DE69917244T2

DE69917244T2 - Verfahren und anordnung zur bestimmung der lage von fixiermitteln

Info

Publication number: DE69917244T2
Application number: DE69917244T
Authority: DE
Inventors: Stig Lindequist
Original assignee: Medical Robotics i Stockholm AB
Current assignee: Medical Robotics i Stockholm AB
Priority date: 1998-04-01
Filing date: 1999-03-30
Publication date: 2005-05-04
Anticipated expiration: 2019-03-31
Also published as: JP2002509751A; SE9801168L; CN1303248A; AU3543899A; WO1999049786A1; CA2369039A1; DE69917244D1; KR20010042379A; JP4025508B2; ATE266357T1; IL138673A0; EP1067864A1; SE9801168D0; EP1067864B1; SE510968C2; US6567681B1

Description

Gebiet der Erfindung
Die Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Bestimmung, wo Fixiereinrichtungen für Hüftfrakturen zu positionieren sind und eine Anordnung zum Schaffen einer Anbringung der Fixiereinrichtungen, die durch Daten des Verfahrens gesteuert wird.
Stand der Technik
Vorliegende Verfahren, beispielsweise bezüglich Hüftfraktur-Operationen, erfordern sehr viel handwerkliches Können. Ein Patient mit einem gebrochenen Bein wird auf einen Fraktur-Tisch auf den Rücken gelegt und eine Einrenkungsbewegung (reduction maneuver) wird durchgeführt. Der Fuß eines verletzten Beins wird in einem speziell konstruierten Schuh fest fixiert. Ziehen und Drehen werden angewandt, bis die Fraktur eingerenkt ist.
Eine Fixierung eines verletzten Beins ist normalerweise so fest, daß keine Bewegung stattfinden wird, wenn nicht eine beträchtliche Kraft auf das Bein angewandt wird. Ein mobiler Röntgenstrahl-Apparat, ein „C-Arm", mit zwei senkrechten Röntgenaufnahmen, den anteroposterioren (AP) und den lateralen (Lat) Projektionen, überprüft die Qualität der Einrenkung. Dieses Ergebnis einer Einrenkung kann nur durch zumindest zwei Röntgenaufnahmen beurteilt werden, und eine Korrektur von Änderungen in der Hüftdrehung ist nicht möglich.
Schrauben werden eingesetzt, um die gebrochenen Knochenteile zu fixieren. Die Schrauben werden von einem mit der Hand gehaltenen Bohrer eingeführt, der Führungslöcher für die Schrauben öffnet, wobei ein Chirurg die Position des Bohrers aus den zwei senkrechten Röntgenaufnahmen beurteilen und die dreidimensionale Position des Bohrers manuell anpassen muß, was eine sehr schwierige Aufgabe ist.
Leider muß die Einführung der Schrauben sehr oft wiederholt werden. Wiederholte Einführungsversuche zerstören die Knochenstruktur in dem Schenkelhals.
Um imstande zu sein, die Qualität nach einer durchgeführten Hüftfraktur-Operation zu überprüfen, wurde ein Verfahren zum Bestimmen der Position einer Fixiereinrichtung nach der Operation entwickelt. Es wurde von dem Erfinder der vorliegenden Erfindung in seiner Dissertation „Internal Fixation of Femoral Neck Fractures", Stockholm 1993, ISBN 91-628-0804-4, eingeführt. Dennoch wurde das Verfahren nur für Qualitätsüberprüfungen und wissenschaftliche Statistiken nach einer Operation genutzt, und es ist nicht aufgetreten, dass es für irgend jemanden offensichtlich war das Verfahren so zu modifizieren, daß es für die Bestimmung genutzt werden kann, wie und wo bei einer Femurknochenfraktur zu bohren ist, um Fixiereinrichtungen anzubringen und das Heilen der Fraktur bestmöglich zu erleichtern.
Heutzutage hat sich die orthopädische Operation auf hochentwickelte Hi-Tech-Implantate zu verbreitet, die manuell durch unpräzise Techniken eingefügt werden. Implantate manuell einzufügen ist eine Aufgabe für sehr erfahrene Chirurgen, mit beispielsweise 10 Jahren Erfahrung in dem vorliegenden medizinischen Gebiet.
Für Diagnosegruppen, wo sich eine große Anzahl an Verletzungen aufsummiert hat, ist das Ergebnis der durchgeführten Operation weniger befriedigend als es sein könnte. Hüftfrakturen gehören zu einer derartigen Gruppe, wobei alleine in Schweden ungefähr 18.000 Vorfälle/Jahr auftreten, 9.000 cervical und 9.000 pertro-chanterisch, bei Kosten von ungefähr SEK 1.4 Milliarden.
Trotz der mehr als 100 unterschiedlichen Fixierverfahren, die für diese Art von Frakturen entwickelt wurden, ist das Ergebnis der durchgeführten Operation relativ schlecht. So viel wie ungefähr 35% aller cervicalen Frakturen heilt nicht, und 20% von ihnen müssen innerhalb einer Zeitspanne von 1–2 Jahren erneut operiert werden. Für pertro-chanterische Frakturen liegen die gleichen Raten bei 10% beziehungsweise 14%. Jede erneute Operation kostet ungefähr SEK 185.000.
Es herrscht Übereinstimmung unter Chirurgen und anderen Experten, daß der Hauptgrund für den hohen Prozentsatz an erneuten Operationen eine ungenügende Positionierung der Fixierungsschrauben ist, welche die Fraktur während des folgenden Heilungsprozesses zusammenhalten, siehe „Fixation of femoral neck fractures: comparison of the Uppsala and Von Bahr screws". Von Rehnberg & Olerud, Acta Orthop Scand 60, 1989, S. 579–584.
Bei Betrachtung der Kosten von SEK 185.000 für eine erneute Operation, würde eine Abnahme des Verhältnisses derartiger Operationen um 50%, eine Ersparnis von SEK 160 Millionen an Kosten für Chirurgen erzielen. Ein größeres schwedisches Krankenhaus würde ungefähr SEK 8 Millionen sparen, nicht davon zu sprechen, was an Erleichterung für Patienten mit Frakturen gewonnen würde.
Eine bekannte Anordnung um die Operation zu unterstützen ist das sogenannte „ROBODOC^® Surgical Assistant System". Der ROBODOC^® Automat ist in der Lage, einen femoralen Kanal zur Plazierung einer Prothese ohne Zement exakt vorzubereiten.
Wegen der manuellen Operationstechnik, die bei Operationen bezüglich Knochenfrakturen nötig ist, und Beurteilungen aus den Röntgenaufnahmen in Echtzeit während einer Operation/operativen Behandlung ohne jegliche Geräte zum Durchführen einer Analyse, wird die Röntgenstrahlung für Patienten und das während der Operation diensthabende Personal unnötig hoch sein.
