DE602005002962T2

DE602005002962T2 - Navigierte orthopädische Führungseinrichtung

Info

Publication number: DE602005002962T2
Application number: DE602005002962T
Authority: DE
Inventors: James E. Winona Lake Grimm; Shawn E. Fort Wayne McGinley
Original assignee: Zimmer Technology Inc
Current assignee: Zimmer Technology Inc
Priority date: 2004-03-08
Filing date: 2005-03-08
Publication date: 2008-08-07
Anticipated expiration: 2025-03-09
Also published as: DE602005002962D1; EP1574172A1; CA2491824A1; ATE376392T1; AU2005200969A1; US20070282347A9; US20050209605A1; JP2005253970A; EP1574172B1

Description

Hintergrund
Die vorliegende Erfindung betrifft chirurgische Komponenten, die in Verbindung mit einem chirurgischen Navigationssystem verwendet werden. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein navigiertes Instrument zur Führung nachfolgender Komponenten während einer orthopädischen chirurgischen Prozedur. EP-A-1 302 167 definiert den Oberbegriff des Anspruchs 1.
Viele chirurgische Prozeduren werden nun mit chirurgischen Navigationssystemen durchgeführt, in denen Sensoren Verfolgungselemente erfassen, die in einer bekannten Beziehung zu einem Objekt in der chirurgischen Reihe, wie einem chirurgischen Instrument, Implantat oder Körperteil eines Patienten angebracht sind. Die Sensorinformationen werden in einen Computer eingespeist, der dann die dreidimensionale Position der Verfolgungselemente im Koordinatensystem des chirurgischen Navigationssystems trianguliert. Folglich kann der Computer die Position und Orientierung der Objekte auflösen und die Position und Orientierung zur Anleitung des Chirurgen anzeigen. Zum Beispiel kann die Position und Orientierung eines Instruments oder Implantats auf einem Bild der Anatomie des Patienten überlagert gezeigt werden, das über Röntgen, einer CT-Untersuchung, Ultraschall oder andere Abbildungstechnik erhalten wird.
Jedoch werden die meisten orthopädischen chirurgischen Prozeduren unter Verwendung herkömmlicher Instrumente durchgeführt, bei denen die verschiedenen Komponenten der Operation mechanisch durch den Chirurgen ausgerichtet werden, indem anatomische Merkpunkte sichtbar gemacht und/oder abgetastet werden. Während dieser Prozeduren werden orthopädische Komponenten in der Form von Instrumenten, um einen Knochen vorzubereiten, provisorische Komponenten, um die Bemessung zu verifizieren, Implantatkomponenten und/oder andere geeignete Komponenten in einer Operationsstelle angeordnet. Diese Komponenten weisen häufig Positions- und Orientierungsanforderungen auf, damit sie richtig arbeiten. Zum Beispiel muß eine Knochenschneideführungseinrichtung am Knochen in der richtigen Orientierung ausgerichtet werden, um ein Schneideeinrichtung zu führen, um an einer gewünschten Stelle eine Schnittfläche zu erzeugen.
Zusammenfassung
Die vorliegende Erfindung stellt eine navigierte orthopädische Führungseinrichtung bereit, wie im Anspruch 1 definiert.
In einem Aspekt der Erfindung wird eine navigierte orthopädische Führungseinrichtung zur Verwendung mit einem chirurgischen Navigationssystem während einer orthopädischen chirurgischen Prozedur bereitgestellt, um ein Bezugselement bezüglich einer Operationsstelle zu errichten bzw. festzulegen. Das Bezugselement kann durch eine nachfolgende chirurgische Komponente in Eingriff genommen werden, um die Anordnung der nachfolgenden chirurgischen Komponente zu führen. Die orthopädische Führungseinrichtung weist einen Körper, Einrichtungen, die dazu dienen, durch das chirurgische Navigationssystem verfolgt zu werden, um die orthopädische Führungseinrichtung an einer gewünschten Position bezüglich der Operationsstelle zu positionieren, und Einrichtungen zum Errichten bzw. Festlegen eines Bezugselements an einer gewünschten Position bezüglich der Operationsstelle auf.
In einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein chirurgisches System zur Verwendung während einer orthopädischen chirurgischen Prozedur an einer Operationsstelle des Körpers eines Patienten bereitgestellt. Das System weist ein chirurgisches Navigationssystem, eine orthopädische Führungseinrichtung, die Einrichtungen aufweist, die dazu dienen, durch das chirurgische Navigationssystem verfolgt zu werden, und eine chirurgische Komponente auf. Die orthopädische Führungseinrichtung weist Einrichtungen zur Errichtung eines Bezugselements an einer gewünschten Position bezüglich der Operationsstelle auf. Die chirurgische Komponente weist Einrichtungen zu Ineingriffnahme des Bezugselements auf, die durch die orthopädische Führungseinrichtung positioniert werden, um die chirurgische Komponente an einer gewünschten Position bezüglich der Operationsstelle anzuordnen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es werden verschiedene veranschaulichende Beispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Diese Zeichnungen stellen nur veranschaulichende Beispiele der Erfindung dar und sind nicht so zu betrachten, daß sie ihren Rahmen begrenzen.
1 ist eine perspektivische Ansicht einer veranschaulichenden erfindungsgemäßen navigierten orthopädischen Führungseinrichtung im Gebrauch, um ein Bezugselement bezüglich eines Knochens herzustellen;
2 ist eine perspektivische Ansicht des Knochens der 1, die das mit der navigierten orthopädischen Führungseinrichtung der 1 hergestellte Bezugselement zeigt;
3 ist eine perspektivische Ansicht, die eine chirurgische Komponente zeigt, die unter Verwendung des Bezugselements der 2 positioniert ist;
4 ist eine perspektivische Ansicht einer veranschaulichenden alternativen Anordnung für die orthopädische Führungseinrichtung der 1;
5 ist eine perspektivische Ansicht mit aufgelösten Einzelteilen einer veranschaulichenden alternativen Anordnung für die orthopädische Führungseinrichtung der 1, die einen Einstellmechanismus aufweist;
6 ist eine perspektivische Ansicht der orthopädischen Führungseinrichtung der 5 im Gebrauch, um ein Bezugselement bezüglich eines Knochens herzustellen;
7 ist eine perspektivische Ansicht, die eine unter Verwendung des Bezugselements der 6 positionierte chirurgische Komponente zeigt;
8 ist eine perspektivische Ansicht mit aufgelösten Einzelteilen einer veranschaulichenden alternativen Anordnung für die orthopädische Führungseinrichtung der 1, die einen Einstellmechanismus aufweist;
9 ist eine perspektivische Ansicht der orthopädischen Führungseinrichtung der 8 im Gebrauch, um ein Bezugselement bezüglich eines Knochens herzustellen;
10 ist eine perspektivische Ansicht der orthopädischen Führungseinrichtung der 8 im Gebrauch, um ein Bezugselement bezüglich eines Knochens herzustellen;
11 ist eine Querschnittsansicht, die längs der Linie 11-11 der 10 aufgenommen ist, wobei der Knochen zur Klarheit weggelassen ist.
