EP3125783A1 - Flexible medizinische referenzvorrichtung, medizinisches navigationssystem und verfahren - Google Patents

Flexible medizinische referenzvorrichtung, medizinisches navigationssystem und verfahren

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Publication number
EP3125783A1
EP3125783A1 EP15713163.2A EP15713163A EP3125783A1 EP 3125783 A1 EP3125783 A1 EP 3125783A1 EP 15713163 A EP15713163 A EP 15713163A EP 3125783 A1 EP3125783 A1 EP 3125783A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
referencing
marking area
pattern
referencing device
navigation system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP15713163.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Gassner
Steffi Altmann
Markus Müller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aesculap AG
Original Assignee
Aesculap AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aesculap AG filed Critical Aesculap AG
Publication of EP3125783A1 publication Critical patent/EP3125783A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/39—Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods
    • A61B2017/00831—Material properties
    • A61B2017/00858—Material properties high friction or non-slip
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2046—Tracking techniques
    • A61B2034/2065—Tracking using image or pattern recognition
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/39—Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers
    • A61B2090/3983—Reference marker arrangements for use with image guided surgery
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/39—Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers
    • A61B2090/3991—Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers having specific anchoring means to fixate the marker to the tissue, e.g. hooks

Definitions

  • the invention relates to a medical referencing device for a medical navigation system, with which a movement of a body part, in particular of the thigh, with the attached referencing device is traceable in space.
  • the invention relates to a medical navigation system for tracking a medical referencing device in space, comprising a medical referencing device, a detection device for generating images of the referencing device and providing related image signals and a data processing device for processing the image signals.
  • the invention relates to a method for tracking a medical referencing device in space with a navigation system.
  • Medical referencing devices are known which are used, for example, in knee prosthetics in order to make it easier for an operator to implant an artificial knee joint.
  • Conventional referencing devices comprise a marking device with rigidly arranged relative to each other marking elements (so-called "Rigid Body"), whose movement is tracked in space by a navigation system.
  • the marking device is screwed to the femur bone or the tibial bone via a fastening device, usually a bone screw, and thereby firmly fixed to it.
  • a fastening device usually a bone screw
  • Rigid Bodys on a femur in the present case thigh
  • the tibia in the present case lower leg
  • the cuff forms a fastening device with a carrier body for the marking device, which can be deformed from its, for example, originally planar shape and adapted to the contour of the body part (for example of the femur or the tibia) in order to enable a positive fit on the body part.
  • Carrier bodies are also known which can be glued onto the body part and to which the marking device is fixed.
  • Object of the present invention is to provide a referencing device of the type mentioned, with the position data of the body part on which the referencing device is mounted, can be obtained patient friendly.
  • An object-solving referencing device of the type mentioned above is characterized by an extensively extending, in at least one direction of extension extensible Referenz ists redesign which is adaptable in shape to the contour of the body part and having a Markier Scheme comprising or forms a pattern, wherein the referencing body is designed so that the pattern is at least partially undeformed or substantially undeformed during the movement of the body part, and wherein the pattern is at least partially approachable by the navigation system as a reference for tracking the body part in space.
  • the invention includes the consideration that a marking device, in particular in the form of a so-called "rigid body", as used in conventional referencing devices, can be saved by the function of the marking elements of the marking device of one or more other components of the marker Referencing device can be transmitted.
  • the present invention proposes to use a deformable planar and in its shape to the contour of the body part (for example, the femur or tibia) customizable Referenz réelles redesign.
  • the referencing body can be fixed non-invasively and thus gentle to the patient on the body part via the attachment device of the referencing device.
  • the fastening device may, for example, have one or more fixing elements.
  • the referencing body is elastically extensible in at least one direction of its extension.
  • the soft tissues can thereby be compressed by stretching the referencing body. This makes it possible to reduce a relative movement of the soft tissues with each other. The movement induced by the body part on the referencing body can thereby likewise be reduced so that it can only carry out a slight intrinsic movement relative to the body part. Movements of soft tissue to each other can be further absorbed within the Referenz ists stressess because the- This is elastically stretchable.
  • the referencing body has a marking area that includes or forms a pattern.
  • the pattern is designed so that it can be recognized by the navigation system and viewed by it as a reference for the tracking of the body part with the reference device attached thereto in space.
  • the referencing body is designed so that upon movement of the body part, the pattern is at least partially undeformed or substantially undeformed by, as mentioned above, any movements of soft tissues within the referencing body are absorbed so that the pattern at least partially not of it or to a negligible extent.
  • the navigation system can at least partially recognize the pattern as "spatially stable" and use it as a valid reference.
  • the navigation system can assume that a pattern is arranged in an unchanged position relative to the femur bone, if it is recognized as a valid reference. This can also be closed to the position of the femur in space.
  • the pattern is a regular pattern.
  • the pattern may be, for example, grid-shaped, grid-shaped or reticulated.
  • the referencing body is elastically extensible in two directions aligned transversely with respect to one another in the area of its extent.
  • the referencing body is elastically stretchable in a direction extending in the circumferential direction of the body part in the state attached to the body part and in a direction aligned transversely thereto, in particular in the longitudinal direction of the body part.
  • the extensibilities of the referencing body differ in the two directions from each other. It can be provided, for example, that the extensibility of the referencing body in the body part solidified state along the body part is greater than in the circumferential direction of the body part.
  • the marking region is integrally incorporated in the referencing body.
  • this can be understood to mean, in particular, that the marking region is manufactured by manufacturing technology as part of the referencing body.
  • the marking region is knitted into the referencing body, will be discussed below, or formed in this.
  • the marking area forms the reference body.
  • the marking area can completely cover the pattern.
  • the referencing body advantageously has a non-marking area adjoining the marking area, wherein the extensibility of the non-marking area differs from that of the marking area.
  • a region of the referencing body which does not encompass the pattern of the marking region is regarded as the non-marking region.
  • the non-marking area may surround the marking area, for example.
  • the non-marking area forms a border for the marking area in the area of the referencing body.
  • the non-marking area In particular, it can form an edge of the referencing body which encloses the marking area.
  • the referencing body can have a rectangular or substantially rectangular contour in plan view. For example, this is the case when the referencing body is a portion or component of a bandage designed by the referencing device, which will be discussed in more detail below.
  • the marking region has a rectangular or substantially rectangular contour in plan view of the surface of the referencing body. This is particularly advantageous if the non-marking area, as mentioned above, surrounds the marking area and forms an edge of the referencing body.
  • the marking region has a waisted contour in plan view of the surface of the Referenz ists stressess, with two widening sections and a narrowing section arranged therebetween.
  • Such a configuration is used, for example, in a referencing device in the form of a thigh bandage.
  • the orientation of the marking region with the widening section narrowing section widening section is preferably aligned in the longitudinal direction of the femur.
  • the extensibility of the non-marking region in at least one direction of the extension of the referencing body is less than the extensibility of the marking region.
  • the extensibility of the non-marking region can also be less than that of the marking region in two directions of the extension of the referencing body oriented transversely to one another.
  • the marking region and the non-marking region are preferably integrally connected to one another, so that the referencing body can be manufactured in a structurally simple manner.
  • the referencing body is or includes a textile composite, preferably a knitted fabric, a knitted fabric or a woven fabric, at least at the marking region, the pattern being determined by the type of binding of the textile composite and / or by the nature and / or the color the threads used for its production is formed.
  • a textile composite preferably a knitted fabric, a knitted fabric or a woven fabric, at least at the marking region, the pattern being determined by the type of binding of the textile composite and / or by the nature and / or the color the threads used for its production is formed.
  • the possibility is given to design the referencing body at the marking area in a manner that makes it easy to stretch.
  • the type of binding of the textile composite leads, for example, to a surface texture and / or a coloring of the marking area, which can be interpreted as a pattern by the navigation system.
  • Thread-shaped starting material for the textile composite may comprise natural or synthetic fibers and
  • the referencing body may have a non-marking area adjoining the marking area, wherein the marking area and the non-marking area are integrally incorporated into the textile composite, wherein the at least one marking area and the non-marking area differ from each other in the nature of the textile composite.
  • the non-marking area for example the abovementioned non-marking area and the marking area, can thereby be provided with different properties, in particular with different extensibilities. This allows a simple, versatile and cost-effective production of the homing device.
  • the marking area and the non-marking area are preferably connected to each other by knitting, knitting or weaving. This makes it possible to knit, work or weave the marking area and the non-marking area, in particular the referencing body, in a single, uniform manufacturing process. In particular, it is not necessary to produce the marking area and the non-marking area separately from each other and to connect them in a different manner, for example by sewing.
  • the marking area and the non-marking area differ for example by a color, a color pattern, a texture of the surface of the textile composite, by the respective type of binding of the marking area and the non-marking area and / or by the respective nature of the threads used (in particular the number, the density, the color and / or extensibility of the threads).
  • the marking region is or comprises a fabric-bonded fabric (especially with elastic yarns) or another high-elasticity fabric (for example a tethered bond) and / or if the non-marking region is a half-hose weave or other low-dual-elasticity weave (e.g., right-right weave without elastic thread, jacquard weave, Milano-rib weave).
  • a high extensibility of the marking area can be achieved, for example, by using elastically extensible knitting threads on the stretching area.
  • the referencing body is made of a rubber material, in particular an elastomer.
  • the pattern at the marking area is directed to the referencing device. body is applied, for example by printing, impressing, molding or sticking.
  • the referencing device is designed as a bandage or includes one that can be transferred from an opened release state into a self-closed application state, wherein the attachment device has one or more fixing elements for fixing the bandage in the applied state.
  • the referencing body may form a portion of the bandage, to which, for example, fixing elements of the fastening device are fastened, with which the bandage can be fixed in the closed, annular application state.
  • the fixing elements comprise, for example, a strap, a loop or an eyelet through which the strap can be passed in order to tighten the bandage or a buckle for the same purpose.
  • Other examples of fixing elements are push buttons, a hook and loop fastener or an adhesive layer, for example, to fix the belt in itself.
  • An advantageous implementation comprises a belt and a loop, so that the bandage can be applied tightly to the body part, in particular the femur, while stretching the referencing body.
  • the bandage may comprise stiffening elements which are arranged on opposite sides of the referencing body.
  • the stiffening elements can ensure that the referencing body does not taper when tightened.
  • the length of the bandage in the applied state for a positive fit on the body part is customizable.
  • fixing elements of the fastening device in the form of a belt and a loop for passing the belt cooperate.
  • the belt can be fixed in itself, for example by means of a hook and loop fastener.
  • the referencing device is designed as a self-contained hose bandage or includes such.
  • the hose bandage which is completely or partially is formed by Referenzierungs redesign can be expanded under stretching and striped over the body part. This makes it possible to fix the hose bandage positively on the body part and to compress this.
  • the bandage is preferably a thigh bandage.
  • the thigh bandage may have at one edge a recess into which the patella or overlying soft tissue can engage. This makes it possible to align the thigh bandage in a defined manner relative to the body part, here the femur.
  • a portion lower deformability of the thigh bandage may be arranged, for.
  • the above-mentioned non-marking area This section may be positioned with the bandage applied above the tendon of the quadriceps muscle. The movement within the referencing body above the tendon of the quadriceps muscle is small, and movement within the bandage can be minimized.
  • the marking region is preferably arranged near the recess, in particular above the tendon of the quadriceps muscle.
  • the referencing body comprises friction enhancement elements on its side facing the body part.
  • the coefficient of friction increase elements can be arranged unevenly on the referencing body.
  • Soft tissue parts can be additionally tightened via the friction enhancement elements. This proves to be particularly advantageous in one of the aforementioned bandages.
  • the referencing device can additionally be stabilized on the body part in the region of the coefficient of friction enhancement without producing a tourniquet on the body part even in the case of a tightly applied referencing device.
  • the Reibwertseigerungsetti are preferably made of a silicone material or may include such.
  • the Reibwertsmü mecanics institute may have different shapes and / or different sizes.
  • the Reibwertsmü réelles may point-like, for example, approximately pinhead sized.
  • At least one thread may be provided as a coefficient of increase in the coefficient of friction, which thread is incorporated in the aforementioned textile composite, for example knitted into a knitted fabric.
