DE102012108151A1 - Method for determining craniocaudal length change and mediolateral change femur offset, involves calculating spatial change of location coordinates and projecting spatial change of location coordinates to craniocaudal reference direction - Google Patents

Method for determining craniocaudal length change and mediolateral change femur offset, involves calculating spatial change of location coordinates and projecting spatial change of location coordinates to craniocaudal reference direction Download PDF

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Abstract

The method involves defining a reference coordinate system using a surgical reference marking device (26,28). The surgical marking device is defined at the femur (12) for defining a primary characteristic point on the femur. The location coordinates of the primary and secondary characteristic points of the femur are determined in the reference coordinate system before and after implantation. The spatial changes of location coordinates of the primary and secondary characteristic points in the reference coordinate system due to the implantation are calculated. The change in length of the femur is determined by projecting the spatial change of the location coordinates of the primary characteristic point to the craniocaudal reference direction. The change of the offset of the femur is determined by projecting the spatial change of the location coordinates of the secondary characteristic point to the mediolateral reference direction. Independent claims are included for the following: (1) a device for determining craniocaudal length change and mediolateral change of the offset of a femur of a patient due to the implantation of an artificial hip joint; and (2) a computer program product with a computer readable medium for storing a computer program for determining craniocaudal length change and mediolateral change of the offset of a femur of a patient due to the implantation of an artificial hip joint.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der cranio-caudalen Längenänderung der medio-lateralen Änderung des Versatzes eines Femurs eines Patienten infolge der Implantation eines künstlichen Hüftgelenkes.The invention relates to a method for determining the cranio-caudal change in length of the medio-lateral change in the offset of a femur of a patient as a result of the implantation of an artificial hip joint.

Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.Moreover, the invention relates to an apparatus for carrying out the method.

Weiter betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt sowie ein Computerprogramm.Furthermore, the invention relates to a computer program product and a computer program.

Im Bereich der Hüftendoprothetik werden seit einiger Zeit Navigationssysteme eingesetzt, um den Chirurgen beim Einsetzen des künstlichen Hüftgelenkes, üblicherweise bestehend aus einer im Becken zu verankernden Gelenkpfanne sowie einem im Femur zu verankernden Schaft mit in die Gelenkpfanne eingreifender Gelenkkugel, zu unterstützen. Anatomische Gegebenheiten des Patienten sowie die relative Orientierung der Komponenten des Hüftgelenkes zueinander können dabei mit einem Navigationssystem aufgenommen und die so gewonnenen Daten mit einer Datenverarbeitungsanlage weiterverarbeitet werden.In the field of hip arthroplasty, navigation systems have been used for some time to assist the surgeon in the insertion of the artificial hip joint, usually consisting of a socket to be anchored in the pelvis and a shaft to be anchored in the femur with a joint ball engaging in the socket. Anatomical conditions of the patient as well as the relative orientation of the components of the hip joint to each other can be recorded with a navigation system and the data thus obtained can be further processed with a data processing system.

Bei derartigen Systemen ist es bekannt, dem Operateur die cranio-caudale Längenänderung des Femurs und die medio-laterale Änderung des Versatzes des Femurs infolge der Implantation zu signalisieren. Als Längenänderung des Femurs wird vorliegend insbesondere der Unterschied der Länge des Femurs aufgefasst, gegeben durch den Abstand des Hüftgelenkmittelpunktes vom Kniegelenk vor und nach der Implantation. Als Versatz des Femurs (auch als "Offset" des Femurs bezeichnet) wird vorliegend insbesondere der Abstand des Schnittpunktes der Achse des Femurhalses und der Achse des Femurkanals von der mechanischen Femurachse aufgefasst, d.h. von einer Verbindungslinie des Hüftgelenkmittelpunktes mit dem Kniegelenk. Als Veränderung des Versatzes des Femurs wird dementsprechend der Unterschied des Abstandes vor und nach der Implantation verstanden. Vorstehende Definitionen dienen vorliegend nur zur Erläuterung der Erfindung, deren Umfang nicht auf diese spezielle Definition der Längenänderung und der Änderung des Versatzes beschränkt ist.In such systems it is known to signal the surgeon the cranio-caudal change in length of the femur and the medio-lateral change in the offset of the femur as a result of the implantation. In the present case, the change in length of the femur is understood in particular to be the difference in the length of the femur, given by the distance of the hip joint center from the knee joint before and after implantation. In particular, the distance of the point of intersection of the axis of the femoral neck and the axis of the femoral canal from the mechanical axis of the femur is considered to be the offset of the femur (also referred to as "offset" of the femur). from a line connecting the hip joint center to the knee joint. As a change of the offset of the femur is accordingly understood the difference of the distance before and after implantation. The above definitions are used in the present case only to illustrate the invention, the scope of which is not limited to this specific definition of the change in length and the change in the offset.

Die Erfassung von Ortskoordinaten "vor der Implantation" bedeutet vorliegend, dass die Ortskoordinaten am natürlichen Hüftgelenk ohne Veränderung des Femurs oder des Beckens erfasst werden, wobei allerdings eine Entnahme des Femurkopfes aus dem Acetabulum möglich ist. Die Bestimmung von Ortskoordinaten "nach der Implantation" schließt den Fall mit ein, dass ein Femurschaft mit Gelenkkugel bereits im Femur verankert ist und eine Gelenkpfanne bereits im Becken verankert ist, Femurschaft und Gelenkpfanne allerdings noch nicht miteinander verbunden sind.The detection of location coordinates "before implantation" means in this case that the spatial coordinates are detected on the natural hip joint without changing the femur or pelvis, although a removal of the femoral head from the acetabulum is possible. The determination of location coordinates "after implantation" includes the case in which a femoral shaft with joint ball is already anchored in the femur and a joint socket is already anchored in the pelvis, but femur shaft and socket are not yet connected to each other.

Längenänderung und Änderung des Versatzes des Femurs stellen für den Operateur wichtige Informationen beim Einsetzen des künstlichen Hüftgelenkes dar, anhand derer er insbesondere die Veränderung der Beinlänge des Patienten infolge der Operation ermitteln kann. Dies ist wünschenswert, etwa um sicherzustellen, dass der Patient nach der Implantation zwei Beine von gleicher Länge hat. Anhand der ihm bereitgestellten Informationen kann der Operateur dann bedarfsabhängig vor der endgültigen Implantation des Hüftgelenkes die Positionierung des Femurschaftes relativ zum Femur bzw. der Gelenkpfanne relativ zum Becken korrigieren, so dass sich die gewünschte Beinlänge ergibt.Change in length and change in the offset of the femur are important for the surgeon information on insertion of the artificial hip joint, using which he can in particular determine the change in the leg length of the patient as a result of surgery. This is desirable, for example to ensure that the patient has two legs of equal length after implantation. On the basis of the information provided to him, the surgeon can then correct the positioning of the femoral shaft relative to the femur or the socket relative to the pelvis, depending on need before the final implantation of the hip joint, so that the desired leg length results.

Es ist bekannt, dass die Längenänderung und die Änderung des Versatzes des Femurs durch Erfassung der neutralen Position des Femurs vor und nach der Implantation berechnet werden kann, welche neutrale Position der Orientierung des Femurs relativ zum Beckenknochen bei stehendem Patienten und gestrecktem Bein entspricht. Hierfür ist der Femur vor und nach der Implantation in die neutrale Position zu überführen, und am Femur wird an einem charakteristischen Punkt eine chirurgische Markiervorrichtung festgelegt. Die Bestimmung der Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes und des Hüftgelenkmittelpunktes erfolgt bei diesem Verfahren im Referenzkoordinatensystem des Femurs. Für eine hinreichend genaue Bestimmung der Längenänderung des langen Femurs wird aus diesem Grund die Markiervorrichtung im Bereich des distalen Endes des Femurs und nahe der mechanischen Femurachse festgelegt. Dies allerdings führt zu einer ungenauen Berechnung der Änderung des Versatzes.It is known that the change in length and the change in the offset of the femur can be calculated by detecting the neutral position of the femur before and after the implantation, which neutral position corresponds to the orientation of the femur relative to the pelvic bone when the patient is standing and the leg extended. For this purpose, the femur is to be transferred to the neutral position before and after the implantation, and a surgical marking device is fixed to the femur at a characteristic point. The determination of the location coordinates of the first characteristic point and the hip joint center in this method takes place in the reference coordinate system of the femur. For a sufficiently accurate determination of the change in length of the long femur, for this reason, the marking device is fixed in the region of the distal end of the femur and close to the mechanical femur axis. However, this leads to an inaccurate calculation of the change in the offset.

Zwar haben sich das beschriebene Verfahren und die entsprechende Vorrichtung in der Praxis trotz der vorstehend beschriebenen Ungenauigkeit bewährt. Dennoch wäre es wünschenswert, eine genauere Bestimmung der Längenänderung und der Änderung des Versatzes des Femurs vornehmen zu können.Although the method described and the corresponding device have proven successful in practice despite the inaccuracy described above. Nevertheless, it would be desirable to be able to make a more accurate determination of the change in length and the change in the offset of the femur.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mit dem bzw. der die Längenänderung und die Änderung des Versatzes des Femurs infolge der Implantation eines künstlichen Hüftgelenkes mit erhöhter Genauigkeit berechenbar sind.The object of the present invention is to provide a method and a device with which the change in length and the change in the offset of the femur due to the implantation of an artificial hip joint can be calculated with increased accuracy.

Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Bestimmung der cranio-caudalen Längenänderung und der medio-lateralen Änderung des Versatzes eines Femurs eines Patienten infolge der Implantation eines künstlichen Hüftgelenkes mit folgenden Merkmalen gelöst:

  • – es wird mittels einer chirurgischen Referenzmarkiervorrichtung ein Referenzkoordinatensystem definiert und im Referenzkoordinatensystem eine erste, cranio-caudale Referenzrichtung sowie eine zweite, medio-laterale Referenzrichtung quer zur ersten Referenzrichtung;
  • – es wird eine erste chirurgische Markiervorrichtung am Femur festgelegt zur Definition eines ersten charakteristischen Punktes am Femur;
  • – es werden vor und nach der Implantation
  • – die Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes des Femurs im Referenzkoordinatensystem bestimmt durch Detektion des ersten charakteristischen Punktes am Femur sowie
  • – die Ortskoordinaten eines zweiten charakteristischen Punktes des Femurs im Referenzkoordinatensystem bestimmt, wobei zumindest vor der Implantation der zweite charakteristische Punkt mittels einer zweiten chirurgischen Markiervorrichtung am Femur detektiert wird;
  • – es wird die räumliche Änderung der Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes infolge der Implantation im Referenzkoordinatensystem berechnet;
  • – es wird die räumliche Änderung der Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes infolge der Implantation im Referenzkoordinatensystem berechnet;
  • – es wird die Längenänderung des Femurs am Mittel durch Projektion der räumlichen Änderung der Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes auf cranio-caudale Referenzrichtung; und
  • – es wird die Änderung des Versatzes des Femurs ermittelt durch Projektion der räumlichen Änderung der Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes auf die medio-laterale Referenzrichtung.
This object is achieved by a method according to the invention for determining the cranio-caudal change in length and the medio-lateral change in the offset of a femur of a patient as a result of the implantation of an artificial hip joint having the following features:
  • A reference coordinate system is defined by means of a surgical reference marking device, and a first, cranio-caudal reference direction and a second, medio-lateral reference direction transversely to the first reference direction are defined in the reference coordinate system;
  • A first surgical marking device is set on the femur to define a first characteristic point on the femur;
  • - it will be before and after implantation
  • - The location coordinates of the first characteristic point of the femur in the reference coordinate system determined by detection of the first characteristic point on the femur and
  • - determines the location coordinates of a second characteristic point of the femur in the reference coordinate system, wherein at least prior to implantation, the second characteristic point is detected by means of a second surgical marking device on the femur;
  • The spatial change of the location coordinates of the first characteristic point as a result of the implantation in the reference coordinate system is calculated;
  • The spatial change of the location coordinates of the second characteristic point due to the implantation in the reference coordinate system is calculated;
  • - It is the change in length of the femur at the center by projection of the spatial change of the spatial coordinates of the first characteristic point on cranio-caudal reference direction; and
  • - The change in the offset of the femur is determined by projection of the spatial change of the position coordinates of the second characteristic point on the medio-lateral reference direction.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird mittels der Referenzmarkiervorrichtung ein Referenzkoordinatensystem definiert. Das Referenzkoordinatensystem kann bei einer einfachen und zuverlässigen Durchführung des Verfahrens beispielsweise, bezogen auf den Patienten, körperbasiert sein. Denkbar ist auch, dass das Referenzkoordinatensystem umgebungsorientiert ist in Bezug auf einen Gegenstand, zu dem der Patient während der Operation eine feste räumliche Beziehung aufweist. Insbesondere kann das Referenzkoordinatensystem durch die Lage und Orientierung des Operationstisches definiert sein, auf dem der Patient während der Operation fixiert ist. Im Referenzkoordinatensystem werden eine cranio-caudale Referenzrichtung und eine medio-laterale Referenzrichtung definiert, beispielsweise als Achsen oder vektoriell. In the method according to the invention, a reference coordinate system is defined by means of the reference marking device. The reference coordinate system may, for example, be body-based in a simple and reliable implementation of the method with respect to the patient. It is also conceivable that the reference coordinate system is environment-oriented with respect to an object to which the patient has a fixed spatial relationship during the operation. In particular, the reference coordinate system can be defined by the position and orientation of the operating table on which the patient is fixed during the operation. In the reference coordinate system, a cranio-caudal reference direction and a medio-lateral reference direction are defined, for example as axes or vectorially.

Die Referenzrichtungen sind quer und insbesondere senkrecht relativ zueinander ausgerichtet. The reference directions are transversely and in particular vertically aligned relative to each other.

Mittels der ersten, am Femur festgelegten Markiervorrichtung werden Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes vor und nach der Implantation detektiert und deren räumliche Änderung beispielsweise vektoriell berechnet. Die Projektion der räumlichen Änderung auf die cranio-caudale Referenzrichtung wird als Längenänderung des Femurs infolge der Implantation aufgefasst. Es zeigt sich in der Praxis, dass diese Näherung hinreichend genau und zuverlässig ist.By means of the first marking device fixed on the femur, spatial coordinates of the first characteristic point are detected before and after the implantation and their spatial change is calculated vectorially, for example. The projection of the spatial change on the cranio-caudal reference direction is regarded as a change in length of the femur as a result of the implantation. It turns out in practice that this approximation is sufficiently accurate and reliable.

In entsprechender Weise werden Ortskoordinaten eines zweiten charakteristischen Punktes des Femurs ermittelt, hiervon zumindest vor der Implantation durch Detektion mit einer zweiten Markiervorrichtung. Die räumliche Änderung der Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes, beispielsweise vektoriell, werden berechnet und auf die medio-laterale Referenzrichtung projiziert. Die Projektion wird als Änderung des Versatzes des Femurs infolge der Implantation aufgefasst. Es zeigt sich in der Praxis, dass auch diese Näherung hinreichend genau und zuverlässig ist.Correspondingly, spatial coordinates of a second characteristic point of the femur are determined, of which at least prior to implantation by detection with a second marking device. The spatial change of the location coordinates of the second characteristic point, for example vectorially, are calculated and projected onto the medio-lateral reference direction. The projection is considered to be a change in the offset of the femur as a result of implantation. It turns out in practice that this approximation is also sufficiently accurate and reliable.

Die vorstehend erwähnten Verfahrensschritte brauchen nicht alle in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt zu werden. Beispielsweise kann die Definition der Referenzrichtung im Referenzkoordinatensystem auch erst nach der Bestimmung der Ortskoordinaten der charakteristischen Punkte vor der Implantation erfolgen. Denkbar ist zum Beispiel auch, dass die Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes vor denjenigen des ersten charakteristischen Punktes bestimmt werden.The above-mentioned process steps need not all be carried out in the stated order. For example, the definition of the reference direction in the reference coordinate system can also be carried out only after the determination of the location coordinates of the characteristic points before the implantation. It is also conceivable, for example, that the location coordinates of the second characteristic point are determined before those of the first characteristic point.

Anders als bei dem eingangs beschriebenen Verfahren kommt erfindungsgemäß eine zweite Markiervorrichtung zum Einsatz, und es werden Ortskoordinaten eines zweiten charakteristischen Punktes am Femur vor der Implantation und nach der Implantation des künstlichen Hüftgelenkes bestimmt. Dies erlaubt es, die Berechnung der Längenänderung und die Berechnung der Änderung des Versatzes auf mehr Daten zu stützen als bei dem eingangs beschriebenen Verfahren. Bei der Durchführung des Verfahrens kann der erste charakteristische Punkt so gewählt werden, dass eine möglichst genaue Bestimmung der Längenänderung erfolgen kann, und der zweite charakteristische Punkt kann in entsprechender Weise so gewählt werden kann, dass eine möglichst genaue Bestimmung der Änderung des Versatzes erfolgen kann. Dies erlaubt eine genauere Berechnung der Längenänderung und der Änderung des Versatzes. Dadurch kann der Operateur den Einfluss der Implantation des künstlichen Hüftgelenkes auf die Beinstellung auf bessere Weise einschätzen.Unlike the method described above, according to the invention, a second marking device is used, and location coordinates of a second characteristic point on the femur are determined prior to implantation and after implantation of the artificial hip joint. This makes it possible to base the calculation of the change in length and the calculation of the change in the offset on more data than in the method described above. In carrying out the method, the first characteristic point can be chosen so that the most accurate determination of the change in length can be made, and the second characteristic point can be selected in a corresponding manner so that the most accurate determination of the change in the offset can be made. This allows a more accurate calculation of the change in length and the change in the offset. This allows the surgeon to assess the influence of the implantation of the artificial hip joint on the leg position in a better way.

