DE60309885T2

DE60309885T2 - Multiple knochenverfolgung

Info

Publication number: DE60309885T2
Application number: DE60309885T
Authority: DE
Inventors: Sebastien Montreal JUTRAS; Dominic Montreal PICARD; Pierre Montreal COUTURE; Francois Montreal POULIN; Louis-Philippe Hampstead AMIOT; James Montreal ANGLEHART
Original assignee: Orthosoft ULC
Current assignee: Orthosoft ULC
Priority date: 2002-07-25
Filing date: 2003-07-25
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2023-07-26
Also published as: AU2003250687A1; EP1679047A3; EP1534164B1; US20040019263A1; EP1679047A2; WO2004010886A1; DE60309885D1; EP1534164A1; ATE345744T1; JP2005533579A; US7107091B2

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Gerät und ein Verfahren zur Vielknochenverfolgung, und genauer eine verfolgbare Vielwirbelklemme zur Verwendung mit einem computergestützten chirurgischen System und insbesondere zur Platzierung von Pedikelschrauben.
Hintergrund der Erfindung
Immer mehr herkömmliche chirurgische Wirbelsäulenprozeduren, solche zum Beispiel, die die Wirbelsäule deformierende Bedingungen behandeln, benötigen oft die Immobilisierung oder Verbindung von Wirbeln, indem chirurgische Implantate an die betroffenen Knochenstrukturen angebracht werden. Die Implantation von Pedikelschrauben-Befestigungssystemen, um angeborene und erworbene Deformationen, Traumata und degenerative Krankheiten der Wirbelsäule zu korrigieren und stabilisieren, ist wohlbekannt. Solche Implantate beinhalten oft z. B. verschiedenartige Schrauben oder Haken, die an Wirbeln befestigt sind und durch Stäbe, Platten oder Drähte verbunden sind. Es sind verschiedene am Wirbel angebrachte Wirbelsäulenimplantate bekannt, jedoch teilen sich die meisten eine gemeinsame Anforderung zur Befestigung eines Elements an einem Wirbelkörper: die Einbringung von Schrauben. Der Gebrauch von Schrauben, die in die Pedikelregion jedes Wirbels eingebracht werden, der eine Immobilisierung benötigt, bleibt ein kritischer Hauptpunkt der Wirbelsäulenkorrekturchirurgie, allerdings einer, der erfüllt mit einem Potential zum Fehler ist, welches trotz der heute gegebenen chirurgischen Vorrichtungen und Prozeduren signifikant bleibt.
Herkömmliche chirurgische Wirbelsäulenoperationen sind in höchstem Maße invasiv, wobei oft große Einschnitte benötigt werden, welche zu erheblichem Patiententrauma und postoperativem Schmerz führen, obgleich sie nötig sind, um eine ausreichende Freilegung der Wirbelsäule zu erreichen. Chirurgische Instrumentennavigation, die computergestützt und bildgeführt ist, und perkutane Implantatfixierung werden immer mehr wenn möglich in dem Bestreben genutzt, die Invasivität der Wirbelsäulenchirurgie zu reduzieren.
Es ist wohlbekannt, Wirbelklemmen zu verwenden, die gegenüberliegende Backen mit Zähnen darauf haben, um Gewebe und Knochen so zusammenzuführen und zu durchdringen, dass die Klemme unbeweglich an einem Dornfortsatz eines Wirbelkörpers befestigt werden kann. Solche Klemmen sind typischerweise ziemlich lang, mit einer Länge von ungefähr 20 cm, obwohl kleinere Klemmen in letzter Zeit auch aufgekommen sind, die beabsichtigen, die Invasivität der Wirbelsäulenchirurgie erheblich zu begrenzen. Der Gebrauch dieser Klemmen mit einem bildgeführten chirurgischen System ist ebenso wohlbekannt, wobei die Klemme ein verfolgbares Element darauf umfasst, welches die Position und Orientierung der Klemme identifizieren kann und somit auch die des Knochenelements, auf dem sie befestigt ist.
Computerunterstützte Chirurgiesysteme (englisch: Computer Assisted Surgery, CAS) haben wesentlich eine viel genauere und akkurat wiederholbare Einbringung von Pedikelschrauben während chirurgischen Wirbelsäulenoperationen ermöglicht. Jedoch führt die chirurgische Navigation in der Wirbelsäule, wo sich mehrere Wirbelkörper relativ zueinander bewegen können, z. B. als ein Ergebnis der Atmung des Patienten oder anderer Körperbewegungen, zu Navigationsschwierigkeiten, die einzigartig in der Wirbelsäulenchirurgie im Allgemeinen und in der Pedikelschraubenplatzierung und Einbringung im Besonderen sind. Es wurde z. B. kürzlich von Buchholz et al. in der US-Patentschrift 6,236,875 gelehrt, die vor der Operation erworbene anatomische Bilddatenmenge zu modifizieren und zu repositionieren, um die aktuelle Position der anatomischen Elemente während der Operation abzugleichen. Zum Beispiel wird eine einzeln verfolgbare Klemme an einen ersten Wirbel befestigt, in dem eine Pedikelschraube platziert werden soll. Sobald der Wirbel mit dem Computermodell von sich selbst registriert ist, erlaubt die darauf befestigte, verfolgbare Klemme die Verfolgung nur dieses registrierten Wirbels unter Verwendung des CAS-Systems. Sobald die Arbeit am registrierten Wirbel abgeschlossen ist, wird die gesamte Klemmenanordnung entfernt und auf einem zweiten Wirbel reinstalliert, welcher dann vom System verfolgt werden kann, sobald er registriert ist. Deshalb müssen diese Schritte für jeden Wirbel sequentiell wiederholt werden, um Pedikelschrauben in eine Mehrzahl von Wirbeln einzubringen, und deshalb ist zu jeder Zeit nur ein Wirbel stets akkurat verfolgbar und deshalb präzise vom CAS-System lokalisiert. Während nur eine begrenzte Verschiebung zwischen den Wirbeln naturgemäß auftritt, kann selbst die kleinste Bewegung des Patienten während der Operation, z. B. Bewegung, die vom Atmen herrührt, eine ausreichende Relativverlagerung der anderen Wirbel in Bezug zu demjenigen verursachen, der verfolgt wird, was zu ihrer fehlerhaften Darstellung führt. Deshalb kann die präzise Position und Bewegung des gesamten Abschnitts der Wirbelsäule, der von Interesse ist, nicht akkurat mit nur einem einzigen Wirbel, der verfolgt wird, lokalisiert werden. Der Gebrauch von individuell verfolgbaren Elementen für jeden einzelnen starren Körper in der Wirbelsäulenchirurgie mit der gleichzeitigen Möglichkeit zur intraoperativen Erfassung jedes einzelnen anatomischen Elements ist unpraktisch, da erfassbare Elemente, die an jedem Wirbel befestigt sind, beträchtlichen Raum innerhalb des chirurgischen Felds einnehmen, den für den Chirurgen verfügbaren Arbeitsraum begrenzen und oft zu einer höheren Stufe der Invasivität führen. Dies ist jedoch das, was bis jetzt durchgeführt wurde.
