DE19813383A1 - Vorrichtung, mit einer Sendereinheit, über die die Position eines medizinischen Instruments im Rahmen eines CAS-Systems erfaßbar ist - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung (10) weist eine Sendereinheit (38) auf, über die die Position eines medizinischen Instruments, insbesondere eines Endoskops, im Rahmen eines CAS-Systems (Computer Assisted Surgery) erfaßbar ist. Es wird vorgeschlagen, daß die Vorrichtung (10) als Adapter (12) ausgebildet ist, der lagefest die Sendereinheit (38) aufweist, und daß der Adapter (12) derart konfiguriert ist, daß er an ein endoskopisches Instrument, insbesondere an ein Endoskop (24), ankoppelbar ist (Fig. 1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, mit einer Senderein­ heit, über die die Position eines medizinischen Instruments, insbesondere eines endoskopischen Instruments, mit Hilfe eines CAS-Systems (Computer Assisted Surgery) erfaßbar ist.

Eine derartige Vorrichtung ist aus G. Krückels et al. "Endoscopic surgery of the rhinobasis with a computer-assisted localizer", Surgical Endoscopy, 10; 453-456, Springer Verlag, 1996, bekannt.

Bei verschiedenen Operationen, wie z. B. in der Neurochirurgie, in der Wirbelsäulenchirurgie und in der Chirurgie im HNO- Bereich, werden zunehmend sogenannte CAS-Systeme (Computer As­ sisted Surgery) eingesetzt. Diese CAS-Systeme bestehen aus min­ destens einer Positionssensoreinheit, die die Lage und/oder die Richtung eines Instrumentes, bspw. eines Endoskops, erfaßt und diese Information an eine Bildverarbeitungseinheit überträgt, in der Daten in Form von CT-, MR- und/oder Ultraschallbildern über den zu therapierenden Körperbereich in dreidimensionaler Form vorliegen. Nachdem über Referenzmarkierungen originale Po­ sitionsdaten korrespondierenden dreidimensionalen Bilddaten zu­ geordnet werden, ist eine lagerichtige Positionserkennung von Instrumenten im Bilddatensatz möglich. Der Operateur besitzt somit die Möglichkeit, sich während einer Operation anhand der auf einem Monitor wiedergegebenen Bilddaten zu orientieren. Voraussetzung für eine möglichst genaue Lokalisierung ist neben der Genauigkeit der Positionserkennung vor allem die geometri­ sche Invarianz der Körperstruktur vom Zeitpunkt der Bilddaten­ erfassung bis zur Operation. Dieses Verfahren eignet sich daher vor allem für Operationen, bei denen harte Körperstrukturen in­ volviert sind und die Weichgewebsverschiebbarkeit gering ist, also Operationen an der Schädelbasis, an der Wirbelsäule, in der Sinuschirurgie.

Bei der eingangs genannten Vorrichtung erfolgt die Positions­ erfassung über mehrere abstrahlende IR-Sender- bzw. Positions­ elemente, deren Signale von entfernt liegenden Kameras erfaßt und einem Rechner zugeführt werden. Über Triangulationsverfah­ ren werden im Rechner die Positionen der IR-Sender und somit die Lage der direkt damit verbundenen Instrumente bestimmt. Die Sendereinheit muß mit dem Instrument, bspw. dem Endoskop, des­ sen Lage bestimmt werden soll, lagefest verbunden sei. Diese Ankopplung muß lagefest und zumindest für die Dauer der Opera­ tion möglichst invariant bleiben. Bei der eingangs genannten Vorrichtung werden entsprechende Sender zum einen an Patienten im zu operierenden Bereich und andererseits an zumindest drei unterschiedlichen Stellen des Instruments angebracht. Diese drei Stellen definieren eine Ebene, deren Lage im Raum eindeu­ tig erfaßbar und somit definierbar ist.

Nachteilig bei der bekannten Vorrichtung ist, daß die dort durchgeführten Ankopplungen und ein Wechsel der Sendereinheit auf ein anderes Instrument, bspw. ein anderes Endoskop, sehr zeitaufwendig und kompliziert ist. Die Sender wurden einzeln von Hand über Klebeverbindungen an bestimmten Stellen auf der Außenseite des Instruments aufgeklebt.

