WO2010145858A1 - Method for positioning a medical tool and medical system - Google Patents

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WO2010145858A1
WO2010145858A1 PCT/EP2010/054111 EP2010054111W WO2010145858A1 WO 2010145858 A1 WO2010145858 A1 WO 2010145858A1 EP 2010054111 W EP2010054111 W EP 2010054111W WO 2010145858 A1 WO2010145858 A1 WO 2010145858A1
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WO
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tool
implant
medical
medical system
determined
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PCT/EP2010/054111
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Rainer Graumann
Clemens Bulitta
Tim Dannenmann
Markus Nagel
Martin Ringholz
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • A61B17/16—Bone cutting, breaking or removal means other than saws, e.g. Osteoclasts; Drills or chisels for bones; Trepans
    • A61B17/17—Guides or aligning means for drills, mills, pins or wires
    • A61B17/1725—Guides or aligning means for drills, mills, pins or wires for applying transverse screws or pins through intramedullary nails or pins
    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • 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
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    • A61B2034/2046—Tracking techniques
    • A61B2034/2051—Electromagnetic tracking systems

Definitions

  • the invention relates to a method for positioning a medical tool and a medical system.
  • a medical system includes a medical tool that can be used to fix implants within a patient's body.
  • a medical tool that can be used to fix implants within a patient's body.
  • One application of such medical systems is, for example, the treatment of fractures of long tubular bones, such as the femur.
  • an implant in the form of a long nail is inserted into the bone cavity to permit mutual displacement or rotation of the individual bone fragments avoid. This ensures that the leg length, leg axis and leg rotation of the patient-specific anatomy is restored before the fracture. As a rule, this largely corresponds to the anatomy of the healthy leg.
  • Bone to drill In order to avoid incorrect drilling, the drilling is carried out under repeated X-ray inspection.
  • Another relevant problem is the introduction of the locking screw after drilling, since the drill is removed after completion of the bore from the well and a trajectory is not traceable, for example by a guide sleeve clearly. The doctor tries to remember this among other things with aids.
  • a medical system comprises an electromagnetically operating navigation system, a tool provided with a first position marker and an implant provided with a second position marker.
  • the position markers are mounted in a known relative position on the implant or tool, so that based on the position of the respective position marker and the position of the implant or tool can be determined.
  • first the position of the second position marker is determined with the aid of the navigation system. Because the second position marker is attached to a known relative position on the implant, the position of the implant in the medical system can also be determined from this fixed relationship.
  • the position of the target position in the medical system is determined from the position of the implant. Also, this target position is in fixed relation to the implant and thus also to the second position marker.
  • the target position represents the position to which the tool is to be brought. For example, it is a screw head to which a screwdriver is to be brought. The target position is before the procedure but it is then firmly connected to the position of the implant.
  • the position of the first position marker is first determined with the aid of the navigation system and, since this is attached to a known relative position of the tool, the position of the tool in the medical system can also be determined thereon.
  • the tool is placed so that its current position coincides with the target position.
  • a difference and thus the deviation of the tool from the target position is determined from the respective positions determined in the previous steps, in order to bring this to the target position.
  • the tool is placed at a plurality of target positions lying on a guide curve. This is the case, for example, in the bore explained above.
  • a drill must be drilled through a bone until it finally reaches the hole of a locking nail. Therefore, different target positions are necessary, which, when lined up, result in a guide curve which exactly describes the path the tool is to cover.
  • a guide curve is a straight line.
  • the tool is automatically moved from the current position to the target position.
  • the tool is clamped in a device, for example, which is provided with corresponding drives and which move the tool to the target position on the basis of the previously determined layers.
  • the second object is achieved with a medical system according to claim 5.
  • the advantages and embodiments have already been explained in connection with the method according to the invention.
  • FIG. 1 shows a medical system with a drill and an implant
  • FIG. 2 shows a detail from FIG. 1 with an implant and a plurality of target positions lying on a guide curve.