In der US-Patentschrift 6,226,548 offenbaren Foley et al. ein CAS-navigiertes Gerät, welches die Möglichkeit vorsieht, ein chirurgisches Instrument und Implantate so zu verfolgen, dass perkutane chirurgische Operationen an anatomischen Elementen durchgeführt werden können, wie z. B. Wirbel, welche sich intraoperativ relativ zueinander bewegen können. Foley et al. verwenden eine perkutane Knochenklemme, welche an einem Dornfortsatz eines Wirbels befestigt ist und auf welcher eine Superstrukur ablösbar angebracht ist, die ein Referenzelement hat, das Emitter umfasst, die eine eindeutige Anzeige der Bewegung der Struktur und somit des Wirbels, auf dem sie befestigt ist, an das chirurgische Führungssystem vorsieht. Das System kann somit eindeutig dem Chirurgen eine Änderung in der Position des Wirbels von der in einem vorher gespeicherten Bildscan identifizierten Position anzeigen und bietet eine Methode, um solche Körperteile wieder auszurichten, um einem vorher gespeicherten Bild zu entsprechen oder dass das Bild der eigentlichen aktuellen Position der Körperteile zu entspricht.
Falls jedoch jeder starre Körper nicht individuell erfassbar ist, kann jede Bewegung der anatomischen Struktur relativ zueinander während der Operation dazu führen, dass die vor der Operation gescannten Bilder die intraoperative Anatomie falsch darstellen, eine Möglichkeit, bei der sehr ernsthafte Folgen eintreten könnten. Wenn ein einzelner Wirbel verfolgt wird, kann nur die räumliche Position und Orientierung des einzeln verfolgten Wirbelkörpers akkurat bestimmt werden.
Wenn zusätzlich die Wirbelsäule im Besonderen die anatomische Vielknochenstruktur von Interesse ist, gibt es Schwierigkeiten bei der Verfolgung von all ihren Bestandteilen. Während Wirbelsäulen-Knochenklemmen bekannt sind, dazu ausgelegt, auf einem Wirbel befestigt zu werden, egal, ob verfolgt oder nicht, bleibt es allgemein schwierig, das Sakrum mit diesen Standard-Wirbelklemmen, die zu Zeit verwendet werden, zu verfolgen. Da das Sakrum im Allgemeinen einen sehr kleinen Fortsatz-Bereich hat, welcher hervorragt, bietet das Sakrum keinen geeigneten Klemmenpunkt, der eine einfache Anbringung einer verfolgten Knochenreferenzklemme erlaubt. Ohne die Verwendung einer Knochenreferenz, die eine Befestigung am Sakrumkörper unter Verwendung von Knochenschrauben erfordert, ist es zur Zeit schwierig, standardisierte Wirbel-Referenzklemmen zu verwenden, um das Sakrum mit einem bildgeführten Operationssystem zu identifizieren und zu verfolgen.
Deshalb bleibt nichtsdestotrotz ein Bedarf bestehen, ein einfaches Verfahren zur Verfolgung einer beweglichen Vielknochenstruktur wie z. B. der Wirbelsäule bereitzustellen, um sie mit einem anatomischen Bild oder Modell zu registrieren, so dass der Ort der beweglichen Vielknochenstruktur akkurat von einem bildgeführten chirurgischen System intraoperativ bestimmt werden kann, ohne dass es nötig ist, das Knochenreferenzgerät von einem Knochen zum anderen zu verlagern. Es bleibt auch ein Bedarf bestehen, eine Wirbelklemme bereitzustellen, mit der es möglich ist, das Sakrum bequem zu erfassen, um eine Verfolgung des Sakrums zu erlauben.
Eine chirurgische Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus dem Dokument US 6340363 B1 vom Stand der Technik bekannt. Dieses Dokument offenbart einen Wirbeldistraktor, der verwendet wird, um Wirbelsäulenchirurgie am vorderen Halswirbel durchführen. Der Wirbelsäulendistraktor ist einem computergesteuerten chirurgischen Navigationssystem zugeordnet, das eine Anordnung zur Energieerfassung verwendet, um die Positionen des Wirbeldistraktors im dreidimensionalen Raum relativ zu einem bekannten Referenzpunkt zu verfolgen. Die Führung umfasst eine Welle, einen stationären ersten Arm und wenigstens einen beweglichen zweiten Arm. Wenigstens eine elektrisch aufladbare Energieemitteranordnung ist auf der Welle zur Verwendung bei der Identifizierung des Orts des Wirbeldistraktors relativ zu den Wirbeln angebracht. Ein System zur Verwendung des Wirbeldistraktors in der Wirbelsäulenchirurgie wird offenbart. Dieser Wirbeldistraktor ist so ausgelegt, dass er gewährleistet, dass die Wirbel von Interesse und die Bandscheibe oder Bandscheiben, welche dazwischenliegen, aufgrund von Spannung in dem angelagerten weichen Gewebe starr werden, so dass die Struktur, d. h. die Wirbel von Interesse und die Bandscheibe oder Bandschreiben, die dazwischen angeordnet sind, sich als ein einziges Element bewegt.
Dieses Dokument des Stands der Technik behandelt jedoch nicht das Problem, wie man das Sakrum eines Patienten berücksichtigt, im Besonderen wie man die Verfolgung des Sakrums erlaubt.
Das Gleiche gilt für das Dokument WO 01/91647 A vom Stand der Technik, welches eine Vorrichtung offenbart, um chirurgische Instrumente zu positionieren und/oder zu führen, und welche an einem Knochen eines Patienten befestigt werden kann. Als weiter, allgemeiner Stand der Technik wird auf US 6226548 B1 verwiesen.
Überblick über die Erfindung
Ein entsprechendes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Gerät bereitzustellen, das die akkurate Verfolgung einer beweglichen Vielknochenstrukur ermög licht, indem ein einzelner Referenzverfolger, ausgelegt zur Kommunikation mit einem bildgeführten chirurgischen System, verwendet wird und welches die Verfolgung des Sakrums erlaubt.
Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verfolgte Vielwirbel-CAS-Referenzklemme bereitzustellen, welche die Verfolgung des Sakrums erlaubt.
Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Wirbelklemme bereitzustellen, die dazu geeignet ist, variabel ausgewählte Kompression und Dehnung von Wirbelkörpern zu bieten, an denen sie angebracht ist.
Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, ein chirurgisches Instrument bereitzustellen, das dazu geeignet ist, Wirbelsäulenimplantatchirurgie zu vereinfachen und ihre Präzision zu verbessern oder ihre Geschwindigkeit zu verbessern.
Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, eine CAS-Vielwirbel-Referenzklemme bereitzustellen, die dazu geeignet ist, den Gebrauch von Fluoroskopie für die chirurgische Navigation zu vereinfachen.
Es ist noch ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Gerät bereitzustellen, das dazu geeignet ist, das Sakrum zu verfolgen.
Deshalb wird, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, eine chirurgische Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bereitgestellt.
Es wird weiterhin, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, ein bildgeführtes chirurgisches System gemäß Anspruch 14 bereitgestellt.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Die vorliegende Erfindung erlaubt den Gebrauch einer Vielknochenklemme mit einem Verfolger in der bildgeführten Chirurgie, umfassend: Die Anbringung der starr verbundenen Vielknochenklemme, die ein gemeinsames Verfolgerelement hat, an wenigstens zwei Knochenelemente, welche voneinander abhängig beweglich sind, und die innerhalb eines Referenzrahmens eines bildgeführten chirurgischen Systems lokalisiert sind, wodurch die Wirbel relativ zueinander immobilisiert werden, und die Verfolgung der Vielpunkt-Ankeranordnung mit dem bildgeführten chirurgischen Systemen derart, dass die Vielpunkt-Ankeranordnung kontinuierlich im dreidimensionalen Raum lokalisiert wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht der mit dem CAS-System verfolgbaren Vielwirbelklemme von einer illustrativen Ausführungsform, die nicht von der Erfindung erfasst wird;
2 ist eine perspektivische Ansicht einer verfolgbaren Vielwirbelklemme gemäß der vorliegenden Erfindung, die ein ausfahrbares Drückelement hat, welches am Sakrum angebracht ist;
3 ist eine vergrößerte Perspektiv-Ansicht einer nicht verfolgten Vielwirbel-Knochenklemme mit einem ausfahrbaren Drückelement, welches am Sakrum angebracht ist.
4 ist eine seitliche Aufrissansicht der ersten Ausführungsform der verfolgbaren Vielwirbelklemme von 1, die an einer Wirbelsäule angebracht ist.
5 ist eine seitliche Aufrissansicht der Ausführungsform der verfolgbaren Vielwirbelklemme von 2, die an einer Wirbelsäule angebracht ist.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Mit Bezug auf 1, welche eine illustrative Ausführungsform zeigt, die nicht von der Erfindung erfasst wird, wird eine chirurgische Knochenreferenz-Vielklemmenanordnung 10 bevorzugt für den Gebrauch mit einem CAS-System ausgelegt, welches zur Verfolgung der Vorrichtung geeignet ist. Die Vielklemmen anordnung 10 umfasst allgemein wenigstens zwei Ankerelemente 12, die zur entfernbaren Befestigung an Knochen des Patienten ausgelegt sind. Die Vielklemmenanordnung wird bevorzugt für Wirbel der Wirbelsäule verwendet, so dass mehrere Wirbel zusammengeklemmt werden können, wobei jegliche Relativbewegung zwischen ihnen unterdrückt wird, und welche folglich als ein einziger Körper verfolgt werden können. Dies erlaubt eine akkurate Bestimmung der Position und Orientierung von mehreren Knochenstrukturen von einer Verbindung, die normalerweise ein Gelenk bildet, ohne dass eine Mehrzahl von verfolgbaren Elementen benötigt wird, die das chirurgische Feld stören würden. Wenn sie als Referenzklemme für Wirbel verwendet wird, umfasst die vorliegende Vielklemmenanordnung bevorzugterweise drei Ankerklemmen 12, die mit einer Verbindungsstange 14 einstellbar befestigt werden, um eine stark verbundene Dreifachklemme zu bilden. Das verfolgbare Element 16 wird bevorzugterweise dauerhaft an eines der Ankerklemmenelemente 12 befestigt, obwohl eine ablösbare Verbindung verwendet werden könnte, um eine Ablösung zu ermöglichen, falls diese benötigt wird.
Obwohl die vorliegende Vielanker-Knochenreferenzanordnung allgemein beschrieben und als eine verfolgte Vielwirbelklemme abgebildet werden wird, gilt es dabei zu verstehen, dass die vorliegende Knochenreferenz äquivalent an jede wenigstens zwei bewegbaren Knochenelemente derart befestigt werden kann, dass diese zusammengeklemmt werden und deshalb relativ zueinander immobilisiert sind und als eine Einheit von einem CAS-System verfolgt werden können. Die vorliegende Vielankeranordnung erlaubt es, dass wenigstens zwei Knochenelemente zusammengeklemmt sind, ob diskrete Knochen, die normalerweise eine Relativbewegung zwischen ihnen erlauben, oder zwei Teile des gleichen Knochens, die normalerweise relativ zueinander befestigt sind, aber abnormal getrennt wurden und für einen spezifischen chirurgischen Vorgang zusammen befestigt werden müssen. Zum Beispiel kann die vorliegende Vielanker-Knochenreferenzanordnung in einer anderen Ausführungsform zur Frakturfixierung verwendet werden. In diesem Fall wird wenigstens eine Ankerklemme an beiden Seiten des Frakturpunkts an dem Knochen befestigt, und die Ankerklemmen 12 werden so mit der Verbindungsstange 14 zusammen befestigt, dass die zwei Bereiche des gebrochenen Knochens relativ zueinander immobilisiert sind und dann mit einem CAS-System lokalisiert und verfolgt werden können. Der Gebrauch eines Fluoroskops, um anatomische Bilder zu erfassen, würde deshalb der Vielanker-Knochenreferenzanordnung erlauben, sehr hilfreich in der Frakturfixierungschirurgie in Traumafällen zu sein, wo die fluoroskopischen Röntgenbilder intraoperativ aufgenommen werden können. Zusätzlich könnte die vorliegende Knochenklemme, während sie bevorzugt zum Gebrauch mit einem CAS-System ausgelegt ist, äquivalent ohne das verfolgbare Element zum Gebrauch als einfache Vielknochenklemme verwendet werden, die mehrere voneinander abhängige bewegliche Knochenstrukturen zusammen befestigt.