Weiter erweist es sich als vorteilhaft, dass es nicht erforderlich ist, Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes zu bestimmen und in die Berechnung der Längenänderung und der Änderung des Versatzes des Femurs mit einzubeziehen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann dadurch auf einfachere Weise durchgeführt werden. Ferner kann eine Kontrolle der bisherigen Berechnungsmethode der Längenänderung und der Änderung des Versatzes vorgenommen werden. Die Ergebnisse beider Bestimmungsmethoden können verglichen werden. Weichen etwa die Ergebnisse um eine vorgebbare Schwelle voneinander ab, kann ein Hinweis an den Operateur ausgegeben werden, die ihn zur nochmaligen Kontrolle des Implantationsergebnisses auffordert. Dies verringert die Gefahr einer fehlerhaften Implantation. Furthermore, it proves to be advantageous that it is not necessary to determine spatial coordinates of the hip joint center and to be included in the calculation of the change in length and the change in the offset of the femur. The process according to the invention can thereby be carried out in a simpler manner. Furthermore, a check of the previous calculation method of the change in length and the change in the offset can be made. The results of both methods of determination can be compared. If, for example, the results deviate from each other by a predefinable threshold, an indication can be given to the surgeon, who requests him to re-examine the implantation result. This reduces the risk of incorrect implantation.

Günstig ist es, wenn die Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes und des zweiten charakteristischen Punktes vor und/oder nach der Implantation in der Neutralstellung des Femurs relativ zum Beckenknochen bestimmt werden. Dies erlaubt eine möglichst genaue Bestimmung der Längenänderung und der Änderung des Versatzes des Femurs, indem die mechanische Femurachse möglichst parallel zur cranio-caudalen Referenzrichtung ausgerichtet wird. Idealerweise ist dann die mechanische Femurachse senkrecht zur medio-lateralen Referenzrichtung ausgerichtet, die ihrerseits senkrecht zur cranio-caudalen Referenzrichtung ausgerichtet sein kann.It is favorable if the location coordinates of the first characteristic point and the second characteristic point are determined before and / or after the implantation in the neutral position of the femur relative to the pelvic bone. This allows the most accurate determination of the change in length and the change in the offset of the femur by the mechanical femur axis is aligned as parallel as possible to the cranio-caudal reference direction. Ideally, then, the mechanical femur axis is aligned perpendicular to the medio-lateral reference direction, which in turn can be aligned perpendicular to the cranio-caudal reference direction.

Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass der Femur nicht in die Neutralstellung relativ zum Beckenknochen überführt wird und die Neutralstellung des Femurs berechnet wird. Dies kann beispielsweise anhand eines in der WO 2006/074954 A1 beschriebenen Verfahrens erfolgen.Additionally or alternatively it can be provided that the femur is not transferred to the neutral position relative to the pelvic bone and the neutral position of the femur is calculated. This can be done, for example, in the WO 2006/074954 A1 described method.

Bevorzugt wird die Referenzmarkiervorrichtung am Beckenknochen festgelegt. Dies gibt die Möglichkeit, ein körperbasiertes Referenzkoordinatensystem zu definieren. Die Bestimmung von Ortskoordinaten der charakteristischen Punkte im Referenzkoordinatensystem ist dadurch unabhängig von der Positionierung des Patienten relativ zu seiner Umgebung. Dies erleichtert die Durchführung des Verfahrens.Preferably, the reference marking device is fixed to the pelvic bone. This gives the possibility to define a body-based reference coordinate system. The determination of location coordinates of the characteristic points in the reference coordinate system is thereby independent of the positioning of the patient relative to its surroundings. This facilitates the implementation of the method.

Im Referenzkoordinatensystem wird vorzugsweise eine aus den beiden Referenzrichtungen aufgespannte Referenzebene definiert. Umgekehrt kann vorgesehen sein, dass die Referenzebene definiert wird und in dieser die Referenzrichtungen gewählt werden.In the reference coordinate system, a reference plane defined by the two reference directions is preferably defined. Conversely, it can be provided that the reference plane is defined and in this the reference directions are selected.

Bei einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es günstig, wenn im Referenzkoordinatensystem Ortskoordinaten der linken Spina iliaca anterior superior (linkerer oberer Darmbeinstachel), der rechten Spina iliaca anterior superior (rechter oberer Darmbeinstachel) und der Symphysis pubis (Schambein) jeweils durch Detektion am Beckenknochen bestimmt werden, wenn die medio-laterale Referenzrichtung definiert wird als verlaufend längs einer gedachten Verbindungslinie des linken oberen Darmbeinstachels mit dem rechten oberen Darmbeinstachel und wenn die cranio-caudale Referenzrichtung definiert wird als verlaufend längs einer gedachten vorzugsweise orthogonalen Projektion des Schambeins auf die gedachte Verbindungslinie. Die Lage des linken und des rechten oberen Darmbeinstachels und des Schambeins definieren die sogenannte Beckeneingangsebene (auch anteriore Beckenebene genannt). Die Beckeneingangsebene ist bei einem aufrecht stehenden Patienten im Wesentlichen senkrecht ausgerichtet und parallel zur mechanischen Femurachse orientiert. Demgemäß verläuft die medio-laterale Referenzrichtung längs einer gedachten Verbindung der Darmbeinstachel senkrecht zur mechanischen Femurachse in einer Ebene parallel zu dieser. Die cranio-caudale Referenzrichtung verläuft, bei vorteilhafter senkrechter Projektion des Schambeins auf die vorstehend genannte gedachte Verbindungslinie, parallel zur mechanischen Femurachse. Die Referenzrichtungen entsprechen dadurch körpereigenen Vorzugsrichtungen mit besonders vorteilhafter Eignung zur zuverlässigen Ermittlung der Längenänderung und der Änderung des Versatzes des Femurs.In an advantageous variant of the method according to the invention, it is favorable if the coordinate coordinates of the left anterior superior iliac spine, the right anterior superior iliac spine and the pubic symphysis (pubis) are respectively detected by the pelvic bone when the medio-lateral reference direction is defined as extending along an imaginary connecting line of the left upper iliac spine to the right upper iliac spine, and if the cranio-caudal reference direction is defined as extending along an imaginary, preferably orthogonal, projection of the pubis onto the imaginary connecting line. The location of the left and right upper iliac spine and the pubis define the so-called pelvic entrance plane (also called the anterior pelvic plane). The pelvic entrance plane is oriented substantially vertically in an upright patient and oriented parallel to the mechanical axis of the femur. Accordingly, the medio-lateral reference direction extends along an imaginary connection of the iliac spine perpendicular to the mechanical axis of the femur in a plane parallel thereto. The cranio-caudal reference direction runs, with advantageous vertical projection of the pubis on the aforementioned imaginary connecting line, parallel to the mechanical axis of the femur. The reference directions thus correspond to the body's preferred directions with particularly advantageous suitability for reliable determination of the change in length and the change in the offset of the femur.

Die Bestimmung der Ortskoordinaten des linken und rechten Darmbeinstachels und des Schambeins erfolgt beispielsweise durch deren Detektion mit einer Markiervorrichtung in Gestalt eines chirurgischen Tastinstrumentes. Die Darmbeinstachel und das Schambein können auch extrakorporal getastet werden.The determination of the location coordinates of the left and right iliac spine and the pubis takes place, for example, by their detection with a marking device in the form of a surgical palpation instrument. The iliac spine and pubis can also be felt extracorporeally.

Vorzugweise werden die Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes nach der Implantation bestimmt durch Detektion des zweiten charakteristischen Punktes am Femur mittels der zweiten chirurgischen Markiervorrichtung. Dies ermöglicht eine einfache Durchführung des Verfahrens unter Einbeziehung des Operateurs. Der Operateur kann nach der Implantation besonderes Augenmerk darauf legen, dass der zweite charakteristische Punkt identisch zu dem vor der Implantation detektierten zweiten charakteristischen Punkt ist.Preferably, the location coordinates of the second characteristic point after implantation are determined by detecting the second characteristic point on the femur by means of the second surgical marking device. This allows a simple implementation of the method involving the surgeon. After the implantation, the surgeon may pay particular attention to the fact that the second characteristic point is identical to the second characteristic point detected before the implantation.

Alternativ oder ergänzend kann bei einer andersartigen vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, dass die Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes nach der Implantation bestimmt werden, indem der räumliche Abstand der Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes von den Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes vor der Implantation berechnet wird und der räumliche Abstand den Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes nach der Implantation hinzugefügt wird. Beispielsweise wird im Referenzkoordinatensystem der räumliche Abstand der beiden charakteristischen Punkte vor der Implantation vektoriell ermittelt und der sich so ergebende Vektor zum Ortsvektor des ersten charakteristischen Punktes nach der Implantation addiert.Alternatively or additionally, it can be provided in another advantageous variant of the method according to the invention that the spatial coordinates of the second characteristic point are determined after the implantation by the spatial distance of the location coordinates of the second characteristic point from the location coordinates of the first characteristic point before Implantation is calculated and the spatial distance is added to the location coordinates of the first characteristic point after implantation. For example, in the reference coordinate system, the spatial distance of the two characteristic points prior to implantation is determined vectorially and the resultant vector is added to the position vector of the first characteristic point after the implantation.

Die beiden zuletzt erwähnten Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens können beide durchgeführt und hinsichtlich ihrer Ergebnisse auf Plausibilität und Übereinstimmung überprüft werden. Dies ermöglicht eine noch zuverlässigere Bestimmung der Längenänderung und der Änderung des Versatzes des Femurs. Weichen etwa die Ergebnisse um eine vorgebbare Schwelle voneinander ab, kann ein Hinweis an den Operateur ausgegeben werden.The two last-mentioned variants of the method according to the invention can both be carried out and their plausibility and conformity checked for their results. This allows an even more reliable determination of the change in length and the change in the offset of the femur. If the results deviate from each other by a predefinable threshold, an indication can be given to the surgeon.

Vorteilhafterweise wird der erste charakteristische Punkt im Bereich des distalen Endes des Femurs detektiert und/oder der erste charakteristische Punkt auf oder nahe der mechanischen Femurachse detektiert. Dies lässt sich auf einfache Weise dadurch erzielen, dass die erste Markiervorrichtung im Bereich des distalen Endes des Femurs und/oder an oder nahe der mechanischen Femurachse am Femur festgelegt wird. Dies ermöglicht eine genauere Bestimmung der Längenänderung des Femurs.Advantageously, the first characteristic point is detected in the region of the distal end of the femur and / or the first characteristic point is detected on or near the mechanical femur axis. This can be achieved in a simple manner by fixing the first marking device in the region of the distal end of the femur and / or on or near the mechanical femur axis on the femur. This allows a more accurate determination of the change in length of the femur.

Bevorzugt wird der zweite charakteristische Punkt proximaler am Femur detektiert als der erste charakteristische Punkt. Dies trägt dem Aufbau des Femurs Rechnung, bei dem der Schnittpunkt der Achse des Femurhalses mit der Achse des Femurkanals nahe dessen proximalem Ende angeordnet ist und der Abstand der Achse des Femurkanals von der mechanischen Femurachse vom distalen Ende des Femurs bis zum Schnittpunkt stetig ansteigt. Bei dieser Variante des Verfahrens kann eine genauere Bestimmung der Veränderung des Versatzes durchgeführt werden.Preferably, the second characteristic point is detected more proximally at the femur than the first characteristic point. This takes into account the structure of the femur in which the intersection of the axis of the femoral neck with the axis of the femoral canal is located near its proximal end and the distance of the axis of the femoral canal from the mechanical femoral axis increases steadily from the distal end of the femur to the point of intersection. In this variant of the method, a more accurate determination of the change in the offset can be carried out.

Günstig ist es, wenn der zweite charakteristische Punkt im Bereich des proximalen Endes des Femurs detektiert wird, um eine möglichst genaue Bestimmung der Veränderung des Versatzes zu ermöglichen.It is advantageous if the second characteristic point is detected in the region of the proximal end of the femur in order to allow the most accurate determination possible of the change in the offset.

Eine möglichst genaue Bestimmung der Veränderung des Versatzes wird insbesondere dadurch ermöglicht, dass der zweite charakteristische Punkt am Trochanter major des Femurs detektiert wird. Eine Detektion des zweiten charakteristischen Punktes am Trochanter major ist aufgrund dessen prominenter Ausbildung für den Operateur ferner auf einfache Weise durchführbar.The most accurate determination of the change in the offset is made possible, in particular, by detecting the second characteristic point on the greater trochanter of the femur. A detection of the second characteristic point on the greater trochanter is also feasible due to its prominent training for the surgeon in a simple manner.

Wie eingangs erwähnt, kann der Versatz des Femurs definiert werden als der Abstand eines Schnittpunktes der Achse des Femurhalses mit der Achse des Femurkanals von der mechanischen Femurachse. Für eine genaue Bestimmung der Veränderung des Versatzes ist es daher von Vorteil, wenn dieser Abstand möglichst maximiert wird. Aus diesem Grund ist es günstig, wenn der zweite charakteristische Punkt lateral am Trochanter major detektiert wird.As mentioned earlier, the offset of the femur can be defined as the distance of an intersection of the axis of the femoral neck with the axis of the femoral canal from the mechanical femoral axis. For an accurate determination of the change in the offset, it is therefore advantageous if this distance is maximized as far as possible. For this reason, it is favorable if the second characteristic point is detected laterally at the greater trochanter.

Vorzugsweise wird der zweite charakteristische Punkt durch Palpation mittels der zweiten Markiervorrichtung detektiert, die zu diesem Zweck als chirurgisches Tastinstrument ausgebildet ist. Dadurch kann vermieden werden, dass die zweite Markiervorrichtung fest am Femur angebracht wird, und demzufolge weniger invasiv operiert werden. Ferner lässt sich eine mögliche Behinderung des Operateurs durch eine fest angebrachte zweite Markiervorrichtung vermeiden, insbesondere wenn der zweite charakteristische Punkt im Bereich des proximalen Endes des Femurs detektiert wird.Preferably, the second characteristic point is detected by palpation by means of the second marking device, which is designed for this purpose as a surgical palpation instrument. Thereby, it can be avoided that the second marking device is fixedly attached to the femur, and consequently operated less invasively. Furthermore, a possible obstruction of the surgeon by a permanently attached second marking device can be avoided, in particular if the second characteristic point is detected in the region of the proximal end of the femur.

Vorteilhafterweise wird der zweite charakteristische Punkt subkutan palpiert. Dadurch kann eine Ungenauigkeit der Bestimmung der Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes vermieden werden, wie sie sich bei perkutanem Palpieren durch Verschieben von den Femur umgebendem Weichteilgewebe ergeben kann. Insgesamt kann somit die Veränderung des Versatzes genauer bestimmt werden.Advantageously, the second characteristic point is palpated subcutaneously. Thereby, an inaccuracy of the determination of the location coordinates of the second characteristic point can be avoided, as it may result in percutaneous palpation by moving soft tissue surrounding the femur. Overall, therefore, the change in the offset can be determined more accurately.

Vorzugsweise wird der zweite charakteristische Punkt markiert, beispielsweise mittels einer vom Operateur am Femur angebrachten Knochenschraube oder einer Kerbe. Dadurch kann sichergestellt werden, dass vor und nach der Implantation jeweils Ortskoordinaten desselben zweiten charakteristischen Punktes bestimmt werden, um die Veränderung des Versatzes möglichst genau bestimmen zu können.Preferably, the second characteristic point is marked, for example by means of a bone screw attached to the femur by the surgeon or a notch. In this way, it is possible to ensure that, before and after the implantation, local coordinates of the same second characteristic point are determined in each case in order to be able to determine the change in the offset as precisely as possible.

Wie eingangs erwähnt, betrifft die Erfindung auch eine Vorrichtung zur Bestimmung der Längenänderung und der Änderung des Versatzes eines Femurs. As mentioned above, the invention also relates to a device for determining the change in length and the change in the offset of a femur.

