DE19709960A1 - Verfahren und Vorrichtung zur präoperativen Bestimmung der Positionsdaten von Endoprothesenteilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur präoperativen Be­ stimmung der Positionsdaten von Endoprothesenteilen eines mittleren Gelenkes relativ zu den das mittlere Gelenk aus­ bildenden Knochen. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bei chirurgischen Operationen, bei denen Gelenke zwischen zwei Knochen durch Endoprothesen ersetzt werden müssen, ist es äußerst wichtig, daß die Endoprothesenteile relativ zu den Knochen exakt positioniert werden, Abweichungen in der Größenordnung von mehr als 2° stellen den Erfolg einer sol­ chen Operation bereits in Frage.

Es ist bekannt, zur Vorbereitung von chirurgischen Opera­ tionen die Lage von Knochen im Körper und die relative Po­ sitionierung der an das zu ersetzende Gelenk angrenzenden Knochen durch verschiedene Verfahren zu bestimmen, um vor der Operation bereits planen zu können, wie die Endoprothe­ senteile relativ zu den Knochen eingesetzt werden müssen. Beispielsweise ist es bekannt, die Außenkontur der an das zu ersetzende Gelenk angrenzenden Knochen durch Computerto­ mographieaufnahmen zu bestimmen, anhand der so gewonnenen Daten lassen sich Datensätze erstellen, die den Außenkontu­ ren der Knochen entsprechen und die dann zur Planung der Orientierung der Prothesenteile benutzt werden können (M. Fadda et al "Computer-Assisted Knee Arthoplasty at Rizzoli Institute"; MRCAS 94, Medical Robotics and Computer Assisted Surgery, Pittsburgh, 1994, Seiten 26 bis 31; T. C. Kienzle III et al "A Computer-Assisted Total Knee Re­ placement Surgical System Using a Calibrated Robot", MIT Press, Cambridge, MA, 1996, Seiten 409 bis 416).

Dies setzt eine komplizierte Untersuchung des Patienten vor Beginn der Operation voraus, die häufig nicht am eigentli­ chen Operationsort und daher in der Regel auch nicht zeit­ gleich mit der Operation durchgeführt werden kann. Außerdem muß der Patient dabei einer hohen Strahlendosis ausgesetzt werden, schließlich sind für diese Untersuchung teure appa­ rative Ausstattungen notwendig.

Es ist bereits bekannt, die Lage der Knochen vor und nach der Operation dadurch miteinander zu vergleichen, daß an den Knochen Markierungselemente befestigt werden, deren Po­ sition im Raum durch geeignete kameraähnliche Vorrichtungen bestimmt werden kann (US-A-5,249,581). Mit einer solchen Vorrichtung kann das Ergebnis der Operation geprüft werden, denn der Operateur kann die Orientierung der Knochen vor und nach der Operation vergleichen. Es ist jedoch mit die­ sem Verfahren nicht möglich, präoperativ die Positionsdaten der einzusetzenden Prothesenteile zu bestimmen, auch bei diesem Verfahren muß die Lage der Prothesenteile am Knochen präoperativ dadurch bestimmt werden, daß zum Beispiel durch Computertomographie-Aufnahmen die genaue Lage der Knochen im Körper und ihre Relativpositionierung zueinander be­ stimmt werden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit dem präoperativ die Lage der Prothesenteile relativ zu dem Knochen bestimmt werden kann, ohne daß dazu komplizierte Untersuchungsverfahren des Patienten notwendig werden, ins­ besondere sollen CT-Aufnahmen oder ähnliche Untersuchungs­ verfahren überflüssig werden.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs be­ schriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man durch Bewegung der Knochen um jeweils ein äußeres Gelenk, das sich an dem dem mittleren Gelenk abgewandten Ende der beiden Knochen befindet, jeweils einen äußeren Gelenkpunkt bestimmt, daß man im Bereich des mittleren Gelenkes für je­ den der beiden Knochen einen Gelenkpunkt bestimmt, daß man durch geradlinige Verbindung der beiden so gefundenen Ge­ lenkpunkte für jeden der beiden Knochen eine für diesen charakteristische Richtung bestimmt und daß man die Orien­ tierung der Endoprothesenteile relativ zu dieser charakte­ ristischen Richtung bestimmt.

Das beschriebene Verfahren läßt sich an allen Körperteilen anwenden, bei denen die das zu ersetzende Gelenk bestimmen­ den Knochen an ihrem anderen Ende ebenfalls über ein Gelenk mit weiteren Knochen verbunden sind. Nachfolgend wird das zu ersetzende Gelenk als "mittleres Gelenk" bezeichnet, die außenseitig anschließenden Gelenke als "äußere Gelenke". Bei dem beschriebenen Verfahren werden nun die äußeren Ge­ lenke dazu verwendet, präoperativ Informationen über die Lage der am mittleren Gelenk anschließenden Knochen zu lie­ fern. Es werden nämlich die an den beiden äußeren Gelenken zusammenkommenden Knochen gegeneinander bewegt, und durch diese Bewegung wird die Lage der äußeren Gelenke bestimmt, genauer Gelenkpunkte größer Invarianz. Dies wird am Bei­ spiel des Beines deutlich, obwohl das beschriebenen Verfah­ ren auch an allen anderen Gliedern verwendet werden kann, bei denen mittlere und äußere Gelenke vorhanden sind, bei­ spielsweise am Arm.

Beim Bein wird das mittlere Gelenk durch das Kniegelenk ge­ bildet, die beiden äußeren Gelenke durch das Hüftgelenk und durch das Fußgelenk. Das Hüftgelenk ist ein Kugelgelenk, so daß durch Bewegung des Oberschenkels gegenüber dem Hüftkno­ chen der Mittelpunkt dieses Kugelgelenks bestimmt werden kann, also ein Gelenkpunkt größter Invarianz, das heißt ein bei der Bewegung der beiden Knochen gegeneinander unbeweg­ licher Gelenkpunkt.

