RU2690103C1 - Tracker fixation connector for neuronavigation - Google Patents

Tracker fixation connector for neuronavigation Download PDF

Info

Publication number
RU2690103C1
RU2690103C1 RU2018113061A RU2018113061A RU2690103C1 RU 2690103 C1 RU2690103 C1 RU 2690103C1 RU 2018113061 A RU2018113061 A RU 2018113061A RU 2018113061 A RU2018113061 A RU 2018113061A RU 2690103 C1 RU2690103 C1 RU 2690103C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tracker
connector
neuronavigation
sphere
fixing
Prior art date
Application number
RU2018113061A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Максим Игоревич Спицын
Original Assignee
Максим Игоревич Спицын
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 Максим Игоревич Спицын filed Critical Максим Игоревич Спицын
Priority to RU2018113061A priority Critical patent/RU2690103C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2690103C1 publication Critical patent/RU2690103C1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/56Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor
    • A61B17/58Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor for osteosynthesis, e.g. bone plates, screws, setting implements or the like
    • A61B17/68Internal fixation devices, including fasteners and spinal fixators, even if a part thereof projects from the skin
    • A61B17/70Spinal positioners or stabilisers ; Bone stabilisers comprising fluid filler in an implant

Abstract

FIELD: medicine.SUBSTANCE: invention relates to medical equipment and can be used in various fields of surgery and endoscopy and neuronavigation. Connector for fixing trackers for neuronavigation contains a tracker retainer, a fixing clamp, a hook of the connector, a fixing screw attached to the sphere. Sphere is additionally installed with possibility of movement and fixation on sphere of hemisphere with cut off base by 2/5 of radius. First tracker is fixed in the center of the hemisphere, the second tracker is fixed on its side surface so that it forms angle of 90 degrees with the first tracker.EFFECT: use of invention provides maximum possible viewing angles and position of tracker in emitter work field.1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области медицинской техники и может быть использовано в различных областях хирургии и эндоскопии и нейронавигации.The invention relates to the field of medical technology and can be used in various fields of surgery and endoscopy and neuronavigation.

У компании Stryker для применения нестандартного инструментария имеется адаптер NavLock (https://nse.stryker.com/products/stryker-nav3i-platform/). Данное средство было разработано для использования при операциях на позвоночнике, но без учета его положения на инструменте, который находится непосредственно в операционном поле.Stryker has a NavLock adapter for using non-standard tools (https://nse.stryker.com/products/stryker-nav3i-platform/). This tool was developed for use in spinal surgery, but without taking into account its position on the instrument, which is located directly in the surgical field.

Недостатком этого адаптера является работа лишь в одной плоскости. Даже при незначительном изменении положения трекера в этой плоскости, он не попадают в угол обзора инфракрасных датчиков навигационной станции. При фиксации адаптера на нейрохирургическом инструментарии, положение его будет перпендикулярно по отношению к операционному полю и он выпадет из области приема инфракрасного излучателя и приемника. Также движение в единственной плоскости возможно, только когда адаптер не зафиксирован на зарегистрированном инструменте, в ином случае зубцы поворотного механизма невозможно сместить относительно друг друга.The disadvantage of this adapter is to work only in one plane. Even with a slight change in the position of the tracker in this plane, it does not fall into the viewing angle of the infrared sensors of the navigation station. When the adapter is fixed on the neurosurgical instrumentation, its position will be perpendicular to the surgical field and it will fall out of the receiving area of the infrared emitter and receiver. Also, movement in a single plane is possible only when the adapter is not fixed on a registered tool; otherwise, the teeth of the turning mechanism cannot be shifted relative to each other.

В основу изобретения положена задача создания коннектора фиксации трекера для нейронавигации, который компенсирует все эти недостатки и даст возможность увеличить угол обзора трекеров. Главной технической задачей было обеспечить максимально возможные уголы обзора и положения трекера в поле работы излучателя.The basis of the invention is to create a connector fixing the tracker for neuronavigation, which compensates for all these shortcomings and will provide an opportunity to increase the viewing angle of the trackers. The main technical task was to ensure the maximum possible viewing angles and position of the tracker in the field of operation of the radiator.

