DE4304571A1 - Verfahren zur Planung und Kontrolle eines chirurgischen Eingriffs - Google Patents
Verfahren zur Planung und Kontrolle eines chirurgischen EingriffsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Planung und Kontrolle
eines chirurgischen Eingriffs, wobei ein Operationsfeld festge
legt und mindestens eine Soll-Abbildung des Operationsfeldes
aus nichtinvasiv erfaßbaren Strukturdaten erzeugt und der Pla
nung mindestens einer Schnittfläche zugrundegelegt wird, ent
lang derer während des Eingriffs Gewebe getrennt werden soll.
Zur Vorbereitung komplizierter chirurgischer Eingriffe ist es
üblich, die Vorgehensweise während des Eingriffs vorauszuplanen
und den Eingriff zu simulieren, um dabei theoretisch die
Schnittflächen festzulegen, an denen während des Eingriffs das
Gewebe getrennt werden soll, wobei als Vorgabe möglichst wenig
gesundes Gewebe entfernt werden und verletzliche Strukturen wie
größere Gefäße oder Nerven weitgehend unberührt bleiben sollen.
Dazu werden in der Regel zunächst ein Operationsfeld bestimmt
und unter Zugrundelegen von Computertomographien, Röntgenbil
dern und anderen zuvor hergestellten Aufnahmen des Operations
feldes optimale Schnittflächen bestimmt und potentielle
Gefahrenbereiche in der Nähe der Schnittflächen diskutiert und
auf den Aufnahmen vermerkt.
Da die der Planung der Schnittfläche zugrundeliegenden Aufnah
men jedoch zweidimensional sind, fordert eine Übertragung auf
räumliche Verhältnisse ein großes Maß an Erfahrung und Vorstel
lungskraft. Zudem ist es schwierig, sich die oft komplexe Form
der Schnittflächen einzuprägen, so daß während des Eingriffs
vielfach unbeabsichtigt wieder von den optimalen Schnittflächen
abgewichen wird.
Aus diesem Grund besteht insbesondere bei Osteotomien ein Be
dürfnis, während des Eingriffs jederzeit auf die zuvor geplan
ten Schnittflächen zurückgreifen zu können, um einen Vergleich
mit der tatsächlichen Schnittführung zu besitzen und um unbeab
sichtigte Abweichungen von den geplanten Schnittflächen mög
lichst zu vermeiden.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu
entwickeln, mit welchen sich eine größere Übereinstimmung zwi
schen einer geplanten und einer beim Eingriff vorgenommenen
Schnittführung erzielen lassen.
Diese Aufgabe wird im Hinblick auf das Verfahren erfindungs
gemäß dadurch gelöst, daß eine Abbildung der geplanten Schnitt
fläche erzeugt wird, die während des Eingriffs einer Ist-Abbil
dung des Operationsfeld überlagert oder auf das Operationsfeld
selbst projiziert wird. Die Erfindung ermöglicht es dadurch dem
Chirurgen, ein Skalpell oder ein anderes Schneidwerkzeug ent
sprechend der vorgegebenen visuellen Information zu bewegen und
seine Schnittführung anhand der Abbildung der Schnittfläche zu
kontrollieren.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß im
Unterschied zu den herkömmlichen Verfahren der Planung der
Schnittfläche eine dreidimensionale Soll-Abbildung zugrunde ge
legt wird, die rechnergestützt aus Strukturdaten erstellt wird,
die man ebenfalls rechnergestützt durch die Auswertung von Com
putertomographie-, Kernspinresonanz-, Ultraschall-, Röntgen-
oder holographischen Untersuchungen bzw. der dabei erstellten
Schichtaufnahmen des Operationsfeldes erhält. Diese dreidimen
sionale Soll-Abbildung kann beispielsweise auf einem Monitor
dargestellt werden, und ermöglicht es, die Anordnung der
Schnittfläche über die gesamte Tiefe des Operationsfeldes zu
planen.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor,
daß beispielsweise durch Eingabe von Koordinaten von Punkten
der Schnittfläche eine der Soll-Abbildung überlagerte dreidi
mensionale Abbildung der Schnittfläche auf dem Monitor erzeugt
wird, wobei eine Optimierung dieser Schnittfläche durch Verän
derung einzelner Parameter erfolgen kann und wobei mehrere Mög
lichkeiten der Schnittflächenanordnung als Datensatz gespei
chert und bei Bedarf erneut abgerufen werden können. Eine vor
teilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die drei
dimensionale Abbildung der Schnittfläche als 3D-Datensatz ge
speichert wird, so daß sie ebenfalls bei Bedarf abgerufen wer
den kann.
