外科的参照设备、外科的导航系统和方法与流程

本发明涉及一种外科的参照设备，其包括具有至少两个或更多个构造成用于反射和/或发射射束的外科的标记元件的标记装置以及用于将标记装置固定在病人身体上的固定装置，其中，标记元件构造出标记元件布置结构，用以限定在病人身体上的参照。

此外，本发明还涉及一种外科的用于追踪空间中的外科的参照设备的导航系统，其中，导航系统包括具有带至少两个或更多个标记元件的标记装置的参照设备、用于探测由标记元件发出或反射的射束的并提供相关的定位数据的检测设备以及数据处理设备，数据处理设备用于处理定位数据并且以此为基础地获知空间中的参照设备的方位和定向。

此外，本发明还涉及一种用于以外科的导航系统追踪空间中的外科的参照设备的方法。

背景技术：

开头提到的类型的参照设备是公知的，其尤其是在膝盖或髋部修复手术中得到使用，以便使施术者容易进行人造膝关节或人造髋关节的移植。参照设备固定在身体部分上，参照设备在空间中的运动应当借助导航系统进行追踪。借助由导航系统在探测来自于标记元件的射束(尤其是电磁射束和特殊的红外线射束)的情况下所获知的定位数据，数据处理设备可以算出对于数据处理设备来说已知的标记元件布置结构的方位和定向，由此，数据处理设备获知待追踪的身体部分(尤其是股骨或胫骨)在空间中的方位和定向。

为了得到可靠的参照，标记装置被设计成刚性的物体(所谓的“刚体”)，其具有标记元件彼此间的固定预设的、对于导航系统来说已知的相对布置。为了实现稳定的参照，参照设备经由固定装置，通常经由接骨螺钉局部双皮质地旋拧在股骨或胫骨上，并且由此牢固地固定在股骨或胫骨上。然而，这会导致重大的侵害性的手术，在一些施术者和病人中对于该手术存在保留意见。为了减小侵害性而公知的是，将刚体固定在绕股骨或胫骨放置的环圈上，然而这在实践中被证实对于参照的精确度来说是不利的。

技术实现要素：

本发明的任务是提供一种按类属的参照设备和一种按类属的导航系统，该导航系统能够实现在将参照设备固定在病人身体上的情况下的更小的侵害性。

该任务在开头提到的类型的参照设备中根据本发明通过如下方式来解决，即，将标记元件布置结构设计成非刚性的，其中，两个或多个标记元件彼此间定位可变。

在根据本发明的参照设备中得到如下可能性，即，两个或多个标记元件相对彼此间定位可变，并且可以相对彼此运动。允许标记元件布置结构的几何形状发生改变。由此放弃用于限定参照的、对于参照的可靠性而言需要刚性的标记元件布置结构的“刚体”的常规构思，其中，各个标记元件彼此刚性地连接，并且不能够相对彼此运动。如下思想随之应用于本发明中，即，只要在按规定地使用参照设备和导航系统的情况下标记元件的相对运动相对于标记元件布置结构的绝对运动通常是很小的话，那么在非刚性的标记元件布置结构中就可以允许标记元件有相对彼此的运动性，绝对运动以在身体部分运动时参照设备的运动为基础。

利用根据本发明的参照设备与例如在经由接骨螺钉进行固定的参照设备的情况下相比，尤其能够使身体部分受到更少侵害地被标记。优选地，尤其得到如下可能性，即，将标记元件通过环圈或类似装置固定在病人身体上。然而，相对于常规的同样以环圈固定在身体部分上的“刚体”，根据本发明的参照设备的优点却以标记元件的相对运动性为基础。在常规的具有刚性的标记元件布置结构的参照设备中无法确定标记装置在空间中的运动是否以身体部分的运动或以标记装置基于非刚性的固定而相对于身体部分的运动为基础。在使用根据本发明的参照设备的情况下，相比之下这就可以在假设的情况下确定标记元件彼此间的相对运动性小于标记元件布置结构在空间中由于身体部分的运动而导致的绝对运动。

标记元件优选可以彼此分开地定位，尤其是能够单独固定在病人身体上或固定装置的承载体上。由此，参照设备也被证实是特别多样性的。标记元件可以如下这样地定位，即，即使当标记元件相对彼此定位发生变化时，标记元件也可以被导航系统的检测设备尽可能好地观察到，并且可以实现尽可能精确的参照。