Aus diesem Grund würde es ein Vorteil sein, ein Verfahren und eine Anordnung zu schaffen, die einem Chirurgen beim Vorbereiten helfen und orthopädische Operationen unterstützen können. Ein derartiges Verfahren und eine Anordnung werden durch die anhängigen unabhängigen Ansprüche bekannt gemacht. Folglich schaffen das Verfahren und die Anordnung der vorliegenden Erfindung und Details davon derartige Vorteile.
Zusammenfassung der offenbarten Erfindung
Die Vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Verfahren, das zur Bestimmung, wo Fixiereinrichtungen für Hüftfrakturen zu positionieren sind, genutzt wird, und eine Anordnung, die genutzt wird, um Chirurgen zu unterstützen. Sie wird durch Daten des Verfahrens gesteuert. Das Verfahren ermöglicht das Erhalten von Daten aus konventionellen Röntgenaufnahmen, die aufgenommen wurden, um Frakturen zu detektieren. Folglich wird das Verfahren nach der Diagnose angewandt und bevor jegliche medizinische Behandlung stattgefunden hat.
Folglich schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur dreidimensionalen Bestimmung, wo Fixiereinrichtungen bei einer Hüftfraktur-Struktur zu positionieren sind, durch Analyse vor der Operation von wenigstens einer anteroposterioren und einer lateralen digitalisierten Röntgenaufnahme der Fraktur. Es weist die folgenden Schritte auf:
Bestimmung einer konstruierten Femurschaftachse aus den Aufnahmen aus mindestens zwei Mittelpunkten auf der Schaftachse und dem Ziehen einer Linie durch die Mittelpunkte;
Bestimmung einer konstruierten Schenkelhalsachse aus mindestens zwei Mittelpunkten auf der Halsachse und dem Ziehen einer Linie durch die Mittelpunkte;
Bestimmung von Schenkelhalswinkeln;
Bestimmung eines Femurkopfdurchmessers aus den Aufnahmen durch Anordnen eines Kreises über den Umfang des Femurkopfes;
Bestimmung eines Schenkelhalsdurchmessers aus den Röntgenaufnahmen durch Ziehen einer Linie, senkrecht zu der Schenkelhalsachse, an dem Schnittpunkt der Femurkopfkugel und der zentralen Schenkelhalsachse;
Skalieren und Drehen der Röntgenaufnahmen zu einer vorbestimmten Größe und Position, unter Verwendung eines Winkels zwischen dem Femurschaft und einer Y-Achse in den digitalisierten Röntgenaufnahmen, und dem Durchmesser des Femurkopfes bei beiden, AP und Lat Projektionen;
Bestimmung des Abstandes von der Halsachse und dem Mittelpunkt des Femurkopfes senkrecht zu der Schenkelhalsachse, was eine verbleibende Verschiebung der Hüftfraktur, die implizit aus dem Kopfdurchmesser bekannt ist, darstellt;
Bestimmung der Höhe einer medialen Kortex aus der anteroposterioren Aufnahme;
Darstellen der Schenkelhalswinkel;
Konstruieren und Darstellen der Querschnitte des Femurkopfes und Halses mit einem vorbestimmten Genauigkeitsgrad;
Drehen der Querschnitte des Femurkopfes und Halses, um ein Ausmaß der Derotation der Hüfte, auferlegt durch die Fraktur, zu bestimmen;
Darstellen des Ausmaßes der Hüftdrehung in den anteroposterioren und lateralen Röntgenaufnahmen; und
Nutzen der Schritte in einer Anordnung, um eine dreidimensionale Position zum Anbringen der Fixiereinrichtungen zu bestimmen, und um ein Werkzeug vorzujustieren, um in der Position zu arbeiten.
In einer Ausführungsform werden Schenkelhals-/Schaftwinkel als Linien und numerische Werte in den digitalisierten Aufnahmen dargestellt, wobei die Linien automatisch neu gezogen werden, wenn sich der Wert ändert.
Eine andere Ausführungsform weist auf, dass Zeichen für die Fixiereinrichtungen innerhalb des Querschnitts des Schenkelhalses plaziert werden.
Eine weitere Ausführungsform umfasst eine Warnfunktion, die aktiviert wird, wenn die Fixiereinrichtungen außerhalb des Femurkopfes oder Halses in den digitalisierten Aufnahmen plaziert werden.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, werden Fixiereinrichtungen zum Anbringen automatisch in Querschnitten in Bezug auf durchgeführte Messungen dargestellt.
Eine weitere Ausführungsform sieht Einrichtungen zum Ablegen von Zeichen für Fixiereinrichtungen in den digitalisierten Röntgenaufnahmen vor.
Noch eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist auf, dass die Linien von mindestens drei Mittelpunkten gezogene Regressionslinien sind.
Die erfindungsgemäße Anordnung schafft eine Anbringung von Fixiereinrichtungen bei einer Hüftfraktur-Struktur, durch Analysieren wenigstens einer anteroposterioren und einer lateralen digitalisierten Röntgenaufnahme der Fraktur. Sie weist auf:
eine Meßeinrichtung zur Bestimmung einer Femurschaftachse aus den Aufnahmen aus mindestens zwei Mittelpunkten auf der Schaftachse, und zum Ziehen einer Linie durch die Mittelpunkte;
eine Meßeinrichtung zur Bestimmung einer Schenkelhalsachse aus mindestens zwei Mittelpunkten auf der Halsachse und zum Ziehen einer Linie durch die Mittelpunkte;
eine Meßeinrichtung zur Bestimmung von Schenkelhalswinkeln;
eine Meßeinrichtung zur Bestimmung eines Femurkopfdurchmessers aus den Aufnahmen durch Anordnen eines Kreises über den Umfang des Femurkopfes;
eine Meßeinrichtung zur Bestimmung eines Schenkelhalsdurchmessers aus den Röntgenaufnahmen durch Ziehen einer Linie, senkrecht zu der Schenkelhalsachse, an dem Schnittpunkt der Femurkopfkugel und der zentralen Schenkelhalsachse;
eine Treibereinrichtung oder Funktion zum Skalieren und Drehen der Röntgenaufnahmen zu einer vorbestimmten Größe und Position, unter Verwendung eines Winkels zwischen dem Femurschaft und einer Y-Achse in den digitalisierten Röntgenaufnahmen, und dem Durchmesser des Femurkopfes in beiden, AP und Lat Projektionen;
eine Meßeinrichtung zur Bestimmung der Entfernung von der Schenkelhalsachse zu dem Mittelpunkt des Femurkopfes senkrecht zu der Schenkelhalsachse, was eine verbleibende Verschiebung der Fraktur, die implizit aus dem Kopfdurchmesser bekannt ist, darstellt;
eine Meßeinrichtung zum Messen der Höhe der medialen Kortex aus den anteroposterioreren Röntgenaufnahmen;
eine Anzeige-Einrichtung zur Darstellung der Halswinkel;
eine Anzeige-Einrichtung zur Bereitstellung von Anzeigen der Querschnitte des Femurkopfes und Schenkelhalses mit einem vorbestimmten Genauigkeitsgrad;
eine Treibereinrichtung oder Funktion zur Drehung der Querschnitte des Femurkopfes und Halses, um einen Grad der Hüftderotation zwischen dem Kopf und Hals, auferlegt durch die Fraktur, zu bestimmen;
eine Anzeige-Einrichtung zur Darstellung der Hüftdrehung in den anteroposterioren und lateralen Röntgenaufnahmen; und
Einrichtungen, die Führungsgrößen an einen Automaten mit Werkzeugeinrichtungen an dem Automaten geben, um in eine durch die Führungsgröße gegebene Richtung zu arbeiten, und Verzerrungs-Korrektureinrichtungen, welche die Röntgenstrahlverzerrung kompensieren.