In ähnlicher Weise läßt sich auch beim Fußgelenk ein sol­ cher Punkt größter Invarianz bestimmen. Zwar ist das Fußge­ lenk im wesentlichen ein Gelenk, das nur eine Verschwenkung um eine Querachse ermöglicht, in geringem Umfange ist aber auch eine Drehung um die Längsachse möglich, so daß durch die Überlagerung dieser beiden Schwenkbewegungen ein Punkt bestimmt werden kann, der bei jeder Bewegung des Fußgelen­ kes im wesentlichen unbewegt bleibt.

Im Bereich des Knies werden zusätzlich in ähnlicher Weise Gelenkpunkte bestimmt, wobei dafür dem Chirurgen verschie­ dene Methoden zur Verfügung stehen können.

Wenn das Kniegelenk intakt ist und noch normale Bewegungen ermöglicht, können auch die knienahen Gelenkpunkte durch eine Bewegung der beiden angrenzenden Knochen um dieses Ge­ lenk bestimmt werden. Zwar beschreibt das Kniegelenk eine relativ komplizierte Abroll- und Gleitbewegung, trotzdem lassen sich bei Ausführung dieser komplizierten überlager­ ten Bewegung und außerdem bei einer Drehung des Unterschen­ kels um die senkrechte Achse Punkte bestimmen, bei denen die Bewegung beim Beugen des Knies minimal wird, ein sol­ cher Punkt maximaler Invarianz wird als Gelenkpunkt defi­ niert.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann man Gelenkpunkte auch dadurch bestimmen, daß man diese am mitt­ leren Gelenk durch Palpation der Gelenkflächen festlegt. Bei der Ersetzung eines mittleren Gelenkes, also beispiels­ weise des Kniegelenkes, muß dieser Bereich ohnehin eröffnet werden, und dann kann der Chirurg durch Tasten bestimmte markante Punkte der Gelenkflächen festlegen, beispielsweise zwischen den beiden Kondylen. Diese werden dann als Gelenk­ punkte bestimmt.

Es ist auch möglich, bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung die Gelenkpunkte der Knochen am mittleren Gelenk aus einem Datensatz zu bestimmen, der die Kontur der Ge­ lenkfläche am mittleren Gelenk wiedergibt. Diese Kontur der Gelenkfläche kann nach dem Eröffnen des Kniegelenks bei­ spielsweise durch einen Taster erfaßt werden, der an der Gelenkfläche entlanggeführt wird und der in verschiedenen Stellungen längs der Gelenkfläche seiner Position entspre­ chende Signale an eine Datenverarbeitungsanlage liefert. Diese kann auf diese Weise die Kontur der Gelenkfläche be­ stimmen, und anhand dieser bestimmten Kontur kann der Chir­ urg dann festlegen, welcher Punkt als Gelenkpunkt des mitt­ leren Gelenkes verwendet wird.

Als Resultat dieser Bestimmung der Gelenkpunkte in den bei­ den äußeren Gelenken und im mittleren Gelenk lassen sich für jeden der beiden das mittlere Gelenk bildenden Knochen charakteristische Richtungen bestimmen, indem die beiden Gelenkpunkte jedes Knochens geradlinig miteinander verbun­ den werden. Diese charakteristischen Richtungen werden dann zur Orientierung der Prothesenteile herangezogen, das heißt anhand dieser charakteristischen Richtung wird die Neigung der Prothesenteile bestimmt, unter der diese in den Knochen eingebaut werden sollen.

Zur Bestimmung dieser charakteristischen Richtung ist es nicht notwendig, den Knochen in seiner Gesamtkontur vorher zu bestimmen, beispielsweise durch eine Computertomogra­ phie, sondern die Gelenkpunkte werden im Idealfall aus­ schließlich durch die kinematische Bestimmung der Gelenk­ punkte im mittleren Gelenk und in den beiden äußeren Gelen­ ken bestimmt. Nur in dem Fall, in dem das mittlere Gelenk eine solche Bestimmung durch Beschädigung nicht mehr zu­ läßt, tritt an die Stelle der kinematischen Bestimmung die beschriebene Bestimmung durch Palpation oder durch Aufnahme der Kontur der Gelenkfläche. In jedem Fall kann die Bestim­ mung der Lage des Knochens unmittelbar vor der eigentlichen Operation stattfinden, es ist nicht notwendig, in zeitli­ chem Abstand vor der Operation komplizierte Untersuchungen durchzuführen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß man zur Orientierung der Endoprothe­ senteile als Anlageflächen für diese dienende Sägeebenen bestimmt, die relativ zu der charakteristischen Richtung eine vorbestimmte Orientierung einnehmen, insbesondere kön­ nen diese Sägeebenen senkrecht auf der charakteristischen Richtung stehen.

Wählt man eine derartige Orientierung der Sägeebenen, an denen die Prothesenteile angelegt werden, so erhält man ei­ nen Verlauf der Beugeachse des mittleren Gelenkes, der senkrecht auf den beiden charakteristischen Richtungen der beiden am mittleren Gelenk endenden Knochen steht, und dies führt dazu, daß bei gestrecktem mittleren Gelenk die cha­ rakteristischen Richtungen dieser beiden Knochen eine gera­ de Linie bilden. Dies ist ein idealer Verlauf für die me­ chanische Belastung des Gliedes, insbesondere eines Beines, und dies kann allein aufgrund der beschriebenen Bestimmung der charakteristischen Richtungen der beiden Knochen und durch eine entsprechende Orientierung der Prothesenteile relativ zu diesen charakteristischen Richtungen erreicht werden.