已被证实有利的是，标记元件成对地彼此间定位可变。

也可以设置的是，其中一部分标记元件中相对彼此定位不可变，而其中至少一个另外的标记元件相对于最先提到的标记元件定位可变。

优选地，标记元件成组地彼此间定位可变，其中，一组标记元件包括至少两个标记元件，并且存在有两组或多组标记元件。

特别有利的是，固定装置如下这样地构造，即，标记装置可以非侵害性地固定在病人身体上。“非侵害性”在本文中尤其被理解为，在没有切口的情况下，特别是在没有单独的仅用于固定标记装置的切口的情况下，并且/或者在没有使用骨锚固元件的情况下，标记装置可以固定在病人身体上。

有利地，固定装置在一个或多个标记元件上包括固定元件。可以为每个标记元件配属自身的固定元件，或者可以为两个或多个标记元件配属共同的固定元件。标记元件的固定元件可以是相同或不同的。经由固定元件可以直接固定在病人身体上，或者间接地例如经由下面将提到的承载体固定在病人身体上。

在根据本发明的参照设备的有利的实施方式中，至少一个固定元件包括粘贴层。经由粘贴层，标记元件可以例如直接以粘贴的方式固定在病人身体或承载体上，承载体本身固定在病人身体上。

替选或补充地可以设置的是，至少一个固定元件是尼龙带或钩连带，用以与固定装置的承载体上的钩连带或尼龙带协同作用。通过尼龙带与钩连带的协同作用可以形成链式连接固定，用以将标记元件固定在承载体上。可以为每个标记元件配属单独的尼龙带或钩连带，或者为多个标记元件配属共同的尼龙带或钩连带。

替选或补充地可以设置的是，至少一个固定元件是或包括外科的骨锚固元件。至少一个固定元件可以是骨锚固元件，例如接骨螺钉或克氏针。其他类型的固定元件优选是尼龙带或钩连带、吸盘或包括粘贴层的固定元件。经由骨锚固元件固定在骨头上的标记元件可以形成病人身体上的特别稳定的参照，用以改善精确度。当涉及为了获知标记元件布置结构的方位和定向的变化而区分标记元件布置结构的绝对运动和标记元件彼此间的相对运动时，该参照可以由导航系统更可靠地观察到。

有利的是，固定装置具有或构造为配属于多个标记元件的承载体，在承载体上固定或能够固定有标记元件。经由承载体，多个标记元件可以共同地固定在病人身体上。

承载体优选形状可变，由此，其可以以简单的方式匹配于病人的人体结构。

有利的是，标记元件能够彼此分开地定位在承载体处并且尤其是定位在其上，由此赋予参照设备高的多样性。

有利的是，至少一个标记元件能够例如经由包括能拆除的粘贴层或吸盘的固定元件或者经由具有形式为尼龙带和钩连带的固定元件的链式连接以能拆除的方式固定在承载体上。由于标记元件能够以能拆除的方式固定在承载体上，所以标记元件可以重新定位。这例如通过如下方式允许例如提高由标记元件布置结构形成的参照的精确度，即，标记元件布置结构的几何形状和/或大小以如下方式改变，使导航系统易于区分标记元件彼此间的相对运动和参照设备的绝对运动。

可以设置的是，至少一个标记元件以不能拆除的方式固定在承载体上，例如与该承载体缝合，粘贴到该承载体上，或者与该承载体热焊接。

承载体优选具有钩连带或尼龙带，用以与一个或多个标记元件上的尼龙带或钩连带协同作用。像已经提及的那样，一个或多个标记元件由此可以经由链式连接以能拆除的方式与承载体连接。

在根据本发明的参照设备的有利的实施方式中已被证实有利的是，承载体是纺织复合物或包括这种纺织复合物。纺织复合物可以以简单的方式匹配于病人的人体结构，由此，参照设备具有高的多样性。尤其能够以简单的方式将标记装置非侵害性地固定在病人身体上。

承载体在有利的实施方式中是绷带或包括这种绷带。其例如是可卡扣住的且优选长度可变的绷带，其可以以简单的方式匹配于不同大小的身体部分。

在参照设备的另一有利的实施方式中，承载体有利地是软管体或袜形体或者包括这种软管体或袜形体。承载体尤其可以是呈环形的、软管状或袜状地套在身体部分上，并且由此固定在该身体部分上。为了匹配于病人，承载体具有可变形的、例如橡胶弹性的构造。