Ein derartiger Wechsel ist vor allem unter klinischen Bedingun­ gen während einer Operation und unter sterilen Anforderungen nur mit hohem Aufwand durchzuführen.

Bei zahlreichen Operationen werden mehrere Instrumente einge­ setzt, und im Laufe einer Operation ist es erforderlich, ein zu Beginn der Operation eingesetztes Instrument, das zwischenzeit­ lich beiseite gelegt wurde, erneut einzusetzen.

Ist bspw. das Instrument ein Endoskop mit einem sogenannten Ge­ radeausblick, so kann dieses Endoskop zu Beginn der Operation dazu verwendet werden, um bspw. über eine Verschiebung längs der Endoskopachse an einen Operationsort herangeführt zu wer­ den, bspw. einem Ort in der Stirnhöhle über die Nase. Soll nun eine Operation bspw. an einem seitlich an der Operationsstelle gelegenen Tumor durchgeführt werden, wird das Endoskop mit dem Geradeausblick durch ein Endoskop mit einem Seitenblick er­ setzt.

Soll am Ende der Operation das Operationsfeld noch einmal auf verbliebene Gegenstände inspiziert werden, ist bspw. wieder das eingängliche Endoskop mit dem Geradeausblick notwendig. Darüber hinaus ist auch häufig der Wechsel von oder zu einem passiven Instrument notwendig, beispielsweise, wenn ein Trokar mit einem Obturator, d. h. ohne Sicht, eingeführt wird.

Damit nun die Position des jeweiligen Instruments bestimmt wer­ den kann, muß jedes Instrument mit zahlreichen, zumindest drei, Sendern versehen werden. Dies ist sehr aufwendig und teuer.

Es sind also während einer Operation zahlreiche Ankoppel- und Lösevorgänge zwischen den Komponenten des endoskopischen Sy­ stems notwendig. Die Komponenten, die an das Endoskop angekop­ pelt werden, sind meist Kameras, die über Kabel mit der Prozes­ soreinheit und einem Monitor verbunden sind. Dabei stellt sich das Problem der Kontamination der sterilen Instrumente über die nicht-sterilen Bauelemente, wie Kameras oder dgl.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrich­ tung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, daß die Positionserfassung des jeweiligen Instruments eindeutig und mit geringem Aufwand durchzuführen ist und daß der Ankop­ pel- bzw. Lösevorgang zwischen Bauelementen des endoskopischen Systems einfach, rasch, sicher und unter sterilen Bedingungen durchgeführt werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Vor­ richtung als Adapter ausgebildet ist, der lagefest dazu die Sendereinheit aufweist, und daß der Adapter derart konfiguriert ist, daß er an ein endoskopisches Instrument, insbesondere an ein Endoskop, ankoppelbar ißt.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die Sendereinheit, über die die Position erfaßt werden soll, nun nicht mehr direkt an dem Instrument oder an anderen Komponenten des endoskopischen Sy­ stems, bspw. an der Kamera, angebracht ist, sondern an dem als separates Bauteil ausgebildeten Adapter, der an ein Bauteil an­ koppelbar ist.

Es ist nicht mehr notwendig, die Sendereinheit bzw. deren Sen­ der nun an jedem Instrument, bspw. an dem Endoskop oder an der Kamera selbst anzubringen, sondern für ein einziges CAS-System ist nur eine einzige Sendereinheit, die an dem als separates Bauteil ausgebildeten Adapter angebracht ist, notwendig. Es können nun bei einer Operation verschiedene Instrumente an den Adapter angekoppelt bzw. von diesem gelöst werden, was sehr einfach und ohne hohe Aufmerksamkeit und auch sehr rasch durch­ zuführen ist. Soll die Position des distalen Endes, also die Spitze des Instrumentes, erfaßt werden, ist beim Wechseln des Instrumentes nur noch die Information notwendig, wieweit die Spitze von dem Adapter entfernt ist, was bspw. durch entspre­ chende Eingaben und Speicherung in der Prozessoreinheit oder durch entsprechende Instrumentenmerkmale von dem CAS-System selbst erfaßt werden kann.