Zusätzlich zur Vorbestimmung der Neigung derartiger Säge­ ebenen relativ zum charakteristischen Abstand kann bei ei­ ner weiteren bevorzugten Ausführungsform auch vorgesehen sein, daß die Sägeebene in einem bestimmten Abstand von dem für den jeweiligen Knochen bestimmten Gelenkpunkt am mitt­ leren Gelenk angeordnet ist. Damit ergibt sich eine voll­ ständige Bestimmung der Lage und Orientierung einer solchen Sägeebene aufgrund der oben beschriebenen kinematischen Be­ stimmung der Gelenkpunkte. Allerdings wird dies nicht in jedem Fall praktikabel sein, da sich häufig erst bei der Operation herausstellt, wie weit ein Knochen im Gelenkbe­ reich geschädigt ist, das heißt wie weit der Knochen ge­ lenkseitig entfernt werden muß. In diesen Fällen ist es ausreichend, wenn die Neigung der Sägeebene relativ zu der charakteristischen Richtung bestimmt wird, der Abstand vom Gelenk wird dann durch entsprechende Wahl unterschiedlicher Prothesenteile eines Satzes ausgeglichen oder durch Unter­ lagen, die zwischen Prothesenteil und Knochen eingefügt werden. Hier hat der Chirurg andere Möglichkeiten, diesen Abstand gegebenenfalls auszugleichen.

Im einfachsten Fall wird die kinematische Bestimmung der Lage der Gelenkpunkte vom Chirurgen dadurch vorgenommen, daß er die Knochen des Gliedes von Hand gegeneinander be­ wegt. Es kann aber bei einer bevorzugten Ausführungsform auch vorgesehen sein, daß die Bewegung der Knochen zur Be­ stimmung der Gelenkpunkte durch eine Antriebsvorrichtung ausgeführt wird.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfin­ dung ist vorgesehen, daß zur Bestimmung der Gelenkpunkte die beiden das mittlere Gelenk bildenden Knochen sowie die beiden sich an die äußeren Gelenke anschließenden Knochen jeweils mit Markierungselementen fest verbunden werden, de­ ren Lage im Raum durch eine Meßeinrichtung bestimmt wird, die dieser jeweiligen Lage entsprechende Signale erzeugt und einer Datenverarbeitungsanlage zuführt. Es kann sich dabei um Markierungselement und Meßeinrichtungen handeln, wie sie an sich aus der US-A-5,249,581 bekannt sind, jedoch ist hier von Bedeutung, daß sowohl die an das mittlere Ge­ lenk anschließenden Knochen als auch die beiden an das äu­ ßere Gelenk anschließenden Knochen mit derartigen Markie­ rungselementen verbunden sind, daß also mindestens vier Knochen mit drei eingeschlossenen Gelenken vorhanden sind, wobei jeder Knochen ein solche Markierungselement trägt, so daß man zumindest die Gelenkpunkte der beiden äußeren Ge­ lenke bei Bewegung der Knochen relativ zu diesen Gelenken bestimmen kann.

Insbesondere kann man als Markierungselemente und Meßein­ richtung Strahlungssender beziehungsweise mehrere Strah­ lungsempfänger verwenden, beispielsweise Infrarotstrahlungs­ sender oder Ultraschallstrahlungssender und entsprechende Empfänger.

Die Markierungselemente können auch passive Elemente sein, beispielsweise reflektierende Kugeln, auf die von der Meßeinrichtung ausgesandte Strahlung fällt, die von der Ku­ geloberfläche reflektiert und dann von der Meßeinrichtung wieder aufgenommen wird. Wesentlich ist lediglich, daß die Meßeinrichtung die Lage der Markierungselemente im Raum in geeigneter Weise bestimmen kann.

In der Datenverarbeitungsanlage bestimmt man dann aufgrund der Bewegungsdaten für jedes Gelenk als Gelenkpunkt den Punkt der größten Invarianz bei der Bewegung der beiden das Gelenk bildenden Knochen.

Die so gewonnenen Daten einer charakteristischen Richtung und gegebenenfalls einer Sägeebene kann man gemäß einer be­ vorzugten Ausführungsform der Erfindung dazu einsetzen, daß man eine Sägeschablone relativ zu der charakteristischen Richtung des Knochens ausrichtet. Diese Ausrichtung kann beispielsweise mittels eines Roboters vorgenommen werden, der durch die Positionsdaten der Datenverarbeitungsanlage gesteuert wird.

Es ist aber gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Er­ findung auch möglich, daß man die Ausrichtung manuell vor­ nimmt und dabei durch Messung der Orientierung der Säge­ schablone deren Orientierung relativ zu der charakteristi­ schen Richtung laufend bestimmt. Der Chirurg muß also zur Vorbereitung eines Sägeschnittes lediglich eine entspre­ chende Schablone so orientieren, daß diese mit der berech­ neten Orientierung der Sägefläche übereinstimmt.

Günstig ist es, wenn man zur Beobachtung der Abweichung der Orientierung der Sägeschablone von der charakteristischen Richtung Differenzsignale erzeugt, die bei zutreffender Orientierung minimal sind, und wenn man diese Differenzsi­ gnale optisch oder akustisch anzeigt. Dies ermöglicht dem Chirurgen, vor der eigentlichen Operation zur Vorbereitung eines Operationsschrittes eine Sägeschablone durch Beobach­ ten dieser Differenzsignale so einzurichten, daß ihre Ori­ entierung mit der für die Sägefläche berechneten Orientie­ rung übereinstimmt.

Beispielsweise kann man die Differenzsignale durch gegen­ einander geneigte Linien anzeigen, die bei zutreffender Orientierung parallel zueinander verlaufen. Dabei ist es günstig, wenn die Linien sich schneiden.

Bei einer anderen Ausführungsform kann vorgesehen sein, daß man die Differenzsignale durch den Abstand von zwei paral­ lelen Linien anzeigt, deren Abstand bei zutreffender Orien­ tierung verschwindet.

Bei einer anderen Ausführungsform kann man die Differenzsi­ gnale durch Töne mit variierender Lautstärke oder variie­ render Frequenz darstellen, so daß der Chirurg allein auf­ grund der Lautstärkeänderung oder der Frequenzänderung die optimale Orientierung vornehmen kann.

