DE10049938A1 - Device for assisting in medical interventions in patient head area has a helmet arrangement for secure attachment of an instrument carrier to the patient head, ensuring that there is no relative movement of head and carrier - Google Patents

Device for assisting in medical interventions in patient head area has a helmet arrangement for secure attachment of an instrument carrier to the patient head, ensuring that there is no relative movement of head and carrier

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Abstract

Device comprises an instrument support (3) and instrument holder (34) that can be moved freely with associated measurement sensors for determining its position in a coordinate system. The instrument carrier is fixed to a patient head using a helmet (2) arrangement. A computer unit with memory, display, etc. is used with the instrument holder to assist the doctor or surgeon. A computer unit comprises display, memory for 2 or 3-D images of the operation area, arrangement for reproduction of the operation area on the display, means for inputting reference points and means for linking instrument holder position to the computer such that the actual instrument carrier position can be shown on the display.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung eines computergestützten medizinischen Eingriffs an einem Patienten.The invention relates to a device for carrying out a computer-assisted medical intervention on a patient.

Derartige Vorrichtungen sind in verschiedenen medizinischen Anwendungsgebieten bereits bekannt und kommen überall dort zum Einsatz, wo es auf eine äußerst präzise Handhabung der für die Durchführung des Eingriffs einzusetzenden Instrumente ankommt, sei es, weil dem Patienten bei Ungenauigkeiten des Eingriffs hohe Risiken drohen, wie es etwa bei Operationen des Gehirns oder der Wirbelsäule der Fall ist, oder weil der zur Verfügung stehende Operationsbereich räumlich sehr stark begrenzt ist, wie es beispielsweise bei Operationen im Bereich des Kiefers, etwa zum Einsetzen von Zahnimplantaten der Fall ist.Such devices are used in various medical Application areas already known and are used everywhere there, where there is an extremely precise handling of the for the implementation of the Instruments to be used during the intervention, be it because of the patient Inaccuracies of the intervention threaten high risks, as is the case with Brain or spine surgery is the case, or because of that The available operating area is very limited in space, as it is for example in operations in the area of the jaw, for example for insertion of dental implants is the case.

Aus der US 5,755,725 ist beispielsweise eine Vorrichtung zur Durchführung eines computergestützten medizinischen Eingriffs an einem Patienten bekannt, die einen in einem Koordinatensystem frei bewegbaren Instrumententräger sowie ein den Instrumententräger mit hoher Präzision steuerndes Computersystem umfaßt, wobei der Instrumententräger ortsfest beispielsweise an einer Decke des Operationsraumes befestigt ist. Hierdurch wird jedoch ein großer Platzbedarf hervorgerufen. From US 5,755,725, for example, a device for carrying out a computer-assisted medical intervention on a patient, the one instrument carrier freely movable in a coordinate system as well as a one that controls the instrument carrier with high precision Computer system comprises, the instrument carrier stationary For example, is attached to a ceiling of the operating room. hereby however, a large amount of space is required.  

Für Operationen im Kopfbereich eines Patienten, vornehmlich für die Entfernung von Hirntumoren, ist es des weiteren aus der DE 37 17 871 C3 bekannt, einen Instrumententräger ortsfest an einem Behandlungstisch für den Patienten zu befestigen und den Patienten auf dem Behandlungstisch zu fixieren, so daß mittels des Instrumententrägers ein medizinischer Eingriff mit hoher Genauigkeit durchführbar ist.For operations in the head area of a patient, primarily for the Removal of brain tumors, it is further from DE 37 17 871 C3 known an instrument carrier stationary on a treatment table for the Fasten patient and the patient on the treatment table too fix, so that a medical intervention with the instrument holder high accuracy is feasible.

Allen diesen bekannten Verfahren ist es zu eigen, daß zunächst beispielsweise mittels eines Computertomographen Schichtaufnahmen der Eingriffsumgebung des Patienten angefertigt und in einem Computersystem abgespeichert werden, wobei in den erstellten Aufnahmen auch markante Referenzpunkte am Patienten, beispielsweise Zahnlücken zwischen zwei Zähnen oder dergleichen markiert werden. Diese Registrationspunkte werden nachfolgend zu Beginn des medizinischen Eingriffs mit einem am Instrumententräger befestigten Instrument real am Patienten als reale, den Registrationspunkten entsprechende Meßpunkte abgetastet, so daß dann ein den Instrumententräger in seinen Bewegungen und Orientierungen kontrollierendes Computersystem mittels geeigneter Software einen Abgleich zwischen der realen Patientenumgebung und der aus den Aufnahmen erzeugten Darstellung der Patientenumgebung herstellen und das am Instrumententräger befestigte Instrument mit einer sehr hohen Präzision führen kann, die auch einem erfahrenen Operateur von Hand nicht möglich ist.It is characteristic of all these known methods that, for example, initially by means of a computer tomograph slice images of the interventional area made by the patient and stored in a computer system be, with striking reference points in the recordings on the patient, for example tooth gaps between two teeth or the like are marked. These registration points are below at the beginning of the medical intervention with one on the instrument holder attached instrument real to the patient as real, the registration points Corresponding measuring points are scanned so that a Instrument carrier controlling its movements and orientations Computer system using suitable software to compare the real patient environment and the representation generated from the recordings of the patient environment and the one attached to the instrument holder Instrument with a very high precision, which can also be a experienced surgeon by hand is not possible.

Die Schwierigkeit bei den bisher bekannten Vorrichtungen zur Durchführung derartiger computergestützter medizinischer Eingriffe besteht darin, den Patienten im Bereich des Körperteiles, an welchem der medizinische Eingriff stattfinden soll, während der gesamten Dauer des Eingriffs an möglichst jeglicher Bewegung zu hindern, da bereits durch kleinste Bewegungen der erzielte Abgleich zwischen den Registrationspunkten und den realen Meßpunkten unbrauchbar wird und die Genauigkeit des medizinischen Eingriffs verlorengeht. Es ist sodann ein aufwendiges neues Abgleichen nötig, welches mit hohem Aufwand verbunden ist. The difficulty with the previously known devices for performing of such computer-assisted medical interventions is the Patients in the area of the body part on which the medical intervention should take place during the entire duration of the intervention to prevent any movement, since even the smallest movements of the achieved comparison between the registration points and the real ones Measuring points become unusable and the accuracy of the medical intervention get lost. A complex new adjustment is then necessary, which is associated with great effort.  

Man hat von daher bisher vorgeschlagen, bei medizinischen Eingriffen, beispielsweise am Kopf eines Patienten, zusätzlich eine Peilvorrichtung zu befestigen, die eine kontinuierliche Verfolgung der Kopfbewegungen des Patienten und eine kontinuierliche Korrektur der Steuerung des Instrumententrägers entsprechend dieser Kopfbewegungen ermöglicht, siehe US 5,755,725, wobei jedoch zusätzliche Meßeinrichtungen und hohe Rechenleistung erforderlich sind. Dies ist sehr aufwendig.It has therefore been proposed so far for medical interventions, for example on the head of a patient, an additional direction finder attach, which is a continuous tracking of the head movements of the Patient and a continuous correction of the control of the Enables the instrument holder according to these head movements, see US 5,755,725, however, additional measuring devices and high Computing power is required. This is very time-consuming.

Auch ist bereits eine Fixierung des Patientenkopfes mittels Fixationsgestellen oder dergleichen vorgeschlagen worden. Diese Fixationsgestelle haben jedoch den wesentlichen Nachteil, daß sie zum einen für den Patienten unangenehm sind und zum anderen den freien Zugriff auf die Eingriffsumgebung unnötig erschweren.A fixation of the patient's head by means of fixation racks is also already or the like have been proposed. However, these fixation frames have the main disadvantage that they are uncomfortable for the patient and on the other hand free access to the intervention environment is unnecessary difficult.

Die Erfindung hat sich von daher die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zur Durchführung eines computergestützten medizinischen Eingriffs an einem Patienten vorzuschlagen, die einen sehr kompakten Aufbau aufweist, so daß auch eine Anwendung in üblichen Behandlungsräumen von Ärzten ermöglicht ist und gleichzeitig eine besonders hohe Positionierungsgenauigkeit erzielt wird, wobei auch unvermeidliche Patientenbewegungen ausgeglichen werden können.The invention has therefore set itself the task of a device for Carrying out a computer-assisted medical intervention on one To propose patients that have a very compact structure, so that also allows use in the usual treatment rooms of doctors is and at the same time achieves a particularly high positioning accuracy will be compensated for, inevitable patient movements can.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe schlägt die Erfindung eine Vorrichtung mit den folgenden Bestandteilen vor:
To achieve the object, the invention proposes a device with the following components:

  • 1. einen in einem Koordinatensystem frei bewegbaren Instrumententräger, an dem ein medizinisches Instrument befestigbar ist, wobei der Instrumententräger mit Meßeinrichtungen für die Erfassung seiner Bewegungen und Orientierung ausgerüstet ist;1. an instrument carrier that can move freely in a coordinate system which a medical instrument can be attached, the Instrument carrier with measuring devices for the detection of its Movements and orientation is equipped;
  • 2. eine Befestigungsvorrichtung für die Befestigung des Instrumententrägers am Körper des Patienten; 2. a fastening device for fastening the instrument carrier on the patient's body;  
  • 3. eine Datenverarbeitungsanlage mit
    • 1. 3.1) einer Anzeigeeinheit,
    • 2. 3.2) einem Datenspeicher zur Speicherung von zwei- und/oder dreidimensionalen Aufnahmen der Eingriffsumgebung des Patienten,
    • 3. 3.3) einer Einrichtung zur Erzeugung einer auf der Anzeigeeinheit darstellbaren dreidimensionalen Abbildung der Eingriffsumgebung aus den im Datenspeicher gespeicherten Aufnahmen,
    • 4. 3.4) einer Eingabeeinheit zur Eingabe von Registrationspunkten in die Abbildung der Eingriffsumgebung auf der Anzeigeeinheit,
    • 5. 3.5) einer mit den Meßeinrichtungen des Instrumententrägers kommunizierenden Konvertierungseinrichtung, mittels derer eine Konvertierung der Registrationspunkte aus der Abbildung der Eingriffsumgebung mit den Registrationspunkten entsprechenden realen Meßpunkten am Patienten, die mit einem am Instrumententräger befestigten Instrument abgetastet werden, durchführbar und die reale Position des am Instrumententräger befestigten Instruments in der Abbildung auf der Anzeigeeinheit darstellbar ist und nachfolgend anhand der erfaßten Bewegungen und Orientierung des Instrumententrägers fortlaufend aktualisierbar ist.
    3. a data processing system with
    • 1. 3.1) a display unit,
    • 2. 3.2) a data memory for storing two-dimensional and / or three-dimensional images of the interventional environment of the patient,
    • 3. 3.3) a device for generating a three-dimensional image of the interventional environment that can be represented on the display unit from the recordings stored in the data memory,
    • 4. 3.4) an input unit for entering registration points in the representation of the intervention environment on the display unit,
    • 5. 3.5) a conversion device communicating with the measuring devices of the instrument carrier, by means of which a conversion of the registration points from the image of the intervention environment with the registration points corresponding to real measuring points on the patient, which are scanned with an instrument attached to the instrument carrier, can be carried out and the real position of the Instrument carrier attached instrument can be represented in the figure on the display unit and can subsequently be continuously updated on the basis of the detected movements and orientation of the instrument carrier.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous refinements and developments of the invention Device are specified in the subclaims.

Zur Lösung der vorangehend erläuterten Aufgabe bedient sich die Erfindung eines Punktreferenzsystemes mit Registrationspunkten in der erzeugten dreidimensionalen Abbildung der Eingriffsumgebung und real am Patienten abgegriffenen und diesen Registrationspunkten entsprechenden Meßpunkten, so daß eine exakte Anzeige der Position des am Instrumententräger befestigten Instruments in der Abbildung der Eingriffsumgebung erzielbar wird.The invention makes use of the above-described object a point reference system with registration points in the generated three-dimensional image of the intervention environment and real on the patient tapped measuring points corresponding to these registration points,  so that an exact indication of the position of the instrument carrier attached instrument can be achieved in the illustration of the intervention environment.

Um nun unerwünschte Verschlechterungen dieser Positionierungsgenauigkeit infolge von Bewegungen des Patienten auszugleichen bzw. vollständig zu eliminieren, schlägt die Erfindung eine Befestigungsvorrichtung für die Befestigung des Instrumententrägers vor, die unmittelbar am Körper des Patienten, vorzugsweise in unmittelbarer Nähe zur Eingriffsumgebung befestigt wird.Now about undesired deterioration in this positioning accuracy due to movements of the patient to compensate or completely eliminate, the invention proposes a fastening device for the Attachment of the instrument carrier in front, which is directly on the body of the Patients, preferably attached in close proximity to the surgical environment becomes.

Bei einer Operation im Kopfbereich des Patienten wird hierzu die Befestigungsvorrichtung vorzugsweise ebenfalls am Kopf des Patienten befestigt, bei einer Operation in Kniebereich des Patienten kann beispielsweise eine Befestigung der Befestigungsvorrichtung für den Instrumententräger am Oberschenkel des Patienten sinnvoll sein.In the case of an operation in the head area of the patient, the Fastening device preferably also on the patient's head attached, for example, during an operation in the patient's knee area a fastening of the fastening device for the instrument carrier on Thighs of the patient may be useful.

Bei bestimmten Operationen, z. B. im Hüftgelenks- oder Wirbelsäulenbereich kann auch vorgesehen sein, die Befestigungsvorrichtung unmittelbar an hierfür geeigneten Knochen des Patienten zu befestigen.For certain operations, e.g. B. in the hip or spine area can also be provided, the fastening device directly to this appropriate patient's bone.

In jedem Falle wird durch diese erfindungsgemäß vorgeschlagene Befestigungsvorrichtung erreicht, daß bei einer Bewegung des Patienten, beispielsweise einer Kopfbewegung, und einem am Kopf durchzuführenden medizinischen Eingriff die Genauigkeit der Positionierung des Instruments nicht verlorengeht, da auch die Befestigungsvorrichtung und damit der an dieser befestigte Instrumententräger in gleicher Weise mitbewegt wird und der zuvor erzielte Abgleich zwischen den Registrationspunkten und den realen Meßpunkten nicht verlorengehen kann.In any case, this proposed by the invention Fastening device achieves that when the patient moves, for example a head movement and one to be carried out on the head medical intervention does not affect the accuracy of the positioning of the instrument is lost, since the fastening device and thus the on this attached instrument carrier is moved in the same way and the previously achieved comparison between the registration points and the real ones Measuring points cannot be lost.

Auf diese Weise wird eine hohe Positionierungsgenauigkeit ermöglicht, ohne daß die erfindungsgemäße Vorrichtung auf externe Abtasteinrichtungen für die Bewegungen des Patienten mit verbundenem hohen Ausrüstungs- und Rechenaufwand zurückgreifen müßte. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist von daher ohne großen baulichen Aufwand innerhalb eines Operationsraumes einsetzbar.In this way, a high positioning accuracy is made possible without that the device according to the invention on external scanning devices for the Movements of the patient with associated high equipment and Computational effort would have to fall back on. The device according to the invention is  therefore without great structural effort within an operating room used.

Wesentlicher Vorteil bei der Benutzung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der Bewegungen des Patienten auf die Genauigkeit des medizinischen Eingriffs keinen Einfluß mehr haben, ist es, daß der Patient allenfalls lokal betäubt werden muß, auf eine den Patienten belastende Vollnarkose aber verzichtet werden kann, da keine vollständige Immobilisierung des Patienten mehr benötigt wird.Significant advantage when using the device according to the invention, when moving the patient to the accuracy of the medical Intervention no longer has any influence, it is that the patient at most locally must be anesthetized, but to a general anesthetic that is stressful for the patient can be dispensed with because the patient is not completely immobilized more is needed.

Für die Durchführung von Operationen im Kopfbereich des Patienten, wie die Durchführung eines computergestützten Implantierens von Zahnimplantaten im Kiefer des Patienten, wird gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgeschlagen, daß die Befestigungs­ vorrichtung nach Art einer Kopfhaube, beispielsweise mit gitterartiger Struktur ausgebildet und am Kopf des Patienten befestigbar ist.For performing operations on the patient's head area, such as the Implementation of a computer-assisted implantation of dental implants in the The patient's jaw is, according to an advantageous embodiment of the Device proposed according to the invention that the attachment device like a hood, for example with a lattice-like structure trained and attachable to the patient's head.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die bei Operationen an den Gliedmaßen des Patienten einsetzbar ist, beispielsweise bei Knieoperationen, schlägt vor, daß die Befestigungsvorrichtung als Manschette ausgebildet ist und an Gliedmaßen, z. B. dem Oberschenkel des Patienten befestigbar ist.Another preferred embodiment of the invention Device that can be used during operations on the patient's limbs is, for example in knee surgery, suggests that the Fastening device is designed as a cuff and on limbs, z. B. the thigh of the patient is attachable.

Auch ist es möglich, die erfindungsgemäße Vorrichtung unmittelbar am Kiefer und/oder anderen anatomischen Partien des Kopfes des Patienten zu befestigen, um Operationen im Kopfbereich desselben durchführen zu können.It is also possible to mount the device according to the invention directly on the jaw and / or other anatomical parts of the patient's head fasten in order to be able to perform operations in the head area of the same.

Eine mit hoher Stabilität und Genauigkeit durchführbare Befestigung der Befestigungsvorrichtung am Patienten, die gleichzeitig sehr schonend für diesen ist, kann mittels Unterdruck erfolgen, so daß beispielsweise die vorgeschlagene Kopfhaube oder Manschette, die die Befestigungsvorrichtung bildet, mittels eines anlegbaren Unterdrucks am entsprechenden Körperteil des Patienten befestigbar ist. A fastening of the with high stability and accuracy Fastening device on the patient, which at the same time is very gentle on this can be done by means of negative pressure, so that, for example proposed hood or cuff that the fastening device forms, by means of a negative pressure that can be applied to the corresponding part of the body Patient is attachable.  

Anstelle einer mit Unterdruck erfolgenden Fixierung der Befestigungs­ vorrichtung am Patienten kann auch eine Fixierung mittels Überdruck durch befüllbare Polster, anformbare Kissen etc., die durch Gase oder Flüssigkeiten aufgefüllt werden, oder mechanische Befestigungen, wie anschraubbare Druckstempel oder dergleichen bewirkt werden. Auch eine unmittelbare Verschraubung der Befestigungsvorrichtung mit dem Patienten ist möglich.Instead of fixing the fastening with negative pressure device on the patient can also be fixed by means of overpressure fillable cushions, moldable cushions etc., caused by gases or liquids be refilled, or mechanical fastenings, such as screw-on Stamp or the like can be effected. Also an immediate one It is possible to screw the fastening device to the patient.