  • FIG. 1 shows a situation in which a patient 2 lies on an operating table 4.
  • the implant 6 each have a hole 8.
  • a screw must be inserted, with the help of which the locking nail is fixed to the bone.
  • a second position marker 10 is attached to the implant 6 at a known relative position.
  • FIG. 1 shows a tool 12, namely a drilling machine, with the aid of which holes are to be drilled in the thigh bone 5 surrounding the implant 6 in order thus to gain access to the holes 8 of the implant 6. Since the holes 8 of the implant 6 not from the outside Visible, such a procedure has always been carried out under X-ray control, but this leads to increased radiation exposure for patient 2 and the staff. The positioning of the tool 12 by the method according to the invention, however, misses this X-ray inspection. For determining the position of the tool 12, a first position marker 14 is attached to it in a known relative position.
  • an electromagnetically operating navigation system 16 with a control and evaluation unit 18 is shown in FIG. 1 in the vicinity of the operating table 4.
  • the position of the implant 6 is determined with the aid of the navigation system 16 on the basis of the second position marker 10. For this purpose, first the position of the second position marker 10 is determined. Since this is mounted in a known relative position on the implant 6, thus, the position of the implant 6 can be determined in the medical system. From this determined position of the implant 6, the position of the target position 20 in the medical system is now determined.
  • Fig. 2 the area around a hole 8 of the implant 6 with the surrounding femur 5 is now shown. Since in the considered application it is the task to drill a borehole into the thighbone 5 surrounding the hole 8 by means of the tool 12, the tool 12 must be placed on the basis of a plurality of illustrated target positions 20 which lie on a guide cam 22.
  • This guide curve thus represents the way along which the tool 12 must be guided in order to obtain a hole aligned with the hole 8.
  • the guide curve 22 therefore describes a route that is selected such that it begins outside the femur 5 and ends in the hole 8 of the implant 6.
  • the current position of the tool 12 in the medical system with the aid of the navigation system 16 on the basis of the first th position marker 14 determined. Based on this determined position data, the tool 12 is now placed such that its current position coincides with the target position 20. In this case, this means that successively lying along the guide cam 22, previously defined target positions 20 are traversed and thus the desired hole is drilled in the femur 5.

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Abstract

The invention relates to a method and a medical system for positioning a medical tool (12) in a medical system at a target position (20) that is fixedly preselected relative to an implant (6) located in the body of a patient (2), comprising an electromagnetically operating navigation system (16), the tool (12) provided with a first position marker (14), and the implant (6) provided with a second position marker (10), comprising the following steps: the location of the implant (6) in the medical system is determined by means of the navigation system (16) on the basis of the second position marker (10). From the location of the implant (6), the location of the target position (20) in the medical system is determined. The current location of the tool (12) in the medical system is determined by means of the navigation system (16) on the basis of the first position marker (14). The tool (12) is placed such that the current position thereof agrees with the target position (20).

Description

Beschreibungdescription
Verfahren zur Positionierung eines medizinischen Werkzeugs und MedizinsystemMethod for positioning a medical tool and medical system
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Positionierung eines medizinischen Werkzeugs und ein Medizinsystem.The invention relates to a method for positioning a medical tool and a medical system.