Dabei ist es günstig, wenn man zwei getrennte Differenz­ signale für Winkelabweichungen in senkrecht zueinander ste­ henden Ebenen erzeugt, so daß es dem Chirurgen ohne weite­ res möglich ist, die Schablone um senkrecht zueinander ste­ hende Winkel zu verschwenken, bis die optimale Position ge­ funden ist.

Grundsätzlich ist es natürlich auch möglich, die so gewon­ nenen Daten der charakteristischen Richtung unmittelbar zu verwenden, um einen Bearbeitungsroboter zu steuern, also beispielsweise einen Sägeroboter.

Die oben angegebene Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zur präoperativen Bestimmung der Positionsdaten von Endoprothe­ senteilen eines mittleren Gelenkes relativ zu den das mitt­ lere Gelenk ausbildenden Knochen mit an den Knochen fest­ legbaren Markierungselementen, einer Meßeinrichtung zur Be­ stimmung der Lage der Markierungselemente im Raum und mit einer Datenverarbeitungsanlage, der von der Meßeinrichtung den Positionsdaten der Markierungselemente entsprechende Signale zugeführt werden, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens je ein Markierungselement für die beiden das mittlere Gelenk ausbildenden Knochen sowie für die beiden an diese anschließenden, mit diesen über ein äußeres Gelenk verbundene Knochen vorgesehen ist.

Diese Datenverarbeitungsanlage ist erfindungsgemäß so aus­ gebildet, daß sie aus den Signalen bei der Bewegung der Knochen um die beiden äußeren Gelenke die Punkte größter Invarianz als Gelenkpunkte bestimmt.

Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, daß die Datenverar­ beitungsanlage aus den Signalen bei der Bewegung der Kno­ chen um das mittlere Gelenk zusätzlich den Punkt größter Invarianz als Gelenkpunkt des mittleren Gelenkes bestimmt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Datenverarbeitungsanlage ein Tastinstrument zugeordnet ist, das seiner Positionierung entsprechende Signale an die Datenverarbeitungsanlage liefert. Dieses Tastinstrument kann beispielsweise verwendet werden, um einen bestimmten Punkt an der Gelenkfläche des eröffneten Gelenkes zu erta­ sten und dessen Lage im Raum an die Datenverarbeitungsanla­ ge weiterzugeben. Mit diesem Tastinstrument lassen sich weiterhin eine größere Anzahl von Punkten auf der Gelenk­ fläche bestimmen, so daß der gesamte Verlauf einer abgeta­ steten Gelenkfläche an die Datenverarbeitungsanlage weiter­ gegeben werden kann, die daraus einen Datensatz bestimmen kann, aus dem sich der gesamte Verlauf der Gelenkfläche er­ gibt. Schließlich läßt sich das Tastinstrument auch einset­ zen, um an verwendeten Orientierungsgeräten, beispielsweise Sägeschablonen, den Verlauf der Anlagefläche für ein Säge­ blatt zu bestimmen.

Die Datenverarbeitungsanlage ist so ausgebildet, daß sie aus der Lage der zwei Gelenkpunkte der beiden an das mitt­ lere Gelenk anschließenden Knochen je eine charakteristi­ sche Richtung für den Knochen bestimmt.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Datenverarbeitungsanlage zur Orientierung der Endoprothesenteile als Anlageflächen für diese dienende Sägeebenen bestimmt, die relativ zur der charakteristischen Richtung eine vorbestimmte Orientierung einnehmen, insbesondere senkrecht auf dieser charakteristi­ schen Richtung stehen.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfin­ dung ist vorgesehen, daß sie eine Antriebsvorrichtung zur Bewegung der Knochen relativ zu den äußeren Gelenken und gegebenenfalls zur Bewegung relativ zum mittleren Gelenk umfaßt. Dadurch erfolgt die Bewegung der Knochen um die je­ weiligen Gelenke maschinell und ermöglicht eine vollautoma­ tische kinematische Bestimmung der Gelenkpunkte.

Die Markierungselemente und die Meßeinrichtung können als Strahlungssender beziehungsweise Strahlungsempfänger ausge­ bildet sein.

Der Vorrichtung kann weiterhin ein Roboter zugeordnet sein, der eine Werkzeugschablone oder ein Werkzeug relativ zu der charakteristischen Richtung ausrichtet.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, daß einem Werkzeug oder einer Werkzeugschablone ein Markierungselement zugeordnet ist, dessen Orientierung von der Meßeinrichtung bestimmt wird, so daß dieser Orientierung entsprechende Signale an die Datenverarbeitungsanlage übertragen werden. Die Daten­ verarbeitungsanlage erhält somit sowohl die Positionssigna­ le der Knochen als auch die Positionssignale des Werkzeugs oder der Werkzeugschablone, so daß die Relativpositionie­ rung überwacht und gegebenenfalls gesteuert werden kann.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Bestimmung der charakteristischen Rich­ tung eines Oberschenkelknochens und eines Unterschenkelknochens;

Fig. 2 ein in einen Knochen eingesetztes Markie­ rungselement;

Fig. 3 eine schematische Ansicht der durch Gelenk­ punkte CA, CP und CB definierten charakte­ ristischen Richtungen eines Oberschenkels und eines Unterschenkels mit jeweiligen Sä­ geflächen;

Fig. 4 eine schematische Ansicht eines mit einem Markierungselement versehenen Knochens mit einer ebenfalls mit einem Markierungsele­ ment versehenen Sägeschablone;

Fig. 5 eine bildliche Darstellung einer Orientie­ rungshilfe für eine Werkzeugschablone und

Fig. 6 ein anderes Ausführungsbeispiel einer bild­ lichen Orientierungshilfe für eine Werk­ zeugschablone.

In Fig. 1 ist ein auf einem Operationstisch 1 liegender Patient 2 schematisch dargestellt, bei dem in einem Bein 3 das Kniegelenk 4 durch eine Endoprothese ersetzt werden soll.

