DE19826386B4 - Navigation system for surgical purposes and use of such - Google Patents
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Abstract
Navigationssystem (10) für chirurgische Zwecke mit einem Rechnersystem zur Erfassung, Berechnung, Auswertung und Speicherung von Daten, einem Stereotaxiesystem (30) bestehend aus einer an einem entsprechenden Körperteil anbringbaren Haltevorichtung (12) zur lösbaren Befestigung eines Zielbügels (14), an welchem Zielbügel (14) mindestens ein chirurgischer Apparat (24) zur Durchführung chirurgischer Eingriffe beweglich und lösbar angeordnet ist, wobei daß an der Haltevorrichtung (12) ein 3D-Digitalisierer (16) beweglich und lösbar zur Absolutwertmessung von Raumpositionsdaten von mindestens drei Markierungsvorrichtungen relativ zur Haltevorrichtung (12), angeordnet ist, welche mindestens drei Markierungsvorrichtungen am Körperteil lösbar befestigt sind, und die mindestens drei Markierungsvorrichtungen jeweils aus einer inneren Titankugel, die mit Kontrastmittel umhüllt ist, und einer äußeren Titanhalbschale bestehen.navigation system (10) for surgical purposes with a computer system for acquisition, calculation, Evaluation and storage of data, a stereotactic system (30) consisting of a attachable to a corresponding body part Haltevorichtung (12) for releasable Attachment of a target strap (14), on which aiming bar (14) at least one surgical apparatus (24) for performing surgical Interventions movable and detachable is arranged, wherein that on the holding device (12) a 3D digitizer (16) and movable solvable for absolute value measurement of spatial position data of at least three Marking devices relative to the holding device (12) arranged is which at least three marking devices on the body part solvable are attached, and the at least three marking devices each of an inner titanium sphere, which is coated with contrast agent, and an outer titanium half shell consist.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Navigationssystem für chirurgische Zwecke und die Verwendung eines solchen, mit einem Rechnersystem zur Erfassung, Berechnung, Auswertung und Speicherung von Daten, einem Stereotaxiesystem bestehend aus einer an einem entsprechenden Körperteil anbringbaren Haltevorrichtung zur lösbaren Befestigung eines Zielbügels, wobei an dem Zielbügel mindestens ein chirurgischer Apparat zur Durchführung chirurgischer Eingriffe beweglich und lösbar angeordnet ist.The The present invention relates to a navigation system for surgical Purposes and the use of such, with a computer system for the collection, calculation, evaluation and storage of data, a stereotactic system consisting of one at a corresponding body part attachable holding device for releasably securing a target strap, wherein on the aiming bar at least one surgical apparatus for performing surgical procedures movable and detachable is arranged.
Navigationssysteme für chirurgische Zwecke sind bekannt. So werden bekannte Navigationssysteme zum Beispiel bei stereotaktischen Gehirnoperationen verwendet. Um derartige Operationen mit den bekannten Navigationssystemen durchführen zu können, werden unmittelbar vor dem eigentlichen stereotaktischen Eingriff Tomographieaufnahmen ermittelt, welche die Basisdaten für die Führung des Stereotaxiesystems liefern.navigation systems for surgical Purposes are known. So are known navigation systems, for example used in stereotactic brain surgery. To such operations to be able to perform with the known navigation systems are immediately before the actual stereotactic intervention tomography scans determines which of the basic data for the guidance of the stereotactic system deliver.
Nachteilig an diesen bekannten Navigationssystemen ist jedoch, daß die Tomographieaufnahmen grundsätzlich mit fixiertem Stereotaxiekopfring direkt vor dem Eingriff durchgeführt werden müssen. Zudem sind sperrige Lokalisationssysteme am Kopfring montiert. Dies führt nachteiligerweise zu Tomographiebildern und -daten, die immer Artefakte aufweisen. Artefaktfreie präoperative Tomographiebilder des Körperteils, wie zum Beispiel des Kopfes, sind nicht möglich. Zudem müssen die Einzelelemente der bekannten Navigationssysteme aus speziellen Werkstoffen gefertigt sein, um bei computertomographischen Verfahren verwendet werden zu können. Schließlich ergibt sich bei Verwendung der herkömmlichen Navigationssysteme eine erhebliche Belastung für den Patienten. Dieser muß nämlich nach erfolgter tomographischer Aufnahme mit fixiertem Navigationssystem zum stereotaktischen Operationssaal transportiert werden. Dieser Transport kann für den Patienten sehr belastend sein, da er zum Teil über mehrere Stockwerke eines Krankenhauses oder auch per Auto oder Krankenwagen von weiter entfernten Radiologiegebäuden zum Operationssaal erfolgt.adversely in these known navigation systems, however, is that the Tomographieaufnahmen in principle with fixed Stereotaxiekopfring be performed immediately before the procedure have to. moreover bulky localization systems are mounted on the head ring. This leads disadvantageously to tomography images and data that always have artifacts. Artifact-free preoperative Tomographic images of the body part, such as the head, are not possible. In addition, the Individual elements of the well-known navigation systems made of special materials be made to be used in computed tomography procedures to be able to. Finally results itself when using the conventional Navigation systems place a significant burden on the patient. This must be after completed tomographic image with fixed navigation system transported to the stereotactic operating room. This Transportation can be for the Patients be very distressing as it is partly over several floors of one Hospital or by car or ambulance from further afield Radiology buildings to the operating room.