Zur weiteren Steigerung der Positionierungsgenauigkeit kann darüber hinaus auch vorgesehen sein, daß die Befestigungsvorrichtung mindestens eine als Kupplungsbereich für eine lösbare Verbindung mit einer ortsfesten Einrichtung, wie Behandlungsstuhl, Behandlungstisch, höhenverstellbare Haltesäule und/oder eine Bilderzeugungseinrichtung ausgebildete Stelle aufweist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich von daher in eine OP-Raum Umgebung integrieren.To further increase the positioning accuracy can also be used also be provided that the fastening device at least one as Coupling area for a detachable connection to a fixed device, such as treatment chair, treatment table, height-adjustable support column and / or an image-forming device. The The device according to the invention can therefore be placed in an operating room Integrate the environment.

Der Instrumententräger der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist bevorzugt lösbar an der Befestigungsvorrichtung befestigbar, wobei insbesondere Mittel zum lagegenauen reproduzierbaren lösbaren Befestigen des Instrumententrägers an der Befestigungsvorrichtung vorgesehen sind, um auch bei einem notwendig werdenden vorübergehenden Abnehmen des Instrumententrägers von der Befestigungsvorrichtung die Genauigkeit des erzielten Abgleiches zwischen den Registrationspunkten und den realen Meßpunkten beibehalten zu können. Die Befestigungsvorrichtung kann auch mehr als einen Kupplungsbereich für die Befestigung des Instrumententrägers aufweisen, um verschiedene Befestigungspunkte zu bieten, die je nach Art des Eingriffs ausgewählt werden können.The instrument carrier of the device according to the invention is preferred releasably attachable to the fastening device, in particular means for precise, reproducible, detachable fastening of the Instrument carrier are provided on the fastening device to also if the temporary decrease of the Instrument holder from the fastening device the accuracy of the achieved comparison between the registration points and the real ones To be able to maintain measuring points. The fastening device can also more than one coupling area for attaching the instrument carrier have to offer different attachment points, depending on the type of Intervention can be selected.

Zur Abtastung der realen Meßpunkte am Patienten kann entweder ein für den medizinischen Eingriff vorgesehenes und im Instrumententräger gehaltertes Instrument oder zur Abtastung der Meßpunkte auch ein spezielles Abtastinstrument mit definierten Abmessungen vorgesehen sein, welches am Instrumententräger befestigbar ist. To scan the real measuring points on the patient, either one for the medical intervention provided and held in the instrument holder Instrument or to scan the measuring points also a special one Scanning instrument with defined dimensions can be provided, which on Instrument carrier is attachable.  

Insbesondere ist vorgesehen, daß eine Vielzahl unterschiedlicher Instrumente, wie Bohrer, Fräse, Schraubendreher, Nadel, Zeigerspitze, Schablone, Abtaster, Sonde, Haltevorrichtungen für Implantate oder Hilfsmittel, wie Schrauben, Marker etc., die zur Durchführung eines medizinischen Eingriffs am Patienten benötigt werden, wahlweise am Instrumententräger in jeweils definierter Lage befestigbar sind. Eine Instrumentendatenbank, in der die geometrischen Daten der Instrumente abgespeichert und der Konvertierungseinrichtung für die Darstellung der Position in der Abbildung der Eingriffsumgebung auf der Anzeigeeinrichtung zuführbar sind, gewährleistet, daß auch nach einem Wechsel des Instruments stets dessen korrekte Position in der Abbildung der Eingriffsumgebung für den behandelnden Arzt oder Operateur sichtbar ist.In particular, it is provided that a large number of different instruments, such as drill, milling machine, screwdriver, needle, pointer tip, template, scanner, Probe, holding devices for implants or aids, such as screws, Markers etc. that are used to carry out a medical intervention on the patient are required, optionally on the instrument holder in a defined position are attachable. An instrument database in which the geometric data the instruments are stored and the conversion device for the Representation of the position in the illustration of the intervention area on the Display device can be fed, ensures that even after a Changing the instrument always its correct position in the illustration of the The interventional environment is visible to the attending doctor or surgeon.

Zu diesem Zweck können die Instrumente vorteilhaft eine Codierung aufweisen und der Instrumententräger mit einer Leseeinrichtung für die Codierung ausgerüstet sein, mittels derer die Codierung bei Befestigung eines Instruments am Instrumententräger automatisch erfaßbar ist. Somit können die der Codierung zugeordneten geometrischen Daten des jeweiligen Instruments aus dem Datenspeicher der Konvertierungseinrichtung zugeführt werden, so daß die korrekte Position des Instruments in der Abbildung der Eingriffsumgebung angezeigt wird.For this purpose, the instruments can advantageously be encoded have and the instrument carrier with a reading device for the Coding be equipped, by means of which the coding when attaching a Instruments on the instrument holder is automatically detectable. So you can the geometric data associated with the coding of the respective Instruments supplied from the data memory of the conversion device so that the correct position of the instrument in the illustration of the Interventional environment is displayed.

Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung umfaßt die Vorrichtung auch eine Einrichtung zur Planung und Simulation des medizinischen Eingriffs in der Abbildung der Eingriffsumgebung, wodurch dessen Anwendungsmöglichkeiten erheblich erweitert werden. Eine solche Einrichtung zur Planung und Simulation des medizinischen Eingriffs kann beispielsweise in Gestalt einer auf der Datenverarbeitungsanlage installierten Software ausgebildet sein, deren erzeugbare Simulation im Datenspeicher in Arbeitsschritte unterteilt abspeicherbar ist. Eine solche Software kann beispielsweise von entsprechend adaptierten CAD-Programmen gebildet sein, die in der Industrie auch zur Steuerung von intelligenten Werkzeugmanipulatoren, wie Arbeitsrobotern und dergleichen verwendet werden. According to a further proposal of the invention, the device also comprises a facility for planning and simulating the medical intervention in the Illustration of the intervention environment, which makes it possible to use it be expanded considerably. Such a facility for planning and Simulation of the medical intervention can, for example, take the form of a software installed in the data processing system should be designed Generable simulation in data storage divided into work steps can be saved. Such software can, for example, by adapted CAD programs are formed, which are also used in industry Control of intelligent tool manipulators such as work robots and the like can be used.  

Ferner kann eine Steuerungseinrichtung vorgesehen sein, mittels dessen ein Vergleich der im Datenspeicher abgerufenen Arbeitsschritte mit den von der Konvertierungseinrichtung ermittelten Instrumentenpositionen durchführbar ist. Wenn der behandelnde Arzt oder Operateur das Instrument, welches am Instrumententräger befestigt ist, entsprechend der vorher festgelegten Simulation während des medizinischen Eingriffs führt, kann die Steuerungseinrichtung permanent die als Sollwerte aufzufassenden Arbeitsschritte aus dem Datenspeicher mit den als Istwerte aufzufassenden Instrumentenpositionen aus der Konvertierungseinrichtung vergleichen und bei einem Auftreten von Abweichungen optische und/oder akustische Warnsignale abgeben, um dem Operateur die präzise Führung des Instruments zu ermöglichen.Furthermore, a control device can be provided, by means of which a Comparison of the work steps retrieved in the data store with those of the Instrument device determined conversion device is feasible. If the attending doctor or surgeon uses the instrument that is on Instrument carrier is attached, according to the previously determined Can lead to simulation during the medical procedure Control device permanently to be understood as setpoints Work steps from the data memory with those to be understood as actual values Compare instrument positions from the conversion facility and at an occurrence of deviations optical and / or acoustic warning signals to give the operator precise guidance of the instrument enable.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können somit Instrumente oder Hilfsinstrumente, wie Bohrschablonen entsprechend einer Simulation und Optimierung mit höchster Genauigkeit angewendet werden.With the device according to the invention, instruments or Auxiliary instruments, such as drilling templates according to a simulation and Optimization can be applied with the highest accuracy.

Es ist darüber hinaus auch vorgesehen, daß der Instrumententräger von der Steuerungseinrichtung anhand der aus dem Datenspeicher abgerufenen Arbeitsschritte automatisiert steuerbar und bewegbar ist, wozu der Instrumententräger mit entsprechenden Antrieben ausgestattet wird, so daß eine automatisierte und mit höchster Präzision ablaufende Bewegung der am Instrumententräger befestigten Instrumente während des medizinischen Eingriffs ermöglicht wird, über deren korrekten Ablauf der behandelnde Arzt oder Operateur wacht und gegebenenfalls Protokoll geschrieben wird, so daß eine vollständige Dokumentation des Eingriffs ermöglicht ist. Hierbei stehen ihm sowohl die Anzeigevorrichtung mit der Abbildung der Eingriffsumgebung einschließlich der von der Konvertierungseinrichtung eingebrachten Position des Instruments wie auch die reale optische Kontrolle am Patienten zur Verfügung.It is also provided that the instrument carrier from the Control device based on those retrieved from the data memory Steps can be controlled and moved automatically, which is why Instrument carrier is equipped with appropriate drives so that an automated movement of the am Instrument carriers attached instruments during medical Intervention is made possible via the correct procedure of the attending doctor or surgeon watches and, if necessary, protocol is written so that complete documentation of the intervention is made possible. Stand here him both the display device with the image of the interventional environment including the position brought in by the converter of the instrument as well as the real optical control on the patient Available.