Das Vorsehen dieses Adapters eröffnet nun auch die Möglichkeit, sterile Bereiche des endoskopischen Systems, bspw. das eigent­ liche Instrument, von nicht-sterilen Bereichen, bspw. der Kame­ ra mit den entsprechenden Anschlußkabeln an den im Operations­ saal befindlichen Monitoren, an einer definierten Stelle zu trennen. Es braucht nur noch der Adapter mit seiner Senderein­ heit auf das Erfassungssystem des CAS-Systems abgestimmt zu sein, es können dann beliebig ausgestaltete Instrumente an den Adapter angekoppelt werden.

Dies erhöht erheblich die Flexibilität bei derartigen Operatio­ nen und vereinfacht zugleich die Handhabung des CAS-Systems mit dem entsprechenden Instrumentarium.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Adap­ ter zwischen zwei Komponenten des endoskopischen Systems bring­ bar und mit diesen koppelbar.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß der Adapter samt Senderein­ heit an einer günstigen Stelle in das endoskopische System zwi­ schengeschaltet werden kann. Günstige Stelle bedeutet dabei, daß diese Stelle günstig für die Erfassung der Lage der Sender der Sendereinheit ist und/oder ergonomisch günstig angeordnet ist, ohne den Operateur zu stören.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Adapter derart konfiguriert, daß er an einer ersten Seite an ein proxi­ males Ende eines über die Sendereinheit in seiner Position zu erfassenden Instruments ankoppelbar ist.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß der Adapter an eine einfach zugängliche und das Instrument in seiner Handhabbarkeit nicht störende Stelle angekoppelt wird.

Zum Wechseln des Instruments wird einfach die Verbindung ge­ löst, und es wird ein anderes Instrument über dessen proximales Ende an den Adapter angekoppelt.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Adapter an einer zweiten Seite so ausgebildet wie das proximale Ende des Instruments, an das der Adapter an seiner ersten Seite an­ koppelbar ist.

Diese Maßnahme hat nun den erheblichen Vorteil, daß keine bau­ lichen Veränderungen an den Komponenten, bspw. an der Kamera, durchgeführt werden müssen, die üblicherweise direkt an das In­ strument, bspw. an das Endoskop, angeschlossen werden.

Damit ist es auch möglich, bereits bestehende bzw. standardi­ sierte Bauelemente nach wie vor einzusetzen, es muß lediglich der erfindungsgemäße Adapter zwischengeschaltet werden. Dies trägt nicht nur zur Vereinfachung des CAS-Systems bei, sondern ist äußerst kostengünstig.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Adapter an seiner ersten Seite eine Anschlußkupplung für die Kopplung an eine Okularmuschel auf.

In dieser Ausgestaltung ist der Adapter dazu geeignet, für das am häufigsten bei endoskopischen Operationen eingesetzte In­ strument, nämlich ein Endoskop, einfach angekoppelt zu werden.

Da Endoskope unterschiedlicher Bauart eines Herstellers oder auch mehrerer Hersteller meist standardisierte Okularmuscheln aufweisen, kann der Adapter einfach an bestehende gängi­ ge Endoskopsysteme angekoppelt werden. Eine Okularmuschel bie­ tet relativ große, etwa ringförmige Koppelflächen, so daß der Adapter besonders einfach und fest sitzend anbringbar ist, so daß eine besonders exakte Positionserfassung bei Kopplung mit unterschiedlichen Bauarten von Endoskopen möglich ist.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Adapter an seiner zweiten Seite eine Anschlußkupplung in Form einer En­ doskopokularmuschel auf.

Diese Maßnahme hat nun den erheblichen Vorteil, daß der Adapter an dieser zweiten Seite wie die zuvor erwähnten standardisier­ ten Okularmuscheln ausgebildet ist, somit an die entsprechenden standardisierten Koppelstellen von Kameras einfach angekoppelt werden kann. Auch hier erlaubt wieder die Okularmuschelgeome­ trie eine relativ große und geometrisch günstige, nämlich die kreisförmige Anlagefläche, so daß auch auf dieser Seite eine besonders einfache, rasch durchzuführende und exakt sitzende Verbindung mit den weiteren Bauelementen hergestellt werden kann, so daß insgesamt gesehen der Adapter und somit die Sen­ dereinheit exakt positioniert in das endoskopische System inte­ griert ist.