Beschreibung der dargestellten Ausführungsformen
Ausführungsformen einer navigierten orthopädischen Führungseinrichtung können konfiguriert werden, um eine Vielfalt chirurgischer Komponenten zu führen. Zum Beispiel kann eine navigierte orthopädische Führungseinrichtung verwendet werden, um ein Bezugselement bezüglich eines Knochens zu errichten, wie einen oder mehrere Stifte, Schrauben, Stangen, Rippen, Schienen, Zinken, ebene Flächen, Löcher, Nuten, Kerben und/oder irgendein anderes geeignetes Bezugselement in oder an einem Knochen. Das Bezugselement kann verwendet werden, um einen Bezug für die Position und/oder Orientierung einer nachfolgenden chirurgischen Komponente zu bilden, einschließlich Schneideinstrumenten, Fräsinstrumenten, Schablonen, Bohrführungen, provisorischen Implantaten, Implantaten und/oder anderen Komponenten für jede geeignete Operationsstelle. Beispiele von Operationsstellen umfassen Hüftgelenke, Kniegelenke, Wirbelgelenke, Schultergelenke, Ellenbogengelenke, Fußgelenke, Fingergelenke der Hand und des Fußes, Bruchstellen, Tumorstellen und/oder andere geeignete orthopädische Operationsstellen. Die orthopädische Führungseinrichtung der vorliegenden Erfindung kann verwendet werden, um Bezugselemente zu errichten, die für Komponenten einen Bezug bilden können, die andernfalls nicht mit einem chirurgischen Navigationssystem verwendbar sind. Folglich kann die orthopädische Führungseinrichtung verwendet werden, um die Vorteile einer dreidimensionalen chirurgischen Navigationstechnik bereitzustellen, während vorhandene nicht-navigierte Komponenten verwendet werden. Die orthopädische Führungseinrichtung kann konfiguriert sein, um ein getrenntes Zwischenbezugselement herzustellen, oder sie kann selbst als das Bezugselement dienen, um eine nachfolgende chirurgische Komponente direkt in Eingriff zu nehmen und zu führen. Eine Führungseinrichtung, die direkt als das Bezugselement dient, kann einen oder mehrere Stifte, Schrauben, Stangen, Rippen, Schienen, Zinken, ebene Flächen, Löcher, Nuten, Kerben und/oder ein anderes Merkmal umfassen, das direkt mit der nachfolgenden Komponente in Eingriff tritt, um sie bezüglich einer Operationsstelle zu führen. Zum Beispiel kann die orthopädische Führungseinrichtung eine Nut bzw. einen Schlitz aufweisen, um eine Schneideeinrichtung aufzunehmen und zu führen, um eine Schnittfläche an einem Knochen zu erzeugen.
Die 1–3 stellen eine veranschaulichende navigierte orthopädische Führungseinrichtung 20 dar, die konfiguriert ist, die Anordnung von Bezugsstiften 10 zu führen, auf die eine femorale Schnittführungseinrichtung 50 positioniert wird, um das Schneiden eines Femur 2 zu führen, um eine femorale Komponente bei der Knieersatzchirurgie aufzunehmen. Die Führungseinrichtung 20 weist einen Körper 21 auf, der eine Vorderseite 22, eine Rückseite 24, die der Vorderseite 22 gegenüberliegt, und eine Umfangsseitenwand 26 aufweist, die sich von der Vorderseite 22 zur Rückseite 24 erstreckt. Im veranschaulichenden Beispiel weist die orthopädische Führungseinrichtung 20 ein Verfolgungselement in der Form einer elektromagnetischen Spule 28 auf, die zwischen der Vorder- und Rückseite 22, 24 und innerhalb des Umfangs der Seitenwand 26 in den Körper 21 eingebettet ist. Die Spule 28 weist eine Zuleitung 30 auf, die sich von der Spule 28 und aus dem Körper 21 erstreckt, um sie zur Übertragung von elektrischen Signalen zwischen dem chirurgischen Navigationssystem und der Spule 28 mit dem chirurgischen Navigationssystem zu verbinden. Wenn die Spule 28 in einem elektromagnetischen Feld angeordnet wird, erzeugt sie eine elektrische Ladung, die zum chirurgischen Navigationssystem übertragen wird, so daß die dreidimensionale Position und Orientierung der Spule 28 und folglich der orthopädischen Führungseinrichtung 20 mit einem chirurgischen Navigationskoordinatensystem in Beziehung gesetzt werden kann. Zum Beispiel kann das chirurgische Navigationssys tem mehrere Sensoren an bekannten Stellen aufweisen, die Signale von der Spule 28 empfangen und die Informationen einem Computer zuführen. Der Computer kann dann die dreidimensionale Position der Spule im chirurgischen Navigationskoordinatensystem triangulieren. Das chirurgische Navigationssystem kann dann die Position und Orientierung der orthopädischen Führungseinrichtung 20 bestimmen, indem es die Position und Orientierung der Spule 28 erfaßt und die Position und Orientierung der orthopädischen Führungseinrichtung 20 aus der bekannten Beziehung zwischen der Spule 28 und der orthopädischen Führungseinrichtung 20 auflöst.
Während das veranschaulichende Beispiel ein aktives elektromagnetisches Verfolgungselement darstellt, kann das Verfolgungselement elektromagnetisch, akustisch, durch Abbildung oder durch andere geeignete Erfassungseinrichtungen erfaßbar sein. Ferner kann das Verfolgungselement aktiv oder passiv sein. Beispiele aktiver Verfolgungselemente können unter anderem elektromagnetische Feldstrahler in einem elektromagnetischen System (wie die veranschaulichende Spule 28), lichtemittierende Dioden in einem Abbildungssystem und Ultraschallstrahler in einem akustischen System umfassen. Beispiele passiver Verfolgungselemente können Elemente mit reflektierenden Flächen umfassen. Zum Beispiel können reflektierende Kugeln oder Scheiben an der orthopädischen Führungseinrichtung befestigt sein und durch ein Abbildungssystem erfaßt werden.
Die orthopädische Führungseinrichtung 20 weist Einrichtungen zur Errichtung eines Bezugselements an oder in einem Knochen auf, um nachfolgende Komponenten zu führen. In der veranschaulichenden Führungseinrichtung 20 erstrecken sich Löcher 32, 34, 36 durch die orthopädische Führungseinrichtung 20 von der Vorderseite 22 zur Rückseite 24. Die Löcher können die Anordnung der Stifte 10, Schrauben oder anderer Bezugselemente führen. Zum Beispiel kann ein Bohrer längs eines oder mehrerer der Löcher 32, 34, 36 geführt werden, um ein Loch 40 (2) im darunterliegenden Knochen 2 herzustellen. Es kann dann ein Stift 10 in das Loch im Knochen 2 eingesetzt werden. Alternativ kann ein selbstbohrender Stift verwendet werden. Alternativ kann der Stift 10 weggelassen werden und das im Knochen 2 gebildete Loch 40 kann selbst als Bezugselement dienen. Alternativ kann die orthopädische Führungseinrichtung 20 eine Kerbe, eine Nut, eine Führungsfläche oder ein anderes Merkmal aufweisen, um das Bilden einer Kerbe, einer Nut bzw. eines Schlitzes oder eines anderen Bezugselements im Knochen 2 zu führen. Alternativ kann die orthopädische Führungseinrichtung 20 eine Nut bzw. ein Schlitz, eine Kerbe, eine Führungsfläche oder anderes Merkmal aufweisen, um das Anordnen einer Stange, Schiene oder eines anderen Bezugselements in oder am Knochen 2 zu führen.