Die eingangs gestellte Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Durchführung eines der vorstehend erläuterten Verfahren gelöst, umfassend:

  • – ein chirurgisches Navigationssystem zur Bestimmung der Position und der Orientierung von mindestens einer chirurgischen Markiervorrichtung im Raum;
  • – mindestens eine zwei oder mehr Markerelemente umfassende Referenzierungseinrichtung, die an der mindestens einen Markiervorrichtung angeordnet oder mit dieser verbindbar ist;
  • – eine Nachweisvorrichtung zum Detektieren von von den Markerelementen ausgesandter oder reflektierter Strahlung;
  • – eine Datenverarbeitungsanlage zur Verarbeitung von vom Navigationssystem bestimmbaren Positions- und Orientierungsdaten der Markerelemente im Raum;
  • – eine am Femur eines Patienten festlegbare erste chirurgische Markiervorrichtung zur Definition eines ersten charakteristischen Punktes des Femurs, wobei das Navigationssystem und/oder die Datenverarbeitungsanlage so ausgebildet und programmiert ist, dass mittels einer Referenzmarkiervorrichtung ein Referenzkoordinatensystem definierbar ist sowie im Referenzkoordinatensystem eine erste, cranio-caudale Referenzrichtung sowie eine zweite, medio-laterale Referenzrichtung quer zur ersten Referenzrichtung und wobei:
  • – Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes des Femurs vor und nach der Implantation bestimmbar sind durch Detektion des ersten charakteristischen Punktes am Femur;
  • – Ortskoordinaten eines zweiten charakteristischen Punktes des Femurs vor und nach der Implantation bestimmbar sind und hiervon zumindest vor der Implantation durch Detektion des zweiten charakteristischen Punktes am Femur mittels einer zweiten chirurgischen Markiervorrichtung; und wobei die Datenverarbeitungsanlage so ausgebildet und programmiert ist, dass sie:
  • – die räumliche Änderung der Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes infolge der Implantation im Referenzkoordinatensystem berechnet;
  • – die räumliche Änderung der Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes infolge der Implantation im Referenzkoordinatensystem berechnet;
  • – die Längenänderung des Femurs ermittelt durch Projektion der räumlichen Änderung der Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes auf die cranio-caudale Referenzrichtung; und
  • – die Änderung des Versatzes des Femurs ermittelt durch Projektion der räumlichen Änderung der Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes auf die medio-laterale Referenzrichtung.
The object stated at the beginning is solved by a device for carrying out one of the methods explained above, comprising:
  • A surgical navigation system for determining the position and orientation of at least one surgical marking device in the room;
  • - At least one two or more marker elements comprehensive referencing device, which is arranged on the at least one marking device or connectable to this;
  • A detection device for detecting radiation emitted or reflected by the marker elements;
  • - A data processing system for processing by the navigation system determinable position and orientation data of the marker elements in space;
  • A first surgical marking device which can be fixed on the femur of a patient for defining a first characteristic point of the femur, wherein the navigation system and / or the data processing system is designed and programmed such that a reference coordinate system can be defined by means of a reference marking device and a first cranio-caudal one in the reference coordinate system Reference direction and a second medio-lateral reference direction transverse to the first reference direction and wherein:
  • - Location coordinates of the first characteristic point of the femur before and after implantation can be determined by detection of the first characteristic point on the femur;
  • Local coordinates of a second characteristic point of the femur can be determined before and after implantation, and thereof at least prior to implantation by detection of the second characteristic point on the femur by means of a second surgical marking device; and wherein the data processing equipment is designed and programmed to:
  • - calculates the spatial change of the location coordinates of the first characteristic point as a result of the implantation in the reference coordinate system;
  • - calculates the spatial change of the location coordinates of the second characteristic point as a result of the implantation in the reference coordinate system;
  • - Determining the change in length of the femur by projection of the spatial change of the location coordinates of the first characteristic point on the cranio-caudal reference direction; and
  • - The change in the offset of the femur determined by projection of the spatial change of the location coordinates of the second characteristic point on the medio-lateral reference direction.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die bereits im Zusammenhang mit der Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens erwähnten Vorteile erzielbar. Diesbezüglich wird auf voranstehende Ausführungen verwiesen.With the device according to the invention, the advantages already mentioned in connection with the explanation of the method according to the invention can be achieved. In this regard, reference is made to the above statements.

Die Detektion der Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes, welcher durch Festlegung der ersten Markiervorrichtung am Femur definierbar ist, erfolgt beispielsweise, indem die Vorrichtung eine Anweisung an den Operateur ausgibt, die Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes zu registrieren. Hierfür kann die Betätigung eines Registrierelementes oder Eingabegerätes, etwa eines Fußschalters oder eines Handschalters, durch den Operateur vorgesehen sein. Eine entsprechende Betätigung kann auch bei der Detektion der weiteren, hier erwähnten Punkte vorgesehen sein, etwa bei der Selektion des zweiten charakteristischen Punktes, der Darmbeinstachel und/oder des Schambeins. The detection of the location coordinates of the first characteristic point, which can be defined by fixing the first marking device on the femur, takes place, for example, by the device issuing an instruction to the operator to register the location coordinates of the first characteristic point. For this purpose, the operation of a registration element or input device, such as a foot switch or a manual switch, be provided by the surgeon. A corresponding actuation can also be provided in the detection of the further points mentioned here, for example in the selection of the second characteristic point, the iliac spine and / or the pubis.

Günstig ist es, wenn mit der Vorrichtung eine Anweisung ausgebbar ist, den Femur vor und/oder nach der Implantation in die Neutralstellung relativ zum Beckenknochen zu überführen. Dies ermöglicht, wie bereits erläutert, eine genauere und zuverlässigere Berechnung der Längenänderung und der Änderung des Versatzes des Femurs.It is advantageous if an instruction can be issued with the device to transfer the femur before and / or after implantation in the neutral position relative to the pelvic bone. This allows, as already explained, a more accurate and reliable calculation of the change in length and the change in the offset of the femur.

Vorzugsweise ist mit der Vorrichtung eine Anweisung ausgebbar, dass die erste Markiervorrichtung im Bereich des distalen Endes des Femurs festgelegt wird und/oder dass die erste Markiervorrichtung auf oder nahe der mechanischen Femurachse festgelegt wird. Dadurch lässt sich die Längenänderung des Femurs auf genauere Weise bestimmen. Preferably, the device can issue an instruction that the first marking device is fixed in the region of the distal end of the femur and / or that the first marking device is fixed on or near the mechanical femur axis. This allows you to determine the change in length of the femur in a more accurate way.

Von Vorteil ist es, wenn mit der Vorrichtung eine Anweisung ausgebbar ist, dass die Referenzmarkiervorrichtung am Beckenknochen festgelegt wird. Dies ermöglicht es, ein körperbasiertes Referenzkoordinatensystem zu definieren. It is advantageous if an instruction can be issued with the device that the reference marking device is fixed to the pelvic bone. This makes it possible to define a body-based reference coordinate system.

Im körperbasierten Referenzkoordinatensystem kann eine, aus den beiden Referenzrichtungen aufgespannte körperbasierte Referenzebene definiert werden.In the body-based reference coordinate system, a body-based reference plane spanned from the two reference directions can be defined.

Beispielsweise ist es günstig, wenn mit der Vorrichtung eine Anweisung ausgebbar ist, Ortskoordinaten der linken Spina iliaca anterior superior (linker oberer Darmbeinstachel), der rechten Spina iliaca anterior superior (rechter oberer Darmbeinstachel) und der Symphysis pubis (Schambein) jeweils durch Detektion am Beckenknochen zu bestimmen, und wenn das Navigationssystem und/oder die Datenverarbeitungsanlage so ausgebildet und programmiert ist, dass die medio-laterale Referenzrichtung definiert wird als verlaufend längs einer gedachten Verbindungslinie des linken oberen Darmbeinstachels mit dem rechten oberen Darmbeinstachel und wenn die cranio-caudale Referenzrichtung definiert wird als verlaufend längs einer gedachten vorzugsweise orthogonalen Projektion des Schambeins auf die gedachte Verbindungslinie. Die Vorteile der Registrierung der Beckeneingangsebene, die durch die cranio-caudale und medio-laterale Referenzrichtungen aufgespannt wird und durch die Lage des linken oberen und rechten oberen Darmbeinstachels sowie der des Schambeins definiert wird, wurde bereits vorstehend erläutert.For example, it is favorable if an instruction can be issued with the device, location coordinates of the left anterior superior iliac spine (left upper iliac spine), the right anterior superior iliac spine and the pubic symphysis (pubis) respectively by detection on the pelvic bone and when the navigation system and / or the data processing system is configured and programmed to define the medio-lateral reference direction as extending along an imaginary connecting line of the left upper iliac spine to the right upper iliac spine and defining the cranio-caudal reference direction as running along an imaginary, preferably orthogonal projection of the pubis on the imaginary connecting line. The advantages of registering the pelvic entrance plane, which is spanned by the cranio-caudal and medio-lateral reference directions and by the location of the left upper and right upper iliac spine and the of the pubis is already explained above.

Vorteilhafterweise ist mit der Vorrichtung eine Anweisung ausgebbar, die Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes nach der Implantation durch Detektion des zweiten charakteristischen Punktes am Femur mittels der zweiten chirurgischen Markiervorrichtung zu bestimmen.Advantageously, with the device, an instruction can be issued to determine the location coordinates of the second characteristic point after implantation by detection of the second characteristic point on the femur by means of the second surgical marking device.

Alternativ oder ergänzend ist es von Vorteil, wenn das Navigationssystem und/oder die Datenverarbeitungsanlage so ausgebildet und programmiert ist, dass die Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes nach der Implantation bestimmt werden, indem der räumliche Abstand der Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes von den Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes vor der Implantation berechnet wird und der räumliche Abstand den Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes nach der Implantation hinzugefügt wird.Alternatively or additionally, it is advantageous if the navigation system and / or the data processing system is designed and programmed such that the location coordinates of the second characteristic point after implantation are determined by the spatial distance of the location coordinates of the second characteristic point from the location coordinates of the first characteristic point is calculated before implantation and the spatial distance is added to the location coordinates of the first characteristic point after implantation.

Vorzugsweise ist mit der Vorrichtung eine Anweisung ausgebbar, dass der zweite charakteristische Punkt proximaler am Femur detektiert wird als der erste charakteristische Punkt. Dies erlaubt es aufgrund des Aufbaus des Femurs, die Veränderung des Versatzes des Femurs mit höherer Genauigkeit zu bestimmen.Preferably, an instruction can be issued with the device that the second characteristic point is detected more proximal to the femur than the first characteristic point. Due to the structure of the femur, this makes it possible to determine the change in the offset of the femur with higher accuracy.

Vorteilhafterweise ist mit der Vorrichtung eine Anweisung ausgebbar, dass der zweite charakteristische Punkt im Bereich des proximalen Endes des Femurs detektiert wird, um eine möglichst genaue Bestimmung der Veränderung des Versatzes des Femurs zu ermöglichen.Advantageously, an instruction can be issued with the device that the second characteristic point is detected in the region of the proximal end of the femur in order to allow the most accurate determination of the change in the offset of the femur.

Bevorzugt ist mit der Vorrichtung eine Anweisung ausgebbar, dass der zweite charakteristische Punkt am Trochanter major des Femurs detektiert wird. Dies ermöglicht zum Einen eine möglichst genaue Bestimmung der Veränderung des Versatzes des Femurs infolge des verhältnismäßig großen Abstandes, den der Trochanter major zur mechanischen Femurachse aufweist. Aufgrund der prominenten Ausbildung des Trochanters majoris kann die Detektion vom Operateur zum Anderen auf einfache Weise durchgeführt werden.Preferably, an instruction can be output with the device that the second characteristic point on the greater trochanter of the femur is detected. This allows on the one hand the most accurate determination of the change in the offset of the femur due to the relatively large distance that has the greater trochanter to the mechanical axis of the femur. Due to the prominent formation of the trochanter majoris, the detection from the surgeon to the other can be carried out in a simple manner.

Um mögliche Ungenauigkeiten bei der Detektion und der Berechnung der Veränderung des Versatzes zu minimieren, ist es von Vorteil, wenn der zweite charakteristische Punkt lateral am Trochanter major detektiert wird und von der Vorrichtung eine dementsprechende Anweisung ausgebbar ist.In order to minimize possible inaccuracies in the detection and the calculation of the change in the offset, it is advantageous if the second characteristic point is detected laterally at the trochanter major and a corresponding instruction can be output by the device.

Günstig ist es, wenn von der Vorrichtung eine Anweisung ausgebbar ist, dass der zweite charakteristische Punkt durch Palpation detektiert wird, wobei die zweite Markiervorrichtung als navigiertes Tastinstrument ausgebildet ist. Dadurch kann vermieden werden, dass die zweite Markiervorrichtung fest am Femur angebracht wird. Insbesondere dann, wenn der zweite charakteristische Punkt im Bereich des proximalen Endes des Femurs liegt, lässt sich ferner ein möglicher störender Einfluss auf den Operateur vermeiden.It is favorable if an instruction can be output by the device that the second characteristic point is detected by palpation, wherein the second marking device is designed as a navigated feeler instrument. As a result, it can be avoided that the second marking device is firmly attached to the femur. In particular, if the second characteristic point lies in the region of the proximal end of the femur, a possible disturbing influence on the surgeon can also be avoided.

Von Vorteil ist es, wenn mit der Vorrichtung eine Anweisung ausgebbar ist, dass der zweite charakteristische Punkt subkutan palpiert wird, so dass dessen Ortskoordinaten mit möglichst hoher Genauigkeit bestimmt werden können.It is advantageous if with the device an instruction can be output that the second characteristic point is scanned subcutaneously, so that its location coordinates can be determined with the highest possible accuracy.

Vorzugsweise ist mit der Vorrichtung eine Anweisung ausgebbar, dass der zweite charakteristische Punkt markiert wird. Dies erlaubt es sicherzustellen, dass vor und nach der Implantation jeweils derselbe zweite charakteristische Punkt am Femur detektiert wird. Dadurch lässt sich eine fehlerhafte Bestimmung der Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes weitgehend vermeiden.Preferably, an instruction can be output with the device that the second characteristic point is marked. This makes it possible to ensure that the same second characteristic point is detected on the femur before and after the implantation. As a result, an erroneous determination of the location coordinates of the second characteristic point can be largely avoided.

Die eingangs gestellte Aufgabe wird auch durch ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren gelöst, bei dem eine erste chirurgische Markiervorrichtung am Femur festgelegt wird zur Definition eines Referenzkoordinatensystems, Ortskoordinaten eines ersten charakteristischen Punktes des Femurs im Referenzkoordinatensystem vor und nach der Implantation bestimmt werden durch Detektion des ersten charakteristischen Punktes am Femur, Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes im Referenzkoordinatensystem vor und nach der Implantation bestimmt werden durch Detektion des Hüftgelenkmittelpunktes und bei dem unter Berücksichtigung der Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes und der Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes die Längenänderung und die Änderung des Versatzes des Femurs von einer Datenverarbeitungsanlage berechnet werden, wobei die Ortskoordinaten eines zweiten charakteristischen Punktes des Femurs im Referenzkoordinatensystem vor und nach der Implantation bestimmt werden durch Detektion des zweiten charakteristischen Punktes am Femur mittels einer zweiten Markiervorrichtung, dass die Längenänderung des Femurs durch Änderung der Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes und der Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes relativ zueinander vor und nach der Implantation berechnet wird und dass die Veränderung des Versatzes des Femurs durch Änderung der Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes und der Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes relativ zueinander vor und nach der Implantation berechnet wird.The object stated at the outset is also achieved by a further method according to the invention in which a first surgical marking device on the femur is defined for defining a reference coordinate system, location coordinates of a first characteristic point of the femur in the reference coordinate system before and after the implantation are determined by detection of the first characteristic point on the femur, spatial coordinates of the hip joint center in the reference coordinate system before and after the implantation are determined by detecting the hip joint center and calculating the change in length and the change in the offset of the femur from a data processing system taking into account the location coordinates of the first characteristic point and the location coordinates of the hip joint center, wherein the location coordinates of a second characteristic point of the femur in the reference coordinate system before and after the implantation best By detecting the second characteristic point on the femur by means of a second marking device, the change in length of the femur is calculated by changing the location coordinates of the first characteristic point and the location coordinates of the hip joint center relative to each other before and after the implantation and changing the offset of the femur is calculated by changing the location coordinates of the second characteristic point and the location coordinates of the hip joint center relative to each other before and after the implantation.

Auch bei diesem Verfahren kommt eine zweite Markiervorrichtung zum Einsatz, um Ortskoordinaten eines zweiten charakteristischen Punktes am Femur vor und nach der Implantation des künstlichen Hüftgelenkes zu bestimmen. Dies erlaubt es, die Berechnung der Längenänderung und die Berechnung der Änderung des Versatzes auf mehr Daten zu stützen als bei dem eingangs genannten Verfahren.Also in this method, a second marking device is used to To determine locational coordinates of a second characteristic point on the femur before and after implantation of the artificial hip joint. This makes it possible to base the calculation of the change in length and the calculation of the change in the offset on more data than in the method mentioned above.