Es sind auch Ausgestaltungen möglich, bei denen die eigentliche Okularmuschel gegenüber den Standard-Okularmuscheln stark ver­ kleinert ausgeführt ist, wie dies bei reiner Video-Endoskopie üblich ist.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Adapter derart ausgebildet, daß zwischen den Koppelstellen, über die der Adapter mit den beiden Komponenten des endoskopischen Sy­ stems koppelbar ist, ein Bild übertragbar ist.

Diese Maßnahme hat nun den erheblichen Vorteil, daß durch die Zwischenschaltung des Adapters eine Bildübertragung, wenn das Instrument ein Endoskop ist, möglich ist und diese nicht nach­ teilig beeinflußt oder gestört wird. Der Adapter erfüllt also noch eine weitere Funktion, nämlich er dient auch der ungestör­ ten und exakten Bildübertragung.

In vorteilhafter Weise können weitere optische Elemente, insbe­ sondere abbildende Elemente oder Filter, im Adapter angeordnet sein.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen den Koppelstellen des Adapters ein optisches Fenster angeordnet, so daß die eine Koppelstelle hermetisch von der anderen Koppel­ stelle getrennt ist.

Diese Maßnahme hat nun den erheblichen Vorteil, daß der Adapter über das optische Fenster als Trennstelle bspw. zwischen dem sterilen Instrument und der nicht-sterilen Kamera dient, daß zugleich sichergestellt ist, daß ein Bild übertragen werden kann, wenn nämlich das Instrument ein Endoskop ist, und es ist sichergestellt, daß auch trotz mehrerer Wechselvorgänge des In­ struments während einer Operation die beiden Komponenten, die an den Adapter angekoppelt sind, hermetisch voneinander ge­ trennt sind, so daß keine Kontaminationen von der einen Kompo­ nente zur anderen übertragen werden können. Dies trägt neben der einfachen Handhabung auch noch zur hygienisch sicheren Handhabung des endoskopischen Systems bei.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Anschluß­ kupplung zum Koppeln des in seiner Funktion zu erfassenden In­ struments selbstzentrierend ausgebildet.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß der Operateur beim Wechseln des Instruments keine besonders hohe Aufmerksamkeit dem Wech­ sel- und Ankoppelvorgang zuwenden muß, sondern daß lediglich das Instrument an die entsprechende Koppelstelle des Adapters angelegt und bspw. eingedrückt oder eingeschoben werden muß, die Kupplung selbst sorgt dann für die Zentrierung. Dies ist insbesondere bei einer Bildübertragung günstig, da dann die op­ tische Achse des Instruments exakt mit der optischen Achse des Adapters übereinstimmt.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weisen die An­ schlußkupplungen geringe Abweichungen beim Kopplungsvorgang auf.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß der Positionserfassungs­ fehler aufgrund von Toleranzen äußerst gering ist. Insbesondere bei den eingangs erwähnten Geometrien, also den runden okular­ muschelartigen Kopplungsstellen, können exakt sitzende passende Verbindungen ohne großes radiales und axiales Spiel bewerkstel­ ligt werden, wobei trotzdem sichergestellt ist, daß leicht gän­ gige und einfach zu handhabende Kopplungsvorgänge durchgeführt werden können.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Abwei­ chungen der Anschlußkupplungen reproduzierbar.

Diese Maßnahme hat nun den Vorteil, daß aufgrund dieser repro­ duzierbaren Abweichungen entsprechende rechnergesteuerte Aus- bzw. Abgleichmaßnahmen ergriffen werden können, die diese Ab­ weichungen in der gesamten Meßgenauigkeit des CAS-Systems be­ rücksichtigen.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Anschluß kupplung zum Koppeln an das Instrument derart ausgebildet, daß diese beiden nur in einer bestimmten Relativstellung zueinander koppelbar sind.

Bei manchen Instrumenten, bspw. bei Endoskopen mit einem Sei­ tenblick, verläuft die distale Stirnseite nicht exakt recht­ winklig zur Mittellängsachse des Endoskopschaftes, sondern schräg dazu. Das heißt, es gibt Bildeintrittsstellen, die sich näher oder weiter entfernt vom proximalen Ende des Endoskops befinden. In diesem Fall ist es dann gewünscht, das Endoskop in einer einzigen ganz bestimmten Relativdrehstellung zum Adapter bzw. zu der an diesem angebrachten Kamera zu koppeln, was durch entsprechende Orientierungsmerkmale an dem Adapter einfach zu bewerkstelligen ist.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Sender­ einheit derart am Adapter angebracht, daß dessen Sender quer zur Längsachse des Instrumentes angeordnet sind.

