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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft medizinische Instrumente und betrifft
insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen von
Information, welche mit einer chirurgischen Prozedur assoziiert
ist, die mittels einer Lokalisierungseinrichtung durchgeführt wird.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Lokalisierungseinrichtungen
sind entwickelt worden, um Chirurgen bei der Durchführung von
chirurgischen Prozeduren zu assistieren. Bei der Verwendung in einer
Prozedur werden an Knochen Marker angebracht, welche mittels eines
stereoskopischen Sensorsystems beobachtbar sind. Das Sensorsystem
ist mit einem Datenverarbeitungssystem verbunden, welches die Positionen
der Marker im Raum aufzeichnet, um ein Koordinatenreferenzsystem
relativ zu jedem Knochen, der einen Marker trägt, zu etablieren. Weitere
Marker können
an chirurgischen Werkzeugen montiert werden, welche zum Palpieren
(Abtasten) von spezifischen Landmarken an den Knochen verwendet
werden, während
das System ihre Lokalisation aufzeichnet, um die Position der Landmarken
in den Koordinatenreferenzsystemen der Knochen zu bestimmen. Ferner
können
weitere Marker an chirurgischen Werkzeugen montiert werden, welche
zur Durchführung
der Prozedur verwendet werden, um die Position der chirurgischen Werkzeuge
während
der Prozedur zu monitoren. Die Lokalisierungs einrichtung wird mit
Information bezüglich
der Position und Orientierung des Arbeitsbereichs des Werkzeugs
relativ zu dem Marker vorprogrammiert. Durch Tracking des an dem
Werkzeug montierten Markers ist also die Lokalisierungseinrichtung
in der Lage, das Werkzeug selbst tracken. Ein Monitor wird verwendet
zum Anzeigen von Information, entwickelt aus dem Koordinatenreferenzsystem, den
Landmarken und den gemonitorten Positionen der chirurgischen Werkzeuge,
zur Verwendung beim Führen
eines Chirurgen während
der Prozedur, z. B. beim Navigieren eines chirurgischen Werkzeugs
zu einer bestimmten Lokalisation in dem Koordinatenreferenzsystem.
Ein derartiges System ist in der
WO-A-99/38449 beschrieben und offenbart die
Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 8.
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Während einer
chirurgischen Prozedur können
die Position und Orientierung eines mittels der Lokalisierungseinrichtung
navigierten chirurgischen Werkzeugs bestimmt werden zur Verwendung
zu einer späteren
Zeit in der Prozedur und/oder für
eine postoperative Analyse. Wie angemerkt, werden die Position und
Orientierung des chirurgischen Werkzeugs bestimmt durch Beobachten
eines an dem chirurgischen Werkzeug montierten Markers. Der Marker
kann an dem chirurgischen Werkzeug auf nur eine vorbestimmte Weise
montiert werden, und die Lokalisierungseinrichtung wird mit Daten
vorprogrammiert, welche die Orientierung und Position des chirurgischen
Werkzeugs relativ zu dem Marker anzeigen. Durch Beobachten des Markers
kann die Lokalisierungseinrichtung die Position und Orientierung des
chirurgischen Werkzeugs bestimmen. Typischerweise werden die Koordinaten
des beobachteten Markers erfasst und gespeichert in einem mit der
Lokalisierungseinrichtung assoziierten Speicher als Antwort auf
ein designiertes Ereignis.
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Die
Genauigkeit der Position und Orientierung des chirurgischen Werkzeugs,
wie mittels der Lokalisierungseinrichtung bestimmt, ist abhängig von mehreren
Faktoren. Diese Faktoren umfassen korrektes Montieren des Markers
an dem chirurgischen Werkzeug, genaues Vorprogrammieren der Daten, welche
die Orientierung und Position des chirurgischen Werkzeugs relativ
zu dem Marker anzeigen, und Richtigkeit des Markers und des chirurgischen Werkzeugs.
Ist einer dieser Faktoren fehlerhaft, sind die Position und Orientierung des
chirurgischen Werkzeugs, wie mittels der Lokalisierungseinrichtung bestimmt,
fehlerbehaftet.