In einer Ausführungsform werden Schenkelhals-/Schaftwinkel durch die Anzeige-Einrichtung als Linien und numerische Werte in den digitalisierten Aufnahmen dargestellt, wobei die Linien automatisch neu gezogen werden, wenn sich der Wert ändert.
Eine andere Ausführungsform umfasst, daß Zeichen für die Fixiereinrichtungen innerhalb des Querschnitts des Schenkelhalses plaziert und durch die Anzeige-Einrichtung dargestellt werden.
Eine weitere Ausführungsform aktiviert eine Warnfunktion, wenn die Fixiereinrichtungen außerhalb des Femurkopfes oder Halses in den digitalisierten Aufnahmen plaziert werden.
Noch eine weitere Ausführungsform weist auf, daß eine Fixiereinrichtung zum Anbringen automatisch in den Aufnahmen in Bezug auf durchgeführte Messungen dargestellt ist.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform sind Einrichtungen zum Ablegen von Zeichen für Fixiereinrichtungen in den digitalisierten Röntgenaufnahmen vorgesehen.
Noch eine andere Ausführungsform der vorliegenden Anordnung weist auf, dass die Linien von mindestens drei Mittelpunkten gezogene Regressionslinien sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung und für weitere Ziele und Vorteile davon, kann nun Bezug genommen werden auf die folgende Beschreibung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen, in denen:
1 schematisch eine Schenkelhals-Struktur in einer perspektivischen Ansicht zeigt, wobei Zeichen für eine mathematische Berechnung gemäß dem Stand der Technik angedeutet werden;
2 einen Querschnitt einer verrenkten Hüftfraktur zeigt, wobei Zeichen für Fixiereinrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt werden;
3 einen Querschnitt einer nicht-verrenkten Hüftfraktur zeigt, wobei Zeichen für Fixiereinrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt werden;
4 eine Schenkelhals-Struktur aus ihrer anterioposterioren Projektion mit markierten Schraubenpositionen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 eine Schenkelhals-Struktur aus ihrer lateralen Projektion mit markierten Schraubenpositionen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Anordnung zeigt;
7 eine obere Draufsicht einer erfindungsgemäßen Anordnung zeigt;
8 eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Anordnung zeigt; und
9 ein Fließbild zeigt, in dem die in dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführten Schritte dargestellt sind.
Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Um eine bessere Bestimmung zu erreichen, wo Fixiereinrichtungen, beispielsweise Schrauben, Stifte, Nägel etc., an gebrochenen Knochenteilen zu plazieren sind, macht die vorliegende Erfindung ein speziell für diese Aufgabe entwickeltes Verfahren bekannt. Das Verfahren und die Anordnung, die hierin für Hüftfrakturen offenbart sind, sind rein beispielhaft gezeigt und beschränken nicht die Erfindung, die in den Ansprüchen definiert ist.
Mit der in der vorliegenden Erfindung genutzten Technik ist es möglich, eine Genauigkeit von ±1,0 mm zu erreichen, wenn Fixierschrauben bei einer Hüftfraktur-Operation angebracht werden, und außerdem, die Schraubenlänge, den Schrauben-Fixierungswinkel und den Verschiebungsgrad der Fraktur zu bestimmen. Erfindungsgemäß schafft das Verfahren Einrichtungen zum Speichern digitalisierter Röntgenaufnahmen von der durchgeführten Operation und Patientenaufzeichnungen in einer Datenbank für Qualitätskontrollen und wissenschaftliche Forschung.
Bei Röntgenaufnahmen von Schenkelhalsbrüchen gemäß dem Stand der Technik, kann die Lage eines Stiftes oder einer Schraube in Bezug auf eine konstruierte Femurschaftachse durch Messen der Abstände von einem frei wählbaren Punkt zu einer konstruierten Femurschaftachse, die sich im gleichen Abstand von der Femurkopfmitte bei AP sowie bei lateralen Projektionen befindet, zu dem Stift oder der Schraube, bestimmt werden. Die genaue Lage wird erhalten, wenn die folgenden Bedingungen erfüllt sind:

1. Die anterioposterioren und lateralen Röntgenplatten sind parallel zu der Schenkelhals-Achse und senkrecht zueinander, und die anterioposteriore Röntgenplatte ist parallel zu der Schenkelhals-Achse.
2. Die Richtungen der Hauptröntgenstrahlen bei den anterioposterioren und lateralen Projektionen sind senkrecht zu der Schenkelhals-Achse.
3. Der Vergrößerungsgrad bei den anterioposterioren und lateralen Projektionen ist gleich.

Ein umgekehrtes Verfahren, d. h. es wird bestimmt, wo der Stift oder die Schraube bestmöglich zu plazieren sind, wird durch die vorliegende Erfindung eingeführt.
Durch Nutzung eines Bildverstärkers zur Angleichung an die Lage des Schenkelhalses im Raum, können die Bedingungen Nr. 1–3 erfüllt werden. Dieses ist jedoch zeitaufwendig und unpraktisch bei Routineuntersuchungen. Bei Routine-Röntgenaufnahmen von innen fixierten Schenkelhalsfrakturen, variiert die Drehung der Hüfte bei aufeinander folgenden Untersuchungen sowie bei aufeinander folgenden Belichtungen, d. h. die obigen Bedingungen Nr. 1–3 sind nicht erfüllt. Um aus solchen Röntgenaufnahmen die Lage zu bestimmen, wo Stifte/Schrauben zu setzen sind, müssen die gedrehten Projektionen zu geraden anterioposterioren (AP) und lateralen (Lat) Projektionen entdreht werden. Dies wird intuitiv erfüllt, wenn eine Routine-Röntgenaufnahme interpretiert wird, allerdings ist diese Derotation subjektiv und nicht reproduzierbar.
Durch Bestimmen des Derotationswinkels (Ω) kann die Drehung der Hüfte jedoch reproduzierbar ausgeglichen werden.