在参照设备的结构上简单的设计方案中有利的是，承载体可以粘贴在病人身体上。通过将承载体构造为粘贴件，参照设备可以特别简单地设计并固定在病人身体上。

尤其是在最后提到的有利的实施方式中有利的是，承载体具有膜状的构造。

在根据本发明的参照设备的另一有利的实施方式中，承载体包括至少一个空腔或构造出这种空腔，并且包括至少一个用于抽吸线路和/或压力线路的联接元件，其中，可以给至少一个空腔加载以负压或过压。经由至少一个联接元件可以给至少一个空腔加载以负压或过压，由此，可以提高承载体的形状稳定性。例如，该构造方案在形式为绷带、环圈或软管体或袜形体的承载体中使用，其中，承载体可以易于操纵地在形状改变的情况下固定在病人身体上。在随后加载以过压或负压的情况下，可以提高承载体的形状稳定性。由此，例如能够减小标记元件相对彼此的运动性并同时能够更可靠地使承载体固定在病人身体上。

可以设置的是，固定装置在一个或多个标记元件上包括固定元件和/或至少一个布置在承载体上的固定元件，固定元件是吸盘或包括这种吸盘。经由吸盘可以使标记元件固定(在承载体上或直接固定在病人身体上)，或者承载体可以易于操纵地以能拆除的方式固定在病人身体上。

承载体可以在其在按规定使用中朝向参照设备的侧上包括提高摩擦值的元件，利用提高摩擦值的元件可以实现承载体与病人身体之间的尽可能大的摩擦。例如设置有点状或条带状的提高摩擦值的元件，其尤其是由硅酮材料构成。

为了实现结构上简单的设计方案，相同的标记元件是有利的。

像已经提及的那样，本发明也涉及一种外科的导航系统。开头提出的任务在按类属的外科的导航系统中根据本发明通过如下方式解决，即，参照设备是开头所描述的类型的参照设备。

在根据本发明的导航系统中尤其能够确定的是，是否能够把标记元件的运动归因于其上固定有参照设备的身体部分的运动或者归因于标记元件在标记元件布置结构内部的运动，其中，标记元件可以彼此相对运动。在标记元件在标记元件布置结构内部的彼此间的相对运动性方面，由数据处理设备尤其假设的是，该相对运动性在使用导航系统的情况下通常小于参照设备在空间内的绝对运动。

结合根据本发明的参照设备的阐述已经能够实现的优点在使用导航系统的情况下同样可以实现，从而为了避免重复在这方面可以参照之前的实施方案。此外可以参考对参照设备的有利的实施方式进而以其实现的优点的阐述。

有利的是，数据处理设备如下这样地构造和编程，即，当参照设备在空间中发生运动时，数据处理设备借助定位数据获知标记元件布置结构的几何形状。各个标记元件彼此间的方位或者其相对定向限定出标记元件布置结构的几何形状。数据处理设备可以在一定程度上“自动”获知该几何形状，而该几何形状对于数据处理设备来说不必已知，例如在常规的参照设备中是这样的情况。由此尤其也得到如下可能性，即，参照设备在没有事先知道的情况下关于其存在性进行自动鉴别。

可以设置的是，在导航系统的提示单元上给用户输出病人的身体部分与固定在上面的参照设备在空间中运动的指示。借助定位数据，数据处理设备可以分析、获知和存储标记元件的数量和相对定向进而是标记元件布置结构的几何形状，以便作为用于追踪空间中的参照设备的标记元件布置结构的基础。

数据处理设备优选可以如下这样地构造和编程，即，数据处理设备在追踪空间中的参照设备的情况下通过分析定位数据同样自动地确定标记元件布置结构的变化。所存储的几何形状可以必要时通过标记元件布置结构的重新确定的几何形状来代替。