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Es
besteht also ein Bedürfnis
nach Erfassung von Information zum Verifizieren der Orientierung
und Position eines chirurgischen Werkzeugs, welches mittels einer
Lokalisierungseinrichtung navigiert wird. Die vorliegende Erfindung
erfüllt
u. a. dieses Bedürfnis.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung
bereit zum Verifizieren der Orientierung und Position eines chirurgischen
Werkzeugs, wie mittels einer Lokalisierungseinrichtung bestimmt.
Das oben erwähnte
Bedürfnis
wird erfüllt durch
Inkorporation einer Kamera in eine Lokalisierungseinrichtung zum
Erfassen von Bildern eines mittels der Lokalisierungseinrichtung
navigierten chirurgischen Werkzeugs, wenn Koordinaten eines mit dem
chirurgischen Werkzeug assoziierten Markers mittels der Lokalisierungseinrichtung
erfasst werden. Die erfassten Bilder können dann verwendet werden zum
Verifizieren der Position und Orientierung des chirurgischen Werkzeugs,
wie mittels der Lokalisierungseinrichtung bestimmt, basierend auf
den erfassten Koordinaten, zur Verwendung während einer postoperativen
Analyse. In bestimmten Ausführungsformen
können
ein Anzeigebildschirm, welcher auf einem mit der Lokalisierungseinrichtung
assoziierten Monitor angezeigt wird, und/oder mit einer Endoskopkamera
akquirierte Endoskopbilder zusätzlich
erfasst werden, um weitere Information bezüglich der Prozedur bereitzustellen.
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Ein
Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen
von Information, welche mit einer chirurgischen Prozedur assoziiert ist.
Das Verfahren umfasst: Monitoring von Koordinaten eines Werkzeugs
mit einer Lokalisierungseinrichtung, welche ein Sichtfeld aufweist,
wobei das Werkzeug innerhalb des Sichtfeldes lokalisiert ist, und
Erfassen der Koordinaten des Werkzeugs und eines Feldbildes von
mindestens einem Bereich des Sichtfeldes als Antwort auf ein designiertes
Ereignis, wobei das designierte Ereignis mittels der Lokalisierungseinrichtung
zu einem vordefinierten Zeitpunkt während der chirurgischen Prozedur
automatisch generiert wird.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen
von Lokalisierungseinrichtungsinformation. Die Vorrichtung umfasst: eine
Lokalisierungseinrichtung zum Wahrnehmen eines Markers, der mit
einem Werkzeug assoziiert ist, wobei die Lokalisierungseinrichtung
ein erstes Sichtfeld definiert; eine Kamera mit einem zweiten Sichtfeld,
welche dazu in der Lage ist, ein Feldbild zu akquirieren, wobei
das zweite Sichtfeld mindestens einen Bereich des ersten Sichtfeldes
umfasst; einen Speicher und einen Computer, gekoppelt an die Lokalisierungseinrichtung,
die Kamera und den Speicher, wobei der Computer ausgestaltet ist,
das Auftreten eines designierten Ereignisses zu identifizieren,
wobei der Computer die Kamera zur Akquisition des Feldbildes veranlasst
als Antwort auf das Auftreten des designierten Ereignisses, wobei
der Computer Koordinaten des mit dem Werkzeug assoziierten Markers
und das akquirierte Feldbild erfasst und in dem Speicher speichert
als Antwort auf das Auftreten des designierten Ereignisses.
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Die
Schritte des Verfahrens können
verkörpert
sein in Software in einem computerlesbaren Medium oder ein System
bilden, welches Mittel zum Durchführen der Verfahrensschritte
umfasst.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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In
den Zeichnungen werden gleiche Bezugsziffern verwendet, um gleiche
Elemente zu bezeichnen.
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1 ist
eine Illustration eines Patienten, der im Begriff steht, einer Prozedur
unterzogen zu werden, wobei eine Lokalisierungseinrichtung gemäß vorliegender
Erfindung verwendet wird;
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2 ist
eine Illustration eines ersten Sichtfeldes, definiert durch die
Sensoren, und eines zweiten Sichtfeldes, definiert durch die Kamera
der Lokalisierungseinrichtung von 1;
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3 ist
eine Illustration einer an einer Tibia montierten Schnittlehre,
wobei die Schnittlehre mittels der Lokalisierungseinrichtung von 1 navigiert
wird; und
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4 ist
ein Flussdiagramm mit den Schritten zum Erfassen von Information,
welche mit einem chirurgischen Werkzeug assoziiert ist, welches
mittels einer Lokalisierungseinrichtung gemäß vorliegender Erfindung navigiert
wird.