Während des Eingriffs kann dann die Soll-Abbildung zusammen mit
den geplanten Schnittflächen oder nur die Schnittflächen
selbst, sowie außerdem Hinweislinien auf verletzliche Struktu
ren wie größere Gefäße, Nerven usw. im Sichtfeld des Chirurgen,
beispielsweise auf einen Monitor oder einer Projektionsleinwand
dargestellt oder auf das Operationsfeld selbst projiziert wer
den, um so dem Chirurgen als Leitlinie und Kontrolle beim Vor
nehmen der Gewebetrennschnitte zu dienen. Werden die Soll-Ab
bildung und die Schnittfläche auf einem Monitor oder auf einer
Projektionsleinwand dargestellt, was gegenüber einer Projektion
auf dem Operationsfeld selbst eine deutlichere Abbildung ge
währleistet, so ist eine vollständige Kontrolle der tatsächli
chen Schnittführung allerdings nur dann möglich, wenn dieser
Soll-Abbildung, wie erfindungsgemäß vorgeschlagen wurde, eine
Ist-Abbildung des Operationsfeldes unterlagert wird, so daß der
Chirurg z. B. beim Durchtrennen von Gewebe in Echtzeit kontrol
lieren kann, ob er sein Instrument entlang der geplanten
Schnittfläche führt.
Um eine koordinaten- und maßstabsgetreue Überlagerung der
Schnittfläche, der Soll-Abbildung und der Ist-Abbildung zu ge
währleisten, wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestal
tung der Erfindung vorgeschlagen, die Schnittfläche und/oder
die Soll-Abbildung mit der Ist-Abbildung zur Deckung zu brin
gen, indem das Operationsfeld, beispielsweise mit einer Video-
Kamera, aufgenommen und das Videobildsignal einer Bildverarbei
tungseinheit zugeführt wird, von wo er in Form eines Daten
satzes einer Datenverarbeitungsanlage übermittelt wird, in der
er in Echtzeit mit dem Datensatz der Soll-Abbildung verglichen
wird, um Korrelationsfaktoren zu berechnen, die einen Ausgleich
von Koordinatenverschiebungen und/oder Maßstabsdifferenzen er
möglichen. Anschließend wird dann die mit der Ist-Abbildung zur
Deckung gebrachte Soll-Abbildung die Ist-Abbildung überlagernd
auf dem Monitor dargestellt. Dabei kann auch manuell eine in
teraktive Anpassung der Perspektive vorgenommen werden.
Die Korrelation von Soll-Abbildung und Ist-Abbildung kann da
durch vereinfacht werden, daß gemäß einer vorteilhaften Ausge
staltung der Erfindung vor oder während des Eingriffs die Raum
lage des Operationsfeldes in einen festgelegten Koordinatensy
stem vermessen und die Meßdaten in die Datenverarbeitungsanlage
eingegeben werden.
Da die Ist-Abbildung des Operationsfeldes auch bei einer Dar
stellung auf einem Monitor oder einer Projektionsleinwand vor
teilhafterweise ebenso wie die Soll-Abbildung bzw. die Abbil
dung der Schnittfläche dreidimensional ist, wird gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen,
für die Ist-Abbildung stereoskopische Bilder des Operationsfel
des zu erzeugen, die es dem mit einer Spezialbrille ausgestat
teten Chirurgen erlauben, auch die Ist-Abbildung räumlich zu
sehen. Eine derartige stereoskopische Darstellung kann bei
spielsweise dadurch erzeugt werden, daß das Operationsfeld von
zwei nebeneinander angeordneten Videokameras aufgenommen wird,
wobei auf dem Monitor oder der Projektionsleinwand abwechselnd
in schneller Folge das Bild der einen bzw. der anderen Kamera
abgebildet wird und wobei es eine synchron angesteuerte LCD-
Brille, bei der in gleicher Folge abwechselnd das Sichtfeld je
weils eines Auges blockiert wird, dem Chirurgen ermöglicht, die
Ist-Abbildung des Operationsfeldes als dreidimensionales Ste
reobild zu sehen.