有利地，数据处理设备如下这样地构造和编程，即，数据处理设备获知标记元件在标记元件布置结构内部具有哪种自运动性，并且数据处理设备在存储单元中存储相应的自运动性，或者更新已经存储的自运动性，并且作为随后获知参照设备在空间中的方位和定向的变化的基础。这一点优选在如前述那样地开始获知标记元件布置结构的几何形状时或紧随其后，例如还要在执行实际的手术之前进行。然而也可行的是，这一点在手术期间在追踪空间中的参照设备时执行。标记元件的各自的自运动性尤其可以被数据处理设备连续监控和更新。

标记元件的自运动性在本文中尤其被视为其在标记元件布置结构内部相对其他标记元件运动的可能性。这种运动例如可以归因于其上固定有参照设备的身体部分发生变形、归因于其上固定有标记元件的承载体发生运动或变形，或者归因于在与承载体非刚性地连接的情况下标记元件相对于承载体发生运动。

由于对于数据处理设备来说标记元件的自运动性是已知的，所以数据处理设备在追踪参照设备时可以补偿标记元件的导致标记元件布置结构的几何形状发生变化的运动。相应地，数据处理设备可以获知标记元件是否在自运动性之内进而是在一定程度上“在允许的边界之内”运动。在这些边界之内，数据处理设备将标记元件在标记元件布置结构内部的定位视为是正确的。

优选地，数据处理设备如下这样地构造和编程，即，其在获知标记元件的自运动性时考虑各标记元件在标记元件布置结构内部能够相对于标记装置的其他的标记元件运动了多少和/或沿哪个空间方向运动。例如，数据处理设备以三个成对地相互垂直的轴线限定出针对标记元件的相应的运动性的椭圆体，轴线上的数值分别说明了标记元件的能够沿相应的轴线在标记元件布置结构内部运动的能力。

有利的是，数据处理设备如下这样地构造和编程，即，数据处理设备依赖于相应的自运动性的大小地在获知参照设备在空间中的方位和定向发生变化的情况下对标记元件的定位数据进行不同地加权，其中，具有较小的自运动性的标记元件与较大的自运动性的标记元件相比得到更大的加权。数据处理设备可以将比较小的自运动性的标记元件视为比比较大的自运动性的标记元件更可信。这就允许使数据处理设备获知归因于标记元件的定位数据的可确定性或精确度的标准。相应地，数据处理设备可以在追踪参照设备时在确定标记元件布置结构的情况下，与不太可信的标记元件的定位数据相比对可信的标记元件的定位数据进行更强地加权。由此也可以确定用于可确定性和精确度的尺度，以该精确度识别出标记元件布置结构。

有利的是，数据处理设备如下这样地构造和编程，即，数据处理设备在考虑标记元件的自运动性的情况下评估精确度，使得能够获知参照设备在空间中的方位和定向的变化，并且在精确度不足的情况下，数据处理设备在导航系统的提示单元上建议性地输出对至少一个标记元件的方位进行改变或将至少一个另外的标记元件添加至标记元件布置结构中的指示。为了利用参照设备实现尽可能精确的参照的目的，数据处理设备优选在开始识别和鉴别出标记元件布置结构和标记元件的自运动性的情况下，就已经可以在提示单元(例如显示器)上输出一个或多个指示。通过改变一个或多个标记元件的定位或者添加至少一个标记元件可以提高用于精确度的标准，可以以该精确度追踪空间中的参照设备。

例如，数据处理设备如下这样地构造和编程，即，数据处理设备输出相关于改变如下标记元件的定位的指示，该标记元件的自运动性超过阈值运动性。

有利地，数据处理设备如下这样地构造和编程，即，数据处理设备在获知参照设备在空间中的方位和定向发生变化时获知各标记元件在标记元件布置结构内部的运动是否超过阈值运动。如果追踪空间中的参照设备，那么数据处理设备可以借助定位数据确定标记元件是否以某种方式在标记元件布置结构内部相对于其他超过阈值运动的标记元件运动。例如检查标记元件的运动是否位于自运动性之内，尤其是处于标记元件的之前提到的运动性椭圆体之内。

有利的是，数据处理设备如下这样地构造和编程，即，数据处理设备在获知参照设备在空间中的方位和定向发生变化的情况下，与在标记元件布置结构内部的运动较小的其他标记元件的定位数据相比，对相应的标记元件的定位数据在受到肯定的情况下不那么强地进行加权。像已经提及的那样，这得到如下可能性，即，在追踪参照设备时将标记元件视为具有不同的可信度。与其运动超过阈值运动的标记元件相比，在标记元件布置结构内部具有较小的运动的标记元件为了追踪参照设备可以较高地加权。