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DETAILBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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1 zeigt
eine Lokalisierungseinrichtung
100, für die das Verfahren gemäß vorliegender
Erfindung Verwendung finden kann.
1 zeigt
in schematischer Darstellung einen Patienten
102, der einer chirurgischen
Prozedur, z. B. einer totalen Kniearthroplastik-(TKA-)Prozedur,
an einem Bein
104 unterzogen werden soll, auf einem Operationstisch
106 liegend.
Die Lokalisierungseinrichtung
100 umfasst einen Computer
108,
der mit Software für
chirurgische Navigation geladen ist, einen Speicher
110,
einen Prozessor
112, Sensoren
114, welche in der Lage
sind, Marker
116 zu detektieren, ein Fußpedal
118, eine Tastatur
120 und
einen Monitor
122 zum Anzeigen eines Anzeigebildschirms
123,
welcher chirurgische Navigationsinformation enthält. Der Anzeigebildschirm
123 steht
einem Chirurgen zur Verfügung
zum Führen
des Chirurgen während
chirurgischer Prozeduren, welche mittels der Lokalisierungseinrichtung
100 durchgeführt werden.
Die Sensoren
114 sind an einem Galgen
128, welcher
oberhalb und seitlich des Patienten
102 positioniert ist,
so montiert, dass sich das Bein
104 des Patienten im Sichtfeld
der Sensoren
114 befindet. Allgemein werden die Marker
116 an
Knochen (z. B. Tibia
105a/Femur
105b) und chirurgischen
Werkzeugen (z. B. Pointer
124) fest angebracht, so dass
die Lokalisierungseinrichtung
100 die genaue Lokalisation
und Orientierung der Knochen und der chirurgischen Werkzeuge, an
denen sie montiert sind, tracken kann. Die Sensoren
114 nehmen
eher nur die an den Knochen und chirurgischen Werkzeugen angebrachten
Marker wahr als die Knochen und chirurgischen Werkzeuge selbst.
Demgemäß werden
die Position und Orientierung der Knochen und chirurgischen Werkzeuge,
wie mittels der Lokalisierungseinrichtung basierend auf der Beobachtung
der Marker
116 mit den Sensoren
114 bestimmt,
eher abgeleitet als direkt beobachtet. Eine Beschreibung einer geeigneten
Lokalisierungseinrichtung
100 mit diesen Merkmalen findet
sich in
US-Patent Nr. 6 385 475 (Cinquin
et al.).
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In
der vorliegenden Erfindung umfasst die Lokalisierungseinrichtung 100 ferner
eine Kamera 126. In der illustrierten Ausführungsform
ist die Kamera 126 an dem Galgen 128 montiert,
an dem auch die Sensoren 114 montiert sind, und ist mit
dem Computer 108 der Lokalisierungseinrichtung 100 verbunden.
Die Kamera 126 ist ausgestaltet zum Akquirieren eines Bildes
als Antwort auf ein Signal von der Lokalisierungseinrichtung 100.
Erfindungsgemäß werden
Bilder mittels der Kamera 126 akquiriert und in dem Speicher 110 erfasst
als Antwort auf die Identifizierung eines vordefinierten Signals
mittels der Lokalisierungseinrichtung. Die Kamera 126 kann
eine konventionelle Digitalkamera, Videokamera oder im Wesentlichen
jede beliebige Vorrichtung sein, welche zum Erfassen eines Bildes
in der Lage ist. Die Wahl einer geeigneten Kamera 126 und
ihre Ausgestaltung zur Verwendung mit der Lokalisierungseinrichtung 100 wird
für einen
Durchschnittsfachmann auf den verwandten Gebieten leicht erkennbar
sein.