Eine Schenkelhals-Struktur in einer perspektivischen Ansicht, wobei Zeichen für eine mathematische Berechnung angegeben sind, wird schematisch in 1 gezeigt. Ein Verfahren, das zur Bestimmung genutzt wird, wo Fixiereinrichtungen nach einer durchgeführten Operation bei Hüftfrakturen plaziert wurden, und das von 1 abgeleitet ist, gehört, wie oben dargelegt, zum Stand der Technik. Ein derartiges Verfahren wurde von dem Erfinder der vorliegenden Erfindung in seiner Studie „Internal Fixation of Femoral Neck Fractures", Stockholm 1993, ISBN 91-628-0804-4, eingeführt und genutzt. Dennoch wurde das Verfahren nur für Qualitätskontrollen nach der Operation und wissenschaftliche Statistiken genutzt, siehe „Quality of Reduction and Cortical Screw Support in Femoral Neck Fractures", von Stig Lindequist und Hans Törnkvist, Journal of Orthopaedic Trauma, Bd. 9, Nr. 3, S. 215–221, 1995, Raven Press Ltd, New York. Ein umgekehrtes Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann zur Bestimmung genutzt werden, wie und wo in eine Schenkelhalsfraktur zu bohren ist, um die Heilung der Fraktur bestmöglich zu erleichtern.
Ungeachtet der Tatsache, dass die Lage der Fixiereinrichtungen bei Schenkelhalsfrakturen als sehr wichtig für den Ausgang einer durchgeführten Operation erachtet wird, wurde in der Literatur kein anderes Verfahren zur Bestimmung dieser Lage mit einem bekannten Genauigkeitsgrad gefunden.
Es ist eine bekannte Tatsache, dass Fixiereinrichtungen, wie beispielsweise Schrauben, so nah angrenzend wie möglich an die Schenkelhalsknochen-Struktur (die Kortex) 10 plaziert und in dem Femurkopf 12 zentriert werden müssen, so dass ein gebrochener Hals 10 relativ schwere Lasten tragen kann. Lasten von 1500 N sind gewöhnlich. Dies sollte zusammen mit dem verminderten Gehalt an Mark innerhalb der Knochenstruktur bei älteren Leuten bedacht werden, was die Wichtigkeit, dass die Schrauben angrenzend an die Kortex plaziert werden, betont.
„A simple biplanar method of measuring femoral anteversion and neck-shaft angle" von Ogata K und Goldsand EM, J Bone Joint Surg (Am), 1979, 61: 846–51, und "Radiographic measurements of the femoral anteversion", Acta Orthop Scand, 1983, 54; 141–46 von Herrlin und Ekelund, beschreibt wie der Anteversionswinkel Θ (nicht gezeigt) und der Hals-Schaft-Winkel δ aus den gemessenen cerovicofemoralen Winkeln α und β und dem Neigungswinkel ε berechnet werden können. Gemäß ihren Verfahren wird der Anteversionswinkel Θ durch eine angenommene Derotation des nahen Endes des Femurs zu einer Null Grad Anteversion in den AP und Lat Projektionen erhalten. Diese Derotation findet entlang der Femurschaftachse 14 und mit der lateralen Röntgenaufnahme entlang des Femurschaftes positioniert, statt. Eine angenommene Derotation des nahen Endes des Femurs zu einer Null Grad Anteversion in den AP und Lat Projektionen kann jedoch auch entlang der Schenkelhalsachse 16 stattfinden. Dieser Derotationswinkel um die Schenkelhalsachse ist als Ω definiert. Das Verhältnis zwischen dem Drehwinkel des Schenkelhalses Ω, den projizierten cerovicofemoralen Winkeln α und β, dem Neigungswinkel ε, dem Abweichungswinkel κ und dem wahren Schenkelhals-Schaft-Winkel δ kann wie folgt ausgedrückt werden: sinΩ = CD/AC = HI/AC = tanβ0*(AB + AI)/tanδ*AB tanκ = AI/ADundtanα = AD/AB,deshalbsinΩ = tanβ0*(AB + tanα*tanκ*AB)/tanδ*AB sinΩ = tanβ0*(1 + tanα*tanκ)/tanδ tanδ = AC/ABundcosΩ = AD/AC,deshalbtanΩ = tanβ0*tanκ + tanβ0/tanαwobei κ der Abweichungswinkel eines Hauptröntgenstrahls von einer Richtung senkrecht zu der Schenkelhalsachse in der lateralen Projektion ist, und wobei ε = δ ± κ ist.
Wenn angenommen wird, dass eine Derotation des Schenkelhalses 10 um Ω Grad auftritt, wird ein entlang der Schenkelhalsachse plazierter Stift auch Ω Grad drehen. Wenn die Koordinaten für die Lage des Stifts in den digitalisierten Röntgenaufnahmen X und Y sind, wird eine Matrix zur Transformation von Koordinaten in einem rechtwinkligen Koordinatensystem X' = Y*sinΩ + X*cosΩ; Y' = Y*cosΩdie richtigen Koordinaten X' und Y' für eine Lage eines Stifts/einer Schraube in den geraden AP und Lat Projektionen geben.
1 veranschaulicht ferner Abstände und Winkel OADG: Parallel zu der Filmebene 11 in der AP Projektion 15; OAEF: Parallel zu der Filmebene 13 in der lateralen Projektion 17; OB: Hauptachse des Schenkelhalses 10; BC: Hauptachse des Femurschafts 18; α: Cerovicofemoraler Winkel in der AP Projektion 15; β: Cerovicofemoraler Winkel in der lateralen Projektion 17, wenn die Hauptröntgenstrahlen senkrecht zu der Schenkelhalsachse 16 sind; β₀: Cerovicofemoraler Winkel in der lateralen Projektion 17, wenn die Hauptröntgenstrahlen nicht senkrecht zu der Schenkelhalsachse 10 sind; ε: Der Neigungswinkel der Hauptröntgenstrahlen in der lateralen Projektion 17; κ: Der Abweichungswinkel der Hauptröntgenstrahlen in der lateralen Projektion 17 von einer Richtung senkrecht zu der Schenkelhalsachse 10; δ: Wahre Schenkelhals-Schaft-Winkel und Ω: Schenkelhals-Drehwinkel.
Die transformierten Koordinaten X' und Y' in dem Femurkopf 12 werden in einem Kartesischen Koordinatensystem dargestellt und durch einen Kreis begrenzt, dessen Mitte an dem Ursprung des Koordinatensystem plaziert und dessen Radius gleich dem des Femurkopfes 12 an dem Meßpunkt ist. Der erhaltene Graph stellt einen Querschnitt des Femurkopfes auf der Ebene des Meßpunkts dar, wie in den 2 und 3, die unten beschrieben werden, dargestellt ist.
Für den Schenkelhals 10 werden die transformierten Koordinaten X' und Y' in einem Koordinatensystem dargestellt und durch Querschnitts-Graphen des Schenkelhalses 10 begrenzt.
Wenn eine Reihe von Röntgenaufnahmen miteinander verglichen werden sollen, werden alle gemessenen Abstände durch Teilen des Abstands durch den Durchmesser des Femurkopfes 12 auf dem fraglichen Film von mm zu Meßeinheiten konvertiert. Die Werte für Stift-Koordinaten werden als Brüche des Femurkopfdurchmessers ausgedrückt.