Jedes Klemmenelement 12 umfasst ein Paar von Backen, und zwar eine Schwenkbacke 18 und eine feste Backe 21, die dazu ausgelegt sind, an einander geschlossen zu werden, um das Klemmenelement auf einem Dornfortsatz eines Wirbels zu verankern. Beide Backen umfassen scharfe, nach innen gerichtete Spitzen oder Zähne 20, die eine Durchdringung von sowohl weichem Gewebe als auch Knochen ermöglicht, was die sichere Anbringung an die Wirbel erleichtert. Die Zähne 20 sind bevorzugt maschinell aus den Backen hergestellt, was eine nähere Lokalisierung der Zähne an das proximale Ende der Backen ermöglicht, wodurch eine bessere Haftung auf dem Dornfortsatz des Wirbels ermöglicht wird. Die bewegliche Backe 18 schwenkt um einen Stift 22 am distalen Ende der festen Backe 21. Andere Backenklemmenmechanismen könnten auch verwendet werden, z. B. könnten beide Backen sich bewegen oder die Backen könnten sich schließen, während sie parallel zueinander liegen. Die Schwenkbacke 18 wird von einer bidirektionalen Klemmschraube 24 betätigt, welche zum Öffnen und Schließen der Backen der Klemme wirkt. Die Klemmenschraube 24 erstreckt sich durch ein Gewindeloch 26 in den Körperbereich 13 des Klemmenelements und wird unter Drehung von einem Sechskant am distalen Ende der Schraube betrieben. Die Klemmenschraube 24 hat bevorzugt eine sphärische Spitze 28, welche sich von einem verengten Schaftbereich der Schraube erstreckt, wobei sie dem Ende des Gewindes am proximalen Ende der Klemmenschraube folgt. Der enge Schaftbereich ist dazu ausgelegt, sich derart durch einen Schlitz 23 in der Spitze des Hebelteils 29 der Schwenkbacke 18 zu erstrecken, welche sich äußerlich vom Schwenkpunkt 22 erstreckt, dass die sphärische Schraubenspitze 28 innerhalb der zylindrischen geformten Fassung der Schwenkbacke 18 aufgenommen wird. Dieser Klemmmechanismus ermöglicht es der Kugelspitze 28 der Klemmenschraube 24 mit gleicher Effektivität entweder auf den Hebelteil 29 der Schwenkbacke 18 zu drücken oder daran zu ziehen, was die Backen dazu veranlasst, sich effektiv zu schließen bzw. zu öffnen. Die Klemmenelemente sind relativ klein und kompakt im Vergleich mit vielen Knochenklemmen des Stands der Technik, was – falls benötigt – eine beträchtliche Reduzierung der Invasivität der Operation ermöglicht, da kleinere Einschnitte möglich sind.
Wie oben erwähnt sind die Klemmenelemente 12 einstellbar mit einer Verbindungsstange 14 miteinander befestigt. Jeder Körperbereich 13 der Klemmenelemente umfasst einen durch sie geformten Schlitz 30, der dem Querschnitt der verwendeten Verbindungsstange entspricht. Die Verbindungsstange hat bevorzugterweise eine auf der ganzen Länge abgeflachte Fläche 32, die eine D-förmige Querschnittsfläche der Verbindungsstange 14 erzeugt. Jedes Klemmenelement 12 wird mit einer Verriegelungsschraube 34 an der Verbindungsstange 14 befestigt, welche mit einem Gewinde durch den Körperbereich 13 des Klemmenelements geführt wird und reibend an der abgeflachten Fläche 32 der Verbindungsstange 14 angebracht ist, wodurch das Klemmenelement am Platz darauf gesichert wird. Während verschiedene Verbindungsstangen in ähnlicher Weise verwendet werden könnten, bieten die D-förmige Stange und der Schlitz mehrere Vorteile gegenüber einer Verbindungsstange und Bohrung, die z. B. kreisförmige Querschnitte haben. Der nicht-kreisförmige Querschnitt schließt jede Möglichkeit der Klemmenelemente 12 aus, sich um die Verbindungsstange zu drehen. Die abgeflachte Fläche 32 der D-förmigen Verbindungsstange bietet auch der Verriegelungsschraube 34 eine bessere Kontaktfläche, um an der Stange angebracht zu werden. Die Verwendung einer D-förmigen Verbindungsstange 14 mit Schlitzen 30, die eine kreisförmige Querschnittsfläche haben, in den Klemmenelementen 12 ist ebenso vorgesehen und bevorzugt, falls irgendeine Relativdrehung der Klemmenelemente 12 mit Bezug zueinander gewünscht wird, um den Klemmen die beste Kontaktierung an die Wirbel zu ermöglichen, an welchen sie jeweils angebracht sind.
Das verfolgbare Element 16 umfasst allgemein eine Stützstange 15, um ein erfassbares Verfolger-Kopfelement 17, welches Stäbe 11 zur Montage von erfassbaren Elementen umfasst, um darauf erfassbare Marker 19 aufzunehmen, an die Vielklemmenanordnung zu montieren, die vorher beschrieben wurde und die Klemmenelemente 12 umfasst, die lösbar mit der Verbindungsstange 14 zusammenbefestigt werden. Auf jedem Montierstab 11 ist entfernbar eine optisch erfassbare Kugel 19 befestigt. Die erfassbaren Kugeln sind mit einer zurückspiegelnden Schicht beschichtet, um z. B. durch einen Infrarotsensor erfasst zu werden, der eine axiale Beleuchtung verwendet. Kameras des CAS-Systems können deshalb die Position von jeder optisch erfassbaren Kugel 19, die von Infrarotlicht beleuchtet werden, erfassen. Jedes der erfassbaren Markerelemente 19 kann ebenso jeder andere Typ von einem Positionsindikator sein wie z. B. eine lichtemittierende Diode oder ein erfassbarer elektromagnetischer Indikator, vorausgesetzt, jeder kann von dem Typ des Sensors, der von dem CAS-System verwendet wird, erfasst werden. Die verwendeten CAS-chirurgischen Instrumente, wie z. B. eine Sonde, können von einer Vielzahl von verschiedenen Typen sein, vorausgesetzt, dass sie von dem Typ des verwendeten CAS-System erfasst werden können. Zusammen mit den oben erwähnten optischen und elektromagnetischen Systemen können andere Typen von CAS-Systemen alternativ verwendet werden, wie z. B. solche, welche Ultraschall oder Laser als ein Mittel zur Positionsbestimmung verwenden.