  • the thread consists for example of a silicone material.
  • friction enhancement elements are provided along at least one edge or parallel to an edge of the referencing body.
  • friction increase elements can be arranged on the edge of the referencing body.
  • friction increase elements are provided on two mutually opposite mutually parallel edges of the referencing body.
  • friction increase elements are provided on opposite edges of the bandage along their circumferential direction.
  • the referencing body is therefore less affected by the skin than a section provided with coefficient of friction enhancement elements.
  • the section without friction enhancement elements can thereby prove to be so spatially stable on the thigh that the marking area with the pattern near or in the region of this section can be used for a valid reference to the femur bone. Even with an extension and flexion of the leg, the pattern can maintain the position relative to the femur bone and remain free of deformation, which can be detected by the navigation system.
  • the invention also relates to a navigation system.
  • the object of the present invention is to provide a generic navigation system with which a referencing device of the aforementioned type can be tracked in space.
  • the referencing device is a referencing device of the aforementioned type and that the data processing device is designed and programmed so that it recognizes at least a portion of the pattern in going back to the Markier Scheme signal components of the image signals and evaluates whether it is time-dependent undeformed or substantially undeformed and, if so, it views this as a reference for tracking the referencing device in space.
  • the navigation system can manage without a marking device in the conventional sense in the form of a so-called "rigid body".
  • the image signals are analyzed by the data processing device as to whether at least a portion of the pattern can be recognized that does not change over time. To distinguish this is a time-dependent change of the image signals of the portion of the pattern due to a movement of the body part in space. If the data processing device determines that at least a portion of the pattern is undeformed or substantially undeformed, it may view that portion as a reference for tracking the referencing device, and thus the body part, in space.
  • the data processing device is preferably designed and programmed in such a way that it examines the image signals with methods of color value recognition (also includes gray value recognition) and / or pattern recognition and / or scene analysis and / or finite element calculation.
  • information relating to the pattern is stored in a memory unit of the navigation system and that the data processing device is designed and programmed such that it compares the image signals with the information and bases these on the determination of the signal components attributable to the marking region. Based on the information, the data processing device can identify signal portions of the marking area and recognize at least a portion of the pattern as time-dependent undeformed or substantially undeformed. The position and / or orientation of the pattern in the room can be determined thereby.
  • the invention relates to a method.
  • a navigation system of the aforementioned type is used, wherein the detection device generates images of the referencing device and provides image signals relating thereto in which the data processing device recognizes at least a portion of the pattern in signal portions of the image signals going back to the marking area and assesses whether it is time-dependent undeformed or essentially undeformed and, if so, views it as a reference for tracking the referencing device in space.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a navigation system according to the invention, comprising a referencing device according to the invention fixed on a patient;
  • FIG. 2 shows a plan view of a first side of the referencing device of FIG. 1 configured as a bandage
  • Figure 3 is a plan view of a second side of the referencing device opposite the first side;
  • Figure 4 is an enlarged view of a detail of the referencing device showing a cutout of a knit
  • Figure 5 the detail of Figure 4 at a force on the fabric
  • FIG. 6 the referencing device from FIG. 1 during a flexion of the
  • FIG. 7 shows a plan view of a further embodiment of a referencing device
  • FIG. 8 shows a plan view of a further embodiment of a referencing device
  • FIG. 9 shows a plan view of a further embodiment of a referencing device.
  • FIG. 1 shows a perspective view of an advantageous embodiment of a navigation system 10 according to the invention and a patient 14 lying on a couch 12 and having a femur (in the present case a thigh) 16.
  • the navigation system 10 comprises an advantageous embodiment of a referencing device according to the invention, designated by the reference numeral 18.
  • the referencing device 18 has a fastening device 20 (FIG. 2), by means of which it can be fixed noninvasively to the femur 16.
  • the referencing device 18 also moves.
  • a movement can be detected by a detection device 22 of the navigation system 10.
  • the detection device 22 may comprise a camera.
  • the camera is shown as a stereo camera 24.
  • Image signals of the detection device 22 can be transmitted to a data processing device 26.
  • the data processing device 26 determines based on the image signals how the referencing device 18 and thus the femur 16 moves in space. This will be discussed below.
  • the navigation system 10 further has a display device 28 coupled to the data processing device 26, as well as a memory unit 30 that is integrated into the data processing device 26.
  • the navigation system 10 with the referencing device 18 can be used, for example, for navigation-assisted implantation of an artificial knee joint.
  • a preoperative, intraoperative and postoperative use of the referencing device 18 in a patient-friendly manner is possible in particular.
  • the referencing device 18 is designed as a bandage 32, in particular as a compression bandage.
  • the bandage 32 comprises a reference body 38 which extends in two extension directions 34, 36 which are aligned transversely to one another.
  • the referencing body 38 is variable in shape and can be adapted to the contour of the femur 16 when the bandage 32 is applied.
  • the referencing body 38 like the bandage 32 as a whole, can be applied in a form-fitting manner to the femur 16 and surround it.
  • the extension direction 34 extends in the circumferential direction of the femur 16 and the extension direction 36 in the longitudinal direction of the femur 16.
  • the referencing body 38 has a substantially rectangular shape in plan view with two parallel longitudinal sides 40, 41 in the extension direction 34 and transverse sides 42, 43 in the extension direction 36.
  • the longitudinal side 41 comprises at its central portion an arcuate curve 44, so that at the edge of the referencing body 38 in the region of the curvature 44, a recess 46 is arranged.
  • the referencing body 38 in the present case is a textiiverbund 48, designed as a knit.
  • the referencing body 38 and thus the bandage 32 can be manufactured in a simple, cost-effective and versatile manner.
  • the textile composite 48 has two areas of different bonding, whereby the referencing body 38, due to the different bonding and the threads used, partially comprises different properties.
  • the textile composite 48 is such that the referencing body 38 is elastically extensible in the surface of its extension in the extension direction 34 and in the extension direction 36.
  • the referencing body 38 can be stretched thereby to compress the femur 16, which will be discussed below.
  • the textile composite 48 comprises two regions, namely a marking region 50 and a non-marking region 52.
  • the marking region 50 and the non-marking region 52 are integrally formed into the textile composite 48 by knitting and in one operation.
  • the textile composite 48 differs in its nature at the marking region 50 from its nature at the non-marking region 52. In other words, the marking region 50 and the non-marking region 52 differ from each other in the nature of the textile composite 48.
  • the marking region 50 has a substantially rectangular shape.
  • the marking area 50 is located in the center of the referencing body 38 and is surrounded by the non-marking area 52.
  • the non-marking area 52 encloses the marking area 50 and forms an edge for it.
  • the non-marking region 52 forms the longitudinal sides 40, 41 and the transverse sides 42, 43.
  • the marking region 50 is a knit fabric with high two-ball elasticity, for example with body weave, which in particular has elastic knit threads.
  • the non-marking region 52 is a half-hose weave with lower elastic threads.
  • the areas 50, 52 may preferably differ not only in the type of binding and the elasticity of the threads used.
  • the areas 50, 52 may also be made of threads of different colors. Image signals of the regions 50 and 52 can thereby be separated from the data processing device 26 in a simple manner.
  • the marking region 50 is knitted so that its type of weave and / or the nature and / or in particular the color of the threads used for the production form a pattern 54.
  • the pattern 54 is thereby integrally incorporated into the referencing body 38 by the knitting method. In a laid-flat condition, the pattern 54 is uniform over the entire marking area 50. Preferably, the pattern 54 is regular.
  • the marking area 50 is distorted, there may be portions thereof where the pattern is distorted and appears different. In contrast, at least one portion may be provided in which the pattern 54 appears undistorted or substantially undistorted. In the present case, this is regarded as an "undeformed” or “substantially undeformed” pattern. This also applies to the intended use of the bandage 32, in which the referencing body 38 is deformed when it rests on the femur 16 and assumes its contour.
  • the pattern 54 can be at least partially free or substantially free of deformation and be recognizable to the navigation system 10 in a manner as if the referencing body 38 would assume a flattened state.
  • the non-marking area 52 can also be patterned by the type of binding, the nature and the color of the threads used. sen, this differs in this case from the pattern 54 of the marking region 50. For example, due to the different types of bonding of the textile composite 48 at the regions 50, 52, a different pattern of the same results due to different surface textures.
  • FIGS 2 and 3 show schematically the bandage 32 in plan view of a first side (hereinafter top 56) and a second side (below bottom 58).
  • top 56 first side
  • second side second side
  • the bottom 58 faces the femur 16 and the top 56th turned away from the femur 16.
  • the referencing body 38 comprises a plurality of coefficient of friction enhancement elements 60 (in the following, simplifying friction elements 60).
  • the friction elements 60 are present punctiform and, for example, approximately pinhead size.
  • the friction elements 60 are made of a silicone material.
  • the referencing body 38 comprises friction elements 60.
  • the friction elements 60 extend in a double-row parallel to the longitudinal side 40 and are uniformly spaced from one another.
  • the friction elements 60 extend over almost the entire length of the referencing body 38 and are arranged on both regions 50, 52.
  • the referencing body 38 comprises a first section 62 and a second section 64 each with friction elements 60 and an intermediate section 66 which is free of friction elements 60.
  • the section 62 is in the extension direction 34 between the Recess 46 and the transverse side 42 and the portion 64 between the recess 46 and the transverse side 43.
  • the portion 66 extends over slightly more than the length of the recess 46 in the middle of the Referenz réelles stresses 38.
  • 64 durably fen the friction elements 60 double row parallel to the longitudinal side 41 and are each arranged equidistantly from each other on the referencing body 38.
  • the friction elements 60 make it possible to locally increase the friction between the bandage 32 and the femur 16. In the region of section 66, the friction is deliberately kept low.
  • the bandage 32 is a size-adjustable bandage, which can be converted from an open release state illustrated in FIGS. 2 and 3 into a contact state in which the bandage is self-contained (FIGS. 1 and 6).
  • the fastening device 20 comprises fixing elements, namely a belt 68 and an eyelet 70 cooperating therewith.
  • the belt 68 is fixed on the transverse side 42 via a stiffening element 72 and extends along the direction of extent 34.
  • the stiffening element 72 comprises, for example, a fabric tunnel with a coil spring or strip, for example made of plastic, arranged therein. Near the transverse side 42, a fixing element of the fastening device 20 is provided in the form of a Velcro strip 74 to which the belt 68 can be adhesively secured in itself closed.
  • the eyelet 70 is fastened to one side of a fixing element of the fastening device 20 in the form of a holding section 76.
  • the holding section 76 is connected to the referencing body 38 on the opposite side of the eyelet 70 via a stiffening element 78 on the transverse side 43.
  • the stiffening element 78 corresponds in shape and function to the stiffening element 72.
  • the underside 58 is patient-friendly non-invasively positioned on the skin.
  • the bandage 32 is stretched in the extension direction 34, against the elasticity of the regions 50, 52.
  • the bandage 32 is preferably positioned on the femur 16 so that soft tissue above the patella 80 in the recess 46 engages (with the leg extended). If the soft-tissue tissue above the patella 80 engages in the recess 46, the marking region 50 is arranged, in particular in the region of the section 66, free of friction elements 60 above the tendon of the quadriceps muscle of the femur 16.
  • the bandage 32 In the applied state, the bandage 32 is fixed by the fact that the belt 68 is guided by tightening the bandage 32 through the eyelet 70 and is secured in the Velcro 74.
  • the stiffening elements 72, 78 ensure that the bandage 32 maintains its shape in the direction of extent 34 and that the referencing body 38 does not taper due to the tightening.
  • the bandage 32 and thus the referencing device 18 can be fixed on the femur 16 in a patient-friendly and handling-friendly manner in a non-invasive manner.
  • the bandage 32 compresses the femur 16. Movements of soft tissue relative to one another and relative to the femur are thereby restricted. As a result, the ability of the bandage 32 to move relative to the femur 16 and especially to the femur bone also decreases.
  • Occurring relative movements of soft tissue can also be largely absorbed within the referencing body 38.
  • the production of the referencing body 38 proves to be particularly advantageous as a knitted fabric with the regions 50, 52 which differ in terms of their extensibility in at least one of the extension directions 34, 36.