Bei einer Projektion der Soll-Abbildung und der Schnittfläche
unmittelbar auf das Operationsfeld können diese in ähnlicher
Weise, beispielsweise durch Überlagerung zweier von entspre
chend abgelenkten Laserstrahlen oder mit Hilfe von Videoprojek
tionsröhren erzeugten Kurvenzügen auf dem Operationsfeld als
stereoskopische Projektion dargestellt und so bei Betrachtung
mit einer Spezialbrille die Richtung der Schnittfläche in die
Tiefe des Gewebes visuell sichtbar gemacht werden. Der Chirurg
kann dann sein Skalpell ober ein anderes Schnittinstrument un
mittelbar an der dreidimensional dargestellten Schnittfläche
entlangführen. Im zuletzt genannten Fall ist es beispielsweise
auch möglich, für die Soll-Abbildung eine Anaglyphendarstellung
zu wählen, wobei dem Operationsfeld ein Rot-Grün-Bild der Soll-
Abbildung bzw. der Schnittfläche überlagert wird, welches beim
Betrachten durch eine entsprechende Rot-Grün-Brille als stereo
skopische Abbildung erscheint.
Vorteilhafterweise wird sowohl für die Soll-Abbildung als auch
für die Abbildung der Schnittfläche eine Darstellung aus einer
Richtung gewählt, die im wesentlichen der Blickrichtung des
Chirurgen während des Eingriffs entspricht. Eine weitere Mög
lichkeit besteht darin, die Soll-Abbildung bzw. die Schnittflä
che stets als Draufsicht von oben abzubilden, da die Abbildung
dann von der Position des Chirurgen bezüglich des Operations
feldes unabhängig ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht
vor, daß die Lage des vom Chirurgen während des Eingriffs ge
führten Instruments fortlaufend ermittelt und in der mit der
Ist-Abbildung zur Deckung gebrachten Soll-Abbildung mit der
Lage der Schnittfläche verglichen wird. Abweichungen des In
struments von der geplanten Schnittfläche können dem Chirurgen
beispielsweise durch ein akustisches oder optisches Signal mit
geteilt werden, woraufhin er die Schnittführung, falls ge
wünscht, korrigieren kann. Alternativ zur Anzeige der Abwei
chung kann auch die Bewegung des Instruments entlang der ge
planten Schnittfläche durch eine von der Datenverarbeitungsan
lage gesteuerte Instrumentenführung unterstützt werden, die bei
Abweichungen der Ist-Position des Instruments von der Soll-Po
sition der vom Chirurgen auf das Instrument ausgeübten Kraft
eine entsprechend berechnete Kraft entgegensetzt, die eine
Rückkehr des Instruments auf die geplante Schnittfläche bewirkt
oder das Instrument innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbe
reichs zur Schnittfläche hält. Die Wirkung der Instrumentenfüh
rung ist zweckmäßig in ihrem Einfluß steuerbar, so daß der
Chirurg auf einen gegenüber dem simulierten Eingriff unter
schiedlich verlaufenden Eingriff rasch reagieren kann.
Im Hinblick auf die Vorrichtung wird die der Erfindung zugrun
deliegende Aufgabe dadurch gelöst, daß mindestens eine Daten
verarbeitungsanlage (DVA) vorgesehen ist, von welcher minde
stens eine Soll-Abbildung des Operationsfeldes aus zuvor er
faßten Strukturdaten erzeugt und gemeinsam mit mindestens einer
auf der Grundlage der Soll-Abbildung geplanten Schnittfläche
gespeichert werden kann, entlang derer während des Eingriffs
Gewebe getrennt werden soll, sowie durch mindestens eine Bild
wiedergabevorrichtung für die Projektion der Schnittfläche
und/oder der Soll-Abbildung während des Eingriffs auf das Ope
rationsfeld. Um die Soll-Abbildung mit dem Operationsfeld
selbst exakt zur Deckung zu bringen, sieht eine bevorzugte Aus
gestaltung der Erfindung eine Vorrichtung zum Vermessen des
Operationsfeldes vor, deren Meßdaten in die Datenverarbeitungs
anlage eingegeben werden können, um eine Korrelation von Maß
stab und Koordinaten der Soll-Abbildung und des Operationsfelds
zu erzeugen.