Günstig ist es, wenn die Längenänderung und/oder die Veränderung des Versatzes des Femurs durch Änderung der Distanz der Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes und der Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes voneinander bzw. durch Änderung der Distanz der Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes und der Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes voneinander berechnet werden. Dies erlaubt eine Berechnung der Längenänderung und/oder der Änderung des Versatzes auf einfache Weise, die beispielsweise bei nur geringer Längenänderung und/oder Änderung des Versatzes dennoch eine ausreichende Genauigkeit der Berechnung zur Folge hat.It is advantageous if the change in length and / or the change in the offset of the femur by changing the distance of the location coordinates of the first characteristic point and the location coordinates of the hip joint center each other or by changing the distance of the location coordinates of the second characteristic point and the location coordinates of the hip joint center point be calculated. This allows a calculation of the change in length and / or the change of the offset in a simple manner, which nevertheless has sufficient accuracy of the calculation, for example, with only a small change in length and / or change in the offset.

Vorzugsweise wird als erster charakteristischer Punkt der Ursprung des Referenzkoordinatensystems gewählt, an dem die erste Markiervorrichtung am Femur festgelegt ist. Dies erlaubt es, die Anzahl der erforderlichen Rechenoperationen zu verringern.Preferably, the first characteristic point selected is the origin of the reference coordinate system at which the first marking device is fixed to the femur. This makes it possible to reduce the number of required arithmetic operations.

Von Vorteil ist es, wenn der erste charakteristische Punkt im Bereich des distalen Endes des Femurs detektiert wird und/oder wenn der erste charakteristische Punkt auf oder nahe einer Verbindungslinie des Hüftgelenkmittelpunktes und des Kniegelenkes (mechanische Femurachse) detektiert wird. Dies ermöglicht jeweils eine genauere Bestimmung der Längenänderung des Femurs.It is advantageous if the first characteristic point is detected in the region of the distal end of the femur and / or if the first characteristic point is detected on or near a connecting line of the hip joint center and the knee joint (mechanical femur axis). This allows a more accurate determination of the change in length of the femur.

Der erste charakteristische Punkt braucht nicht exakt am distalen Ende des Femurs zu liegen. In der Praxis ist es ausreichend, die relative Längenänderung des Femurs zu ermitteln. Eine absolute Bestimmung der Längenänderung hingegen ist nicht erforderlich. Entsprechendes gilt für die Veränderung des Versatzes des Femurs.The first characteristic point does not need to be exactly at the distal end of the femur. In practice, it is sufficient to determine the relative change in length of the femur. An absolute determination of the change in length, however, is not required. The same applies to the change in the offset of the femur.

Bevorzugt wird der zweite charakteristische Punkt proximaler am Femur detektiert als der erste charakteristische Punkt. Preferably, the second characteristic point is detected more proximally at the femur than the first characteristic point.

Günstig ist es, wenn der zweite charakteristische Punkt im Bereich des proximalen Endes des Femurs detektiert wird. It is favorable if the second characteristic point is detected in the region of the proximal end of the femur.

Eine möglichst genaue Bestimmung der Veränderung des Versatzes wird insbesondere dadurch ermöglicht, dass der zweite charakteristische Punkt am Trochanter major des Femurs detektiert wird.The most accurate determination of the change in the offset is made possible, in particular, by detecting the second characteristic point on the greater trochanter of the femur.

Günstig ist es, wenn der zweite charakteristische Punkt lateral am Trochanter major detektiert wird. It is favorable if the second characteristic point is detected laterally at the greater trochanter.

Vorzugsweise wird der zweite charakteristische Punkt durch Palpation mittels der zweiten Markiervorrichtung detektiert, die zu diesem Zweck als chirurgisches Tastinstrument ausgebildet ist. Preferably, the second characteristic point is detected by palpation by means of the second marking device, which is designed for this purpose as a surgical palpation instrument.

Vorteilhafterweise wird der zweite charakteristische Punkt subkutan palpiert. Advantageously, the second characteristic point is palpated subcutaneously.

Bevorzugt wird der zweite charakteristische Punkt markiert.Preferably, the second characteristic point is marked.

Bislang wurde noch nicht erwähnt, wie die Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes bestimmt werden können. Dies ist beispielsweise möglich durch Rotation des Femurs relativ zum Becken, wobei sich der Femur auf einer Sphäre bewegt, deren Zentrum durch den Hüftgelenkmittelpunkt gebildet ist.So far, it has not yet been mentioned how the location coordinates of the hip joint center can be determined. This is possible, for example, by rotation of the femur relative to the pelvis, with the femur moving on a sphere whose center is formed by the hip joint midpoint.

Ferner ist es möglich, nach Entnahme des Femurkopfes aus dem Acetabulum eine Markiervorrichtung in dieses einzusetzen, mit deren Hilfe der Hüftgelenkmittelpunkt relativ zum Becken detektiert wird, wobei zusätzlich die Lagebeziehung des Beckens relativ zum Referenzkoordinatensystem des Femurs ebenfalls bestimmt werden kann und damit die Lage des Hüftgelenkmittelpunktes relativ zum Femur.It is also possible, after removal of the femoral head from the acetabulum to insert a marker in this, with the aid of the hip joint center is detected relative to the pelvis, in addition, the positional relationship of the pelvis relative to the reference coordinate system of the femur can also be determined and thus the location of the hip joint center relative to the femur.

Nach der Implantation des Femurschaftes ist es z. B. möglich, den Hüftgelenkmittelpunkt beispielsweise durch Detektion des Mittelpunktes der Gelenkkugel des Femurschaftes zu ermitteln.After implantation of the femoral shaft, it is z. B. possible to determine the hip joint center, for example, by detecting the center of the joint ball of the femoral shaft.

Günstigerweise werden die Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes relativ zum Becken vor und nach der Implantation durch Detektion bestimmt und in die Berechnung der Längenänderung des Femurs und/oder der Änderung des Versatzes des Femurs miteinbezogen. Dies trägt dem Umstand Rechnung, dass bei der Implantation des Hüftgelenkes sich nicht nur Länge und Versatz des Femurs ändern können, sondern auch die Orientierung des Femurs relativ zum Becken, beispielsweise durch cranio-caudalen oder medio-lateralen Versatz des Hüftgelenkmittelpunktes relativ zum Becken. Durch ein zweites Referenzkoordinatensystem des Beckens, welches beispielsweise durch eine dritte, am Becken festgelegte Markiervorrichtung definiert wird, ist es möglich, auf das Becken bezogene Ortkoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes in das Referenzkoordinatensystem des Femurs zu überführen und bei der Berechnung zu berücksichtigen. Dadurch kann die Auswirkung des implantierten Hüftgelenks auf die Beinlängenänderung und/oder die Änderung des Versatzes des Beines berechnet werden.Conveniently, the location coordinates of the hip joint center relative to the pelvis before and after implantation are determined by detection and included in the calculation of the change in length of the femur and / or the change in the offset of the femur. This takes into account the fact that not only the length and offset of the femur can change during implantation of the hip joint, but also the orientation of the femur relative to the pelvis, for example by cranio-caudal or medio-lateral offset of the hip joint center relative to the pelvis. By means of a second reference coordinate system of the pelvis, which is defined, for example, by a third pelvic device fixed to the pelvis, it is possible to transfer pelvic loci of the hip joint center into the reference coordinate system of the femur and to take this into account in the calculation. This can be used to calculate the impact of the implanted hip joint on the leg length change and / or the leg displacement change.

Die eingangs gestellte Aufgabe wird auch mit einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens gelöst mit einem chirurgischen Navigationssystem zur Bestimmung der Lage und der Orientierung von mindestens einer chirurgischen Markiervorrichtung im Raum, mit einer mindestens zwei Markerelemente umfassenden Referenzierungseinrichtung, die an der mindestens einen Markiervorrichtung angeordnet oder mit dieser verbindbar ist, mit einer Nachweisvorrichtung zum Detektieren von von den Markerelementen ausgesandter oder reflektierter Strahlung und mit einer Datenverarbeitungsanlage zur Verarbeitung von vom Navigationssystem bestimmbaren Positions- und Orientierungsdaten der Markerelemente im Raum, wobei eine erste Markiervorrichtung am Femur festlegbar ist und das Navigationssystem und/oder die Datenverarbeitungsanlage so ausgebildet und programmiert ist, dass als Referenzkoordinatensystem ein relativ zum Femur ortsfestes Koordinatensystem gewählt wird, wobei mit der Vorrichtung vor und nach der Implantation Anweisungen ausgebbar sind, Ortskoordinaten eines ersten charakteristischen Punktes des Femurs zu bestimmen durch Detektion des ersten charakteristischen Punktes am Femur, Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes zu bestimmen durch Detektion des Hüftgelenkmittelpunktes, und wobei mit der Vorrichtung unter Berücksichtigung der Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes und der Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes die Längenänderung und die Änderung des Versatzes des Femurs berechenbar ist, wobei mit der Vorrichtung vor und nach der Implantation Anweisungen ausgebbar sind, die Ortskoordinaten eines zweiten charakteristischen Punktes des Femurs zu bestimmen durch Detektion des zweiten charakteristischen Punktes am Femur mittels einer zweiten Markiervorrichtung, und dass die Datenverarbeitungsanlage derart ausgebildet und programmiert ist, dass die Längenänderung des Femurs durch Änderung der Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes und der Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes relativ zueinander vor und nach der Implantation berechenbar ist sowie dass die Veränderung des Versatzes des Femurs durch Änderung der Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes und der Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes relativ zueinander vor und nach der Implantation berechenbar ist. The object set out above is also achieved with a further device according to the invention for carrying out the second method according to the invention with a surgical navigation system for determining the position and orientation of at least one surgical marking device in the room, with a reference device comprising at least two marker elements, which at least one Marking device is arranged or connectable to this, with a detection device for detecting radiation emitted by the marker elements or reflected radiation and with a data processing system for processing determinable by the navigation system position and orientation data of the marker elements in space, a first marking device on the femur can be fixed and the Navigation system and / or the data processing system is designed and programmed so that as a reference coordinate system a fixed relative to the femur coordinate system m, with instructions being impartable with the device before and after implantation to determine location coordinates of a first characteristic point of the femur by detecting the first characteristic point on the femur, locating coordinates of the hip joint midpoint by detection of the hip joint midpoint, and wherein with the device taking into account the location coordinates of the first characteristic point and the location coordinates of the hip joint center, the change in length and the change in the offset of the femur can be calculated, whereby instructions can be issued with the device before and after the implantation to determine the location coordinates of a second characteristic point of the femur by detection the second characteristic point on the femur by means of a second marking device, and that the data processing system is designed and programmed such that the change in length of the femur by altering g of the location coordinates of the first characteristic point and the location coordinates of the hip joint center relative to each other before and after the implantation is calculated and that the change in the offset of the femur by changing the location coordinates of the second characteristic point and the location coordinates of the hip joint center relative to each other before and after the implantation calculable is.

Günstig ist es, wenn mittels der Datenverarbeitungsanlage die Längenänderung und/oder die Veränderung des Versatzes des Femurs durch Änderung der Distanz der Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes und der Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes voneinander bzw. durch Änderung der Distanz der Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes und der Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes voneinander berechenbar sind. Dies erlaubt es, die Längenänderung und die Änderung des Versatzes des Femurs auf rechnerisch einfachere Weise zu bestimmen. Bei insbesondere geringen Längenänderungen und Veränderungen des Versatzes kann dennoch eine hinreichende Genauigkeit der Berechnung erzielt werden.It is favorable if by means of the data processing system the change in length and / or the change of the offset of the femur by changing the distance of the location coordinates of the first characteristic point and the location coordinates of the hip joint center from each other or by changing the distance of the location coordinates of the second characteristic point and the location coordinates of the hip joint center are calculated from each other. This makes it possible to determine the change in length and the change in the offset of the femur in a computationally simpler manner. In particular, small changes in length and changes in the offset still sufficient accuracy of the calculation can be achieved.

Vorteilhafterweise ist das Navigationssystem derart ausgebildet und programmiert, dass als erster charakteristischer Punkt der Ursprung des Referenzkoordinatensystems gewählt wird, an dem die erste Markiervorrichtung am Femur festgelegt ist. Dies erlaubt es, die Anzahl der erforderlichen Berechnungen zu minimieren.Advantageously, the navigation system is designed and programmed such that the first characteristic point is selected as the origin of the reference coordinate system at which the first marking device is fixed to the femur. This allows to minimize the number of calculations required.

Vorzugsweise ist mit der Vorrichtung eine Anweisung ausgebbar, dass der erste charakteristische Punkt im Bereich des distalen Endes des Femurs detektiert wird und/oder dass der erste charakteristische Punkt auf oder nahe einer Verbindungslinie des Hüftgelenkmittelpunktes und des Kniegelenkes detektiert wird. Dies erlaubt eine genauere Bestimmung der Längenänderung des Femurs.Preferably, an instruction can be issued with the device that the first characteristic point in the region of the distal end of the femur is detected and / or that the first characteristic point is detected on or near a connecting line of the hip joint center and the knee joint. This allows a more accurate determination of the change in length of the femur.

Vorzugsweise ist mit der Vorrichtung eine Anweisung ausgebbar, dass der zweite charakteristische Punkt proximaler am Femur detektiert wird als der erste charakteristische Punkt.Preferably, an instruction can be issued with the device that the second characteristic point is detected more proximal to the femur than the first characteristic point.

Vorteilhafterweise ist mit der Vorrichtung eine Anweisung ausgebbar, dass der zweite charakteristische Punkt im Bereich des proximalen Endes des Femurs detektiert wird. Advantageously, an instruction can be output with the device that the second characteristic point in the region of the proximal end of the femur is detected.

Bevorzugt ist mit der Vorrichtung eine Anweisung ausgebbar, dass der zweite charakteristische Punkt am Trochanter major des Femurs detektiert wird. Preferably, an instruction can be output with the device that the second characteristic point on the greater trochanter of the femur is detected.

Es ist von Vorteil, wenn der zweite charakteristische Punkt lateral am Trochanter major detektiert wird und von der Vorrichtung eine dementsprechende Anweisung ausgebbar ist.It is advantageous if the second characteristic point is detected laterally at the greater trochanter and a corresponding instruction can be issued by the device.

Günstig ist es, wenn von der Vorrichtung eine Anweisung ausgebbar ist, dass der zweite charakteristische Punkt durch Palpation detektiert wird, wobei die zweite Markiervorrichtung als navigiertes Tastinstrument ausgebildet ist.It is favorable if an instruction can be output by the device that the second characteristic point is detected by palpation, wherein the second marking device is designed as a navigated feeler instrument.

Von Vorteil ist es, wenn mit der Vorrichtung eine Anweisung ausgebbar ist, dass der zweite charakteristische Punkt subkutan palpiert wird. It is advantageous if an instruction can be output with the device that the second characteristic point is palpated subcutaneously.

Vorzugsweise ist mit der Vorrichtung eine Anweisung ausgebbar, dass der zweite charakteristische Punkt markiert wird.Preferably, an instruction can be output with the device that the second characteristic point is marked.

Günstig ist es, wenn mittels des Navigationssystems die Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes relativ zum Becken vor und nach der Implantation durch Detektion bestimmbar sind und wenn die Datenverarbeitungsanlage so ausgebildet und programmiert ist, dass die Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes relativ zum Becken in die Berechnung der Längenänderung des Femurs und/oder der Änderung des Versatzes des Femurs einbeziehbar sind. Dies ermöglicht es, die Position des Femurs vor und nach der Implantation relativ zum Becken zu ermitteln. Ein möglicher cranio-caudaler und/oder medio-lateraler Versatz des Hüftgelenkmittelpunktes relativ zum Becken kann dazu herangezogen werden, Längenänderung und Änderung des Versatzes des Beines nach der Implantation mit erhöhter Genauigkeit zu ermitteln.It is advantageous if by means of the navigation system, the location coordinates of the hip joint center relative to the pelvis before and after the Implantation can be determined by detection and when the data processing system is designed and programmed so that the location coordinates of the hip joint center relative to the pelvis in the calculation of the change in length of the femur and / or the change in the offset of the femur can be included. This makes it possible to determine the position of the femur before and after implantation relative to the pelvis. A possible cranio-caudal and / or medio-lateral displacement of the hip joint center relative to the pelvis can be used to determine the change in length and change in the offset of the leg after implantation with increased accuracy.

Die eingangs gestellte Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Computerprogrammprodukt mit einem computerlesbaren Medium und einem auf dem computerlesbaren Medium gespeicherten Computerprogramm mit Programmcodemitteln, die dazu geeignet sind, bei Ablauf des Computerprogramms auf einem Computer eines Navigationssystems eines der vorstehend beschriebenen Verfahren auszuführen. Das Programm ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass mit dem Computer des Navigationssystems Anweisungen ausgegeben werden, den ersten und den zweiten charakteristischen Punkt des Femurs sowie gegebenenfalls den rechten und linken oberen Darmbeinstachel, das Schambein oder den Hüftgelenkmittelpunkt zu detektieren.The above object is further achieved by a computer program product comprising a computer readable medium and a computer program stored on the computer readable medium having program code means adapted to execute one of the above-described methods upon execution of the computer program on a computer of a navigation system. The program is preferably designed such that instructions are issued to the navigation system computer to detect the first and second characteristic points of the femur and, if appropriate, the right and left upper iliac spine, the pubis or the hip joint center.