Sobald das Bezugselement am Knochen 2 positioniert worden ist, kann eine chirurgische Komponente auf das Bezugselement bezogen werden, um die chirurgische Komponente korrekt zu positionieren. Zum Beispiel weist in 3 eine femorale Schnittführungseinrichtung 50 Löcher 52, 54, und 56 zur Aufnahme von Bezugsstiften 10 auf, die unter Verwendung der orthopädischen Führungseinrichtung 20 gesetzt werden. Alternativ kann die chirurgische Komponente Vorsprünge zum Eingreifen in Löcher 40, die unter Verwendung der orthopädischen Führungseinrichtung 20 gebildet werden, oder andere Merkmale zum Eingriff mit anderen Arten von Bezugselementen aufweisen, die unter Verwendung der orthopädischen Führungseinrichtung 20 positioniert werden. Die femorale Schnittführungseinrichtung 50 weist einen Körper 58 auf, der eine Vorderseite 60, eine Rückseite 62 und eine Umfangsseitenwand 63 aufweist, die sich von der Vorderseite 60 zur Rückseite 62 erstreckt. Die Bezugselementaufnahmelöcher 52, 54, 56 erstrecken sich von der Vorderseite 60 zur Rückseite 62. Mehrere Nuten bzw. Schlitze 64, 66, 68, 70, 72 sind durch die Schnittführungseinrichtung 50 von der Vorderseite 60 zur Rückseite 62 ausgebildet, um eine Schneideeinrichtung zu führen, um das Ende des Femurs 2 zu formen, um ein femorales Knieimplantat aufzunehmen. Zum Beispiel kann ein posteriorer Schnittschlitz 70 ein Sägeblatt führen, um eine posteriore Facette am Femur 2 zu schneiden. Ein posteriorer Abschrägungsschnittschlitz 68 kann ein Sägeblatt führen, um eine posteriore Abschrägungsfacette am Femur 2 zu schneiden. Ein anteriorer Schnittschlitz 64 kann ein Sägeblatt führen, um eine anteriore Facette am Femur 2 zu schneiden. Ein anteriorer Abschrägungsschnittschlitz 66 kann ein Sägeblatt führen, um eine anteriore Abschrägungsfacette am Femur 2 zu schneiden. Ein Trochlearaussparungsschnittschlitz 72 kann ein Sägeblatt führen, um die Basis einer Trochlearaussparung am Femur 2 zu schneiden. Zusätzlich können Bohrführungslöcher 74 einen Bohrer führen, um Pfostenlöcher im Femur zur Aufnahme eines Fixationspfostens eines femoralen Implantats zu bilden. Es sind Fixationslöcher 76 positioniert, um zusätzliche Stifte, Schrauben oder andere Befestigungen aufzunehmen, um die Schnittführungseinrichtung 50 an der richtigen Stelle am Knochen 2 zu halten, während die Sägeschnitte und Bohrlöcher gemacht werden.
In der veranschaulichenden Führungseinrichtung 20 der 1 entsprechen die Löcher 32, 34, 36 Löchern, die in Schnittführungseinrichtungen 50 ausgebildet sind, die in einem Bereich von Größen vorgesehen sind. Das Hauptloch 32 in der orthopädischen Führungseinrichtung 20 entspricht dem Hauptloch 52 in der Schnittführungseinrichtung 50 und ist allen Größen von Schnittführungseinrichtungen 50 gemeinsam. Die zusätzlichen Löcher 54, 56 zur Aufnahme der Bezugsstifte 10 können in ihrem Ort durch die Größe der Schnittführungseinrichtung 50 variieren. Daher weist die orthopädische Führungseinrichtung 20 mehrere Stellen für die entsprechenden zusätzlichen orthopädischen Führungslöcher 34, 36 auf. Die zusätzlichen orthopädischen Führungslöcher 34, 36 können gekennzeichnet sein, um die Größe der Schnittführungseinrichtung 50 zu identifizieren, deren Verwendung geplant ist. Der Bezugsstift 10 wird dann unter Verwendung des entsprechend gekennzeichneten orthopädischen Führungslochs 34, 36 positioniert. Es reichen zwei Stifte 10 aus, um die Schnittführungseinrichtung 50 eindeutig anzuordnen.
Es wird nun die Verwendung der orthopädischen Führungseinrichtung 20 in Verbindung mit der exemplarischen chirurgischen Komponente der femoralen Schnittführungseinrichtung 50 in einer Prozedur beschrieben, um das distale Ende des Femurs 2 während einer Kniegelenkersatzoperation zu ersetzen. Der Chirurg kann präoperativ die gewünschte intraoperative Größe und Stelle des femoralen Implantats bestimmen. Zum Beispiel können Röntgenbil der, CT-Daten, MRI-Daten oder andere Patientendaten digitalisiert werden, um ein Computermodell der Anatomie des Patienten zu bilden, und mit einem Modell der verfügbaren Knieimplantate auf einem Computerbildschirm überlagert werden. Der Chirurg kann dann die geeignete Größe des Implantats auswählen und es virtuell zu einem gewünschten Ort im Computermodell manövrieren. Diese Positionierinformationen können dann durch das chirurgische Navigationssystem verwendet werden, um den Chirurg anzuleiten, das gemeinsame Hauptloch 32 in der orthopädischen Führungseinrichtung 20 an der geeigneten Position zu positionieren, um die Schnittführungseinrichtung 50 korrekt zu positionieren. Zum Beispiel kann der Chirurg die distale Schnittfläche 4 in einer herkömmlichen Weise bilden, wie es in der Technik bekannt ist. Die navigierte orthopädische Führungseinrichtung 20 kann dann an der distalen Schnittfläche 4 positioniert und umhermanövriert werden, bis das chirurgische Navigationssystem anzeigt, daß sich das Hauptloch 32 in der erforderlichen Position befindet. Es kann dann ein Bezugsstift 10 eingesetzt werden, indem durch das Loch 32 in den Femur 2 gebohrt wird und der Bezugsstift 10 in das gebohrte Loch 40 gedrückt wird. Die orthopädische Führungseinrichtung 20 wird folglich in einer bestimmten anterior-posterioren (A/P) und medial-lateralen (M/L) Position fixiert und kann nun um den Stift 10 im Hauptloch 32 gedreht werden, bis das chirurgische Navigationssystem anzeigt, daß sich ein anderes Loch 34, 36, das der geplanten Implantatgröße entspricht, an der korrekten Rotationsposition befindet. Es kann dann ein Bezugsstift 10 eingesetzt werden, indem durch das geeignete Loch 34, 36 in den Femur 2 gebohrt wird und der Bezugsstift 10 in das gebohrte Loch 40 gedrückt wird. Die orthopädische Führungseinrichtung 20 kann nun entfernt werden, indem sie von den Bezugsstiften 10 abgehoben wird. Die geeignete femorale Schnittführungseinrichtung 50 kann an der distalen Schnittfläche 4 des Femurs 2 positioniert werden, indem die Schnittführungseinrichtung 50 über die Bezugsstifte 10 geschoben wird. Die Schnittführungseinrichtung kann am Knochen gesichert werden, indem Stifte, Schrauben oder andere Befestigungen durch eines oder mehrere der Fixationslöcher 76 und in den Fe mur 2 eingesetzt werden. Sägeblätter und Bohrungen können unter Verwendung der Nuten bzw. Schlitze 64, 66, 68, 70, 72 und Löcher 74 in der Schnittführungseinrichtung 50 geführt werden, um den Femur 2 vorzubereiten, eine bestimmte Größe von Implantat in einer gewünschten A/P-, M/L- und Rotationsposition aufzunehmen.