Решение поставленной технической задачи обеспечивается тем, что в коннекторе фиксации трекеров для нейронавигации, содержащем фиксатор трекера, фиксирующую струбцину, крючок коннектора, фиксирующая гайка, штифт скрепленный со сферой. На сфере дополнительно установлена полусфера с возможностью ее перемещения и фиксации, с отсеченным основанием на 2/5 радиуса, при этом первый трекер закреплен в центре полусферы, второй трекер закреплен на ее боковой поверхности таким образом, что образует с первым трекером угол 90 градусов.The solution of the technical problem is ensured by the fact that in the connector there are fixations for trackers for neuronavigation, containing a tracker lock, a fixing clamp, a connector hook, a fixing nut, a pin bonded to the sphere. Hemisphere is additionally installed on the sphere with the possibility of its movement and fixation, with the base cut off by 2/5 radius, with the first tracker fixed in the center of the hemisphere, the second tracker fixed on its side surface so that it forms an angle of 90 degrees with the first tracker.

Предлагаемое устройство разработано на основе опыта применения в нейрохирургической практике при операциях на позвоночнике. Отсутствовала возможность использовать стандартный адаптер на инструментах различных моделей и фирм производителей.The proposed device was developed based on the experience of using it in neurosurgical practice during spinal surgery. It was not possible to use a standard adapter on the tools of various models and manufacturers.

У трекера, камеры приема и отражения инфракрасного излучения находятся на одной из небольших площадок, изменение их положения невозможно. Для работы с ним требуется большой диапазон поворота инструмента и самого трекера. Так как в стандартном крючке это невозможно, за основу была принята оптимальная форма - сфера.In the tracker, the camera receiving and reflecting infrared radiation are located on one of the small sites, changing their position is impossible. To work with it requires a large range of rotation of the tool and the tracker itself. Since this is impossible in a standard hook, the optimal shape was taken as the basis - a sphere.

Коннектор фиксации трекеров для нейронавигации в своей основе имеет сферу с фиксирующейся на ней полусферой с отсеченным основанием (2/5 радиуса), которые взаимодействуют друг с другом по принципу работы подшипника. Полный блок их взаимодействия осуществляется фиксирующим винтом, расположенным во внутренней резьбе полусферы. Сфера закреплена на центральном штифте. Данная конструкция крепится к инструментарию с помощью фиксирующей струбцины, и замыкается гайкой с центрального штифта.The connector for fixing trackers for neuronavigation basically has a sphere with a hemisphere fixed on it with a cut-off base (2/5 of the radius), which interact with each other according to the principle of operation of the bearing. The full block of their interaction is carried out by a fixing screw located in the internal thread of the hemisphere. The sphere is fixed on the central pin. This design is attached to the toolbox with a fixing clamp, and closed with a nut from the center pin.

Фиксаторы трекера расположены на полусфере следующим образом: один из них установлен точно в центре полусферы, второй на боковой ее поверхности образующий с первым фиксатором в перспективе угол 90 градусов.The tracker tabs are located on the hemisphere as follows: one of them is installed exactly in the center of the hemisphere, the second on its side surface forming an angle of 90 degrees with the first lock in perspective.

Наличие полусферы, на которой установлены фиксаторы трекеров с возможностью их перемещения и фиксации во всех плоскостях, дает возможность проводить операции с различным положением инструментария в ране. В зависимости от сложности и объема операции, в силу отсутствия инструментария, большого потока оперативных вмешательств, да и просто из привычки или удобства, нейрохирурги вынуждены использовать различные инструменты (диаметр, фирма, длина и т.д.). Учитывая все вышеперечисленные причины, предлагаемое устройство оптимально вписывается в нейрохирургическую практику как незаменимое устройство при работе с безрамочной нейронавигацией.The presence of the hemisphere, on which the tracker fixers are installed with the possibility of their movement and fixation in all planes, makes it possible to carry out operations with a different position of the tool in the wound. Depending on the complexity and volume of the operation, due to the lack of tools, a large flow of surgical interventions, and simply out of habit or convenience, neurosurgeons are forced to use different tools (diameter, company, length, etc.). Considering all the above reasons, the proposed device fits optimally into neurosurgical practice as an indispensable device when working with frameless neuronavigation.

Изобретение поясняется фиг. 1, на которой показан коннектор фиксации трекеров для нейронавигации. На фиг. 2 показан коннектор фиксации трекеров для нейронавигации, закрепленный на рабочем инструменте.The invention is illustrated in FIG. 1, which shows the connector for fixing trackers for neuronavigation. FIG. 2 shows the fixation connector trackers for neuronavigation, attached to the working tool.