Zur Vorbereitung dieser Operation ist es notwendig, die Orientierung der zu verwendenden Prothesenteile relativ zu den Knochen zu bestimmen, also relativ zum Oberschenkelkno­ chen 5 und zum Unterschenkelknochen 6.

Zu diesem Zweck werden sowohl in den Oberschenkelknochen 5 als auch in den Unterschenkelknochen 6 durch kleine Ein­ schnitte im umgebenden Gewebe hindurch Markierungselemente 7 beziehungsweise 8 eingesetzt, wie sie in Fig. 2 darge­ stellt sind. Diese Markierungselemente 7, 8 umfassen einen in den Knochen einschraubbaren Fuß 9 in Form einer Knochen­ schraube und einen T-förmigen Aufsetzkörper 10, der an sei­ nem parallel zum Fuß 9 verlaufenden Steg 11 im Abstand zu­ einander zwei Strahlungssender 12, 13 und an seinem an den Steg 11 anschließenden Quersteg 14 ebenfalls zwei Strah­ lungssender 15, 16 trägt. Diese Strahlungssender können beispielsweise Ultrarotdioden sein oder Ultraschallsender. Der Aufsetzkörper 10 kann lösbar auf den Fuß 9 aufgesetzt sein, der allerdings nur in einer ganz bestimmten Position relativ zum Fuß 9 aufgesetzt werden kann, so daß auch nach der Abnahme und nach dem Wiederaufsetzen eines solchen Auf­ setzkörpers 10 die Strahlungssender 12, 13, 15, 16 relativ zum Knochen exakt dieselbe Position einnehmen wie vor dem Abnehmen.

Derartige Markierungselemente 17 und 18 werden nicht nur am Oberschenkel 5 und am Unterschenkel 6 festgelegt, sondern auch am Hüftknochen 19 und am Fußknochen 20.

An einer Konsole 21 sind im Abstand zueinander drei Emp­ fangseinrichtungen 22, 23, 24 angeordnet, die die Strahlung empfangen, die von den Strahlungssendern 12, 13, 15, 16 ausgesandt werden. Beim Empfang von Strahlung erzeugen die Empfangseinrichtungen elektrische Signale, die einer Daten­ verarbeitungsanlage 25 zugeführt werden. Aufgrund der un­ terschiedlichen Orientierung von Markierungselementen und Empfangseinrichtungen ergeben sich Laufzeitunterschiede zwischen Aussenden und Empfangen der Strahlung, und auf­ grund dieser Laufzeitunterschiede kann die Datenverarbei­ tungsanlage 25 bei jedem Markierungselement 7, 8, 17, 18 dessen Lage im Raum vollständig bestimmen und diese Lageda­ ten speichern. Es ist dadurch möglich, in der Datenverar­ beitungsanlage Datensätze zu erzeugen, die der Lage der Markierungselemente und damit der fest mit ihnen verbunde­ nen Knochen zu bestimmten Zeiten entsprechen.

Die Empfangseinrichtungen 22, 23, 24 können in unterschied­ licher Weise ausgebildet sein, sie können, wie beschrieben, die Orientierung der Markierungselemente durch Laufzeitun­ terschiede feststellen, grundsätzlich möglich wäre auch die Bestimmung der Orientierung durch geometrische Messung der Strahlrichtung von Strahlung, die von den Strahlungssendern 12, 13, 15, 16 ausgesandt wird. Bei anderen Ausgestaltungen können auch Markierungselemente verwendet werden, die keine Strahlungssender aufweisen, sondern Reflexionsflächen, an denen von der Empfangseinrichtung ausgesandte Strahlung re­ flektiert wird. Diese Reflexionsflächen können beispiels­ weise Kugelform haben.

Wesentlich ist lediglich, daß es aufgrund der Verwendung von mehreren Empfangseinrichtungen und mehreren Sendern oder Reflexionsflächen an den Markierungselementen möglich ist, die Lage jedes Markierungselementes im Raum eindeutig zu bestimmen.

Wenn zwei Knochen gegeneinander bewegt werden, so kann die­ se Bewegung somit von der Datenverarbeitungsanlage 25 in entsprechende Datensätze umgesetzt werden, die die Bahnen der Markierungselemente und dabei der Knochen bei der Bewe­ gung bestimmen. Die Datenverarbeitungsanlage kann aus die­ sen Bahnen Punkte bestimmen, die bei einer solchen Bewegung von zwei Knochen relativ zu einem Gelenk unbewegt bleiben oder sich nur minimal bewegen, diese Punkte werden als Punkte maximaler Invarianz bezeichnet und als Gelenkpunkte der entsprechenden Gelenke definiert.

Im Fall des Hüftgelenkes ergibt sich ein solcher Gelenk­ punkt automatisch als Mittelpunkt des als Kugelgelenk aus­ gebildeten Hüftgelenks, im Fall des Fußgelenkes ergibt sich ein solcher Gelenkpunkt als Schnittpunkt der Schwenkachsen des Fußgelenkes um eine quer zum Bein verlaufende Achse und um eine längs zum Bein verlaufende Achse, im Falle des Kniegelenkes ist die Situation komplizierter, da das Knie­ gelenk weder ein Kugelgelenk noch ein Scharniergelenk ist. Es ergeben sich aber beim Beugen des Knies und beim Drehen des Unterschenkels um dessen Längsachse Kurven, auf denen die Punkte maximaler Invarianz liegen, also im wesentlichen Kurven maximaler Invarianz, und diese nähern sich sehr stark an. Der Punkt maximaler Annäherung dieser Kurven läßt sich als Gelenkpunkt definieren, der sich bei der beschrie­ benen Bewegung des Oberschenkelknochens gegenüber dem Un­ terschenkelknochen finden läßt. Auch eine solche Berechnung wird durch die Datenverarbeitungsanlage 25 durchgeführt, so daß auf diese Weise die Datenverarbeitungsanlage sowohl im Bereich des Fußgelenkes als auch im Bereich des Hüftgelen­ kes als schließlich auch im Bereich des Kniegelenkes derar­ tige Gelenkpunkte bestimmen kann.