Alternativ kann die orthopädische Führungseinrichtung 20 selbst als ein Bezugselement zur Führung nachfolgender Komponenten dienen. Zum Beispiel kann die orthopädische Führungseinrichtung 20 ein Loch, eine Nut bzw. einen Schlitz, eine ebene Fläche und/oder ein anderes Merkmal zur direkten Ineingriffnahme und Führung einer nachfolgender Komponente bezüglich des chirurgischen Koordinatensystems aufweisen. Zum Beispiel können die Führungsschlitze 64, 66, 68, 70, 72 und Löcher 74 der Schnittführungseinrichtung 50 direkt in der navigierten Führungseinrichtung 20 ausgebildet werden. Jedoch kann eine navigierte Führungseinrichtung 20 mit allen Merkmalen der Schnittführungseinrichtung 50 kostspieliger und/oder empfindlicher als die Schnittführungseinrichtung 50 sein. Da die Schnittführungseinrichtungen 50 typischerweise in einer Vielfalt von Größen bereitgestellt werden, kann es weniger kostspielig sein und/oder weniger Wartung erfordern, eine einzelne getrennte navigierte Führungseinrichtung 20 zur Errichtung eines Bezugselements bereitzustellen, wie oben beschrieben. Ferner kann eine getrennte navigierte Führungseinrichtung verwendet werden, um die Vorteile einer chirurgischen Navigationstechnik bereitzustellen, während vorhandene nicht-navigierte Schnittführungseinrichtungen 50 verwendet werden. Dies reduziert die Kosten des Übergangs von einer nicht-navigierten zu einer navigierten Prozedur beträchtlich, indem die Anzahl der benötigten neuen Instrumente reduziert wird.
4 stellt eine alternative Anordnung für die navigierte orthopädische Führungseinrichtung der 1 dar. Die orthopädische Führungseinrichtung 120 der 4 weist annähernd die Hälfte der Breite der orthopädischen Führungseinrichtung 20 der 1 auf. Diese kleinere orthopädische Führungseinrichtung 120 ist zur Verwendung in minimal invasiven chirurgischen Pro zeduren gut geeignet, in denen ein Einschnitt mit einer reduzierten Größe vorgenommen wird. Die Führungseinrichtung 120 weist einen Körper 121 und ein Verfolgungselement in der Form einer elektromagnetischen Spule 128 auf, um es zu ermöglichen, daß das chirurgische Navigationssystem die Position und Orientierung der Führungseinrichtung 120 verfolgt. Es erstreckt sich ein Griff 125 von der Führungseinrichtung 120, um das Einführen der Führungseinrichtung in einen Einschnitt zu erleichtern. In einer minimalinvasiven chirurgischen Prozedur kann es notwendig sein, eine Kante 123 der Führungseinrichtung 120 unter die Ränder des Einschnitts zu schieben, so daß der Führungskörper 121 großteils durch Weichgewebe bedeckt ist. Der Griff 125 stellt eine Grifffläche bereit, die aus dem Einschnitt vorsteht. Der Führungskörper 121 weist ein Hauptloch 132 und erste und zweite Sätze zusätzlicher Bezugselementführungslöcher 134, 136 auf. Die zusätzlichen Bezugselementführungslöcher 134, 136 sind gekennzeichnet, um die entsprechende Schnittführungseinrichtung 50 anzuzeigen, die mit jedem Loch verknüpft ist. Um die Bezugselementführungslöcher 134, 136 besser an einem Instrument halber Größe unterzubringen, wird ein alternatives versetztes Hauptloch 133 bereitgestellt. Das alternative Hauptloch 133 ist mit dem zweiten Satz von Bezugselementführungslöchern 136 verknüpft, so daß der zweite Satz der Bezugselementführungslöcher 136 vom ersten Satz der Bezugselementführungslöcher 134 versetzt sein kann und ihn nicht überlappt. Es kann ein sichtbarer Hinweis, wie geätzte Linien 137, 139 vorgesehen werden, um die entsprechenden Hauptlöcher 132, 133 und zusätzlichen Bezugselementführungslöcher 134, 136 zu verknüpfen.
Die 5–7 stellen eine veranschaulichende alternative Anordnung der navigierten orthopädischen Führungseinrichtung der 1 dar, die ferner einen Einstellmechanismus aufweist. Die Führungseinrichtung 200 weist ein Basiselement 202, ein Führungselement 280 zur Errichtung eines Bezugselements, und ein Verbindungsglied 240 auf, das das Basiselement 202 mit dem Führungselement 280 verbindet. Das Basiselement 202 sichert die Führungseinrichtung 200 im chirurgischen Navigationskoordinatensystem. Zum Beispiel kann das Basiselement 202 an einem Kno chen gesichert werden, der der Operationsstelle benachbart ist. Die schmale längliche Form des veranschaulichenden Basiselements 202 ermöglicht es, daß es in einen schmalen Einschnitt paßt, wie er in einer minimalinvasiven chirurgischen Technik verwendet wird. Das veranschaulichende Basiselement 202 weist Fixationslöcher 204 zur Aufnahme von Fixationselementen auf, um das Basiselement 202 an einem Knochen zu sichern. Die Fixationslöcher 204 können zu einer Seite winklig sein, wie gezeigt, um es zu ermöglichen, daß die Fixationselemente unter einem Winkel durch einen kleinen Einschnitt und/oder durch einen medial oder lateral versetzten Einschnitt eingeführt werden. Das Verbindungsglied 240 ermöglicht eine Einstellung des Führungselements 280 bezüglich des Basiselements 202, um es zu ermöglichen, daß das Führungselement 280 in einer gewünschten Orientierung bezüglich des Knochens gesichert wird. Diese Einstellbarkeit wird durch Einstellmechanismen bereitgestellt, die das Verbindungsglied 240 mit dem Basiselement 202 und dem Führungselement 280 verbinden.
Das Verbindungsglied ist mit dem Basiselement 202 durch einen Anstiegsblock 206 verbunden, der sich vom Basiselement 202 erstreckt. Ein Verbindungsgliedbolzen 208 erstreckt sich durch eine Sattelunterlegscheibe 210, durch den Anstiegsblock 206, und in einen Gewindeeingriff mit einem ersten Verriegelungsknopf 212. Der Verbindungsgliedbolzen 208 weist einen Kopf 214 mit einer Querbohrung 216 auf. Das Verbindungsglied 240 weist einen zylindrischen Schaft 242 auf, der durch die Querbohrung 216 zur Translation längs und Rotation um die Achse 217 der Bohrung 216 aufgenommen ist. Wenn der erste Verriegelungsknopf 212 auf den Gewindegängen 218 des Verbindungsgliedbolzens 208 festgezogen wird, wird der Verbindungsgliedbolzen 208 durch die Sattelunterlegscheibe 210 und den Anstiegsblock 206 gezogen. Der zylindrische Schaft 242 des Verbindungsglieds 240 wird in einen Anschlag mit einer Kerbe 220 in der Sattelunterlegscheibe 210 gezogen. Das Festziehen des ersten Verriegelungsknopfes bewirkt, daß die Sattelunterlegscheibe 210 das Verbindungsglied 240 bezüglich des Basiselements 202 verriegelt und eine Translation und Rotation des Verbindungsglieds bezüglich des Basis elements 202 verhindert. Der Verbindungsgliedbolzenkopf 214 kann radial erweitert sein, um zum Beispiel einen Ansatz 222 zu bilden, so daß der Verbindungsgliedbolzen 208 nicht unbeabsichtigt durch die Sattelunterlegscheibe 210 und den Anstiegsblock 206 geht, wenn der zylindrische Schaft 242 von der Querbohrung 216 gelöst wird. Der Verbindungsgliedbolzen 208 kann einen nicht-kreisförmigen Schaftabschnitt 224 aufweisen, der den nicht-kreisförmigen Bohrungen 226, 228 in der Sattelunterlegscheibe 210 und dem Anstiegsblock 206 entspricht, um zu verhindern, daß sich der Verbindungsgliedbolzen 208 bezüglich des Basiselements 202 dreht. Indem der Verbindungsgliedbolzen 208 gegenüber einer Rotation eingeschränkt ist, ist die einzige Relativbewegung zwischen dem Verbindungsglied 240 und dem Basiselement 202 die Translation längs und die Rotation um die Querbohrungsachse 217. Ferner wird das Festziehen des ersten Verriegelungsknopfes 212 erleichtert, indem der Verbindungsgliedbolzen 208 eingeschränkt ist.