Diese Maßnahme hat nun den Vorteil, daß alle Sender etwa den­ selben Abstand zur Spitze des Instrumentes besitzen, so daß sy­ stemimmanente Fehler, die von der Länge des Abstandes beein­ flußt werden, etwa gleich, somit auch wieder rechnerisch zu un­ terdrücken bzw. zu eliminieren sind. Da die Lokalisationsfehler mit zunehmendem Abstand zwischen der zu lokalisierenden Positi­ on, also bspw. der Spitze des Instruments, und den Sendern zu­ nehmen, ist die Anordnung der Sendereinheit quer am Adapter, der wiederum an das proximale Ende des Instruments ansetzbar ist, dahingehend eine optimale Lösung, daß dieser Abstand nicht zu groß ist, gleichzeitig aber die Handhabungsfreiheit am In­ strument durch den Adapter mit dessen Sendereinheit aber nicht beeinträchtigt ist, so daß bspw. die gesamte Länge des Endo­ skopschafts durch den Adapter ungehindert bleibt. Diese Ausge­ staltung ist ergonomisch und platzsparend.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Sender­ einheit etwa stabförmig ausgebildet und erstreckt sich quer zur optischen Achse des Adapters.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die Sendereinheit als kom­ paktes Bauelement ausgebildet ist, das die Handhabbarkeit des Adapters erleichtert. Diese Ausgestaltung ist besonders ergono­ misch und, was die Baulänge betrifft, besonders günstig.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Sender­ einheit derart angeordnet, daß sich deren Sender längs der Längsachse des Instrumentes erstrecken.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die Basislänge für die Be­ stimmung der Spitze des Instrumentes relativ lang ist, somit Meßfehler gering sind. Die Genauigkeit der Erfassung der Dreh­ stellung um die Instrumentenlängsachse ist zwar dann geringer, die Drehstellung als solche ist aber oft weniger genau zu be­ stimmen.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Sender der Sendereinheit flächig verteilt angeordnet.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die Genauigkeit der Positi­ onserfassung höchstmöglich ist.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Sender­ einheit in an sich bekannter Weise Sender auf, die Ultra­ schall-, IR- oder andere elektromagnetische Strahlung aus senden oder auch ein stationäres elektromagnetisches Feld erzeugen.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß eine berührungslose Erfas­ sung der Position über die von den Sendern abgegebenen Strah­ lungen bzw. bspw. Felder über Kameras im Operationssaal erfol­ gen kann.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachste­ hend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils an­ gegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines ausgewählten Aus­ führungsbeispiels näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Adapters, wobei eine Koppelstelle ersichtlich ist, die zur Kopplung mit einer Kamera dient,

Fig. 2 eine weitere perspektivische Ansicht des Adapters von Fig. 1, wobei die der zuvor erwähnten Koppel­ stelle gegenüberliegende Koppelstelle zum Koppeln mit einem Instrument ersichtlich ist,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 eine teilweise geschnittene ausschnittsweise Dar­ stellung von zwei Bauelementen, die gegenüberliegend an den Adapter von Fig. 1 bis 3 angekoppelt werden sollen, nämlich an einer Seite ein Endoskop und an der gegenüberliegenden Seite eine Kamera, und

Fig. 5 stark schematisiert ein CAS-System zusammen mit einem endoskopischen Operationssystem, bei dem, zwi­ schen den beiden Bauelementen Endoskop und Kamera, der Adapter von Fig. 1 bis 4 angeordnet ist.

Eine in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Vorrichtung mit einer Sendereinheit, über die die Position eines medizinischen In­ struments im Rahmen eines CAS-Systems erfaßbar ist, ist in ihrer Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 versehen.

Die Vorrichtung 10 ist als Adapter 12 aufgebaut, der einen mit­ tigen hohlzylindrischen Körper 14 aufweist. An einem Ende des hohlzylindrischen Körpers ist eine Anschlußkupplung 16 vorgese­ hen.

Die Anschlußkupplung 16 ist als mit hier nicht näher bezeichne­ ten Griffmulden versehener Ring 18 ausgebildet.