Des Weiteren wird die eingangs gestellte Aufgabe durch ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln gelöst, die dazu geeignet sind, bei Ablauf des Computerprogramms auf einem Computer eines Navigationssystems eines der vorstehend beschriebenen Verfahren auszuführen. Auch in diesem Fall steuert das Computerprogramm den Computer des Navigationssystems bevorzugt derart an, dass er Anweisungen angibt, um eine Bedienperson zur Durchführung eines der oben beschriebenen Verfahren anzuleiten.Furthermore, the object set out above is achieved by a computer program with program code means which are suitable for executing one of the methods described above when the computer program is executed on a computer of a navigation system. In this case as well, the computer program preferably controls the computer of the navigation system in such a way that it gives instructions in order to guide an operator to carry out one of the methods described above.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:The following description of preferred embodiments of the invention is used in conjunction with the drawings for a more detailed explanation of the invention. Show it:

1: eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Bestimmung der cranio-caudalen Längenänderung und der medio-lateralen Änderung des Versatzes eines Femurs infolge der Implantation eines künstlichen Hüftgelenkes bei einem ebenfalls dargestellten Patienten; 1 a schematic representation of a device for determining the cranio-caudal change in length and the medio-lateral change of the offset of a femur as a result of the implantation of an artificial hip joint in a patient also shown;

2: eine schematische Ansicht des Beckenknochens des Oberschenkelknochens und eines Teils des Unterschenkelknochens des Patienten, drei am Patienten zum Einsatz kommenden chirurgische Markiervorrichtungen sowie zusätzlich die Angabe der mechanischen Femurachse und der Beckeneingangsebene vor der Implantation des künstlichen Hüftgelenkes; 2 3 is a schematic view of the femoral pelvic bone and a portion of the patient's lower leg bone, three surgical marking devices used on the patient, and additionally indicating the mechanical femoral axis and pelvic entrance plane prior to implantation of the artificial hip joint;

3: eine Darstellung entsprechend 2 nach der Implantation des künstlichen Hüftgelenkes; 3 : a representation accordingly 2 after implantation of the artificial hip joint;

4: eine schematische Darstellung der Lage von zwei charakteristischen Punkten und des Hüftgelenkmittelpunktes eines Femurs relativ zueinander vor und nach der Implantation des künstlichen Hüftgelenkes sowie jeweils zwei chirurgische Markiervorrichtungen. 4 : A schematic representation of the position of two characteristic points and the hip joint center of a femur relative to each other before and after the implantation of the artificial hip joint and two surgical marking devices.

1 zeigt beispielhaft und in schematischer Darstellung eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zur Bestimmung der Längenänderung und der Änderung des Versatzes eines Femurs 12 eines Patienten 14, der auf einem Operationstisch 16 liegend dargestellt ist. Die Längenänderung und die Änderung des Versatzes ergibt sich infolge der Implantation eines in 3 teilweise dargestellten künstlichen Hüftgelenkes 18. Bei der Implantation kann ein Femurschaft 19 mit daran angeordnetem Gelenkkopf 20, der den Femurkopf ersetzt, am Femur 12 verankert werden. Des Weiteren kann am Beckenknochen 22 des Patienten 14 eine künstliche Gelenkpfanne 23 des Hüftgelenks 18 verankert werden, die zur Aufnahme des Gelenkkopfes 20 dient. 1 shows by way of example and in schematic form a preferred embodiment of a device according to the invention 10 for determining the change in length and the change in the offset of a femur 12 a patient 14 on an operating table 16 is shown lying. The change in length and the change in the offset results from the implantation of an in 3 partially illustrated artificial hip joint 18 , When implanting a femoral shaft 19 with the condyle arranged thereon 20 replacing the femoral head on the femur 12 anchored. Furthermore, can be on the pelvic bone 22 of the patient 14 an artificial socket 23 of the hip joint 18 be anchored, which serves to accommodate the condyle 20 serves.

Die Vorrichtung 10 umfasst ein chirurgisches Navigationssystem 24 zur Bestimmung der Positionen der Orientierung von chirurgischen Markiervorrichtungen 26, 28 und 30 im Raum. Die Markiervorrichtungen 26, 28 und 30 weisen jeweils eine Referenzierungseinrichtung 27, 29 bzw. 31 auf, die jeweils mindestens zwei aktive Markerelemente 32 oder passive Markerelemente 33 umfassen. The device 10 includes a surgical navigation system 24 for determining the positions of the orientation of surgical marking devices 26 . 28 and 30 in the room. The marking devices 26 . 28 and 30 each have a referencing device 27 . 29 respectively. 31 each having at least two active marker elements 32 or passive marker elements 33 include.

Das Navigationssystem 24 umfasst ferner eine Nachweisvorrichtung 34 zum Detektieren von Strahlung, welche von den Markerelementen 32, 33 ausgesandt bzw. reflektiert wird. Hierfür kann an der Nachweisvorrichtung 34 eine Stereokamera 35 vorgesehen sein, die beispielsweise elektromagnetische Strahlung, insbesondere Infrarotstrahlung, detektieren kann. Um mit passiven Markerelementen 33 zusammenzuwirken, kann die Nachweisvorrichtung 34 zusätzlich elektromagnetische und insbesondere Infrarotstrahlung emittieren.The navigation system 24 further comprises a detection device 34 for detecting radiation coming from the marker elements 32 . 33 is emitted or reflected. This can be done at the detection device 34 a stereo camera 35 be provided, for example, the electromagnetic radiation, in particular infrared radiation, can detect. To deal with passive marker elements 33 can cooperate, the detection device 34 additionally emit electromagnetic and in particular infrared radiation.

Außerdem umfasst das Navigationssystem 24 eine Datenverarbeitungsanlage 36 in Form eines Computers, bedienbar beispielsweise über herkömmliche Eingabegeräte wie eine Tastatur 38 oder eine Maus 39. Ferner kann ein Fußschalter 40 vorgesehen sein, der mit der Datenverarbeitungsanlage 36 verbunden ist. Die Tastatur 38, die Maus 39 und der Fußschalter 40 sind Betätigungselemente, mit denen ein Benutzer eine Aktion der Datenverarbeitungsanlage 36 auslösen kann, insbesondere die Erfassung von Ortskoordinaten charakteristischer Punkte. Eine Anzeigeeinrichtung 42 ist mit der Datenverarbeitungsanlage 36 gekoppelt, um Daten und Anweisung für eine Bedienperson anzuzeigen.In addition, the navigation system includes 24 a data processing system 36 in the form of a computer, operable for example via conventional input devices such as a keyboard 38 or a mouse 39 , Furthermore, a footswitch 40 be provided with the data processing system 36 connected is. The keyboard 38 , the mouse 39 and the footswitch 40 are actuators with which a user an action of the data processing system 36 can trigger, in particular the detection of spatial coordinates of characteristic points. A display device 42 is with the data processing system 36 coupled to indicate data and instruction to an operator.

Mit dem Navigationssystem 24 können in bekannter Weise Positions- und Orientierungsdaten der Markerelemente 32, 33 und damit der Markiervorrichtung 26, 28, 30 im Raum bestimmt werden, um Ortskoordinaten von charakteristischen Punkten am Körper des Patienten 14 zu bestimmen und Berechnungen damit auszuführen. Die Berechnungen können insbesondere von der Datenverarbeitungsanlage 36 ausgeführt werden, und Berechnungsergebnisse können der Bedienperson über die Anzeigeeinrichtung 42 angezeigt werden. With the navigation system 24 can in a known manner position and orientation data of the marker elements 32 . 33 and thus the marking device 26 . 28 . 30 be determined in space, to spatial coordinates of characteristic points on the patient's body 14 to determine and perform calculations with it. The calculations can be made in particular by the data processing system 36 and calculation results can be sent to the operator via the display device 42 are displayed.

Die Markiervorrichtungen 26 und 28 einerseits sowie 30 andererseits sind unterschiedlich ausgestaltet. Die Markiervorrichtungen 26 und 28 sind aktive Markiervorrichtungen mit aktiven Markerelementen 32, und sie sind jeweils lösbar verbindbar mit Knochenschrauben, die zum Beispiel im Beckenknochen 22 und im Femur 12 verankerbar sind. Die Markiervorrichtungen 26 und 28 definieren jeweils ein Koordinatensystem, um die Ortskoordinaten der zu bestimmenden charakteristischen Punkte am Körper des Patienten zu bestimmen.The marking devices 26 and 28 on the one hand, and 30 on the other hand are designed differently. The marking devices 26 and 28 are active labeling devices with active marker elements 32 and they are each releasably connectable with bone screws, for example, in the pelvic bone 22 and in the femur 12 can be anchored. The marking devices 26 and 28 each define a coordinate system to determine the location coordinates of the characteristic points to be determined on the body of the patient.

Die Markiervorrichtung 30 ist demgegenüber in Form eines Tastinstrumentes 44 mit passiven Markerelementen 33 ausgebildet, das eine Tastspitze 46 umfasst. Indem das Navigationssystem 24 die Position und Orientierung der passiven Markerelemente 33 bestimmt, kann aus deren Lage und Orientierung im Raum die Lage der Tastspitze 46 von der Datenverarbeitungsanlage 36 berechnet werden. Dies erlaubt es, charakteristische Punkte des Körpers des Patienten 14 durch Palpation zu ertasten und Ortskoordinaten der palpierten Punkte mittels des Navigationssystems 24 zu bestimmen. The marking device 30 is in contrast in the form of a touch instrument 44 with passive marker elements 33 formed, which is a Tastspitze 46 includes. By the navigation system 24 the position and orientation of the passive marker elements 33 determined, from their position and orientation in the room, the position of the probe tip 46 from the data processing system 36 be calculated. This allows characteristic points of the body of the patient 14 by palpation and spatial coordinates of the palpated points by means of the navigation system 24 to determine.

Die Ortskoordinaten können beispielsweise im jeweiligen Koordinatensystem der Markiervorrichtungen 26 und/oder 28 dargestellt werden. In diesen Koordinatensystemen können Abstände unterschiedlicher Punkte im Raum anhand der Ortskoordinaten berechnet werden. The location coordinates can, for example, in the respective coordinate system of the marking devices 26 and or 28 being represented. In these coordinate systems, distances of different points in space can be calculated on the basis of the location coordinates.

In entsprechender Weise ist es aufgrund der im Navigationssystem 24 gespeicherten Geometrien der Markiervorrichtungen 26 und 28 möglich, diejenigen Punkte, an denen diese Markiervorrichtungen am Körper des Patienten 14 festgelegt sind, mittels des Navigationssystems 24 zu bestimmen. Beispielsweise und insbesondere ist es möglich, Ortskoordinaten desjenigen Punktes, an dem die Markiervorrichtung 28 festgelegt ist, im Koordinatensystem der Markiervorrichtung 26 zu bestimmen. Ändern sich die Ortskoordinaten dieses Punktes, kann deren Änderung in dem von der Markiervorrichtung 26 definierten Koordinatensystem ebenfalls bestimmt werden. In the same way it is due to the navigation system 24 stored geometries of the marking devices 26 and 28 possible, those points at which these marking devices on the patient's body 14 are determined by means of the navigation system 24 to determine. For example, and in particular it is possible, spatial coordinates of that point at which the marking device 28 is set in the coordinate system of the marking device 26 to determine. If the location coordinates of this point change, their change in that of the marking device may change 26 defined coordinate system can also be determined.

Die Änderung von Ortskoordinaten in einem gegebenen Koordinatensystem kann von der Datenverarbeitungsanlage 36 im vorliegenden Fall als räumliche Änderung bestimmt werden, beispielsweise als Vektor zwischen den Ortskoordinaten, die sich aus aufeinander folgenden Bestimmungen der Ortskoordinaten eines Punktes ergeben. Beispielsweise wird zu einem ersten Zeitpunkt ein charakteristischer Punkt mittels der Tastspitze 46 palpiert und dessen Ortskoordinaten berechnet und zu einem zweiten, späteren Zeitpunkt derselbe Punkt nochmals mittels der Tastspitze 46 palpiert und dessen Ortskoordinaten erneut berechnet. Der Unterschied der Ortskoordinaten liegt dann in der Datenverarbeitungsanlage 36 als räumliche Änderung der Ortskoordinaten in vektorieller Form in der Datenverarbeitungsanlage 36 vor. The change of location coordinates in a given coordinate system can be done by the data processing system 36 be determined in the present case as a spatial change, for example as a vector between the location coordinates resulting from successive determinations of the location coordinates of a point. For example, at a first time, a characteristic point is detected by the stylus tip 46 palpiert and calculated its location coordinates and at a second, later time the same point again by means of Tastspitze 46 palpiert and recalculated its location coordinates. The difference of the location coordinates is then in the data processing system 36 as a spatial change of the location coordinates in vector form in the data processing system 36 in front.

Von der Datenverarbeitungsanlage 36 kann über die Anzeigeeinrichtung 42 Anweisungen an die Bedienperson ausgegeben werden, einen bestimmten charakteristischen Punkt des Körpers des Patienten 14 zu detektieren. Eine Detektion mittels des Tastinstrumentes 44 erfolgt beispielsweise dadurch, dass die Tastspitze 46 an den charakteristischen Punkt gehalten und von der Bedienperson die Tastatur 38, die Maus 39 oder insbesondere der Fußschalter 40 betätigt wird, woraufhin die Position und Orientierung des Tastinstrumentes 44 vom Navigationssystem 24 ermittelt wird. Sind die Markiervorrichtungen 26 und/oder 28 fest am Körper des Patienten 14 festgelegt, erfolgt die Detektion durch Betätigung der Tastatur 38, der Maus 39 und insbesondere des Fußschalters 40, woraufhin die Position und die Orientierung der Markiervorrichtungen 26, 28 vom Navigationssystem 24 ermittelt wird. From the data processing system 36 can via the display device 42 Instructions issued to the operator, a particular characteristic point of the patient's body 14 to detect. A detection by means of the palpation instrument 44 For example, the fact that the probe tip 46 held at the characteristic point and by the operator the keyboard 38 , the mouse 39 or in particular the footswitch 40 is actuated, whereupon the position and orientation of the feeler instrument 44 from the navigation system 24 is determined. Are the marking devices 26 and or 28 firmly on the body of the patient 14 set, the detection is done by pressing the keyboard 38 , the mouse 39 and in particular the footswitch 40 , whereupon the position and orientation of the marking devices 26 . 28 from the navigation system 24 is determined.

Wie eingangs erwähnt, dient die Vorrichtung 10 zur Durchführung eines Verfahrens, bei dem die Längenänderung und die Änderung des Versatzes des Femurs 12 infolge der Implantation des Hüftgelenks 18 auf zuverlässige Weise und mit in der Praxis hinreichender Genauigkeit bestimmbar sind. Die Längenänderung und die Änderung des Versatzes des Femurs 12 ist in den 2 und 3 vor bzw. nach der Implantation schematisch dargestellt, wobei über den Femur 12 hinaus der Beckenknochen 22, die Markiervorrichtungen 26, 28 und 30, ein Kniegelenk 48 sowie ein Teil des Unterschenkelknochens 49 dargestellt sind.As mentioned above, the device is used 10 to carry out a procedure in which the change in length and the change in the offset of the femur 12 as a result of implantation of the hip joint 18 be determined in a reliable manner and with sufficient accuracy in practice. The change in length and the change in the offset of the femur 12 is in the 2 and 3 shown schematically before and after implantation, with the femur 12 beyond the pelvic bone 22 , the marking devices 26 . 28 and 30 , a knee joint 48 as well as a part of the lower leg bone 49 are shown.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann wie nachfolgend erläutert durchgeführt werden, wobei an der Anzeigeeinrichtung 42 Anweisungen für die Bedienperson ausgebbar sind, die nachfolgend erwähnten jeweiligen Verfahrensschritte auszuführen und gegebenenfalls die Ortskoordinaten charakteristischer Punkte wieder zu detektieren. Die Verfahrensschritte brauchen nicht notwendigerweise alle in der beschriebenen Reihenfolge durchgeführt zu werden.The inventive method can be carried out as explained below, wherein on the display device 42 Instructions for the operator can be issued below Execute said respective method steps and optionally to detect the location coordinates of characteristic points again. The process steps need not necessarily all be performed in the order described.