Ein Medizinsystem umfasst ein medizinisches Werkzeug, mit dessen Hilfe Implantate innerhalb des Körpers eines Patienten fixiert werden können. Einen Anwendungsfall solcher Medizinsysteme stellt beispielsweise die Behandlung von Frakturen langer Röhrenknochen, wie des Oberschenkelknochens, dar. Hierbei wird dem Patienten nach der Ausrichtung des Bruches ein Implantat in Form eines langen Nagels in den Knochenhohlraum eingeführt, um eine gegenseitige Verschiebung oder Rotation der einzelnen Knochenfragmente zu vermeiden. So wird sichergestellt, dass die Beinlänge, die Beinachse und die Beinrotation der patientenspezifischen Anatomie vor der Fraktur wieder hergestellt wird. In der Regel entspricht diese weitgehend der Anatomie des gesunden Beines.A medical system includes a medical tool that can be used to fix implants within a patient's body. One application of such medical systems is, for example, the treatment of fractures of long tubular bones, such as the femur. In this case, after implantation of the fracture, an implant in the form of a long nail is inserted into the bone cavity to permit mutual displacement or rotation of the individual bone fragments avoid. This ensures that the leg length, leg axis and leg rotation of the patient-specific anatomy is restored before the fracture. As a rule, this largely corresponds to the anatomy of the healthy leg.
Zur Vermeidung von Relativbewegungen zwischen Nagel und Knochen sind sowohl an dem proximalen als auch an dem distalen Ende des Nagels jeweils ein bis zwei Löcher vorhanden. In diese müssen von außen durch den Knochen Schrauben eingebracht werden. Um die Schrauben in die Löcher des Nagels schrauben zu können, ist es daher notwendig mit Hilfe eines geeigneten Werkzeugs an den jeweiligen Stellen Bohrlöcher in den den Nagel umgebenden Knochen zu bohren, die mit den Löchern im Nagel fluchten. Dabei stellt sich jedoch das Problem, dass die Löcher im Nagel selbst bei freigelegtem Knochen nach außen nicht sichtbar sind und daher das Auffinden der korrekten Zielposition für das Werkzeug zur Durchführung der Bohrung schwierig ist. Diese Zielposition für das Werkzeug hat relativ zum Implantat gesehen eine feste Lage, die in diesem Beispiel durch die Geometrie des Implantats fest vorgegeben ist. Bisher wurde versucht, die Bohrlöcher unter Röntgenkontrolle in den Knochen einzubringen, da in einem Röntgenbild das Loch im Nagel sichtbar ist und dieses somit als Positionierungs- hilfe für das Werkzeug dient. Dafür wird das Röntgengerät so positioniert, dass der Zentralstahl des Röntgengerätes genau senkrecht durch das Loch im Nagel führt, das Loch in einem Röntgenbild also nicht als Ellipse sondern als Kreis erscheint. Anschließend versucht man das Werkzeug genau entlang des Zentralstahles zu positionieren und ein Loch durch denTo avoid relative movement between the nail and bone, one to two holes are present at both the proximal and distal ends of the nail. In this must be introduced from the outside through the bone screws. In order to be able to screw the screws into the holes of the nail, it is therefore necessary with the aid of a suitable tool to drill holes in the surrounding bone around the nail, which are aligned with the holes in the nail. However, there is the problem that the holes in the nail are not visible to the outside even when the bone is exposed, and therefore finding the correct target position for the tool to make the hole is difficult. This target position for the tool has a fixed position relative to the implant, which in this example is fixed by the geometry of the implant. So far, attempts have been made to introduce the drilled holes into the bone under X-ray control, since the hole in the nail is visible in an X-ray image and this thus serves as a positioning aid for the tool. For this, the X-ray machine is positioned so that the central beam of the X-ray device leads exactly vertically through the hole in the nail, so the hole in an X-ray image does not appear as an ellipse but as a circle. Then you try to position the tool exactly along the central steel and a hole through the
Knochen zu bohren. Um Fehlbohrungen zu vermeiden erfolgt die Bohrung unter mehrmaliger Röntgenkontrolle.Bone to drill. In order to avoid incorrect drilling, the drilling is carried out under repeated X-ray inspection.