In den Ring sind drei umfänglich gleichmäßig versetzte Ein­ schnitte 20 längs Sekanten des den Ring umgebenden Hüllkreises eingeschnitten. Durch diese Einschnitte entsteht eine gewisse Flexibilität, so daß in den Ring 18 eine Okularmuschel 22 eines Endoskops 24 eingeschoben werden kann, wie das insbesondere aus den Darstellungen von Fig. 4 und 5 ersichtlich ist.

Die Anschlußkupplung 16 dient also dazu, den Adapter 12 an das proximale Ende eines Endoskops 24, also an die umfängliche Ringfläche, dessen Okularmuschel 22 anzukoppeln.

Ist die Okularmuschel 22 eingeschoben, verursachen die umfäng­ lich gleichmäßig verteilten Einschnitte 20 bzw. die dadurch entstehenden beweglichen Teile des Ringes 18 eine exakte Zen­ trierung der in die Anschlußkupplung 16 eingeschobenen Okular­ muschel 22.

Der hohlzylindrische Körper 14 des Adapters 12 weist an dem der Anschlußkupplung 16 gegenüberliegenden Ende eine weitere An­ schlußkupplung 26 auf, die die Form einer Okularmuschel 28 auf­ weist.

Die Form der Okularmuschel 28 entspricht dabei der der Okular­ muschel 22, die in die Anschlußkupplung 16 eingeschoben werden kann.

Wie aus der Schnittdarstellung von Fig. 3 zu erkennen, ist im Innern des Adapters ein durchgehender optischer Pfad 30 vorhan­ den, dessen optische Achse 32 zugleich die Mittellängsachse des hohlzylindrischen Körpers 14 darstellt. Im Bereich der An­ schlußkupplung 26 ist ein optisches Fenster 34 eingesetzt, das den Pfad 30 hermetisch trennt.

Anders ausgedrückt, ist es nicht möglich, daß Kontaminationen, die bspw. von einer Systemkomponente bspw. der endoskopischen Kamera 46, an die Anschlußkupplung 26 angeschlossen sind, über den inneren Pfad 30 an das an die andere Anschlußkupplung 16 angekoppelte Instrument, bspw. das Endoskop 24, gelangen kön­ nen. Dies gilt selbstverständlich auch für den umgekehrten Fall.

Trotz der hermetischen Trennung durch das optische Fenster 34 ist eine Bildübertragung nach wie vor möglich.

An der Außenseite des hohlzylindrischen Körpers 14 des Adapters 12 ist radial abstehend ein Ansatz 36 angebracht, dessen äuße­ res Ende mit einer Ausnehmung 37 versehen ist, in der eine Sen­ dereinheit 38 eingelegt ist.

Die Sendereinheit 38 ist als Stab 40 ausgebildet, dessen Längs­ achse sich quer bzw. senkrecht zur optischen Achse 32 er­ streckt.

Auf dem Stab 40 sind im Bereich dessen gegenüberliegenden Endes jeweils drei Sender 42 flächig verteilt angeordnet, und zwar derart, daß jeweils drei Sender 42 an den Ecken eines Dreiecks liegen. Der Sinn und Zweck dieser Anordnung wird später in Zu­ sammenhang mit Fig. 5 mit der Arbeitsweise eines CAS-Systems beschrieben.

Eine Schraube 44 dient zur Befestigung bzw. zum Wechseln der Sendereinheit 38 am Ansatz 36. Durch diese Verbindung ist die Relativlage zwischen Sendereinheit 38 und Adapter 12 eindeutig und lagefest.

Wie bereits zuvor erwähnt, dient die Anschlußkupplung 16 dazu, um ein Endoskop 24 anzukoppeln, wie das aus der Darstellung von Fig. 4 ersichtlich ist.

Die Anschlußkupplung 26 dient dazu, um mit einer Kamera 46 ge­ koppelt zu werden.

Die Kamera 46 weist dabei eine Kupplung 48 auf, die über die als Okularmuschel 28 ausgebildete Anschlußkupplung 26 des Adap­ ters 12 geschoben werden kann und über an sich bekannte Elemen­ te verriegelt werden kann.

Die Kupplung 48 ist als Standardkupplung ausgebildet, und dient üblicherweise dazu, die Kamera 46 direkt an eine Okularmuschel 22 eines Endoskops 24 zu koppeln.

Daher ist die Anschlußkupplung 26 als entsprechende Okular­ muschel 28 ausgebildet.