  • the regions 50, 52 are knitted so that movements within the femur 16 are absorbed by the referencing body 38 to a large extent.
  • a particularly small movement takes place within the referencing body 38.
  • the friction elements 60 and their arrangement on the referencing body 38, via the targeted compression of the femur 16, improve the property of the bandage 32 to initiate movements in the referencing body 38 38 in a targeted manner.
  • FIGS. 4 and 5 illustrate, by way of example, how the textile composite 48 can deform under the action of a force symbolized by an arrow 82.
  • a force can be exerted by the femur 16 on the textile composite 48 when relative movements of soft tissue result, in particular during a movement of the femur 16 in space, flexion or extension of the leg.
  • the textile composite 48 can deform while changing the surface condition. In particular, this can lead to a deformation of the pattern 54 at the marking region 50. Conversely, in the absence of the force 82, a deformation of the pattern 54 can be omitted.
  • a force which deforms the pattern 54 can be kept small, in particular at the marking region 50 in the region of the section 66. Because no friction elements 60 are present at the portion 66, the friction between the femur 16 and the bandage 32 is kept locally low. For example, the skin rubs on the portion 66 during extension and flexion of the leg only to a small extent on the referencing body 38, so that it is not detected by a soft tissue displacement or only to a limited extent.
  • the force on the marking region 50 is low.
  • the movement of the marking region 50 and thus the deformation of the pattern 54 is also low in this area. This is also due to the relatively low relative mobility of the tendon of the quadriceps muscle to other soft tissue and other muscles in the femur 16.
  • FIG. 6 symbolizes, as in the case of a flexion of the leg, a section 84 of the pattern 54 which is arranged on the section 66. is not or only to a small extent with a deforming force is applied. In the region of the section 84, the pattern 54 is thereby deformed, or only to a small extent.
  • the portion 84 can thereby form a valid reference, the position of which can be maintained relative to the femur bone during movement of the leg in space, extension and flexion of the leg.
  • the pattern 54 on the section 84 is undeformed and can be used as a valid reference, the pattern 54 is deformed on a section 86.
  • the section 86 is arranged at the edge of the marking region 50 parallel to the transverse side 42 facing the non-marking region 52. Due to the introduction of the deformation forces 82 into the marking area 50, the latter is stretched there in such a way that the pattern 54 is distorted and differs from its shape when the bandage 32 is laid flat.
  • the detection device 22 creates images of the referencing device 18 and provides the data processing device 26 with relevant image signals.
  • the data processing device 26 is designed and programmed such that it ascertains signal portions originating from the marking region 50. This can be done, for example, due to the colored design of the marking region 50. For example, signal amounts of the non-marking area 52 are separated from signal amounts of the marking area 50 due to the different nature of the textile composite 46 as mentioned above.
  • the data processing device 26 can detect whether at least a portion of the pattern 54 is time-dependent undeformed or substantially undeformed. This does not refer to the images of the referencing device which change during a movement, but to the shape of the pattern 54 at successive points in time, between which the femur 16 with the referencing precursor direction 18 in the room is moved. In the present case, the data processing device 26 can recognize, for example, the section 84 as being time-dependent substantially undeformed. The data processing device 26 may thereby view the section 84 as a valid reference for tracking the referencing device 18 and thus the femur 16 in space. This also makes it possible to deduce the position and / or orientation of the femoral bone in the room.
  • information regarding the pattern 54 may be stored.
  • the information includes statements about the surface condition of the marking area 50, a color and / or a color pattern.
  • the data processing device 26 can fall back on the information stored in the memory unit 30, compare the image signals with the information and base the information in the determination of the signal components going back to the marking region 50.
  • the navigation system 10 and the referencing device 18 offer the great advantage that a non-invasive reference to the patient 14 can be provided preoperatively, intraoperatively, and postoperatively.
  • the navigation system 10 comes without medical marking device in the form of a so-called "Rigid Bodies", which is commonly used in medical navigation. This not only proves to be more patient-friendly, but also more user-friendly for the surgeon.
  • a referencing device may be used instead of the referencing device 18 or together with it in the navigation system 10.
  • the functions, effects and advantages already mentioned in connection with the referencing device 18 can also be achieved with the referencing devices mentioned below, so that reference can be made to the above explanations.
  • the referencing body 38 is likewise embodied as a textile composite 48, in particular as a knitted fabric.
  • the referencing device 100 comprises a marking region 102 corresponding to the marking region 50 and a non-marking region 104 corresponding to the non-marking region 52. These are integrally incorporated into the textile composite 48 and differ in their nature from each other.
  • the marking region 102 forms the pattern 54.
  • the marking region 102 has a contour that is waisted in a plan view of the referencing body 38, with a widening section 106 and a widening section 108 facing the longitudinal sides 40 and 41, respectively.
  • the widening sections 106, 108 are connected to one another via a narrowing section 110.
  • the non-marking area 104 surrounds and forms an edge for the marking area 102, as is the case with the referencing device 18.
  • a referencing device 120 shown in FIG. 8 comprises a referencing body 38 configured as a textile composite 48.
  • a marking region 122 is provided which forms the referencing body 38.
  • a non-marking area does not exist.
  • the marking area 122 forms the pattern 54.
  • FIG. 9 shows in plan view a referencing device 130 whose referencing body is made of a rubber material, in particular an elastomer.
  • the referencing body 38 is elastically extensible in the extension directions 34, 36, wherein the extensibility in the extension direction 34 is greater than in the extension direction 36.
  • the referencing body 38 has a marking area 132 that is surrounded by a non-marking area 134.
  • the regions 132, 134 are integrally incorporated into the referencing body 38.
  • the shape of the areas 132, 134 and their arrangement on referencing body 38 correspond to those of the areas 50, 52 in the referencing device 18.
  • a pattern 136 is provided at the marking area 132.
  • the pattern 136 is integrally incorporated into the marking area 132, for example, by molding. Also conceivable is embossing or printing of the marking region 132.
  • the pattern 136 is regular.
  • the pattern 136 preferably has a two-dimensional grid or net shape.
  • movements of soft tissue can be introduced into the referencing body 38 relative to one another such that the pattern 136 remains undeformed or substantially undeformed at least in sections.
  • the data processing device 26 can recognize this section and view it as a valid reference for the tracking of the referencing device 130 in space.
  • the referencing devices 100, 120 and 130 also have friction elements 60 for specific introduction of forces into the respective referencing body 38 on the respective underside 58, as was explained using the referencing device 18 as an example.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine medizinische Referenzierungsvorrichtung für ein medizinisches Navigationssystem (10), mit dem eine Bewegung eines Körperteils (16), insbesondere des Oberschenkels (16), mit der daran angebrachten Referenzierungsvorrichtung (18; 100; 120; 130) im Raum verfolgbar ist. Um eine derartige Referenzierungsvorrichtung bereitzustellen, mit der Positionsdaten des Körperteils patientenschonend gewonnen werden können, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Referenzierungsvorrichtung eine Befestigungseinrichtung (20) umfasst zum nichtinvasiven Befestigen der Referenzierungsvorrichtung (18; 100; 120; 130) am Körperteil (16) und durch einen flächig erstreckten, in zumindest einer Richtung (34, 36) der Erstreckung elastisch dehnbaren Referenzierungskörper (38), der in seiner Form an die Kontur des Körperteils (16) anpassbar ist und einen Markierbereich (50; 102; 122; 132) aufweist, der ein Muster (54; 136) umfasst oder ausbildet, wobei der Referenzierungskörper (38) so ausgebildet ist, dass das Muster (54; 136) bei der Bewegung des Körperteils (16) zumindest abschnittsweise unverformt oder im Wesentlichen unverformt ist, und wobei das Muster (54) zumindest abschnittsweise vom Navigationssystem (10) als Referenz für eine Verfolgung des Körperteils (16) im Raum heranziehbar ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein medizinisches Navigationssystem sowie ein Verfahren zum Verfolgen einer medizinischen Referenzierungsvorrichtung im Raum mit einem Navigationssystem.

Description

FLEXIBLE MEDIZINISCHE REFERENZVORRICHTUNG, MEDIZINISCHES NAVIGATIONSSYSTEM UND VERFAHREN
Die Erfindung betrifft eine medizinische Referenzierungsvorrichtung für ein medizinisches Navigationssystem, mit dem eine Bewegung eines Körperteils, insbesondere des Oberschenkels, mit der daran angebrachten Referenzierungsvorrichtung im Raum verfolgbar ist.
Außerdem betrifft die Erfindung ein medizinisches Navigationssystem zum Verfolgen einer medizinischen Referenzierungsvorrichtung im Raum, umfassend eine medizinische Referenzierungsvorrichtung, eine Nachweisvorrichtung zum Erstellen von Bildern der Referenzierungsvorrichtung und Bereitstellen diesbezüglicher Bildsignale sowie eine Datenverarbeitungsvorrichtung zum Verarbeiten der Bildsignale.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verfolgen einer medizinischen Referenzierungsvorrichtung im Raum mit einem Navigationssystem.
Es sind medizinische Referenzierungsvorrichtungen bekannt, die beispielsweise in der Knieprothetik zum Einsatz kommen, um einem Operateur die Implantation eines künstlichen Kniegelenkes zu erleichtern. Herkömmliche Referenzierungsvorrichtungen umfassen eine Markiereinrichtung mit starr relativ zueinander angeordneten Markierelementen (sogenannter "Rigid Body"), deren Bewegung im Raum von einem Navigationssystem verfolgt wird . Um eine möglichst hohe Genauigkeit zu erzielen, wird die Markiereinrichtung über eine Befestigungseinrichtung, üblicherweise eine Knochenschraube, am Femurkno- chen oder am Tibiaknochen verschraubt und dadurch fest an diesen fixiert. Dies führt jedoch zu einem Eingriff nicht unerheblicher Invasivität, gegenüber dem bei einigen Operateuren und Patienten Vorbehalte bestehen.
Zur Verringerung der Invasivität ist es bekannt, Rigid Bodys an einer um den Femur (vorliegend Oberschenkel) oder die Tibia (vorliegend Unterschenkel) gelegten Manschette zu fixieren oder an einer auf den Femur oder die Tibia aufgelegten Platte anzubringen, die mit Bändern am jeweiligen Körperteil fixiert wird . Die Manschette bildet eine Befestigungseinrichtung mit einem Trägerkörper für die Markiereinrichtung, der von seiner beispielsweise ursprünglich planaren Form verformt und an die Kontur des Körperteils (beispielsweise des Femurs oder der Tibia) angepasst werden kann, um einen formschlüssigen Sitz am Körperteil zu ermöglichen.
Bekannt sind auch Trägerkörper, die auf das Körperteil aufgeklebt werden können und an denen die Markiereinrichtung festgelegt ist.
Bei derartigen nichtinvasiven Befestigungseinrichtungen ergibt sich in der Praxis das Problem, dass Bewegungen von Weichteilen (Haut, Muskeln und anderes nicht-starres Körpergewebe), insbesondere bei einer zu erfassenden Bewegung des Körperteils im Raum, über den Trägerkörper auf die Markiereinrichtung übertragen werden. Die Genauigkeit der Positionsdaten der Markiereinrichtung— und damit des Körperteils— , die der navigationsgestützten Operation zugrunde gelegt werden soll, wird dadurch beeinträchtigt. Wünschenswert wäre es außerdem, mit einer nichtinvasiv am Körperteil anbringbaren Referenzierungsvorrichtung prä- und postoperativ Patientendaten mit einem medizinischen Navigationssystem zu erfassen. Dadurch können Operationsdauern reduziert werden, weil hierfür erforderliche Daten bereits präoperativ zur Verfügung stehen und nicht erst intraoperativ ermittelt werden müssen. Postoperativ kann eine einfache Kontrolle des Erfolges der Operation durchgeführt werden. In beiden Fällen können ansonsten eingesetzte ionisierende Bildgebungsverfahren wie Röntgen oder CT ersetzt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Referenzierungsvorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit der Positionsdaten des Körperteils, an dem die Referenzierungsvorrichtung angebracht ist, patientenschonend gewonnen werden können. Eine die Aufgabe lösende Referenzierungsvorrichtung der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch einen flächig erstreckten, in zumindest einer Richtung der Erstreckung dehnbaren Referenzierungskörper, der in seiner Form an die Kontur des Körperteils anpassbar ist und einen Markierbereich aufweist, der ein Muster umfasst oder ausbildet, wobei der Referenzierungskörper so ausgebildet ist, dass das Muster bei der Bewegung des Körperteils zumindest abschnittsweise unverformt oder im Wesentlichen un- verformt ist, und wobei das Muster zumindest abschnittsweise vom Navigationssystem als Referenz für eine Verfolgung des Körperteils im Raum heranziehbar ist.