Weiterhin berechnet die Datenverarbeitungsanlage 25 eine charakteristische Richtung für den Unterschenkel, die sich aus einer geradlinigen Verbindung des Gelenkpunktes im Knie und des Gelenkpunktes im Fußgelenk ergibt, in gleicher Wei­ se wird für den Oberschenkel eine charakteristische Rich­ tung bestimmt, die sich aus der geradlinigen Verbindung des Gelenkpunktes im Knie und des Gelenkpunktes in der Hüfte ergibt. Diese charakteristischen Richtungen müssen nicht unbedingt mit dem tatsächlichen Verlauf des Knochens zusam­ menfallen, sondern es handelt sich um virtuelle Richtungen, die sich allein aus den kinematischen Daten ergeben.

In Fig. 3 ist der Verlauf dieser charakteristischen Rich­ tungen schematisch dargestellt. Für den Oberschenkel ergibt sich diese aus der geradlinigen Verbindung des hüftnahen Gelenkpunktes CA und des knienahen Gelenkpunktes CP, für den Unterschenkel durch die geradlinige Verbindung des fuß­ nahen Gelenkpunktes CB und des knienahen Gelenkpunktes CP.

Anhand dieser beiden, allein durch eine Bewegung des Beines des Patienten gewonnenen charakteristischen Richtungen läßt sich nun präoperativ die Orientierung einer Sägeebene be­ stimmen, längs welcher der Oberschenkel beziehungsweise der Unterschenkel abgetrennt werden müssen, um an dieser Säge­ fläche anliegend die Prothesenteile zu implantieren.

Die Datenverarbeitungsanlage bestimmt aus den so gewonnenen charakteristischen Richtungen die Orientierung dieser Säge­ ebenen 26, 27, die vorzugsweise senkrecht auf den charakte­ ristischen Richtungen stehen. Dies ist in Fig. 3 schema­ tisch angedeutet. Die Orientierung der Sägeebenen wird da­ bei relativ zur Orientierung der Markierungselemente 7 und 8 berechnet, die wiederum stellvertretend für die Orientie­ rung des Oberschenkels 5 und des Unterschenkels 6 sind.

Zur Vorbereitung der Operation können die in dieser Weise gewonnenen Daten der Sägeebene nun verwendet werden, um beispielsweise eine Sägeschablone 28 relativ zu einem Kno­ chen auszurichten. In Fig. 4 wird dies anhand des Ober­ schenkelknochens 5 schematisch dargestellt. Der Oberschen­ kelknochen 5 trägt das Markierungselement 7, so daß seine Lage im Raum in der beschriebenen Weise festgestellt werden kann.

Eine Sägeschablone 28 trägt ebenfalls ein Markierungsele­ ment 29, so daß auch die Lage der Sägeschablone 28 im Raum jederzeit über die Datenverarbeitungsanlage 25 bestimmbar ist. Die Sägeschablone 28 weist eine ebene Führungsfläche 30 für ein Sägeblatt 31 auf, die Lage der Führungsfläche 30 relativ zum Markierungselement 29 läßt sich in einfacher Weise dadurch bestimmen, daß mit einem geeichten, handge­ führten Tastelement die Führungsfläche 30 abgebildet wird. Dazu wird dieses Tastelement mit seiner Spitze an der Füh­ rungsfläche 30 entlanggeführt, ein mit dem Tastinstrument verbundenes Markierungselement meldet dabei alle Positions­ daten des Tastelementes zur Datenverarbeitungsanlage, die auf diese Weise die Daten der Fläche aufnehmen kann, die von der Spitze des Tastelementes abgefahren werden. Nach einer solchen Kalibrierung stehen der Datenverarbeitungsan­ lage die Daten zur Verfügung, um aus der Orientierung des Markierungselementes 29 die Orientierung der Führungsfläche 30 zu berechnen.

Zur richtigen Orientierung der Sägeschablone 28 muß nunmehr die Führungsfläche 30 so orientiert werden, daß sie senk­ recht auf der charakteristischen Richtung des Oberschenkel­ knochens steht, und dies läßt sich relativ einfach dadurch bewerkstelligen, daß von der Datenverarbeitungsanlage 25 ein Differenzsignal erzeugt wird, welches der Abweichung der Orientierung der Führungsfläche 30 von der Orientierung der berechneten Sägeebene 26 entspricht. Ein solches Diffe­ renzsignal kann in verschiedener Weise für den Operateur wahrnehmbar gestaltet werden.

Zu diesem Zweck ist beispielsweise auf der Konsole 21 ein Monitor 32 angeordnet, auf dem graphische Darstellungen ab­ gebildet werden, die ein Maß für dieses Differenzsignal sind. Ein mögliches Differenzsignal kann beispielsweise durch die Neigung von zwei geraden Linien 33, 34 gegenein­ ander wiedergegeben werden (Fig. 5), wobei vorzugsweise der Neigungswinkel der beiden Linien dem Abweichungswinkel der Sägeebene 26 von der Führungsfläche 30 in einer Rich­ tung entspricht. Sobald die Führungsfläche 30 so orientiert ist, daß die beiden sich schneidenden Linien 33 und 34 sich decken, ist die Führungsfläche in der entsprechenden Rich­ tung wunschgemäß orientiert.

Bei einer anderen graphischen Darstellungsmöglichkeit wird das Differenzsignal durch den Abstand von zwei parallelen Linien 35, 36 repräsentiert (Fig. 6). Wenn sich diese bei­ den Linien 35, 36 decken, existiert kein Differenzsignal mehr, dann sind Führungsfläche 30 und Sägeebene 26 in der entsprechenden Richtung wunschgemäß orientiert. Es ist da­ bei vorteilhaft, wenn die Anzeige gemäß Fig. 5 und die An­ zeige gemäß Fig. 6 kombiniert werden, die Anzeige gemäß Fig. 5 und die Anzeige gemäß Fig. 6 geben dann die Nei­ gung der Sägeebene 26 relativ zur Führungsfläche 30 in senkrecht aufeinander stehenden Richtungen an. Wenn in bei­ den nebeneinander angeordneten Darstellungen das Differenz­ signal verschwunden ist, ist die Sägeschablone 28 wunschge­ mäß orientiert, diese Orientierung kann dann beispielsweise durch eingeschlagene Führungsstifte 37 fixiert werden.