Die Kamera 46 weist ferner einen Fokusring 50 und einen Zoom 52 auf, wobei diese Elemente vom eigentlichen Kamerakörper 54 vor­ stehen.

Zum Verbinden des Adapters 12 mit den beiden Komponenten Endo­ skop 24 und Kamera 46 werden diese, wie zuvor beschrieben, mit­ einander verkoppelt.

In Fig. 5 ist dieser Zustand dargestellt, d. h. die Okular­ muschel 22 des Endoskops 24 ist in die Anschlußkupplung 16 ein­ geschoben, die Kupplung 48 der Kamera 46 ist über die als Oku­ larmuschel 28 ausgebildete Anschlußkupplung 26 geschoben.

Dadurch sitzt der Adapter 12 lagedefiniert und fest zwischen diesen beiden Bauelementen, nämlich Endoskop 24 und Kamera 46.

Die Kamera 46 ist über ein Kabel 56 mit einem Video-Prozessor 58 und dieser wiederum mit einem Endoskop-Monitor 60 verbunden. Der Monitor 60 zeigt das durch das Endoskop 24 ersichtliche Bild. Das Endoskop 24 ist über ein Lichtleiterkabel 62 mit ei­ ner Lichtquelle 64 verbunden. Dieser Zusammenbau stellt ein en­ doskopisches System dar.

In dem Raum, in dem der Zusammenbau aus Adapter 12, Endoskop 24 und Kamera 46 eingesetzt werden soll, bspw. in einem Operati­ onssaal, sind zumindest zwei, bevorzugt drei IR-Kameras 66 angeordnet, die die von den Sendern 42 abgestrahlte IR- Strahlung 68 erfassen.

Da, wie zuvor erwähnt, die Sender 42 an den Spitzen eines Drei­ ecks angeordnet sind, somit eine ganz bestimmte Ebene definie­ ren, ist die Absolutposition des zuvor erwähnten Zusammenbaus über die IR-Kameras 66 eindeutig zu erfassen. Diese Daten wer­ den dann einem CAS-Rechner 80, der über Leitungen 81 mit den IR-Kameras 66 verbunden ist, zugeführt und dort verarbeitet, und zwar zusammen mit Daten über die Lage der Spitze 25 des En­ doskops 24 relativ zur Sendereinheit 38. Damit ist die Lage der Spitze 25 des Endoskops 24 eindeutig zu bestimmen.

Entsprechend wurde durch eine Referenzmessung die Lage eines Patienten bestimmt und auch diese Daten dem CAS-Rechner 80 zu­ geführt. Der CAS-Rechner 80 ist ein Bildverarbeitungssystem, in dem auch die anatomischen Daten des Patienten in Form von CT- oder MR-Bildern vorhanden sind.

Dadurch ist es nun möglich, auf dem CAS-Monitor 82 die Lage der Spitze 25 des Endoskops in Bezug zu den CT- oder MR-Daten dar­ zustellen, bspw. in Form einer Markierung 83, so daß sich der Operateur anhand des Bildes auf dem CAS-Monitor 82 genau orien­ tieren kann.

Endoskop-Monitor 60 und CAS-Monitor 82 können auch miteinander identisch sein, wobei durch Umschalten oder Aufteilung des Bil­ des das Endoskop- und das CAS-Bild abwechselnd oder gleichzei­ tig dargestellt werden können.

Durch die exponierte Lage der Sendereinheit 38 können laufend Positionserfassungen durchgeführt werden, so daß die eingangs erwähnte Technik der Computer Assisted Surgery durchgeführt werden kann.

Das in Fig. 5 nur stark schematisch dargestellte System ist ein sogenanntes CAS (Computer Assisted Surgery)-System 70.

In dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel war im Adapter 12 ein optisches Fenster 34 enthalten.

Es sind operative Einsätze denkbar, bei denen der Adapter 12 nur an die Okularmuschel 22 des Endoskops 24 angekoppelt wird, und keine Kamera 46 angekoppelt wird, sondern das Operations­ feld visuell durch das Endoskop bzw. durch den angekoppelten Adapter 12 hindurch beobachtet wird. In diesem Fall ist dann das optische Fenster 34 nicht notwendig. Ist das Endoskop so ausgebildet, daß weitere Kanäle für Instrumente vorgesehen sind, können diese Instrumente dann durch den hohlzylindrischen Körper 14 des Adapters 12 hindurch in das Endoskop eingeschoben werden und damit entsprechende Manipulationen durchgeführt wer­ den.