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In
der illustrierten Ausführungsform
ist eine Endoskopkamera 130 mit der Lokalisierungseinrichtung 100 gekoppelt,
um Endoskopbilder einer chirurgischen Prozedur aufzunehmen. Die
illustrierte Endoskopkamera 130 umfasst ein Gehäuse 132 und
ein mit dem Gehäuse 132 gekoppeltes
flexibles Endoskop 134. Die Endoskopkamera 130 ist
mit dem Computer 108 der Lokalisierungseinrichtung 100 verbunden.
Das flexible Endoskop 134 kann in eine Inzision 136,
z. B. innerhalb eines Beins 104, eingeführt werden, um Bilder zu erfassen,
die extern zu der Inzision 136 nicht ohne weiteres sichtbar
sind. Die Endoskopkamera 136 erzeugt Bilder, die innerhalb
des Anzeigebildschirms 123 auf dem Monitor 122 der
Lokalisierungseinrichtung 100 in bekannter Weise angezeigt werden
können.
Die Lokalisierungseinrichtung 100 kann Endoskopbilder in
dem Speicher 110 als Antwort auf die Identifizierung eines
vordefinierten Signals erfassen. Die Wahl einer geeigneten Endoskopkamera 130 und
ihre Ausgestaltung zur Verwendung mit der Lokalisierungseinrichtung 100 wird
für einen Durchschnittsfachmann
auf den verwandten Gebieten leicht erkennbar sein.
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2 zeigt
Sichtfelder, welche mit den Sensoren 114 und der Kamera 126 der
Lokalisierungseinrichtung 100 von 1 assoziiert
sind. Die Sensoren 114 definieren ein erstes Sichtfeld 202.
Das erste Sichtfeld 202 repräsentiert einen Bereich, innerhalb dessen
die Lokalisierungseinrichtung einen an einem chirurgischen Werkzeug
angebrachten Marker und damit das chirurgische Werkzeug selbst,
tracken kann. Bezüglich
der illustrierten Lokalisierungseinrichtung 100 ist die
Lokalisierungseinrichtung 100 in der Lage, einen Marker
so lange zu tracken, wie der Marker für beide Sensoren 114 sichtbar
ist. Ein erster Sensor 114a ist in der Lage, einen ersten
Bereich 204 zu sehen, und ein zweiter Sensor 114b ist
in der Lage, einen zweiten Bereich 206 zu sehen. Das erste Sichtfeld 202 ist
die Intersektion zwischen dem ersten Bereich 204 und dem
zweiten Bereich 206.
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Die
Kamera 126 ist so positioniert, dass sie mindestens einen
Bereich des durch die Sensoren 114 definierten ersten Sichtfeldes 202 erfasst.
Die Kamera 126 definiert ein zweites Sichtfeld 208.
Der Bereich des ersten Sichtfeldes 202, der von der Kamera 126 erfasst
werden kann, ist der Überlappungsbereich
zwischen dem durch die Kamera definierten zweiten Sichtfeld 208 und
dem durch die Sensoren 114 definierten ersten Sichtfeld.
Vorzugsweise umfasst der Überlappungsbereich
das gesamte erste Sichtfeld 202.
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Für den Fachmann
wird erkennbar sein, dass weitere Sensoren und/oder ein omnidirektionaler
Sensor verwendet werden können,
um das erste Sichtfeld 202 zu erweitern, zum Beispiel,
um bis zu 360 Grad Abdeckung der Umgebung der Lokalisierungseinrichtung
bereitzustellen. Ähnlich
können
Panoramakameras und/oder mehrfache Kameras verwendet werden, um
das zweite Sichtfeld 208 zu erweitern, z. B. bis zu 360
Grad. Ferner wird für
den Fachmann erkennbar sein, dass die Sichtfelder 202, 208 Bereiche
umfassen können,
welche sich direkt oberhalb und/oder unterhalb der Lokalisierungseinrichtung 100 erstrecken.
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3 zeigt
eine Schnittlehre 300, welche an einer Tibia 105a positioniert
ist. Die Schnittlehre 300 ist ein chirurgisches Werkzeug
zur Verwendung in zahlreichen chirurgischen Prozeduren, z. B. während einer
TKA-Prozedur. Für
deskriptive Zwecke wird eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
in Zusammenhang mit der Navigation einer Schnittlehre 300 während einer
TKA-Prozedur beschrieben. Die TKA-Prozedur umfasst den Ersatz eines
geschädigten
Knies des Beins 104 (1) durch
Resurfacing der Tibia 105a und des Femurs 105b an
dem Knie mit Metall- und/oder Kunststoffprothesen, um ein künstliches
Gelenk zu bilden. Die Prozedur beinhaltet das Absägen der
Enden von Tibia 105a und Femur 105b nahe dem Knie,
um Oberflächen
von präziser
Gestalt und Lokalisation zum Annehmen der Prothesen zu erzeugen.
