DE10341984B3 - Surgical pointer instrument for navigation-assisted surgery with deliberate rupture of elongate section of instrument body between pointer end and coupling region for identification device - Google Patents

Surgical pointer instrument for navigation-assisted surgery with deliberate rupture of elongate section of instrument body between pointer end and coupling region for identification device Download PDF

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Abstract

The surgical pointer instrument (10) has an instrument body (12) with a pointer end (20,24) and a coupling region (60) fitted with a reference element which can be detected by an identification device. The non-elastic elongate section of the instrument body between the pointer end and the coupling region acts as a deliberate rupture point upon application of an external force.

Description

Die Erfindung betrifft ein chirurgisches Zeigeinstrument zum Bestimmen der Lage eines Punktes im Raum bei einem navigationsgestützten chirurgischen Eingriff, umfassend einen Instrumentenkörper, eine Zeigespitze und ein an einem Verbindungsbereich des Instrumentenkörpers anordenbares, von einer Nachweisvorrichtung detektierbares Referenzelement, wobei der Instrumentenkörper zwischen der Zeigespitze und dem Verbindungsbereich einen unelastischen Instrumentenabschnitt aufweist.The The invention relates to a surgical pointing instrument for determining the location of a point in space in a navigational-based surgical Engaging, comprising an instrument body, a point tip and a locatable at a connection area of the instrument body, detectable by a detection device reference element, wherein the instrument body between the index point and the connecting area an inelastic Instrument section has.

Chirurgische Zeigeinstrumente, sogenannte "Pointer", werden bei navigationsgestützen chirurgischen Eingriffen verwendet, um beispielsweise Punkte an einem menschlichen Körper mit der Spitze des Zeigeinstrumentes abzutasten und automatisch deren Lage im Raum, also deren Koordinaten, zu bestimmen.surgical Pointing instruments, so-called "pointers" are used in navigation-based surgical Used to, for example, points on a human body with the tip of the pointer instrument and automatically determine their position in space, ie their coordinates.

Aus der WO 97/29710 A1 ist ein chirurgisches Zeigeinstrument zum Bestimmen der Lage eine Punktes im Raum bei einem navigationsgestützten chirurgischen Eingriff bekannt, welches einen Instrumentenkörper mit einem unelastischen Instrumentenabschnitt zwischen der Zeigespitze und einem Verbindungsbereich, an welchem ein von einer Nachweisvorrichtung detektierbares Referenzelement anordenbar ist, aufweist. In der WO 00/39576 A1 ist ein System zur Bestimmung der Position und der Orientierung mindestens eines bewegbaren Körpers im dreidimensionalen Raum offenbart. In der DE 196 39 615 A1 ist ein Neuronavigationssystem umfassend einen neurochirurgischen Punktzeiger mit an diesem angebrachten Reflektoren beschrieben. In der DE 199 09 816 A1 ist ein Navigationssystem und ein Zeiger für eine Trackingeinrichtung eines Navigationssystems offenbart. In der US 5,517,990 A ist eine stereotaktische Stab- und Werkzeugführungseinrichtung offenbart. Und schließlich wird in der US 6,434,507 B1 ein medizinisches Instrument und ein Verfahren zur Verwendung bei computerunterstützten, bildgeführten chirurgischen Eingriffen beschrieben.WO 97/29710 A1 discloses a surgical pointing instrument for determining the position of a point in space in a navigation-assisted surgical procedure, which has an instrument body with an inelastic instrument section between the pointing tip and a connection region to which a reference element detectable by a detection device can be arranged , having. WO 00/39576 A1 discloses a system for determining the position and orientation of at least one movable body in three-dimensional space. In the DE 196 39 615 A1 is a neuronavigation system comprising a neurosurgical point pointer with reflectors attached thereto. In the DE 199 09 816 A1 a navigation system and a pointer for a tracking device of a navigation system is disclosed. In the US 5,517,990 A a stereotactic rod and tool guide is disclosed. And finally, in the US 6,434,507 B1 a medical instrument and method for use in computer-assisted, image-guided surgical procedures.

Bei derartigen Zeigeinstrumenten ist es bislang notwendig, das Instrument vor jedem Einsatz zu kalibrieren, das heißt, die Spitze an einen Punkt zu führen, dessen Position bzw. Koordinaten im Raum bekannt sind und auf diese Weise die Position bzw. die Koordinaten der Spitze des Instruments zu eichen. Grund für die erforderliche Kalibrierung ist, daß sich die relative Position der Zeigespitze zu einem am Instrumentenkörper angeordneten Referenzelement verändern kann. Dies kann beispielsweise geschehen, wenn das Zeigeinstrument auf den Boden fällt und dadurch zum Beispiel verbogen wird, so daß sich eine Änderung der Lage zwischen der Zeigespitze und dem Referenzelement ergibt.at such pointing instruments, it has been necessary, the instrument calibrate before each use, that is, the tip to a point respectively, whose position or coordinates are known in space and on this Make the position or coordinates of the tip of the instrument to oak. reason for the required calibration is that the relative position the index point to a arranged on the instrument body reference element change can. This can happen, for example, when the pointing instrument falling to the ground and thereby being bent, for example, so that there is a change the position between the index point and the reference element results.

Eine solche Kalibrierung ist zeitaufwendig und kann bei unsachgemäßer Durchführung fehlerbehaftet sein. Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Zeigeinstrument der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, daß eine individuelle Kalibrierung des Zeigeinstruments überflüssig wird.A Such calibration is time consuming and can be faulty if improperly performed be. It is therefore an object of the present invention to provide a pointing instrument to improve the type described above so that an individual Calibration of the pointer becomes unnecessary.