Aus
der
Darüber hinaus
ist aus der
Darüber hinaus ist aus der WO 96/10368 A2 ein Apparat für eine neurochirurgische stereotaktische Prozedur bekannt. Der Apparat umfasst ein stereotaktisches System, welches am Kopf eines Patienten angebracht werden kann. Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung eine Sonde, welche an einem mechanischen System angebracht ist, welches eine Mehrzahl an relativ zueinander bewegbaren Armen aufweist. Auch dieses System kann an einem Kopf befestigt werden und ist separat zu dem stereotaktischen System ausgebildet.Furthermore is from WO 96/10368 A2 an apparatus for a neurosurgical stereotactic Procedure known. The apparatus comprises a stereotactic system, which can be attached to the head of a patient. Furthermore The device comprises a probe which is connected to a mechanical System is attached, which is a plurality of relative to each other having movable arms. Also this system can be attached to a head and is formed separately from the stereotactic system.
Aus
der
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Navigationssystem der eingangs genannten Art bereitzustellen, welches kostengünstig herzustellen ist und zeitlich und örtliche unabhängig von der Durchführung bildgebender Verfahren verwendet werden kann. Insbesondere soll in tomographischen Aufnahmen eine eindeutige und sichere Zuordnung der Bilddaten ermöglicht werden.It is therefore an object of the present invention, a navigation system to provide the type mentioned, which produce inexpensive is and temporally and locally independently from the implementation imaging method can be used. In particular, should in tomographic recordings a clear and secure assignment of Image data allows become.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die gegenständlichen Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 10.to solution This object serve the subject features of the independent claims 1 and 10th
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.advantageous Embodiments are described in the subclaims.
Bei einem erfindungsgemäßen Navigationssystem ist an der Haltevorrichtung ein 3D-Digitalisierer beweglich und lösbar zur Absolutwertmessung von Raumpositionsdaten von mindestens drei Markierungsvorrichtungen relativ zur Haltevorrichtung angeordnet. Die Markierungsvorrichtungen sind dabei am Körperteil lösbar befestigt. Durch die erfindungsgemäße Verwendung von Markierungsvorrichtungen ist es möglich, die dem Navigationssystem für chirurgische Zwecke als Ausgangspunkt dienenden tomographischen Daten zeitlich und örtlich unabhängig von der Erstellung dieser Daten zu verwenden. Der 3D-Digitalisierer ermöglicht in Zusammenarbeit mit den Markierungsvorrichtungen eine eindeutige Identifizierbarkeit der unabhängig vom Navigationssystem ermittelten tomographischen Daten. Weiterhin ist erfindungsgemäß gewährleistet, daß die Haltevorrichtung oder ein daran befestigter Zielbügel des Navigationssystems sehr einfach ausgebildet werden können, insbesondere können her kömmliche Materialien verwendet werden, so daß sich eine deutliche Senkung der Herstellungskosten ergibt.In a navigation system according to the invention, a 3D digitizer is arranged on the holding device movable and detachable for absolute value measurement of spatial position data of at least three marking devices relative to the holding device. The marking devices are releasably attached to the body part. The inventive use of marking devices, it is possible to use the navigation system for surgical purposes as a starting point tomographic data temporally and spatially independent of the preparation of this data. The 3D digitizer enables collaboration with the marking devices a unique identifiability of independently determined from the navigation tomographic data. Furthermore, the present invention ensures that the holding device or an attached target strap of the navigation system can be made very simple, in particular can be used her conventional materials, so that there is a significant reduction in manufacturing costs.
Die Markierungsvorrichtungen bestehen jeweils aus einer inneren Titankugel, die mit Kontrastmittel umhüllt ist, und einer äußeren Titanhalbschale. Durch die eindeutige Identifizierbarkeit der Markierungsvorrichtungen in den tomographischen Aufnahmen ist eine eindeutige und sichere Zuordnung der ermittelten Bilddaten und ein entsprechender Abgleich mit dem Zielbügel bzw. dem beweglich und lösbar angeordneten chirurgischen Apparat möglich.The Markers each consist of an inner titanium ball, which is coated with contrast agent is, and an outer titanium half shell. By the unique identifiability of the marking devices in the tomographic recordings is a clear and secure Assignment of the determined image data and a corresponding adjustment with the aiming bar or the movable and detachable arranged surgical apparatus possible.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der 3D-Digitalisierer als mechanischer Gelenkarm mit sechs Freiheitsgraden ausgebildet. Zudem sind am Gelenkarm Sensoren zur Bestimmung der Raumposition des 3D-Digitalisierers angeordnet. Dadurch ist gewährleistet, daß die Raumpositionen des 3D-Digitalisierers wie auch aller Markierungsvorrichtungen sicher und exakt bestimmt werden können.In an advantageous embodiment of the present invention The 3D digitizer is designed as a mechanical articulated arm with six degrees of freedom. In addition, the articulated arm sensors for determining the spatial position of the 3D digitizer arranged. This ensures that that the Space positions of the 3D digitizer as well as all marking devices can be determined safely and accurately.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind weitere Sensoren zur Bestimmung der Raumposition der Markierungsvorrichtungen und/oder des an dem Zielbügel angeordneten chirurgischen Apparats in der Haltevorrichtung angeordnet. Dabei sind mindestens drei jeweils um 90 Grad versetzt angeordnete Sensoren in der Haltevorrichtung vorgesehen. Eine derartige Anordnung der Sensoren gewährleistet die sichere und exakte Bestimmung der Raumpositionen der einzelnen Markierungsvorrichtungen und/oder des chirurgischen Apparats.In a further advantageous embodiment of the invention are further Sensors for determining the spatial position of the marking devices and / or on the insertion handle arranged surgical apparatus disposed in the holding device. At least three are offset by 90 degrees Sensors provided in the holding device. Such an arrangement the sensors ensured the safe and exact determination of the spatial positions of the individual Marking devices and / or the surgical apparatus.