Gemäß der nachstehenden, vorliegenden Erfindung, ist ein bekanntes Verfahren namens PINTRACE^TM angepaßt und entwickelt worden, um Lagen von Schrauben in der Schenkelhalsachse 10 und der Femurschaftachse 14 in den AP und Lat Röntgenaufnahmen vorzuschlagen, anstelle des lediglichen Analysierens schon angebrachter Schrauben. Das bekannte, ältere Verfahren PINTRACE^TM wurde von dem gleichen Erfinder wie dem der vorliegenden Erfindung entwickelt und in seiner Dissertation „Internal Fixation of Femoral Neck Fractures", Stockholm 1993, ISBN 91-628-0804-4 darauf Bezug genommen.
Bei dem ursprünglichen älteren Verfahren PINTRACE^TM werden die Lagen von eingeführten Fixierstiften/-schrauben berechnet und in konstruierten Querschnitten des Femurhalses 10 und Kopfes 12 dargestellt. Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde ein gänzlich neues PINTRACE^TM entwickelt. Tatsächlich ist der gemeinsame Teil zwischen dem alten bekannten PINTRACE^TM und dem neuen PINTRACE^TM Verfahren, dass die Struktur nach 1 vorgesehen ist, um notwendige Berechnungen zu ermöglichen. Das neue PINTRACE^TM Verfahren ist ein Unterverfahren des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem die Form des Femurhalses 10 und Kopfes 12 bestimmt, konstruiert und zum Beispiel auf einem Computerbildschirm als leere Querschnittsgraphen gezeigt werden. Dies ermöglicht einem Chirurg Zeichen für Fixierstifte/-schrauben zu plazieren oder gezeigte, vorher bestimmte Lagen für solche Zeichen zu nutzen. Es sollte gewürdigt werden, dass das Plazieren von Zeichen eine dynamische Aufgabe ist, die unter den Patienten variiert, in Anbetracht der Wichtigkeit Stifte/Schrauben so nah angrenzend an die Kortex wie möglich zu plazieren. Die Lagen von vorgesehenen Zeichen werden auf die digitalisierten AP und Lat Röntgenaufnahmen übertragen und auf diesen in Form von farbigen Linien unterschiedlicher Dicke überlagert. Um den Nutzer bei dem Erfassen von inkorrekten Messungen der Schenkelhals-Radien zu unterstützen, verwendet (PINTRACE^TM) erfindungsgemäß ein Standard Hals/Kopf-Verhältnis (AP Ansicht = 0,70, laterale Ansicht = 0,57: „The proximal end of the femur" Dissertation von Backman, Karolinska Institutet, Stockholm 1957, und „Anatomy of the Femoral Neck and Head with comparative data from Caucasians and Hong Kong Chinese", Hoaglund und Low, Clin. Orthop. 152: 10–16, 1980) für eine Vorschau der Berechnung der AP und lateralen Radien des Schenkelhalses. Der Nutzer kann die berechneten Standard-Radien ändern, wenn sie von den gemessenen Radien auf dem fraglichen Film abweichen.
2 zeigt einen Querschnitt einer verrenkten Hüftfraktur, wobei Zeichen für Fixiereinrichtungen, hier durch gestrichelte Linien und ausgefüllte Kreise angedeutete Schrauben, gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt werden.
Die Querschnittansicht in 2 des Caput 12 (Femurkopf) und Collum femoris 10 (Schenkelhals) zeigt eine verrenkte Hüftfraktur mit zwei angebrachten Schrauben. Ausgefüllte schwarze Kreise 20 stellen die Lage der Schrauben in dem Collum femoris 10 dar, und ausgefüllte weiße Kreise stellen die Lage von Schrauben in dem Caput 12 dar. Angrenzende Kreise 24, 26 deuten einen speziellen Grad an Unsicherheit für die markierten Schraubenpositionen an.
3 zeigt einen Querschnitt einer nicht-verrenkten Hüftfraktur, wobei Zeichen für Fixiereinrichtungen, hier durch gestrichelte Linien und ausgefüllte Kreise angedeutete Schrauben, gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt werden.
Die Querschnittansicht in 3 des Caput 12 und Collum femoris 10 zeigt eine nicht-verrenkte Hüftfraktur mit zwei angebrachten Schrauben. Ausgefüllte schwarze Kreise 20 stellen die Lage der Schrauben in dem Collum femoris 10 dar, und ausgefüllte weiße Kreise stellen die Lage von Schrauben in dem Caput 12 dar. Angrenzende Kreise 24, 26 deuten einen speziellen Grad an Unsicherheit für die markierten Schraubenpositionen an.
Nun wird auf 4 und 5 Bezug genommen.
4 zeigt eine Schenkelhals-Struktur 30 aus ihrer anterioposterioren Projektion 15 mit zwei markierten Schrauben 32 gemäß der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt eine Schenkelhals-Struktur 30 aus ihrer lateralen Projektion 17 mit zwei markierten Schrauben 32 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Bei den AP und Lat Röntgenaufnahmen-Projektionen 15, 17 werden die Hauptachsen 14, 16 des Schenkelhalses 10 und Schafts 18 markiert, und die Schenkelhalswinkel α, β gemessen. Der Abstand von der Schenkelhalsachse 16 zu einer Markierung, die anzeigt, wo eine Schraube 32 zu positionieren ist, wenn eine Operation durchgeführt wird, an einem Meßpunkt in der Lat-Ansicht 17, wird genommen, um die X-Koordinate, und der Abstand in der AP-Ansicht 15 die Y-Koordinate für den Stift darzustellen.
Winkel wie in 1, 4 und 5 gezeigt, werden genutzt, um die Schenkelhals-Struktur 30 im Raum zu plazieren, wobei somit schließlich die Richtung für das Einsetzen der Schrauben 32 andeutet wird.
Koordinaten in den interferioren oder posterioren Hälften des Femurkopfes 12 und Halses 10 sind negative Werte zugewiesen, siehe 2 und 3.
Für den Schenkelhals 10 wird der Schnittpunkt der Femurkopfkugel und der Schenkelhalsachse 16 als Meßpunkt verwendet. Die Durchmesser 34, 35, angedeutet durch gestrichelte Linien in den 4 und 5, des Femurkopfes 12 und Halses 10, werden an Meßpunkten in beiden, den AP und Lat Projektionen 15, 17 bestimmt.
Da sich Vergrößerungsfaktoren bei den AP und Lat Projektionen häufig unterscheiden, werden alle gemessenen Abstände durch Berechnen des Verhältnisses des größten und des kleinsten Femurkopf-Durchmessers und dann multiplizieren der Abstände in der Projektion mit dem kleinsten Durchmesser mit dem Verhältnis, angepaßt.