Obschon die Beschreibung der vorliegenden Erfindung auf das Erfassen
von Information fokussiert, welche assoziiert ist mit einer Schnittlehre 300,
die mittels einer Lokalisierungseinrichtung 100 während einer
TKA-Prozedur navigiert wird, wird für den Fachmann leicht erkennbar
sein, dass die vorliegende Erfindung mit einer beliebigen Anzahl
von chirurgischen Werkzeugen in einer beliebigen Anzahl von chirurgischen
Prozeduren Verwendung finden kann.
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Die
Schnittlehre 300 ist ausgestaltet zum Aufnehmen eines Markers 116a zum
Tracking mittels der Lokalisierungseinrichtung 100 (1).
Die Lokalisierungseinrichtung 100 wird mit Daten vorprogrammiert,
welche die Orientierung und Position des Schnittschlitzes 302 zu
dem an der Schnittlehre 300 montierten Marker 116a angeben.
Während
der Prozedur kann die Lokalisierungseinrichtung 100 den Marker 116a an
der Schnittlehre 300 beobachten und die Orientierung und
Position des Schnittschlitzes 302 relativ zu der Tibia 105a,
welche ebenfalls einen Marker 116 aufweist, bestimmen.
Während
eines Schrittes der TKA-Prozedur wird die Schnittlehre 300 mittels
der Lokalisierungseinrichtung 100 navigiert und an der
Tibia 105a gesichert. Die Schnittlehre 300 wird
derart navigiert, dass nach Sichern der Schnittlehre 300 an
der Tibia 105a ein Schnittschlitz 302 an der Schnittlehre 300 so
orientiert ist, dass ein Blatt 304 einer Säge (nicht
gezeigt) zu der korrekten Position zum Entfernen eines Bereichs
der Tibia 105a geführt
wird. Die Navigation einer Schnittlehre 300 mittels einer
Lokalisierungseinrichtung 100 zum Durchführen eines
Schnittes in einer Tibia 105a während einer TKA-Prozedur ist
dem Fachmann wohlbekannt.
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4 zeigt
ein Flussdiagramm 400 zur Verwendung in der Beschreibung
eines Verfahrens zum Erfassen von Bildern, welche mit einer chirurgischen Prozedur,
z. B. einer TKA-Prozedur, assoziiert sind, in Einklang mit der vorliegenden
Erfindung. Das Verfahren beginnt bei Block 402. In einer
bevorzugten Ausführungsform
beginnt das Verfahren, wenn es von der Lokalisierungseinrichtung 100 während eines
oder mehrerer spezifischer Teile einer chirurgischen Prozedur aufgerufen
wird. Beispielsweise kann die Lokalisierungseinrichtung 100 das
Verfahren aufrufen während
der Navigation einer Schnittlehre 300 (3)
zum Führen
eines Sägeblatts 304 zum
Entfernen eines Bereichs einer Tibia 105a während einer
TKA-Prozedur. In einer alternativen Ausführungsform kann die Lokalisierungseinrichtung 100 das
Verfahren zu Beginn der chirurgischen Prozedur aufrufen, und das
Verfahren kann zum Erfassen von visueller Information während der
gesamten Prozedur verwendet werden.
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Bei
Block 404 werden die Koordinaten eines chirurgischen Werkzeugs,
z. B. einer Schnittlehre, mittels der Lokalisierungseinrichtung 100 gemonitort. Wie
oben unter Bezugnahme auf 2 beschrieben, definieren
die Sensoren 114 der Lokalisierungseinrichtung 100 ein
erstes Sichtfeld 202, innerhalb dessen ein Marker getrackt
werden kann. Durch Tracking des Markers 116 ist die Lokalisierungseinrichtung 100 in
der Lage, die Koordinaten eines mit dem Marker assoziierten chirurgischen
Werkzeugs, z. B. der Schnittlehre 300, zu monitoren.