有利地，数据处理设备如下这样地构造和编程，即，数据处理设备在获知参照设备在空间中的方位和定向发生变化的情况下忽略相应的标记元件的定位数据，只要数据处理设备借助剩余的标记元件的未忽略的定位数据能够明确地获知参照设备在空间中的方位和定向。其运动超过阈值运动的标记元件可以在确定标记元件布置结构时被忽略，只要借助剩余的标记元件的定位数据能够明确地确定标记元件布置结构。在一定程度上仅考虑被数据处理设备视为“有效”的标记元件，以便确定标记元件布置结构。

以相应的方式可以设置的是，在检测设备的视野之外的标记元件被忽略，也就是说，当数据处理设备确定对于相应的标记元件不存在定位数据时被忽略。于是，数据处理设备借助剩余的标记元件的定位数据就能够执行对标记元件布置结构的鉴别，只要这是明确可行的。

可以设置的是，对于数据处理设备来说，身体本身的结构或通过该结构限定的轴线、面或平面在空间中的方位是已知的。例如，平面(例如骨盆上口平面)的方位或者身体轴线(例如力学上的股骨轴线或胫骨轴线)在空间中的方位是已知的。这就能够充分利用参照设备的相对身体固定的关系。同样可以利用追踪空间中的参照设备来追踪额定几何形状，例如身体本身的结构、轴线、面或平面。

尤其有利的是，数据处理设备如下这样地构造和编程，即，数据处理设备在知晓参照设备相对于身体本身的结构或者病人的通过该结构限定的轴线、面或平面的方位的情况下评估精确度，使得能够获知身体本身的结构、轴线、面或平面在空间中的方位的变化，并且数据处理设备在精确度不足的情况下在导航系统的提示单元上建议性地输出对至少一个标记元件的位置进行改变或将至少一个另外的标记元件添加到标记元件布置结构中的指示。由此得到如下可能性，即，提高在身体本身的结构、轴线、面或平面方面的精确度。借助参照设备尽可能精确地追踪身体本身的结构、轴线、面或平面对于了解病人的人体结构情况来说，例如在髋部手术或膝盖手术时是有利的。

有利的是，数据处理设备如下这样地构造和编程，即，数据处理设备在导航系统的提示单元上，例如在显示器上，并且优选在实际的手术之前给用户输出与在将标记元件布置在病人的身体上时所要使用的标记元件的数量和/或定位相关的，尤其是与标记元件彼此间的间距和/或标记元件相对彼此的布置相关的指示和/或与经由固定装置将标记元件固定在病人身体上的方式和方法相关的指示。例如，标记元件的数量、彼此间的间距、相对定位、身体部分的类型和/或固定方式可以由导航系统建议，并且由此在布置参照设备时对施术者进行指导和支持。实现这一点的目的尤其是利用参照设备来实现尽可能精确的参照。

已被证实有利的是，导航系统具有存储单元，在存储单元中存储有针对标记元件布置结构在标记元件的数量和/或相对布置方面的、标记元件固定在病人身体上的定位方面的、和/或在标记元件经由固定装置固定在病人身体上的方式和方法方面的模型，并且数据处理设备如下这样地构造和编程，即，数据处理设备在考虑至少一个从存储单元中读出的模型的情况下输出指示。借助模型或“样板”可以给用户输出指示。基于经验值和/或基础知识，施术者可以由此在定位和/或固定标记元件时特别有针对性地受到指导和支持。

像已经提及的那样，本发明还涉及一种方法。同样能够解决开头提出的任务的根据本发明的方法被设置成用于利用之前提到的类型的外科的导航系统来追踪空间中的外科的参照设备，该导航系统包括之前提到的类型的参照设备，其中，导航系统的检测设备探测从标记元件发出的或者反射的射束，并且提供与之相关的定位数据，并且导航系统的数据处理设备对定位数据进行处理用以获知参照设备在空间中的方位和定向，其中，数据处理设备获知参照设备在空间中的方位和定向的变化。

结合根据本发明的参照设备和根据本发明的导航系统就已经能够实现的优点可以在使用该方法的情况下实现。因此，为了避免重复，在各实施方式方面也参照之前的实施方案。参照设备和导航系统的有利的实施方式可以考虑用于形成该方法的有利的实施例，从而与之相关地同样参照之前的实施方案。