In die Erfindung fließt die Überlegung mit ein, dass eine Markiereinrichtung insbesondere in Gestalt eines sogenannten "Rigid Bodys", wie sie bei herkömmlichen Referenzierungsvorrichtungen zum Einsatz kommt, eingespart werden kann, indem die von den Markierelementen der Markiereinrichtung ausgeübte Funktion einer oder mehreren anderen Komponenten der Referenzierungsvorrichtung übertragen werden kann. Zu diesem Zweck schlägt die vorliegende Erfindung vor, einen verformbaren flächigen und in seiner Form an die Kontur des Körperteils (beispielsweise des Femurs oder der Tibia) anpassbaren Referenzierungskörper zu verwenden. Der Referenzierungskörper kann über die Befestigungseinrichtung der Referenzierungsvorrichtung nichtinvasiv und damit patientenschonend am Körperteil festgelegt werden. Zu diesem Zweck kann die Befestigungseinrichtung beispielsweise ein oder mehrere Fi- xierelement(e) aufweisen. Der Referenzierungskörper ist in zumindest einer Richtung seiner Erstreckung elastisch dehnbar. Dies erlaubt es, den Referenzierungskörper im am Körperteil befestigten Zustand unter Spannung zu setzen. Wie sich in der Praxis zeigt, können dadurch die Weichteile unter Dehnung des Referenzierungskörpers komprimiert werden. Dies erlaubt es, eine Relativbewegung der Weichteile untereinander zu verringern. Die vom Körperteil auf den Referenzierungskörper induzierte Bewegung kann dadurch ebenfalls verringert werden, so dass dieser eine nur geringe Eigenbewegung relativ zum Körperteil ausführen kann. Bewegungen von Weichteilen zueinander können ferner innerhalb des Referenzierungskörpers absorbiert werden, weil die- ser elastisch dehnbar ist. Damit die Referenzierungsvorrichtung im Raum verfolgt werden kann, weist der Referenzierungskörper einen Markierbereich auf, der ein Muster umfasst oder ausbildet. Das Muster ist so ausgelegt, dass es vom Navigationssystem erkennbar ist und von diesem als Referenz für die Verfolgung des Körperteils mit der daran befestigten Referenzierungsvorrichtung im Raum angesehen werden kann. Zu diesem Zweck ist der Referenzierungskörper so ausgebildet, dass bei einer Bewegung des Körperteils das Muster zumindest abschnittsweise unverformt oder im Wesentlichen unverformt ist, indem, wie vorstehend erwähnt, eventuelle Bewegungen von Weichteilen innerhalb des Referenzierungskörpers so absorbiert werden, dass das Muster zumindest abschnittsweise davon nicht oder in nur unerheblichem Umfang be- einflusst wird . Dementsprechend kann das Navigationssystem das Muster zumindest abschnittsweise als "räumlich stabil" erkennen und als valide Referenz heranziehen. Insbesondere kann das Navigationssystem davon ausgehen, dass ein Muster in unveränderter Position relativ zum Femurknochen angeordnet ist, wenn es als valide Referenz erkannt wird . Dadurch kann auch auf die Position des Femurknochens im Raum geschlossen werden.
Vorzugsweise ist das Muster ein regelmäßiges Muster.
Das Muster kann beispielsweise rasterförmig, gitterförmig oder netzförmig sein.
Als vorteilhaft erweist es sich, wenn der Referenzierungskörper in zwei quer zueinander ausgerichteten Richtungen in der Fläche seiner Erstreckung elastisch dehnbar ist. Beispielsweise ist der Referenzierungskörper in einer, im am Körperteil befestigten Zustand in Umfangsrichtung des Körperteils verlaufenden Richtung elastisch dehnbar und in einer quer dazu ausgerichteten Richtung, insbesondere in Längsrichtung des Körperteils.
Vorzugsweise unterscheiden sich die Dehnbarkeiten des Referenzierungskörpers in den beiden Richtungen voneinander. Es kann zum Beispiel vorgesehen sein, dass die Dehnbarkeit des Referenzierungskörpers im am Körperteil be- festigten Zustand längs des Körperteils größer ist als in Umfangsrichtung des Körperteils.
Günstigerweise ist der Markierbereich integral in den Referenzierungskörper eingearbeitet. Darunter kann vorliegend insbesondere verstanden werden, dass der Markierbereich herstellungstechnisch als Bestandteil des Referenzie- rungskörpers gefertigt ist. Beispielsweise ist der Markierbereich in den Referenzierungskörper eingestrickt, darauf wird nachfolgend noch eingegangen, oder in diesen eingeformt.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Referenzie- rungsvorrichtung bildet der Markierbereich den Referenzierungskörper aus.
Der Markierbereich kann das Muster vollständig umfassen.
Der Referenzierungskörper weist bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform günstigerweise einen an den Markierbereich angrenzenden Nichtmarkierbereich auf, wobei sich die Dehnbarkeit des Nichtmarkierbereiches von derjenigen des Markierbereiches unterscheidet. Als Nichtmarkierbereich wird vorliegend ein das Muster des Markierbereiches nicht umfassender Bereich des Referenzierungskörpers angesehen. Durch Vorsehen unterschiedlicher Dehnbarkeiten in zumindest einer Richtung in der Fläche der Erstreckung des Referenzierungskörpers— vorzugsweise in zwei quer zueinander ausgerichteten Richtungen— ist die Möglichkeit gegeben, Bewegungen von Weichteilen gezielt im Referenzierungskörper so zu absorbieren, dass eine Bewegung des Markierbereiches relativ zum Körperteil weitgehend oder vollständig vermieden werden kann. Das Muster oder ein Abschnitt davon bleibt von der Bewegung dadurch so unbeeinflusst, dass es als valide Referenz für die Verfolgung des Körperteils im Raum dienen kann.
Der Nichtmarkierbereich kann den Markierbereich beispielsweise umgeben. Beispielsweise bildet der Nichtmarkierbereich eine Einfassung für den Markierbereich in der Fläche des Referenzierungskörpers. Der Nichtmarkierbereich kann insbesondere einen Rand des Referenzierungskörpers bilden, der den Markierbereich einfasst.
Der Referenzierungskörper kann in Draufsicht eine rechteckige oder im Wesentlichen rechteckige Kontur aufweisen. Beispielsweise ist dies dann der Fall, wenn der Referenzierungskörper einen Abschnitt oder Bestandteil einer von der Referenzierungsvorrichtung ausgestalteten Bandage ist, worauf nachfolgend noch eingegangen wird .
Bei einer vorteilhaften Umsetzung der Referenzierungsvorrichtung erweist es sich als günstig, wenn der Markierbereich in Draufsicht auf die Fläche des Referenzierungskörpers eine rechteckige oder im Wesentlichen rechteckige Kontur aufweist. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Nichtmarkierbe- reich, wie vorstehend erwähnt, den Markierbereich einfasst und einen Rand des Referenzierungskörpers bildet.
Bei einer andersartigen Umsetzung der Referenzierungsvorrichtung ist es von Vorteil, wenn der Markierbereich in Draufsicht auf die Fläche des Referenzierungskörpers eine taillierte Kontur aufweist, mit zwei Verbreiterungsabschnitten und einem dazwischen angeordneten Verschmälerungsabschnitt. Eine derartige Ausgestaltung kommt beispielsweise bei einer Referenzierungsvorrichtung in Gestalt einer Oberschenkel-Bandage zum Einsatz. Die Orientierung des Markierbereiches mit Verbreiterungsabschnitt- Verschmälerungsabschnitt- Verbreiterungsabschnitt ist dabei vorzugsweise in Längsrichtung des Femurs ausgerichtet.
Es kann vorgesehen sein, dass die Dehnbarkeit des Nichtmarkierbereiches in zumindest einer Richtung der Erstreckung des Referenzierungskörpers geringer ist als die Dehnbarkeit des Markierbereiches. Die Dehnbarkeit des Nichtmarkierbereiches kann auch in zwei quer zueinander ausgerichteten Richtungen der Erstreckung des Referenzierungskörpers geringer sein als diejenige des Markierbereiches. Bei Anlage der Referenzierungsvorrichtung an Oberschenkel oder an der Tibia, die zu einer Verformung des Referenzierungskör- pers führt, verläuft die erste der beiden Richtungen zum Beispiel in Umfangs- richtung des Oberschenkels bzw. der Tibia. Die quer dazu ausgerichtete Richtung verläuft beispielsweise in Längsrichtung des Oberschenkels bzw. der Tibia.
Der Markierbereich und der Nichtmarkierbereich sind vorzugsweise integral miteinander verbunden, wodurch der Referenzierungskörper konstruktiv einfach hergestellt werden kann.
Von Vorteil ist es, wenn der Referenzierungskörper zumindest am Markierbereich ein Textilverbund ist oder einen solchen umfasst, vorzugsweise ein Gestrick, ein Gewirk oder ein Gewebe, wobei das Muster durch die Art der Bindung des Textilverbundes und/oder durch die Beschaffenheit und/oder die Farbe der zu dessen Fertigung eingesetzten Fäden ausgebildet wird. Dies gibt die Möglichkeit, das Muster integral in den Markierbereich einzuarbeiten. Zudem ist die Möglichkeit gegeben, den Referenzierungskörper am Markierbereich herstellungstechnisch einfach dehnbar auszugestalten. Die Art der Bindung des Textilverbundes führt beispielsweise zu einer Oberflächenbeschaffenheit und/oder einer Farbgebung des Markierbereiches, die vom Navigationssystem als Muster interpretiert werden kann/können. Fadenförmiges Ausgangsmaterial für den Textilverbund kann Natur- und/oder Kunstfasern und/oder elastische Fäden umfassen oder daraus bestehen.
Der Referenzierungskörper kann einen an den Markierbereich angrenzenden Nichtmarkierbereich aufweisen, wobei der Markierbereich und der Nichtmarkierbereich integral in den Textilverbund eingearbeitet sind, wobei sich der mindestens eine Markierbereich und der Nichtmarkierbereich in der Beschaffenheit des Textilverbundes voneinander unterscheiden. Der Nichtmarkierbereich— beispielsweise der vorstehend genannte Nichtmarkierbereich— und der Markierbereich können dadurch mit unterschiedlichen Eigenschaften versehen werden, insbesondere mit unterschiedlichen Dehnbarkeiten. Dies erlaubt eine einfache, vielseitige und kostengünstige Fertigung der Referenzie- rungsvorrichtung. Der Markierbereich und der Nichtmarkierbereich sind vorzugsweise miteinander durch Stricken, Wirken oder Weben verbunden. Dies ermöglicht es, den Markierbereich und den Nichtmarkierbereich, insbesondere den Referenzie- rungskörper, in einem einzigen, einheitlichen Herstellungsverfahren zu stricken, zu wirken, oder zu weben. Es ist insbesondere nicht erforderlich, den Markierbereich und den Nichtmarkierbereich getrennt voneinander herzustellen und auf andersartige Weise miteinander zu verbinden, beispielsweise durch Nähen.
Der Markierbereich und der Nichtmarkierbereich unterscheiden sich beispielsweise durch eine Farbe, ein Farbmuster, eine Beschaffenheit der Oberfläche des Textilverbundes, durch die jeweilige Bindungsart des Markierbereiches und des Nichtmarkierbereiches und/oder durch die jeweilige Beschaffenheit der eingesetzten Fäden voneinander (insbesondere die Anzahl, die Dichte, die Farbe und/oder die Dehnbarkeit der Fäden).