Diese Aufgabe wird bei einem chirurgischen Zeigeinstrument der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Instrumentenabschnitt in Form einer Sollbruchstelle ausgebildet ist. These Task is at a surgical pointer of the beginning described type according to the invention thereby solved, that the Instrument section formed in the form of a predetermined breaking point is.

Ein solcher Aufbau des Zeigeinstruments macht eine individuelle Kalibrierung überflüssig, denn durch den unelastischen Instrumentenabschnitt ist es nunmehr möglich, das Instrument generell zu kalibrieren, also beispielsweise direkt nach dessen Herstellung. Da der Instrumentenabschnitt unelastisch ist, d.h. auch nicht plastisch verformbar, wird er im Falle von zu hohen, auf ihn einwirkenden Kräften zerstört, so daß das Zeigeinstrument nur zwei Grundzustände kennt, nämlich einen ersten Zustand, in welchem es einsetzbar ist und in gewünschter Weise funktioniert, und den Zustand, in welchem es beschädigt und daher nicht mehr einsetzbar ist. Aufgrund dieser eindeutigen, sozusagen digitalen Funktionalität des Zeigeinstruments ist es zudem als Referenz zur Gegenmessung weiterer Instrumente geeignet, da es in unbeschädigtem Zustand stets die ursprüngliche Kalibrierung beibehält. Eine Sollbruchstelle übernimmt bei dem Zeigeinstrument eine besondere Funktion, nämlich entweder anzuzeigen, ob das Zeigeinstrument verwendbar ist, oder anzuzeigen, ob das Zeigeinstrument nicht verwendbar ist. Eine unbeschädigte Sollbruchstelle ist ein Indikator für ein verwendbares Zeigeinstrument, dessen Kalibrierung immer noch der ursprünglichen Kalibrierung entspricht.One such construction of the pointer makes an individual calibration redundant, because through the inelastic instrument section, it is now possible that Instrument in general to calibrate, so for example directly after its production. Since the instrument section is inelastic, i.e. also not plastically deformable, it is in the case of too high, destroys the forces acting upon it, so that the pointing instrument only two ground states knows, namely a first state in which it can be used and in the desired Way works, and the state in which it is damaged and therefore no longer applicable. Because of this unique, so to speak digital functionality of the pointing instrument, it is also used as a reference for counter-measurement other instruments, since it is always in the undamaged state of the original Calibration maintains. A breaking point takes over in the pointer instrument a special function, either indicate whether the pointing instrument is usable or display whether the pointing instrument is not usable. An undamaged breaking point is an indicator of a usable pointing instrument whose calibration is still the original one Calibration corresponds.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn mindestens ein an dem Verbindungsbereich am Instrumentenkörper gehaltenes Kupplungselement vorgesehen ist zum lösbaren Verbinden des Referenzelements mit dem Kupplungselement. Auf diese Weise läßt sich das Referenzelement einfach mit dem Instrumentenkörper verbinden oder von diesem lösen, beispielsweise zum Reinigen.Especially it is advantageous if at least one at the connection area on the instrument body held coupling element is provided for releasably connecting the reference element with the coupling element. In this way, the reference element can be simply with the instrument body connect or disconnect from this, for example for cleaning.

Günstig kann es jedoch auch sein, wenn das Referenzelement unlösbar mit dem Instrumentenkörper verbunden ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß eine nach der Herstellung des Instruments vorgenommene Kalibrierung stets Gültigkeit besitzt. Beispielsweise ist ein solcher Aufbau bei Einmalinstrumenten von Vorteil.However, it may also be favorable if the reference element is permanently connected to the instrument body. In this way it is ensured that a calibration carried out after the manufacture of the instrument always has validity. For example, such a structure is one-time of advantage.

Vorzugsweise ist die Zeigespitze an dem Instrumentenabschnitt gehalten. Wird der Instrumentenabschnitt beschädigt, so ist dies für einen Verwender des Instruments besonders einfach zu erkennen, wenn die Zeigespitze an dem beschädigten Instrumentenabschnitt gehalten ist und folglich aufgrund der Beschädigung eine relativ zum Referenzelement veränderte Position einnimmt.Preferably the index point is held on the instrument section. Becomes the instrument section is damaged, so is this for Particularly easy to recognize a user of the instrument, if the point of the pointer on the damaged one Instrument section is held and therefore due to the damage one changed relative to the reference element Takes position.

Vorzugsweise ist der Instrumentenabschnitt langgestreckt. Dies ermöglicht es, das Zeigeinstrument tief in natürliche oder bei einem chirurgischen Eingriff eröffnete Körperhöhlen eines menschlichen Körpers einzuführen und Punkte des Körpers in den Körperhöhlen abzutasten.Preferably the instrument section is elongated. This makes it possible the pointing instrument deep in natural or during a surgical procedure opened body cavities introduce a human body and Points of the body to scan in the body cavities.

Das Instrument wird insgesamt besonders leicht, wenn der Instrumentenabschnitt rohrförmig ausgebildet ist.The Instrument becomes altogether particularly light when the instrument section tubular is.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Instrumentenabschnitt und/oder die Zeigespitze aus einem spröden Material hergestellt sind. Ein sprödes Material, welches in der Regel stets unelastisch und auch nicht plastisch ist, behält seine Form auch unter Einwirkung äußerer Kräfte, und zwar so lange, bis die Kräfte ausreichen, das Material zu beschädigen. So können durch die besondere Materialauswahl für den Instrumentenabschnitt zwei Zustände des Instruments definiert werden, nämlich ein Zustand voller Funktion und ein Zustand, in welchem der Instrumentenabschnitt beschädigt und das Instrument folglich unbrauchbar ist.According to one preferred embodiment of Invention may be provided that the instrument section and / or the point tip are made of a brittle material. A brittle Material, which usually always inelastic and not is plastic, keeps its form also under the influence of external forces, until such time as the forces sufficient to damage the material. So can by the special material selection for the instrument section two states of the instrument, namely a full function state and a condition in which the instrument section is damaged and the instrument is therefore useless.