Im folgenden sollen weiteren Einzelheiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung am Beispiel eines Einsatzes der erfindungsgemäßen Vorrichtung für das computergestützte Implantieren von Zahnimplantaten in den Kiefer eines Patienten unter Bezugnahme auf die lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:The following are further details of the device according to the invention using an example of the use of the device according to the invention for  computer-assisted implantation of dental implants in the jaw Patients with reference to the only one embodiment illustrative drawings are explained in more detail. Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung an einem Patienten, Fig. 1 is a schematic representation of the device according to the invention to a patient,

Fig. 2 die verschiedenen Abhängigkeiten, die zur Durchführung eines medizinischen Eingriffs mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu beachten sind, Fig. 2, the various dependencies that must be observed to perform a medical procedure with the inventive device,

Fig. 3 die Wechselwirkungen innerhalb des Systems zwischen Patient und Vorrichtung, Fig. 3, the interactions within the system between the patient and the device,

Fig. 4 eine schematische Übersicht des mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchführbaren medizinischen Eingriffs, Fig. 4 is a schematic overview of the apparatus can be carried out with the inventive medical procedure,

Fig. 5a und 5b eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. FIGS. 5a and 5b show a further embodiment of the inventive device.

Die Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Vorrichtung zum Durchführen eines medizinischen Eingriffs am Kopf eines Patienten 1, beispielsweise um Zahnimplantate im Kiefer des Patienten 1 befestigen zu können. Fig. 1 shows a schematic representation of an apparatus for performing a medical procedure on a patient's head 1, to be able to fasten, for example, dental implants in the jaw of the patient 1.

Die Vorrichtung umfaßt eine Befestigungsvorrichtung 2, die nach Art einer Haube oder eines Helmes mit einer Schale 20 mit gitterartiger Struktur auf den Kopf des Patienten aufgesetzt wird. Die Schale 20 kann beispielsweise aus einem hochstabilen und leichten Kohlefasermaterial oder dergleichen gefertigt sein. Auf der Innenseite der Schale 20 ist ein in näheren Einzelheiten nicht dargestelltes Netz oder Gitter 21 angeordnet, welches eine Vielzahl von schematisch dargestellten Kugeln 210 umfaßt, die mit einem Unterdruck beaufschlagbar sind, um die als Haube ausgebildete Befestigungsvorrichtung mit hoher Festigkeit und auf eine für den Patienten angenehme Weise am Kopf zu fixieren. Zusätzlich kann noch eine mechanische Fixierung der Schale 20 an Kiefer, Zähnen, Ohren oder anderen anatomischen Partien des Patientenkopfes erfolgen, die eine solche Fixierung ermöglichen.The device comprises a fastening device 2 which is placed on the head of the patient in the manner of a hood or a helmet with a shell 20 with a grid-like structure. The shell 20 can be made, for example, from a highly stable and light carbon fiber material or the like. On the inside of the shell 20 is a net or grid 21 , not shown in more detail, which comprises a plurality of schematically illustrated balls 210 , which can be acted upon by a vacuum, around the fastening device designed as a hood with high strength and on one for the Fix the patient comfortably on the head. In addition, the shell 20 can be mechanically fixed to the jaw, teeth, ears or other anatomical parts of the patient's head, which enable such a fixation.

Einseitig am Rahmen 20 der Haube 2 ist eine Kupplung 22 für einen Instrumententräger 3 angeordnet, an welchem dieser mittels eines Kupplungsstückes 30 befestigbar ist.On one side of the frame 20 of the hood 2 there is a coupling 22 for an instrument carrier 3 , to which the latter can be fastened by means of a coupling piece 30 .

Der Instrumententräger 3 umfaßt hierbei ein erstes Armteil 31 und ein zweites Armteil 33, die über ein Gelenk 32 miteinander verbunden sind, wobei am freien Ende des zweiten Armteiles 33 ein Instrumentenhalter 34 ausgebildet ist, in welchem nicht näher dargestellte medizinische Instrumente halterbar und betätigbar sind. Aufgrund konstruktiver Merkmale ist der Instrumententräger mit vorzugsweise mindestens fünf Freiheitsgraden ausgestattet und innerhalb seines Arbeitsbereiches entsprechend bewegbar.The instrument holder 3 here comprises a first arm part 31 and a second arm part 33 , which are connected to one another via a joint 32 , an instrument holder 34 being formed in the free end of the second arm part 33 , in which medical instruments (not shown in more detail) can be held and actuated. Due to its design features, the instrument carrier is preferably equipped with at least five degrees of freedom and can be moved accordingly within its working range.

Der Instrumententräger 3 ist mittels seines Kupplungsstückes 30 lösbar an der als Befestigungsvorrichtung dienenden Haube 2 befestigt, wobei entsprechende mechanische Mittel vorgesehen sind, um ein lagegenaues reproduzierbares Befestigen des Instrumententrägers 3 an der Befestigungsvorrichtung zu gewährleisten.The instrument carrier 3 is detachably fastened to the hood 2 serving as a fastening device by means of its coupling piece 30 , corresponding mechanical means being provided in order to ensure that the instrument carrier 3 is fastened to the fastening device in a reproducible manner.

Der Instrumententräger 3 ist darüber hinaus mit nicht näher dargestellten Meßeinrichtungen sowie Antrieben für die Messung und Bewirkung von Bewegungen der Armteile 31, 33 sowie zur Messung der Orientierung des Instrumententrägers 3 ausgebildet, so daß dieser zu einem intelligenten medizinischen Werkzeugträger, einem sogenannten Intelligent Micro-Tool Support wird, der nachfolgend mit "IMTS" abgekürzt wird.The instrument holder 3 is also designed with measuring devices and drives (not shown) for measuring and effecting movements of the arm parts 31 , 33 and for measuring the orientation of the instrument holder 3 , so that it becomes an intelligent medical tool holder, a so-called intelligent micro-tool Support will be abbreviated to "IMTS" below.

Die in der Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zur Durchführung eines computergestützten medizinischen Eingriffs an dem Patienten 1 ist in der Lage, mehrere wahlweise am Instrumentenhalter 34 des Instrumententrägers 3 befestigbare Instrumente entsprechend des vorzunehmenden Eingriffs zu haltern und kann dem behandelnden Arzt oder Operateur ermöglichen, seine Operationsfähigkeiten wesentlich zu verbessern, indem er das Instrument, welches am Instrumentenhalter 34 des Instrumententrägers 3 befestigt ist, gemeinsam mit diesem in die Mundhöhle 10 des Patienten einführt und assistiert vom Instrumententräger/IMTS deren optimale Anwendung und Positionierung erzielt.The device shown in FIG. 1 for performing a computer-assisted medical intervention on the patient 1 is capable of holding a plurality of instruments which can optionally be attached to the instrument holder 34 of the instrument holder 3 in accordance with the intervention to be carried out and can enable the attending doctor or surgeon to use his or her surgical skills to substantially improve by, introducing the instrument which is attached to the instrument carrier 3 on the instrument holder 34 together with it into the oral cavity of the patient 10 and assisted by the instrument holder / IMTS achieved their optimal application and positioning.

In der Fig. 5a ist eine als Gitterhaube ausgebildete Befestigungsvorrichtung 2 zum Durchführen eines medizinischen Eingriffs am Kopf eines Patienten 1 dargestellt, wobei die haubenartige Gitterstruktur mittels der Streben 20a, 20b, 20c, 20d, die eine integrale Einheit bilden, hergestellt ist. Die Befestigungsvorrichtung 2 weist hierbei eine im hinteren Kopfbereich in aufrechter Stellung vertikal verlaufende Strebe 20c auf, die an ihren Enden mit Kupplungsbereichen 24.1 und 24.2 ausgestattet ist, um beispielsweise an einem Operationsstuhl, Operationstisch, Ständereinrichtung, bildgebenden System angekoppelt und starr mit diesen während der Dauer eines Eingriffs oder sonstigen Behandlungen verbunden zu werden. Die in aufrechter Position des Patienten horizontale, den Kiefer teilweise umgebende Strebe 20d ist an ihrem Endbereich mit einem Kupplungsbereich 22 zum Befestigen eines Instrumententrägers ausgebildet. Darüber hinaus kann die Befestigungs­ vorrichtung 2 auch noch in anderen Bereichen, beispielsweise der Überkopfstrebe 20a oder der Stirnbandstrebe 20b mit Kupplungsbereichen 22.1, 22.2 und 22.3 für Instrumententräger ausgerüstet sein.In FIG. 5a is a formed as a lattice hood fastening device 2 is shown for performing a medical procedure on a patient's head 1, wherein the hood-like lattice structure by means of struts 20 a, 20 b, 20 c, 20 d, which form an integral unit made is. The fastening device 2 here has a strut 20 c running vertically in the rear head region in an upright position, which is equipped at its ends with coupling regions 24.1 and 24.2 , for example, to be coupled to an operating chair, operating table, stand device, imaging system and rigidly with these during the Duration of an intervention or other treatments. The strut 20 d, which is horizontal in the patient's upright position and partially surrounds the jaw, is formed at its end region with a coupling region 22 for fastening an instrument carrier. In addition, the fastening device 2 can also be equipped in other areas, for example the overhead strut 20 a or the headband strut 20 b with coupling areas 22.1 , 22.2 and 22.3 for instrument carriers.