Folglich schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur dreidimensionalen Bestimmung, wo Fixiereinrichtungen bei einer Hüftfraktur-Struktur zu positionieren sind, durch Analyse vor der Operation von wenigstens einer anteroposterioren und einer lateralen digitalisierten Röntgenaufnahme der Fraktur. Es weist die folgenden Schritte auf:
Bestimmung einer konstruierten Femurschaftachse 14 aus den Aufnahmen aus mindestens zwei Mittelpunkten auf der Schaftachse und dem Ziehen einer Linie durch die Mittelpunkte;
Bestimmung einer konstruierten Schenkelhalsachse 16 aus mindestens zwei Mittelpunkten auf der Halsachse und dem Ziehen einer Linie durch die Mittelpunkte;
Bestimmung von Schenkelhalswinkeln α, β;
Bestimmung eines Femurkopfdurchmessers 34 aus den Aufnahmen durch Anordnen eines Kreises über den Umfang des Femurkopfes 12;
Skalieren und Drehen der Röntgenaufnahmen zu einer vorbestimmten Größe und Position, unter Verwendung eines Winkels zwischen dem Femurschaft und einer Y-Achse in den digitalisierten Röntgenaufnahmen, und dem Durchmesser 34 des Femurkopfes 12;
Bestimmung der Entfernung von der Halsachse 16 und dem Mittelpunkt des Femurkopfes, was eine verbleibende Verschiebung der Hüftfraktur, die implizit aus dem Kopfdurchmesser 34 bekannt ist, darstellt;
Messen der Höhe der medialen Kortex 19 aus der anteroposterioren Aufnahme;
Darstellen der Schenkelhalswinkel α, β;
Darstellen der Querschnitte (2 und 3) des Femurkopfes 12 und Halses 10 mit einem vorbestimmten Genauigkeitsgrad;
Drehen der Querschnitte des Femurkopfes 12 und Halses 10, um ein Ausmaß der Derotation der Hüfte, auferlegt durch die Fraktur, zu bestimmen;
Darstellen des Grades Ω der Hüftdrehung in den anteroposterioren und lateralen Röntgenaufnahmen; und
in einer Ausführungsform Nutzen der Schritte in einer Anordnung, um eine dreidimensionale Position zum Anbringen der Fixiereinrichtungen 32 zu bestimmen und um ein Werkzeug vorher anzupassen, um in der Position zu arbeiten.
Schenkelhals-/Schaftwinkel α, β werden vorzugsweise als beides, Linien und numerische Werte in den digitalisierten Aufnahmen dargestellt, wobei die Linien automatisch neu gezogen werden, wenn sich der Wert ändert.
In der vorliegenden Erfindung können Linien mit zwei Mittelpunkten bestimmt werden, es sollte aber verstanden werden, dass eine genauere Linie durch Ziehen einer Regressionslinie von zumindest drei Mittelpunkten auf den Achsen erhalten wird.
Zeichen 20, 22 für die Fixiereinrichtungen werden innerhalb des Querschnitts des Schenkelhalses 10 plaziert und eine Warnfunktion wird aktiviert, wenn die Fixiereinrichtungen außerhalb des Femurkopfes 12 oder Halses 10 in den digitalisierten Röntgenaufnahmen plaziert werden.
Fixiereinrichtungen 32 zum Anbringen werden in den Aufnahmen automatisch dargestellt, durch an sich bekannte graphische Einrichtungen, in Bezug auf durchgeführte Messungen. Es ist auch möglich, Zeichen 20, 22 für Fixiereinrichtungen 32 in den digitalisierten Röntgenaufnahmen abzulegen.
Erfindungsgemäß werden Röntgenaufnahmen vor jeglicher chirurgischer Behandlung analysiert, und gemessene und berechnete Werte können als Führungsgrößen an eine Anordnung 40 gegeben werden, die Führungen zum Einführen, beispielsweise Löcher, für die Knochenfraktur-Fixiereinrichtungen 32 ausführt, wobei die Anordnung 40 unten beschrieben wird.
6 zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Anordnung 40;
7 zeigt eine obere Draufsicht einer erfindungsgemäßen Anordnung 40; und
8 zeigt eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Anordnung 40.
Die Anordnung 40 nach der schematisch in den 6–8 gezeigten Ausführungsform ist ein Automat auf einem beweglichen Gestell 42, an dem Räder 44 und verstellbare Füße wie beispielsweise Stäbe, Stangen 46 oder desgleichen zur Stabilisierung, wann immer erforderlich, angebracht sind. Weitere angebrachte Ausstattung ist ein Steuergerät 48 mit einem Kabelglied 50, das mit einem Automatengelenkarm 52 mit Servo- oder Schrittmotoren 54 verbunden ist. Ein Transformator 56 gibt Energie ab. Das Steuergerät 48 ist entsprechend angepaßt, um mit peripheren Geräten wie beispielsweise ein Computer mit I/O Anschlußstellen zur Steuerung und Datenübertragung, ein Ausgabegerät, ein Drucker, Scanner, Framegrabber und anderen bekannten Computerausstattungen, verbunden zu werden.
An dem Automatenarm 52 ist ebenfalls ein Werkzeughalter 58 angebracht, der zum Beispiel verwendet wird, um eine Bohrmaschine zu halten.
Die vorliegende Erfindung umfasst, daß das Steuergerät 48 zur Steuerung des Automaten Hardware-Geräte, Firmware-Geräte und Software, die durch einen Prozessor gesteuert werden, aufweist, wobei jedes Gerät an sich bekannt ist, aber eine einzigartige Gesamtheit für erfindungsgemäße Anwendungen bildet. Obwohl bei dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nur eine Meßeinrichtung zur Durchführung von Messungen beschrieben ist, wird es geschätzt, dass eine Meßeinrichtung/-funktion aus vielen Einrichtungen bestehen kann, oder in eine oder mehrere Einrichtung/Funktion, wie unten erfindungsgemäß beschrieben, integriert ist.