Die gewünschte Funktionalität des Zeigeinstruments, nämlich entweder brauchbar oder unbrauchbar zu sein, läßt sich besonders vorteilhaft erreichen, wenn der Instrumentenabschnitt und/oder die Zeigespitze aus einem keramischen Material hergestellt sind. Eine Keramik weist die erforderliche Inelastizität auf, was eine generelle, also einmalige Kalibrierung des Instruments nach dessen Herstellung ohne weiteres möglich macht.The desired functionality of the pointing instrument, viz either usable or unusable, can be particularly advantageous reach when the instrument section and / or the point tip are made of a ceramic material. A ceramic shows the required inelasticity what a general, so unique calibration of the instrument after its production readily possible.

Grundsätzlich wäre es denkbar, die Sollbruchstelle so auszubilden, daß sie bei Überschreiten einer vorgegebenen Druckspannung bricht. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist jedoch vorgesehen, daß die Sollbruchstelle so ausgebildet ist, daß sie bei Überschreiten einer vorgegebenen Biegespannung bricht. Wirken demnach seitliche Kräfte auf den Instrumentenabschnitt, so führt dies bei Überschreiten von vorgegebenen Kräften zu einem Bruch des Instrumentenabschnitts, wodurch angezeigt wird, daß das Instrument nicht mehr verwendet werden kann beziehungsweise seine Kalibrierung nicht mehr mit der ursprünglichen Kalibrierung übereinstimmt.In principle, it would be conceivable the predetermined breaking point in such a way that it exceeds a predetermined Compressive stress breaks. According to one preferred embodiment However, the invention is provided that the predetermined breaking point is formed is, that you when crossing a predetermined bending stress breaks. Work accordingly lateral personnel on the instrument section, this leads to exceeding of predetermined forces to a fraction of the instrument section, which indicates that this Instrument can no longer be used or his Calibration no longer matches the original calibration.

Günstig ist es, wenn eine Druckspannungserzeugungsvorrichtung vorgesehen ist zum Erzeugen einer in Längsrichtung auf den Instrumentenabschnitt wirkenden Druckspannung. Mit einer solchen Druckspannungserzeugungsvorrichtung läßt sich beispielsweise einstellen, bei welcher Biegespannung eine Sollbruchstelle des Zeigeinstruments bricht.Cheap is when a compressive stress generating device is provided for producing a longitudinal direction acting on the instrument section compressive stress. With a such pressure-voltage generating device can be set, for example, at which bending stress breaks a predetermined breaking point of the pointing instrument.

Ein besonders einfacher Aufbau des Zeigeinstruments wird erzielt, wenn die Druckspannungserzeugungsvorrichtung zwei direkt oder indirekt aneinander gehaltene, aufeinander zu bewegbare Druckelemente umfaßt zum Verspannen des Instrumentenabschnitts direkt oder indirekt zwischen den Druckelementen.One particularly simple construction of the pointer is achieved when the compressive stress generating device two directly or indirectly contiguous, mutually movable pressure elements comprises for clamping of the instrument section directly or indirectly between the printing elements.

Vorteilhaft ist es, wenn die Druckspannungserzeugungsvorrichtung ein sich in Längsrichtung des Instrumentenabschnitts erstreckendes Zugglied umfaßt, an welchem mindestens an einem Ende eines der beiden Druckelemente in Längsrichtung gehalten und/oder bewegbar und festlegbar ist. Durch das Zugglied kann, je nach Aufbau des Zeigeinstruments, eine Zerlegung des Zeigeinstrument zum Beispiel zum Reinigen auf einfach Weise ermöglicht werden, beispielsweise durch Trennen des Zugglieds von mindestens einem der beiden Druckelemente. Zudem ist es denkbar, daß das Zugglied das Instrument selbst bei einer gebrochenen Sollbruchstelle noch in gewünschter Weise zusammenhält, so daß der Teil des Instruments, welcher die Sollbruchstelle bildet, nicht in unerwünschter Weise in einem Operationsbereich abfallen und verlorengehen kann.Advantageous it is when the compressive stress generating device is in longitudinal direction of the instrument section extending tension member comprises, on which at least at one end of one of the two pressure elements in the longitudinal direction held and / or movable and can be fixed. Through the tension member can, depending on the construction of the pointer instrument, a decomposition of the pointer instrument For example, it can be easily cleaned for cleaning, for example by separating the tension member from at least one of the two pressure elements. Moreover, it is conceivable that the Tension member the instrument even with a broken breaking point still in the desired Way holds together so that the Part of the instrument, which forms the breaking point, not in unwanted Way in an operating area can fall off and get lost.

Damit der Instrumentenabschnitt stets sichtbar bleibt, ist es günstig, wenn das Zugglied den Instrumentenabschnitt durchsetzt. Wenn zum Beispiel der In strumentenabschnitt als Sollbruchstelle ausgebildet ist, kann ein Verwender auf einfache Weise optisch prüfen, ob die Kalibrierung des Zeigeinstruments gültig ist, oder nicht. Ist die Sollbruchstelle noch intakt, kann das Instrument verwendet werden, andernfalls nicht.In order to the instrument section always remains visible, it is beneficial if the tension member passes through the instrument section. If, for example, the In instrument section is designed as a predetermined breaking point can a user can easily visually check whether the calibration of the Pointer valid is or not. If the breaking point is still intact, the instrument can otherwise not.