Der Anstiegsblock 206 kann einen Schlitz 230 aufweisen, der den Anstiegsblock in zwei freitragende voneinander beabstandete Abschnitte 232, 234 teilt. Diese Abschnitte 232, 234 dienen als Federn, um einen weiteren Bereich der Spannungseinstellung in der Einstellmechanismus bereitzustellen, als er ohne eine Feder möglich wäre. Mit dem Schlitz 230 kann der erste Verriegelungsknopf 212 leicht auf eine Spannung eingestellt werden, die ausreicht, um den zylindrischen Schaft 242 in einer gewünschten Position in der Querbohrung 216 zu halten, wenn auf ihn das Gewicht des Führungselements 280 wirkt, es jedoch immer noch einen Anwender ermöglichen, den zylindrischen Schaft 242 in der Querbohrung 216 mit Handdruck zu bewegen. Der erste Verriegelungsknopf 212 kann dann festgezogen werden, um den zylindrischen Schaft 242 in der endgültigen gewünschten Position zu verriegeln.
Das Verbindungsglied 240 ist mit dem Führungselement 280 durch eine Nase 244 verbunden, die sich vom Verbindungsglied 240 erstreckt. Die Nase 244 weist eine Bohrung 246 auf, die eine Bohrungsachse 248 aufweist, die bezüglich der Querbohrungsachse 217 angewinkelt ist. Der Winkel zwischen diesen Bohrungs achsen 217, 248 ermöglicht einen zweiten Grad einer Rotationseinstellung des Führungselements 280 bezüglich des Basiselements 202. Das Führungselement 280 weist ein Joch 282 auf, das erste und zweite voneinander beabstandete Arme 284, 286 aufweist. Jeder Arm 284, 286 weist eine Langnut bzw. einen länglichen Schlitz 288 auf, die einen zweiten Grad einer Translationseinstellung des Führungselements 280 bezüglich des Basiselements 202 ermöglicht. Die Nase 244 wird zwischen den Armen 284, 286 in einer gleitenden und drehenden Beziehung aufgenommen. Ein Führungselementbolzen 290 erstreckt sich durch einen der Arme 284, durch die Bohrung 246 in der Nase 244, durch den anderen Arm 286 und in einen Gewindeeingriff mit einem zweiten Verriegelungsknopf 292. Diese Anordnung beschränkt das Führungselement 280 auf eine Rotation um die Nasenbohrungsachse 248 und eine Translation längs der Langnut 288. Der Führungselementbolzen 290 weist einen radial erweiterten Kopf 294 auf, der an einen der Jocharme 284 stößt, um zu verhindern, daß der Bolzen durch die Nut 288 gezogen wird. Wenn der zweite Verriegelungsknopf 292 an den Gewindegängen 296 des Führungselementbolzens 290 festgezogen wird, werden die Jocharme 284, 286 zusammengebogen, um die Nase 244 des Verbindungsglieds 240 zu greifen. Die Federwirkung der Arme 284, 286 ermöglicht einen solchen Bereich einer Greifspannung der Nase 244, daß der zweite Verriegelungsknopf 292 leicht auf eine Spannung eingestellt werden kann, die ausreicht, die Nase 244 in einer gewünschten Position im Joch 282 zu halten, wenn auf sie das Gewicht des Führungselements 280 wirkt, es jedoch immer noch einen Anwender ermöglichen, die Nase 244 im Joch 282 mit Handdruck zu drehen. Der zweite Verriegelungsknopf 292 kann dann festgezogen werden, um die Nase 244 und folglich das Führungselement 280 in der endgültigen gewünschten Position zu verriegeln. Es können eine oder mehrere optionale Verriegelungsunterlegscheiben 250 zwischen der Nase 244 und dem Joch 282 vorgesehen werden. Die Unterlegscheibe kann Zähne 252 aufweisen, um die Griffigkeit zwischen dem Joch 282 und der Nase 244 zu erhöhen. Ferner kann der Führungselementbolzenkopf 294 ein nicht-kreisförmiges Profil aufweisen, das in einer (nicht gezeigten) entsprechenden Aus sparung aufgenommen wird, die an die Nut 288 angrenzt, um zu verhindern, daß sich der Bolzen 290 dreht, wenn der zweite Verriegelungsknopf 292 festgezogen wird. Zum Beispiel kann der Bolzenkopf 294 flache Seiten 295 aufweisen, die in eine (nicht gezeigte) flachseitige Ansenkung passen, die die Nut 288 umgibt.
Das Führungselement 280 weist Einrichtungen zur Errichtung eines Bezugselements im Koordinatensystem des chirurgischen Navigationssystems auf. In der veranschaulichenden orthopädischen Führungseinrichtung der 5 weist das Führungselement 280 Führungslöcher 298 zur Führung von Stiften auf, um ein Bezugselement zu errichten. Das Führungselement 280 weist ein Verfolgungselement, wie z. B. eine elektromagnetische Spule 300, auf, um es zu ermöglichen, daß das chirurgische Navigationssystem die Position und Orientierung des Führungselements 280 verfolgt.
Im Gebrauch wird das Basiselement 202 im chirurgischen Navigationskoordinatensystem gesichert, indem es an einem Objekt montiert wird, das dem System bekannt ist. Zum Beispiel kann das Basiselement 202 an einem Femur 299 montiert werden, wie in 6 gezeigt. Die schmale längliche Form des veranschaulichenden Basiselements 202 ermöglicht es, daß es in einen kleinen Einschnitt paßt. Zum Beispiel kann das Basiselement 202 durch einen schmalen medialen oder lateralen Einschnitt eingeführt werden, der an das Kniegelenk angrenzt. Ferner können die Fixationslöcher 204 angewinkelt sein, wie gezeigt, um es zu ermöglichen, daß Fixationselemente durch einen solchen medialen oder lateralen Einschnitt eingeführt werden. Die ersten und zweiten Verriegelungsknöpfe 212, 292 werden gelöst, um es zu ermöglichen, daß das Führungselement 280 bezüglich des Basiselements 202 bewegt wird. Wenn das Basiselement 202 am Femur 299 positioniert ist, wie in 6 dargestellt, verriegelt der erste Verriegelungsknopf 212 die medial-laterale Position und den Biegungswinkel des Führungselements 280. Der zweite Verriegelungsknopf 292 verriegelt die Varus-Valgus-Position und Resektionstiefe des Führungselements 280. Der Mechanismus wird bedient, bis das chirurgische Navigationssystem anzeigt, daß sich das Führungselement 280 in einer gewünschten Position befindet. Die ersten und zweiten Verriegelungsknöpfe 212, 292 werden dann festgezogen, um das Führungselement 280 bezüglich des Basiselements 202 zu verriegeln. Das Führungselement 280 kann dann verwendet werden, um ein Bezugselement zur Führung einer nachfolgenden chirurgischen Komponente herzustellen. Zum Beispiel können Stifte 302 durch Führungslöcher 298 und in den Femur 299 eingesetzt werden. Die navigierte orthopädische Führungseinrichtung 200 kann dann entfernt werden.