Folglich weist eine bevorzugte Ausführungsform Einrichtungen und/oder Funktionen auf, beispielsweise:
eine Meßeinrichtung oder Funktion, die Messungen der Femurschaftachse 14 aus den Aufnahmen aus mindestens zwei Mittelpunkten auf der Schaftachse ausführt, und eine Linie durch die Mittelpunkte berechnet und zieht. Ferner mißt das Gerät oder Funktion eine konstruierte Schenkelhalsachse 16 aus mindestens zwei Mittelpunkten auf der Halsachse 16, und berechnet und zieht eine Linie durch die Mittelpunkte. Die Schenkelhalswinkel α, β werden bestimmt. Des weiteren mißt es die Höhe der medialen Kortex 19 aus der anteroposteriorer Aufnahme. Die Einrichtung mißt, berechnet und bestimmt auch den Femurkopfdurchmesser 34 aus den Aufnahmen durch Anordnen eines Kreises über den Umfang des Femurkopfes 12, und mißt, berechnet oder bestimmt die Entfernung von der Schenkelhalsachse 16 zu dem Mittelpunkt des Femurkopfes 12, was eine verbleibende Verschiebung der Fraktur, die implizit aus dem Femurkopfdurchmesser 34 bekannt ist, darstellt, womit die Einrichtung den Schenkelhalsdurchmesser 35 aus den Aufnahmen durch Ziehen einer Linie, senkrecht zu der Schenkelhalsachse, an dem Schnittpunkt der Femurkopfkugel und der zentralen Schenkelhalsachse 16 mißt, berechnet und bestimmt;
eine Skalierungsfunktion, welche die Röntgenaufnahmen zu einer vorbestimmten Größe und Position skaliert und dreht, unter Verwendung eines Winkels zwischen dem Femurschaft und einer Y-Achse in einer Anzeige, die Koordinatenachsen zusammen mit den digitalisierten Röntgenaufnahmen, und dem Femurkopfdurchmesser 34 darstellt;
eine Anzeige-Einrichtung zur Darstellung von Daten, die für Hüftfraktur-Operationen interessant sind, z. B. digitalisierte Röntgenaufnahmen, Halswinkel α, Hüftdrehung Ω, Querschnitte (2 und 3), berechnete Figuren, Linien 16, 14, usw.;
eine Funktion zur Bereitstellung von Anzeigen der Querschnitte des Femurkopfes 12 und Schenkelhalses 10;
einen Treiber zur Drehung der Querschnitte des Femurkopfes 12 und Halses 10, um ein Ausmaß der Hüftderotation zwischen dem Kopf und Hals, auferlegt durch die Fraktur, zu bestimmen;
Einrichtungen, die Führungsgrößen an einen Automaten mit Standeinrichtungen 46 für den Automaten geben, und mit Werkzeugeinrichtungen an dem Automaten, um in eine durch die Führungsgröße gegebene Richtung zu arbeiten, und Verzerrungs-Korrektureinrichtungen (nicht gezeigt), welche die Röntgenstrahlverzerrung kompensieren. Die Verzerrungs-Korrektureinrichtungen sind vorzugsweise speziell für die vorliegende Erfindung gestaltet oder durch den Stand der Technik vorgesehen.
Für den erfindungsgemäßen Zweck wird Röntgenstrahlverzerrung durch ein neues erfinderisches Verfahren und eine Vorrichtung kompensiert. Die Vorrichtung weist eine Plexiglas-Platte mit vier Eisenbällen auf, die in einem quadratischen Muster angebracht und plaziert sind. Während des Durchleuchtens bei den AP und Lat Projektionen parallel zu dem Ballmuster, werden zwei Bälle angepaßt, um in der Mitte des Strahlungsfeldes plaziert zu werden, so dass sie sich einander völlig bedecken. Folglich wird durch Messen des Abstands zwischen den zwei verbleibenden Bällen ein absolutes Maß der Verzerrung bestimmt (das Vergrößerungsverhältnis), vorausgesetzt, daß ein vorbestmmter Abstand zwischen der Strahlungsröhre und der Plexiglas-Platte aufrecht erhalten wird. Dieser Abstand entspricht dem Arbeitsabstand, wenn Abstandsbestimmungen durchgeführt werden. Schließlich wird eine Berechnung in Prozent angewandt, um den Automatenarm zu justieren.
Schenkelhalswinkel α, β werden durch die Anzeige-Einrichtung als Linien und numerische Werte in den digitalisierten Aufnahmen dargestellt. Die Linien werden automatisch neu gezogen, vorzugsweise durch Software und/oder graphische Einrichtungen gesteuert, wenn sich der Wert ändert.
Zeichen 20, 24 für die Fixiereinrichtungen werden innerhalb des Querschnitts des Schenkelhalses plaziert und von der Anzeige-Einrichtung dargestellt.
Eine Vorrichtung oder Funktion ist mit inbegriffen, die eine Warnfunktion aktiviert, wenn die Fixiereinrichtungen 32 außerhalb des Femurkopfes oder Halses in den digitalisierten Röntgenaufnahmen plaziert werden.
Ferner ist mit inbegriffen, daß Fixiereinrichtungen zum Anbringen durch Software in den digitalisierten Röntgenaufnahmen, in Bezug auf durchgeführte Messungen, automatisch dargestellt werden.
Einrichtungen, beispielsweise graphische Treiber, können zum Abzulegen von Zeichen für Fixiereinrichtungen 20, 24, 32 in den digitalisierten Röntgenaufnahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein.
Das hierin beschriebene Verfahren wird vorzugsweise angewandt, um den Automaten so zu steuern, dass er sein Werkzeug nutzt, um in die richtige Richtung zu arbeiten, und zum Vorzubereiten für das Einführen von Fixiereinrichtungen wie beispielsweise Schrauben, Stifte, Nägel, usw.
Nun in Bezug auf 9, die ein Fließbild zeigt, in dem die Schritte 900 bis 980 dargestellt sind, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt werden, welches zum Steuern von Informationen zu einer Anordnung angewandt wird.
Bei Schritt 900 werden AP und Lat Röntgenaufnahmen von der C-Arm Fluoroskopie erhalten. Die Röntgenaufnahmen werden von Treibern zu dem Zweck digitalisiert, gedreht und skaliert 910, gefolgt von notwendigen Meßvorgängen, mit oben beschriebenen Einrichtungen oder Funktionen, auf den Röntgenaufnahmen einer Hüftfraktur.
Durchgeführte Messungen resultieren in einer Konstruktion 930, durch eine Software, von Schenkelhals- und Kopf-Querschnitt-Graphen, die auf einem Bildschirm dargestellt werden. Dargestellte Querschnitte werden mit Stift-/Schrauben-Markierungen, die durch Software veränderlich sind, markiert 940. Dann wird ein Umreißen 950 der markierten Stift-/Schrauben-Markierungen durchgeführt.
Die Schritte 900–950 werden an einer Position 960 eines Automaten angewandt, um in den Positionen zu bohren. Darauf folgt eine letzte Überprüfung der bestimmten Positionen. Schließlich setzt ein Chirurg manuell während einer Operation Stifte/Schrauben ein 980.
Folglich sollte verstanden werden, daß das PINTRACE^TM Verfahren oder ähnliche Verfahren an das Verfahren gemäß dem Fließbild angepaßt werden.