Da zuvor das Endoskop 24 aber an Ort und Stelle gebracht werden muß, ist dieser Vorgang selbstverständlich wie zuvor beschrie­ ben im Rahmen eines CAS-Systems durchzuführen, das die Lage des Zusammenbaus aus Endoskop 24 und Adapter 12 bzw. die Lage des­ sen Sender 42 bestimmt.

Chirurgische Instrumente können dann, wenn ihr Endstück okular­ muschelförmig ausgebildet ist, ebenfalls mit dem erfindungs­ gemäßen Adapter gekoppelt werden. Dies gilt bspw. dann, wenn ein Trokar mit einem Obturator ohne Sichtkontrolle an den Ope­ rationsort geführt wird. Das CAS-System ermöglicht dann die laufende Überwachung der erreichten Position. In diesem Fall bleiben die optische Durchgängigkeit und die Möglichkeit der proximalseitigen Kopplung des Adapters ungenutzt.

Claims (18)

1. Vorrichtung, mit einer Sendereinheit (38), über die die Position eines medizinischen Instruments, insbesondere ei­ nes endoskopischen Instruments (24), mit Hilfe eines CAS- Systems (70) (Computer Assisted Surgery) erfaßbar ist, da­ durch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung als Adapter (12) ausgebildet ist, der lagefest dazu die Sendereinheit (38) aufweist, und daß der Adapter (12) derart konfiguriert ist, daß er an ein endoskopisches Instrument, insbesondere an ein Endoskop (24), ankoppelbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Adapter (12) zwischen zwei Komponenten (24, 46) eines endoskopischen Systems bringbar und mit diesen koppelbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Adapter (12) derart konfiguriert ist, daß er an einer ersten Seite an ein proximales Ende eines über die Sendereinheit (38) in seiner Position zu erfassenden Instruments ankoppelbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Adapter (12) an einer zweiten Seite so ausgebildet ist wie das proximale Ende des Instruments, an das der Adapter (12) an seiner ersten Seite ankoppelbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der Adapter (12) an seiner ersten Seite eine An­ schlußkupplung (16) für die Kopplung an eine Okularmuschel (22) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Adapter an seiner zweiten Seite eine Anschlußkupplung (26) in Form einer Endoskopokularmuschel (28) aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Adapter (12) derart ausgebildet ist, daß zwischen den Koppelstellen, über die der Adapter (12) mit den beiden Komponenten (24, 46) des endoskopischen Sy­ stems koppelbar ist, ein Bild übertragbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Koppelstellen des Adapters (12) ein optisches Fenster (34) angeordnet ist, so daß die eine Koppelstelle hermetisch von der anderen Koppelstelle getrennt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen den Koppelstellen des Adapters (12) wei­ tere optische Elemente, insbesondere abbildende Elemente oder Filter, angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Anschlußkupplung (16) zum Kuppeln des in seiner Position zu erfassenden Instruments selbst­ zentrierend ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Anschlußkupplungen (16, 26) geringe Abweichungen beim Kopplungsvorgang aufweisen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abweichungen der Anschlußkupplungen (16, 26) reprodu­ zierbar sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Anschlußkupplung (16) zum Koppeln an das Instrument derart ausgebildet ist, daß diese beiden nur in einer bestimmten Relativstellung zueinander koppel­ bar und/oder verriegelbar sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Sendereinheit (38) derart am Adapter (12) angebracht ist, daß dessen Sender (42) quer zur Längsachse des Instrumentes angeordnet sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendereinheit (38) etwa stabförmig ausgebildet ist und sich quer zur optischen Achse (32) des Adapters (12) er­ streckt.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Sendereinheit (38) derart angeordnet ist, daß sich deren Sender längs der Längsachse des In­ strumentes erstrecken.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Sender (42) der Sendereinheit (38) flächig verteilt angeordnet sind.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Sendereinheit (38) Sender (42) auf­ weist, die Ultraschall-, IR- oder andere elektromagneti­ sche Strahlung aus senden oder auch ein stationäres elek­ tromagnetisches Feld erzeugen.