Alternativ dazu kann die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe
auch durch eine Vorrichtung gelöst werden, die mindestens um
faßt: ein Bildaufnahmegerät zum Herstellen einer vorzugsweise
kontinuierlichen Ist-Abbildung des Operationsfelds, eine Daten
verarbeitungsanlage (DVA), von welcher mindestens eine Soll-Ab
bildung des Operationsfeldes aus zuvor erfaßten Strukturdaten
erzeugt, gemeinsam mit mindestens einer auf der Grundlage der
Soll-Abbildung geplanten Schnittfläche gespeichert und mit der
Ist-Abbildung zur Deckung gebracht werden kann, sowie minde
stens eine Bildwiedergabevorrichtung für die Darstellung der
der Ist-Abbildung überlagerten Schnittfläche und/oder Soll-Ab
bildung. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht
weiter eine Vorrichtung zum Einlesen von Koordinaten, bei
spielsweise einen Scanner, mindestens einer die Soll-Abbildung
überlagernd dargestellten Schnittfläche vor.
An das Bildaufnahmegerät ist zweckmäßig eine Bildverarbei
tungseinheit angeschlossen, von welcher das aufgezeichnete Bild
des Operationsfelds in elektronische Daten umgewandelt und an
die DVA übermittelt wird, wo es mit dem Datensatz der Soll-Ab
bildung verglichen wird, um die Soll-Abbildung und die Schnitt
fläche mit der Ist-Abbildung im Hinblick auf den Koordinaten
nullpunkt, die Richtung der Koordinatenachsen und den Maßstab
zur Deckung zu bringen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht
mindestens zwei Bildaufnahmegeräte zum Aufzeichnen von stereo
skopischen Ist-Abbildungen des Operationsfelds vor, die einer
dreidimensionalen Abbildung der Schnittfläche und/oder dreidi
mensionalen Soll-Abbildung unterlagert werden können.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
ist die Bildwiedergabevorrichtung als Monitor ausgebildet und
während des Eingriffs im Sichtbild des Chirurgen angeordnet.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei
spieles näher erläutert.
Zur Planung und Vorbereitung eines chirurgischen Eingriffs zur
Beseitigung eines Tumors in einem menschlichen Schädel wird
als erstes mit Hilfe eines Computertomographen und/oder eines
Kernspintomographen eine Serie von Schnittbildaufnahmen des
Schädels erstellt, wobei die Aufnahmen jeweils eine Schicht ab
bilden und die Schichten in geringem Abstand parallel überein
ander liegen. Dabei werden die durch die Tomographie ermittel
ten Meßdaten einer Datenverarbeitung zugeleitet, in welcher
daraus mittels entsprechender Software nach Festlegen eines
Operationsfelds eine dreidimensionale Soll-Abbildung desselben
erstellt wird, d. h. des den Tumor aufweisenden Schädelbereichs.
Zusätzlich können anschließend weitere Strukturdaten eingegeben
werden, welche beispielsweise durch Auswertung der Ergebnisse
von Ultraschall-, Röntgen- oder holographischen Untersuchungen
des Schädels erhalten wurden.
Die dreidimensionale Abbildung des Operationsfeldes wird an
schließend als Graphik auf einem Monitor abgebildet, und dient
als Grundlage für die Planung bzw. Simulation des Eingriffs.