Bei einer Umsetzung der Referenzierungsvorrichtung in der Praxis erweist es sich als günstig, wenn der Markierbereich ein Gestrick mit Körperbindung (speziell mit elastischen Fäden) oder einer anderen Bindung mit hoher Zweizugelastizität (z. B. Fangbindung) ist oder umfasst und/oder wenn der Nichtmarkierbereich ein Gestrick mit Halbschlauchbindung oder einer anderen Bindung mit geringer Zweizugelastizität (z. B. Rechts-Rechts-Bindung ohne elastischen Faden, Jacquardbindung, Milano-Ripp-Bindung) ist oder umfasst. Eine hohe Dehnbarkeit des Markierbereiches kann beispielsweise durch Einsatz elastisch dehnbarer Strickfäden am Dehnbereich erzielt werden.
Bei einer andersartigen vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Referenzierungsvorrichtung ist es günstig, wenn der Referenzierungskörper aus einem Gummimaterial gefertigt ist, insbesondere einem Elastomer.
Insbesondere bei der zuletzt erwähnten vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Muster am Markierbereich auf den Referenzierungs- körper aufgebracht ist, beispielsweise durch Aufdrucken, Aufprägen, Anformen oder Aufkleben.
Von Vorteil ist es, wenn die Referenzierungsvorrichtung als Bandage ausgestaltet ist oder eine solche umfasst, die von einem geöffneten Lösezustand in einen in sich geschlossenen Anlegezustand überführbar ist, wobei die Befestigungseinrichtung ein oder mehrere Fixierelemente zum Fixieren der Bandage im Anlegezustand aufweist. Der Referenzierungskörper kann einen Abschnitt der Bandage bilden, an dem zum Beispiel Fixierelemente der Befestigungseinrichtung befestigt sind, mit denen die Bandage im geschlossenen, ringförmigen Anlegezustand fixierbar ist. Die Fixierelemente umfassen beispielsweise einen Gurt, eine Schlaufe oder eine Öse, durch die der Gurt hindurchführbar ist, um die Bandage zu straffen oder eine Schnalle zu demselben Zweck. Weitere Beispiele für Fixierelemente sind Druckknöpfe, ein Klettverschluss oder eine Klebeschicht, beispielsweise um den Gurt in sich zu fixieren. Eine vorteilhafte Umsetzung umfasst einen Gurt und eine Schlaufe, damit die Bandage unter Dehnung des Referenzierungskörpers straff am Körperteil, insbesondere dem Femur, angelegt werden kann.
Die Bandage kann Versteifungselemente aufweisen, die an einander gegenüberliegenden Seiten des Referenzierungskörpers angeordnet sind. Die Versteifungselemente können sicherstellen, dass sich der Referenzierungskörper bei Straffung nicht verjüngt.
Vorteilhafterweise ist die Länge der Bandage im Anlegezustand für einen formschlüssigen Sitz am Körperteil anpassbar. Zu diesem Zweck können beispielsweise Fixierelemente der Befestigungseinrichtung in Form eines Gurtes und einer Schlaufe zum Hindurchführen des Gurtes zusammenwirken. Der Gurt kann in sich beispielsweise mittels eines Klettverschlusses fixiert werden.
Bei einer andersartigen vorteilhaften Umsetzung ist es günstig, wenn die Referenzierungsvorrichtung als in sich geschlossene Schlauchbandage ausgestaltet ist oder eine solche umfasst. Die Schlauchbandage, die ganz oder abschnitts- weise vom Referenzierungskörper gebildet ist, kann unter Dehnung aufgeweitet und über das Körperteil gestreift werden. Dies gibt die Möglichkeit, die Schlauchbandage formschlüssig am Körperteil zu fixieren und dieses zu komprimieren.
Die Bandage ist vorzugsweise eine Oberschenkelbandage. Die Oberschenkelbandage kann an einem Rand eine Ausnehmung aufweisen, in die die Kniescheibe oder darüber angeordnetes Weichteilgewebe eingreifen kann. Dies ermöglicht es, die Oberschenkelbandage in definierter Weise relativ zum Körperteil, hier dem Femur auszurichten. Am Rand der Ausnehmung kann ein Abschnitt geringerer Verformbarkeit der Oberschenkelbandage angeordnet sein, z. B. der vorstehend erwähnte Nichtmarkierbereich. Dieser Abschnitt kann bei angelegter Bandage oberhalb der Sehne des Musculus quadriceps positioniert sein. Die Bewegung innerhalb des Referenzierungskörpers oberhalb der Sehne des Musculus quadriceps ist gering, und eine Bewegung innerhalb der Bandage kann gering gehalten werden. Aus diesem Grund ist vorzugsweise nahe der Ausnehmung der Markierbereich angeordnet, insbesondere oberhalb der Sehne des Musculus quadriceps.
Günstig ist es, wenn der Referenzierungskörper auf seiner dem Körperteil zugewandten Seite Reibwertsteigerungselemente umfasst. Die Reibwertsteige- rungselemente können ungleichmäßig am Referenzierungskörper angeordnet sein. Über die Reibwertsteigerungselemente können Weichteile zusätzlich gestrafft werden. Dies erweist sich insbesondere bei einer der vorstehend genannten Bandagen als vorteilhaft. Die Referenzierungsvorrichtung kann im Bereich der Reibwertsteigerungselemente zusätzlich am Körperteil stabilisiert werden, ohne selbst bei straff angelegter Referenzierungsvorrichtung eine Blutsperre am Körperteil zu erzeugen. Vorzugsweise ist es möglich, über die Reibwertsteigerungselemente Relativbewegungen von Körpergewebe zueinander gezielter in den Referenzierungskörper einzuleiten und darin zu absorbieren, um eine Übertragung von Bewegungen auf den Markierbereich und das Muster zu verringern. Es kann vorgesehen sein, dass der Markierbereich abschnittsweise frei von Reibwertsteigerungselementen ist.
Die Reibwertseigerungselemente sind vorzugsweise aus einem Silikonmaterial gefertigt oder können ein solches umfassen. Die Reibwertsteigerungselemente können unterschiedliche Formen und/oder unterschiedliche Größen aufweisen. Beispielsweise sind die Reibwertsteigerungselemente punktförmig, zum Beispiel ungefähr stecknadelkopfgroß. Als Reibwertsteigerungselement kann mindestens ein Faden vorgesehen sein, der in den vorstehend genannten Textil- verbund eingearbeitet ist, beispielsweise in ein Gestrick eingestrickt ist. Der Faden besteht beispielsweise aus einem Silikonmaterial.
Vorzugsweise sind entlang zumindest eines Randes oder parallel zu einem Rand des Referenzierungskörpers Reibwertsteigerungselemente vorgesehen. Beispielsweise können bei einer Bandage in Umfangsrichtung der Bandage, bezogen auf deren Anlegezustand, Reibwertsteigerungselemente am Rand des Referenzierungskörpers angeordnet sein.
Günstig ist es, wenn Reibwertsteigerungselemente an zwei einander gegenüberliegenden parallel zueinander verlaufenden Rändern des Referenzierungskörpers vorgesehen sind . Beispielsweise sind an einander gegenüberliegenden Rändern der Bandage längs deren Umfangsrichtung Reibwertsteigerungselemente vorhanden.
Es kann alternativ oder ergänzend vorgesehen sein, dass an einem Rand zwei mit Reibwertsteigerungselementen versehene Abschnitte des Referenzierungskörpers vorgesehen sind, zwischen denen ein ohne Reibwertsteigerungselemente vorgesehener Abschnitt des Referenzierungskörpers angeordnet ist. Insbesondere kann ein Abschnitt des Referenzierungskörpers ohne Reibwertsteigerungselemente am Rand der vorstehend erwähnten Ausnehmung einer Bandage vorhanden sein. Bei der zuletzt erwähnten vorteilhaften Ausführungsform kann die Reibung zwischen dem Körperteil, beispielsweise dem Oberschenkel, und dem Referen- zierungskörper an dem Abschnitt ohne Reibwertsteigerungselemente verringert sein. Dies erweist sich beispielsweise bei einer Extension und einer Flexion des Beines als vorteilhaft. Im Bereich des Abschnittes wird der Referenzie- rungskörper dadurch in geringerem Maße von der Haut erfasst als ein mit Reibwertsteigerungselementen versehener Abschnitt. Der Abschnitt ohne Reibwertsteigerungselemente kann sich dadurch als so räumlich stabil am Oberschenkel erweisen, dass der Markierbereich mit dem Muster nahe oder im Bereich dieses Abschnittes für eine valide Referenz zum Femurknochen verwendet werden kann. Auch bei einer Extension und Flexion des Beines kann das Muster die Position relativ zum Femurknochen beibehalten und verformungsfrei bleiben, was von dem Navigationssystem detektiert werden kann.
Wie eingangs erwähnt, betrifft die Erfindung auch ein Navigationssystem. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Navigationssystem bereitzustellen, mit dem eine Referenzierungsvorrichtung der vorstehend genannten Art im Raum verfolgt werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einem Navigationssystem der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Referenzierungsvorrichtung eine Referenzierungsvorrichtung der vorstehend genannten Art ist und dass die Datenverarbeitungsvorrichtung so ausgebildet und programmiert ist, dass sie in auf den Markierbereich zurückgehenden Signalanteilen der Bildsignale zumindest einen Abschnitt des Musters erkennt und bewertet, ob dieser zeitabhängig unverformt oder im Wesentlichen unverformt ist und diesen bejahendenfalls als Referenz für die Verfolgung der Referenzierungsvorrichtung im Raum ansieht.
Die bereits im Zusammenhang mit der Erläuterung der erfindungsgemäßen Referenzierungsvorrichtung erzielbaren Vorteile können unter Einsatz des Navigationssystems ebenfalls erzielt werden, so dass auf voranstehende Ausführungen verwiesen werden kann. Ebenso wie die Referenzierungsvorrichtung kann das Navigationssystem ohne eine Markiereinrichtung im herkömmlichen Sinne in Gestalt eines sogenannten "Rigid Bodys" auskommen.
Die Bildsignale werden von der Datenverarbeitungsvorrichtung dahingehend analysiert, ob zumindest ein Abschnitt des Musters erkannt werden kann, der sich zeitabhängig nicht verändert. Hiervon zu unterscheiden ist eine zeitabhängige Veränderung der Bildsignale des Abschnittes des Musters aufgrund einer Bewegung des Körperteils im Raum. Stellt die Datenverarbeitungsvorrichtung fest, dass zumindest ein Abschnitt des Musters unverformt oder im Wesentlichen unverformt ist, kann sie diesen Abschnitt als Referenz für die Verfolgung der Referenzierungsvorrichtung, und damit des Körperteils, im Raum ansehen.
Die Datenverarbeitungsvorrichtung ist bevorzugt so ausgebildet und programmiert, dass sie die Bildsignale mit Methoden der Farbwerterkennung (um- fasst auch Grauwerterkennung) und/oder Mustererkennung und/oder Szenenanalyse und/oder Finite-Elemente-Rechnung untersucht.
Es kann vorgesehen sein, dass in einer Speichereinheit des Navigationssystems Informationen betreffend das Muster gespeichert sind und dass die Datenverarbeitungsvorrichtung so ausgebildet und programmiert ist, dass sie die Bildsignale mit den Informationen vergleicht und diese bei der Ermittlung der auf den Markierbereich zurückgehenden Signalanteile zugrunde legt. Anhand der Informationen kann die Datenverarbeitungsvorrichtung Signalanteile des Markierbereiches identifizieren und zumindest einen Abschnitt des Musters als zeitabhängig unverformt oder im Wesentlichen unverformt erkennen. Die Lage und/oder Orientierung des Musters im Raum kann dadurch ermittelt werden.
Wie eingangs erwähnt betrifft die Erfindung auf ein Verfahren. Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Verfolgen einer medizinischen Referenzierungsvorrichtung im Raum kommt ein Navigationssystem der vorstehend genannten Art zum Einsatz, wobei mit der Nachweisvorrichtung Bilder der Referenzierungsvorrichtung erstellt und diesbezüglicher Bildsignale bereitgestellt werden und wobei die Datenverarbeitungsvorrichtung in auf den Markierbereich zurückgehenden Signalanteilen der Bildsignale zumindest einen Abschnitt des Musters erkennt und bewertet, ob dieser zeitabhängig unverformt oder im Wesentlichen unverformt ist und diesen bejahendenfalls als Referenz für die Verfolgung der Referenzierungsvorrichtung im Raum ansieht.