Das Zugglied läßt sich auf einfache Weise in den Instrumentenabschnitt einführen, wenn ein Innendurchmesser des Instrumentenabschnitts auf im wesentlichen seiner gesamten Länge größer ist als ein Außendurchmesser des Zugglieds.The Tension member can be easily insert into the instrument section when an inner diameter of the instrument section substantially his entire length is larger as an outer diameter of the tension member.

Vorteilhaft ist es ferner, wenn mindestens eines der beiden Druckelemente mit dem Zugglied verschraubbar ist. Auf diese Weise läßt sich das Zeigeinstrument beispielsweise zum Reinigen zerlegen und anschließend wieder zusammenbauen.Advantageous it is also when at least one of the two printing elements with the tension member is screwed. In this way can be For example, disassemble the pointer for cleaning and then again Assemble.

Besonders einfach wird der Aufbau des Zeigeinstruments, wenn das Zugglied mindestens an einem Ende mit einem Außengewinde versehen ist. Es läßt sich dann besonders einfach mit einem der beiden Druckelemente verschrauben, wenn dieses mit einem zum Außengewinde korrespondierenden Innengewinde versehen ist.Especially simple is the structure of the Zei instrument, if the tension member is provided at least at one end with an external thread. It can then be screwed particularly easily with one of the two pressure elements, if this is provided with a female thread corresponding to the external thread.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß das Zugglied biegeelastisch ist. Auf diese Weise kann das Zugglied auf die Druckspannungsvorrichtung einwirkende Kräfte aufnehmen, ohne selbst beschädigt oder zerstört zu werden.According to one preferred embodiment of Invention may be provided that the tension member flexurally elastic is. In this way, the tension member on the compression device acting forces record without being damaged or damaged destroyed to become.

Besonders einfach lassen sich Druckelemente mit dem Zugglied verbinden, wenn mindestens eines der Druckelemente als Mutter ausgebildet ist. Außerdem lassen sich dadurch Druckspannungen voreinstellen, je nachdem wie sehr eine solche Schraubverbindung angezogen wird.Especially simply can be pressure elements connect to the tension member, if at least one of the pressure elements is designed as a nut. In addition, let This presets compressive stresses, depending on how much such a screw is tightened.

Vorteilhaft ist es, wenn die Zeigespitze eines der beiden Druckelemente umfaßt. Beispielsweise kann die Zeigespitze einstückig mit dem Druckelement ausgebildet sein oder dieses bilden. Durch diesen Aufbau wird insgesamt die Zahl der für das Zeigeinstrument erforderlichen Teile minimiert.Advantageous it is when the index point comprises one of the two pressure elements. For example, can the index point in one piece be formed with the pressure element or form this. By this structure is the total number required for the pointing instrument Parts minimized.

Damit die Druckspannungsvorrichtung nicht direkt am Instrumentenabschnitt angreift, kann es günstig sein, wenn eine Haltehülse vorgesehen ist, wenn ein distales Ende der Haltehülse eine Aufnahme zum Aufnehmen eines proximalen Endes des Instrumentenabschnitts aufweist und wenn sich eines der beiden Druckelemente proximalseitig an der Haltehülse abstützt. Beispielsweise kann der Verbindungsbereich an der Haltehülse vorgesehen sein. Durch diese Ausgestaltung wird insbesondere der Instrumentenabschnitt von anderen Teilen des Zeigeinstruments getrennt, so daß er beispielsweise in Form einer Sollbruchstelle ausgebildet und als Indikator für die Funktionalität des Zeigeinstruments verwendet werden kann.In order to the compression device is not directly on the instrument section attacks, it can be cheap be, if a holding sleeve is provided when a distal end of the retaining sleeve a A receptacle for receiving a proximal end of the instrument section and if one of the two pressure elements is on the proximal side on the retaining sleeve supported. For example, the connection area may be provided on the retaining sleeve be. By this configuration, in particular the instrument section separated from other parts of the pointing instrument, so that he, for example designed in the form of a predetermined breaking point and as an indicator of the functionality of the pointer can be used.

Um das Instrument sicher halten und führen zu können, ist es vorteilhaft, wenn ein proximales Ende des Instrumentenabschnitts mindestens teilweise von einem Griffbereich umgeben ist. Der Griffbereich kann auch so angeordnet sein, daß ein proximales Ende des Instruments im wesentlichen durch den Griffbereich gebildet wird.Around To be able to safely hold and guide the instrument, it is beneficial if a proximal end of the instrument section at least partially surrounded by a grip area. The grip area can do that too be arranged that a proximal end of the instrument substantially through the grip area is formed.

Grundsätzlich wäre es denkbar, das Referenzelement mit einem oder zwei Sendeelementen zu bestücken. Vorzugsweise umfaßt das Referenzelement mindestens drei von der Nachweisvorrichtung detektierbare Sendeelemente. Drei Sendeelemente sind Voraussetzung, um einen Punkt im Raum eindeutig mit der Nachweisvorrichtung zu bestimmen. Je mehr Sendeelemente vorgesehen sind, um so größer ist die Wahrscheinlichkeit, das Referenzelement auch in Anwendungssituationen zu detektieren, in welchen ein Teil der Sendeelemente verdeckt wird.In principle, it would be conceivable to equip the reference element with one or two transmitting elements. Preferably comprises the reference element at least three detectable by the detection device Transmitting elements. Three transmission elements are a prerequisite to a point in the room clearly with the detection device to determine. The more Transmission elements are provided, the greater the probability to detect the reference element in application situations, in which a part of the transmission elements is hidden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß das Referenzelement aktive und/oder passive Sendeelemente umfaßt. Mit derartigen Sendeelementen ist das Zeigeinstrument kompatibel zu im wesentlichen allen derzeit am Markt verfügbaren Nachweisvorrichtungen.According to one preferred embodiment of Invention may be provided that the reference element active and / or passive transmitting elements. With such transmission elements the pointing device is compatible to essentially all currently available on the market Detection devices.

Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:The The following description of a preferred embodiment of the invention serves in conjunction with the drawings for further explanation. Show it:

1: eine Längsschnittansicht eines erfindungsgemäßen, gebrauchsfertigen Zeigeinstruments; und 1 a longitudinal sectional view of a ready-to-use pointer according to the invention; and

2: das in 1 dargestellte Instrument mit gebrochenem Schaft. 2 : this in 1 illustrated instrument with broken shaft.

In 1 ist ein erfindungsgemäßes Zeigeinstrument in Form eines insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 versehenen Pointers dargestellt. Es umfaßt einen langgestreckten, rohrförmigen, aus einer Keramik hergestellten Schaft 12 mit einer Längsachse 13, welcher von einer Spannstange 14 durchsetzt wird. Ein distales Ende 16 der Spannstange 14 ragt distalseitig aus dem Schaft 12 hervor und ist mit einem Außengewinde 18 versehen. Eine rotationssymmetrische, im wesentlichen kegelförmige Instrumentenspitze 20 ist proximalseitig mit einer mit einem Innengewinde versehenen Sacklochbohrung 22 versehen und auf das Außengewinde 18 der Spannstange 14 aufgeschraubt. Distalseitig ist eine Spitze 24 der Instrumentenspitze 20 leicht abgerundet.In 1 is an inventive pointing instrument in the form of a total with the reference numeral 10 provided pointers provided. It comprises an elongate, tubular, made of a ceramic shaft 12 with a longitudinal axis 13 , which of a tension rod 14 is enforced. A distal end 16 the tension rod 14 protrudes distally from the shaft 12 protrudes and is with an external thread 18 Mistake. A rotationally symmetrical, substantially conical instrument tip 20 is on the proximal side with an internally threaded blind hole 22 provided and on the external thread 18 the tension rod 14 screwed. Distal side is a tip 24 the instrument tip 20 slightly rounded.

Proximalseitig schließt sich an das Außengewinde 18 der Spannstange 14 ein kurzer Zylinderabschnitt 26 an, dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser des Schafts 12 entspricht, so daß der Schaft 12 quer zu seiner Längsachse 13 spielfrei am Zylinderabschnitt 26 gehalten wird. Eine distalseitige Stirnfläche 28 des Schafts 12 liegt somit an einer in proximaler Richtung hin weisenden ringförmigen Stirnfläche 30 der Instrumentenspitze 20 an.Proximalseitig closes to the external thread 18 the tension rod 14 a short cylinder section 26 whose outer diameter is the inner diameter of the shaft 12 corresponds, so that the shaft 12 transverse to its longitudinal axis 13 free of play on the cylinder section 26 is held. A distal end surface 28 of the shaft 12 is thus located on a pointing in the proximal direction annular end face 30 the instrument tip 20 at.

Proximalseitig taucht ein proximales Ende 32 des Schafts 12 in ein distales Ende 34 einer Spannhülse 36 ein, wobei sich ein Innendurchmesser der Spannhülse 36 ausgehend von ihrem distalen Ende 34 einstufig verjüngt, so daß eine ringförmige Fläche einen Anschlag 38 für eine proximale Stirnfläche 40 des Schafts 12 bildet. Proximalseitig verjüngt sich der Außendurchmesser der Spannhülse 36 im Bereich ihres proximalen Endes 42 ebenfalls einstufig, so daß eine in proximaler Richtung weisende, einen Anschlag bildende, Ringfläche 44 gebildet wird.On the proximal side, a proximal end emerges 32 of the shaft 12 in a distal end 34 a clamping sleeve 36 a, wherein an inner diameter of the clamping sleeve 36 starting from its distal end 34 tapered in one step, so that an annular surface a stop 38 for a proximal end face 40 of the shaft 12 forms. Proximalseitig the outer diameter of the clamping sleeve tapers 36 in the area its proximal end 42 also in one stage, so that a pointing in the proximal direction, a stop forming, annular surface 44 is formed.

Die Spannstange 14 ist so lang, daß ein proximales Ende von ihr aus der Spannhülse 36 hervorsteht, welches mit einem Außengewinde 46 versehen ist. Auf das Außengewinde 46 ist eine Mutter 48 mit einem zum Außengewinde 46 korrespondierenden Innengewinde 50 aufgeschraubt, bis sie an einer in proximaler Richtung weisenden ringförmigen Stirnfläche 52 der Spannhülse 36 anschlägt.The tension rod 14 is so long that a proximal end of her from the clamping sleeve 36 protrudes, which with an external thread 46 is provided. On the external thread 46 is a mother 48 with an external thread 46 corresponding internal thread 50 screwed until they are pointing to a pointing in the proximal direction annular end face 52 the clamping sleeve 36 strikes.