In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung ist es jedoch auch möglich, daß die Sensoren zur Bestimmung der Raumposition der Markierungsvorrichtungen und/oder des chirurgischen Apparats in dem an der Haltevorrichtung angeordneten Zielbügel ausgebildet sind. Diese erfindungsgemäße Ausbildung der Sensoren bietet den Vorteil, daß die Haltevorrichtung noch einfacher ausgestaltet und kleiner gehalten werden kann. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der chirurgische Apparat, der an dem Zielbügel beweglich und lösbar angeordnet ist, als Sonde ausgebildet, wobei diese Sonde als 3D-Digitalisierer verwendet werden kann. Dadurch ist gewährleistet, daß der Gesamtaufbau des erfindungsgemäßen Navigationssystems weiter verkleinert und vereinfacht werden kann.In However, it is also a further embodiment of the invention possible, that the Sensors for determining the spatial position of the marking devices and / or the surgical apparatus in which on the holding device arranged aiming bar are formed. This inventive design of the sensors offers the advantage that the Retaining configured even simpler and kept smaller can be. In a further advantageous embodiment of the invention is the surgical apparatus that is movably and releasably attached to the aiming bar is designed as a probe, this probe as a 3D digitizer can be used. This ensures that the overall structure of the Navigation system according to the invention can be further downsized and simplified.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Navigationssystems bestehen die Markierungsvorrichtungen jeweils zumindest teilweise aus Kontrastmaterial, so daß eine eindeutige Identifizierung der Markierungsvorrichtungen in tomographischen Aufnahmen möglich ist.In a further advantageous embodiment of the navigation system according to the invention The marking devices each consist at least partially made of contrast material, so that a unambiguous identification of marking devices in tomographic Recordings possible is.
Das erfindungsgemäße Navigationssystem wird vorteilhafterweise bei stereotaktisch chirurgischen Verfahren, bei der stereotaktischen Neurochirurgie oder bei stereotaktischem orthopädischen oder traumatologischen Verfahren angewendet.The Navigation system according to the invention is advantageously in stereotactic surgical procedures, in stereotactic neurosurgery or stereotactic orthopedic or traumatological procedures.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels.Further Details, advantages and features of the invention will become apparent the following description of the embodiment shown in the drawing.
Die
Figur zeigt eine schematische Darstellung eines Navigationssystems
Man
erkennt, daß an
der Haltevorrichtung
Weitere
Sensoren (nicht dargestellt) zur Bestimmung der Raumposition der
Markierungsvorrichtungen und/oder des chirurgischen Apparates
Die Markierungsvorrichtungen (nicht dargestellt) bestehen jeweils teilweise aus Kontrastmaterial, so daß eine eindeutige Identifizierung der Markierungsvorrichtungen in tomographischen Aufnahmen möglich ist. Die Markierungsvorrichtungen bestehen beispielsweise aus einer inneren Titankugel mit einem Durchmesser von einem Millimeter, einer Spezialumhüllung aus festen Kernspinresonanz-Kontrastmaterial sowie einer äußeren Titanhalbschale. Aufgrund dieser Ausbildung bilden sich die Markierungsvorrichtungen in den Computertomographie-, Kernspinresonanz- und Positronenemissionstomographie-Aufnahmen unverwechselbar und eindeutig ab.The Marking devices (not shown) each partially exist made of contrast material, so that a unambiguous identification of marking devices in tomographic Recordings possible is. The marking devices consist for example of a inner titanium ball with a diameter of one millimeter, one The special coating made of solid magnetic resonance contrast material and an outer titanium half shell. Due to this training, the marking devices form in Computed Tomography, Nuclear Magnetic Resonance and Positron Emission Tomography scans unmistakable and unique.
Das
Stereotaxiesystem
Weiterhin
kann das Navigationssystem
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Publication Number | Publication Date |
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---|---|
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Also Published As
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---|---|
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DE19826386B9 (en) | 2007-12-06 |
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