附图说明

对本发明优选的实施方式的随后的描述结合附图用于详细阐述本发明。其中：

图1：示出根据本发明的导航系统在应用在病人上时的立体的视图，导航系统包括根据本发明的参照设备的有利的实施方式，其中，导航系统被构造成用于执行根据本发明的方法的有利的实施例；

图2：示出图1中的细节A的放大图；

图3：示出图1的导航系统的(在打开状态下的)参照设备的立体图以及病人的腿；

图4：(部分地)示出参照设备的在固定在参照设备的承载体上之前的标记元件；

图5：(部分地)示出固定在承载体上的标记元件；

图6：示出在根据本发明的参照设备的有利的第二实施方式的情况下相应于图3的图示；

图7：示出在根据本发明的参照设备的有利的第三实施方式的情况下相应于图3的图示；

图8：以侧视图(部分地)示出图7的参照设备；

图9：示出在根据本发明的参照设备的有利的第四实施方式的情况下相应于图3的图示；

图10：以侧视图(部分地)示出图9的参照设备；

图11：示出在根据本发明的参照设备的有利的第五实施方式的情况下的示意性的侧视图；

图12：示出根据本发明的参照设备的有利的第六实施方式的示意性的侧视图；并且

图13：示出根据本发明的参照设备的承载体的示意性的俯视图。

具体实施方式

图1以立体的视图示出了根据本发明的导航系统的占用附图标记10的有利的实施方式以及躺在手术台12上地经定位的病人14。

导航系统10包括形式为计算机18的数据处理设备16和与之联接的形式为显示器22的提示单元20。此外，导航系统10还包括检测设备24，检测设备尤其具有立体摄影机26。利用立体摄影机26可以检测到电磁射束，尤其是红外线射束，并且将相关的信号传送到数据处理设备16上。也可以由立体摄影机26发射电磁射束，该电磁射束被导航系统10的参照设备反射，并且随后又被立体摄影机26检测到。

图1示出了根据本发明的参照设备的占用了附图标记28的有利的实施方式，其在图2中被放大，并且在图3中更详细地示出。参照设备28在本文中固定在病人14的身体部分上，亦即大腿30上，例如接近于膝盖。如果例如在膝盖手术或髋部手术期间，大腿30在空间中发生运动，那么参照设备28也在空间中发生运动。参照设备限定如下参照，借助该参照，导航系统10可以获知参照设备28进而是大腿30在空间中的运动。尤其地，参照设备28的和大腿30的方位和/或定向可以被计算机18获知，随后还将对此进行讨论。

参照设备28包括外科的标记装置32，标记装置具有多个标记元件34。标记元件34设计相同。在本文中总共存在四个标记元件34。

标记元件34的结构由图3至5的示意图得到。每个标记元件34包括基础元件36。基础元件36形成用于反射元件38的底座或支座，反射元件反射立体摄影机26的电磁射束。为了保护反射元件38，标记元件34具有帽状的保护元件40，保护元件覆盖住反射元件38和基础元件36，并且对于立体摄影机26的电磁射束来说是透明的。

参照设备28包括固定装置42，用以将标记装置32固定在病人14上。固定装置42具有承载体44，承载体能够以能拆除的方式固定在病人14上。承载体44在本文中配属于所有标记元件34，这些标记元件像随后阐述的那样可以固定在该承载体上。

在参照设备28中，承载体44是绷带46。绷带46例如可以由纺织复合物制成，或者由橡胶弹性的材料制成。绷带46可以从打开的、纵向延伸的状态(图3)转变成环形的状态，在环形的状态中，绷带呈环形地围绕大腿30。

绷带46长度可变，并且可以自身固定。针对该目的，绷带在第一侧上具有扣眼48，在绷带46的相对置的侧上的绷带区段50引导穿过扣眼，并且由此可以系牢绷带46。替选地，绷带46自身的固定例如可以借助带扣、按钮或链式搭扣来实现(未示出)。

绷带46可变形，由此，其可以特别好地匹配于病人14的人体结构。由于附加的借助绷带区段50和扣眼48调节绷带长度的可能性，使得绷带46进而是参照设备28已被证实是特别多样性的。