Der Patient kann somit sowohl in horizontaler, schräger oder vertikaler Lage über die Befestigungsvorrichtung 2 an einer weiteren Unterlage oder Anlage starr und definiert festgelegt werden.The patient can thus be fixed rigidly and in a defined manner both in a horizontal, oblique or vertical position via the fastening device 2 on a further support or system.

In der Fig. 5b ist des weiteren dargestellt, wie bei einer gitterartigen Haube 2 gemäß Fig. 5a ein bügelartiger Instrumententräger 3 an den Kupplungsbereichen 22 der unteren horizontalen Streben 20d starr befestigt ist und dieser Instrumententräger 3 beispielsweise mit einem IMTS ausgestattet ist.In FIG. 5b is further illustrated, as in a grid-like cover 2 of Fig. 5a is a stirrup-like instrument panel 3 is attached d rigidly to the coupling portions 22 of lower horizontal braces 20 and the instrument carrier 3, for example, equipped with a IMTS.

Um nun die Operationsfähigkeit des behandelnden Arztes oder Operateurs zu verbessern, wird ein in der Fig. 4 schematisch dargestellter Ablauf des computergestützten medizinischen Eingriffs am Patienten vorgenommen.In order to improve the operational ability of the attending doctor or surgeon, a sequence of the computer-assisted medical intervention on the patient, shown schematically in FIG. 4, is carried out.

Zunächst wird von einem Radiologen eine Serie von Aufnahmen der Eingriffsumgebung des Patienten mittels geeigneter Bildaufnahmegeräte, wie Röntgengerät, CT-Scanner, MRI-Scanner etc. erstellt. Die vom Radiologen erstellten Bildaufnahmen werden einer Datenbank zugeführt, die der Speicherung der vom Radiologen erstellten zwei- und/oder dreidimensionalen Aufnahmen der Eingriffsumgebung des Patienten dient. Diese Datenbank für die Aufnahmen ist z. B. als 2D/3D-Bilddatenbank ausgebildet und ist auf die Bildaufnahmevorrichtung bezogen und liegt somit in einem ersten Frame oder Koordinatensystem, welches nachfolgend mit {Bild} bezeichnet wird.First, a radiologist makes a series of recordings of the Interventional environment of the patient using suitable image recording devices, such as X-ray machine, CT scanner, MRI scanner etc. created. That from the radiologist The captured images are fed to a database, which the Storage of the two-dimensional and / or three-dimensional created by the radiologist Shots of the patient's surgical environment. This database for the recordings is z. B. designed as a 2D / 3D image database and is on the Image acquisition device related and is thus in a first frame or Coordinate system, which is referred to below as {image}.

Die Datenbank wird nachfolgend zum behandelnden Arzt, Operateur/Zahnarzt versandt, wobei verschiedenste technische Möglichkeiten, wie Abspeicherung auf Bändern, CD-ROM oder Online-Versand über Netzwerke etc. möglich sind.The database then becomes the treating doctor, surgeon / dentist shipped, with various technical options, such as storage on tapes, CD-ROM or online shipping via networks etc. are possible.

Der Operateur/Zahnarzt lädt diese Datenbank der 2D/3D-Aufnahmen in eine zur Vorrichtung gehörige Datenverarbeitungsanlage, die wiederum einen entsprechenden Datenspeicher zur Speicherung der zwei- und/oder dreidimensionalen Aufnahmen der Eingriffsumgebung des Patienten, d. h. der Datenbank aufweist.The surgeon / dentist loads this database of 2D / 3D images into one belonging to the device data processing system, which in turn a corresponding data storage for storing the two and / or three-dimensional images of the patient's surgical environment, d. H. the Database.

Diese Datenverarbeitungsanlage beim Operateur/Zahnarzt ist darüber hinaus in der Lage, eine Offline-Planung des computergestützten medizinischen Eingriffs vorzunehmen, was beispielsweise mit einer entsprechenden Software realisiert werden kann. This data processing system at the surgeon / dentist is also in able to plan offline the computerized medical intervention make what, for example, realized with appropriate software can be.  

Hierzu wird zunächst aus der 2D/3D-Datenbank eine dreidimensionale Datenbank erzeugt, aus der auf einer ebenfalls zur Datenverarbeitungsanlage gehörigen Anzeigeeinheit eine dreidimensionale Abbildung der Eingriffsumgebung aus den im Datenspeicher gespeicherten Aufnahmen erzeugt werden kann. Somit ist der Operateur/Zahnarzt oder sein Assistent in der Lage, innerhalb der Datenbank zu navigieren, um anhand der erstellten Aufnahmen eine Optimierung des medizinischen Eingriffs, z. B. das Implantieren von Zahnimplantaten zu simulieren. Zu diesem Zweck verwendet er eine geeignete Software, in der er die ideale Plazierung von Implantaten relativ zum Kieferknochen und zu anderen Zähnen definieren kann, Messungen und Winkelberechnungen etc. vornehmen kann und die einzelnen Arbeitsschritte festgelegt werden können.For this purpose, the 2D / 3D database first becomes a three-dimensional one Database generated from which also to the data processing system associated display unit a three-dimensional image of the Interventional environment from the recordings stored in the data memory can be generated. So the surgeon / dentist or his assistant is in able to navigate within the database based on the created Recordings an optimization of the medical intervention, e.g. B. that Simulate implantation of dental implants. Used for this purpose he a suitable software in which he the ideal placement of implants relative to the jawbone and other teeth can define measurements and can make angle calculations etc. and the individual Steps can be determined.

Bevor nun der eigentliche computergestützte medizinische Eingriff am Patienten stattfinden kann, müssen noch spezifische Punkte, die als Registrationspunkte bezeichnet werden, definiert werden, die an geeigneten exponierten Stellen, beispielsweise Zahnlücken, bestimmten Knochen­ formationen etc. festgelegt werden können. Es werden hierbei mindestens vier nicht coplanare Registrationspunkte benötigt, um ein reproduzierbares Ergebnis zu erhalten. Mittels einer ebenfalls zur Datenverarbeitungsanlage gehörigen Eingabeeinheit werden diese Registrationspunkte in die Abbildung der Eingriffsumgebung auf der Anzeigeeinheit eingegeben und sind somit auf den die Abbildung der Eingriffsumgebung bildenden Aufnahmen sichtbar. Diese werden aufgrund entsprechender Erfahrung des Operateurs festgelegt. Die Registrationspunkte werden nachfolgend während des medizinischen Eingriffs verwendet, um den Bild-Frame relativ zum Patienten-Frame, der nachfolgend noch näher erläutert wird, zu definieren. Auf diese Weise ist der Operateur in der Lage, die ideale Ausrichtung der Implantate während der Operation aufzufinden. Diese Lage ist im Bild-Frame definiert.Before the actual computer-aided medical intervention on Patients can still have specific points that are considered Registration points are referred to, which are defined at appropriate exposed areas, such as tooth gaps, certain bones formations etc. can be determined. There will be at least four Non-coplanar registration points required to be reproducible Get result. By means of a data processing system corresponding entry unit, these registration points are shown in the figure the intervention environment entered on the display unit and are thus on the images depicting the surrounding area are visible. These are determined based on the surgeon's experience. The registration points are subsequently used during the medical Used to make the image frame relative to the patient frame to be explained in more detail below. In this way it is The surgeon is able to make the ideal alignment of the implants during the Find surgery. This position is defined in the picture frame.

Die Transformation zwischen den Registrationspunkten und der virtuellen Darstellung der Eingriffsumgebung (die Matrix REG_PUNKTE|BILDT) ist unmittelbar bekannt, sobald die Definition der Position der Registrationspunkte in der Abbildung der Eingriffsumgebung abgeschlossen ist.The transformation between the registration points and the virtual one The representation of the intervention environment (the matrix REG_PUNKTE | BILDT) is immediate  known once the definition of the position of the registration points in the Illustration of the intervention environment is complete.

Nachfolgend besteht, wie aus der Fig. 4 ersichtlich, noch die Möglichkeit einer Simulation in der Patientenumgebung, d. h. es können Trajektorien, Begrenzungen etc. abgefahren werden und in Echtzeit auf der Anzeigeeinheit verfolgt werden.In the following, as can be seen from FIG. 4, there is still the possibility of a simulation in the patient environment, ie trajectories, boundaries etc. can be traversed and tracked in real time on the display unit.

Um nun den Eingriff online durchführen zu können, wird der Patient beispielsweise auf einen geeigneten Behandlungsstuhl gesetzt und es wird ihm die in der Fig. 1 dargestellte Haube 2 auf den Kopf aufgesetzt und durch Anlage z. B. eines Vakuums fest am Kopf befestigt. Der Instrumententräger 3 bzw. nachfolgend mit IMTS bezeichnet, wird an der Haube 2 mittels des Kuppelstückes 30 an der entsprechenden Kupplung 22 befestigt, wobei die Transformation zwischen dem IMTS und der Haube (die Matrix IMTS|HAUBET) konstant aufgrund des Designs bekannt ist und im übrigen auch durch eine Kalibrierung nach der Herstellung exakt ausgemessen werden kann.In order to be able to carry out the intervention online, the patient is placed, for example, on a suitable treatment chair and the hood 2 shown in FIG. 1 is placed on his head and z. B. a vacuum firmly attached to the head. The instrument carrier 3 or hereinafter referred to as IMTS is attached to the hood 2 by means of the coupling piece 30 on the corresponding coupling 22 , the transformation between the IMTS and the hood (the matrix IMTS | HAUBET) being known on a constant basis due to the design and in the rest can also be measured exactly by calibration after manufacture.