Die CAS-Vielwirbelklemme ist bevorzugt dazu ausgelegt, in Verbindung mit einem optischen Verfolgungssystem verwendet zu werden, welches ein Netzwerk von Kameras verwendet, um das verfolgbare Element 16 zu lokalisieren, oder genauer gesagt die Identifikationsmarker 19 des erfassbaren Elements 17 zu lokalisieren, so dass ihre Position und Bewegung während der Operation verfolgt werden kann. Entweder werden vor der Operation aufgenommene Computertomographen-Scans (CT) oder intraoperative fluoroskopische Bilder des Patienten verwendet, um ein anatomisches Modell oder Bild zu schaffen, welches während der Operation auf Monitoren abgebildet wird und den Chirurgen mit einer akkuraten Darstellung von den spezifischen Körperteilen oder anvisierten Elementen des Patienten versorgt.
Die anatomischen Modelle oder Bilder können auch durch Verwendung von Fluoroskopie, magnetischer Resonanzabbildung, Ultraschall und/oder Landmarken-Digitalisierungstechniken erworben und/oder erzeugt werden. Die Vielpunkt-Ankerknochenreferenzklemme der vorliegenden Erfindung wird dann auf den gewünschten Knochenstrukturen des Patienten derart befestigt, dass die anatomische Position und Orientierung der Knochen in den entsprechenden virtuellen Knochenmodellen des Patienten registriert werden, oder die Position und Orientierung im dreidimensionalen Raum des anatomischen Bildes kann mathematisch auf die Referenzklemme bezogen werden. Dieses gleicht deshalb die Anatomie des Patienten mit dem anatomischen Bild, welches auf dem Monitor abgebildet ist, derart ab, dass die Position der Knochenstrukturen, auf welchen die vorliegende Vielpunkt-Ankerklemme befestigt ist, grafisch dargestellt werden kann.
Mit Hinblick auf die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 2 und 3 gezeigt wird, umfasst die Vielankeranordnung 110 zwei verschiedene Ankerelemente, und zwar Standardklemmen-Ankerelemente 112 und ein vielwirkendes Ankerelement 140. Die Klemmenelemente 112 funktionieren ähnlich zu den Klemmenelementen 12, welche oben beschrieben worden sind. Die Schwenkbacke 118 und die feste Backe 121, die nach innen gerichtete, an das Gewebe anzubringende Zähne 120 haben, schließen sich, um die Klemmenelemente 112 auf den Dornfortsätzen der Wirbel anzubringen, wenn das vorliegende Instrument z. B. in chirurgischen Wirbelsäulenanwendungen verwendet wird. Die Klemmenschraube 124, die sich durch den Körperbereich 113 des Klemmenelements 112 erstreckt und durch den Sechskantkopf 127 betrieben wird, betätigt die Backen manuell, um sie wie benötigt zu öffnen oder zu schließen.
Jedes Ankerelement der Vielanker-Anordnung 110 umfasst einen Verbindungskörperbereich 139, welcher bevorzugt integral mit dem Hauptkörperbereich 113 der Ankerelemente geformt ist. Der Verbindungskörperbereich 139 wirkt als Verbindung zwischen jedem Ankerelement und bildet so die starr verbundene Vielanker-Anordnung mit dem angrenzenden Ankerelement. Die tatsächliche Verbindung, die verwendet wird, um eines mit dem anderen zu verbinden, kann jede entfernbare mechanische Verbindung sein, die eine starre Befestigung von einem Ankerelement mit dem anderen ermöglicht. Während die Vielanker-Anordnung 110 mit den integral geformten Ankerelement-Verbindungskörperbereichen 139 abgebildet ist, kann äquivalent eine diskrete Verbindungsstange, wie die in 1 gezeigte, zur Zwischenverbindung der Ankerelemente 112/140 verwendet werden.
Das vielwirkende Ankerelement 140 sieht zwei verschiedene Ankermethoden zur Immobilisierung von Knochenelementen der gelenkbildenden Knochenverbindung vor, auf die die vorliegende Erfindung anwendbar ist. Während es hier allgemein als vielwirkend abgebildet und beschrieben wird, und zwar dass es sowohl einen Klemmenbereich ähnlich zu den Klemmenelementen 112 als auch eine ausfahrbare Presse 142 hat, kann das Ankerelement 140 auch nur eine der zwei Ankermethoden umfassen. Das Drückelement 142 wird bevorzugt verwendet, um das Sakrum zu erfassen, wenn die Vielankeranordnung 110 als eine CAS-Knochenreferenz an der Wirbelsäule verwendet wird. Das Sakrum ist oft schwierig relativ zu den anderen Wirbeln zu immobilisieren, da es hier für gewöhnlich einen kleinen oder gar keinen davon hervorragenden Dornfortsatz und somit keinen passenden Anbringpunkt für standardisierte Klemmentypen-Anker gibt. Das Ankerelement 140 sieht die Möglichkeit vor, an einen Wirbel unter Verwendung der Backen 118 und 120 des Klemmenbereichs angebracht zu werden, welche sich relativ zueinander in eine im Wesentlichen zu einer longitudinalen Achse der Wirbelsäule senkrechte Richtung bewegen, während das Sakrum-Drückelement 142 sich von dem Schlitz 144 in dem Hauptkörperbereich 141 des Ankerelements 140 in einer im Wesentlichen zu der longitudinalen Achse der Wirbelsäule parallelen Richtung erstrecken kann. Das Drückelement 142 umfasst einen verlängerten Stangenbereich 146, welcher Antriebszähne 148 darauf hat und welcher in dem Schlitz 144 aufgenommen wird und an ihm angebracht wird und durch das drehbare Zahnradritzel 150 angetrieben wird. Die Drehung des Zahnradritzels 150 fährt deshalb das Sakrum-Drückelement 142 aus oder zieht es in einer Richtung zurück, die durch den Pfeil 152 in 2 angegeben ist. Das Drückelement 142 ist bevorzugt mit einem gewinkelten proximalen Endteil geformt, um besser das Sakrum zu erfassen und die Bewegungsstrecke einigermaßen zu begrenzen, die benötigt wird, um die Drückseite 154 in Kontakt mit dem Sakrum zu bringen. Die Zähne 156 sind auf der Drückseite 154 lokalisiert, um eine gute Anbringung an der Knochenoberfläche zu gewährleisten.
Die wie in 2 gezeigte chirurgische Vielanker-Anordnung 110 umfasst ein darauf befestigtes CAS-verfolgbares Element 116, welches ein erfassbares Element 117 umfasst, das Position-Identifizierungsmarker 119 hat und von einer Stützstange 115 gestützt wird, welches die Positions- und Orientierungsbestimmung der Vorrichtung erlaubt, die ein wie oben beschriebenes bildgeführtes chirurgisches System verwendet. In diesem Fall wird die Vielanker-Anordnung 110 wie hauptsächlich beabsichtigt verwendet, und zwar als eine CAS-verfolgbare Vielknochen-Referenzklemme. Jedoch kann die Vielanker-Anordnung 110 auch ohne das CAS verfolgbare Element 116 wie in 3 gezeigt verwendet werden, und zwar als eine einfache Vielknochen-Befestigungsklemme. Solch eine Vorrichtung kann für jede chirurgische Anwendung verwendet werden, die eine Zusammenbefestigung und Immobilisierung von mehreren individuell mobilen Knochenelementen von einer verknüpften gelenkbildenden Knochenverbindung benötigen.