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Bei
Block 406 wird ein Anzeigebildschirm 123 generiert
zur Anzeige auf dem Monitor 122 der Lokalisierungseinrichtung 100 von 1.
Vorzugsweise umfasst der Anzeigebildschirm 123 mindestens
eine gewisse Information, basierend auf den Koordinaten des bei
Block 404 gemonitorten chirurgischen Werkzeugs. Beispielsweise
kann der Anzeigebildschirm einen mittels der Lokalisierungseinrichtung
berechneten numerischen Wert präsentieren, der
die Distanz zwischen einer Vorderkante des Schnittschlitzes 302 (3)
der Schnittlehre 300 und einem Punkt von Interesse an der
Tibia 105 angibt. Der Punkt von Interesse an der Tibia 105a kann
in bekannter Weise akquiriert und in dem Speicher 110 gespeichert
werden. In gewissen Ausführungsformen
können
Bilder von der Kamera 126 und/oder Endoskopkamera 130 innerhalb
des Anzeigebildschirms 123 enthalten sein.
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Bei
Block 408 wird eine Prüfung
durchgeführt,
um zu bestimmen, ob ein designiertes Ereignis eingetreten ist. Wenn
das designierte Ereignis eingetreten ist, geht die Verarbeitung
bei Block 410 weiter. Andernfalls, wenn das designierte
Ereignis nicht eingetreten ist, geht die Verarbeitung bei Block 404 weiter.
In einer bevorzugten Ausführungsform
ist das designierte Ereignis die Ge genwart eines Signals innerhalb
des Computers 108 der Lokalisierungseinrichtung 100.
Erfindungsgemäß wird das
designierte Ereignis mittels der Lokalisierungseinrichtung automatisch
generiert, z. B. in vordefinierten Intervallen während einer chirurgischen Prozedur
(z. B. alle fünf
Minuten).
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Bei
Block 410 und 412 werden die Koordinaten des chirurgischen
Werkzeugs, welches bei Block 404 gemonitort wird, bzw.
der Anzeigebildschirm, der bei Block 406 generiert wird,
erfasst. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Koordinaten des
chirurgischen Werkzeugs und der auf einem Monitor 122 der
Lokalisierungseinrichtung angezeigte Anzeigebildschirm 123 zu
der Zeit, zu der das designierte Ereignis identifiziert wird, erfasst,
indem sie in einem Speichermedium, z. B. dem Speicher 110,
innerhalb der Lokalisierungseinrichtung 100 gespeichert
werden.
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Bei
Block 414 wird ein Feldbild von mindestens einem Bereich
des Sichtfeldes der Lokalisierungseinrichtung erfasst. In einer
bevorzugten Ausführungsform
ist das Feldbild ein Bild, welches mit der an die Lokalisierungseinrichtung 100 angeschlossenen
Kamera 126 als Antwort auf die Identifizierung des Auftretens
des designierten Ereignisses akquiriert wird. Das Feldbild ist ein
Bild der mittels der Lokalisierungseinrichtung 100 durchgeführten chirurgischen
Prozedur, wie von der Lokalisierungseinrichtung "gesehen". Vorzugsweise umfasst das Feldbild ein
visuelles Bild eines mittels der Lokalisierungseinrichtung navigierten
chirurgischen Werkzeugs und seiner umliegenden Umgebung. Wie oben
beschrieben, definieren die Sensoren 114 ein erstes Sichtfeld 202,
innerhalb dessen chirurgische Werkzeuge mit Markern getrackt werden
können.
Die Kamera 126 definiert ein zweites Sichtfeld 208,
welches mindestens einen Bereich des ersten Sichtfeldes 202 umfasst.
Durch Erfassen eines Feldbildes des zweiten Sichtfeldes 208 wird
mindestens ein Bereich des ersten Sichtfeldes 202, wie
von den Sensoren 114 der Lokalisierungseinrichtung 100 "gesehen", erfasst. Diese
Information kann nützlich
sein für
eine postoperative Analyse, z. B. zum Verifizieren der Koordinaten
des Schnittschlitzes 302 einer Schnittlehre 300 mit
Bezug zu einem Punkt an der Tibia 105a, wie mittels der
Lokalisierungseinrichtung bestimmt. Das Feldbild kann ein einziges
Bild ("Snapshot") oder eine Serie
von Bildern ("Movie"), erfasst als Antwort auf
die Identifizierung des designierten Ereignisses bei Block 408,
umfassen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Erfassen
des Feldbildes im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Erfassen der
Koordinaten des chirurgischen Werkzeugs bei Block 410 durchgeführt.
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Bei
Block 416 wird optional ein Endoskopbild erfasst, welches
mittels einer Endoskopkamera, falls vorhanden, erzeugt wird. In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Endoskopbild ein Bild, welches mit der an die Lokalisierungseinrichtung 100 angeschlossenen
Endoskopkamera 130 als Antwort auf die Identifizierung
des Auftretens des designierten Ereignisses akquiriert wird.
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Bei
Block 418 wird eine Bestimmung durchgeführt dahingehend, ob der spezifische
Teil der Prozedur, in welchem das Verfahren in Block 402 aufgerufen
wurde, beendet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform zeigt der Chirurg
an, wann der betreffende Teil der Prozedur beendet ist, z. B. durch
Betätigen
eines Fußpedals.
Wenn der Teil der Prozedur beendet ist, geht die Verarbeitung zu
Block 420 weiter, wo sie endet. Andernfalls, wenn der Teil
der Prozedur nicht beendet ist, geht die Verarbeitung zurück zu Block 404,
so dass die Vorrichtung das Erfassen von Bildern in Verbindung mit
den Blöcken 404 bis 416 fortsetzen
kann.
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Also
kann das Verfahren zum Erfassen von Bildern auf folgende Weise verwendet
werden. Die Lokalisierungseinrichtung 100 von 1 ruft
das Verfahren von 4 während eines Schrittes einer chirurgischen
Prozedur auf, welche mittels der Lokalisierungseinrichtung 100 durchgeführt wird.
Während
dieses Schrittes der chirurgischen Prozedur monitort die Lokalisierungseinrichtung 100 die
Koordinaten eines oder mehrerer chirurgischer Werkzeuge, welche
navigiert werden, und erzeugt eine Bildschirmanzeige zur Anzeige
auf einem Monitor 122, umfassend Information, die mit den
gemonitorten Koordinaten des chirurgischen Werkzeugs assoziiert
ist. Ein mit der Lokalisierungseinrichtung 100 erzeugtes
Signal (d. h. das designierte Ereignis) veranlasst die Lokalisierungseinrichtung,
in diesem Moment in der Zeit die Koordinaten des chirurgischen Werkzeugs,
den Anzeigebildschirm, ein Feldbild der chirurgischen Prozedur und,
optional, ein Endoskopbild zu erfassen. Die erfasste Information
kann in wohlbekannter Weise in einen konventionellen Bericht in tegriert
oder damit verknüpft
werden, um so eine Aufzeichnung der chirurgischen Prozedur für eine postoperative Analyse
zu bewahren.
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Die
erfassten Bilder liefern Information über eine mittels einer Lokalisierungseinrichtung 100 (1)
durchgeführte
chirurgische Prozedur, die verwendet werden kann zum Verifizieren
der Information, welche mittels der Lokalisierungseinrichtung 100 durch
Beobachtung von an Knochen und chirurgischen Werkzeugen angebrachten
Markern 116 akquiriert wird. Da die Sensoren 114 eher
nur die an den Knochen und chirurgischen Werkzeugen angebrachten
Marker wahrnehmen als die tatsächlichen chirurgischen
Werkzeuge, an denen sie angebracht sind, können die Position und Orientierung
eines chirurgischen Werkzeugs, wie mittels der Lokalisierungseinrichtung 100 bestimmt,
die tatsächliche
Position und Orientierung des chirurgischen Werkzeugs nicht genau
widerspiegeln. Wenn z. B. der Marker nicht korrekt an dem chirurgischen
Werkzeug montiert ist, wird die Lokalisierungseinrichtung 100 mit
inkorrekten Daten zur Angabe der Orientierung und Position des chirurgischen
Werkzeugs relativ zu dem Marker vorprogrammiert; wenn der Marker
nicht richtig ist (d. h. wenn er gebogen ist) und/oder das chirurgische
Werkzeug nicht richtig ist, dann werden die Position und Orientierung
des Arbeitsbereichs des chirurgischen Werkzeugs, wie mittels der
Lokalisierungseinrichtung bestimmt, fehlerhaft sein.
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Das
Erfassen eines visuellen Bildes des tatsächlichen chirurgischen Werkzeugs
und seiner umliegenden Umgebung (d. h. eines Feldbildes) im Wesentlichen
zur gleichen Zeit wie das Erfassen der Koordinaten des an einem
chirurgischen Werkzeug montierten Markers, wie von den Sensoren 114 beobachtet,
mittels der Lokalisierungseinrichtung 100 stellt ein Werkzeug
bereit zum Verifizieren der Genauigkeit der Position und Orientierung
des chirurgischen Werkzeugs, wie mittels der Lokalisierungseinrichtung
bestimmt. Das erfasste visuelle Bild des chirurgischen Werkzeugs
kann mit der mittels der Lokalisierungseinrichtung erhaltenen Positions-
und Orientierungsinformation für
das betreffende chirurgische Werkzeug verglichen werden, um die
Genauigkeit dieser Information zu verifizieren. Beispielsweise sei
das mittels der Lokalisierungseinrichtung navigierte chirurgische
Werkzeug eine Schnittlehre 300 (3), welche
eine Schnittebene 306 aufweist, die durch einen Schnittschlitz 302 definiert ist.
Wir nehmen weiter an, dass der Schnittschlitz senkrecht zu einer
mechanischen Achse 308 der Tibia 105a orientiert
sein sollte, um einen Schnitt an der Tibia anzubringen. Wenn die
Schnittlehre 300 mittels der Lokalisierungseinrichtung
navigiert wird, wird die Lokalisierungseinrichtung die Schnittlehre 300 so
navigieren, dass die angenommene Schnittebene 306 der Schnittlehre 300 senkrecht
zu der mechanischen Achse 308 erscheint. Wenn der Marker
aber gebogen ist, dann werden die tatsächliche Position und Orientierung
der Schnittebene 306, wie mittels der Lokalisierungseinrichtung
bestimmt, fehlerhaft sein und die Schnittebene 306 wird
nicht tatsächlich
senkrecht zu der mechanischen Achse 308 sein.
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Das
Erfassen eines visuellen Bildes der an der Tibia 105a montierten
Schnittlehre 300 erlaubt einem Analytiker, ein Bild der
an der Tibia 105a montierten Schnittlehre 300 visuell
zu prüfen.
Wenn nach visueller Prüfung
der Analytiker beobachtet, dass die Schnittebene 306 senkrecht
zu der mechanischen Achse 308 der Tibia 105a ist,
kann der Analytiker die Genauigkeit der Position und Orientierung
der Schnittlehre, wie mittels der Lokalisierungseinrichtung bestimmt,
verifizieren. Beobachtet der Analytiker dagegen, dass die durch
den Schnittschlitz 302 definierte Schnittebene 306 nicht
senkrecht zu der mechanischen Achse 308 der Tibia 105a ist,
kann der Analytiker die Ungenauigkeit der Position und Orientierung
der Schnittlehre, wie mittels der Lokalisierungseinrichtung bestimmt,
verifizieren. Somit kann das visuelle Bild (d. h. das Feldbild)
verwendet werden zum Verifizieren der Position und Orientierung der
Schnittlehre, wie mittels der Lokalisierungseinrichtung bestimmt.
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Nachdem
also einige besondere Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben worden sind, werden für den Fachmann verschiedene Änderungen,
Modifikationen und Verbesserungen leicht erkennbar sein. Es ist
beabsichtigt, dass derartige Änderungen,
Modifikationen und Verbesserungen, wie sie durch die vorliegende
Offenbarung offensichtlich werden, Teil der vorliegenden Beschreibung
bilden, auch wenn sie nicht ausdrücklich hierin angeführt sind,
und dass sie in den Bereich der Erfindung fallen. Die vorstehende
Beschreibung ist also rein beispielhaft und nicht limitierend. Die
Erfindung ist allein so begrenzt, wie durch die folgenden Ansprüche und Äquivalente
hierzu definiert.