Die Instrumentenspitze 20, die Spannstange 14, die Spannhülse 36 und die Mutter 48 bilden eine Druckspannungserzeugungsvorrichtung zum Erzeugen einer Druckspannung im Schaft 12. Die Instrumentenspitze 20 und die Mutter 48 bilden Druckelemente, die zwischen sich indirekt über die Spannhülse 36 Druckkräfte auf die Stirnflächen 28 und 40 des Schafts 12 übertragen. Je nachdem, wie fest die Mutter 48 auf dem Außengewinde 46 der Spannstange 14 angezogen wird, wird eine auf den Schaft 12 wirkende Druckspannung voreingestellt.The instrument tip 20 , the tension rod 14 , the clamping sleeve 36 and the mother 48 form a compressive stress generating device for generating a compressive stress in the shaft 12 , The instrument tip 20 and the mother 48 form pressure elements, which indirectly between themselves over the clamping sleeve 36 Pressure forces on the faces 28 and 40 of the shaft 12 transfer. Depending on how firmly the mother 48 on the external thread 46 the tension rod 14 is attracted, one on the shaft 12 acting pressure voltage preset.

Über die Spannhülse 36 wird von proximal herkommend in distaler Richtung ein Griff 54 geschoben, welcher mit einer im Innendurchmesser an den Außendurchmesser der Spannhülse 36 angepaßten Sacklochbohrung 56 versehen ist. Quer zur Längsachse 13 ist der Griff 54 einseitig mit einem Langloch 58 versehen, welches formschlüssig von einem Klemmbacken 60 ausgefüllt wird, welcher mit einer Durchgangsbohrung 62 versehen ist, die sich in distaler Richtung einstufig erweitert, so daß eine als Anschlag wirkende, in distaler Richtung weisende Ringfläche 64 gebildet wird. Die beiden Innendurchmesser der Durchgangsbohrung 62 entsprechen den beiden Außendurchmessern der Spannhülse 36, so daß der Griff 54 mit dem in das Langloch 58 eingesetzten Klemmbacken 60 über die Spannhülse 36 geschoben werden kann, bis die Ringfläche 64 des Klemmbackens 60 an der Ringfläche 44 anschlägt.About the clamping sleeve 36 is a handle coming from proximally in the distal direction 54 pushed, which with an inner diameter to the outer diameter of the clamping sleeve 36 adapted blind hole 56 is provided. Transverse to the longitudinal axis 13 is the handle 54 one-sided with a slot 58 provided, which form-fitting of a jaws 60 is filled, which with a through hole 62 is provided, which widens in the distal direction in one stage, so that acting as a stop, facing in the distal direction annular surface 64 is formed. The two inner diameter of the through hole 62 correspond to the two outer diameters of the clamping sleeve 36 so that the handle 54 with the in the slot 58 inserted jaws 60 over the clamping sleeve 36 can be pushed until the ring surface 64 of the jaw 60 on the ring surface 44 strikes.

Quer zur Längsachse 13 und quer zu einer vom Langloch 58 definierten Durchgangsrichtung ist eine weitere, mit einem Innengewinde versehene Bohrung am Griff 54 zur Aufnahme einer Madenschraube vorgesehen, mit der der Klemmbacken 60 in der in 1 dargestellten Stellung, in welcher die Ringfläche 64 an der Ringfläche 44 anschlägt, an der Spannhülse 36 klemmend fixierbar ist.Transverse to the longitudinal axis 13 and across to one of the slot 58 defined passage direction is another, provided with an internal thread bore on the handle 54 provided for receiving a grub screw, with the jaws 60 in the in 1 illustrated position in which the annular surface 64 on the ring surface 44 strikes, on the clamping sleeve 36 is clamped fixable.

An ihrem proximalen, geschlossenen Ende ist die Sacklochbohrung 56 im Innendurchmesser etwas erweitert, so daß ein zylindrischer Ringraum 66 gebildet wird, in welchen die Mutter 48 berührungsfrei eintaucht.At its proximal, closed end, the blind bore 56 is slightly widened in the inner diameter, so that a cylindrical annular space 66 is formed, in which the mother 48 immersed without contact.

Vom Klemmbacken 60 steht ein Kupplungszapfen 68 quer zur Längsachse 13 ab, welcher symmetrisch ausgebildet und auf einem nicht rotationssymmetrischen Sockel 70 angeordnet ist, welcher drehfest mit dem Klemmbacken 60 verbunden oder einstückig mit diesem ausgebildet ist. Durch die unsymmetrische Ausbildung des Sockels 70 kann ein nicht dargestelltes Referenzelement derart mit dem Kupplungszapfen 68 verbunden werden, daß es nur in einer einzigen, genau definierten Stellung mit dem Kupplungszapfen 68 verbunden werden kann.From the jaws 60 is a coupling pin 68 transverse to the longitudinal axis 13 from which symmetrically formed and on a non-rotationally symmetric base 70 is arranged, which rotatably with the jaws 60 connected or integrally formed with this. Due to the asymmetrical design of the base 70 can a non-illustrated reference element in such a way with the coupling pin 68 be connected, that it only in a single, well-defined position with the coupling pin 68 can be connected.

Das Referenzelement trägt aktive und/oder passive Sendeelemente, welche von einer nicht dargestellten Nachweisvorrichtung detektiert werden können.The Carries reference element active and / or passive transmitting elements, which from a not shown Detection device can be detected.