In einem Netzwerk ist nunmehr eine Steuerungseinrichtung in der Lage, sämtliche IMTS-Bewegungen und -Orientierungen aufgrund der am IMTS befestigten Meßeinrichtungen aufzunehmen und einer Konvertierungs­ einrichtung, die ebenfalls Bestandteil der Datenverarbeitungsanlage ist, zuzuführen.A control device in a network is now able to all IMTS movements and orientations based on the IMTS attached measuring equipment and a conversion facility that is also part of the data processing system, supply.

Um nun eine besonders hohe Genauigkeit der Positionierung der am Instrumentenhalter 34 befestigbaren Instrumente zu gestatten und die Eingriffsgenauigkeit auf hohe Präzision zu bringen, muß der Patient, die von ihm erstellten Aufnahmen und das Instrument in Korrelation gebracht werden, um die Implantate in der Mundhöhle 10 perfekt einzusetzen.In order to allow a particularly high accuracy of the positioning of the instruments which can be attached to the instrument holder 34 and to bring the intervention accuracy to high precision, the patient, the recordings he has made and the instrument must be correlated in order to perfect the implants in the oral cavity 10 use.

Zu diesem Zweck werden zur näheren Erläuterung die folgenden Frames, d. h. Koordinatensysteme definiert, deren Abhängigkeiten untereinander in der Fig. 2 dargestellt sind:
For this purpose, the following frames, ie coordinate systems, are defined for a more detailed explanation, the interdependencies of which are shown in FIG. 2:

  • 1. der Patienten-Frame, {Patient}
    {Patient} liegt anhand der Anatomie des Patientenkopfes fest.    1. the patient frame, {patient}
    {Patient} is determined based on the anatomy of the patient's head.
  • 2. der Bild-Frame, {Bild}
    {Bild} liegt anhand der Bilder des Patientenkopfes mit Röntgenstrahlen, CT-Scanner, MRI-Scanner etc. fest.    2. the picture frame, {picture}
    {Image} is determined based on the images of the patient's head with X-rays, CT scanners, MRI scanners etc.
  • 3. der Instrumenten-Frame, {Instrument}
    {Instrument} befindet sich am Ende des Instruments, mit welchem der medizinische Eingriff stattfindet, d. h. beispielsweise an der Spitze eines Bohrers oder einer Nadel etc.    3. the instrument frame, {instrument}
    {Instrument} is at the end of the instrument with which the medical intervention takes place, that is, for example, at the tip of a drill or a needle, etc.

Andere Frames werden in der weiteren Erläuterung benutzt, um von einem Frame zum anderen über mathematische Regeln zu gelangen, die wie folgt bezeichnet werden:
Other frames are used in the further explanation in order to move from one frame to the other via mathematical rules, which are referred to as follows:

  • 1. der Hauben-Frame, {Haube}
    {Haube} liegt an der Haube fest.    1. the hood frame, {hood}
    {Hood} is attached to the hood.
  • 2. der IMTS-Frame, {IMTS}
    {IMTS} ist an der Basis des Intelligent Micro-Tool Support (IMTS) angeordnet.    2. the IMTS frame, {IMTS}
    {IMTS} is located at the base of the Intelligent Micro-Tool Support (IMTS).
  • 3. der Instrumentenhalter-Frame, {Instrumentenhalter}
    {Instrumentenhalter} ist an der Basis des Instrumentenhalters angeordnet.    3. the instrument holder frame, {instrument holder}
    {Instrument holder} is arranged on the base of the instrument holder.
  • 4. der Meßpunkte-Frame, {Meßpunkte}
    {Meßpunkte} ist durch die spezifischen anatomischen oder markierten Meßpunkte festgelegt, die durch den Operateur festgelegt worden sind.     4. the measuring point frame, {measuring points}
    {Measuring points} is determined by the specific anatomical or marked measuring points which have been determined by the surgeon.
  • 5. der Registrationspunkte-Frame, {Reg_Punkte}
    {Reg_Punkte} liegt an den spezifischen Punkten in der virtuellen Darstellung fest, die in Korrelation mit den Meßpunkten vom Operateur festgelegt worden sind.    5. the registration point frame, {reg_points}
    {Reg_Punkt} is determined by the specific points in the virtual representation, which have been determined in correlation with the measuring points by the operator.

Im folgenden bezeichnen A|BT eine 4 × 4-Matrix (4 Reihen, 4 Spalten), welche die Aufrichtung (Position und Orientierung) des Frames {A} relativ zum Frame {B} beschreibt.In the following, A | BT denote a 4 × 4 matrix (4 rows, 4 columns), which the alignment (position and orientation) of the frame {A} relative to the frame {B} describes.

Wie vorangehend erläutert, war es dem Operateur bis zu diesem Schritt ermöglicht, anhand der Abbildung der Eingriffsumgebung des Patienten mittels einer geeigneten Simulationssoftware offline oder online eine Optimierung und Simulation des medizinischen Eingriffs vorzunehmen.As explained above, the surgeon was up to this step enables, based on the illustration of the interventional environment of the patient a suitable simulation software offline or online an optimization and To perform a simulation of the medical intervention.

Der Instrumententräger/IMTS, welcher mit seinem Instrumentenhalter 34 die hierbei verwendeten Instrumente während des realen medizinischen Eingriffs aufnimmt, dient nunmehr der Führung dieser Instrumente, wobei grundsätzlich der Operateur die Bewegungen von Hand veranlaßt oder aber durch geeignete Antriebe eine automatisierte Bewegung des IMTS und damit ein automatisierter computergestützter medizinischer Eingriff entsprechend der erstellten Simulation vorgenommen wird.The instrument carrier / IMTS, which with its instrument holder 34 the instruments used here during the real medical intervention now serves to guide these instruments, basically the surgeon initiates the movements by hand or by suitable ones Drives an automated movement of the IMTS and thus automated computer-assisted medical intervention according to the created simulation is made.

Um hierbei die gewünschte Präzision zu erreichen, muß, wie vorangehend bereits erwähnt, der Patient, seine Abbildung der Eingriffsumgebung und das Instrument in eine Korrelation gebracht werden.In order to achieve the desired precision, you have to proceed as above already mentioned the patient, his mapping of the interventional environment and that Instrument can be correlated.

Hierzu wird die zu der Datenverarbeitungsanlage gehörige Konver­ tierungseinrichtung verwendet, die mit den Meßeinrichtungen des Instrumententrägers/IMTS 3 kommuniziert. Die Konvertierungseinrichtung ist in der Lage, eine Konvertierung der Registrationspunkte aus der Abbildung der Eingriffsumgebung mit den Registrationspunkten entsprechenden realen Meßpunkten am Patienten vorzunehmen.For this purpose, the conversion device belonging to the data processing system is used which communicates with the measuring devices of the instrument carrier / IMTS 3 . The conversion device is able to convert the registration points from the image of the intervention environment with real measurement points on the patient corresponding to the registration points.

Zu diesem Zweck müssen die den Registrationspunkten real entsprechenden Meßpunkte am Patienten mit dem IMTS abgegriffen werden, wozu ein spezielles Instrument verwendet wird, welches als Probe bezeichnet wird und exakt am Instrumentenhalter 34 des IMTS befestigt wird, wobei diese Befestigung dauerhaft fest und stabil durch entsprechende konstruktive Maßnahmen ausgebildet ist.For this purpose, the measuring points actually corresponding to the registration points on the patient must be tapped with the IMTS, for which purpose a special instrument is used, which is referred to as a sample and is precisely fastened to the instrument holder 34 of the IMTS, this fastening being permanently firm and stable by means of appropriate constructive means Measures is trained.

Nunmehr werden die einzelnen Registrationspunkte real mittels des Abtastinstruments (Probe) an den entsprechenden Meßpunkten des Patienten abgegriffen und die entsprechenden Weg- und Orientierungsinformationen der Meßeinrichtungen des Instrumententrägers (IMTS) der Konvertierungs­ einrichtung zugeführt.Now the individual registration points become real by means of the Scanning instrument (sample) at the corresponding measuring points of the patient tapped and the corresponding route and orientation information of the Instrument carrier (IMTS) measuring equipment of conversion facility supplied.