Bei Durchführung dieser sehr häufigen Prozedur treten weiter- hin als Probleme auf, dass die Bohrmaschine den Röntgenstrahl verdeckt, das Bein des Patienten sich gerade bei Druck durch die Bohrmaschine bewegt oder die Bohrmaschine unabsichtlich durch den Bediener gekippt wird. Daher kommt es durchaus zu Fehlbohrungen, durch die die Stabilität des Knochens herabge- setzt wird. Bei nur leichten Fehlbohrungen wird die Schraube verkippt in das Nagelloch eingebracht, so dass durch das Moment der Verschraubung das ursprüngliche Repositionsergebnis verfälscht wird und daher eine orthopädische Fehlstellung hervorgerufen werden kann. Bei schwerwiegenden Fehlbohrungen ist jedoch das Anfertigen neuer Bohrungen erforderlich, was zu signifikanten Verlängerungen der Operationsdauer führt.In carrying out this very common procedure, problems continue to arise in that the drill obscures the X-ray beam, the patient's leg is just moving under pressure from the drill, or the operator is unintentionally tipped by the operator. Therefore, it is quite wrong to drill holes, through which the stability of the bone is lowered. With only slight incorrect holes, the screw is tilted introduced into the nail hole, so that is distorted by the moment of the screw the original Repositionsergebnis and therefore an orthopedic malposition can be caused. However, in the event of serious misspelling, new drilling is required, resulting in significant increases in operation time.
Ein weiteres relevantes Problem stellt das Einbringen der Verriegelungsschraube nach der Bohrung dar, da der Bohrer nach Abschluss der Bohrung aus dem Bohrloch entfernt wird und eine Trajektorie nicht beispielsweise durch eine Führungshülse eindeutig zurückzuvollziehen ist. Der Arzt versucht sich diese unter anderem auch mit Hilfsmitteln zu merken.Another relevant problem is the introduction of the locking screw after drilling, since the drill is removed after completion of the bore from the well and a trajectory is not traceable, for example by a guide sleeve clearly. The doctor tries to remember this among other things with aids.
Um diese Probleme zu verringern, ist es bisher bekannt, Zielhilfen am Nagel anzubringen oder Bohrmaschinen mit röntgen- durchlässigen Aufsätzen einzusetzen. Allerdings werden auch hierdurch die genannten Probleme nicht vollständig beseitigt. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren anzugeben, bei dem die vorstehenden Probleme weitestgehend vermieden werden. Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Medizinsystem anzugeben, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann.To reduce these problems, it has hitherto been known to attach aiming aids to the nail or to use drills with X-ray-permeable attachments. However, these problems are not completely eliminated. It is therefore an object of the present invention to provide a method in which the above problems are largely avoided. Furthermore, it is an object of the present invention to provide a medical system with which the method according to the invention can be carried out.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe gelöst mit einem Verfahren zur Positionierung eines medizinischen Werkzeugs in einem Medizinsystem gemäß Patentanspruch 1. Danach umfasst ein Medizinsystem ein elektromagnetisch arbeitendes Navigationssystem, ein mit einem ersten Positionsmarker versehenes Werkzeug und ein mit einem zweiten Positionsmarker versehenes Implantat. Die Positionsmarker sind dabei in einer bekannten Relativposition an dem Implantat bzw. Werkzeug angebracht, so dass anhand der Lage der jeweiligen Positionsmarker auch die Lage von Implantat bzw. Werkzeug ermittelbar ist. Dadurch, dass ein elektromagnetisches Navigationssystem eingesetzt wird, ist keine Sichtverbindung zu den Positionsmarkern be- züglich des Navigationssystems erforderlich, wodurch auch die Lage eines bereits in einem Patienten befindlichen Implantats ermittelt werden kann.With regard to the method, the object is achieved with a method for positioning a medical tool in a medical system according to claim 1. Thereafter, a medical system comprises an electromagnetically operating navigation system, a tool provided with a first position marker and an implant provided with a second position marker. The position markers are mounted in a known relative position on the implant or tool, so that based on the position of the respective position marker and the position of the implant or tool can be determined. The fact that an electromagnetic navigation system is used, no line of sight to the position markers with respect to the navigation system is required, whereby the position of an implant already in a patient can be determined.