Der Schaft 12 bildet einen unelastischen Instrumentenabschnitt, welcher sich zwischen einem Verbindungsbereich des Sockels 70 und des Kupplungszapfens 68 am Klemmbacken und der Instrumentenspitze 20 erstreckt. Er ist in Form einer Sollbruchstelle ausgebildet und bricht, wenn eine in Folge einer im wesentlichen quer zur Längsachse 13 auf den Schaft 12 einwirkenden Kraft F eine Biegespannung hervorruft, die einen aufgrund der besonderen Ausgestaltung des Schafts 12 vorgegebenen Maximalwert überschreitet. Der Maximalwert für die Biegespannung, die der Schaft 12 auszuhalten vermag, bestimmt sich im wesentlichen aus dem Material, aus welchem der Schaft 12 hergestellt ist sowie dessen Abmessungen und der auf den Schaft 12 wirkenden Druckspannung. Übersteigt die Biegespannung den vorgegebenen Wert, so bricht der Schaft 12 und eine Bruchstelle 72 wird sichtbar. Gleichzeitig kann sich die Spannstange 14 im Bereich der Bruchstelle 72 im Bereich einer Abbiegung 74 verbiegen.The shaft 12 forms an inelastic instrument section, which extends between a connecting region of the base 70 and the coupling pin 68 on the jaws and the instrument tip 20 extends. It is designed in the form of a predetermined breaking point and breaks, if one as a result of a substantially transverse to the longitudinal axis 13 on the shaft 12 acting force F causes a bending stress, the one due to the particular design of the shaft 12 exceeds the predetermined maximum value. The maximum value for the bending stress of the shaft 12 can withstand, essentially determined by the material from which the shaft 12 is made and its dimensions and that on the shaft 12 acting compressive stress. If the bending stress exceeds the predetermined value, the shaft breaks 12 and a break point 72 becomes visible. At the same time, the tension rod can 14 in the area of the break point 72 in the area of a turn 74 bend.

Ein gebrochener Schaft 12 ist für einen Verwender leicht erkennbar, so daß er aus dem Vorhandensein oder Fehlen einer Bruchstelle 72 sofort auf den Funktionszustand des Pointers 10 schließen kann. Ist eine Bruchstelle 72 vorhanden, so sind eine ursprünglich geeichte Position bzw. Koordinaten der Spitze 24 mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht mehr gültig. Ist der Schaft 12, wie in 1 dargestellt, intakt und weist keine Bruchstelle 72 auf, so kann ein Verwender davon ausgehen, daß die Spitze 24 eine Position relativ zum Referenzelement aufweist, welche ihr nach der Montage des Pointers 10 im Rahmen einer generellen Kalibrierung zugewiesen wurde.A broken shaft 12 is easily recognizable to a user so that he or she is aware of the presence or absence of a break 72 immediately to the health of the pointer 10 can close. Is a break point 72 exist, so are an originally calibrated position or coordinates of the top 24 with high probability no longer valid. Is the shaft 12 , as in 1 shown, intact and has no breakage 72 On, a user can assume that the top 24 a position relative to the reference element, which was assigned to it after the mounting of the pointer 10 in the context of a general calibration.

Claims (23)