Die beschriebene manuelle Orientierung der Sägeschablone 28 kann selbstverständlich bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung auch durch einen Roboter erfolgen, der von der Datenverarbeitungsanlage 25 gemäß den dort vorhandenen Datensätzen so gesteuert wird, daß die Führungsfläche 30 parallel zur Sägeebene 26 verläuft.

Damit ist die Vorbereitung der Operation beendet, der Chir­ urg kann nunmehr durch Führung des Sägeblattes 31 längs der Führungsfläche 30 den Knochen mit der gewünschten Orientie­ rung abtrennen, so daß dadurch eine Anlagefläche für ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Prothesenteil entsteht. Dieses Prothesenteil nimmt bei Anlage an dieser Anlageflä­ che die gewünschte Orientierung relativ zum Knochen ein, so daß auf diese Weise eine sehr exakte Positionierung von Prothesenteilen am Knochen möglich wird.

Grundsätzlich wäre es natürlich auch möglich, daß der Säge­ schnitt selbst durch den Roboter durchgeführt wird, wobei dieser dann ebenfalls durch die Datensätze gesteuert wird, die in der Datenverarbeitungsanlage 25 erzeugt werden und dort zur Verfügung stehen.

In gleicher Weise wird bei beiden an das zu ersetzende Ge­ lenk anschließende Knochen vorgegangen, so daß beide Pro­ thesenteile in der gewünschten Weise positioniert werden können. Es ist dadurch sichergestellt, daß nach dem Einbau der Prothesenteile die Knochen die gewünschte Orientierung einnehmen, beispielsweise in der Weise, daß die charakteri­ stischen Richtungen beider Knochen bei gestrecktem Bein ei­ ne durchgehende gerade Linie bilden.

Claims (42)

1. Verfahren zur präoperativ Bestimmung der Positionsda­ ten von Endoprothesenteilen eines mittleren Gelenkes relativ zu den das mittlere Gelenk ausbildenden Kno­ chen, dadurch gekennzeichnet, daß man durch Bewegung der Knochen um jeweils ein äußeres Gelenk, das sich an dem dem mittleren Gelenk abgewandten Ende der beiden Knochen befindet, jeweils einen äußeren Gelenkpunkt bestimmt, daß man im Bereich des mittleren Gelenkes für jeden der beiden Knochen einen Gelenkpunkt be­ stimmt, daß man durch geradlinige Verbindung der bei­ den so gefundenen Gelenkpunkte für jeden der beiden Knochen eine für diesen charakteristische Richtung bestimmt und daß man die Orientierung der Endoprothe­ senteile relativ zu dieser charakteristischen Rich­ tung bestimmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Gelenkpunkte der Knochen am mittleren Ge­ lenk durch Bewegung der beiden Knochen relativ zuein­ ander bestimmt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Gelenkpunkte der Knochen am mittleren Ge­ lenk durch Palpation der Gelenkflächen festlegt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Gelenkpunkte der Knochen am mittleren Ge­ lenk an einem Datensatz bestimmt, der die Kontur der Gelenkfläche am mittleren Gelenk wiedergibt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man den Datensatz der Kontur der Gelenkfläche durch Abtasten der Gelenkfläche und Speichern einer Vielzahl von Positionsdaten von Punkten auf der Ge­ lenkfläche bestimmt.

6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Orientierung der Endoprothesenteile als Anlageflächen für diese die­ nende Sägeebenen bestimmt, die relativ zu der charak­ teristischen Richtung eine vorbestimmte Orientierung einnehmen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sägeebenen senkrecht auf der charakteristi­ schen Richtung stehen.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sägeebenen in einem bestimm­ ten Abstand von dem für den jeweiligen Knochen be­ stimmten Gelenkpunkt am mittleren Gelenk angeordnet sind.

9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der Knochen zur Bestimmung der Gelenkpunkte durch eine Antriebs­ vorrichtung ausgeführt wird.

10. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Ge­ lenkpunkte die beiden das mittlere Gelenk bildenden Knochen sowie die beiden sich an die äußeren Gelenke anschließenden Knochen jeweils mit Markierungselemen­ ten fest verbunden werden, deren Lage im Raum durch eine Meßeinrichtung bestimmt wird, die dieser jewei­ ligen Lage entsprechende Signale erzeugt und einer Datenverarbeitungsanlage zu führt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man als Markierungselemente und Meßeinrichtung Strahlungssender oder reflektierende Flächen bezie­ hungsweise mehrere Strahlungsempfänger verwendet.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man in der Datenverarbeitungsanlage für jedes Gelenk als Gelenkpunkt den Punkt der größten Invarianz bei der Bewegung der beiden das Gelenk bil­ denden Knochen bestimmt.

13. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Markierung einer Sägeebene eine Sägeschablone relativ zu der charakte­ ristischen Richtung des Knochens ausrichtet.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß man die Ausrichtung mittels eines Roboters vor­ nimmt.

15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß man die Ausrichtung manuell vornimmt und dabei durch Messung der Orientierung der Sägeschablone de­ ren Orientierung relativ zu der charakteristischen Richtung laufend bestimmt.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Beobachtung der Abweichung der Orientie­ rung der Sägeschablone zur charakteristischen Rich­ tung Differenzsignale erzeugt, die bei zutreffender Orientierung minimal sind, und daß man diese Diffe­ renzsignale optisch oder akustisch anzeigt.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß man die Differenzsignale durch gegeneinander ge­ neigte Linien anzeigt, die bei zutreffender Orientie­ rung parallel zueinander verlaufen.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Linien sich schneiden.