In einem ersten Schritt des Verfahrens wird zunächst die Lage des zweiten Positionsmarkers mit Hilfe des Navigationssystems ermittelt. Dadurch, dass der zweite Positionsmarker an einer bekannten Relativposition am Implantat angebracht ist, kann aus dieser festen Beziehung auch die Lage des Implantats im Medizinsystem ermittelt werden.In a first step of the method, first the position of the second position marker is determined with the aid of the navigation system. Because the second position marker is attached to a known relative position on the implant, the position of the implant in the medical system can also be determined from this fixed relationship.
In einem nächsten Schritt wird nun aus der Lage des Implantats die Lage der Zielposition im Medizinsystem ermittelt. Auch diese Zielposition steht in fester Relation zum Implantat und somit auch zum zweiten Positionsmarker. Die Zielposi- tion stellt die Position dar, an die das Werkzeug gebracht werden soll. Beispielsweise handelt es sich dabei um einen Schraubenkopf, an den ein Schraubendreher gebracht werden soll. Die Zielposition ist vor Durchführung des Verfahrens wählbar, ist jedoch danach fest mit der Lage des Implantats verbunden .In a next step, the position of the target position in the medical system is determined from the position of the implant. Also, this target position is in fixed relation to the implant and thus also to the second position marker. The target position represents the position to which the tool is to be brought. For example, it is a screw head to which a screwdriver is to be brought. The target position is before the procedure but it is then firmly connected to the position of the implant.
Im folgenden Schritt wird mit Hilfe des Navigationssystems zunächst die Lage des ersten Positionsmarkers ermittelt und, da dieser an einer bekannten Relativposition des Werkzeugs angebracht ist, kann darüber auch die Lage des Werkzeugs im Medizinsystem ermittelt werden.In the following step, the position of the first position marker is first determined with the aid of the navigation system and, since this is attached to a known relative position of the tool, the position of the tool in the medical system can also be determined thereon.
Schließlich wird das Werkzeug derart platziert, dass dessen aktuelle Position mit der Zielposition übereinstimmt. Es wird also aus den in den vorherigen Schritten bestimmten jeweiligen Lagen eine Differenz und somit die Abweichung des Werkzeugs von der Zielposition bestimmt, um dieses in die Zielpo- sition zu bringen.Finally, the tool is placed so that its current position coincides with the target position. Thus, a difference and thus the deviation of the tool from the target position is determined from the respective positions determined in the previous steps, in order to bring this to the target position.
Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist nun während der Positionierung des Werkzeugs keine Röntgenkontrolle mehr erforderlich. Da zudem Bewegungen des betreffen- den Körperteils des Patienten und somit des Implantats im Medizinsystem erfasst werden und somit die Lage des Werkzeugs an die neue Zielposition angepasst werden kann, führen derartige Bewegungen auch zu keinen Fehlbohrungen. Somit ist ein schnelleres und genaueres Arbeiten möglich, was zu einer sig- nifikanten Verkürzung von Operationsdauern führt und die Anzahl von Fehlern wirksam reduziert.In the application of the method according to the invention no X-ray control is now required during the positioning of the tool. In addition, since movements of the relevant body part of the patient and thus of the implant in the medical system are detected and thus the position of the tool can be adapted to the new target position, such movements also lead to no false holes. Thus, a faster and more accurate work is possible, which leads to a significant shortening of operation times and effectively reduces the number of errors.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird das Werkzeug an mehreren, auf einer Führungskurve liegenden Ziel- Positionen platziert. Dies ist beispielsweise bei der eingangs erläuterten Bohrung der Fall. Hierzu muss ein Bohrer durch einen Knochen gebohrt werden, bis er schließlich das Loch eines Verriegelungsnagels erreicht. Es sind daher verschiedene Zielpositionen notwendig, die aneinander gereiht eine Führungskurve ergeben, welche genau die Bahn beschreibt, die das Werkzeug zurücklegen soll. Vorzugsweise ist eine solche Führungskurve eine Gerade. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird das Werkzeug automatisch von der aktuellen Lage zur Zielposition bewegt. Das Werkzeug ist hierzu beispielweise in einer Vorrichtung eingespannt, die mit entsprechenden Antrie- ben versehen ist und die das Werkzeug auf Grund der vorher ermittelten Lagen in die Zielposition bewegen.In a preferred embodiment of the method, the tool is placed at a plurality of target positions lying on a guide curve. This is the case, for example, in the bore explained above. For this purpose, a drill must be drilled through a bone until it finally reaches the hole of a locking nail. Therefore, different target positions are necessary, which, when lined up, result in a guide curve which exactly describes the path the tool is to cover. Preferably, such a guide curve is a straight line. In a further preferred embodiment of the method, the tool is automatically moved from the current position to the target position. For this purpose, the tool is clamped in a device, for example, which is provided with corresponding drives and which move the tool to the target position on the basis of the previously determined layers.