在按规定使用的朝向病人14的侧上，承载体44可以具有提高摩擦值的元件，例如由硅酮材料构成的粒结或肋。由此，除了固定绷带46本身以外还得到将绷带46可靠地固定在病人14上的可能性。

此外，固定装置42还包括协同作用的固定元件52、54。

为每个标记元件34都配属了固定元件52，固定元件固定在各自的基础元件36上。固定元件52是尼龙带或钩连带。固定元件54是承载体44上的钩连带或尼龙带，并且可以与各自的标记元件34上的尼龙带或钩连带协同作用。

因此，通过固定元件52、54形成链式连接56。经由链式连接56，标记元件34能够以能拆除的方式固定在承载体44上。每个标记元件34可以单独地固定在承载体44上，并且又可以从该承载体上拆除，由此，标记元件能够彼此分开地定位，并且能够经由固定装置42彼此分开地固定在病人14上。

标记元件34彼此组合地形成标记元件布置结构58。标记元件布置结构58在其几何形状方面是可改变的，这是因为标记元件34彼此非刚性地连接，而是能够单独地固定到承载体44上。标记元件布置结构58的几何形状通过如下方式也会发生改变，即，绷带46发生变形。

因为标记元件34被单独地固定在绷带46上，所以这会导致标记元件34彼此间发生相对运动，并且因此导致标记元件布置结构58的几何形状发生改变。

在此，标记元件34的运动性可以是不同的。一个或多个标记元件34在标记元件布置结构58内部可以比一个另外的或多个另外的标记元件34具有更高的运动性。相反地，一个或多个标记元件34在标记元件布置结构58内部能够比一个另外的或多个另外的标记元件34具有更低的运动性。

标记元件布置结构58的几何形状通过如下方式也会发生变化，即，将至少一个标记元件34重新定位在承载体44上。基于经由链式连接56的可拆除的连接，用户可以从承载体44上拆除至少一个标记元件34，并且将该标记元件以不同定位的方式又固定在该承载体上。

标记元件布置结构58通过如下方式也会发生变化，即，将标记元件34完全移除，或者给标记装置32添加至少一个另外的标记元件34。

下面，在参见图6至12的情况下讨论根据本发明的参照设备的另外的有利的实施方式。针对各自的参照设备的相同或作用相同的特征或部件使用相同的附图标记。

图6示出具有四个标记元件34的参照设备60。固定装置42包括承载体44，承载体构造为自身闭合的呈环形的软管体62(或袜形体62)。

软管体62例如由纺织复合物制成，或者由橡胶弹性的材料制成。尤其地，软管体62可变形，以便匹配于病人14的人体结构。在朝向病人14的侧上同样可以设置有提高摩擦值的元件。在背对病人14的侧上布置有用于与固定元件52协同作用的固定元件54(未示出)。相应地，即使在参照设备60中，标记元件34也可以单独地通过链式连接以能拆除的方式与软管体62连接。

图7和8示出了占用附图标记62的参照设备，其同样包括四个标记元件34。固定装置42具有承载体44。承载体44被设计成粘贴件66。固定装置42包括在粘贴件66上的粘贴层68，经由粘贴层，该粘贴件能够以能拆除的方式安置在病人14上，尤其是大腿30上。

此外，固定装置42在每个标记元件34上还包括同样构造为粘贴层的固定元件70。这允许标记元件34以粘贴的方式固定在粘贴件66上，并且在此单独被定位。优选地，标记元件34可以从粘贴件66上拆除。

替选于粘贴层地，链式连接56可以用于将标记元件34固定在粘贴件66上。

粘贴件66可变形，由此，其可以特别好地匹配于病人14的人体结构。

图9和10示出了占用附图标记72的参照设备，其同样包括四个标记元件34。在参照设备72中取消了用于标记元件34的共同的承载体。代替的是，这些标记元件可以单独固定在病人14上，尤其是大腿30上。针对该目的，固定装置42在每个标记元件34上包括被设计成粘贴层的固定元件70。

每个标记元件34都可以单独以粘贴的方式固定在病人14上。基于大腿30的变形能力，标记元件34也能够相对彼此运动。

显然可以设置的是，经由共同的粘贴层70可以将多个标记元件34粘贴到病人14上。

图11示出了占用附图标记74的参照设备，其中示例性地示出了两个标记元件34。标记元件34经由链式连接56与承载体44(例如绷带46、软管体62或粘贴件66)连接，然而，标记元件也可以通过粘贴层70固定在承载元件上。