Ein derartiges Verfahren weist die bereits im Zusammenhang mit der Erläuterung der Referenzierungsvorrichtung und des Navigationssystems erwähnten Vorteile auf, so dass diesbezüglich auf voranstehende Ausführungen verwiesen werden kann.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele des Verfahrens ergeben sich aus den Merkmalen vorteilhafter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Referenzierungsvorrichtung und des erfindungsgemäßen Navigationssystems. Diesbezüglich kann ebenfalls auf voranstehende Ausführungen verwiesen werden.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung der Erfindung . Es zeigen :
Figur 1 : eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Navigationssystems, umfassend eine an einem Patienten festgelegte erfindungsgemäße Referenzierungsvorrichtung;
Figur 2 : eine Draufsicht auf eine erste Seite der Referenzierungsvorrichtung aus Figur 1, ausgestaltet als Bandage;
Figur 3 : eine Draufsicht auf eine zweite Seite der Referenzierungsvorrichtung, die der ersten Seite gegenüberliegt;
Figur 4: eine vergrößerte Darstellung eines Details der Referenzierungsvorrichtung, das einen Ausschnitt eines Gestricks zeigt; Figur 5 : das Detail aus Figur 4 bei einer Krafteinwirkung auf das Gestrick;
Figur 6: die Referenzierungsvorrichtung aus Figur 1 bei einer Flexion des
Beines des Patienten;
Figur 7 : eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer Referenzierungsvorrichtung;
Figur 8: eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer Referenzierungsvorrichtung und
Figur 9 : eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer Referenzierungsvorrichtung.
Figur 1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine vorteilhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Navigationssystems 10 und einen auf einer Liege 12 liegenden Patienten 14, der einen Femur (vorliegend Oberschenkel) 16 aufweist. Das Navigationssystem 10 umfasst eine mit dem Bezugszeichen 18 belegte vorteilhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Referenzierungsvorrichtung . Die Referenzierungsvorrichtung 18 weist eine Befestigungseinrichtung 20 auf (Figur 2), über sie sie nichtinvasiv am Femur 16 festlegbar ist.
Bewegt sich der Femur 16 im Raum, bewegt sich auch die Referenzierungsvorrichtung 18. Eine Bewegung kann von einer Nachweisvorrichtung 22 des Navigationssystems 10 erfasst werden. Zu diesem Zweck kann die Nachweisvorrichtung 22 eine Kamera umfassen. Vorliegend ist die Kamera als Stereokamera 24 dargestellt. Es kann sich jedoch auch um eine andersartige Kamera handeln. Bildsignale der Nachweisvorrichtung 22 können an eine Datenverarbeitungsvorrichtung 26 übermittelt werden. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 26 ermittelt anhand der Bildsignale, wie sich die Referenzierungsvorrichtung 18 und damit der Femur 16 im Raum bewegt. Darauf wird nachfolgend noch eingegangen. Das Navigationssystem 10 weist ferner eine mit der Datenverarbeitungsvorrichtung 26 gekoppelte Anzeigevorrichtung 28 auf sowie eine Speichereinheit 30, die in die Datenverarbeitungsvorrichtung 26 integriert ist.
Das Navigationssystem 10 mit der Referenzierungsvorrichtung 18 kann beispielsweise zur navigationsunterstützten Implantation eines künstlichen Kniegelenkes zum Einsatz kommen. Aus nachfolgend noch ersichtlichen Gründen ist insbesondere ein präoperativer, ein intraoperativer und ein postoperativer Einsatz der Referenzierungsvorrichtung 18 auf patientenschonende Weise möglich.
Die Referenzierungsvorrichtung 18 ist vorliegend ausgestaltet als Bandage 32, insbesondere als Kompressionsbandage. Die Bandage 32 umfasst einen in zwei Erstreckungsrichtungen 34, 36, die quer zueinander ausgerichtet sind, flächig erstreckten Referenzierungskörper 38. Der Referenzierungskörper 38 ist formveränderlich und beim Anlegen der Bandage 32 an den Femur 16 an dessen Kontur anpassbar. Dadurch kann der Referenzierungskörper 38, wie die Bandage 32 insgesamt, formschlüssig an den Femur 16 angelegt werden und diesen umgeben. Bei der Anlage der Bandage 32 am Femur 16 unter Verformung des Referenzierungskörpers 38 im bestimmungsgemäßen Gebrauch verläuft die Erstreckungsrichtung 34 in Umfangsrichtung des Femurs 16 und die Erstreckungsrichtung 36 in Längsrichtung des Femurs 16.
Der Referenzierungskörper 38 weist eine in Draufsicht im Wesentlichen recht- eckförmige Gestalt auf mit zwei parallel zueinander verlaufenden Längsseiten 40, 41 in Erstreckungsrichtung 34 und Querseiten 42, 43 in Erstreckungsrichtung 36. Die Längsseite 41 umfasst an ihrem mittleren Abschnitt eine bogenförmige Krümmung 44, so dass am Rand des Referenzierungskörpers 38 im Bereich der Krümmung 44 eine Ausnehmung 46 angeordnet ist.
Der Referenzierungskörper 38 ist vorliegend ein Textiiverbund 48, ausgestaltet als Gestrick. Dadurch lässt sich der Referenzierungskörper 38 und damit die Bandage 32 herstellungstechnisch einfach, kostengünstig und vielseitig ferti- gen. Der Textilverbund 48 weist vorliegend zwei Bereiche unterschiedlicher Bindung auf, wodurch der Referenzierungskörper 38 aufgrund der unterschiedlichen Bindung und der zum Einsatz kommenden Fäden bereichsweise unterschiedliche Eigenschaften umfasst.
Insbesondere ist der Textilverbund 48 so beschaffen, dass der Referenzierungskörper 38 in der Fläche seiner Erstreckung in der Erstreckungsrichtung 34 und in der Erstreckungsrichtung 36 elastisch dehnbar ist. Beim Anlegen der Bandage 32 kann der Referenzierungskörper 38 dadurch gedehnt werden, um den Femur 16 zu komprimieren, worauf nachfolgend noch eingegangen wird.
Der Textilverbund 48 umfasst zwei Bereiche, nämlich einen Markierbereich 50 und einen Nichtmarkierbereich 52. Der Markierbereich 50 und der Nichtmar- kierbereich 52 sind herstellungstechnisch einfach durch Stricken und in einem Arbeitsgang integral in den Textilverbund 48 eingearbeitet. Der Textilverbund 48 unterscheidet sich in seiner Beschaffenheit am Markierbereich 50 von seiner Beschaffenheit am Nichtmarkierbereich 52. Mit anderen Worten unterscheiden sich der Markierbereich 50 und der Nichtmarkierbereich 52 in der Beschaffenheit des Textilverbundes 48 voneinander.
In Draufsicht auf den Referenzierungskörper 38 weist der Markierbereich 50 eine im Wesentlichen rechteckförmige Form auf. Der Markierbereich 50 befindet sich in der Mitte des Referenzierungskörpers 38 und ist umgeben vom Nichtmarkierbereich 52. Der Nichtmarkierbereich 52 fasst den Markierbereich 50 ein und bildet einen Rand für diesen. Ferner bildet der Nichtmarkierbereich 52 die Längsseiten 40, 41 und die Querseiten 42, 43.
Im vorliegenden Fall ist der Markierbereich 50 ein Gestrick mit hoher Zweizugelastizität, beispielsweise mit Körperbindung, welches insbesondere elastische Strickfäden aufweist. Der Nichtmarkierbereich 52 ist ein Gestrick mit Halbschlauchbindung mit Fäden geringerer Elastizität. Im Ergebnis weist dadurch der Markierbereich 50 in beiden Erstreckungsrichtungen 34, 36 (sowie in einer Richtung, die sich aus einer Überlagerung der Erstreckungsrichtungen 34, 36 ergibt und jeweils im Winkel zu diesen in der Fläche des Referenzierungskör- pers 38 ausgerichtet ist) eine größere Dehnbarkeit auf als der Nichtmarkierbe- reich 52. Die Dehnbarkeit des Markierbereiches 50 ist in der Erstreckungsrich- tung 36 größer als in der Erstreckungsrichtung 34.
Die Bereiche 50, 52 können sich vorzugsweise nicht nur hinsichtlich der Bindungsart und der Elastizität der zum Einsatz kommenden Fäden unterscheiden. Insbesondere können die Bereiche 50, 52 auch aus Fäden unterschiedlicher Farbe gefertigt sein. Bildsignale der Bereiche 50 und 52 können dadurch von der Datenverarbeitungsvorrichtung 26 auf einfache Weise voneinander getrennt werden.
Der Markierbereich 50 ist vorliegend so gestrickt, dass dessen Bindungsart und/oder die Beschaffenheit und/oder insbesondere die Farbe der zur Fertigung eingesetzten Fäden ein Muster 54 ausbildet. Das Muster 54 ist dadurch integral in den Referenzierungskörper 38 durch das Strickverfahren eingearbeitet. In einem flachgelegten Zustand ist das Muster 54 über den gesamten Markierbereich 50 einheitlich. Vorzugsweise ist das Muster 54 regelmäßig.
Wird der Markierbereich 50 verzerrt, kann es Abschnitte desselben geben, in denen das Muster verzerrt wird und andersartig erscheint. Demgegenüber kann mindestens ein Abschnitt vorgesehen sein, in dem das Muster 54 unverzerrt oder im Wesentlichen unverzerrt erscheint. Dies wird vorliegend als "unverformtes" oder "im Wesentlichen unverformtes" Muster angesehen. Dies gilt auch beim bestimmungsgemäßen Gebrauch der Bandage 32, bei dem der Referenzierungskörper 38 bei Anlage am Femur 16 verformt wird und dessen Kontur annimmt. Das Muster 54 kann dabei zumindest abschnittsweise frei oder im Wesentlichen frei von Verformung sein und für das Navigationssystem 10 in einer Weise erkennbar sein, wie wenn der Referenzierungskörper 38 einen flachgelegten Zustand einnehmen würde.
Auch der Nichtmarkierbereich 52 kann durch die Art der Bindung, der Beschaffenheit und der Farbe der zum Einsatz kommenden Fäden ein Muster aufwei- sen, wobei sich dieses vorliegend vom Muster 54 des Markierbereiches 50 unterscheidet. Beispielsweise ergibt sich bereits aufgrund der unterschiedlichen Arten der Bindung des Textilverbundes 48 an den Bereichen 50, 52 eine unterschiedliche Musterung derselben infolge unterschiedlicher Oberflächenbeschaffenheiten.
Die Figuren 2 und 3 stellen schematisch die Bandage 32 in Draufsicht auf eine erste Seite (nachfolgend Oberseite 56) und eine zweite Seite (nachfolgend Unterseite 58) dar. Im bestimmungsgemäßen Gebrauch der Bandage 32 ist die Unterseite 58 dem Femur 16 zugewandt und die Oberseite 56 dem Femur 16 abgewandt.
An der Unterseite 58 umfasst der Referenzierungskörper 38 eine Mehrzahl von Reibwertsteigerungselementen 60 (nachfolgend vereinfachend Reibelemente 60). Die Reibelemente 60 sind vorliegend punktförmig und beispielsweise ungefähr stecknadelkopfgroß. Vorzugsweise sind die Reibelemente 60 aus einem Silikonmaterial gefertigt.
An dem die Längsseite 40 aufweisenden Rand umfasst der Referenzierungskörper 38 Reibelemente 60. Die Reibelemente 60 verlaufen doppelreihig parallel zur Längsseite 40 und sind gleichmäßig voneinander beabstandet. Die Reibelemente 60 erstrecken sich über nahezu die gesamte Länge des Referenzie- rungskörpers 38 und sind an beiden Bereichen 50, 52 angeordnet.