Zunächst wird die Markiervorrichtung 26 am Beckenknochen 22 festgelegt zur Definition eines körperbasierten Referenzkoordinatensystems, in dem die Ortskoordinaten der charakteristischen Punkte bestimmt werden, d.h. im System des Beckenknochens 22.First, the marking device 26 on the pelvic bone 22 defined for the definition of a body-based reference coordinate system in which the location coordinates of the characteristic points are determined, ie in the system of the pelvic bone 22 ,

Anschließend kann die Beckeneingangsebene 56 (auch anteriore Beckenebene genannt) registriert werden, indem drei charakteristische Punkte des Beckenknochens 22 detektiert werden, insbesondere durch Palpation mittels des Tastinstrumentes 44. Es werden die linke Spina iliaca anterior superior (linker oberer Darmbeinstachel) 50, die rechte Spina iliaca anterior superior (rechter oberer Darmbeinstachel) 52 und die Symphysis pubis (Schambein) 54 detektiert. Aus diesen drei Punkten 50, 52 und 54 berechnet die Datenverarbeitungsanlage 36 die Lage der Beckeneingangsebene 56 im Referenzkoordinatensystem der Markiervorrichtung 26. Die Beckeneingangsebene 56 ist bei einem aufrecht stehenden Patienten 14 im Wesentlichen senkrecht ausgerichtet.Subsequently, the pelvic entrance level 56 (also called anterior pelvic plane) are registered by three characteristic points of the pelvic bone 22 be detected, in particular by palpation using the palpation instrument 44 , The left iliac spine becomes anterior superior (left upper iliac spine) 50 , the right anterior superior iliac spine (right upper iliac spine) 52 and the pubic symphysis (pubis) 54 detected. From these three points 50 . 52 and 54 calculates the data processing system 36 the location of the pelvic entrance level 56 in the reference coordinate system of the marking device 26 , The pelvic entrance level 56 is in an upright patient 14 oriented substantially vertically.

Die Datenverarbeitungsanlage 36 bestimmt aus einer gedachten Verbindungslinie durch die Darmbeinstachel 50 und 52 eine medio-laterale Referenzrichtung im Referenzkoordinatensystem, die durch einen Pfeil 58 symbolisiert wird. Des Weiteren bildet die Datenverarbeitungsanlage 36 rechnerisch eine orthogonale Projektion des Schambeins 54 auf die gedachte Verbindungslinie der Darmbeinstachel 50 und 52 im Referenzkoordinatensystem und bestimmt daraus eine cranio-caudale Referenzrichtung, die durch einen Pfeil 60 symbolisiert wird. Die Referenzrichtungen 58 und 60 werden im Referenzkoordinatensystem vektoriell und zum Beispiel als Einheitsvektoren definiert, und auf deren absolute Lage im Referenzkoordinatensystem kommt es vorliegend nicht an.The data processing system 36 determined from an imaginary connecting line through the iliac spine 50 and 52 a medio-lateral reference direction in the reference coordinate system, indicated by an arrow 58 is symbolized. Furthermore, the data processing system forms 36 mathematically an orthogonal projection of the pubis 54 on the imaginary connecting line of the iliac spine 50 and 52 in the reference coordinate system and determines therefrom a cranio-caudal reference direction, indicated by an arrow 60 is symbolized. The reference directions 58 and 60 are vectorially defined in the reference coordinate system and, for example, as unit vectors, and their absolute position in the reference coordinate system does not matter here.

Anschließend wird die Bedienperson angewiesen, den Femur 12 in die Neutralstellung relativ zum Beckenknochen 22 zu überführen. In der Neutralstellung ist der Femur 12 relativ zum Beckenknochen 22 in einer Weise orientiert, die er im Wesentlichen bei einem aufrecht stehenden Patienten 14 hat. In der Neutralstellung ist die mechanische Femurachse 62 im Wesentlichen parallel zur Beckeneingangsebene 56 ausgerichtet, parallel zur cranio-caudalen Referenzrichtung 60 und senkrecht zur medio-lateralen Referenzrichtung 58. Die mechanische Femurachse 62 ist gegeben durch eine gedachte Verbindungslinie des Hüftgelenkmittelpunktes 64 mit dem Mittelpunkt 66 des Kniegelenkes 48.Subsequently, the operator is instructed to the femur 12 in the neutral position relative to the pelvic bone 22 to convict. In the neutral position is the femur 12 relative to the pelvic bone 22 oriented in a way that he essentially in an upright patient 14 Has. In the neutral position is the mechanical femoral axis 62 essentially parallel to the pelvic entrance level 56 aligned parallel to the cranio-caudal reference direction 60 and perpendicular to the medio-lateral reference direction 58 , The mechanical femur axis 62 is given by an imaginary connecting line of the hip joint midpoint 64 with the center 66 of the knee joint 48 ,

Die Verbindung des Hüftgelenkmittelpunktes 64 und des Kniegelenkmittelpunktes 66 bildet die Basis eines Dreieckes, dessen Spitze gebildet ist durch einen Schnittpunkt 68 einer Achse 70 des Halses des Femurs 12 und einer Achse 72 des Kanals des Femurs 12. Die Achse 70 verläuft durch den Schnittpunkt 68 und den Hüftgelenkmittelpunkt 64, und die Achse 72 verläuft durch den Schnittpunkt 68 und den Kniegelenkmittelpunkt 66. Der Abstand des Schnittpunktes 68 von der mechanischen Femurachse 62 definiert vorliegend den so genannten "Versatz des Femurs 12".The connection of the hip joint center 64 and knee center 66 Forms the base of a triangle whose tip is formed by an intersection 68 an axis 70 of the neck of the femur 12 and an axis 72 of the canal of the femur 12 , The axis 70 passes through the intersection 68 and the hip joint center 64 , and the axis 72 passes through the intersection 68 and the knee joint center 66 , The distance of the intersection 68 from the mechanical femur axis 62 defines in the present case the so-called "offset of the femur 12 ".

Nachfolgend wird die aktive Markiervorrichtung 28 am Femur 12 festgelegt, und zwar vorzugsweise nahe der mechanischen Femurachse 62 und nahe dem Kniegelenk 48. Dies könnte selbstverständlich auch vor der Festlegung der Markiervorrichtung 26 am Beckenknochen 22 und/oder vor der Überführung des Femurs 12 in die Neutralstellung erfolgen. Die Markiervorrichtung 28 wird an einem ersten charakteristischen Punkt 74 am Femur 12 festgelegt. Der erste charakteristische Punkt 74 ist dadurch relativ zum Femur 12 eindeutig definiert, und dessen Ortskoordinaten können im Referenzkoordinatensystem der Markiervorrichtung 26 ermittelt werden. Daraufhin werden die Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes 74 im Referenzkoordinatensystem bestimmt und in der Datenverarbeitungsanlage 36 gespeichert.The following will be the active marking device 28 at the femur 12 fixed, preferably near the mechanical axis of the femur 62 and near the knee joint 48 , Of course, this could also be done before setting the marking device 26 on the pelvic bone 22 and / or before the transfer of the femur 12 take place in the neutral position. The marking device 28 becomes at a first characteristic point 74 at the femur 12 established. The first characteristic point 74 is relative to the femur 12 uniquely defined, and whose location coordinates may be in the reference coordinate system of the marking device 26 be determined. Then the location coordinates of the first characteristic point become 74 determined in the reference coordinate system and in the data processing system 36 saved.

Anschließend wird ein zweiter charakteristischer Punkt 76 mittels des Tastinstrumentes 44 palpiert und dessen Ortskoordinaten im Referenzkoordinatensystem bestimmt. Der zweite charakteristische Punkt 76 wird vorzugsweise proximaler des ersten charakteristischen Punktes 74 detektiert, insbesondere im Bereich eines proximalen Endes des Femurs 12 und möglichst lateral am Femur 12. Insbesondere kann der Trochanter major 78 des Femurs 12 palpiert werden, in möglichst großem Abstand zur mechanischen Femurachse 62. Die Palpation erfolgt vorzugsweise subkutan unmittelbar am Knochen, und bevorzugt markiert die Bedienperson den palpierten zweiten charakteristischen Punkt 76, etwa mittels einer Kerbe am Knochen oder mittels einer Knochenschraube.Subsequently, a second characteristic point 76 by means of the palpation instrument 44 palpiert and determined its location coordinates in the reference coordinate system. The second characteristic point 76 is preferably more proximal to the first characteristic point 74 detected, in particular in the region of a proximal end of the femur 12 and if possible laterally on the femur 12 , In particular, the greater trochanter 78 of the femur 12 be palpated, as far as possible from the mechanical axis of the femur 62 , The palpation is preferably performed subcutaneously directly on the bone, and preferably the operator marks the palpated second characteristic point 76 by means of a notch on the bone or by means of a bone screw.

Daraufhin kann das künstliche Hüftgelenk 18 auf an sich bekannte Weise implantiert werden.As a result, the artificial hip joint 18 be implanted in a known manner.

Nach der Implantation des künstlichen Hüftgelenkes 18 wird der Femur 12 erneut in die Neutralstellung relativ zum Beckenknochen 22 überführt. Anschließend werden erneut die Ortskoordinaten der charakteristischen Punkte 74 und 76 im Referenzkoordinatensystem detektiert, wobei beispielsweise diejenigen des ersten charakteristischen Punktes 74 zuerst aufgenommen werden.After implantation of the artificial hip joint 18 becomes the femur 12 again in the neutral position relative to the pelvic bone 22 transferred. Subsequently, the location coordinates of the characteristic points are again 74 and 76 detected in the reference coordinate system, for example, those of the first characteristic point 74 be recorded first.

Die Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes 76 nach der Implantation können beispielsweise durch nochmalige Palpation mittels des Tastinstrumentes 44 aufgenommen werden. Das Tastinstrument 44 wird zu diesem Zweck erneut an den zuvor vorzugsweise markierten Punkt proximal am Femur 12 und lateral am Trochanter major 78 angelegt und daraufhin die Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes 76 vom Navigationssystem 24 erfasst. The location coordinates of the second characteristic point 76 after implantation, for example, by repeated palpation by means of the palpation instrument 44 be recorded. The feeler instrument 44 is again for this purpose at the previously preferably marked point proximal to the femur 12 and laterally on the greater trochanter 78 created and then the location coordinates of the second characteristic point 76 from the navigation system 24 detected.

Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass die Datenverarbeitungsanlage 36 den räumlichen Abstand der charakteristischen Punkte 74 und 76 vor der Implantation des Hüftgelenks 18 berechnet und diesen räumlichen Abstand, insbesondere vektoriell, den Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes 74 nach der Implantation hinzufügt. Dadurch können die Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes 76 nach der Implantation rechnerisch bestimmt werden.Alternatively or additionally, it can be provided that the data processing system 36 the spatial distance of the characteristic points 74 and 76 before implantation of the hip joint 18 calculated and this spatial distance, in particular vectorially, the location coordinates of the first characteristic point 74 after implantation adds. This allows the location coordinates of the second characteristic point 76 be determined by calculation after implantation.

Aus den ermittelten Daten errechnet die Datenverarbeitungsanlage 36 anschließend die räumliche Änderung der Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes 74 und des zweiten charakteristischen Punktes 76 im Referenzkoordinatensystem der Markiervorrichtung 26 infolge der Implantation des Hüftgelenkes 18. Eine Änderung dieser Ortskoordinaten kann sich dadurch ergeben, dass sich der Femur 12 durch die Implantation verlängert, und/oder dass sich sein Versatz ändert.The data processing system calculates from the determined data 36 then the spatial change of the location coordinates of the first characteristic point 74 and the second characteristic point 76 in the reference coordinate system of the marking device 26 as a result of the implantation of the hip joint 18 , A change of these location coordinates may result from the fact that the femur 12 extended by the implantation, and / or that its offset changes.

Eine Längenänderung des Femurs ist vorliegend gegeben durch den Unterschied im Abstand des Kniegelenkmittelpunktes 66 vom Hüftgelenkmittelpunkt 64 vor und nach der Implantation. Die Änderung des Versatzes des Femurs ist vorliegend gegeben durch den Unterschied des Versatzes des Femurs (Abstand des Schnittpunktes 68 von der mechanischen Femurachse 62) vor und nach der Implantation.A change in length of the femur is present given by the difference in the distance of the knee joint center point 66 from the hip joint center 64 before and after implantation. The change in the offset of the femur is given here by the difference of the offset of the femur (distance of the intersection 68 from the mechanical femur axis 62 ) before and after implantation.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 kann die Längenänderung und die Änderung des Versatzes des Femurs ziemlich genau anhand der ermittelten Ortskoordinaten der charakteristischen Punkte 74 und 76 berechnet werden. Zu diesem Zweck berechnet die Datenverarbeitungsanlage 36 im Referenzkoordinatensystem die Projektion der räumlichen Änderung der Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes 74 infolge der Implantation auf die cranio-caudale Referenzrichtung 60. Diese Projektion stimmt, wie sich in der Praxis zeigt, weitestgehend mit der tatsächlichen Längenänderung des Femurs 12 überein, weil die Markiervorrichtung 28 nahe dem Kniegelenk 64 in großem Abstand zum Beckenknochen 22 sowie vorteilhafterweise nahe der mechanischen Femurachse 62 am Femur festgelegt ist.By means of the method according to the invention and the device according to the invention 10 For example, the change in length and the change in the offset of the femur can be determined fairly accurately using the determined location coordinates of the characteristic points 74 and 76 be calculated. For this purpose, the data processing system calculates 36 in the reference coordinate system, the projection of the spatial change of the location coordinates of the first characteristic point 74 as a result of implantation in the cranio-caudal reference direction 60 , As shown in practice, this projection is largely consistent with the actual change in length of the femur 12 match, because the marking device 28 near the knee joint 64 at a great distance to the pelvic bone 22 and advantageously near the mechanical femoral axis 62 fixed at the femur.

Die Änderung des Versatzes des Femurs 12 wird hiervon entkoppelt von der Datenverarbeitungsanlage 36 berechnet, indem die räumlichen Änderungen der Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes 76 infolge der Implantation auf die medio-laterale Referenzrichtung 58 projiziert werden. The change of the offset of the femur 12 is decoupled from the data processing system 36 calculated by the spatial changes of the location coordinates of the second characteristic point 76 due to the implantation on the medio-lateral reference direction 58 be projected.

Diese Projektion stimmt ziemlich genau mit der tatsächlichen Änderung des Versatzes des Femurs 12 überein, weil der zweite charakteristische Punkt 76 möglichst proximal und lateral am Femur 12, insbesondere lateral am Trochanter major 78, detektiert wird.This projection is quite accurate with the actual change in the offset of the femur 12 because the second characteristic point 76 as proximal and lateral to the femur 12 , especially laterally on the greater trochanter 78 , is detected.

In der Praxis zeigt sich, dass sich die tatsächliche Längenänderung und die tatsächliche Änderung des Versatzes des Femurs 12 nur gering von der auf die vorstehend beschriebene Weise errechneten Längenänderung bzw. Änderung des Versatzes des Femurs 12 unterscheidet. Für eine Bedienperson ist dadurch auf zuverlässige Weise die Auswirkung der Implantation des Hüftgelenkes 18 auf den Patienten 14 noch im Laufe der Operation ermittelbar und damit auch die Änderung der Beinlänge des Patienten. Dies gibt die Möglichkeit, dass die Bedienperson Korrekturen am Hüftgelenk 18 vornehmen kann, sollte sich eine Längenänderung und/oder eine Änderung des Versatzes des Femurs 12 ergeben, die eine vorgebbare Schwelle überschreitet.In practice, it shows that the actual change in length and the actual change in the offset of the femur 12 only slightly from the length change calculated in the manner described above or change in the offset of the femur 12 different. For an operator, this is a reliable way to effect the implantation of the hip joint 18 on the patient 14 still detectable in the course of the operation and thus also the change in the leg length of the patient. This gives the possibility that the operator corrects the hip joint 18 should make a change in length and / or a change in the offset of the femur 12 result, which exceeds a predetermined threshold.

Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 kann auch ein nachfolgend erläutertes, weiteres erfindungsgemäßes Verfahren durchgeführt werden, bei dem die Längenänderung und die Änderung des Versatzes des Femurs 12 infolge der Implantation des Hüftgelenkes 18 berechnet werden.By means of the device according to the invention 10 It is also possible to carry out a further method according to the invention explained below in which the change in length and the change in the offset of the femur 12 as a result of the implantation of the hip joint 18 be calculated.

Die Längenänderung und die Änderung des Versatzes des Femurs 12 ist in 4 vor und nach der Implantation schematisch dargestellt, wobei grundsätzlich dieselben Bezugszeichen wie vorher verwendet werden. Auf die Situation nach der Implantation wird jedoch anhand von Bezugszeichen verwiesen, deren Zahlenwert jeweils um 100 höher liegt als bei der Situation vor der Implantation.The change in length and the change in the offset of the femur 12 is in 4 shown schematically before and after implantation, wherein in principle the same reference numerals as previously used. However, reference is made to the situation after implantation by reference numerals whose numerical value is in each case 100 higher than in the situation before implantation.