7 stellt einen distalen femoralen Schnittblock 304 dar, der an den Stiften 302 montiert wird. Der distale femorale Schnittblock 304 weist Löcher 306, 308, 310, um die Stifte 302 aufzunehmen, und eine Schneideeinrichtungsführungseinrichtung 312 zur Führung einer Schneideeinrichtung auf, um eine Oberfläche auf dem Knochen zu bilden. Die Löcher 306, 308, 310 können als mehrere Reihen von Löchern bereitgestellt werden. Jede Reihe kann einen anderen Resektionsgrad bereitstellen. Zum Beispiel kann eine Reihe von Löchern 308 einem vorgegebenen Nennresektionsgrad entsprechen. Zusätzliche Reihen 306, 310 können dafür sorgen, mehr oder weniger Knochen abzuschneiden, sollte der Chirurg es bevorzugen oder der Zustand des Knochens es erfordern. Indem mehr Löcher in jeder Reihe als die Anzahl der verwendeten Stifte 302 vorgesehen sind, kann der distale femorale Schnittblock 304 anterior und posterior eingestellt werden, indem er von den Stiften 302 abgehoben wird und er an benachbarten Löchern in derselben Reihe neu positioniert wird. Wenn der Schnittblock 304 an dem gewünschten Resektionsgrad und der anterior-posterioren Position positioniert ist, können zusätzliche Fixationselemente durch einige der Löcher 306, 308, 310 eingesetzt werden, um den Schnittblock 304 in Position zu halten, während eine Schneideeinrichtung geführt wird, um den Knochen 299 zu schneiden.
Die einstellbare navigierte orthopädische Führungseinrichtung 200 der 5–7 ist so gezeigt worden, daß sie konfiguriert ist, um ein Bezugselement am distalen Abschnitt eines Femurs 299 zu positionieren, um eine distale femorale Schnittführungseinrichtung 304 zu positionieren. Jedoch kann diese einstellbare Führungseinrichtung auch verwendet werden, um Bezugselemente für andere chirurgische Komponenten herzustellen, einschließlich Schnittführungseinrichtungen, wie einer femoralen Nachbearbeitungsführungseinrichtung und/oder einer tibialen Schnittführungseinrichtung. Außerdem kann die Führungseinrichtung der 5–7, wie bei den navigierten orthopädischen Führungseinrichtungen der 1–3 und 4, selbst als ein Bezugselement dienen, um direkt eine nachfolgende chirurgische Komponente zu führen.
Die 8–11 stellen eine andere veranschaulichende alternative Anordnung für die orthopädische Führungseinrichtung der 1 dar, die ferner einen Einstellmechanismus aufweist. Die Führungseinrichtung 400 weist ein Basiselement 402, ein Führungselement 480 und ein Verbindungsgestänge 440 zur einstellbaren Verbindung des Basiselements 402 und des Führungselements 480 auf. Das Basiselement 402 weist einen Aufnahmeblock 404 zur Aufnahme des Verbindungsgestänges 440 und einen Verankerungsabschnitt 406 zur Sicherung der Führungseinrichtung im chirurgischen Navigationskoordinatensystem auf. Der veranschaulichende Verankerungsabschnitt 406 weist einen Hauptbefestigungspfosten 408 auf, der in einen Knochen getrieben wird. Der Hauptbefestigungspfosten 408 kann Rippen 410 aufweisen, um einer Rotation des Basiselements 402 bezüglich des Knochens zu widerstehen. Ein Ergänzungsbefestigungspfosten 411 kann ebenfalls enthalten sein, um einer Rotation des Basiselements 402 zu widerstehen. Der Ergänzungsbefestigungspfosten 411 kann radial vom Hauptbefestigungspfosten 408 beabstandet sein, um einen größeren Hebelarm zu schaffen, um einer Rotation zu widerstehen. Das Basiselement 402 kann Einrichtungen zum Ergreifen des Basiselements 402 aufweisen, um es aus dem Knochen zu entfernen. Der veranschaulichende Verankerungsabschnitt 406 erstreckt sich über das Basiselement 402 und weist eine Ringnut 412 auf, die durch einen Stiftzieher, Schlaghammer und/oder einem anderen geeigneten Instrument in Eingriff genommen werden kann, um das Basiselement 402 herauszuziehen.
Das Verbindungsgestänge 440 ermöglicht eine Einstellung des Führungselements 480 bezüglich des Basiselements 402, um es zu ermöglichen, daß das Führungselement 480 in einer gewünschten Orientierung bezüglich des Knochens gesichert wird. Diese Einstellbarkeit wird durch Einstellmechanismen bereitgestellt, die das Verbindungsgestänge 440 mit dem Basiselement 402 und dem Führungselement 480 verbinden.
Das Verbindungsgestänge 440 ist mit dem Basiselement 402 durch einen Drehhalter 442 verbunden. Im veranschaulichenden Beispiel weist der Drehhalter 442 einen plattenförmigen Körper 444 auf, der eine Oberseite 443, eine Unterseite 445 und einen Zapfen 446 aufweist, der sich von einem Ende erstreckt. Der Zapfen 446 wird in eine Bohrung 414 aufgenommen, die im Aufnahmeblock 404 zur Rotation um die Achse 416 der Bohrung 414 ausgebildet ist. Es ist ein Gewindestift 418 in den Aufnahmeblock 404 geschraubt, um den Drehhalter 442 an seinem Ort zu verriegeln. Der Zapfen 446 kann eine Ringnut 448 aufweisen, um die Spitze 420 des Gewindestifts 418 aufzunehmen. Wenn der Gewindestift 418 locker in die Nut 448 eingreift, kann sich der Drehhalter 442 um die Bohrungsachse 416 drehen, wird jedoch daran gehindert, sich längs der Bohrungsachse 416 zu verschieben. Das Festziehen des Gewindestifts 418 verriegelt den Drehhalter 442 in seiner Drehposition.
Ein Einstellschraubengehäuse 450 wird am gegenüberliegenden Ende des Drehhalters 442 gehalten. Das Gehäuse 450 weist einen Körper 452 mit einer Queröffnung 454 auf, die durch gegenüberliegende Drehpunkte 456 definiert wird. Der Drehhalter 442 wird in der Öffnung 454 aufgenommen, wobei sich seine Ober- und Unterseiten 443, 445 in einer eng anliegenden Beziehung mit den Scheitelpunkten 458 der gegenüberliegenden Drehpunkte 456 befinden. Die Drehpunkte 456 ermöglichen es, daß das Gehäuse 450 bezüglich des Drehhalters 442 schaukelt. Ein Paar Winkeleinstellschrauben 460 sind in das Einstellschraubengehäuse 450 quer zur Öffnung 454 und in Verbindung zu ihr geschraubt, so daß die Schrauben 460 in die Oberseite 433 des Drehhalters 442 eingreifen können. Die Schrauben 460 sind im Gehäuse 450 so positioniert, daß sie sich auf gegenüberliegenden Seiten der Drehpunktscheitelpunkten 458 befinden. Indem eine der Winkeleinstellschrauben 460 gelockert und die andere festgezogen wird, wird sich das Gehäuse 450 auf den Drehpunktscheitelpunkten 458 drehen, um eine Einstellung des Winkels des Gehäuses 450 bezüglich des Halters 442 zu ermöglichen.