Коннектор фиксации трекеров для нейронавигации содержит:Connector fixing trackers for neuronavigation contains:

1. Фиксатор трекера1. Tracker lock

2. Фиксирующая струбцина2. Fixing clamp

3. Крючок коннектора3. Connector Hook

4. Фиксирующий винт4. Set screw

5. Сфера5. Sphere

6. Центральный штифт с резьбой6. Central threaded pin

7. Замыкательная гайка7. Locking nut

8. Полусфера с фиксаторами трекеров8. Hemisphere with tracker catches

Коннектор фиксации трекеров для нейронавигации используется следующим образом.Connector fixing trackers for neuronavigation is used as follows.

Зная заранее используемый инструментарий, определяются с размерностью крючка (предложено 2 варианта: 20 мм. и 30 мм.) коннектора. На центральном штифте 6 имеется фиксирующая струбцина 2, с помощью крючка 3 и струбцины 6 устройство фиксируется к используемому инструменту. Замыкательной гайкой 7 прекращается обратный ход струбцины 2 по резьбе центрального штифта 6. На полусфере 8 закрепляется с помощью фиксатора 1 трекер (не показан) и определяется его положение в пределах операционного поля. Фиксирующим винтом 4 закрепляется это положение на сфере 5. Движение замыкательной гайки 7 и внутреннего винта осуществляется с помощью отвертки-ключа (не показана). При необходимости интраоперационно возможно изменять положение полусферы 8 в зависимости от этапа операции, тем самым меняем положение трекера.Knowing the tools used in advance, they are determined with the hook dimension (2 variants are offered: 20 mm. And 30 mm.) Of the connector. On the center pin 6 there is a locking clamp 2, with the help of the hook 3 and clamp 6 the device is fixed to the tool used. The locking nut 7 stops the return stroke of the clamp 2 along the thread of the central pin 6. On the hemisphere 8, the tracker (not shown) is fixed with the help of the latch 1 and its position within the surgical field is determined. The locking screw 4 fixes this position on the sphere 5. The movement of the locking nut 7 and the internal screw is carried out using a screwdriver-wrench (not shown). If necessary intraoperatively, it is possible to change the position of the hemisphere 8 depending on the stage of the operation, thereby changing the position of the tracker.

Пример использованияUsage example

При поступлении пострадавшего с тяжелой сочетанной травмой, при наличии повреждений позвоночника, требующих неотложного нейрохирургического лечения, по протоколу выполняется компьютерная томография (КТ) поврежденного отдела (также допустимо выполнение МРТ-исследования, серия рентгеновских снимков). После выполнения исследования необходимая информация (3D-реконструкция и сопоставленные срезы поврежденного отдела позвоночника) загружается на диск.Upon admission of the victim with severe combined injury, in the presence of spinal injuries requiring urgent neurosurgical treatment, a computed tomography (CT) scan of the injured section is performed according to the protocol (an MRI examination is also possible, a series of X-rays). After the study is completed, the necessary information (3D reconstruction and mapped sections of the damaged spine) is loaded onto the disk.

Следующим шагом производим импорт данных КТ, которые являются сканированным изображением пациента, это первое действие при процедуре планирования. Далее выбираем изображения, необходимые для проведения оперативного вмешательства. Затем формируем необходимое нам изображение, удаляем ненужные срезы мягких тканей, выделяя только кость позвоночника и его связочного аппарата.The next step is to import the CT data, which is a scanned image of the patient, this is the first step in the planning procedure. Next, select the images needed for the operation. Then we form the image we need, remove unnecessary sections of soft tissue, highlighting only the bone of the spine and its ligamentous apparatus.

Далее на выбранных изображениях производим планирование установки винтов фиксирующей системы. Здесь необходимо подобрать диаметр, длину винтов и место их позиции и фиксации.Next on the selected images we make the installation planning of the fixing system screws. Here it is necessary to choose the diameter, length of the screws and the place of their position and fixation.

После осуществления доступа и скелетирования позвонков поврежденного отдела начинаем работу с навигацией. Устанавливаем спинальный трекер, который жестко фиксируется к остистому отростку в основании раны с помощью специального устройства. Здесь нам необходимо с помощью зарегистрированного пойнтера нанести дополнительные ориентиры на позвонках.After accessing and skeletonizing the vertebrae of the damaged department, we begin work on navigation. We install a spinal tracker that is rigidly fixed to the spinous process at the base of the wound using a special device. Here we need with the help of a registered pointer to put additional landmarks on the vertebrae.