Die Situation vor der Implantation stellt sich wie folgt dar: Die Markiervorrichtung 28 ist am Femur 12 festgelegt, und zwar im Bereich von dessen distalem Ende, also nahe dem Kniegelenksmittelpunkt 66. Die Markiervorrichtung 28 definiert somit den ersten charakteristischen Punkt 74 des Femurs 12, dessen Ortskoordinaten im Referenzkoordinatensystem des Femurs 12 bekannt sind, denn der erste charakteristische Punkt 74 bildet dessen Ursprung. Dessen Ortskoordinaten sind aufgrund der bekannten Geometrie der Markiervorrichtung 28 bestimmbar.The situation before implantation is as follows: The marking device 28 is at the femur 12 in the region of its distal end, ie near the knee center 66 , The marking device 28 thus defines the first characteristic point 74 of the femur 12 , whose location coordinates in the reference coordinate system of the femur 12 are known, because the first characteristic point 74 forms its origin. Its location coordinates are due to the known geometry of the marking device 28 determinable.

Im Referenzkoordinatensystem des Femurs 12 können vor der Implantation ferner die Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes 80 bestimmt werden. Dies ist an sich bekannt und wird aus diesem Grund nicht näher erläutert. Es wird nur darauf hingewiesen, dass dies beispielsweise durch Verschwenken des Femurs 12 relativ zum Beckenknochen 22 erfolgen kann oder durch Einsetzen eines ebenfalls an sich bekannten Tastinstrumentes in das freigelegte Acetabulum. Unter Berücksichtigung der Lage dieses Tastinstrumentes relativ zum Beckenknochen 22 und der relativen Orientierung der Markiervorrichtungen 28 und 26 zueinander kann dann auch die Lage des Hüftgelenkmittelpunktes 80 im Referenzkoordinatensystem des Femurs 12 bestimmt werden.In the reference coordinate system of the femur 12 can also before the implantation the Location coordinates of the hip joint center 80 be determined. This is known per se and will not be explained in detail for this reason. It is only pointed out that this, for example, by pivoting the femur 12 relative to the pelvic bone 22 can be done or by inserting a likewise known per se palpation instrument in the exposed acetabulum. Taking into account the position of this palpation instrument relative to the pelvic bone 22 and the relative orientation of the marking devices 28 and 26 then also the position of the hip joint center can be 80 in the reference coordinate system of the femur 12 be determined.

Aufgrund seiner Lage am distalen Ende des Femurs 12 ist der erste charakteristische Punkt 74 nahe der mechanischen Femurachse 62 angeordnet.Due to its location at the distal end of the femur 12 is the first characteristic point 74 near the mechanical femur axis 62 arranged.

Das zweite hier beschriebene erfindungsgemäße Verfahren sieht nun vor, dass vor der Implantation, also bei noch natürlichem Hüftgelenk, gegebenenfalls bei aus dem Acetabulum entnommenem Femurkopf, Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes 76 des Femurs 12 in dessen Referenzkoordinatensystem bestimmt werden. Der zweite charakteristische Punkt 76 liegt vorzugsweise proximaler als der erste charakteristische Punkt 74 am Femur 12 und insbesondere im Bereich von dessen proximalem Ende. Speziell liegt der zweite charakteristische Punkt 76 insbesondere lateral am Trochanter major 78. Dadurch kann er von einem Operateur nicht nur auf einfache Weise aufgefunden werden, sondern er weist auch einen möglichst großen Abstand von der mechanischen Femurachse 62 auf, um die Veränderung des Versatzes möglichst genau zu berechnen.The second method described here according to the invention now provides that, prior to implantation, that is to say for a still natural hip joint, optionally for femoral heads removed from the acetabulum, spatial coordinates of the second characteristic point 76 of the femur 12 be determined in its reference coordinate system. The second characteristic point 76 is preferably more proximal than the first characteristic point 74 at the femur 12 and in particular in the region of its proximal end. Specifically, the second characteristic point lies 76 especially laterally on the greater trochanter 78 , As a result, he can not only be found by a surgeon in a simple way, but he also has the largest possible distance from the mechanical axis of the femur 62 on to calculate the change in the offset as accurately as possible.

Die Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes 76 werden nun mittels des Tastinstrumentes 44 bestimmt, indem die Tastspitze 46 an den zweiten charakteristischen Punkt 76 gehalten und die Daten registriert werden.The location coordinates of the second characteristic point 76 are now using the Tastinstrumentes 44 determined by the stylus tip 46 to the second characteristic point 76 held and the data is registered.

Die Palpation des zweiten charakteristischen Punktes 76 erfolgt bevorzugt subkutan bei eröffnetem Hüftbereich, um sicherzustellen, dass bei der nachfolgenden weiteren Palpation der zweite charakteristische Punkt 76 mit hoher Genauigkeit wieder aufgefunden werden kann. Vorzugsweise markiert der Operateur den zweiten charakteristischen Punkt 76, etwa mit einer Knochenschraube oder durch Hinterlassen einer Kerbe am Trochanter major 78.The palpation of the second characteristic point 76 is preferably performed subcutaneously with the hip area opened to ensure that in the subsequent further palpation of the second characteristic point 76 with high accuracy can be found again. Preferably, the operator marks the second characteristic point 76 with a bone screw or leaving a notch on the greater trochanter 78 ,

Nach der Implantation des Hüftgelenkes werden vom Navigationssystem 24 erneut die Ortskoordinaten der charakteristischen Punkte 74 und 76, nunmehr mit Bezugszeichen 174 und 176 bezeichnet, sowie des Hüftgelenkmittelpunktes 80, nunmehr mit Bezugszeichen 180 bezeichnet, erfasst. Im Referenzkoordinatensystem des Femurs 12 stimmen dabei die Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes 74, 174 vor und nach der Implantation überein, weil sie in dessen Ursprung liegen. Indessen ist die Darstellung der 2 anders gewählt, bei der allein aus Gründen der Übersichtlichkeit der Hüftgelenkmittelpunkt 80, 180 sowie die mechanische Femurachse 62, 162 vor und nach der Implantation übereinander liegend dargestellt sind.After implantation of the hip joint are from the navigation system 24 again the location coordinates of the characteristic points 74 and 76 , now with reference numerals 174 and 176 referred, as well as the hip center 80 , now with reference numerals 180 referred to, recorded. In the reference coordinate system of the femur 12 The coordinates of the first characteristic point are correct 74 . 174 before and after implantation because they are at their origin. Meanwhile, the representation of the 2 chosen differently, for the sake of clarity of the hip joint center alone 80 . 180 as well as the mechanical femoral axis 62 . 162 before and after implantation are shown lying one above the other.

Weil der erste charakteristische Punkt 74, 174 vor und nach der Implantation dieselben Koordinaten im Referenzkoordinatensystem des Femurs 12 aufweist, können seine Ortskoordinaten vom Navigationssystem 24 unter Verfolgung der Markiervorrichtung 28, 128 erfasst werden.Because the first characteristic point 74 . 174 before and after implantation the same coordinates in the reference coordinate system of the femur 12 can have its location coordinates from the navigation system 24 following the marking device 28 . 128 be recorded.

Die Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes 80 nach der Implantation können erneut auf die an sich bekannten und deswegen nicht erläuterten Weisen im Referenzkoordinatensystem des Femurs 12 ermittelt werden.The location coordinates of the hip joint center 80 after the implantation can again in the known and therefore not explained ways in the reference coordinate system of the femur 12 be determined.

Des Weiteren werden nach der Implantation die Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes 176 im Referenzkoordinatensystem des Femurs 12 ermittelt, und zwar erneut durch Palpation. Der Operateur legt dabei die Tastspitze 146 des Tastinstrumentes 144 erneut an den Trochanter major 178 an, und zwar an den vorzugsweise zuvor markierten charakteristischen zweiten Punkt.Furthermore, after implantation, the location coordinates of the second characteristic point 176 in the reference coordinate system of the femur 12 determined, again by palpation. The surgeon places the tip of the probe 146 of the palpation instrument 144 again to the greater trochanter 178 on, namely to the preferably previously marked characteristic second point.

Somit stehen vor der Implantation und nach der Implantation jeweils Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes 74, 174, des zweiten charakteristischen Punktes 76, 176 sowie des Hüftgelenkmittelpunktes 80, 180 im Referenzkoordinatensystem des Femurs 12 zur Verfügung.Thus, prior to implantation and after implantation, there are respective location coordinates of the first characteristic point 74 . 174 , the second characteristic point 76 . 176 and the hip center 80 . 180 in the reference coordinate system of the femur 12 to disposal.

Anhand dieser Informationen kann nun die Datenverarbeitungsanlage 36 die Längenänderung des Femurs 12 infolge der Implantation des künstlichen Hüftgelenkes berechnen. Dies kann unter Berücksichtigung der Änderung der Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes 74, 174 und der Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes 80, 180 vor und nach der Implantation relativ zueinander erfolgen. Die absolute Längenänderung ΔL des Femurs 12, vorliegend gegeben durch die Veränderung des Abstandes des Hüftgelenkmittelpunktes 80, 180 und des Kniegelenkmittelpunktes 66, 166 voneinander, kann z.B. näherungsweise berechnet werden durch die Veränderung der Distanz der Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes 74, 174 und der Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes 80, 180 voneinander. Dies ist in der Praxis hinreichend genau, da die Markiervorrichtung 28 im Bereich des distalen Endes des Femurs 12 nahe der mechanischen Femurachse 62 festgelegt ist.Based on this information, the data processing system can now 36 the change in length of the femur 12 due to the implantation of the artificial hip joint. This may take into account the change of the location coordinates of the first characteristic point 74 . 174 and the location coordinates of the hip joint midpoint 80 . 180 before and after implantation relative to each other. The absolute change in length ΔL of the femur 12 given herein by changing the distance of the hip joint midpoint 80 . 180 and knee center 66 . 166 from one another, can for example be approximately calculated by changing the distance of the location coordinates of the first characteristic point 74 . 174 and the location coordinates of the hip joint midpoint 80 . 180 from each other. This is sufficiently accurate in practice, since the marking device 28 in the area of the distal end of the femur 12 near the mechanical femur axis 62 is fixed.

Von dieser Berechnung entkoppelt kann die Datenverarbeitungsanlage 36 die Änderung des Versatzes des Femurs 12 infolge der Implantation berechnen, und zwar unter Berücksichtigung der Änderung der Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes 76, 176 und der Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes 80, 180 relativ zueinander. Der Versatz des Femurs 12 ist vorliegend definiert als der Abstand des Schnittpunktes 68, 168 der Achse des Femurhalses 70, 170 mit der Achse des Femurkanals 72, 172 von der mechanischen Femurachse 62, 162. The data processing system can be decoupled from this calculation 36 the change of the offset of the femur 12 due to the implantation, taking into account the change in the location coordinates of the second characteristic point 76 . 176 and the location coordinates of the hip joint midpoint 80 . 180 relative to each other. The offset of the femur 12 is herein defined as the distance of the intersection 68 . 168 the axis of the femoral neck 70 . 170 with the axis of the femoral canal 72 . 172 from the mechanical femur axis 62 . 162 ,

Die Veränderung ΔV des Versatzes kann zum Beispiel näherungsweise durch die Änderung der Distanz der Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes 76, 176 und der Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes 80, 180 voneinander bestimmt werden.For example, the change ΔV of the offset may be approximated by changing the distance of the location coordinates of the second characteristic point 76 . 176 and the location coordinates of the hip joint midpoint 80 . 180 be determined from each other.

Bei den in der Praxis typischerweise auftretenden Längenänderungen und Änderungen des Versatzes des Femurs 12 ist die Genauigkeit vorstehend erläuterter Berechnungen hinreichend. Insoweit übertreibt die Darstellung der 2 mit ihrer sehr großen relativen Längenänderung und Änderung des Versatzes des Femurs 12, die allein deswegen so gewählt wurden, damit die geometrischen Verhältnisse vor und nach der Implantation besser erkennbar sind.In the typically occurring changes in length and changes in the offset of the femur 12 the accuracy of the calculations explained above is sufficient. In that regard, the presentation of the 2 with their very large relative change in length and change in the offset of the femur 12 , which were chosen so alone so that the geometric conditions before and after implantation are better recognizable.

Weiterhin kann durch Ausnutzung des Referenzkoordinatensystems des Beckenknochens 22 die Beinlängenveränderung und ein Versatz des Beines errechnet werden. Hierfür kann vom Navigationssystem 24 die Änderung der Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes 80, 180 im Referenzkoordinatensystem des Beckenknochens 22 erfasst werden. Ein hierbei auftretender eventueller cranio-caudaler und/oder medio-lateraler Versatz der Ortskoordinaten des Hüftgelenkmittelpunktes 80, 180 infolge der Implantation kann dann von der Datenverarbeitungsanlage 36 miteinbezogen werden. Dies ist möglich, da aufgrund der relativen Orientierung der Markiervorrichtungen 26 und 28 vor und nach der Implantation die Lage des Femurs 12 relativ zum Beckenknochen 22 bekannt ist.Furthermore, by utilizing the reference coordinate system of the pelvic bone 22 the leg length change and an offset of the leg are calculated. This can be done by the navigation system 24 the change in the location coordinates of the hip joint center 80 . 180 in the reference coordinate system of the pelvic bone 22 be recorded. An eventual cranio-caudal and / or medio-lateral offset of the spatial coordinates of the hip joint midpoint 80 . 180 as a result of the implantation can then by the data processing system 36 be included. This is possible because of the relative orientation of the marking devices 26 and 28 before and after implantation the position of the femur 12 relative to the pelvic bone 22 is known.

Durch Palpation des zweiten charakteristischen Punktes 76 am Trochanter major 78 vor und nach der Implantation bei beiden hier erläuterten Verfahren wird somit die Möglichkeit eröffnet, die Berechnung der Längenänderung und der Änderung des Versatzes des Femurs 12 zum Einen auf mehr Daten zu stützen, als dies bei bekannten Verfahren der Fall ist, und zum Anderen voneinander entkoppelt durchzuführen. Dies erlaubt es, die Längenänderung und die Veränderung des Versatzes mit höherer Genauigkeit zu berechnen, als dies bislang möglich ist. Der Operateur kann dadurch eine zuverlässigere Einschätzung über den Einfluss der Implantation auf die Beinstellung des Patienten vornehmen.By palpation of the second characteristic point 76 at the greater trochanter 78 Before and after implantation in both methods explained here, the possibility is thus opened of calculating the change in length and the change in the offset of the femur 12 on the one hand to rely on more data, as is the case with known methods, and on the other hand, to perform decoupled from each other. This makes it possible to calculate the change in length and the change in the offset with higher accuracy than has hitherto been possible. The surgeon can thereby make a more reliable assessment of the influence of the implantation on the leg position of the patient.

Zudem kann das Ergebnis einer herkömmlichen Berechnungsmethode, die auf der neutralen Position des Femurs 12 basiert, auf Übereinstimmung mit dem Ergebnis der Berechnung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren überprüft werden. Der Operateur hat dadurch eine Kontrollmöglichkeit zur Verfügung, die es erlaubt, die Gefahr einer fehlerhaften Implantation zu verringern.In addition, the result of a conventional calculation method, which is based on the neutral position of the femur 12 be checked for agreement with the result of the calculation by the method according to the invention. The surgeon thus has a control option available, which allows to reduce the risk of incorrect implantation.

Das oben beschriebene Verfahren sowie vorteilhafte Ausführungsformen desselben können ferner auch verkörpert sein in einem Computerprogrammprodukt, welches ein computerlesbares Medium und ein auf diesem gespeichertes Computerprogramm mit Programmcodemitteln umfasst. Die Programmcodemittel sind dazu geeignet, die Bedienperson bei der Durchführung eines oder beider erfindungsgemäßen Verfahren anzuweisen und anzuleiten, damit diese die für die Durchführung des Verfahrens erforderlichen Schritte durchführen kann, um Ortskoordinaten aller für die Berechnung der Längenänderung und der Änderung des Versatzes des Femurs 12 erforderlichen Punkte zu detektieren. Das computerlesbare Medium kann insbesondere eine in 1 dargestellte DVD 82, eine CD oder ein anderer nichtflüchtiges Speichermedium sein, beispielsweise ein USB-Speicher 84 (1).The method described above and advantageous embodiments thereof may also be embodied in a computer program product comprising a computer-readable medium and a computer program with program code means stored thereon. The program code means are adapted to instruct and guide the operator in the performance of one or both of the methods of the invention to perform the steps necessary to perform the method, to locate coordinates of all for calculating the change in length and changing the offset of the femur 12 to detect required points. The computer-readable medium may in particular include a 1 illustrated DVD 82 , a CD or other non-volatile storage medium, such as a USB memory 84 ( 1 ).

