT8247768A0 (en) | 1982-02-11 |
JPS57177738A (en) | 1982-11-01 |
FR2499399A1 (en) | 1982-08-13 |
GB2094590A (en) | 1982-09-15 |
AU7986682A (en) | 1982-08-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3205085A1 (en) | STEREOTACTIC SURGERY SYSTEM | |
DE3838011C2 (en) | Marking element and method for generating images of the anatomy | |
EP0359773B2 (en) | device for optical representation of surgical operations | |
DE69524434T2 (en) | DEVICE FOR CARRYING OUT SURGICAL STEREOTACTIC INTERVENTIONS | |
DE69922980T2 (en) | METHOD AND DEVICE FOR POSITIONING A DEVICE IN A BODY | |
DE69329886T2 (en) | Procedure for determining the position of an organ | |
EP1127545B1 (en) | Procedure for locating objects in radiotherapy | |
DE102005034684B4 (en) | Computed tomography system for controlled interventional intervention | |
DE19944516B4 (en) | Three-dimensional shape detection with camera images | |
EP1852822B1 (en) | Generation of a three-dimensional medical image with independent positioning of emission source and detector | |
DE102010020781B4 (en) | Determination and verification of the coordinate transformation between an X-ray system and a surgical navigation system | |
DE102006006038B4 (en) | System for illustrated tracking of an at least partially introduced into a study object, moving medical instrument | |
WO2002009611A9 (en) | Method for navigating in the interior of the body using three-dimensionally visualised structures | |
DE10004764A1 (en) | Method for determining the position of a medical instrument | |
DE10240727A1 (en) | Imaging system and method for optimizing an x-ray image | |
DE19807884C2 (en) | Method for calibrating a recording device for determining spatial coordinates of anatomical target objects and device for carrying out the method | |
EP1887960B1 (en) | Needle positioning system | |
DE102017004705A1 (en) | A method for generating a complete in the central layer 3D data set for volume reconstruction and X-ray system with a cone beam C-arm X-ray apparatus for performing the method | |
EP1795230B1 (en) | Medical irradiation device | |
EP1114621A2 (en) | Apparatus for displaying images | |
DE19536180C2 (en) | Methods and devices for locating an instrument | |
DE202017002625U1 (en) | X-ray system with a cone-beam C-arm X-ray device for generating a complete in the central layer 3D data set for volume reconstruction | |
DE3230547A1 (en) | TOMOGRAPHIC SCAN SYSTEM | |
DE102013107358A1 (en) | Image processing method and system for the 3D representation of a patient's organ | |
DE102008013613B4 (en) | Method and control device for position optimization of a number of examination objects, tomography system and computer program product |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |