DE60319330T2

DE60319330T2 - Chirurgisches Instrument

Info

Publication number: DE60319330T2
Application number: DE60319330T
Authority: DE
Inventors: James E. Winona Lake Grimm
Original assignee: Zimmer Technology Inc
Current assignee: Zimmer Technology Inc
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2003-12-18
Publication date: 2009-03-26
Anticipated expiration: 2023-12-19
Also published as: CA2453706A1; AU2003270992A1; EP1430842B1; DE60319330D1; US7029477B2; CA2453706C; AU2003270992B2; JP2004202239A; US20040122436A1; ES2301761T3; US20060149276A1; EP1430842A1

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung.
Die vorliegende Erfindung betrifft chirurgische Instrumente und insbesondere eine chirurgische Führung und ein Verfahren zur richtigen bzw. genauen Positionierung eines chirurgischen Instruments bezüglich einer anatomischen Struktur.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Die gesteuerte Positionierung von chirurgischen Instrumenten ist in vielen chirurgischen Prozeduren von erheblicher Bedeutung, und es sind verschiedene Verfahren und Führungsinstrumente zur richtigen Positionierung eines chirurgischen Instruments entwickelt worden. Solche Verfahren umfassen die Verwendung von chirurgischen Führungen, die als mechanische Führungen zur Ausrichtung von Bohr- oder Schneideinstrumenten dienen. Die Verwendung solcher chirurgischer Führungen ist in orthopädischen chirurgischen Prozeduren üblich, und solche Führungen können verwendet werden, um ein Bohr- oder Schneideinstrument bezüglich eines Knochens richtig auszurichten, wenn der Knochen zur Aufnahme eines Implantats, wie eines künstlichen Gelenks vorbereitet wird. Computergestützte chirurgische Prozeduren, die die Bildführung eines chirurgischen Instruments umfassen, sind ebenfalls bekannt. Bildführungstechniken umfassen typischerweise die Erfassung präoperativer Bilder der relevanten anatomischen Strukturen und die Erzeugung einer Datenbank, die ein dreidimensionales Modell der anatomischen Strukturen repräsentiert. Die relevanten chirurgischen Instrumente weisen typischerweise eine bekannte und feste Geometrie auf, die ebenfalls präoperativ definiert wird. Während der chirurgischen Prozedur wird die Position des Instruments, das verwendet wird, mit dem anatomischen Koordinatensystem registriert, und es kann eine graphische Anzeige, die die relativen Positionen des Instruments und der anatomischen Struktur zeigt, in Echtzeit berechnet und dem Chirurgen angezeigt werden, um den Chirurgen bei der richtigen Positionierung und Handhabung des chirurgischen Instruments bezüglich der relevanten anatomischen Struktur zu unterstützen.
In bildgeführten Prozeduren kann ein Roboterarm verwendet werden, um das Instrument zu positionieren und zu steuern, oder der Chirurg kann das Instrument manuell positionieren und die Anzeige der Relativposition des Instruments und der anatomischen Struktur verwenden, wenn das Instrument positioniert wird. Obwohl die bekannten Verfahren und die Ausstattung an Instrumenten, die verwendet werden, um chirurgische Instrumente richtig zu positionieren, zufriedenstellende Ergebnisse liefern, bringt die Präzision, die mit bildgeführten chirurgischen Systemen erhältlich ist, häufig die Verwendung einer kostspieligen oder schwerfälligen Ausrüstung mit sich, die die Verwendung solcher Verfahren einschränken kann. FR-A-2776176 beschreibt ein solches System.
Das Dokument WO2002/017842 , das unter die Bestimmungen des Artikels 54(3) EPC fällt, offenbart ein chirurgisches Instrument zur Verwendung mit einer anatomischen Struktur, wobei das Instrument aufweist: ein Verankerungsglied, das einen ersten Abschnitt aufweist, der an der anatomischen Struktur sicherbar ist, einen Instrumentenkörper, der einen Werkzeugabschnitt aufweist, der relativ zum Verankerungsglied längs zweier senkrechter Translationsachsen selektiv translatierbar ist und der relativ zum Verankerungsglied selektiv um drei senkrechte Rotationsachsen drehbar ist, wobei das Instrument ferner mindestens ein Translationssicherungsglied zur festen Sicherung des Werkzeugabschnitts in einer ausgewählten Rotationsposition längs einer der Rotationsachsen und mindestens ein Rotationssicherungsglied zur festen Sicherung des Werkzeugabschnitts in einer ausgewählten Rotationsposition um eine der Rotationsachsen aufweist.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt ein chirurgisches Instrument bereit, das ein Verankerungsglied und einen Werkzeugabschnitt aufweist, der selektiv relativ zum Verankerungsglied neupositioniert bzw. umpositioniert werden kann.
Die Erfindung weist in einer Form davon ein chirurgisches Instrument zur Verwendung mit einer anatomischen Struktur auf. Das Instrument weist ein Verankerungsglied, das einen ersten Abschnitt aufweist, der an der anatomischen Struktur sicherbar ist, und einen Instrumentenkörper auf, der einen Werkzeugabschnitt aufweist. Der Werkzeugabschnitt ist relativ zum Verankerungsglied längs mindestens zweier im wesentlichen senkrechter Translationsachsen selektiv translatierbar. Der Werkzeugabschnitt ist außerdem relativ zum Verankerungsglied um mindestens zwei im wesentlichen senkrechte Rotationsachsen selektiv drehbar. Das Instrument weist mindestens ein Translationssicherungsglied zur festen Sicherung des Werkzeugabschnitts in einer ausgewählten Translationsposition längs einer der Translationsachsen und mindestens ein Rotationssicherungsglied zur festen Sicherung des Werkzeugabschnitts in einer ausgewählten Rotationsposition um eine der Rotationsachsen auf.
Der Werkzeugabschnitt kann relativ längs dreier im wesentlichen gegenseitig senkrechter Translationsachsen selektiv translatierbar und/oder um drei im wesentlichen gegenseitig senkrechte Rotationsachsen selektiv drehbar sein. Das chirurgische Instrument kann außerdem mindestens zwei Translationssicherungsglieder aufweisen, wobei jedes der Translationssicherungsglieder den Werkzeugabschnitt in einer ausgewählten Translationsposition längs einer der Translationsachsen fest sichert. Das chirurgische Instrument kann außerdem mindestens zwei Rotationssicherungsglieder aufweisen, wobei jedes der Rotationssicherungsglieder den Werkzeugabschnitt in einer ausge wählten Rotationsposition um eine der Rotationsachsen fest sichert.
Das chirurgische Instrument kann außerdem mindestens ein Bezugselement aufweisen, das in einem computerimplementierten Bildführungssystem registrierbar ist, wobei das mindestens eine Bezugselement relativ zum Werkzeugabschnitt in einer vorgegebenen Orientierung positioniert ist. Das mindestens eine Bezugselement kann die Form von mindestens drei nicht-linear positionierten Bezugselementen annehmen. Das mindestens eine Bezugselement kann abnehmbar am Instrument anbringbar sein und kann die Form von mindestens drei nicht-linear positionierten Bezugselementen annehmen, die an einem Bezugsglied angeordnet sind, wobei das Bezugsglied relativ zum Werkzeugabschnitt in einer vorgegebenen Orientierung am Instrument abnehmbar anbringbar ist.
Das chirurgische Instrument kann erste und zweite Schlittenabschnitte aufweisen, wobei der erste Schlittenabschnitt am Verankerungsglied gesichert ist, wobei der erste Schlittenabschnitt und das Verankerungsglied relativ und selektiv umpositionierbar sind. Der zweite Schlittenabschnitt ist am ersten Schlittenabschnitt gesichert, wobei der zweite Schlittenabschnitt und der erste Schlittenabschnitt relativ und selektiv umpositionierbar sind. Und der Werkzeugabschnitt ist am zweiten Schlittenabschnitt gesichert, wobei der Werkzeugabschnitt und der zweite Schlittenabschnitt relativ und selektiv umpositionierbar sind. Der erste Abschnitt des Verankerungsglieds kann ein Gewindeschaft sein, der mit der anatomischen Struktur in Eingriff bringbar ist, und der Werkzeugabschnitt kann eine Instrumentenführung sein.
Die vorliegende Erfindung weist in einer anderen Form davon ein chirurgisches Instrument zur Verwendung mit einer anatomischen Struktur auf. Das Instrument weist ein Verankerungsglied, das einen ersten Abschnitt aufweist, der an der anatomischen Struktur sicherbar ist, und einen Instrumentenkörper auf, der einen Werkzeugabschnitt aufweist. Der Werkzeugabschnitt ist re lativ zum Verankerungsglied selektiv translatierbar einstellbar und selektiv drehbar einstellbar. Das Instrument weist außerdem mindestens ein Bezugselement auf, das in einem computerimplementierten Bildführungssystem registrierbar ist, wobei das mindestens eine Bezugselement durch eine Bewegung des Werkzeugabschnitts relativ zum Verankerungsglied relativ zum Verankerungsglied bewegt wird.
Der Werkzeugabschnitt kann längs mindestens zweier im wesentlichen senkrechter Translationsachsen selektiv translatierbar und um mindestens zwei im wesentlichen senkrechte Rotationsachsen selektiv drehbar sein. Das chirurgische Instrument kann außerdem mindestens ein Translationssicherungsglied zur festen Sicherung des Werkzeugabschnitts in einer ausgewählten Translationsposition und mindestens ein Rotationssicherungsglied zur festen Sicherung des Werkzeugabschnitts in einer ausgewählten Rotationsposition aufweisen.
Der Werkzeugabschnitt kann alternativ längs dreier im wesentlichen gegenseitig senkrechter Translationsachsen selektiv translatierbar und um drei im wesentlichen gegenseitig senkrechte Rotationsachsen selektiv drehbar sein. Das chirurgische Instrument kann außerdem mindestens zwei Translationssicherungsglieder, wobei jedes derartige Glied den Werkzeugabschnitt in einer ausgewählten Translationsposition längs einer der Translationsachsen festen sichert, und mindestens zwei Rotationssicherungsglieder aufweisen, wobei jedes derartige Glied den Werkzeugabschnitt in einer ausgewählten Rotationsposition um eine der Rotationsachsen sichert.
Das mindestens eine Bezugselement kann die Form von mindestens drei nicht-linear positionierten Bezugselementen annehmen. Das mindestens eine Bezugselement kann am Instrument in einer vorgegebenen Orientierung relativ zum Werkzeugabschnitt abnehmbar angebracht sein und kann die Form von mindestens drei nicht-linear positionierten Bezugselementen annehmen, die an einem Bezugsglied angeordnet sind, wobei das Bezugsglied am In strument in einer vorgegebenen Orientierung relativ zum Werkzeugabschnitt abnehmbar anbringbar ist.
Die vorliegende Erfindung weist in einer noch anderen Form davon ein chirurgisches Instrument zur Resektion einer Tibia auf. Das Instrument weist ein Verankerungsglied, das einen ersten Abschnitt aufweist, der an der Tibia sicherbar ist, und einen Instrumentenkörper auf, der eine Resektionsführung aufweist. Die Resektionsführung ist relativ zum Verankerungsglied selektiv translatierbar und relativ zum Verankerungsglied selektiv drehbar. Das Instrument weist ferner mindestens ein Bezugselement auf, das in einem computerimplementierten Bildführungssystem registrierbar und in einer vorgegebenen Orientierung relativ zur Resektionsführung angebracht ist.
Das mindestens eine Bezugselement kann die Form von mindestens drei nicht-linear positionierten Bezugselementen annehmen, die an einem Bezugsglied angebracht sind, wobei das Bezugsglied in einer bekannten Orientierung relativ zur Resektionsführung am Instrument abnehmbar anbringbar ist. Der Instrumentenkörper kann einen ersten Schlittenabschnitt, der am Verankerungsglied einstellbar angebracht ist, und einen zweiten Schlittenabschnitt aufweisen, der am ersten Schlittenabschnitt einstellbar angebracht ist, wobei die Resektionsführung am zweiten Schlittenabschnitt einstellbar angebracht ist. Der erste Schlittenabschnitt kann drehbar am Verankerungsglied angebracht sein, der zweite Schlittenabschnitt kann drehbar und translatierbar am ersten Schlittenabschnitt angebracht sein, und die Resektionsführung kann translatierbar am zweiten Schlittenabschnitt angebracht sein.
Die vorliegende Erfindung weist in einer anderen Form davon ein Verfahren zum Positionieren eines chirurgischen Instruments relativ zu einer anatomischen Struktur auf. Das Verfahren weist das Bereitstellen eines Instruments, das ein Verankerungsglied und einen selektiv umpositionierbaren Werkzeugabschnitt aufweist, und das Sichern des Verankerungsglieds an der anatomischen Struktur auf. Das Verfahren weist außerdem nach dem Si chern des Verankerungsglieds an der anatomischen Struktur das selektive Einstellen der Position des Werkzeugabschnitts relativ zum Verankerungsglied auf. Das selektive Einstellen des Werkzeugabschnitts weist die selektive Translation des Werkzeugabschnitts längs mindestens zweier im wesentlichen senkrechter Achsen und die selektive Rotation des Werkzeugabschnitts um mindestens zwei im wesentlichen senkrechte Achsen auf.
Das Verfahren kann außerdem nach dem Schritt des Sicherns des Verankerungsglieds den Schritt des Registrierens der Position des Werkzeugabschnitts in einem computerimplementierten Bildführungssystem aufweisen. Der Schritt des Registrierens der Position des Werkzeugabschnitts kann das abnehmbare Anbringen mindestens dreier nicht-linear positionierter Bezugselemente aufweisen, die durch das computerimplementierte Bildführungssystem am Instrumentenkörper erfaßbar sind.
Der Schritt des selektiven Einstellens der Position des Werkzeugabschnitts kann die selektive Translation des Werkzeugabschnitts längs dreier im wesentlichen gegenseitig senkrechter Translationsachsen und/oder die selektive Rotation des Werkzeugabschnitts relativ zum Verankerungsglied um drei im wesentlichen gegenseitig senkrechte Rotationsachsen aufweisen.
Die vorliegende Erfindung weist in noch einer anderen Form davon ein Verfahren zum Positionieren eines chirurgischen Instruments bezüglich einer anatomischen Struktur auf. Das Verfahren weist das Bereitstellen eines Instruments, das ein Verankerungsglied und einen selektiv umpositionierbaren Werkzeugabschnitt aufweist, und das Sichern des Verankerungsglieds an der anatomischen Struktur auf. Das Verfahren weist außerdem nach dem Schritt des Sicherns des Verankerungsglieds das Registrieren der Position des Werkzeugabschnitts in einem computerimplementierten Bildführungssystem und das selektive Einstellen der Position des Werkzeugabschnitts relativ zum Verankerungsglied auf. Die selektive Einstellung des Werkzeugabschnitts weist das Positionieren des Werkzeugabschnitts in ei ner ausgewählten Translationsposition längs mindestens einer Translationsachse und das Positionieren des Werkzeugabschnitts in einer ausgewählten Rotationsposition um mindestens eine Rotationsachse auf.
Der Schritt des selektiven Einstellens der Position des Werkzeugabschnitts kann das Sichern des Werkzeugabschnitts in der ausgewählten Translationsposition und das unabhängige Sichern des Werkzeugabschnitts in der ausgewählten Rotationsposition aufweisen.
Der Schritt des selektiven Einstellens der Position des Werkzeugabschnitts kann das Positionieren des Werkzeugabschnitts in ausgewählten Translationspositionen längs mindestens zweier im wesentlichen senkrechter Translationsachsen und/oder das Positionieren des Werkzeugabschnitts in ausgewählten Rotationspositionen um mindestens zwei im wesentlichen senkrechte Rotationsachsen aufweisen. Alternativ kann der Schritt des selektiven Einstellens der Position des Werkzeugabschnitts das Positionieren des Werkzeugabschnitts in ausgewählten Translationspositionen längs dreier im wesentlichen gegenseitig senkrechter Translationsachsen und/oder das Positionieren des Werkzeugabschnitts in ausgewählten Rotationspositionen um drei im wesentlichen gegenseitig senkrechte Rotationsachsen aufweisen.
Die vorliegende Erfindung weist in einer anderen Form davon ein Verfahren zur Resektion einer Tibia auf. Das Verfahren weist das Bereitstellen eines Instruments, das ein Verankerungsglied und eine Resektionsführung aufweist, und das Sichern des Verankerungsglieds an der Tibia auf. Das Verfahren weist außerdem nach dem Schritt des Sicherns des Verankerungsglieds das Registrieren der Position der Resektionsführung in einem computererzeugten Führungssystem und nach dem Schritt des Registrierens der Position der Resektionsführung das selektive Einstellen der Position des Resektionsführung relativ zum Verankerungsglied auf.
Der Schritt des selektiven Einstellens der Position der Resektionsführung kann außerdem das Sichern der Resektionsführung in der ausgewählten Translationsposition und das unabhängige Sichern der Resektionsführung in der ausgewählten Rotationsposition aufweisen. Das Verfahren kann außerdem nach dem Schritt des selektiven Einstellens der Position der Resektionsführung den Schritt des direkten Sicherns der Resektionsführung an der Tibia aufweisen.
Der Schritt des selektiven Einstellens der Position der Resektionsführung kann das Positionieren der Resektionsführung in ausgewählten Translationspositionen längs mindestens zweier im wesentlichen senkrechter Translationsachsen und das Positionieren der Resektionsführung in ausgewählten Rotationspositionen um mindestens zwei im wesentlichen senkrechte Rotationsachsen aufweisen. Alternativ kann der Schritt des selektiven Einstellens der Position der Resektionsführung das Positionieren der Resektionsführung in ausgewählten Translationspositionen längs dreier im wesentlichen gegenseitig senkrechter Translationsachsen und das Positionieren der Resektionsführung in ausgewählten Rotationspositionen um drei im wesentlichen gegenseitig senkrechte Rotationsachsen aufweisen.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß sie ein chirurgisches Instrument bereitstellt, das an einer anatomischen Struktur angebracht werden kann und einen Werkzeugabschnitt aufweist, der nach der Anbringung des chirurgischen Instruments relativ zur anatomischen Struktur einstellbar umpositioniert werden kann. Die Umpositionierung des Werkzeugabschnitts kann unter Verwendung eines Computerbildführungssystems geführt werden, und die Erfindung stellt dadurch ein in hohem Maße einstellbares, relativ kleines Instrument bereit, das haltend an der interessieren anatomischen Struktur angebracht und mit einer Vielfalt von computerimplementierten Bildführungssystemen verwendet werden kann.
Ein anderer Vorteil ist, daß sie ein chirurgisches Instrument bereitstellt, das an einer anatomischen Struktur ange bracht werden kann und einen Werkzeugabschnitt aufweist, der relativ zum Verankerungsglied in mehreren Freiheitsgraden einstellbar umpositionierbar ist. In einigen Ausführungsformen ist der Werkzeugabschnitt um sechs Freiheitsgrade relativ zum Verankerungsglied einstellbar.
Noch ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß sie ein chirurgisches Instrument bereitstellt, das leicht eingestellt werden kann, um eine Resektionsführung richtig bzw. genau zu positionieren, wenn eine Tibia reserziert bzw. herausgeschnitten wird, um die Tibia zur Aufnahme des tibialen Implantats einer Kniegelenkprothese vorzubereiten.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen vorgenommen wird, werden die obenerwähnten und anderen Merkmale und Aufgaben dieser Erfindung und die Weise, sie zu erhalten, deutlicher werden und wird die Erfindung selbst besser verstanden werden. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht mit aufgelösten Einzelteilen eines erfindungsgemäßen chirurgischen Instruments.
2 eine Vorderansicht des chirurgischen Instruments der 1.
3 eine Seitenansicht des chirurgischen Instruments der 1.
4 eine Ansicht eines Bezugsglieds.
5 eine Seitenansicht des Bezugsglieds der 4.
6 eine Ansicht einer Tibia.
7 eine Ansicht des chirurgischen Instruments der 1, das an einer Tibia angebracht ist.
Entsprechende Bezugszeichen zeigen über die einigen Ansichten hinweg entsprechende Teile an. Obwohl die hierin dargelegte Erläuterung eine Ausführungsform der Erfindung in einer Form veranschaulicht, ist die unten offenbarte Ausführungsform nicht dazu bestimmt, erschöpfend zu sein oder so ausgelegt zu werden, daß sie den Rahmen der Erfindung auf die präzise offenbarte Form begrenzt.
Beschreibung der vorliegenden Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein chirurgisches Instrument 20 in 1 gezeigt. Das Instrument 20 weist ein Verankerungsglied 22 auf, das einen ersten Abschnitt aufweist, der an einer anatomischen Struktur sicherbar ist, die in der dargestellten Ausführungsform ein Gewindeschaft 24 ist. Das Verankerungsglied 22 weist außerdem einen kugelförmigen Abschnitt 26 und einen hexagonalen Schaftabschnitt 28 auf. Das Verankerungsglied 22 definiert eine Achse 30.
Das Instrument 20 weist außerdem einen ersten Schlittenkörper 32 auf, der einstellbar mit dem kugelförmigen Abschnitt 26 des Verankerungsglieds 22 in Eingriff steht. Der Schlittenkörper 32 weist ein Einstellglied 34 auf, das in der dargestellten Ausführungsform die Form eines Gewindestifts zum selektiven Eingriff mit dem kugelförmigen Abschnitt 26 annimmt. Die Stellschraube 34 steht mit einer Gewindeöffnung 35 im Schlittenkörper 32 im Gewindeeingriff. Das distale Ende 36 der Stellschraube 34 kann eine Oberfläche aufweisen, die einen Abschnitt einer Kugel definiert bzw. ausbildet, die denselben Radius wie der kugelförmige Abschnitt 26 aufweist, um den Oberflächenbereich des Eingriffs zwischen der Stellschraube 34 und dem kugelförmigen Abschnitt 26 zu erhöhen. Der kugelförmige Abschnitt 26 ist zwischen der Stellschraube 34 und einem Sitz bzw. Auflager 38 in einer Öffnung 33 angeordnet, die durch den Schlittenkörper 32 ausgebildet wird. Ein fester Eingriff der Stellschraube 34 mit dem kugelförmigen Abschnitt 26 spannt den kugelförmigen Abschnitt gegen den Sitz 38 vor und sichert den kugelförmigen Abschnitt 26 relativ zum Schlittenkörper 32 in einer erwünschten Orientierung, wie im folgenden in näheren Einzelheiten erläutert wird.
Der erste Schlittenkörper 32 weist außerdem einen bogenförmigen Befestigungsabschnitt 40 auf, der einen Schlitz 42 definiert, der eine Quer-Öffnung 44 aufweist. Ein Gleitstift 46 sitzt im Schlitz 42 und kann darin gleiten. Der Gleitstift 46 weist eine Gewindeöffnung 48 zur Aufnahme der Stellschraube bzw. Gewindestifts 50 auf. Die Stellschraube 50 steht durch die Öffnung 44 vor, um mit dem Gleitstift 46 in Eingriff zu treten, und das Festziehen der Schraube 50 sichert den Gleitstift 46 in einer ausgewählten Position im Schlitz 42. Eine ringförmige Aussparung 52 ist nahe des Endes des Gleitstifts 46 angeordnet, das aus dem Schlitz 42 nach außen vorsteht. Der Stift 46 wird in eine Öffnung im zweiten Schlittenkörper 54 aufgenommen und ist darin drehbar. Eine Stellschraube 56 steht in die ringförmige Aussparung 52 vor, um den Stift 46 im zweiten Schlittenkörper 54 zu sichern. Wenn die Stellschraube 56 locker mit dem Gleitstift 46 in Eingriff tritt, sind die Stellschraube 56 und der zweite Schlittenkörper 54 um eine Achse 58 drehbar, die durch den Gleitstift 46 definiert wird. Ein fester Eingriff der Stellschraube 56 mit dem Gleitstift 46 sichert die Stellschraube 56 und den zweiten Schlittenkörper 54 in einer ausgewählten Rotationsposition bezüglich der Achse 58. Die Achse 58 verläuft im wesentlichen senkrecht zur Achse 30 und schneidet die Achse 30, wenn sie mittig im Schlitz 42 angeordnet ist.
Es ist eine gabelförmige Haltestruktur 60 am Ende des zweiten Schlittenkörpers 54 gegenüber dem Gleitstift 46 angeordnet. Wenn das Instrument 20 an einer Tibia befestigt bzw. angebracht ist, können distale Enden 62 der Haltestruktur 60 in Kontakt mit der Tibia angeordnet werden, um dem befestigten Instrument 20 eine größere Stabilität bereitzustellen. Der Schlittenkörper 54 weist eine mittige, zylindrisch geformte Öffnung 64 auf, die sich von der naheliegenden gabelförmigen Struktur 60 zu einem zentralen Hohlraum 66 erstreckt, der durch den Schlittenkörper 54 definiert wird. Ein Halteschaft 68 weist einen Gewindeabschnitt 70 an einem Ende und einen Kopf 72 auf, der einen rechteckigen Durchgang 74 an seinem gegenüberliegenden Ende definiert. Der Halteschaft 68 erstreckt sich durch die Öffnung 64. Der Gewindeabschnitt 70 steht mit einem Einstellknopf 76 in einem Gewindeeingriff, der eine mittig angeordnete Gewindeboh rung und eine gerändelte Außenfläche aufweist. Die Achse des Schafts 68 und die Bohrung, die durch den Kopf 76 definiert wird, erstrecken sich koaxial mit dem Stift 46 und entsprechen der Achse 58. Der Knopf 76 ist im Hohlraum 66 drehbar, ist jedoch nicht längs der Achse 58 translatierbar, und eine Rotation des Knopfes 76 translatiert den Schaft 68 längs der Achse 58 durch die Relativrotation des Gewindeabschnitts 70 und der Gewindebohrung des Knopfes 76.
Am Schaft 68 ist ein Werkzeugabschnitt 80 angebracht, der ein Befestigungsglied 78 bzw. Halteglied aufweist. Das Befestigungsglied 78 weist einen rechteckigen Querschnitt auf und ist gleitend im Durchgang 74 angeordnet. Die nicht kreisförmige Querschnittsform des Befestigungsglieds 78 und des Durchgangs 74 verhindern, daß sich das Befestigungsglied 78 im Durchgang 74 dreht. Der Werkzeugabschnitt 80 kann selektiv relativ zum Halteschaft 68 translatiert werden, indem das Glied 78 im Durchgang 74 längs einer Achse 82 gleitet, die durch das Glied 78 definiert wird. Die Achse 82 ist im wesentlichen senkrecht zur Achse 58 angeordnet.
Der Werkzeugabschnitt 80 weist außerdem einen Führungsschlitz 84 auf, der verwendet werden kann, um eine Schneide bzw. Schneideklinge zu führen, wenn eine proximale Tibia reserziert bzw. herausgeschnitten wird, um die Tibia zur Aufnahme eines tibialen Implantats vorzubereiten, das einen Teil einer Kniegelenkprothese bildet. Nahe der gegenüberliegenden Enden des Führungsschlitzes 84 sind zwei Paare von Öffnungen 86 und 88 angeordnet. Wenn der Werkzeugabschnitt an einem gewünschten Ort relativ zur Tibia positioniert worden ist, wie im folgenden in näheren Einzelheiten erläutert wird, können Gewindestifte durch Öffnungen 86 nahe der beiden gegenüberliegenden Enden des Schlitzes 84 eingesetzt werden, um den Werkzeugabschnitt 80 fest an der Tibia zu sichern, bevor die Tibia reserziert wird. Alternativ können Öffnungen 88, die geringfügig größer als die Öffnungen 86 sind, Schrauben aufnehmen, um den Werkzeugab schnitt 80 fest und direkt an der Tibia zu sichern. Ähnlicherweise können Öffnungen 87, 89 in der gegabelten Haltestruktur 60 Gewindestifte oder Schrauben aufnehmen, um die Haltestruktur 60 an einer anatomischen Struktur zu sichern.
Es wird ein Bezugsglied 90 in den 4 und 5 gezeigt Das Bezugsglied 90 weist einen Befestigungsabschnitt 92 und einen Registrierungsabschnitt 94 auf. Am Registrierungsabschnitt 94 sind mehrere Bezugselemente 96 angebracht. In der offenbarten Ausführungsform sind drei nicht-linear positionierte Bezugselemente 96 am Bezugsglied 90 angebracht und weisen einen kugelförmigen Abschnitt 100 auf, der an einem Stiel 98 angebracht ist. Der kugelförmige Abschnitt 100 ist eine reflektierende Struktur, die verwendet wird, Licht zu reflektieren, um die Erfassung und Registrierung der Bezugselemente 96 in einem computerimplementierten Bildführungssystem zu erleichtern, wie unten detaillierter erläutert wird.
Das Bezugsglied 90 ist am Werkzeugabschnitt 80 abnehmbar anbringbar, in dem der Befestigungsabschnitt 92 im Schlitz 84 positioniert wird. Der Befestigungsabschnitt 92 ist so gestaltet, daß er genau in den Schlitz 84 paßt, so daß das Anbringen des Bezugsglieds 90 die Bezugselemente 96 an bekannten Relativpositionen und Orientierungen zum Werkzeugabschnitt 80 positionieren wird. Das Bezugsglied 90 kann optional einen Vorsprung 102 aufweisen, der sich quer zur Länge des Befestigungsabschnitts 92 erstreckt und der angrenzend an den Schlitz 84 an den Werkzeugabschnitt 80 anstößt, um das Anbringen des Bezugsglieds 90 an einer bekannten und reproduzierbaren Relativposition zum Werkzeugabschnitt 80 zu erleichtern.
In alternativen Ausführungsformen können die Bezugselemente 96 dauerhaft am Werkzeugabschnitt 80 gesichert oder einzeln abnehmbar am Werkzeugabschnitt 80 angebracht werden. Alternative Bezugselemente können außerdem Elemente, die ein Signal wie eine Infrarotemission emittieren, die durch das computerimplementierte Bildführungssystem detektierbar ist, strahlenundurchlässige Bezugselemente und andere Arten von Bezugselementen auf weisen, die in der Technik bekannt sind. Wenn strahlenundurchlässige Bezugselemente eingesetzt werden, kann das Bezugsglied 90 durch ein strahlendurchlässiges Material gebildet werden und vorteilhafterweise die Bezugselemente 96 in einem Abstand vom Körper des Instruments 20 angeordnet werden, um die Möglichkeit einer Störung der Erfassung der strahlenundurchlässigen Bezugselemente einzuschränken. In der in der dargestellten Ausführungsform ist das Instrument 20 aus rostfreiem Stahl hergestellt, einem strahlenundurchlässigen Material. In der dargestellten Ausführungsform besteht das Bezugsglied 90 aus einer Aluminiumstruktur. Die Verwendung eines abnehmbar angebrachten Bezugsglieds 90, an dem die Bezugselemente 96 angebracht sind, erleichtert die Verwendung des Instruments 20 mit verschiedenen Arten von Bildführungssystemen, indem unterschiedliche Bezugsglieder ermöglicht werden, die dieselbe physikalische Form aufweisen, jedoch mit unterschiedlichen Arten von Bezugselementen, die mit einer einzigen Instrumentenkörpergestaltung verwendet werden sollen.
Die maßgeblichen Abmessungen des Werkzeugabschnitts 80 und die Anordnung der Bezugselemente 96 relativ zum Werkzeugabschnitt 80, wenn das Bezugsglied 90 am Werkzeugabschnitt 80 angebracht ist, können im voraus bestimmt werden, und diese Daten können in ein Bildführungssystem eingegeben werden. Die maßgeblichen Abmessungsdaten, die die anatomische Struktur betreffen, die der Gegenstand der chirurgischen Prozedur ist, können ebenfalls vor der chirurgischen Prozedur in das Bildführungssystem eingegeben werden.
Wie in der Technik bekannt ist, können die maßgeblichen Abmessungsdaten, die eine interessierende anatomische Struktur betreffen, z. B. eine Tibia, unter Verwendung von Daten bestimmt werden, die aus Bildern der anatomischen Struktur erfaßt werden, um eine Datenbank zu erzeugen, die ein Modell der anatomischen Struktur repräsentiert. Das Modell der anatomischen Struktur kann ein dreidimensionales Modell sein, das entwickelt wird, indem eine Reihe zweidimensionaler Bilder der anatomi schen Struktur erfaßt werden. Alternativ kann das Modell der anatomischen Struktur aus einem Satz von zweidimensionalen Bildern, die bekannte räumliche Beziehungen aufweisen, oder einer anderen Datenstruktur bestehen, die verwendet werden kann, um Informationen zu übermitteln, die die dreidimensionale Form der anatomischen Struktur betreffen. Das Modell der anatomischen Struktur kann dann verwendet werden, um Darstellungen der anatomischen Struktur aus verschiedenen Perspektiven für präoperative Planungszwecke und intraoperative Navigationszwecke zu erzeugen. Es kann eine Vielfalt von Techniken eingesetzt werden, um ein solches dreidimensionales Modell einer anatomischen Struktur zu erzeugen, und umfaßt Computertomographie (CT), Kernspintomographie (MRI), Positronenemissionstomographie (PET), Ultraschallabtastung und Röntgenabbildungstechniken.
Das durch solche Abbildungstechniken erhaltene Modell der anatomischen Struktur kann für die intraoperative Führung eines chirurgischen Instruments verwendet werden, indem die Bestimmung und Anzeige der Relativposition und Orientierung des chirurgischen Instruments bezüglich der tatsächlichen anatomischen Struktur ermöglicht wird. Wenn zum Beispiel das Modell der anatomischen Struktur aus einem Satz zweidimensionaler Bilder besteht, die bekannte räumliche Beziehungen aufweisen, können während der chirurgischen Prozedur mehrere solche Bilder gleichzeitig angezeigt werden. Indem außerdem die Position des Instruments in den Bildern angezeigt wird und Bilder angezeigt werden, die aus unterschiedlichen Perspektiven aufgenommen werden, z. B. irgendein Bild, das die Anzeige der Instrumentbewegung längs der x- und y-Koordinatenachsen ermöglicht, und ein anderes Bild, das die Anzeige der Instrumentbewegung längs der z-Achse ermöglicht, können die einzelnen Bilder zusammen die Bewegung des Instruments in drei Dimensionen darstellen.
Für Verweiszwecke wird ein Koordinatensystem, das durch die tatsächliche anatomische Struktur definiert wird, die der interessierende Gegenstand ist, hierin als das anatomische Koordinatensystem bezeichnet, und ein Koordinatensystem, das durch das dreidimensionale Modell der anatomischen Struktur definiert wird, wird als das Bildkoordinatensystem bezeichnet. Daten, die die feste Größe und Form des chirurgischen Instruments oder eines maßgeblichen Abschnitts davon betreffen, die in der bildgeführten Prozedur verwendet werden, werden ebenfalls präoperativ bestimmt, um ein dreidimensionales Modell des Instruments oder der maßgeblichen Abschnitte davon zu erhalten.
Starre anatomische Strukturen, wie Skelettelemente, sind für solche bildgeführten chirurgischen Techniken gut geeignet, und es können einzelne Skelettelemente verwendet werden, um getrennte Koordinatensysteme zu definieren. Die unterschiedlichen starren Strukturen, z. B. Skelettelemente, können einer Relativbewegung unterworfen sein, zum Beispiel können der Femur und die Tibia eines Patienten während der chirurgischen Prozedur relativ bewegt werden, und es können getrennte dreidimensionale Modelle und Koordinatensysteme für die unterschiedlichen Skelettelemente erzeugt werden. Während einer Knieersatzprozedur kann ein dreidimensionales Modell der Tibia, das ein erstes Koordinatensystem definiert, während der Resektion der Tibia genutzt werden, während ein getrenntes Koordinatensystem, das durch ein dreidimensionales Modell des Femurs definiert ist, während der Resektion des Femurs genutzt werden kann.
Wenn bildgeführte chirurgische Techniken durchgeführt werden, wird das Bildkoordinatensystem mit dem anatomischen Koordinatensystem registriert, und außerdem wird die Position des chirurgischen Instruments mit dem Bildkoordinatensystem registriert. Nach der Registrierung sowohl der tatsächlichen anatomischen Struktur als auch des chirurgischen Instruments können die Relativposition und Orientierung des chirurgischen Instruments an den Chirurgen übermittelt werden, indem beruhend auf den dreidimensionalen Modellen der anatomischen Struktur und des Instruments, die vorher erfaßt wurden, Bilder der anatomischen Struktur und des Instruments zusammen angezeigt werden.
Computerimplementierte Bildführungssysteme, die für die Registrierung einer tatsächlichen anatomischen Struktur mit einem dreidimensionalen Modell, das jene Struktur repräsentiert, samt der Registrierung oder Lokalisierung eines chirurgischen Instruments im Bildkoordinatensystem bereitstellt, um die Anzeige der Relativpositionen des chirurgischen Instruments und der tatsächlichen anatomischen Struktur zu ermöglichen, sind in der Technik bekannt. Bekannte Verfahren zum Registrieren der anatomischen Struktur mit dem Bildkoordinatensystem umfassen die Verwendung von implantierten Bezugsmarkierungen, die durch eine oder mehrere Abbildungstechniken erkennbar sind. Alternativ umfassen sie Implantate, die durch physikalische Anordnung einer Digitalisierungssonde oder einer ähnlichen Vorrichtung lokalisiert werden können, die sich mit dem Implantat in Kontakt oder an einer bekannten Orientierung bezüglich des Implantats befindet. Anstelle der Verwendung von Implantaten kann es auch möglich sein, die beiden Koordinatensysteme durch Ausrichtung mit anatomischen charakteristischen Merkmalen zu registrieren.
Verfolgungsvorrichtungen, die verschiedene Techniken einsetzen, die die Registrierung oder Lokalisierung eines chirurgischen Instruments und die Verfolgung der Instrumentenbewegung bezüglich des anatomischen Koordinatensystems ermöglichen, das mit dem Bildkoordinatensystem registriert worden ist, sind ebenfalls bekannt. Zum Beispiel sind optische Verfolgungssysteme, die Licht erfassen, das entweder durch reflektierende Targets reflektiert wird oder durch Lokalisierungsstrahler emittiert wird, die in einer bekannten Orientierung zum Instrument gesichert sind, zur Bestimmung der Position eines chirurgischen Instruments und zum Registrieren der Position des Instruments in einem Bildkoordinatensystem bekannt, das ein dreidimensionales Modell einer anatomischen Struktur repräsentiert. Ein solches Verfolgungssystem kann die Form einer Sensoreinheit annehmen, die ein oder mehrere Linsen aufweist, die jeweils auf eine getrennte ladungsgekoppelte Vorrichtung (CCD) fokussiert sind, die für Infrarotlicht empfindlich ist. Die Sensoreinheit erfaßt Infrarotlicht, das durch drei oder mehr nicht-linear positionierte lichtemittierende Dioden (LEDs) emittiert wird, die re lativ zum Instrument gesichert sind. Ein Prozessor analysiert die Bilder, die durch die Sensoreinheit aufgenommen werden und berechnet die Position und Orientierung des Instruments. Durch Registrieren der Position der Abtasteinheit im Bildkoordinatensystem kann die Position des Instruments relativ zur anatomischen Struktur, die ebenfalls mit dem Bildkoordinatensystem registriert worden ist, bestimmt und verfolgt werden, wenn das Instrument relativ zur anatomischen Struktur bewegt wird.
Alternative Lokalisierungssysteme können Lokalisierungsstrahler einsetzen, die ein elektromagnetisches Signal emittieren. Es ist außerdem möglich, digitalisierende physikalische Sonden einzusetzen, die an vorgegebenen Stellen am Instrument mit dem Instrument in physikalischen Kontakt gebracht werden, um die Position des Instruments zu registrieren.
In der offenbarten Ausführungsform weist das Lokalisierungssystem eine Lichtquelle auf, und die Bezugselemente 96 reflektieren das Licht. Das Lokalisierungssystem detektiert dann das reflektierte Licht und berechnet die Stelle der einzelnen Bezugselemente 96 in einer bekannten Weise. Die Bezugselemente 96 können von Northern Digital Inc. erhalten werden, die eine Niederlassung in 103 Randall Dr., Waterloo, Ontario, Kanada, N2V1C5 hat. Es können auch andere Lokalisierungssysteme mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden, wie jene, die Bezugselemente einsetzen, die ein Signal emittieren oder die strahlenundurchlässig sind. Northern Digital Inc. liefert Bildführungssysteme unter den Markennamen Optotrak^® und Polcris^®, die mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden können.
Es wird nun die Verwendung des Instruments 20 in der Resektion einer proximalen Tibia erläutert. Wenn eine Kniegelenkprothese implantiert wird, muß die proximale Tibia vorbereitet werden, um das tibiale Implantat aufzunehmen. Die Vorbereitung der proximalen Tibia umfaßt typischerweise die Resektion des Tibiaplateaus, die die proximale Tibia mit einer geneigten planaren Fläche hinterläßt. Die erwünschte Höhe und der anteriore/posteriore Winkel der planaren Fläche, die das reserzierte bzw. herausgeschnittene Tibiaplateau definiert, können präoperativ festgelegt werden, und der Ort dieser erwünschten Resektionsebene kann in das Bildkoordinatensystem transformiert und mit dem dreidimensionalen Modell der Tibia angezeigt werden, wie es in der Technik bekannt ist. 6 stellt eine Tibia 104 und den Ort einer erwünschten Resektionsebene 106 dar. 7 stellt das Instrument 20 dar, das an der Tibia 104 angebracht bzw. befestigt ist. Ein Instrument, das verwendet werden kann, um den Femur zu reserzieren, wird durch James B. Grimm u. a. in einer US-Patentanmeldung mit dem Titel „SURGICAL INSTRUMENT AND METHOD OF POSITIONING THE SAME" beschrieben, das ein Anwaltsaktenzeichen ZIM0163 trägt und am selben Datum wie die vorliegende Anmeldung unter der europäischen Anmeldenummer 03257978.1 eingereicht wurde und hierin ausdrücklich durch Verweis aufgenommen ist.
Das Instrument 20 wird an der Tibia 104 gesichert, indem zuerst das Verankerungsglied 22 an der Tibia 104 gesichert wird. Der Werkzeugabschnitt 80 wird dann relativ zum Verankerungsglied 22 einstellbar umpositioniert, um den Schlitz 84 mit der Resektionsebene 106 auszurichten. Der Werkzeugabschnitt 80 ist relativ zum Verankerungsglied 22 in allen sechs Freiheitsgraden einstellbar umpositionierbar, d. h. er kann längs dreier, im wesentlichen senkrechter Achsen translatierbar eingestellt und um drei im wesentlichen senkrechte Achsen drehbar eingestellt werden. Diese Bewegungsfreiheit ermöglicht, daß das Verankerungsglied 22 an der Tibia 104 irgendwo innerhalb des allgemeinen Bereichs eingestellt werden kann, der es immer noch zuläßt, daß die Resektionsführung, d. h. der Schlitz 84 in einer koplanaren Beziehung zur erwünschten Resektionsebene 106 positioniert werden kann.
Die Reihenfolge, in der die unterschiedlichen Einstellungen des Werkzeugabschnitts 80 nach dem Sichern des Verankerungsglieds 22 an der Tibia 104 vorgenommen werden, kann variieren, und kann falls notwendig oder wünschenswert ein iterativer Prozeß sein. Zum Beispiel könnten anfänglich mehrere grobe Ein stellungen vorgenommen werden, um den Werkzeugabschnitt 80 annähernd in seiner korrekten Position anzuordnen, dann könnte das Bezugsglied 90 im Computerbildführungssystem registriert werden und dann der Werkzeugabschnitt 80 weiter eingestellt werden, falls notwendig, um den Schlitz 84 mit der erwünschten Resektionsebene 106 auszurichten. In einer Einstellungsabfolge besteht die erste Einstellung darin, das Instrument 20 richtig um die Rotationsachse 30 zu positionieren, die durch das Verankerungsglied 22 definiert wird. Wenn das Instrument 20 in der richtigen Orientierung um die Achse 30 positioniert ist, wird das maßgebliche Rotationssicherungsglied, d. h. die Stellschraube 34 festgezogen, um die relativen Positionen des kugelförmigen Abschnitts 26 und des Schlittenkörpers 32 zu sichern. Danach wird die Translationsposition des Schlittenkörpers 54 relativ zum Verankerungsglied 22 längs der Achse 43 eingestellt, die durch den Schlitz 42 definiert ist, um den Werkzeugabschnitt 80 in der erwünschten Position zu positionieren. Obwohl der Schlitz 42 leicht bogenförmig ist, ist die Krümmung des Schlitzes 42 gering, und der Schlitz 42 definiert eine Translationsachse 43, die im wesentlichen wechselseitig zu den Translationsachsen 58 und 82 senkrecht ist. Wenn sich der Werkzeugabschnitt 80 in seiner ausgewählten Translationsposition längs der Achse 43 befindet, wird das maßgebliche Translationssicherungsglied, d. h. die Stellschraube 50 festgezogen, um die relativen Positionen des Stifts 46 und des Schlittenkörpers 32 zu sichern.
Es wird dann die Rotationsposition des Werkzeugabschnitts 80 um die Achse 58 eingestellt, indem das maßgebliche Rotationssicherungsglied, d. h. die Stellschraube 56 gelockert wird, der Schlittenkörper 54 und der Werkzeugabschnitt 80 einstellbar umpositioniert werden, um den Werkzeugabschnitt 80 in seiner erwünschten Rotationsposition um die Achse 58 anzuordnen, und die Stellschraube 56 wieder festgezogen wird. Die Höhe der Resektion wird dann durch Rotation des relevanten Translationssicherungsglieds, d. h. des Knopfes 76 eingestellt, um den Halte schaft 68 längs der Achse 58 selektiv zu translatieren. Die anteriore/posteriore Neigung der Resektion kann dann eingestellt werden, indem das Instrument 20 um den kugelförmigen Abschnitt 26 um eine Rotationsachse 27 gedreht wird, die im wesentlichen wechselseitig zu den Rotationsachsen 30 und 58 senkrecht ist. Die Rotation um die Achse 27 wird durchgeführt, indem die Stellschraube 34 gelockert wird, das Instrument 20 umpositioniert und die Stellschraube 34 wieder festgezogen wird. Die Relativrotation des Instruments 20 um den kugelförmigen Abschnitt 26 ist nicht auf die Achse 27 beschränkt, wenn die Stellschraube 34 gelockert wird, und es ist außerdem eine Rotation um die Achsen 30 und 58 möglich, wenn die Stellschraube 34 gelockert wird.