In 4 ist die Vielwirbel-CAS-Referenzklemmenanordnung 10 in einem beispielhaften Anbringungsaufbau abgebildet, und zwar an Dornfortsätze 74 der Wirbel 72 einer Wirbelsäule 70 befestigt. Die Anbringungsmethode der Anordnung würde bevorzugt wie folgt sein: Sicherstellung, dass die Klemmenelemente 12 lose auf der Verbindungsstange 14 platziert sind, aber nicht vollständig auf ihr festgespannt sind; individuelle Anbringung jedes Klemmelements 12 auf einen zu verfolgenden Wirbel, indem die Klemmenschrauben 24 gedreht werden, um die Backen 18 und 21 der Klemme um einen Dornfortsatz des Wirbels derart zu schließen, dass die Klemmen die Klemmenelemente am Ort bewahren, aber nicht vollständig festgespannt sind; Sicherstellung, dass die Position des erfassbaren Elements 17 des verfolgbaren Elements 16 so ist, dass das CAS-System das verfolgbare Element lokalisieren und eindeutig identifizieren kann; Fertigstellung der Festspannung von jeder Klemmenschraube derart, dass die Klemmenelemente 12 starr mit den entsprechenden Wirbeln befestigt sind; Anpassung der Wirbelsäule an die ge wünschte Position, bevorzugt so, dass die verbundene Klemmenanordnung eine Kompressionkraft auf die anliegenden Dornfortsätze ausübt und diese voneinander fortdrückt und somit bestmöglich die Relativbewegung zwischen ihnen eliminiert; und dann die sichere Festspannung der Verriegelungsschrauben 34, um die Klemmenelemente 12 in Position an der Verbindungsstange 14 zu befestigen, wodurch die geklemmten Wirbel immobilisiert werden, welche dann zusammen verfolgt werden können.
5 zeigt einen ähnlichen Aufbau der Vielpunkt-Ankeranordnung 110 gemäß der Erfindung, welche an eine Wirbelsäule 70 angebracht ist. Der bevorzugte Anbringungsvorgang gleicht dem oben Beschriebenen. Da die anliegenden Ankerelemente jedoch bevorzugt schon zusammen angebracht sind, sollten die Wirbelsäule und die gesamte Anordnung vor Ort angepasst werden, um eine exakte Position zu gewährleisten und die Wirbelsäulenkrümmung wird erreicht, bevor die Klemmschrauben 124 endgültig festgespannt werden. Obwohl die Klemmelemente 112 im Allgemeinen direkt zusammen angebracht sind, ist eine longitudinale Anpassung wie die von der Verbindungsstange der Vielklemmen-Anordnung 10 erlaubte nichtsdestotrotz möglich. Sobald die Backen der Klemmenelemente 112 in der korrekten Position an den Dornfortsätzen 74 befestigt sind, kann das Sakrum-Drückelement 142 zu dem Sakrum 76 ausgefahren werden, indem das Zahnradritzel 150 gedreht wird. Sobald die Drückseite 154 die Oberfläche des Sakrums 76 erfasst, wird eine begrenzte weitere Drehung des Zahnradritzels Druck auf das Sakrum ausüben, was es dazu veranlasst, soweit zu schwenken, bis es relativ zu den geklemmten Wirbeln immobilisiert ist. In beiden, in der Vielwirbel-Referenzklemmenanordnung 10 und der alternativen Vielanker-Anordnung 110, wird eine torsionale Drehung zwischen den geklemmten Wirbeln verhindert, da die Verbindungsstange 14 und das Verbindungskörperteil 139 eine relative Drehung der angrenzenden Klemmen/Ankerelemente ausschließen und deshalb entsprechend auch eine relative torsionale Drehung der entsprechend geklemmten Wirbel verhindern.
Die Position der verfolgbaren Elemente 16 und 116 relativ zu der basisverbundenen Vielklemmenanordnung wie in allen Figuren abgebildet ist nur repräsentativ gedacht. Die verfolgbaren Elemente sollten an die Vielklemmenanordnung so befestigt werden, dass sie derart angebracht ist, dass sie nicht das Operationsfeld des Chirurgen behindert und dass sie nicht den klaren Zugang zu den Wirbeln, auf welchen die Klemmen angebracht sind, verhindert, indem sie in einer unbehinderten Sichtlinie der Kameras des bildgeführten chirurgischen Systems bleibt. Die Kameras sollten wie benötigt bewegt werden, damit dies am besten gewährleistet ist. In ähnlicher Weise werden die an den Dornfortsätzen der immobilisierten Wirbel angebrachten Klemmen an diese und relativ zu einander so angebracht, dass die klare Einsicht zu den Pedikeln der immobilisierten Wirbel gewährleistet bleibt.
Wenn die komplette Anordnung befestigt ist, wird keine angemessene, an den Wirbeln anliegende Kraft während der Operation eine relative Verlagerung zwischen ihnen in eine beliebige Richtung erzeugen. Mit dem starr an die Referenzklemmenanordnung verbundenen Verfolger-Element und sobald eine genügende Registrierung der immobilisierten Wirbel erreicht ist, kann die vom CAS-System bestimmte Verlagerungsmatrix deshalb für jede erfasste Bewegung des Verfolgers in ähnlicher Weise auf alle zusammengeklemmten Wirbel angewandt werden, was eine akkurate Darstellung der Position der Wirbel in dem CAS-System erlaubt.