Am gegenüberliegenden, die Längsseite 41 bildenden Rand umfasst der Referenzierungskörper 38 einen ersten Abschnitt 62 und einen zweiten Abschnitt 64 jeweils mit Reibelementen 60 und einen dazwischen liegenden Abschnitt 66, der frei ist von Reibelementen 60. Der Abschnitt 62 ist in Erstreckungs- richtung 34 zwischen der Ausnehmung 46 und der Querseite 42 angeordnet und der Abschnitt 64 zwischen der Ausnehmung 46 und der Querseite 43. Der Abschnitt 66 erstreckt sich über etwas mehr als die Länge der Ausnehmung 46 in der Mitte des Referenzierungskörpers 38. An jedem Abschnitt 62, 64 verlau- fen die Reibelemente 60 doppelreihig parallel zur Längsseite 41 und sind dabei jeweils äquidistant zueinander am Referenzierungskörper 38 angeordnet.
Die Reibelemente 60 ermöglichen es, die Reibung zwischen der Bandage 32 und dem Femur 16 lokal zu steigern. Im Bereich des Abschnittes 66 wird die Reibung gezielt gering gehalten.
Die Bandage 32 ist eine größenanpassbare Bandage, die von einem in den Figuren 2 und 3 dargestellten geöffneten Lösezustand in einen Anlegezustand überführbar ist, in dem die Bandage in sich geschlossen ist (Figuren 1 und 6). Zu diesem Zweck umfasst die Befestigungseinrichtung 20 Fixierelemente, nämlich einen Gurt 68 und eine mit diesem zusammenwirkende Öse 70. Der Gurt 68 ist an der Querseite 42 über ein Versteifungselement 72 festgelegt und erstreckt sich längs der Erstreckungsrichtung 34.
Das Versteifungselement 72 umfasst beispielsweise einen Gewebetunnel mit darin angeordneter Schraubenfeder oder Leiste, zum Beispiel aus Kunststoff. Nahe der Querseite 42 ist ein Fixierelement der Befestigungseinrichtung 20 vorgesehen in Gestalt eines Klettbandes 74, an dem der Gurt 68 in sich geschlossen haftend befestigt werden kann.
Die Öse 70 ist an einer Seite eines Fixierelementes der Befestigungseinrichtung 20 in Gestalt eines Halteabschnittes 76 befestigt. Der Halteabschnitt 76 ist an der gegenüberliegenden Seite der Öse 70 über ein Versteifungselement 78 an der Querseite 43 mit dem Referenzierungskörper 38 verbunden. Das Versteifungselement 78 entspricht in Form und Funktion dem Versteifungselement 72.
Zum Überführen der Bandage 32 in den Anlegezustand am Femur 16 wird die Unterseite 58 patientenschonend nichtinvasiv auf dessen Haut positioniert. Bevorzugt wird die Bandage 32 in Erstreckungsrichtung 34 gedehnt, entgegen der Elastizität der Bereiche 50, 52. Die Bandage 32 wird bevorzugt so am Femur 16 positioniert, dass Weichteilgewebe oberhalb der Kniescheibe 80 in die Ausnehmung 46 eingreift (bei gestrecktem Bein). Greift das Weichteilgewebe oberhalb der Kniescheibe 80 in die Ausnehmung 46 ein, ist der Markierbereich 50 insbesondere im Bereich des Abschnittes 66 frei von Reibelementen 60 oberhalb der Sehne des Musculus quadriceps des Femurs 16 angeordnet.
Im Anlegezustand wird die Bandage 32 dadurch fixiert, dass der Gurt 68 unter Straffung der Bandage 32 durch die Öse 70 geführt wird und in sich am Klettband 74 befestigt wird. Die Versteifungselemente 72, 78 stellen sicher, dass die Bandage 32 in der Erstreckungsrichtung 34 ihre Form behält und sich der Referenzierungskörper 38 durch das Straffen nicht verjüngt.
Die Bandage 32 und damit die Referenzierungsvorrichtung 18 ist patienten- und handhabungsfreundlich nichtinvasiv am Femur 16 festlegbar. Im Anlegezustand komprimiert die Bandage 32 den Femur 16. Bewegungen von Weichteilgewebe relativ zueinander und relativ zum Femurknochen werden dadurch eingeschränkt. Infolge dessen verringert sich auch die Fähigkeit der Bandage 32, sich relativ zum Femur 16 und insbesondere zum Femurknochen zu bewegen.
Auftretende Relativbewegungen von Weichteilgewebe können außerdem weitgehend innerhalb des Referenzierungskörpers 38 absorbiert werden. Zu diesem Zweck erweist sich die Fertigung des Referenzierungskörpers 38 als Gestrick mit den Bereichen 50, 52, welche sich hinsichtlich ihrer Dehnbarkeit in zumindest einer der Erstreckungsrichtungen 34, 36 unterscheiden, als besonders vorteilhaft. Die Bereiche 50, 52 sind so gestrickt, dass Bewegungen innerhalb des Femurs 16 vom Referenzierungskörper 38 zu einem großen Anteil absorbiert werden. Dabei erfolgt insbesondere am Markierbereich 50 in dessen Mitte (bezogen auf die Erstreckungsrichtung 34), die den Abschnitt 66 frei von Reibelementen 60 aufweist, eine besonders geringe Bewegung innerhalb des Referenzierungskörpers 38. Die Reibelemente 60 und deren Anordnung am Referenzierungskörper 38 verbessern über die gezielte Kompression des Femurs 16 die Eigenschaft der Bandage 32, Bewegungen gezielt in den Referenzierungskörper 38 38 einzuleiten.
Die Figuren 4 und 5 stellen beispielhaft dar, wie sich der Textilverbund 48 unter der Wirkung einer durch einen Pfeil 82 symbolisierten Kraft verformen kann. Eine derartige Kraft kann vom Femur 16 auf den Textilverbund 48 ausgeübt werden, wenn sich Relativbewegungen von Weichteilgewebe ergeben, insbesondere bei einer Bewegung des Femurs 16 im Raum, Flexion oder Extension des Beines. Anhand des Beispiels der Figuren 4 und 5 ist erkennbar, dass sich dabei der Textilverbund 48 unter Änderung der Oberflächenbeschaffenheit verformen kann. Dies kann am Markierbereich 50 insbesondere zu einer Verformung des Musters 54 führen. Umgekehrt kann in Abwesenheit der Kraft 82 eine Verformung des Musters 54 unterbleiben.
Eine das Muster 54 verformende Kraft kann insbesondere am Markierbereich 50 im Bereich des Abschnittes 66 gering gehalten werden. Weil am Abschnitt 66 keine Reibelemente 60 vorhanden sind, ist die Reibung zwischen dem Femur 16 und der Bandage 32 lokal gering gehalten. Beispielsweise reibt die Haut am Abschnitt 66 bei einer Extension und einer Flexion des Beines nur in geringem Ausmaß am Referenzierungskörper 38, so dass dieser von einer Weichteilverschiebung nicht oder nur in geringem Umfang erfasst wird.
Ist die Kniescheibe 80 oder Weichteilgewebe oberhalb derselben im Bereich der Ausnehmung 46 angeordnet und der Abschnitt 66 oberhalb der Sehne des Musculus quadriceps, ist die Kraft auf den Markierbereich 50 gering . Die Bewegung des Markierbereiches 50 und damit die Verformung des Musters 54 ist in diesem Bereich ebenfalls gering . Dies ergibt sich auch als Folge der verhältnismäßig geringen Relativbeweglichkeit der Sehne des Musculus quadriceps zu anderem Weichteilgewebe und anderen Muskeln im Femur 16.
Figur 6 symbolisiert beispielhaft, wie bei einer Flexion des Beines infolgedessen ein Abschnitt 84 des Musters 54, der am Abschnitt 66 angeordnet ist, nicht oder nur in geringem Ausmaß mit einer verformenden Kraft beaufschlagt wird. Im Bereich des Abschnittes 84 wird das Muster 54 dadurch nicht oder nur in geringem Ausmaß verformt. Der Abschnitt 84 kann dadurch eine valide Referenz bilden, deren Position relativ zum Femurknochen bei einer Bewegung des Beines im Raum, einer Extension und einer Flexion des Beines beibehalten werden kann.
Während bei der beispielhaften Darstellung von Figur 6 das Muster 54 am Abschnitt 84 unverformt ist und als valide Referenz herangezogen werden kann, ist das Muster 54 an einem Abschnitt 86 verformt. Beispielsweise ist der Abschnitt 86 am Rand des Markierbereiches 50 parallel zur Querseite 42 verlaufend dem Nichtmarkierbereich 52 zugewandt angeordnet. Aufgrund der Einleitung der Verformungskräfte 82 in den Markierbereich 50 wird dieser dort so gedehnt, dass das Muster 54 verzerrt wird und sich von seiner Gestalt im flachgelegten Zustand der Bandage 32 unterscheidet.
Beim Einsatz des Navigationssystems 10 erstellt die Nachweisvorrichtung 22 Bilder der Referenzierungsvorrichtung 18 und stellt der Datenverarbeitungsvorrichtung 26 diesbezügliche Bildsignale bereit. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 26 ist so ausgebildet und programmiert, dass sie auf den Markierbereich 50 zurückgehende Signalanteile ermittelt. Dies kann beispielsweise aufgrund der farbigen Ausgestaltung des Markierbereiches 50 erfolgen. Beispielsweise werden Signalbeträge des Nichtmarkierbereiches 52 aufgrund der unterschiedlichen Beschaffenheit des Textilverbundes 46, wie vorstehend erwähnt, von Signalbeträgen des Markierbereiches 50 getrennt.
Mit Methoden der Farbwerterkennung und/oder Mustererkennung und/oder Szenenanalyse und/oder Finite-Elemente-Rechnung kann die Datenverarbeitungsvorrichtung 26 erkennen, ob zumindest ein Abschnitt des Musters 54 zeitabhängig unverformt oder im Wesentlichen unverformt ist. Dies bezieht sich nicht auf die sich bei einer Bewegung ändernden Bilder der Referenzierungsvorrichtung, sondern auf die Form des Musters 54 zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten, zwischen denen der Femur 16 mit der Referenzierungsvor- richtung 18 im Raum bewegt wird . Im vorliegenden Fall kann die Datenverarbeitungsvorrichtung 26 beispielsweise den Abschnitt 84 als zeitabhängig im Wesentlichen unverformt erkennen. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 26 kann den Abschnitt 84 dadurch als valide Referenz für die Verfolgung der Referenzierungsvorrichtung 18 und damit des Femurs 16 im Raum ansehen. Dies gibt die Möglichkeit, auch auf die Lage und/oder Orientierung des Femurkno- chens im Raum zu schließen.
In der Speichereinheit 30 können Informationen betreffend das Muster 54 gespeichert sein. Beispielsweise umfassen die Informationen Aussagen über die Oberflächenbeschaffenheit des Markierbereiches 50, eine Farbe und/oder ein Farbmuster. Bei der Analyse der Bildsignale kann die Datenverarbeitungsvorrichtung 26 auf die in der Speichereinheit 30 hinterlegten Informationen zurückgreifen, die Bildsignale mit den Informationen vergleichen und die Informationen bei der Ermittlung der auf den Markierbereich 50 zurückgehenden Signalanteile zugrunde legen.
Das Navigationssystem 10 und die Referenzierungsvorrichtung 18 bieten den großen Vorteil, dass eine nichtinvasive Referenz am Patienten 14 präoperativ, intraoperativ und postoperativ bereitgestellt werden kann. Insbesondere kommt das Navigationssystem 10 ohne medizinische Markiereinrichtung in Gestalt eines sogenannten "Rigid Bodies" aus, der üblicherweise bei der medizinischen Navigation eingesetzt wird . Dies erweist sich nicht nur als patientenfreundlicher, sondern auch als handhabungsfreundlicher für den Operateur.
Nachfolgend wird auf weitere vorteilhafte Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Referenzierungsvorrichtung eingegangen. Die jeweilige Referenzierungsvorrichtung kann anstelle der Referenzierungsvorrichtung 18 oder zusammen mit dieser beim Navigationssystem 10 verwendet werden. Die bereits im Zusammenhang mit der Referenzierungsvorrichtung 18 erwähnten Funktionen, Wirkungsweisen und Vorteile können mit den nachfolgend erwähnten Referenzierungsvorrichtungen ebenfalls erzielt werden, so dass auf obige Ausführungen verwiesen werden kann. Bei einer in Figur 7 dargestellten Referenzierungsvorrichtung 100 ist der Referenzierungskörper 38 ebenfalls als Textilverbund 48 ausgestaltet, insbesondere als Gestrick. Die Referenzierungsvorrichtung 100 umfasst einen dem Markierbereich 50 entsprechenden Markierbereich 102 und einen dem Nichtmarkierbereich 52 entsprechenden Nichtmarkierbereich 104. Diese sind integral in den Textilverbund 48 eingearbeitet und unterscheiden sich hinsichtlich der Beschaffenheit desselben voneinander. Der Markierbereich 102 bildet das Muster 54.