Nachdem der Schlitz 84 in Ausrichtung mit der erwünschten Resektionsebene 106 positioniert worden ist, wird der Werkzeugabschnitt 80 längs der Achse 82 translatiert, indem der Werkzeugabschnitt 80 relativ zum Halteschaft 68 verschoben wird, bis der Werkzeugabschnitt 80 die Tibia 104 berührt. Der Werkzeugabschnitt 80 wird dann direkt an der Tibia 104 gesichert, indem durch die Öffnungen 86 Gewindestifte in der Tibia 104 angeordnet werden, oder indem durch die Öffnungen 88 Schrauben an der Tibia 104 gesichert werden. Nachdem der Werkzeugabschnitt 80 fest an der Tibia 104 gesichert ist, wird die Resektionsführung, die durch den Schlitz 84 gebildet wird, verwendet, um eine Schneideklinge in die Resektion der Tibia 104 zu führen. In einer alternativen Ausführungsform kann der Werkzeugabschnitt 80 eine Fräsführung definieren, um die Resektion der Tibia 104 zu erleichtern. Der Werkzeugabschnitt 80 kann außerdem zur Verwendung in anderen chirurgischen Prozeduren eingerichtet sein und/oder eine alternative Funktion ausführen, z. B. eine Bohrführung bereitstellen.
Während diese Erfindung so beschrieben worden ist, daß sie eine exemplarische Gestaltung aufweist, kann die vorliegende Erfindung weiter modifiziert werden. Diese Anmeldung ist daher dazu bestimmt, irgendwelche Variationen, Verwendungen oder An passungen der Erfindung unter Verwendung ihrer allgemeinen Prinzipien abzudecken.

Claims

Chirurgisches Instrument zur Verwendung mit einer anatomischen Struktur, wobei das Instrument aufweist: ein Verankerungsglied (22), das einen ersten Abschnitt (24) aufweist, der an der anatomischen Struktur sicherbar ist; einen Instrumentenkörper, der einen Werkzeugabschnitt (80) aufweist, wobei der Werkzeugabschnitt (80) relativ zum Verankerungsglied (22) längs dreier senkrechter Translationsachsen (43, 58, 82) selektiv translatierbar ist, und der Werkzeugabschnitt (80) relativ zum Verankerungsglied (22) um eine Rotationsachse selektiv drehbar ist; mindestens ein Translationssicherungsglied (50, 76) zur festen Sicherung des Werkzeugabschnitts (80) in einer ausgewählten Translationsposition längs einer der Translationsachsen (43, 58, 82); mindestens ein Rotationssicherungsglied (34, 56) zur festen Sicherung des Werkzeugabschnitts (80) in einer ausgewählten Rotationsposition um eine der Rotationsachsen (27, 30, 58); dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugabschnitt (80) relativ zum Verankerungsglied (22) um drei senkrechte Rotationsachsen (27, 30, 58) selektiv drehbar ist.
Chirurgisches Instrument (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Translationssicherungsglied (50, 76) mindestens zwei Translationssicherungsglieder (50,76) aufweist, wobei jedes der Translationssicherungsglieder (50, 76) den Werkzeugabschnitt (80) in einer ausgewählten Translationsposition längs einer der Translationsachsen (43, 58, 82) sichert.
Chirurgisches Instrument (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Rotationssicherungsglied (34, 56) mindestens zwei Rotationssicherungsglieder (34, 56) aufweist, wobei jedes der Rotationssicherungsglieder (34, 56) den Werkzeugabschnitt (80) in einer ausgewählten Rotationsposition um eine der Rotationsachsen (27, 30, 58) sichert.
Chirurgisches Instrument (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner mindestens ein Bezugselement (96) aufweist, das in einem computerimplementierten Bildführungssystem registrierbar ist, wobei das mindestens eine Bezugselement (96) relativ zum Werkzeugabschnitt (80) in einer vorgegebenen Orientierung positioniert ist.
Chirurgisches Instrument (20) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Bezugselement (96) mindestens drei nicht-linear positionierte Bezugselemente (96) aufweist.
Chirurgisches Instrument (20) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Bezugselement (96) relativ zum Werkzeugabschnitt (80) in einer vorgegebenen Orientierung am Instrument abnehmbar anbringbar ist.
Chirurgisches Instrument (20) nach Anspruch 4, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Bezugselement (96) mindestens drei nicht-linear positionierte Bezugselemente (96) aufweist, die an einem Bezugsglied (90) angeordnet sind, wobei das Bezugsglied (90) relativ zum Werkzeugabschnitt (80) in einer vorgegebenen Orientierung an dem Instrument (20) abnehmbar anbringbar ist.
Chirurgisches Instrument (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner erste und zweite Schlittenabschnitte (32, 54) aufweist, der erste Schlittenabschnitt (32) am Verankerungsglied (22) gesichert ist, wobei der erste Schlittenabschnitt (32) und das Verankerungsglied (22) relativ und selektiv umpositionierbar sind; der zweite Schlittenabschnitt (34) am ersten Schlittenabschnitt (32) gesichert ist, wobei der zweite Schlittenabschnitt (34) und der erste Schlittenabschnitt (32) relativ und selektiv umpositionierbar sind; der Werkzeugabschnitt (80) am zweiten Schlittenabschnitt (34) gesichert ist, wobei der Werkzeugabschnitt (80) und der zweite Schlittenabschnitt (34) relativ und selektiv umpositionierbar sind.
Chirurgisches Instrument (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt (24) des Verankerungsglieds (22) einen Gewindeschaft aufweist, der mit der anatomischen Struktur in Eingriff bringbar ist, und der Werkzeugabschnitt (80) eine Instrumentenführung (84) aufweist.
Chirurgisches Instrument (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Instrument ferner aufweist: mindestens ein Bezugselement, das in einem computerimplementierten Bildführungssystem registrierbar ist, wobei das mindestens eine Bezugselement durch eine Bewegung des Werkzeugabschnitts (80) relativ zum Verankerungsglied (22) bewegt wird.
Chirurgisches Instrument (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Instrument (20) zur Resektion einer Tibia verwendet wird.