[发明专利]手术标记元件、手术参考单元和手术导航系统

说明书

本发明涉及用于导航系统的参考单元的标记元件，特别是医疗或手术标记元件，该标记元件被设计用以反射电磁辐射。为了改进这样的标记元件，使得所述参考单元在空间中的位置和/或定向的确定得到改进，所述标记元件应当包括具有多个回射元件的层。本发明还涉及改进的参考单元和改进的导航系统。

技术领域

本发明涉及用于导航系统的参考单元的标记元件，特别是医疗或手术标记元件，该标记元件被构造用以反射电磁辐射。

此外，本发明涉及参考单元，特别是医疗或手术参考单元，可以用具有至少一个手术标记元件的手术导航系统来检测该参考单元在房间中的位置和/或定向。

另外，本发明涉及导航系统，特别是医疗或手术导航系统，其具有包括至少三个标记元件的至少一个参考单元，并且具有用于检测该参考单元在房间中的位置和/或定向的至少一个检测装置，其中，参考单元包括至少一个手术标记元件。

背景技术

例如，从DE 10 2007 011 595 A1已知呈手术或医疗标记元件、参考单元和导航系统形式的标记元件、参考单元和导航系统。特别地是，覆盖有反射电磁辐射(特别是红外辐射)的特定膜的球体由此用作标记元件。为了确定参考单元在房间中的位置和/或定向，三角测量的原理通过导航系统来实现。基于两个呈相机形式的检测器的定向的例如角度测量值和比例来计算来自参考单元的三维信息。参考单元的属性由此在图像数据中被识别出来并被映射。还已知的是，取决于要求，将人造信号施加至参考单元并对该人造信号进行测量。例如，待测量的参考单元的属性与存在于手术室中的背景之间的特别良好的关系通过自发光标记元件来实现，该自发光标记元件也被称为所谓的主动标记元件。

已知的涂布有特定膜的被动标记元件的问题具体在于，它们只进行漫反射，使得由导航系统发出的电磁辐射的总是仅一小部分被送回到导航系统。这特别是归因于以下事实，即：在反射表面的情况下，辐射仅在正交方向上被反射回辐射源。

发明内容

因此，本发明的目的是改进上述类型的标记元件、参考单元和导航系统，使得参考单元在房间中的位置和/或定向的确定得到改进。

根据本发明，在上述类型的标记元件中实现了这个目的，其中，该标记元件包括包含多个回射元件的层。

根据本发明提出的解决方案特别允许冲击在标记元件上的电磁辐射被大致完全反射回来，即，大致完全回射。因此，电磁辐射在与它冲击标记元件且特别是冲击在标记元件的回射元件上的方向大致平行地反射回来。此外，对于所有回射元件，特别是在它们被构造成球体形式的情况下，具有完全相同的直径并非绝对必要的。这并不重要，特别是因为每个单独的回射元件均再次在相同的方向上将入射光反射回来。因此，它不依赖于回射元件的尺寸。

如果回射元件被构造成球体形式，则可以以特别简单的方式生产标记元件。球体(特别是玻璃球体)可以被大量且高度可重复地制造出来。入射光平行于入射方向被球体反射回来。

为了也能够设计具有小直径的标记元件以便回射，球具有在约10μm至约50μm范围内的直径是有利的。特别是，球体具有约20μm的直径是有利的。

有利地是，回射元件由玻璃或塑料材料制成。球体特别可以由玻璃和塑料材料以高数量和高精度制成。

特别有利的是，制造回射元件的材料的折射率具有在约1.5至约2.5范围内的值，特别是具有约1.93的值，或者该折射率具有在约2.5至约3.4范围内的值，特别具有约2.9的值。如后面提出的，特别是，如果回射元件设置有保护层，则该规定范围内的折射率的值是有利的。在这种情况下，尽管存在保护层，但回射元件的折射率与涂层的折射率匹配以实现期望的回射是有利的。

如果由多个回射元件组成的层被形成为单层，则可以特别低成本且高效地生产标记元件。特别是，标记元件的外表面完全设置有单层回射元件是有利的。以这种方式，标记元件的整个表面可以使入射的电磁辐射的最大可能部分在该电磁辐射冲击在标记元件上的方向上返回。