Chirurgisches Zeigeinstrument (10) zum Bestimmen der Lage eines Punktes im Raum bei einem navigationsgestützten chirurgischen Eingriff, umfassend einen Instrumentenkörper (12, 36, 60), eine Zeigespitze (20, 24) und ein an einem Verbindungsbereich (60) des Instrumentenkörpers (12, 36, 60) anordenbares, von einer Nachweisvorrichtung detektierbares Referenzelement, wobei der Instrumentenkörper (12, 36, 60) zwischen der Zeigespitze (20, 24) und dem Verbindungsbereich (60) einen unelastischen Instrumentenabschnitt (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Instrumentenabschnitt (12) in Form einer Sollbruchstelle ausgebildet ist.Surgical pointer instrument ( 10 ) for determining the position of a point in space in a navigation-assisted surgical procedure, comprising an instrument body ( 12 . 36 . 60 ), a point point ( 20 . 24 ) and one at a connection area ( 60 ) of the instrument body ( 12 . 36 . 60 ) anor denierbare, detectable by a detection device reference element, wherein the instrument body ( 12 . 36 . 60 ) between the index point ( 20 . 24 ) and the connection area ( 60 ) an inelastic instrument section ( 12 ), characterized in that the instrument section ( 12 ) is designed in the form of a predetermined breaking point. Zeigeinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein an dem Verbindungsbereich (60) am Instrumentenkörper (12, 36, 60) gehaltenes Kupplungselement (68) vorgesehen ist zum lösbaren Verbinden des Referenzelements mit dem Kupplungselement (68).Pointing instrument according to claim 1, characterized in that at least one at the connection area ( 60 ) on the instrument body ( 12 . 36 . 60 ) held coupling element ( 68 ) is provided for releasably connecting the reference element with the coupling element ( 68 ). Zeigeinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Referenzelement unlösbar mit dem Instrumentenkörper (12, 36, 60) verbunden ist.Pointing instrument according to claim 1, characterized in that the reference element is inseparable from the instrument body ( 12 . 36 . 60 ) connected is. Zeigeinstrument nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeigespitze (20, 24) an dem Instrumentenabschnitt (12) gehalten ist.Pointing instrument according to one of the preceding claims, characterized in that the index point ( 20 . 24 ) on the instrument section ( 12 ) is held. Zeigeinstrument nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Instrumentenabschnitt (12) langgestreckt ist.Pointing instrument according to one of the preceding claims, characterized in that the instrument section ( 12 ) is elongated. Zeigeinstrument nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Instrumentenabschnitt (12) rohrförmig ausgebildet ist.Pointing instrument according to one of the preceding claims, characterized in that the instrument section ( 12 ) is tubular. Zeigeinstrument nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Instrumentenabschnitt (12) und/oder die Zeigespitze (20, 24) aus einem spröden Material hergestellt sind.Pointing instrument according to one of the preceding claims, characterized in that the instrument section ( 12 ) and / or the index point ( 20 . 24 ) are made of a brittle material. Zeigeinstrument nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Instrumentenabschnitt (12) und/oder die Zeigespitze (20, 24) aus einem keramischen Material hergestellt sind.Pointing instrument according to one of the preceding claims, characterized in that the instrument section ( 12 ) and / or the index point ( 20 . 24 ) are made of a ceramic material. Zeigeinstrument nach einem der voranstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Sollbruchstelle so ausgebildet ist, daß sie bei Überschreiten einer vorgegebenen Biegespannung bricht.Pointing instrument according to one of the preceding claims characterized in that the predetermined breaking point is so designed that she when crossing a predetermined bending stress breaks. Zeigeinstrument nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckspannungserzeugungsvorrichtung (14, 20, 36, 48) vorgesehen ist zum Erzeugen einer in Längsrichtung (13) auf den Instrumentenabschnitt (12) wirkenden Druckspannung.Pointing instrument according to one of the preceding claims, characterized in that a pressure-voltage generating device ( 14 . 20 . 36 . 48 ) is provided for generating a longitudinal ( 13 ) on the instrument section ( 12 ) acting compressive stress. Zeigeinstrument nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckspannungserzeugungsvorrichtung (14, 20, 36, 48) zwei direkt oder indirekt aneinander gehaltene, aufeinander zu bewegbare Druckelemente (20, 48) umfaßt zum Verspannen des Instrumentenabschnitts (12) direkt oder indirekt zwischen den Druckelementen (20, 48).Pointing instrument according to claim 10, characterized in that the pressure-voltage generating device ( 14 . 20 . 36 . 48 ) two directly or indirectly held together, to each other movable pressure elements ( 20 . 48 ) for clamping the instrument section ( 12 ) directly or indirectly between the printing elements ( 20 . 48 ). Zeigeinstrument nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckspannungserzeugungsvorrichtung (14, 20, 36, 48) ein sich in Längsrichtung (13) des Instrumentenabschnitts (12) erstreckendes Zugglied (14) umfaßt, an welchem mindestens an einem Ende (16) eines der beiden Druckelemente (20, 48) in Längsrichtung (13) gehalten und/oder bewegbar und festlegbar ist.Pointing instrument according to claim 11, characterized in that the pressure-voltage generating device ( 14 . 20 . 36 . 48 ) in the longitudinal direction ( 13 ) of the instrument section ( 12 ) extending tension member ( 14 ) at which at least at one end ( 16 ) one of the two printing elements ( 20 . 48 ) longitudinal ( 13 ) and / or is movable and fixable. Zeigeinstrument nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugglied (14) den Instrumentenabschnitt (12) durchsetzt.Pointing instrument according to claim 12, characterized in that the tension member ( 14 ) the instrument section ( 12 ) interspersed. Zeigeinstrument nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Innendurchmesser des Instrumentenabschnitts (12) auf im wesentlichen seiner gesamten Länge größer ist als ein Außendurchmesser des Zugglieds (14).Pointing instrument according to claim 13, characterized in that an inner diameter of the instrument section ( 12 ) is substantially larger than an outer diameter of the tension member over substantially its entire length ( 14 ). Zeigeinstrument nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der beiden Druckelemente (20, 48) mit dem Zugglied (14) verschraubbar ist.Pointing instrument according to one of Claims 12 to 14, characterized in that at least one of the two pressure elements ( 20 . 48 ) with the tension member ( 14 ) is screwed. Zeigeinstrument nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugglied (14) mindestens an einem Ende (16) mit einem Außengewinde (18, 46) versehen ist.Pointing instrument according to one of Claims 12 to 15, characterized in that the tension member ( 14 ) at least at one end ( 16 ) with an external thread ( 18 . 46 ) is provided. Zeigeinstrument nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugglied (12) biegeelastisch ist.Pointing instrument according to one of Claims 12 to 16, characterized in that the tension member ( 12 ) is flexurally elastic. Zeigeinstrument nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Druckelemente (20, 48) als Mutter (48) ausgebildet ist. Pointing instrument according to one of Claims 11 to 17, characterized in that at least one of the pressure elements ( 20 . 48 ) as a mother ( 48 ) is trained. Zeigeinstrument nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeigespitze (20, 24) eines der beiden Druckelemente (24) umfaßt.Pointing instrument according to one of Claims 11 to 18, characterized in that the point tip ( 20 . 24 ) one of the two printing elements ( 24 ). Zeigeinstrument nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine Haltehülse (36) vorgesehen ist, daß das distale Ende (34) der Haltehülse (36) eine Aufnahme zum Aufnehmen des proximalen Endes (32) des Instrumentenabschnitts (12) aufweist und daß sich eines der beiden Druckelemente (48) proximalseitig an der Haltehülse (36) abstützt.Pointing instrument according to one of claims 11 to 19, characterized in that a holding sleeve ( 36 ) is provided that the distal end ( 34 ) of the retaining sleeve ( 36 ) a receptacle for receiving the proximal end ( 32 ) of the instrument section ( 12 ) and that one of the two pressure elements ( 48 ) on the proximal side of the retaining sleeve ( 36 ) is supported. Zeigeinstrument nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das proximales Ende (32) des Instrumentenabschnitts (12) mindestens teilweise von einem Griffbereich (54) umgeben ist.Pointing instrument according to one of the preceding claims, characterized in that the proximal end ( 32 ) of the instrument section ( 12 ) at least partially from a Griffbe rich ( 54 ) is surrounded. Zeigeinstrument nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Referenzelement mindestens drei von der Nachweisvorrichtung detektierbare Sendeelemente umfaßt.Pointing instrument according to one of the preceding claims, characterized characterized in that Reference element at least three detectable by the detection device Includes transmitting elements. Zeigeinstrument nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Referenzelement aktive und/oder passive Sendeelemente umfaßtPointing instrument according to one of the preceding claims, characterized characterized in that Reference element active and / or passive transmitting elements
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