Die zweitgenannte Aufgabe wird mit einem Medizinsystem gemäß Patentanspruch 5 gelöst. Die Vorteile und Ausgestaltungen wurden bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläutert.The second object is achieved with a medical system according to claim 5. The advantages and embodiments have already been explained in connection with the method according to the invention.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele der Zeichnungen verwiesen. Es zeigen in einer schematischen Prinzipskizze:For further explanation of the invention reference is made to the embodiments of the drawings. In a schematic schematic diagram:
Fig. 1 ein Medizinsystem mit einem Bohrer und einem Implantat,1 shows a medical system with a drill and an implant,
Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1 mit einem Implantat und mehreren auf einer Führungskurve liegenden Zielpositionen .2 shows a detail from FIG. 1 with an implant and a plurality of target positions lying on a guide curve.
In Fig. 1 ist eine Situation dargestellt, in der ein Patient 2 auf einem OP-Tisch 4 liegt. In dessen Oberschenkelkno- chen 5 wurde ein Implantat 6 eingebracht, das in diesem Fall ein Verriegelungsnagel zur Fixierung von Knochenfragmenten des Oberschenkelknochens 5 ist. An den beiden Enden weist das Implantat 6 jeweils ein Loch 8 auf. In diese muss jeweils eine Schraube eingebracht werden, mit deren Hilfe der Verriege- lungsnagel an dem Knochen fixiert wird. Ferner ist an dem Implantat 6 ein zweiter Positionsmarker 10 an einer bekannten Relativposition angebracht.FIG. 1 shows a situation in which a patient 2 lies on an operating table 4. An implant 6, which in this case is a locking nail for fixing bone fragments of the femur 5, has been introduced into its thigh bone 5. At the two ends, the implant 6 each have a hole 8. In each case a screw must be inserted, with the help of which the locking nail is fixed to the bone. Furthermore, a second position marker 10 is attached to the implant 6 at a known relative position.
Weiterhin ist in Fig. 1 ein Werkzeug 12, nämlich eine Bohrma- schine dargestellt, mit deren Hilfe in den das Implantat 6 umgebenden Oberschenkelknochen 5 Löcher gebohrt werden sollen, um somit einen Zugang zu den Löchern 8 des Implantats 6 zu bekommen. Da die Löcher 8 des Implantats 6 von außen nicht sichtbar sind, musste eine derartige Prozedur bisher immer unter Röntgenkontrolle durchgeführt werden, was jedoch für den Patienten 2 und das Personal zu einer erhöhten Strahlenexposition führt. Die Positionierung des Werkzeugs 12 durch das erfindungsgemäße Verfahren entbehrt jedoch diese Röntgenkontrolle. Zur Lagebestimmung des Werkzeuges 12 ist an diesem ein erster Positionsmarker 14 in einer bekannten Relativposition angebracht. Außerdem ist in Fig. 1 in der Umgebung des OP-Tisches 4 ein elektromagnetisch arbeitendes Navigations- System 16 mit einer Steuer- und Auswerteeinheit 18 dargestellt.Furthermore, FIG. 1 shows a tool 12, namely a drilling machine, with the aid of which holes are to be drilled in the thigh bone 5 surrounding the implant 6 in order thus to gain access to the holes 8 of the implant 6. Since the holes 8 of the implant 6 not from the outside Visible, such a procedure has always been carried out under X-ray control, but this leads to increased radiation exposure for patient 2 and the staff. The positioning of the tool 12 by the method according to the invention, however, misses this X-ray inspection. For determining the position of the tool 12, a first position marker 14 is attached to it in a known relative position. In addition, an electromagnetically operating navigation system 16 with a control and evaluation unit 18 is shown in FIG. 1 in the vicinity of the operating table 4.
In einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Lage des Implantats 6 mit Hilfe des Navigationssystems 16 anhand des zweiten Positionsmarkers 10 ermittelt. Dazu wird zunächst die Lage des zweiten Positionsmarkers 10 bestimmt. Da dieser in einer bekannten Relativposition am Implantat 6 angebracht ist, kann somit auch die Lage des Implantats 6 im Medizinsystem ermittelt werden. Aus dieser ermittelten Lage des Implantats 6 wird nun die Lage der Zielposition 20 im Medizinsystem ermittelt.In a first step of the method according to the invention, the position of the implant 6 is determined with the aid of the navigation system 16 on the basis of the second position marker 10. For this purpose, first the position of the second position marker 10 is determined. Since this is mounted in a known relative position on the implant 6, thus, the position of the implant 6 can be determined in the medical system. From this determined position of the implant 6, the position of the target position 20 in the medical system is now determined.
In Fig. 2 ist nun das Gebiet um ein Loch 8 des Implantats 6 mit dem umgebenden Oberschenkelknochen 5 dargestellt. Da es in dem betrachteten Anwendungsfall Aufgabe ist, mittels des Werkzeugs 12 ein Bohrloch in den das Loch 8 umgebenden Oberschenkelknochen 5 zu bohren, muss das Werkzeug 12 anhand von mehreren dargestellten Zielpositionen 20, die auf einer Führungskurve 22 liegen, platziert werden. Diese Führungskurve stellt somit den Weg dar, entlang dessen das Werkzeug 12 geführt werden muss, um ein mit dem Loch 8 fluchtendes Bohrloch zu erhalten. Die Führungskurve 22 beschreibt daher eine Strecke, die so gewählt wird, dass diese außerhalb des Oberschenkelknochens 5 beginnt und in dem Loch 8 des Implantats 6 en- det.In Fig. 2, the area around a hole 8 of the implant 6 with the surrounding femur 5 is now shown. Since in the considered application it is the task to drill a borehole into the thighbone 5 surrounding the hole 8 by means of the tool 12, the tool 12 must be placed on the basis of a plurality of illustrated target positions 20 which lie on a guide cam 22. This guide curve thus represents the way along which the tool 12 must be guided in order to obtain a hole aligned with the hole 8. The guide curve 22 therefore describes a route that is selected such that it begins outside the femur 5 and ends in the hole 8 of the implant 6.
Schließlich wird die aktuelle Lage des Werkzeugs 12 im Medizinsystem mit Hilfe des Navigationssystems 16 anhand des ers- ten Positionsmarkers 14 ermittelt. Aufgrund dieser ermittelten Positionsdaten wird nun das Werkzeug 12 derart platziert, dass dessen aktuelle Position mit der Zielposition 20 übereinstimmt. In diesem Fall bedeutet dies, dass nacheinander die entlang der Führungskurve 22 liegenden, vorher definierten Zielpositionen 20 abgefahren werden und somit das gewünschte Bohrloch in den Oberschenkelknochen 5 gebohrt wird. Finally, the current position of the tool 12 in the medical system with the aid of the navigation system 16 on the basis of the first th position marker 14 determined. Based on this determined position data, the tool 12 is now placed such that its current position coincides with the target position 20. In this case, this means that successively lying along the guide cam 22, previously defined target positions 20 are traversed and thus the desired hole is drilled in the femur 5.