Bei der Planung des Eingriffs werden unter Berücksichtigung der
Ergebnisse der zuvor genannten Untersuchungen die krankhaft
veränderten Teile des Gehirns ermittelt und Schnittflächen
festgelegt, an denen während des Eingriffs das Gewebe getrennt
werden soll. Dabei werden die Schnittflächen so gelegt, daß zum
einen möglichst wenig gesundes Gewebe entfernt wird, und daß
zum anderen möglichst wenige größere Gefäße verletzt werden. Um
das letztere zu erreichen, können in der Nähe der Schnittfläche
liegende Gefäße in der dreidimensionalen Soll-Abbildung farb
lich hervorgehoben oder durch Hinweislinien gekennzeichnet wer
den.
Um die Schnittflächen selbst der Soll-Abbildung überlagernd
darzustellen, können beispielsweise Koordinaten der Schnittflä
che in einem der Soll-Abbildung auf dem Monitor überlagerten
Koordinatensystem bestimmt und durch Eingabe der Koordinaten in
die Datenverarbeitungsanlage (DVA) die Schnittflächen farblich
abgehoben oder als transparente oder durchscheinende Flächen in
die Soll-Abbildung aufgenommen werden, wobei jedoch zweckmäßig
auch ein Datensatz erstellt wird, der ausschließlich die
Schnittflächen im Maßstab und im Koordinatensystem der Soll-Ab
bildung enthält.
Eine weitere Möglichkeit zum Eingeben der Schnittflächen be
steht darin, die dreidimensionale Abbildung des Operationsfel
des in zweidimensionale Schichtbilder zu zerlegen. Dabei können
nicht nur plane sondern auch geschwungene Schnittflächen einge
geben werden. In die zweidimensionalen Schnittbilder wird dann
jeweils mit einem grafischen Eingabemedium - wie z. B. einem
Grafiktablett - ein linearer Kurvenzug eingegeben, der die
Schnittfläche in dem entsprechenden Schichtbild wiedergibt. Aus
der Summe der eingelesenen Schnittlinien kann dann wieder eine
dreidimensionale, die Soll-Abbildung überlagernde Schnitt
flächenabbildung erstellt werden.
Um eine optimale Schnittführung zu erhalten, kann die dreidi
mensionale Soll-Abbildung beispielsweise im Raum gedreht und
Ausschnitte vergrößert oder verkleinert werden.
Nach Beendigung der Planung des Eingriffs werden der 3D-Daten
satz der Soll-Abbildung und der Abbildung der Schnittflächen
gespeichert, wobei die Schnittflächen zweckmäßigerweise in ein
zelne Flächenelemente zerlegt gespeichert werden, welche sowohl
getrennt als auch gemeinsam abgerufen werden können.
Vor Beginn des eigentlichen Eingriffs wird dann der Kopf des
Patienten auf einer Auflage unter einem Operationsmikroskop in
allen Richtungen unverschiebbar fixiert und gegenüber einem
feststehenden Koordinatensystem der Auflage vermessen, wobei
die Raumkoordinaten bestimmter charakteristischer Punkte des
Schädels bestimmt werden.
Diese Koordinatenpunkte werden der Datenverarbeitungsanlage
eingegeben und Korrelationsfaktoren berechnet, um das Koordina
tensystem der Soll-Abbildung und der Schnittflächen mit dem
feststehenden Koordinatensystem der Auflage zur Deckung zu
bringen.
Am Operationsmikroskop angebrachte Sensoren ermitteln die
Blickrichtung durch das Mikroskop auf das Operationsfeld sowie
die jeweils eingestellte Vergrößerung und übertragen diese Da
ten ebenfalls zur Datenverarbeitungsanlage.
Aus diesen Daten wird anschließend eine korrigierte Soll-Abbil
dung und eine korrigierte Abbildung der Schnittflächen er
stellt, welche im Hinblick auf ihren Koordinatennullpunkt, die
Richtungen der Koordinatenachsen, den Maßstab und die Blick
richtung genau der im Okular des Operationsmikroskops sichtba
ren Ist-Abbildung entspricht.