Точность проведения винтов и объем оперативного вмешательства будет во многом зависеть от жесткости фиксации инструментария, правильно выбранных дополнительных точек и ориентиров, и локации трекера, который должен быть жестко фиксирован к инструменту, используемому при операции.The accuracy of the screws and the amount of surgical intervention will largely depend on the rigidity of fixing the instruments, the correctly chosen additional points and landmarks, and the location of the tracker, which must be rigidly fixed to the instrument used in the operation.

Для того, чтобы в полном объеме использовать инструменты в пределах операционного поля, а также в зоне контакта камеры и датчиков инфракрасного излучения навигационной стойки, необходимо средство, которое будет выполнять все эти действия.In order to fully use the tools within the operating field, as well as in the contact area of the camera and the infrared radiation sensors of the navigation rack, you need a tool that will perform all these actions.

Разработанный коннектор фиксации трекеров будет фиксироваться к выбранному нами инструментарию, регистрировать и выполнять все необходимые действия в пределах операционного поля. Так как сфера данного коннектора подразумевает перемещение трекера и его фиксацию во всех плоскостях и углах наклона (что невозможно сделать с коннектором предложенным фирмой Stryker), использование его будет оптимальным.The developed tracker fixation connector will be fixed to the toolkit chosen by us, register and perform all necessary actions within the operating field. Since the scope of this connector implies the movement of the tracker and its fixation in all planes and angles of inclination (which is impossible to do with the connector proposed by Stryker), its use will be optimal.

После прикрепления спинального трекера к остистому отростку и его обнаружения, в поле работы инфракрасного излучателя начинаем регистрировать и валидировать инструменты. После проведенной векторной калибровки наносим дополнительные костные ориентиры с помощью пойнтера.After attaching the spinal tracker to the spinous process and its detection, we begin to register and validate instruments in the field of operation of the infrared emitter. After the vector calibration, we apply additional bone landmarks using a pointer.

Приступаем к установке винтов стабилизирующей конструкции. Шилом выполняем прокол кортикального слоя корня дуги позвонка в месте установки винта. Затем с помощью педикулярного зонда, на который установлен разработанный нами коннектор с фиксированным к нему трекером, определив с помощью навигационной стойки угол, направление и глубину, выполняем прокол губчатого вещества дуги, и тела позвонка на необходимую глубину. Следующим этапом с помощью коннектора, модульным метчиком нарезаем резьбу. Заключительным этапом будет установка винта с помощью полиаксиальной отвертки (на которой также фиксирован коннектор фиксации трекеров).We proceed to the installation of screws stabilizing design. With an awl, we perform a puncture of the cortical layer of the root of a vertebral arch at the place of screw installation. Then, using a pedicle probe, on which the connector developed by us with a tracker fixed to it is installed, determining the angle, direction and depth using the navigation stand, we pierce the cancellous arc and the vertebral body to the required depth. The next step is to cut the thread with a modular tap using a connector. The final step is to install the screw with a polyaxial screwdriver (on which the tracker fixation connector is also fixed).

На каждом этапе операции работа с хирургическим инструментом осуществляется с помощью коннектора фиксации трекера и привязкой его к системе координат и векторной разметки навигационной стойки.At each stage of the operation, work with a surgical instrument is carried out using the tracker fixation connector and linking it to the coordinate system and vector marking of the navigation bar.

Изобретение поясняется фиг. 2, на которой показан коннектор фиксации трекеров для нейронавигации, закрепленный на рабочем инструменте (на данном рисунке направляющий метчик), к которому фиксирован трекер. Инструмент подведен к месту последующей установки винта фиксирующей конструкции.The invention is illustrated in FIG. 2, which shows a connector for fixing trackers for neuronavigation, attached to a working tool (in this figure a guide tap) to which the tracker is fixed. The tool is brought to the place of the subsequent installation of the screw of the fixing structure.

Claims (1)

Коннектор фиксации трекеров для нейронавигации, содержащий фиксатор трекера, фиксирующую струбцину, крючок коннектора, фиксирующий винт, скрепленный со сферой, при этом на сфере дополнительно установлена с возможностью перемещения и фиксации на сфере полусфера с отсеченным основанием на 2/5 радиуса, при этом первый трекер закреплен в центре полусферы, второй трекер закреплен на ее боковой поверхности таким образом, что образует с первым трекером угол 90 градусов.Connector for fixing trackers for neuronavigation, containing tracker lock, clamp fixing, connector hook, fixing screw attached to the sphere, while the sphere is additionally mounted so that the hemisphere with the base cut off is 2/5 of the radius, the first tracker it is fixed in the center of the hemisphere, the second tracker is fixed on its side surface in such a way that it forms an angle of 90 degrees with the first tracker.
RU2018113061A 2018-04-10 2018-04-10 Tracker fixation connector for neuronavigation RU2690103C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018113061A RU2690103C1 (en) 2018-04-10 2018-04-10 Tracker fixation connector for neuronavigation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018113061A RU2690103C1 (en) 2018-04-10 2018-04-10 Tracker fixation connector for neuronavigation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2690103C1 true RU2690103C1 (en) 2019-05-30