Der Markierbereich 102 weist eine in Draufsicht auf den Referenzierungskörper 38 taillierte Kontur auf mit einem Verbreiterungsabschnitt 106 und einem Verbreiterungsabschnitt 108 den Längsseiten 40 bzw. 41 zugewandt. Die Verbreiterungsabschnitte 106, 108 sind über einen Verschmälerungsabschnitt 110 miteinander verbunden. Der Nichtmarkierbereich 104 umgibt den Markierbereich 102 und bildet einen Rand für diesen, wie dies bei der Referenzierungsvorrichtung 18 der Fall ist.
Eine in Figur 8 dargestellte Referenzierungsvorrichtung 120 umfasst einen als Textilverbund 48 ausgestalteten Referenzierungskörper 38. Es ist ein Markierbereich 122 vorgesehen, der den Referenzierungskörper 38 ausbildet. Ein Nichtmarkierbereich ist nicht vorhanden. Der Markierbereich 122 bildet das Muster 54.
Figur 9 zeigt in Draufsicht eine Referenzierungsvorrichtung 130, deren Referenzierungskörper aus einem Gummimaterial gefertigt ist, insbesondere einem Elastomer. Der Referenzierungskörper 38 ist in den Erstreckungsrichtungen 34, 36 elastisch dehnbar, wobei die Dehnbarkeit in der Erstreckungsrichtung 34 größer ist als in der Erstreckungsrichtung 36.
Der Referenzierungskörper 38 weist einen Markierbereich 132 auf, der von einem Nichtmarkierbereich 134 umgeben ist. Die Bereiche 132, 134 sind integral in den Referenzierungskörper 38 eingearbeitet. Die Form der Bereiche 132, 134 und deren Anordnung an Referenzierungskörper 38 entsprechen derjenigen der Bereiche 50, 52 bei der Referenzierungsvorrichtung 18.
Am Markierbereich 132 ist ein Muster 136 vorgesehen. Das Muster 136 ist beispielsweise integral in den Markierbereich 132 eingearbeitet, zum Beispiel durch Anformen. Denkbar ist auch ein Prägen oder ein Bedrucken des Markierbereiches 132. Vorzugsweise ist das Muster 136 regelmäßig . Das Muster 136 weist bevorzugt eine zweidimensional gitter- oder netzförmige Gestalt auf.
Auch bei der Referenzierungsvorrichtung 130 können Bewegungen von Weichteilgewebe relativ zueinander so in den Referenzierungskörper 38 eingeleitet werden, dass das Muster 136 zumindest abschnittsweise unverformt oder im Wesentlichen unverformt bleibt. Auf die vorstehend erläuterte Weise kann die Datenverarbeitungsvorrichtung 26 diesen Abschnitt erkennen und als valide Referenz für die Verfolgung der der Referenzierungsvorrichtung 130 im Raum ansehen.
Auch die Referenzierungsvorrichtungen 100, 120 und 130 weisen zur gezielten Einleitung von Kräften in den jeweiligen Referenzierungskörper 38 an der jeweiligen Unterseite 58 Reibelemente 60 auf, wie dies am Beispiel der Referenzierungsvorrichtung 18 erläutert wurde.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
Medizinische Referenzierungsvorrichtung für ein medizinisches Navigationssystem (10), mit dem eine Bewegung eines Körperteils (16), insbesondere des Oberschenkels (16), mit der daran angebrachten Referenzierungsvorrichtung (18; 100; 120; 130) im Raum verfolgbar ist, g eke n nze ich net d u rch eine Befestigungseinrichtung (20) zum nichtinvasiven Befestigen der Referenzierungsvorrichtung (18; 100; 120; 130) am Körperteil (16) und durch einen flächig erstreckten, in zumindest einer Richtung (34, 36) der Erstreckung elastisch dehnbaren Referenzie- rungskörper (38), der in seiner Form an die Kontur des Körperteils (16) anpassbar ist und einen Markierbereich (50; 102; 122; 132) aufweist, der ein Muster (54; 136) umfasst oder ausbildet, wobei der Referenzie- rungskörper (38) so ausgebildet ist, dass das Muster (54; 136) bei der Bewegung des Körperteils (16) zumindest abschnittsweise unverformt oder im Wesentlichen unverformt ist, und wobei das Muster (54) zumindest abschnittsweise vom Navigationssystem (10) als Referenz für eine Verfolgung des Körperteils (16) im Raum heranziehbar ist.
Referenzierungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Muster (54; 136) ein regelmäßiges Muster (54; 136) ist.
Referenzierungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Muster (54; 136) rasterförmig, gitterförmig oder netzförmig ist.
Referenzierungsvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzierungskörper (38) in zwei quer zueinander ausgerichteten Richtungen (34, 36) in der Fläche seiner Erstreckung elastisch dehnbar ist, wobei sich vorzugsweise die Dehnbarkeiten des Referenzierungskörpers (38) in den beiden Richtungen (34, 36) voneinander unterscheiden.
5. Referenzierungsvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Markierbereich (50; 102; 122; 132) integral in den Referenzierungskörper (38) eingearbeitet ist.
6. Referenzierungsvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Markierbereich (132) den Referenzierungskörper (38) ausbildet.
7. Referenzierungsvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzierungskörper (38) einen an den Markierbereich (50; 102; 132) angrenzenden Nichtmarkierbereich (52; 104; 134) aufweist, wobei sich die Dehnbarkeit des Nichtmarkierbe- reiches (52; 104; 134) von derjenigen des Markierbereiches (50; 102; 132) unterscheidet, insbesondere dass der Nichtmarkierbereich (52; 104; 134) den Markierbereich (50; 102; 132) umgibt.
8. Referenzierungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Markierbereich (50; 102; 132) und der Nichtmarkierbereich (52; 104; 134) integral miteinander verbunden sind .
9. Referenzierungsvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzierungskörper (38) zumindest am Markierbereich (50; 102; 122) ein Textilverbund (48) ist oder einen solchen umfasst, vorzugsweise ein Gestrick, ein Gewirk oder ein Gewebe, wobei das Muster durch die Art der Bindung des Textilverbundes (48) und/oder durch die Beschaffenheit und/oder die Farbe der zu dessen Fertigung eingesetzten Fäden ausgebildet wird.
10. Referenzierungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzierungskörper (38) einen an den Markierbereich (50; 102) angrenzenden Nichtmarkierbereich (52; 104) aufweist, wobei der Markierbereich (50; 102) und der Nichtmarkierbereich (52; 104) integral in den Textilverbund (48) eingearbeitet sind, und dass sich der Markierbereich (50; 102) und der Nichtmarkierbereich (52; 104) in der Beschaffenheit des Textilverbundes (48) voneinander unterscheiden.
11. Referenzierungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Markierbereich (50; 102) und der Nichtmarkierbereich (52; 104) voneinander durch eine Farbe, ein Farbmuster, eine Beschaffenheit der Oberfläche des Textilverbundes (48), durch die jeweilige Bindungsart des Markierbereiches (50; 102) und des Nichtmarkierbereiches (52; 104) und/oder durch die jeweilige Beschaffenheit der eingesetzten Fäden unterscheiden.
12. Referenzierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzierungskörper (38) aus einem Gummimaterial gefertigt ist, insbesondere einem Elastomer.
13. Referenzierungsvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Muster (136) am Markierbereich (132) auf den Referenzierungskörper (38) aufgebracht ist, beispielsweise durch Aufdrucken, Aufprägen, Anformen oder Aufkleben.
14. Referenzierungsvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzierungsvorrichtung (18; 100; 120; 130) als Bandage (32) ausgestaltet ist oder eine solche umfasst, die von einem geöffneten Lösezustand in einen in sich geschlossenen An- legezustand überführbar ist, wobei die Befestigungseinrichtung (20) ein oder mehrere Fixierelemente zum Fixieren der Bandage im Anlegezu- stand aufweist.
15. Referenzierungsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinrichtung (20) so ausgebildet ist, dass die Länge der Bandage (32) im Anlegezustand für einen formschlüssigen Sitz am Körperteil (16) anpassbar ist.
16. Referenzierungsvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzierungskörper (38) auf seiner dem Körperteil (16) zugewandten Seite Reibwertsteigerungselemente (60) umfasst.
17. Referenzierungsvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Markierbereich (50; 102; 122; 132) abschnittsweise frei von Reibwertsteigerungselementen (60) ist.
18. Referenzierungsvorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, entlang zumindest eines Randes oder parallel zu einem Rand des Referenzierungskörpers (38), vorzugsweise an zwei einander gegenüberliegenden parallel zueinander verlaufenden Rändern des Referenzierungskörpers (38) Reibwertsteigerungselemente (60) vorgesehen sind .
19. Referenzierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Rand des Referenzierungskörpers (38) zwei mit Reibwertsteigerungselementen versehene Abschnitte (62, 64) des Referenzierungskörpers (38) vorgesehen sind, zwischen denen ein ohne Reibwertsteigerungselemente (60) versehener Abschnitt (66) des Referenzierungskörpers (38) angeordnet ist.
20. Medizinisches Navigationssystem zum Verfolgen einer medizinischen Referenzierungsvorrichtung (18; 100; 120; 130) im Raum, umfassend eine medizinische Referenzierungsvorrichtung (18; 100; 120; 130), eine Nachweisvorrichtung (22) zum Erstellen von Bildern der Referenzierungsvorrichtung (18; 100; 120; 130) und Bereitstellen diesbezüglicher Bildsignale sowie eine Datenverarbeitungsvorrichtung (26) zum Verarbeiten der Bildsignale, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzierungsvorrichtung (18; 100; 120; 130) eine Referenzierungsvorrichtung (18; 100; 120; 130) nach einem der voranstehenden Ansprüche ist und dass die Datenverarbeitungsvorrichtung (26) so ausgebildet und program- miert ist, dass sie in auf den Markierbereich (50; 102; 122; 132) zurückgehenden Signalanteilen der Bildsignale zumindest einen Abschnitt (84, 86) des Musters (54; 136) erkennt und bewertet, ob dieser zeitabhängig unverformt oder im Wesentlichen unverformt ist und diesen bejahendenfalls als Referenz für die Verfolgung der Referenzierungsvorrichtung (18; 100; 120; 130) im Raum ansieht.
Navigationssystem nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungsvorrichtung (26) so ausgebildet und programmiert ist, dass sie die Bildsignale mit Methoden der Farbwerterkennung und/oder Mustererkennung und/oder Szenenanalyse und/oder Finite- Elemente-Rechnung untersucht.
22. Navigationssystem nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Speichereinheit (30) des Navigationssystems (10) Informationen betreffend das Muster (54; 136) gespeichert sind und dass die Datenverarbeitungsvorrichtung (26) so ausgebildet und programmiert ist, dass sie die Bildsignale mit den Informationen vergleicht und diese bei der Ermittlung der auf den Markierbereich (50; 102; 122; 132) zurückgehenden Signalanteile zugrunde legt.
23. Verfahren zum Verfolgen einer medizinischen Referenzierungsvorrichtung im Raum mit einem Navigationssystem nach einem der Ansprüche 20 bis 22, wobei mit der Nachweisvorrichtung Bilder der Referenzierungsvorrichtung erstellt und diesbezügliche Bildsignale bereitgestellt werden und wobei die Datenverarbeitungsvorrichtung in auf den Markierbereich zurückgehenden Signalanteilen der Bildsignale zumindest einen Abschnitt des Musters erkennt und bewertet, ob dieser zeitabhängig unverformt oder im Wesentlichen unverformt ist und diesen bejahendenfalls als Referenz für die Verfolgung der Referenzierungsvorrichtung im Raum ansieht.
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