Die korrigierte Abbildung der Schnittflächen bzw. die korri
gierte Soll-Abbildung kann anschließend so in den Strahlengang
des Operationsmikroskopes eingespiegelt werden, daß sie die im
Okular sichtbare Ist-Abbildung überlagert. Dabei können die
korrigierte Soll-Abbildung und die korrigierte Abbildung der
Schnittflächen auf einer Bildwiedergabevorrichtung dargestellt
und das wiedergebene Bild dann derart in den Strahlengang des
Operationsmikroskops eingespiegelt werden, daß es die Ist-Ab
bildung überlagernd durch das Okular auf das Auge des Chirurgen
fällt.
Bei einem als Stereo-Mikroskop ausgebildeten Operationsmikro
skop können entsprechend zwei korrigierte Soll-Abbildungen und
korrigierte Abbildungen der Schnittfläche erzeugt werden, die
der Blickrichtung durch jedes der Okulare entsprechen. Durch
Einspiegelung der korrigierten Abbildungen in das jeweilige
Okular kann der stereokopischen Ist-Abbildung des Operati
onsfeldes eine stereoskopische Soll-Abbildung bzw. eine stereo
skopische Darstellung der Schnittflächen überlagert werden, wo
bei die Richtung der Schnittflächen oder von Elementen der
Schnittfläche in die Tiefe der Gewebestruktur visuell sichtbar
ist. Der Chirurg kann dann dementsprechend sein Instrument im
Operationsfeld entsprechend der dargestellten visuellen Infor
mationen positionieren und bewegen.
Die Kontrolle der Schnittführung kann dadurch noch weiter ver
bessert werden, daß das durch das Okular des Operationsmikro
skopes sichtbare Operationsfeld kontinuierlich mit einer Video
kamera aufgezeichnet und die aufgezeichneten Bilder in Echtzeit
einer Bildverarbeitungseinheit zugeführt werden, wobei die Da
ten vom Ausgang der Bildverarbeitungseinheit der Datenverarbei
tungsanlage zugeführt und dort kontinuierlich mit der Abbildung
der Schnittflächen verglichen werden. Bei Abweichungen des
chirurgischen Instruments von der vorgeplanten Schnittfläche
kann der Chirurg dann mittels eines optischen oder akustischen
Warnsignals auf die Abweichungen hingewiesen werden. Weiter
kann eine in Echtzeit von der Datenverarbeitungsanlage gesteu
erte Instrumentenführung für das vom Chirurgen verwendete In
strument eingesetzt werden, die dem Chirurgen die Ausführung
aller Bewegungen überläßt, ihn jedoch auf Bewegungspfade ein
grenzt die der geplanten Schnittführung mit gewissen Toleranzen
entsprechen.
Die Instrumentenführung kann dabei z. B. über einen Servomecha
nismus mit elektrischer, pneumatischer oder hydraulischer Betä
tigung mit einer entsprechend der Größe der Abweichungen va
riierenden, der vom Chirurgen ausgeübten Schnittkraftkomponente
entgegengesetzten Kraftkomponente beaufschlagt werden.
Besondere Bedeutung hat dieses Verfahren bei der Resektion er
krankter Knochenbezirke, in die anschließend ein vorgefertiges
individuelles Implantat eingesetzt werden soll. Die durch ein
Herstellungsverfahren des Implantats unter Verwendung von CAD
oder durch Abtastung erhaltenen geometrische Daten der Grenz
flächen des Implantats zum Knochen hin stellen in diesem Fall
die Schnittflächen dar, die durch die Osteotomie dargestellt
werden müssen.