Sobald die Wirbel sicher miteinander zusammengeklemmt sind, müssen sie mit ihren entsprechenden anatomischen Bildern registriert werden. Diese können entweder durch präoperative CT-Scans erhalten werden, welche benutzt werden, um die dreidimensionalen virtuellen Modelle der Wirbelsäule zu erzeugen, oder durch zweidimensionale fluoroskopische Bilder, die während der Operation aufgenommen werden. Mit Einzelwirbel-CAS-Referenzklemmen des Stands der Technik musste eine volle Registrierung jedes Wirbels durchgeführt werden. Falls mehr als ein Wirbel operiert werden musste, musste eine volle Registrierung eines ersten Wirbels, an dem die Klemme befestigt war, durchgeführt werden, und sobald die Arbeit verrichtet war, wurde die Klemme zu einem zweiten Wirbel bewegt und eine volle zweite Registrierung des zweiten Wirbel war nötig, und so weiter. Die vorliegende Erfindung erlaubt es, eine verringerte Anzahl von Registrierungsschritten auszuführen und erlaubt es, dass alle Registrierungspunkte zur gleichen Zeit erfasst werden, wobei die zur akkuraten Registrierung von mehreren Wirbeln benötigte Zeit verringert wird. Zusätzlich verringert die vorliegende Vielwirbelklemme, falls Fluoroskopie verwendet wird, die Anzahl von benötigten Röntgenstrahlen, die mit dem C-Arm aufgenommen werden und verringert deshalb die Strahlenmenge, der im Operationssaal Anwesende ausgesetzt sind und spart auch die beträchtliche Zeit, die benötigt wird, um ein Röntgenbild aufzunehmen. Wenn der Begriff Registrierung hier verwendet wird, wird beabsichtigt, sowohl die Erfassung einer Anzahl von Punkten auf der Oberfläche der Knochenstrukturen und den Abgleich der Punkte mit einer Oberfläche eines dreidimensionalen Computermodells der Knochenstrukturen, welches von einem präoperativ durchgeführten CT-Scan erzeugt wird, zu umfassen, als auch den Abgleich von während der Operation aufgenommenen fluoroskopischen Bildern der Knochenstrukturen derart, dass ihre Positionen im Raum akkurat relativ zu den chirurgischen Instrumenten und der Patienten-Referenz abgebildet werden.
Wenn CT-basierte Bilder verwendet werden, wird – sobald die Vielpunkt-Ankerklemmenanordnung sicher an die Wirbel angebracht ist, wodurch diese relativ zu dem Ort des verfolgbaren Elements immobilisiert werden – ein erster Wirbel an das Computermodell-Element desselben registriert, indem eine Mehrzahl von Punkten erfasst wird, entweder vorbestimmt und sequentiell identifiziert durch das CAS an den Chirurgen, oder zufällig vom Chirurgen auf der Oberfläche des Wirbels ausgewählt, indem eine kalibrierte CAS-Sonde verwendet wird. Die Punkte auf dem physischen Wirbel werden dann mit den entsprechenden Punkten im dreidimensionalen Modell abgeglichen, wobei das CAS-System-Knochenmodell der verfolgten Position im Raum des anatomischen Gegenstücks zugeordnet wird. Sobald dieser volle Registrierungsprozess für einen ersten geklemmten Wirbel beendet ist, können begrenzte Registrierungen an anderen Wirbeln durchgeführt werden, welche relativ zum ersten, voll registrierten Wirbel immobilisiert sind. Diese vereinfachten Registrierungen von weiteren Wirbeln in der Vielpunkt-Klemmenanordnung können nur die Erfassung von einer minimalen Anzahl von Punkten auf der Oberfläche von weiteren Wirbeln umfassen. Dies reduziert signifikant die Anzahl von Erfassungspunkten, die benötigt werden, um alle, außer dem ersten registrierten Wirbel, registrieren zu können. Dies reduziert die benötigte Zeit, um mehrere Wirbel akkurat zu registrieren, und sobald die Registrierung vollständig ist, ist die Position von mehreren Wirbeln erhältlich und eine beträchtliche Zeiteinsparung und chirurgische Operationsvereinfachung werden erzielt.
Wenn fluoroskopische Bilder verwendet werden, ist der Registrierungsprozess leicht unterschiedlich, jedoch bleiben die von der Vielwirbel-Klemme bereitgestellten Vorteile beträchtlich. Die Verwendung von während der Operation aufgenommenen fluoroskopischen Bildern ist besonders hilfreich bei Traumafällen und in Situationen, wo die optimale Exaktheit, die von strahlungsintensiveren CT-Scans bereitgestellt wird, nicht benötigt wird. Wenn herkömmliche Patientenreferenz-Knochenklemmen verwendet werden, musste nach jedem operierten Wirbel die Referenzklemme zu dem nächsten Wirbel bewegt werden und ein anderes fluoroskopisches Röntgenbild aufgenommen werden. Ein während der Operation aufgenommenes fluoroskopisches Bild muss deshalb für jede verfolgte Knochenstruktur aufgenommen werden. Sobald die vorliegende Vielwirbelklemme befestigt ist, muss nur ein Röntgenbild aufgenommen werden, um alle die im Bild sichtbaren immobilisierten Wirbel präzise zu lokalisieren. Dies reduziert signifikant die Anzahl von benötigten Röntgenbildern, wodurch die allgemeine Strahlenbelastung auf im Operationsraum Anwesende reduziert wird, und es wird die beträchtliche Zeit gespart, die zur Anordnung und Aufnahme für jedes fluoroskopische Bild benötigt wird. Deshalb sind die Vorteile der Verwendung der vorliegenden Vielwirbel-Klemme beträchtlich, wenn sie zusammen mit einem fluoroskopisch basierten CAS verwendet wird.
In einer anderen Ausführungsform wird eine abweichende Struktur verwendet, um auf ähnliche Weise die zu verfolgenden Wirbel zu immobilisieren, um zum Beispiel eine akkurate Pedikelschraubeneinbringung zu erlauben. Indem wahlweise sich ausdehnende Vorrichtungen verwendet werden, die im Wesentli chen longitudinal zwischen angrenzenden Dornfortsätzen der Wirbel angeordnet sind, statt direkt daran wie in der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform geklemmt zu werden, kann eine Kompressionskraft zwischen ihnen ausgeübt werden. Dies zwängt die zusammengepressten Wirbel auseinander, wodurch jede Relativbewegung in einer im Wesentlichen vertikalen Ebene, die sich durch die longitudinale Achse der Wirbelsäule erstreckt, zwischen den befestigten Wirbeln ausgeschlossen wird. Um die Möglichkeit einer torsionalen Drehung zwischen den befestigten Wirbeln auszuschließen, sind zusätzliche Längsstab-Elemente vorgesehen, die sich bevorzugterweise longitudinal entlang einer von beiden Seiten der Wirbel erstrecken und die quer zusammengeklemmt werden können, wobei die Seiten der Dornfortsätze der Wirbel erfasst werden und dadurch jede relative torsionale Drehung zwischen ihnen verhindert wird. Alternativ können diese Längsstab-Elemente weggelassen werden und es werden wechselweise Ausfahr-Vorrichtungen verwendet, die weiter beide Seiten von jedem Dornfortsatz ausreichend umschlingen, um jede relative torsionale Drehung zwischen ihnen zu verhindern.