Die in der Konvertierungseinrichtung vollzogene Transformation zwischen dem Instrumentenhalter 34 und dem IMTS 3 (die Matrix INSTRUMENTENHALTER|IMTST) ist aufgrund der Kinematik bekannt und die Transformation zwischen dem Abtastinstrument und dem Instrumentenhalter 34 (die Matrix INSTRUMENT|INSTRUMENTENHALTERT) ist durch Kalibrierung bekannt:
The transformation carried out in the conversion device between the instrument holder 34 and the IMTS 3 (the matrix INSTRUMENT HOLDER | IMTST) is known due to the kinematics and the transformation between the scanning instrument and the instrument holder 34 (the matrix INSTRUMENT | INSTRUMENT HOLDER) is known by calibration:

Somit wird die Vorrichtung, welche ein am IMTS befestigtes Abtastinstrument aufweist, als ein kalibriertes Meßinstrument verwendet, um die Registrierung und anatomische Auffindung der Meßpunkte, die den Registrationspunkten in der Abbildung der Eingriffsumgebung entsprechen, durchzuführen. Thus, the device, which is a scanning instrument attached to the IMTS has been used as a calibrated measuring instrument to register and anatomical location of the measuring points corresponding to the registration points in correspond to the illustration of the intervention environment.  

Die Transformation zwischen dem Instrument und der Abbildung gibt sodann dem Operateur die Möglichkeit, in Echtzeit die Position des Instruments, welches am Instrumentenhalter befestigt ist, in der dreidimensionalen Abbildung der Eingriffsumgebung auf der Anzeigeeinheit der Datenverarbeitungsanlage zu verfolgen. Die Transformation zwischen dem Instrument und der Abbildung, d. h. dem Bild-Frame ist wie folgt beschrieben:
The transformation between the instrument and the image then gives the operator the opportunity to track in real time the position of the instrument, which is attached to the instrument holder, in the three-dimensional image of the intervention environment on the display unit of the data processing system. The transformation between the instrument and the image, ie the image frame, is described as follows:

Hiervon ist die Matrix INSTRUMENT|REG_PUNKTET noch unbekannt. Um dieses Problem zu lösen, müssen die Registrationspunkte und die entsprechenden Meßpunkte am Patient in Übereinstimmung gebracht werden.The matrix INSTRUMENT | REG_PUNKTET is still unknown. To solve this problem solve the registration points and the corresponding measuring points on Patient be matched.

Wenn mit dem Meßinstrument die realen Meßpunkte am Patienten abgegriffen werden und von der Konvertierungseinrichtung diese Positionen in einen Bezug zu den Registrationspunkten in der Abbildung der Eingriffsumgebung gesetzt werden, dann ist die Matrix MEßPUNKTE|REG_PUNKTET eine 4 × 4-Einheitsmatrix und
If the real measuring points on the patient are tapped with the measuring instrument and these positions are set in relation to the registration points in the image of the intervention environment by the conversion device, then the matrix MEASURING POINTS | REG_PUNKTET is a 4 × 4 unit matrix and

Um nun die Transformation zwischen den Bildern und dem Patienten (die Matrix BILD|PATIENTT) definieren zu können, können die Transformationen zwischen den Bildern und dem Instrument (die Matrix BILDER|INSTRUMENTT), zwischen dem Instrument und den Meßpunkten (die Matrix INSTRUMENTE|MEßPUNKTET) und zwischen den Meßpunkten und dem Patient (die Matrix MEßPUNKTE|PATIENTT) als Zwischenmatrizen genutzt werden:
In order to be able to define the transformation between the images and the patient (the matrix BILD | PATIENTT), the transformations between the images and the instrument (the matrix BILDER | INSTRUMENTT), between the instrument and the measuring points (the matrix INSTRUMENTE | MEßPUNKTET ) and between the measuring points and the patient (the matrix MEASURING POINTS | PATIENTT) can be used as intermediate matrices:

Die Matrix MEßPUNKTE|PATIENTT ist eine konstante Matrix und die Matrix BILD|INSTRUMENTT ist bekannt als die Inverse der Matrix INSTRUMENT|BILDT:
The MEASURING POINT | PATIENTT matrix is a constant matrix and the BILD | INSTRUMENTT matrix is known as the inverse of the INSTRUMENT | BILDT matrix:

Damit ist eine Korrelation zwischen der aus den Bildern gewonnenen Abbildung der Eingriffsumgebung mit den Registrationspunkten und den realen Meßpunkten am Patienten, die real vom IMTS aufgesucht worden sind, hergestellt und die Konvertierungseinheit ist in der Lage, anhand der erfaßten Bewegungen des Instrumententrägers (IMTS) fortlaufend die Position des Instruments zu aktualisieren und in der Abbildung der Eingriffsumgebung auf der Anzeigeeinheit darzustellen.This is a correlation between that obtained from the images Illustration of the intervention environment with the registration points and the real ones Measuring points on the patient that were actually visited by the IMTS, manufactured and the conversion unit is able, based on the detected Movements of the instrument carrier (IMTS) continuously the position of the Instruments update and in the illustration of the interventional environment the display unit.

Nunmehr kann die in der Planungsphase festgelegte Simulation real mittels des IMTS durchgeführt werden, wobei eine äußerst genaue Positionierung der Implantate entsprechend der erzielten großen Genauigkeit des medizinischen Eingriffs bewirkbar ist.Now the simulation defined in the planning phase can be real using the IMTS are performed, with extremely accurate positioning of the Implants according to the achieved great accuracy of medical Intervention can be effected.

Zusätzlich können sämtliche Phasen des medizinischen Eingriffs mit Weg- und Zeitinformationen von der Steuerungseinrichtung in eine Protokolldatei geschrieben und abgespeichert werden, so daß später eine lückenlose Dokumentation des medizinischen Eingriffs möglich ist.In addition, all phases of the medical intervention with path and Time information from the control device in a log file be written and saved so that later a complete Documentation of the medical intervention is possible.

Da der Instrumententräger (IMTS) über die Befestigungsvorrichtung unmittelbar mit dem Patienten verbunden ist, kann die Übereinstimmung zwischen den Registrationspunkten und den Meßpunkten und die exakte Darstellung der Instrumentenposition in der Abbildung der Eingriffsumgebung auch bei Bewegungen des Patienten, insbesondere Kopfbewegungen desselben, nicht verlorengehen, da hierbei in gleicher Weise der Instrumententräger (IMTS) mitbewegt wird. As the instrument carrier (IMTS) over the mounting device directly related to the patient, the match can between the registration points and the measuring points and the exact Representation of the instrument position in the illustration of the intervention environment also with movements of the patient, especially head movements of the same, do not get lost, since in the same way the Instrument carrier (IMTS) is also moved.  

Für den Fall, daß lediglich ein assistierter medizinischer Eingriff stattfinden soll, bewegt der Operateur den Instrumententräger, der in einem Arbeitsbereich um seine notwendigen Achsen frei beweglich gelagert ist, entsprechend der Simulation und führt hierbei den gewünschten medizinischen Eingriff durch die am Instrumentenhalter 34 befestigten Instrumente aus, wobei von einer Steuerung ein stetiger Vergleich der aufgrund der Simulation gewonnenen Arbeitsschritte als Sollwerte mit den von der Konvertierungseinrichtung ermittelten tatsächlichen Instrumentenpositionen als Istwerte durchgeführt wird und bei Auftreten von Abweichungen zwischen dem abgerufenen Arbeitsschritt und den Instrumentenpositionen optische und/oder akustische Warnsignale abgebbar sind, die den Operateur vor dem Auftreten von Abweichungen warnen.In the event that only an assisted medical intervention is to take place, the surgeon moves the instrument carrier around in a work area its necessary axes are freely movable, according to the Simulation and leads the desired medical intervention through the instruments attached to the instrument holder 34, one of Control a constant comparison of those obtained from the simulation Steps as setpoints with those from the conversion facility determined actual instrument positions as actual values and if there are any discrepancies between the retrieved Work step and the instrument positions optical and / or acoustic Warning signals can be given to the surgeon before the occurrence of Warn deviations.

Es ist jedoch auch möglich, mit der Steuerungseinrichtung anhand der aus der Simulation gewonnenen Arbeitsschritte den Instrumententräger mittels geeigneter Antriebselemente selbsttätig zu bewegen, so daß ein automatisierter medizinischer Eingriff stattfindet.However, it is also possible to use the control device on the basis of FIG Working steps obtained by means of simulation suitable drive elements to move automatically, so that a automated medical intervention takes place.

Die hierbei auftretenden Wechselwirkungen zwischen allen beteiligten Systemen, Personen und Einheiten sind nochmals in der Fig. 3 dargestellt.The interactions occurring here between all systems, people and units involved are shown again in FIG. 3.

Zusammenfassend umfaßt daher die vorangehend erläuterte Vorrichtung eine Befestigungsvorrichtung, beispielsweise eine Haube, die am Kopf eines Patienten befestigt wird, einen Instrumententräger bzw. Intelligent Micro-Tool Support (IMTS), mindestens ein medizinisches Instrument, ein Steuerungssystem für den Instrumententräger, welches in der Lage ist, die Position und Orientierung desselben zu steuern, ein Bildaufnahmesystem, ein Planungssystem, welches auf der Basis dieser Bildaufnahmen eine Planung und eine Simulation durchführen kann, gegebenenfalls ein System, welches in der Lage ist, den IMTS zu bewegen, ein System, welches in der Lage ist, eine Bewegung des IMTS zu simulieren (Simulationssystem) sowie eine Bildanzeigevorrichtung und eine damit zusammenhängende Online-Steuerung, die in der Lage ist, die Bilder anzuzeigen und online zu steuern.In summary, therefore, the device explained above comprises one Fastening device, for example a hood, on the head of a Patient is attached, an instrument holder or Intelligent Micro-Tool Support (IMTS), at least one medical instrument Control system for the instrument carrier, which is able to To control the position and orientation of the same, an image recording system Planning system, which based on these images a planning and can carry out a simulation, if necessary a system which in is able to move the IMTS, a system that is able to move one To simulate movement of the IMTS (simulation system) as well as a Image display device and an associated online control, able to display and control the images online.