Das Verbindungsgestänge 440 ist mit dem Führungselement 480 mittels eines Abschnitts des Führungselements 480 verbunden, das mit dem Gehäuse 450 verbunden ist. Im veranschaulichenden Beispiel steht eine Gewindestange 482 aus dem Führungselement 480 vor und erstreckt sich durch das Gehäuse, durch die Scheitelpunkte 458 der gegenüberliegenden Drehpunkte 456, durch eine Langnut 462, die im Drehhalter 442 ausgebildet ist, und in einen Gewindeeingriff mit einer Einstellmutter 464. Es ist eine Feder 466 zwischen dem Führungselement 480 und dem Gehäuse 450 angeordnet, um sie voneinander weg vorzuspannen. Das Festziehen der Einstellmutter 464 zieht die Gewindestange 482 in das Gehäuse 450 und bewegt dadurch das Führungselement 480 zum Gehäuse 450 und drückt die Feder 466 zusammen. Das Lösen der Einstellmutter 464 läßt das Führungselement 480 sich vom Gehäuse 450 weg bewegen.
Das Führungselement 480 weist Einrichtungen zur Errichtung eines Bezugselements im Koordinatensystem des chirurgischen Navigationssystems auf. In der veranschaulichenden orthopädischen Führungseinrichtung der 8 weist das Führungselement 480 einen Führungselementkörper 483 mit einer Vorderseite 484 und einer Rückseite 486 auf. Es erstrecken sich Führungslöcher 487 zur Führung von Stiften, um ein Bezugselement zu errichten, von der Vorderseite 484 zur Rückseite 486. Das Führungselement 480 weist ein Verfolgungselement in der Form einer elektromagnetischen Spule 488 auf, um es zu ermöglichen, daß das chirurgische Navigationssystem die Position und Orientierung des Führungselements 480 verfolgt.
Das Führungselement 480 kann optional eine Bezugselementoberfläche aufweisen, um direkt eine nachfolgende chirurgische Komponente zu führen. Die veranschaulichende orthopädische Führungseinrichtung der 8–11 weist eine Bezugselementoberfläche in der Form einer länglichen Schneideeinrichtungsführungsnut 490 auf, die sich von der Vorderseite 484 zur Rückseite 486 erstreckt, um eine nachfolgende chirurgische Komponente direkt zu führen. Wenn die optionale Direktführungsbezugselementoberfläche vorgesehen ist, können die Löcher 487 Fixationselemente aufnehmen, um das Führungselement 480 an Ort und Stelle zu halten, während das Führungselement 480 eine nachfolgende chirurgische Komponente direkt führt. Im Unterschied zu femoralen Schnittführungseinrichtungen, die typischerweise in einem Bereich von Größen bereitgestellt werden müssen, kann eine einzelne tibiale Schnittführungseinrichtung häufig verwendet werden, um eine breite Vielfalt von tibialen Größen zu schneiden. Daher kann es vorteilhaft sein, eine einzelne, direktführende, orthopädische Führungseinrichtung bereitzustellen, die zum tibialen Gebrauch konfiguriert ist, wie gezeigt. Jedoch kann die orthopädische Führungseinrichtung der 8–11 auch verwendet werden, um Bezugselemente für eine getrennte chirurgische Komponente herzustellen, wie eine tibiale Schnittführungseinrichtung, femorale Schnittführungseinrichtung, ein Implantat und/oder andere chirurgische Komponente. Sie kann auch vorteilhaft verwendet werden, um Bezugselemente für vorhandene tibiale Schnittführungseinrichtungen zu errichten, um die Vorteile einer chirurgischen Navigationstechnik mit vorhandenen nicht-navigierten Komponenten bereitzustellen.
Im Gebrauch wird der Befestigungspfosten 408 in einen Knochen eingesetzt, um die Führungseinrichtung 400 angrenzend an den Knochen zu sichern, wie in den 9 und 10 gezeigt. Zur Verwendung an einer Tibia 500 kann der Befestigungspfosten 408 durch die proximale tibiale Oberfläche 502 eingesetzt werden, um das Führungselement 480 angrenzend an den anterioren tibialen Kortex 504 zu positionieren. Wenn beide Winkeleinstellschrauben 460 gelöst sind, kann das Gehäuse 450 und das Führungselement 480 längs des Drehhalters 442 zu einer gewünschten Position bezüglich des anterioren tibialen Kortex 504 verschoben werden. Wenn der Gewindestift 418 gelöst ist, können der Drehhalter 442, das Gehäuse 450 und das Führungselement 480 gedreht werden, um die Varus-Valgus-Orientierung des Führungselements 480 einzustellen. Durch differenzielles Festziehen der Winkeleinstellschrauben 460 können das Gehäuse 450 und das Führungselement 480 um die Drehpunktscheitelpunkte 458 bezüglich des Drehhalters 442 angewinkelt werden, wie in 11 am besten zu sehen ist. Dieser Winkel stellt die posteriore Neigungsorientierung des Führungselements 480 ein. Zum Abschluß kann durch Festziehen oder Lösen der Einstellmutter 464 die Höhe des Führungselements 480 variiert werden, um die Resektionstiefenposition des Führungselements 480 festzulegen. Alle diese Einstellungen können vorgenommen werden, während das chirurgische Navigationssystem verwendet wird, um das Führungselement 480 zu verfolgen. Wenn das chirurgische Navigationssystem anzeigt, daß sich das Führungselement 480 in einer gewünschten Position befindet, können die Einstellschrauben festgezogen werden, um die Position zu verriegeln. Das Führungselement 480 kann nun verwendet werden, um ein Bezugselement auf der Tibia 500 zu errichten, wie durch Einsetzen von Bezugsstiften 506 durch die Löcher 487 im Führungselement 480 und in den anterioren tibialen Kortex 504. Die Führungseinrichtung 400 kann dann entfernt werden, und die Bezugsstifte 506 können durch eine nachfolgende chirurgische Komponente in Eingriff genommen werden. Zum Beispiel kann ein Schnittblock zur Führung einer Schneideeinrichtung, um die proximale tibiale Oberfläche 502 zu reserzieren, mit den Bezugsstiften 506 in Eingriff genommen werden. Alternativ kann das Führungselement 480 direkt ein Bezugselement errichten, wie z. B. mit der Führungsnut 490, um eine nachfolgende chirurgische Komponente zu führen. Zum Beispiel kann eine Schneideeinrichtung in die Führungsnut 490 eingesetzt werden, um die Schneideeinrichtung zu führen, um die proximale tibiale Oberfläche 502 zu reserzieren.
Die veranschaulichende orthopädische Führungseinrichtung 400 der 8–11 ist so gezeigt worden, daß sie konfiguriert ist, direkt eine Schneideeinrichtung zu führen, um eine Schnittfläche an der proximalen Tibia während einer chirurgische Knieersatzprozedur zu bilden. Jedoch kann diese orthopädische Führungseinrichtung 400 auch verwendet werden, um Bezugselemente für andere chirurgische Komponenten und/oder andere Operationsstellen direkt zu führen oder zu errichten. Zum Beispiel kann die orthopädische Führungseinrichtung 400 verwendet werden, um Instrumente oder Implantate in eine gewünschte Posi tion bezüglich der Tibia oder des Femurs des Kniegelenks, des Femurs oder Beckens eines Hüftgelenks, und/oder andere Komponenten und Stellen direkt zu führen, oder Bezugselemente zu errichten, um diese zu führen.