Die Ausführungsformen der oben beschriebenen Erfindung sind als beispielhaft beabsichtigt. Der Umfang der Erfindung soll deshalb einzig und allein durch den Umfang der beigefügten Ansprüche begrenzt sein.

Claims

Chirurgische Vorrichtung zur Verwendung mit einem bildgeführten chirurgischen System zur Erleichterung der Überwachung von Knochenelementen, die voneinander abhängig beweglich sind, umfassend: eine starr verbundene Vielpunkt-Ankeranordnung (110), die lösbar an wenigstens zwei Knochenelementen anbringbar ist, welche voneinander abhängig beweglich sind, und die die Knochenelemente derart immobilisiert, dass keine Relativbewegung zwischen ihnen möglich ist, und hierdurch einen komplexen starren Körper bildet, der die immobilisierten Knochenelemente sowie die Vielpunkt-Ankeranordnung (110) umfaßt; und ein verfolgbares Element (116), das an der Vielpunkt-Ankeranordnung (110) angebracht ist und ein erfaßbares Element (117) enthält, welches dazu ausgelegt ist, durch das bildgeführte chirurgische System im dreidimensionalen Raum lokalisiert und verfolgt zu werden, wodurch die Position des komplexen starren Körpers definiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielpunkt-Ankeranordnung (110) wenigstens ein Ankerelement (140) aufweist, welches ein Sakrum-Drückelement (142) umfaßt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vielpunkt-Ankeranordnung (110) eine Kompressions- oder eine Zugkraft zwischen den Knochenelementen bewirkt, an denen sie angebracht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vielpunkt-Ankeranordnung (110) wenigstens zwei diskrete Ankerelemente (112, 140) umfaßt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Ankerelemente (112, 140) aneinander befestigbar und im wesentlichen longitudinal bezogen auf die Knochenelemente einstellbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei wenigstens eines der Ankerelemente (112, 140) eine Klemme umfaßt, die zur Befestigung an einem der Knochenelemente ausgelegt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Klemme gegenüberliegende Backen (118, 121) umfaßt, die für eine lösbare Befestigung am Knochenelement zusammengebracht werden können.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Ankerelemente (112, 140) hindurchlaufende Bohrungen aufweisen und derart angeordnet sind, dass die Bohrungen einander im wesentlichen entsprechen, und mittels einer Verbindungsstange aneinander befestigt sind, die sich durch die Bohrungen hindurch erstreckt, an welcher jedes Ankerelement (112, 140) befestigbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Verbindungsstange eine vorbestimmte Gestalt aufweist, die dazu ausgelegt ist, der Gestalt einer Längsachse der Knochenelemente zu entsprechen.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Knochenelemente Wirbel umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Wirbel Dornfortsätze aufweisen, und die Vielpunkt-Ankeranordnung (110) dazu ausgelegt ist, daran derart angebracht zu werden, dass Pedikel der Wirbel zugänglich bleiben.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sakrum-Drückelement (142) bezogen auf die Wirbelsäule longitudinal ausfahrbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei das ausfahrbare Sakrum-Drückelement (142) eine von einem Ritzel angetriebene Zahnstange (146) umfaßt, die eine im wesentlichen geradlinige Verlagerung desselben bietet.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Ankerelemente (112, 140) drei Wirbelklemmen umfassen, von denen jede dazu ausgelegt ist, an einen Wirbel geklemmt zu werden, und die derart miteinander verbunden sind, dass die drei Wirbel starr aneinandergeklemmt werden und hierdurch als eine einzige Einheit durch das bildgeführte chirurgische System verfolgbar sind.
Ein bildgeführtes chirurgisches System zur Überwachung der Position von Wirbeln, umfassend: eine chirurgische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die starr verbundene Vielpunkt-Ankeranordnung (110) an wenigstens zwei Wirbeln anbringbar ist, die innerhalb eines Referenzrahmens des bildgeführten chirurgischen Systems lokalisiert sind, wodurch die Wirbel relativ zueinander in einer vorbestimmten Position in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Bedingung für die Wirbel immobilisiert werden; Verfolgungsmittel zur Bestimmung der Position der Vielpunkt-Ankeranordnung (110) im dreidimensionalen Raum, wobei die Verfolgungsmittel entsprechend die wenigstens zwei Wirbel zusammen verfolgen, die durch die Vielpunkt-Ankeranordnung (110) relativ immobilisiert sind; und Registrierungsmittel zum Registrieren der wenigstens zwei relativ immobilisierten Wirbel, wobei die Registrierungsmittel eine leichtere und/oder bessere Registrierung eines zweiten der Wirbel hinsichtlich Punkten erlauben, die auf einem ersten der Wirbel während seiner Registrierung ermittelt worden sind.
System nach Anspruch 14, wobei die Registrierungsmittel eine Mehrzahl von Punkten auf einer Oberfläche des ersten der Wirbel ermitteln, und die Punkte mit einer Oberfläche eines Computermodells des ersten der Wirbel abgleichen.
System nach Anspruch 15, wobei das Computermodell ein 3D-Modell ist, welches basierend auf einem präoperativ aufgenommenen CT-Scan erzeugt worden ist.
System nach Anspruch 15, wobei die Registrierungsmittel eine begrenzte Registrierung des zweiten der Wirbel durchführen, die die Ermittlung einer reduzierten Zahl von Punkten auf einer Oberfläche desselben erfordert, wodurch die Registrierungszeit reduziert wird.
System nach Anspruch 15, wobei die Registrierungsmittel vollständige Registrierungen bei jedem weiteren Wirbel durchführen und die Registrierungsgenauigkeit verbessert wird.
System nach Anspruch 15, wobei eine Sonde die Registrierungspunkte ermittelt.
System nach einem der Ansprüche 14 bis 19, wobei die Registrierungsmittel eine Registrierung jedes der Wirbel durchführen, und während eines chirurgischen Eingriffs zu einem gegebenen Zeitpunkt selektiv ein Modell jedes Wirbels angezeigt wird.
System nach Anspruch 14, wobei die Registrierungsmittel Referenzartefakte von einem intraoperativ aufgenommenen fluoroskopischen Bild der zwei Wirbel mit der Position der Referenzartefakte zu dem Zeitpunkt abgleichen, als das fluoroskopische Bild aufgenommen wurde, wobei die Position und Orientierung der Referenzartefakte durch das bildgeführte chirurgische System bestimmt werden.
System nach Anspruch 21, wobei eine reduzierte Zahl von fluoroskopischen Bildern der Wirbel benötigt wird, da alle immobilisierten Wirbel mit einem einzigen fluoroskopischen Bild lokalisiert werden können.