Claims (17)

1. Vorrichtung zur Durchführung eines computergestützten medizinischen Eingriffs an einem Patienten, enthaltend
  • 1. einen in einem Koordinatensystem frei bewegbaren Instrumententräger, an dem ein medizinisches Instrument befestigbar ist, wobei der Instrumententräger mit Meßeinrichtungen für die Erfassung seiner Bewegungen und Orientierung ausgerüstet ist;
  • 2. eine Befestigungsvorrichtung für die Befestigung des Instrumententrägers am Körper des Patienten;
  • 3. eine Datenverarbeitungsanlage mit
    • 1. 3.1) einer Anzeigeeinheit,
    • 2. 3.2) einem Datenspeicher zur Speicherung von zwei- und/oder dreidimensionalen Aufnahmen der Eingriffsumgebung des Patienten,
    • 3. 3.3) einer Einrichtung zur Erzeugung einer auf der Anzeigeeinheit darstellbaren dreidimensionalen Abbildung der Eingriffs­ umgebung aus den im Datenspeicher gespeicherten Aufnahmen,
    • 4. 3.4) einer Eingabeeinheit zur Eingabe von Registrationspunkten in die Abbildung der Eingriffsumgebung auf der Anzeigeeinheit,
    • 5. 3.5) einer mit den Meßeinrichtungen des Instrumententrägers kommunizierenden Konvertierungseinrichtung, mittels derer eine Konvertierung der Registrationspunkte aus der Abbildung der Eingriffsumgebung mit den Registrationspunkten entsprechenden realen Meßpunkten am Patienten, die mit einem am Instrumententräger befestigten Instrument abgetastet werden, durchführbar und die reale Position des am Instrumententräger befestigten Instruments in der Abbildung auf der Anzeigeeinheit darstellbar ist und nachfolgend anhand der erfaßten Bewegungen und Orientierung des Instrumententrägers fortlaufend aktualisierbar ist.
1. Device for carrying out a computer-assisted medical intervention on a patient, containing
  • 1. an instrument carrier which can move freely in a coordinate system and to which a medical instrument can be fastened, the instrument carrier being equipped with measuring devices for detecting its movements and orientation;
  • 2. a fastening device for fastening the instrument carrier to the patient's body;
  • 3. a data processing system with
    • 1. 3.1) a display unit,
    • 2. 3.2) a data memory for storing two-dimensional and / or three-dimensional images of the interventional environment of the patient,
    • 3. 3.3) a device for generating a three-dimensional image of the intervention environment that can be represented on the display unit from the recordings stored in the data memory,
    • 4. 3.4) an input unit for entering registration points in the representation of the intervention environment on the display unit,
    • 5. 3.5) a converting device communicating with the measuring devices of the instrument carrier, by means of which a conversion of the registration points from the image of the intervention environment with the registration points corresponding to real measuring points on the patient, which are scanned with an instrument attached to the instrument carrier, can be carried out and the real position of the Instrument holder attached instrument can be represented in the figure on the display unit and can subsequently be continuously updated on the basis of the detected movements and orientation of the instrument holder.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsvorrichtung nach Art einer Kopfhaube ausgebildet und am Kopf des Patienten befestigbar ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the Fastening device designed in the manner of a hood and on Head of the patient is attachable. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsvorrichtung als Manschette ausgebildet ist und an Gliedmaßen des Patienten befestigbar ist.3. Device according to claim 1, characterized in that the Fastening device is designed as a cuff and on limbs the patient can be attached. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsvorrichtung mit Mitteln zur Befestigung am Kiefer und/oder anderen anatomischen Partien des Kopfes des Patienten ausgerüstet ist.4. The device according to claim 1, characterized in that the Fastening device with means for fastening to the jaw and / or other anatomical parts of the patient's head. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsvorrichtung mittels Unterdruck oder Überdruck am Patienten befestigbar ist.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the fastening device by means of negative pressure or positive pressure on Patient is attachable. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsvorrichtung mindestens eine als Kupplungsbereich für eine lösbare Verbindung mit einer ortsfesten Einrichtung, wie Behandlungsstuhl, Behandlungstisch, höhenverstellbare Haltesäule und/oder eine Bilderzeugungseinrichtung ausgebildete Stelle aufweist. 6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the fastening device at least one as a coupling area for a detachable connection with a fixed device, such as Treatment chair, treatment table, height-adjustable support column and / or an image-forming device.   7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsvorrichtung mindestens eine als Kupplungsbereich für die Befestigung des Instrumententrägers ausgebildete Stelle aufweist.7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the fastening device at least one as a coupling area for the attachment of the instrument carrier has a trained location. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Instrumententräger lösbar an der Befestigungsvorrichtung befestigbar ist.8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that that the instrument carrier releasably on the fastening device is attachable. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur lagegenauen reproduzierbaren lösbaren Befestigung des Instrumenten­ trägers an der Befestigungsvorrichtung vorgesehen sind.9. The device according to claim 7 or 8, characterized in that means for precise, reproducible, detachable attachment of the instrument Carrier are provided on the fastening device. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abtastung der realen Meßpunkte am Patienten ein Abtastinstrument mit definierten Abmessungen vorgesehen und am Instrumententräger befestigbar ist.10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that for scanning the real measuring points on the patient Scanning instrument provided with defined dimensions and on Instrument carrier is attachable. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl unterschiedlicher Instrumente, wie Bohrer, Fräse, Schraubendreher, Nadel, Zeigerspitze, Schablone, Abtaster, Sonde, Haltevorrichtungen für Implantate oder Hilfsmittel, wie Schrauben, Marker etc. wahlweise am Instrumententräger in definierter Lage befestigbar sind und eine Instrumentendatenbank vorgesehen ist, in der die geometrischen Daten der Instrumente abgespeichert und der Konvertierungseinrichtung für die Darstellung der Position in der Abbildung der Eingriffsumgebung auf der Anzeigeeinrichtung zuführbar sind.11. The device according to one of claims 1 to 10, characterized characterized that a variety of different instruments, such as Drill, router, screwdriver, needle, pointer tip, template, Scanners, probes, holding devices for implants or aids, such as Screws, markers etc. optionally on the instrument holder in a defined Location can be fastened and an instrument database is provided in which stores the geometrical data of the instruments and which Conversion device for the representation of the position in the Illustration of the interventional environment can be fed to the display device are. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Instrumente eine Codierung aufweisen und der Instrumententräger eine Leseeinrichtung für die Codierung umfaßt, mittels derer die Codierung bei Befestigung eines Instruments am Instrumententräger erfaßbar ist und die der Codierung zugeordneten geometrischen Daten aus dem Datenspeicher der Konvertierungseinrichtung zuführbar sind, so daß die Position des Instruments in der Abbildung der Eingriffsumgebung angezeigt wird.12. The apparatus according to claim 11, characterized in that the Instruments have a coding and the instrument carrier has one Reading device for coding comprises, by means of which the coding Attachment of an instrument to the instrument holder is detectable and the  the geometric data associated with the coding from the Data storage of the conversion device can be fed so that the Position of the instrument in the image of the intervention area is shown. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Planung und Simulation des medizinischen Eingriffs in der Abbildung der Eingriffsumgebung vorgesehen ist.13. The device according to one of claims 1 to 12, characterized characterized in that a facility for planning and simulating the medical intervention in the representation of the intervention environment is provided. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Planung und Simulation des medizinischen Eingriffs in Gestalt einer auf der Datenverarbeitungsanlage installierten Software ausgebildet und die Simulation im Datenspeicher in Arbeitsschritte unterteilt abspeicherbar ist.14. The apparatus according to claim 13, characterized in that the Facility for planning and simulating the medical intervention in Form of software installed on the data processing system trained and the simulation in the data storage in working steps can be stored in divided form. 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerungseinrichtung vorgesehen ist, mittels dessen ein Vergleich der aus dem Datenspeicher abgerufenen Arbeitsschritte mit den von der Konvertierungseinrichtung ermittelten Instrumentenpositionen durchführbar ist und bei Auftreten von Abweichungen zwischen dem abgerufenen Arbeitsschritt und der Instrumentenposition optische und/oder akustische Warnsignale abgebbar sind.15. The device according to one of claims 13 or 14, characterized characterized in that a control device is provided by means of a comparison of those retrieved from the data store Steps with those determined by the conversion facility Instrument positions are feasible and when Deviations between the called work step and the Instrument position optical and / or acoustic warning signals can be issued are. 16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Instrumententräger von der Steuerungseinrichtung anhand der aus dem Datenspeicher abgerufenen Arbeitsschritte automatisiert steuerbar und bewegbar ist.16. The apparatus according to claim 15, characterized in that the Instrument carrier from the control device based on the from the Data steps retrieved can be controlled and automated is movable. 17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungseinrichtung die vollzogenen Arbeitsschritte in zeitlicher Abfolge in einer Protokolldatei abspeichert, so daß eine vollständige Dokumentation des medizinischen Eingriffs bewirkbar ist.17. The device according to one of claims 1 to 16, characterized characterized in that the control device completed  Stored work steps in chronological order in a log file, see above that complete documentation of the medical procedure is feasible.
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