Claims (46)
1. Verfahren zur Planung und Kontrolle eines chirurgischen Ein
griffs, wobei ein Operationsfeld festgelegt und mindestens eine
Soll-Abbildung des Operationsfeldes aus nichtinvasiv erfaßbaren
Strukturdaten erzeugt und der Planung mindestens einer Schnitt
fläche zugrundegelegt wird, entlang derer während des Eingriffs
Gewebe getrennt werden soll, dadurch gekennzeichnet, daß an
schließend eine Abbildung der geplanten Schnittfläche erzeugt
wird, die während des Eingriffs einer Ist-Abbildung des Opera
tionsfelds überlagert oder auf das Operationsfeld selbst proji
ziert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Planung der Schnittfläche eine dreidimensionale Soll-Abbildung
zugrundegelegt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
eine dreidimensionale, der Soll-Abbildung überlagerte Abbildung
der Schnittfläche erzeugt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Soll-Abbildung rechnergestützt aus Daten un
terschiedlich erzeugter Aufnahmen erstellt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Aufnahmen das Operationsfeld in jeweils übereinanderliegenden
Schichten abbilden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß beim Erstellen der Soll-Abbildung Computertomo
graphien, Kernspinresonanz-, Ultraschall-, und/oder Röntgenauf
nahmen des Operationsfeldes ausgewertet werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Soll-Abbildung als Datensatz im Speicher einer
DVA gespeichert wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Soll-Abbildung zur Planung des Eingriffs auf
einer Bildwiedergabevorrichtung abgebildet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Abbildung der Schnittfläche der Soll-Abbildung
überlagert wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß sich die Schnittfläche visuell von der Soll-Ab
bildung abhebt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Schnittfläche als transparente oder semi
transparente Linie dargestellt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Abbildung der Schnittfläche als Datensatz
gespeichert wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge
kennzeichnet, daß eine dreidimensionale Abbildung der Schnitt
fläche als 3D-Datensatz gespeichert wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Abbildung der geplanten Schnittfläche mit
der Ist-Abbildung zur Deckung gebracht wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch ge
kennzeichnet, daß ein Bild des Operationsfelds aus dem Strahlengang
eines Operationsmikroskops einer Bildverarbeitungseinheit
zugeführt und von dort als Datensatz einer DVA übermittelt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Bereich des Operationsfeldes von mindestens
einer Videokamera aufgenommen wird, und daß die aufgenommenen
Bilder einer Bildverarbeitungseinheit zugeführt und von dort als
Datensatz einer DVA übermittelt werden.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet,
daß kontinuierlich Bilder des Operationsfeldes der Bildverar
beitungseinheit zugeführt werden.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch ge
kennzeichnet, daß mit Hilfe zweier nebeneinander angeordneter
Videokameras stereoskopische Bilder des Operationsfeldes erzeugt
werden.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch ge
kennzeichnet, daß der von der Bildverarbeitungseinheit übermit
telte Datensatz in der DVA mit dem Datensatz der Soll-Abbildung
verglichen wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch ge
kennzeichnet, daß vor dem Eingriff die Raumlage des Operations
feldes in einem festgelegten Koordinatensystem vermessen wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch ge
kennzeichnet, daß Korrelationsfaktoren berechnet werden, um die
Koordinatensysteme und/oder den Maßstab von Ist- und Soll-Ab
bildung zur Deckung zu bringen.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine
entsprechend korrigierte, mit der Ist-Abbildung zur Deckung ge
brachte Abbildung der Schnittfläche rechnergestützt erzeugt wird.
23. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet,
daß anschließend die korrigierte Abbildung der Schnittfläche in
den Strahlengang des Operationsmikroskops eingespiegelt wird.
24. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet,
daß anschließend die korrigierte Abbildung der Schnittfläche auf
einer Bildwiedergabeeinrichtung der Ist-Abbildung überlagernd
wiedergegeben wird.
25. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet,
daß anschließend die korrigierte Abbildung der Schnittfläche auf
den Bereich des Operationsfeldes projiziert wird.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch ge
kennzeichnet, daß die projizierte Schnittfläche von einer den
Eingriff vornehmenden Person mittels einer ein Stereobild der
Schnittfläche erzeugenden Vorrichtung betrachtet wird.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Raumlage mindestens eines beim Eingriff
verwendeten chirurgischen Instrumentes gegenüber dem festgelegten
Koordinatensystem kontinuierlich oder intermittierend gemessen
wird.
28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß bei
Abweichungen des Instruments von der Schnittfläche ein akustisches
oder optisches Warnsignal betätigt wird.
29. Verfahren nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet,
daß die Führung des Instruments entlang der Schnittfläche durch
eine von der DVA gesteuerte Instrumentenführung unterstützt wird.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch ge
kennzeichnet, daß neben der Schnittfläche mindestens eine Hin
weislinie auf verletzliche Gewebeteile wie Gefäße, Nerven oder
dergleichen und/oder mindestens eine Resektionslinie als Datensatz
gespeichert und die Ist-Abbildung überlagernd wiedergegeben oder
auf das Operationsfeld projiziert wird.