Claims

Verfahren zur dreidimensionalen Bestimmung, wo Fixiereinrichtungen (32) bei einer Hüftfraktur-Struktur (30) zu positionieren sind, durch Analyse vor der Operation von wenigstens einer anteroposterioren und einer lateralen digitalisierten Röntgenaufnahme der Fraktur, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Bestimmung einer konstruierten Femurschaftachse (14) aus den Aufnahmen aus mindestens zwei Mittelpunkten auf der Schaftachse (14) und dem Ziehen einer Linie durch die Mittelpunkte; Bestimmung einer konstruierten Schenkelhalsachse (16) aus mindestens zwei Mittelpunkten auf der Halsachse (16) und dem Ziehen einer Linie durch die Mittelpunkte; Bestimmung von Schenkelhalswinkeln (α, β); Bestimmung eines Femurkopfdurchmessers (34) aus den Aufnahmen durch Anordnen eines Kreises über den Umfang des Femurkopfes (12); Skalieren und Drehen der Röntgenaufnahmen zu einer vorbestimmten Größe und Position, unter Verwendung eines Winkels zwischen dem Femurschaft (14) und einer Y-Achse in den digitalisierten Röntgenaufnahmen, und dem Durchmesser (34) des Femurkopfes (12); Bestimmung eines Schenkelhalsdurchmessers (35) aus den Röntgenaufnahmen durch Ziehen einer Linie, senkrecht zu der Schenkelhalsachse (16), an dem Schnittpunkt der Femurkopfkugel und der zentralen Schenkelhalsachse (16); Bestimmung der Entfernung von der Halsachse (16) und dem Mittelpunkt des Femurkopfes senkrecht zu der Schenkelhalsachse (16), was eine verbleibende Verschiebung der Hüftfraktur, die implizit aus dem Kopfdurchmesser (34) bekannt ist, darstellt; Messen der Höhe der medialen Kortex (19) aus der anteroposterioren Aufnahme; Darstellen der Schenkelhalswinkel (α, β); Darstellen der Querschnitte des Femurkopfes (12) und Halses (10) mit einem vorbestimmten Genauigkeitsgrad; Drehen der Querschnitte des Femurkopfes (12) und Halses (10), um ein Ausmaß der Derotation der Hüfte, auferlegt durch die Fraktur, zu bestimmen; Darstellen des Ausmaßes der Hüftdrehung in den anteroposterioren und lateralen Röntgenaufnahmen; und Nutzen der Schritte um eine dreidimensionale Position zum Anbringen der Fixiereinrichtungen (32) zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Schenkelhals-/Schaftwinkel (α, β) als Linien und numerische Werte in den digitalisierten Aufnahmen dargestellt sind, wobei die Linien automatisch neu gezogen werden; wenn sich der Wert ändert.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Zeichen (20) für die Fixiereinrichtungen (32) innerhalb des Querschnitts des Schenkelhalses (10) plaziert werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Warnfunktion aktiviert wird, wenn die Fixiereinrichtungen (32) außerhalb des Femurkopfes (12) oder Halses (10) in den digitalisierten Aufnahmen plaziert werden.
Verfahren nach Anspruch 3–4, dadurch gekennzeichnet, dass Fixiereinrichtungen (32) zum Anbringen in den Aufnahmen, in Bezug auf durchgeführte Messungen, automatisch dargestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass Einrichtungen zum Ablegen von Zeichen für Fixiereinrichtungen in den digitalisierten Röntgenaufnahmen vorgesehen sind.
Verfahren nach Anspruch 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass die Linien von mindestens drei Mittelpunkten gezogene Regressionslinien sind.
Anordnung (40) zum Schaffen einer Anbringung von Fixiereinrichtungen (32) bei einer Hüftfraktur-Struktur (30), durch Analysieren wenigstens einer anteroposterioren und einer lateralen digitalisierten Röntgenaufnahme der Fraktur, umfassend: eine Meßeinrichtung zur Bestimmung einer Femurschaftachse (14) aus den Aufnahmen aus mindestens zwei Mittelpunkten auf der Schaftachse, und zum Ziehen einer Linie durch die Mittelpunkte; eine Meßeinrichtung zur Bestimmung einer Schenkelhalsachse (16) aus mindestens zwei Mittelpunkten auf der Halsachse und zum Ziehen einer Linie durch die Mittelpunkte; eine Meßeinrichtung zur Bestimmung von Schenkelhalswinkeln (α, β); eine Meßeinrichtung zur Bestimmung eines Femurkopfdurchmessers (34) aus den Aufnahmen durch Anordnen eines Kreises über den Umfang des Femurkopfes (12); eine Meßeinrichtung zur Bestimmung eines Schenkelhalsdurchmessers (35) aus den Röntgenaufnahmen durch Ziehen einer Linie, senkrecht zu der Schenkelhalsachse (16), an dem Schnittpunkt der Femurkopfkugel und der zentralen Schenkelhalsachse (16); eine Treibereinrichtung zum Skalieren und Drehen der Röntgenaufnahmen zu einer vorbestimmten Größe und Position, unter Verwendung eines Winkels zwischen dem Femurschaft (14) und einer Y-Achse in den digitalisierten Röntgenaufnahmen, und dem Femurkopfdurchmesser (34); eine Meßeinrichtung zur Bestimmung der Entfernung von der Schenkelhalsachse (16) zu dem Mittelpunkt des Femurkopfes (12) senkrecht zu der Schenkelhalsachse (16), was eine verbleibende Verschiebung der Fraktur, die implizit aus dem Kopfdurchmesser (34) bekannt ist, darstellt; eine Meßeinrichtung zur Bestimmung der Höhe der medialen Kortex (19) aus der anteroposteriorer Aufnahme; eine Anzeige-Einrichtung zur Darstellung der Halswinkel (α, β); eine Anzeige-Einrichtung zur Bereitstellung von Anzeigen der Querschnitte des Femurkopfes (12) und Schenkelhalses (10) mit einem vorbestimmten Genauigkeitsgrad; eine Treibereinrichtung zur Drehung der Querschnitte des Femurkopfes (12) und Halses (10) um ein Ausmaß der Hüftderotation (Ω) zwischen dem Kopf (12) und Hals (10), auferlegt durch die Fraktur, zu bestimmen; eine Anzeige-Einrichtung zur Darstellung der Hüftdrehung in den anteroposterioren und lateralen Röntgenaufnahmen; und Einrichtungen, die Führungsgrößen an einen Automaten mit Werkzeugeinrichtungen an dem Automaten geben, um in eine durch die Führungsgröße gegebene Richtung zu arbeiten, und die für Röntgenstrahlverzerrung kompensierende Verzerrungs-Korrektureinrichtungen aufweisen.
Anordnung (40) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Schenkelhals(10)winkel (α, β) durch die Anzeige-Einrichtung als Linien und numerische Werte in den digitalisierten Aufnahmen dargestellt sind, wobei die Linien automatisch neu gezogen werden, wenn sich der Wert ändert.
Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass Zeichen (20) für die Fixiereinrichtungen (32) innerhalb des Querschnitts des Schenkelhalses (10) plaziert werden und von der Anzeige-Einrichtung dargestellt werden.
Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Warnfunktion aktiviert wird, wenn die Fixiereinrichtungen (32) außerhalb des Femurkopfes (12) oder Halses (10) in den digitalisierten Aufnahmen plaziert werden.
Anordnung nach Anspruch 10–11, dadurch gekennzeichnet, dass Fixiereinrichtungen (32) zum Anbringen in den Aufnahmen, in Bezug auf durchgeführte Messungen, automatisch dargestellt werden.
Anordnung nach Anspruch 8–12, dadurch gekennzeichnet, dass Einrichtungen zum Abzulegen von Zeichen für Fixiereinrichtungen in den digitalisierten Röntgenaufnahmen vorgesehen sind.
Anordnung nach Anspruch 8–13, dadurch gekennzeichnet, dass die Linien von mindestens drei Mittelpunkten gezogene Regressionslinien sind.