19. Verfahren nach Anspruch 16, 17 oder 18, dadurch ge­ kennzeichnet, daß man die Differenzsignale durch den Abstand von zwei parallelen Linien anzeigt, deren Ab­ stand bei zutreffender Orientierung verschwindet.

20. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß man die Differenzsignale durch Töne mit variie­ render Lautstärke oder Frequenz darstellt.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß man zwei getrennte Differenzsi­ gnale für Winkelabweichungen in senkrecht zueinander stehenden Ebenen erzeugt.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man die anhand der charakteristi­ schen Richtungen bestimmten Positionsdaten zur Steue­ rung eines Bearbeitungsroboters verwendet.

23. Vorrichtung zur präoperativen Bestimmung der Posi­ tionsdaten von Endoprothesenteilen eines mittleren Gelenkes relativ zu dem das mittlere Gelenk ausbil­ denden Knochen mit an den Knochen festlegbaren Mar­ kierungselementen, einer Meßeinrichtung zur Bestim­ mung der Lage der Markierungselemente im Raum und mit einer Datenverarbeitungsanlage, der von der Meßein­ richtung den Positionsdaten der Markierungselemente entsprechende Signale zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens je ein Markie­ rungselement (7, 8, 17, 18) für die beiden das mitt­ lere Gelenk (4) ausbildenden Knochen (5, 6) sowie für die beiden an diese anschließende, mit diesen über ein äußeres Gelenk verbundene Knochen (19, 20) vorge­ sehen ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungsanlage (25) aus den Signa­ len bei der Bewegung der Knochen (6, 20; 5, 19) und die beiden äußeren Gelenke die Punkte größter Invari­ anz als Gelenkpunkte bestimmt.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungsanlage (25) aus den Signa­ len bei der Bewegung der Knochen (5, 6) um das mitt­ lere Gelenk (4) zusätzlich den Punkt größter Invari­ anz als Gelenkpunkt bestimmt.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 25, da­ durch gekennzeichnet, daß der Datenverarbeitungsanla­ ge (25) ein Tastinstrument zugeordnet ist, das seiner Positionierung entsprechende Signale an die Datenver­ arbeitungsanlage (25) liefert.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungsanlage (25) aus einer Viel­ zahl derartiger Signale, die durch Anlage des Tastin­ struments an einer Gelenkfläche des an das mittlere Gelenk (4) anschließenden Knochens (5, 6) erzeugt worden sind, einen den Verlauf der Gelenkfläche be­ schreibenden Datensatz erzeugt.

28. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungsan­ lage (25) aus der Lage der zwei Gelenkpunkte (CA, CP; CB, CP) der beiden an das mittlere Gelenk (4) an­ schließenden Knochen (5, 6) je eine charakteristische Richtung für den Knochen bestimmt.

29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungsanlage (25) zur Orientie­ rung der Endoprothesenteile als Anlageflächen für diese dienende Sägeebenen (26, 27) bestimmt, die re­ lativ zu der charakteristischen Richtung eine vorbe­ stimmte Orientierung einnehmen.

30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Sägeebenen (26, 27) senkrecht auf der charak­ teristischen Richtung stehen.

31. Vorrichtung nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sägeebenen (26, 27) in einem be­ stimmten Abstand von dem für den jeweiligen Knochen (5, 6) bestimmten Gelenkpunkt (CP) am mittleren Ge­ lenk (4) angeordnet sind.

32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 31, da­ durch gekennzeichnet, daß sie eine Antriebsvorrich­ tung zu Bewegung der Knochen relativ zu den äußeren Gelenken und gegebenenfalls zur Bewegung relativ zum mittleren Gelenk umfaßt.

33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 32, da­ durch gekennzeichnet, daß die Markierungselemente (7, 8, 17, 18) und die Meßeinrichtung (22, 23, 24) als Strahlungssender oder reflektierende Fläche bezie­ hungsweise Strahlungsempfänger ausgebildet sind.

34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 33, da­ durch gekennzeichnet, daß ihr ein Roboter zugeordnet ist, der eine Werkzeugschablone oder ein Werkzeug re­ lativ zu der charakteristischen Richtung ausrichtet.

35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 33, da­ durch gekennzeichnet, daß einem Werkzeug oder einer Werkzeugschablone (28) ein Markierungselement (29) zugeordnet ist, dessen Orientierung von der Meßein­ richtung (22, 23, 24) bestimmt wird, so daß dieser Orientierung entsprechende Signale an die Datenverar­ beitungsanlage (25) übertragen werden.

36. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungsanlage (25) die Orientie­ rung des Werkzeuges oder der Werkzeugschablone (28) relativ zu der charakteristischen Richtung bestimmt.

37. Vorrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungsanlage (25) zur Beobachtung der Abweichung der Orientierung der Sägeschablone (28) zur charakteristischen Richtung Differenzsignale erzeugt, die bei zutreffender Orientierung minimal sind, und daß sie diese Differenzsignale optisch oder akustisch anzeigt.

38. Vorrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzsignale durch gegeneinander geneigte Linien (33, 34) angezeigt werden, die bei zutreffen­ der Orientierung parallel zueinander verlaufen.

39. Vorrichtung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Linien (33, 34) sich schneiden.

40. Vorrichtung nach Anspruch 37, 38 oder 39, dadurch ge­ kennzeichnet, daß man die Differenzsignale durch den Abstand von zwei parallelen Linien (35, 36) anzeigt, deren Abstand bei zutreffender Orientierung ver­ schwindet.

41. Vorrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzsignale durch Töne mit variierender Lautstärke oder Frequenz dargestellt werden.

42. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 37 bis 41, da­ durch gekennzeichnet, daß sie zwei getrennte Diffe­ renzsignale für Winkelabweichungen in senkrecht zu­ einander stehenden Ebenen erzeugt.