Family

ID=67037647

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018113061A RU2690103C1 (en) 2018-04-10 2018-04-10 Tracker fixation connector for neuronavigation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2690103C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6827723B2 (en) * 2001-02-27 2004-12-07 Smith & Nephew, Inc. Surgical navigation systems and processes for unicompartmental knee arthroplasty
US7107091B2 (en) * 2002-07-25 2006-09-12 Orthosoft Inc. Multiple bone tracking
US8002772B2 (en) * 2002-08-09 2011-08-23 Kinamed, Inc. Non-imaging tracking tools and method for hip replacement surgery

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6827723B2 (en) * 2001-02-27 2004-12-07 Smith & Nephew, Inc. Surgical navigation systems and processes for unicompartmental knee arthroplasty
US7107091B2 (en) * 2002-07-25 2006-09-12 Orthosoft Inc. Multiple bone tracking
US8002772B2 (en) * 2002-08-09 2011-08-23 Kinamed, Inc. Non-imaging tracking tools and method for hip replacement surgery

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lieberman et al. Bone-mounted miniature robotic guidance for pedicle screw and translaminar facet screw placement: Part I—Technical development and a test case result
Molina et al. Clinical accuracy, technical precision, and workflow of the first in human use of an augmented-reality head-mounted display stereotactic navigation system for spine surgery
Ohba et al. Percutaneous pedicle screw placements: accuracy and rates of cranial facet joint violation using conventional fluoroscopy compared with intraoperative three-dimensional computed tomography computer navigation
Jiang et al. Pedicle screw accuracy assessment in ExcelsiusGPS® robotic spine surgery: evaluation of deviation from pre-planned trajectory
Holly et al. Image guidance in spine surgery
Kamimura et al. Accurate pedicle screw insertion under the control of a computer-assisted image guiding system: laboratory test and clinical study
Liu et al. Comparison of the accuracy between robot-assisted and conventional freehand pedicle screw placement: a systematic review and meta-analysis
Togawa et al. Bone-mounted miniature robotic guidance for pedicle screw and translaminar facet screw placement: part 2—evaluation of system accuracy
Zhang et al. Accuracy of pedicle screw insertion in posterior scoliosis surgery: a comparison between intraoperative navigation and preoperative navigation techniques
McLaughlin et al. Current Techniques in Image-Guided Spine Surgery
US11701181B2 (en) Systems, instruments and methods for surgical navigation with verification feedback
Hyun et al. Free hand pedicle screw placement in the thoracic spine without any radiographic guidance: technical note, a cadaveric study
Tamura et al. Surface-based registration accuracy of CT-based image-guided spine surgery
Wallace et al. Computer-assisted navigation in complex cervical spine surgery: tips and tricks
Geerling et al. Navigated pedicle screw placement: experimental comparison between CT-and 3D fluoroscopy-based techniques
US10939889B2 (en) Optical shape sensing for fluoroscopic surgical navigation
Jang et al. Novel method for setting up 3D navigation system with skin-fixed dynamic reference frame in anterior cervical surgery
Sundaram et al. Accuracy of thoracolumbar pedicle screw insertion based on routine use of intraoperative imaging and navigation
Hahn et al. Navigation of pedicle screws in the thoracic spine with a new electromagnetic navigation system: a human cadaver study
RU2690103C1 (en) Tracker fixation connector for neuronavigation
Lee et al. Feasibility study of free-hand technique for pedicle screw insertion at C7 without fluoroscopy-guidance
US8067726B2 (en) Universal instrument calibration system and method of use
Guevar et al. Accuracy and safety of neuronavigation for minimally invasive stabilization in the thoracolumbar spine using polyaxial screws-rod: a canine cadaveric proof of concept
Hyun et al. Pedicle screw placement in the thoracolumbar spine using a novel, simple, safe, and effective guide-pin: a computerized tomography analysis
Zelenty et al. Intraoperative navigation: current applications and future directions

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200411