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2006/074954 A1 [0020] WO 2006/074954 A1 [0020]

Claims (24)

Verfahren zur Bestimmung der cranio-caudalen Längenänderung und der medio-lateralen Änderung des Versatzes eines Femurs eines Patienten infolge der Implantation eines künstlichen Hüftgelenkes, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – es wird mittels einer chirurgischen Referenzmarkiervorrichtung ein Referenzkoordinatensystem definiert und im Referenzkoordinatensystem eine, erste cranio-caudale Referenzrichtung sowie eine zweite, medio-laterale Referenzrichtung quer zur ersten Referenzrichtung; – es wird eine erste chirurgische Markiervorrichtung am Femur festgelegt zur Definition eines ersten charakteristischen Punktes am Femur; – es werden vor und nach der Implantation – die Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes des Femurs im Referenzkoordinatensystem bestimmt durch Detektion des ersten charakteristischen Punktes am Femur sowie – die Ortskoordinaten eines zweiten charakteristischen Punktes des Femurs im Referenzkoordinatensystem bestimmt, wobei zumindest vor der Implantation der zweite charakteristische Punkt mittels einer zweiten chirurgischen Markiervorrichtung am Femur detektiert wird; – es wird die räumliche Änderung der Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes infolge der Implantation im Referenzkoordinatensystem berechnet; – es wird die räumliche Änderung der Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes infolge der Implantation im Referenzkoordinatensystem berechnet; – es wird die Längenänderung des Femurs ermittelt durch Projektion der räumlichen Änderung der Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes auf die cranio-caudale Referenzrichtung; und – es wird die Änderung des Versatzes des Femurs ermittelt durch Projektion der räumlichen Änderung der Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes auf die medio-laterale Referenzrichtung.Method for determining the cranio-caudal change in length and the medio-lateral change in the offset of a femur of a patient as a result of the implantation of an artificial hip joint, characterized by the following features: A reference coordinate system is defined by means of a surgical reference marking device, and a first cranio-caudal reference direction and a second, medio-lateral reference direction transversely to the first reference direction are defined in the reference coordinate system; A first surgical marking device is set on the femur to define a first characteristic point on the femur; - it will be before and after implantation - The location coordinates of the first characteristic point of the femur in the reference coordinate system determined by detection of the first characteristic point on the femur and - determines the location coordinates of a second characteristic point of the femur in the reference coordinate system, wherein at least prior to implantation, the second characteristic point is detected by means of a second surgical marking device on the femur; The spatial change of the location coordinates of the first characteristic point as a result of the implantation in the reference coordinate system is calculated; The spatial change of the location coordinates of the second characteristic point due to the implantation in the reference coordinate system is calculated; - The change in length of the femur is determined by projecting the spatial change of the spatial coordinates of the first characteristic point to the cranio-caudal reference direction; and - The change in the offset of the femur is determined by projection of the spatial change of the position coordinates of the second characteristic point on the medio-lateral reference direction. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes und des zweiten charakteristischen Punktes vor und/oder nach der Implantation in der Neutralstellung des Femurs relativ zum Beckenknochen bestimmt werden.A method according to claim 1, characterized in that the location coordinates of the first characteristic point and the second characteristic point are determined before and / or after implantation in the neutral position of the femur relative to the pelvic bone. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzmarkiervorrichtung am Beckenknochen festgelegt wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the reference marking device is fixed to the pelvic bone. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Referenzkoordinatensystem Ortskoordinaten der linken Spina iliaca anterior superior (linker oberer Darmbeinstachel), der rechten Spina iliaca anterior superior (rechter oberer Darmbeinstachel) und der Symphysis pubis (Schambein) jeweils durch Detektion am Beckenknochen bestimmt werden, dass die medio-laterale Referenzrichtung definiert wird als verlaufend längs einer gedachten Verbindungslinie des linken oberen Darmbeinstachels mit dem rechten oberen Darmbeinstachel und dass die cranio-caudale Referenzrichtung definiert wird als verlaufend längs einer gedachten vorzugsweise orthogonalen Projektion des Schambeins auf die gedachte Verbindungslinie.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the reference coordinate system spatial coordinates of the left iliac spine anterior superior (left upper iliac spine), the right anterior superior iliac spine (right iliac spine) and the pubic symphysis (pubis) respectively determined by detection on the pelvic bone in that the medio-lateral reference direction is defined as extending along an imaginary connecting line of the left upper iliac spine to the right upper iliac spine, and the cranio-caudal reference direction is defined as extending along an imaginary, preferably orthogonal, projection of the pubis onto the imaginary connecting line. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes nach der Implantation bestimmt werden durch Detektion des zweiten charakteristischen Punktes am Femur mittels der zweiten chirurgischen Markiervorrichtung. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the location coordinates of the second characteristic point after the implantation are determined by detection of the second characteristic point on the femur by means of the second surgical marking device. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes nach der Implantation bestimmt werden, indem der räumliche Abstand der Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes von den Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes vor der Implantation berechnet wird und der räumliche Abstand den Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes nach der Implantation hinzugefügt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the location coordinates of the second characteristic point after implantation are determined by calculating the spatial distance of the location coordinates of the second characteristic point from the location coordinates of the first characteristic point prior to implantation and the spatial distance Location coordinates of the first characteristic point after implantation is added. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste charakteristische Punkt im Bereich des distalen Endes des Femurs detektiert wird und/oder dass der erste charakteristische Punkt auf oder nahe der mechanischen Femurachse detektiert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first characteristic point in the region of the distal end of the femur is detected and / or that the first characteristic point is detected on or near the mechanical femur axis. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite charakteristische Punkt proximaler am Femur detektiert wird als der erste charakteristische Punkt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the second characteristic point is detected more proximally on the femur than the first characteristic point. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite charakteristische Punkt am Trochanter major des Femurs detektiert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the second characteristic point is detected at the greater trochanter of the femur. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite charakteristische Punkt durch Palpation mittels der zweiten Markiervorrichtung detektiert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the second characteristic point is detected by palpation by means of the second marking device. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite charakteristische Punkt subkutan palpiert wird.A method according to claim 10, characterized in that the second characteristic point is palpated subcutaneously. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der voranstehenden Ansprüche, umfassend: – ein chirurgisches Navigationssystem (24) zur Bestimmung der Position und der Orientierung von mindestens einer chirurgischen Markiervorrichtung (26, 28, 30) im Raum; – mindestens eine zwei oder mehr Markerelemente (32, 33) umfassende Referenzierungseinrichtung (27, 29, 31), die an der mindestens einen Markiervorrichtung (26, 28, 30) angeordnet oder mit dieser verbindbar ist; – eine Nachweisvorrichtung (34) zum Detektieren von von den Markerelementen (32, 33) ausgesandter oder reflektierter Strahlung; – eine Datenverarbeitungsanlage (36) zur Verarbeitung von vom Navigationssystem (24) bestimmbaren Positions- und Orientierungsdaten der Markerelemente (32, 33) im Raum; – eine am Femur (12) eines Patienten (14) festlegbare erste chirurgische Markiervorrichtung (28) zur Definition eines ersten charakteristischen Punktes (74) des Femurs (12), wobei das Navigationssystem (24) und/oder die Datenverarbeitungsanlage (36) so ausgebildet und programmiert ist, dass mittels einer Referenzmarkiervorrichtung (26) ein Referenzkoordinatensystem definierbar ist und im Referenzkoordinatensystem eine erste, cranio-caudale Referenzrichtung (60) sowie eine zweite, medio-laterale Referenzrichtung (58) quer zur ersten Referenzrichtung (60) und wobei: – Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes (74) des Femurs (12) vor und nach der Implantation bestimmbar sind durch Detektion des ersten charakteristischen Punktes (74) am Femur (12); – Ortskoordinaten eines zweiten charakteristischen Punktes (76) des Femurs (12) vor und nach der Implantation bestimmbar sind und hiervon zumindest vor der Implantation durch Detektion des zweiten charakteristischen Punktes (76) am Femur (12) mittels einer zweiten chirurgischen Markiervorrichtung (30); und wobei die Datenverarbeitungsanlage (36) so ausgebildet und programmiert ist, dass sie: – die räumliche Änderung der Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes (74) infolge der Implantation im Referenzkoordinatensystem berechnet; – die räumliche Änderung der Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes (76) infolge der Implantation im Referenzkoordinatensystem berechnet; – die Längenänderung des Femurs (12) ermittelt durch Projektion der räumlichen Änderung der Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes (74) auf die cranio-caudale Referenzrichtung (60); und – die Änderung des Versatzes des Femurs (12) ermittelt durch Projektion der räumlichen Änderung der Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes (76) auf die medio-laterale Referenzrichtung (58).Apparatus for carrying out the method according to any one of the preceding claims, comprising: - a surgical navigation system ( 24 ) for determining the position and the orientation of at least one surgical marking device ( 26 . 28 . 30 ) in the room; At least one two or more marker elements ( 32 . 33 ) comprehensive referencing device ( 27 . 29 . 31 ) attached to the at least one marking device ( 26 . 28 . 30 ) is arranged or connectable with this; A detection device ( 34 ) for detecting from the marker elements ( 32 . 33 ) emitted or reflected radiation; - a data processing system ( 36 ) for processing from the navigation system ( 24 ) determinable position and orientation data of the marker elements ( 32 . 33 ) in the room; - one on the femur ( 12 ) of a patient ( 14 ) fixable first surgical marking device ( 28 ) for defining a first characteristic point ( 74 ) of the femur ( 12 ), whereby the navigation system ( 24 ) and / or the data processing system ( 36 ) is designed and programmed in such a way that by means of a reference marking device ( 26 ) a reference coordinate system is definable and in the reference coordinate system a first, cranio-caudal reference direction ( 60 ) and a second, medio-lateral reference direction ( 58 ) transverse to the first reference direction ( 60 ) and where: - location coordinates of the first characteristic point ( 74 ) of the femur ( 12 ) can be determined before and after the implantation by detecting the first characteristic point ( 74 ) on the femur ( 12 ); - location coordinates of a second characteristic point ( 76 ) of the femur ( 12 ) can be determined before and after implantation, and of which at least before implantation by detection of the second characteristic point ( 76 ) on the femur ( 12 ) by means of a second surgical marking device ( 30 ); and wherein the data processing system ( 36 ) is designed and programmed to: - spatially change the location coordinates of the first characteristic point ( 74 ) as a result of the implantation in the reference coordinate system; The spatial change of the location coordinates of the second characteristic point ( 76 ) as a result of the implantation in the reference coordinate system; - the change in length of the femur ( 12 ) determined by projection of the spatial change of the location coordinates of the first characteristic point ( 74 ) to the cranio-caudal reference direction ( 60 ); and - the change of the offset of the femur ( 12 ) determined by projection of the spatial change of the location coordinates of the second characteristic point ( 76 ) to the medio-lateral reference direction ( 58 ). Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Vorrichtung (10) eine Anweisung ausgebbar ist, den Femur (12) vor und/oder nach der Implantation in die Neutralstellung relativ zum Beckenknochen (22) zu überführen.Apparatus according to claim 12, characterized in that with the device ( 10 ) an instruction can be issued, the femur ( 12 ) before and / or after implantation in the neutral position relative to the pelvic bone ( 22 ). Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Vorrichtung (10) eine Anweisung ausgebbar ist, dass die erste Markiervorrichtung (28) im Bereich des distalen Endes des Femurs (12) festgelegt wird und/oder dass die erste Markiervorrichtung (28) auf oder nahe der mechanischen Femurachse (62) festgelegt wird.Apparatus according to claim 12 or 13, characterized in that with the device ( 10 ) an instruction can be issued that the first marking device ( 28 ) in the region of the distal end of the femur ( 12 ) and / or that the first marking device ( 28 ) on or near the mechanical axis of the femur ( 62 ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Vorrichtung (10) eine Anweisung ausgebbar ist, dass die Referenzmarkiervorrichtung (26) am Beckenknochen (22) festgelegt wird.Device according to one of claims 12 to 14, characterized in that with the device ( 10 ) an instruction can be issued that the reference marking device ( 26 ) on the pelvic bone ( 22 ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Vorrichtung (10) eine Anweisung ausgebbar ist, Ortskoordinaten der linken Spina iliaca anterior superior (linker oberer Darmbeinstachel) (50), der rechten Spina iliaca anterior superior (rechter oberer Darmbeinstachel) (52) und der Symphysis pubis (Schambein) (54) jeweils durch Detektion am Beckenknochen (22) zu bestimmen, und dass das Navigationssystem (24) und/oder die Datenverarbeitungsanlage (36) so ausgebildet und programmiert ist, dass die medio-laterale Referenzrichtung (58) definiert wird als verlaufend längs einer gedachten Verbindungslinie des linken oberen Darmbeinstachels (50) mit dem rechten oberen Darmbeinstachel (52) und dass die cranio-caudale Referenzrichtung (60) definiert wird als verlaufend längs einer gedachten vorzugsweise orthogonalen Projektion des Schambeins (54) auf die gedachte Verbindungslinie.Device according to one of claims 12 to 15, characterized in that with the device ( 10 ) an orientation can be output, spatial coordinates of the left anterior superior iliac spine (left upper iliac spine) ( 50 ), the right anterior superior iliac spine (right upper iliac spine) ( 52 ) and the pubic symphysis (pubis) ( 54 ) in each case by detection on the pelvic bone ( 22 ) and that the navigation system ( 24 ) and / or the data processing system ( 36 ) is designed and programmed such that the medio-lateral reference direction ( 58 ) is defined as running along an imaginary connecting line of the left upper iliac spine ( 50 ) with the right upper iliac spine ( 52 ) and that the cranio-caudal reference direction ( 60 ) is defined as running along an imaginary, preferably orthogonal, projection of the pubis ( 54 ) on the imaginary connecting line. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Vorrichtung (10) eine Anweisung ausgebbar ist, die Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes (76) nach der Implantation durch Detektion des zweiten charakteristischen Punktes (76) am Femur (12) mittels der zweiten chirurgischen Markiervorrichtung (30) zu bestimmen.Device according to one of claims 12 to 16, characterized in that with the device ( 10 ) an instruction can be output, the location coordinates of the second characteristic point ( 76 ) after implantation by detection of the second characteristic point ( 76 ) on the femur ( 12 ) by means of the second surgical marking device ( 30 ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Navigationssystem (24) und/oder die Datenverarbeitungsanlage (36) so ausgebildet und programmiert ist, dass die Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes (76) nach der Implantation bestimmt werden, indem der räumliche Abstand der Ortskoordinaten des zweiten charakteristischen Punktes (76) von den Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes (74) vor der Implantation berechnet wird und der räumliche Abstand den Ortskoordinaten des ersten charakteristischen Punktes (74) nach der Implantation hinzugefügt wird.Device according to one of claims 12 to 17, characterized in that the navigation system ( 24 ) and / or the data processing system ( 36 ) is designed and programmed such that the location coordinates of the second characteristic point ( 76 ) after implantation are determined by the spatial distance of the location coordinates of the second characteristic point ( 76 ) from the location coordinates of the first characteristic point ( 74 ) is calculated before the implantation and the spatial distance is the location coordinates of the first characteristic point ( 74 ) is added after implantation. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Vorrichtung (10) eine Anweisung ausgebbar ist, dass der zweite charakteristische Punkt (76) proximaler am Femur (12) detektiert wird als der erste charakteristische Punkt (74).Device according to one of claims 12 to 18, characterized in that with the device ( 10 ) an instruction can be output that the second characteristic point ( 76 ) more proximal to the femur ( 12 ) is detected as the first characteristic point ( 74 ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Vorrichtung (10) eine Anweisung ausgebbar ist, dass der zweite charakteristische Punkt (76) am Trochanter Major (78) des Femurs (12) detektiert wird.Device according to one of claims 12 to 19, characterized in that with the device ( 10 ) an instruction can be output that the second characteristic point ( 76 ) on the trochanter major ( 78 ) of the femur ( 12 ) is detected. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Vorrichtung (10) eine Anweisung ausgebbar ist, dass der zweite charakteristische Punkt (76) durch Palpation detektiert wird, wobei die zweite Markiervorrichtung (30) als navigiertes Tastinstrument (44) ausgebildet ist.Device according to one of claims 12 to 20, characterized in that with the device ( 10 ) an instruction can be output that the second characteristic point ( 76 ) is detected by palpation, wherein the second marking device ( 30 ) as a navigated palpation instrument ( 44 ) is trained. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Vorrichtung (10) eine Anweisung ausgebbar ist, dass der zweite charakteristische Punkt (76) subkutan palpiert wird.Apparatus according to claim 21, characterized in that with the device ( 10 ) an instruction can be output that the second characteristic point ( 76 ) is palpated subcutaneously. Computerprogrammprodukt mit einem computerlesbaren Medium (82, 84) und einem auf dem computerlesbaren Medium gespeicherten Computerprogramm mit Programmcodemitteln, die dazu geeignet sind, bei Ablauf des Computerprogramms auf einem Computer (36) eines Navigationssystems (24) ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 auszuführen.Computer program product with a computer-readable medium ( 82 . 84 ) and a computer program stored on the computer-readable medium with program code means which are suitable for executing the computer program on a computer ( 36 ) of a navigation system ( 24 ) to carry out a method according to one of claims 1 to 11. Computerprogramm mit Programmcodemitteln, die dazu geeignet sind, bei Ablauf des Computerprogramms auf einem Computer (36) eines Navigationssystems (24) ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 auszuführen.Computer program comprising program code means adapted to run on a computer when the computer program is run ( 36 ) of a navigation system ( 24 ) to carry out a method according to one of claims 1 to 11.
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