31. Vorrichtung zur Planung und Kontrolle eines chirurgischen
Eingriffs, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem
der Ansprüche 1 bis 30, gekennzeichnet durch eine Daten
verarbeitungsanlage (DVA), von welcher mindestens eine Soll-Ab
bildung des Operationsfelds aus zuvor erfaßten Strukturdaten
erzeugt und gemeinsam mit mindestens einer auf der Grundlage der
Soll-Abbildung geplanten Schnittfläche gespeichert werden kann,
entlang derer während des Eingriffs Gewebe getrennt werden soll,
sowie durch mindestens eine Bildwiedergabevorrichtung für die
Projektion der Schnittfläche und/oder der Soll-Abbildung während
des Eingriffs auf das Operationsfeld.
32. Vorrichtung nach Anspruch 31, gekennzeichnet durch eine
Einrichtung zum Vermessen des Operationsfelds.
33. Vorrichtung nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bildwiedergabevorrichtung zwei einander in schneller Folge
überlagerte Halbbilder erzeugt.
34. Vorrichtung nach Anspruch 33, gekennzeichnet durch eine mit
der Bildwiedergabevorrichtung synchron gesteuerte stereoskopische
Videodarstellungseinheit für die den Eingriff durchführende Per
son.
35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 34, gekennzeichnet
durch einen Laser zum Projizieren der Soll-Abbildung und/oder der
Abbildung der Schnittfläche.
36. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 34, gekennzeichnet
durch zwei Videoprojektionsröhren zum Projizieren der Soll-Abbil
dung und/oder der Abbildung der Schnittfläche.
37. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 36, gekennzeichnet
durch eine von der DVA gesteuerte Ablenkvorrichtung zum Ablenken
der projizierten Abbildung.
38. Vorrichtung zur Planung und Kontrolle eines chirurgischen Ein
griffs, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem
der Ansprüche 1 bis 30, gekennzeichnet durch mindestens ein Bild
aufnahmegerät zum Herstellen einer kontinuierlichen Ist-Abbildung
des Operationsfelds, eine Datenverarbeitungsanlage (DVA), von wel
cher mindestens eine Soll-Abbildung des Operationsfelds aus zuvor
erfaßten Strukturdaten erzeugt, gemeinsam mit mindestens einer
geplanten Schnittfläche gespeichert und mit der Ist-Abbildung zur
Deckung gebracht werden kann, sowie durch mindestens eine Bildwie
dergabevorrichtung für die Darstellung der der Ist-Abbildung über
lagerten Schnittfläche und/oder Soll-Abbildung.
39. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 38, gekennzeichnet
durch eine Vorrichtung zum Einlesen von Koordinaten mindestens
einer die Soll-Abbildung überlagernd dargestellten Schnittfläche.
40. Vorrichtung nach Anspruch 38 oder 39, gekennzeichnet durch
mindestens zwei Bildaufnahmegeräte zum Aufzeichnen einer ste
reoskopischen Ist-Abbildung des Operationsfelds.
41. Vorrichtung nach einem, der Ansprüche 38 bis 40, gekennzeichnet
durch eine an das Bildaufnahmegerät angeschlossene Bildverarbei
tungseinheit.
42. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 38 bis 41, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Bildwiedergabevorrichtung im Sichtfeld einer
den Eingriff durchführenden Person angeordnet ist.
43. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 38 bis 42, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Bildwiedergabevorrichtung ein Monitor ist.
44. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 43, gekennzeichnet
durch ein Operationsmikroskop mit Mitteln zum Einspiegeln der
Soll-Abbildung und/oder der Schnittfläche in den Strahlengang des
Mikroskops.
45. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 44, gekennzeichnet
durch mindestens ein mit einer Meßvorrichtung zum Messen seiner
Koordinatenlage gekoppeltes chirurgisches Instrument.
46. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 45, gekennzeichnet
durch mindestens ein mit einer von der DVA gesteuerten Instrumen
tenführung gekoppeltes chirurgisches Instrument.
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