Obwohl Beispiele einer navigierten orthopädischen Führungseinrichtung und ihrer Verwendung im Detail beschrieben und dargestellt worden sind, versteht es sich, daß diese nur zur Veranschaulichung und als Beispiel bestimmt sind und nicht als Begrenzung aufzufassen sind. Die Erfindung ist mit orthopädischen Führungen dargestellt worden, die an spezifischen Stellen Stifte setzen oder Schneideeinrichtungen führen, die mit der Knieersatzchirurgie zusammenhängen. Jedoch kann die orthopädische Führungseinrichtung konfiguriert werden, um andere Arten von Bezugselementen zur Verwendung mit anderen Arten von chirurgischen Komponenten, und an anderen Stellen im Körper eines Patienten zu positionieren. Folglich werden Variationen und Modifikationen der orthopädischen Führungseinrichtung und ihrer Verwendung üblichen Fachleuten deutlich werden, und die folgenden Ansprüche sind dazu bestimmt, alle solchen Modifikationen und Äquivalente abzudecken.

Claims

Navigierte orthopädische Führungseinrichtung (20) zur Verwendung mit einem chirurgischen Navigationssystem während einer orthopädischen chirurgischen Behandlung zum Positionieren eines Bezugselements relativ zu einer Operationsstelle, wobei eine später verwendete chirurgische Komponente mit dem Bezugselement in Eingriff gebracht werden kann, um die chirurgische Komponente zu führen und zu platzieren, wobei die orthopädische Führungseinrichtung (20) aufweist: eine Einrichtung (28, 128), die durch das chirurgische Navigationssystem verfolgt werden kann, um die orthopädische Führungsvorrichtung (20) an einer gewünschten Position relativ zur Operationsstelle zu platzieren; eine Einrichtung zum Errichten eines Bezugselements an einer gewünschten Position relativ zur Operationsstelle, so daß eine später verwendete chirurgische Komponente mit dem Bezugselement in Eingriff gebracht werden kann, um die Platzierung der chirurgischen Komponente zu führen, wobei die Einrichtung zum Errichten eines Bezugselements einen Führungskörper (21, 121) mit mehreren sich durch den Körper (21, 121) erstreckenden Löchern (32, 34, 36, 132, 133, 134, 136) zum Führen der Platzierung eines oder mehrerer Bezugselemente relativ zur Operationsstelle aufweist; wobei der Führungskörper (21, 121) einen Körper mit einer ebenen Oberfläche aufweist, die dazu geeignet ist, mit einer distalen Schnittfläche (4) eines Oberschenkelknochens (2) in Eingriff zu kommen; dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Löcher (32, 34, 36, 132, 133, 134, 136) ein oder mehrere Mittellöcher (32, 132, 133) und mehrere größenspezifische Löcher (34, 36, 134, 136) aufweisen, wobei jedes der größenspezifischen Löcher (34, 36, 134, 136) einer anderen Größe einer später verwendeten chirurgischen Komponente entspricht, so daß durch Platzieren von Bezugselementen durch das eine oder die mehreren Mittellöcher (32, 132, 133) und durch eines der größenspezifischen Löcher (34, 36, 134, 136) ein Zwei-Merkmal-Bezugselement erhalten wird, mit denen eine später verwendete chirurgische Komponente mit einer spezifischen Größe in Eingriff bringbar ist.
Navigierte orthopädische Führungseinrichtung (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Errichten eines Bezugselements eine Einrichtung zum Errichten eines oder mehrerer Bezugselemente relativ zur Operationsstelle aufweist, die aus Stiften, Schrauben, Stäben, Rippen, Schienen, Schwalbenschwanzelementen, ebenen Oberflächen, Löchern, Schlitzen und/oder Nuten ausgewählt werden.
Navigierte orthopädische Führungseinrichtung (20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Errichten eines Bezugselements eine Einrichtung zum Errichten eines von der Führungseinrichtung (20) getrennten Zwischenbezugselements aufweist.
Navigierte orthopädische Führungseinrichtung (20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Errichten eines Bezugselements einen Körper mit einer ebenen Bezugsfläche aufweist, die dazu geeignet ist, während einer Knieersatzoperation mit einer distalen femoralen Fläche (4) eines Oberschenkelknochens (2) in Eingriff zu kommen, wobei der Körper eine Breite hat, die etwa der halben medial-lateralen Breite der distalen femoralen Fläche (4) gleicht, wobei der Körper mindestens ein Loch (32, 34, 36, 132, 133, 134, 136) zum Führen eines Stifts in Eingriff mit in etwa der Mitte der distalen femoralen Fläche (4) und mindestens ein anderes Loch (32, 34, 36, 132, 133, 134, 136) zum Führen eines Stifts in Eingriff mit der distalen femoralen Fläche (4) aufweist, um Bezugselemente zu erstellen, die mindestens zwei Stifte aufweisen, die mit einer Führungseinrichtung für einen femoralen Feinschnitt in Eingriff bringbar sind.
Chirurgisches System zur Verwendung während einer orthopädischen chirurgischen Behandlung an einer Operationsstelle des Körpers eines Patienten, wobei das System die navigierte orthopädische Führungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche aufweist, ferner mit: einem chirurgischen Navigationssystem mit einer Einrichtung zum Verfolgen der Position eines Objekts während einer chirurgischen Behandlung; und einer chirurgischen Komponente mit einer Einrichtung, die dazu geeignet ist, mit dem durch die orthopädische Führungsvorrichtung (20) positionierten Bezugselement in Eingriff zu kommen, um die chirurgische Komponente an einer gewünschten Position relativ zur Operationsstelle anzuordnen.
System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfolgungseinrichtung mehrere Sensoren zum Erfassen und Triangulieren der Position der orthopädischen Führungseinrichtung (20) aufweist.
System nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeidchnet, daß die zu verfolgende Einrichtung (28, 128) eine an der orthopädischen Führungseinrichtung (20) angeordnete elektromagnetische Spule aufweist, wobei die elektromagnetische Spule ein durch die Verfolgungseinrichtung erfassbares Signal erzeugt.
System nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erstellen eines Bezugselementes eine Bohrerführungseinrichtung zum Führen eines Bohrers zum Ausbilden eines Lochs in einem Knochen (2) an der Operationsstelle aufweist.
System nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erstellen eines Bezugselementes mindestens eine Öffnung in der orthopädischen Führungseinrichtung (20) zum Führen der Platzierung eines Stifts in der Nähe der Operationsstelle aufweist.
System nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die chirurgische Komponente ein Implantat zum Ersetzen eines Teils eines Knochens (2) aufweist.
System nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die chirurgische Komponente eine Schnittführungseinrichtung (50) zum Führen einer Schneideinrichtung zum Zuschneiden eines Knochens (2) für die Aufnahme eines Implantats aufweist.
System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittführungseinrichtung (50) eine femorale Endbearbeitungsführungseinrichtung mit Führungen zum Führen eines Sägeblatts zum Formen des Endes eines Oberschenkelknochens (2) für die Aufnahme eines femoralen Knieimplantats aufweist.
System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittführungseinrichtung (50) eine distale femorale Schnittführungseinrichtung aufweist.
System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittführungseinrichtung (50) eine proximale tibiale Schnittführungseinrichtung aufweist.
System nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, die dazu geeignet ist, mit dem Bezugselement in Eingriff zu kommen, mindestens ein in der chirurgischen Komponente ausgebildetes Loch zum Aufnehmen des Bezugselements in der Form eines Stifts aufweist.
System nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erstellen eines Bezugselementes mit der später verwendeten chirurgischen Komponente direkt in Eingriff kommt.