Bezugs zeichenlisteReference sign list
2 Patient2 patient
4 OP-Tisch 5 Oberschenkelknochen4 operating table 5 thigh bone
6 Implantat6 implant
8 Loch8 holes
10 Zweiter Positionsmarker10 second position marker
12 Werkzeug 14 Erster Positionsmarker12 Tool 14 First position marker
16 Navigationssystem16 navigation system
18 Steuer- und Auswerteeinheit18 control and evaluation unit
20 Zielposition20 target position
22 Führungskurve 22 guiding curve

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Positionierung eines medizinischen Werkzeugs (12) an einer relativ zu einem in dem Körper eines Pa- tienten (2) befindlichen Implantat (6) fest gewählten Zielposition (20) in einem Medizinsystem, umfassend ein elektromagnetisch arbeitendes Navigationssystem (16), das mit einem ersten Positionsmarker (14) versehene Werkzeug (12) und das mit einem zweiten Positionsmarker (10) versehene Implan- tat (6), mit folgenden Schritten:Method for positioning a medical tool (12) on a target position (20) fixedly selected relative to an implant (6) located in the body of a patient (2) in a medical system comprising an electromagnetically operating navigation system (16), the tool (12) provided with a first position marker (14) and the implant (6) provided with a second position marker (10), comprising the following steps:
- die Lage des Implantats (6) im Medizinsystem wird mit Hilfe des Navigationssystems (16) anhand des zweiten Positionsmar- kers (10) ermittelt,the position of the implant (6) in the medical system is determined with the aid of the navigation system (16) on the basis of the second position marker (10),
- aus der Lage des Implantats (6) wird die Lage der Zielposi- tion (20) im Medizinsystem ermittelt,the position of the target position (20) in the medical system is determined from the position of the implant (6),
- die aktuelle Lage des Werkzeugs (12) im Medizinsystem wird mit Hilfe des Navigationssystems (16) anhand des ersten Posi- tionsmarkers (14) ermittelt,the current position of the tool (12) in the medical system is determined with the aid of the navigation system (16) on the basis of the first position marker (14),
- das Werkzeug (12) wird derart platziert, dass dessen aktu- eile Position mit der Zielposition (20) übereinstimmt.- The tool (12) is placed so that its current position coincides with the target position (20).
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Werkzeug (12) an mehreren, auf einer Führungskurve (22) liegenden Zielpositionen (20) platziert wird.2. The method of claim 1, wherein the tool (12) at a plurality of, on a guide cam (22) lying target positions (20) is placed.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Führungskurve (22) eine Gerade beschreibt.3. The method of claim 2, wherein the guide curve (22) describes a straight line.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Werkzeug (12) automatisch von der aktuellen Lage zur4. The method according to any one of the preceding claims, wherein the tool (12) automatically from the current position to
Zielposition (20) bewegt wird.Target position (20) is moved.
5. Medizinsystem mit einem elektromagnetisch arbeitenden Navigationssystem (16), einem medizinischen Werkzeug (12) und einem Implantat (6), wobei ein erster Positionsmarker (14) des Navigationssystems (16) in einer bekannten Relativposition am Werkzeug (12) und ein zweiter Positionsmarker (10) in einer bekannten Relativposition am Implantat (6) angebracht ist, und mit einer Steuer- und Auswerteeinheit (18) zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche . 5. medical system with an electromagnetically operating navigation system (16), a medical tool (12) and an implant (6), wherein a first position marker (14) of the navigation system (16) in a known relative position on the tool (12) and a second position marker (10) mounted in a known relative position on the implant (6) is, and with a control and evaluation unit (18) for carrying out the method according to one of the preceding claims.
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