在参照设备74中，固定装置42包括固定元件76，其固定在承载体44上的朝向病人14的侧上。固定元件76被设计成吸盘。经由吸盘76，承载体44可以易于操纵地以能拆除的方式固定在病人14上。

由图12中部分地示出的参照设备78示出了仅一个标记元件34。然而，参照设备78却具有多个标记元件34，例如四个标记元件34。

固定装置42包括固定元件80。固定元件80被设计成吸盘，吸盘布置在基础元件36的朝向病人的侧上。经由吸盘80，标记元件34可以易于操纵地以能拆除方式与病人14，尤其是大腿30连接。

被设计成吸盘的固定元件尤其也可以用在参照设备64和74的变体中。

图13以示意性的俯视图示出了在根据本发明的参照设备的有利的实施方式中的承载体44的一个片段。例如，承载体44是绷带46或软管体62。

承载体44形成针对气体的，例如空气的空腔82。经由承载体44上的联接元件84，可以给空腔82加载以负压或过压，由此可以提高承载体44的形状稳定性。在联接元件84上可以存在有阀元件86，以便气密性地封闭空腔82。

导航系统10可以包括压力加载装置，如抽吸泵和/或压力泵。经由在附图中没有示出的抽吸线路和/或压力线路，压力加载装置可以联接到联接元件84上，由此，承载体44可以被泵空或泵送。

例如可以设置的是，承载体44在没有压力加载的情况下固定在病人14上。随后可以对承载体44加载以负压或过压，以便改善在病人14上的固定。同时可以提高承载体44的形状稳定性。由此减小了承载体44的可变形性，由此，同样可以减小标记元件34相对彼此的运动性。

代替参照设备28地或对该参照设备补充地，可以在导航系统10中使用参照设备60、64、72、74和/或78。

在所有参照设备28、60、64、72、74和78中，分别由标记元件34形成的标记元件布置结构58是非刚性的。其基于绷带46、软管体62、粘贴件66的可变形性和大腿30的可变形性尤其会发生变化，以及像所提到的那样，通过重新定位、去除或添加一个或多个标记元件34会发生变化。

所有参照设备28、60、64、72、74和78具有如下大的优点，即，它们可以无侵害性地固定在病人14上，由此可以尤其是在髋部或膝盖手术中避免针对病人14的附加的损伤。

接下来讨论：在空间中追踪参照设备28用以确定大腿30所发生的方位和定向的变化，其中，以下的实施方案在使用参照设备60、64、72、74和/或78的情况下同样适用。

尽管存在标记元件34在标记元件布置结构58的几何形状发生变化的情况下在参照设备28中相对彼此运动的可能性，但对于计算机18来说仍能够基于检测设备24的定位数据来确定参照设备28进而是大腿30的方位和定向变化。这尤其是在考虑到如下假设的情况下实现，即，标记元件34能够彼此间进行相对运动，然而通常却小于标记元件布置结构58在空间中的绝对运动。尽管无侵害性地固定了参照设备28，但由此却可以可靠地获知对大腿30的方位和定向的充分的确定。

在导航系统10中尤其是得到如下可能性，即，当参照设备28在空间中发生运动时，计算机18在一定程度上“自动”获知标记元件布置结构58的几何形状。例如可以在实际的手术之前给用户在显示器22上显示出让大腿30和安置在大腿上的绷带46运动的指示。计算机18分析检测设备24的定位数据，并且能够在事先不知道标记元件34的存在的情况下确定标记元件的数量和相对布置、标记元件布置结构58的几何形状。

标记元件布置结构58的几何形状可以存储在计算机的存储单元88中。

此外，在大腿30运动时，计算机18还可以基于定位数据获知标记元件34的自运动性。在本文中，标记元件34的自运动性尤其可以被视为该标记元件在标记元件布置结构58内部相对于其他标记元件34运动的能力。

标记元件的运动例如通过绷带46自身的变形实现，或者基于大腿30的变形或基于标记元件34非刚性地固定在绷带46上实现。

为了确定自运动性，计算机18能够获知：标记元件34可以在何种范围内运动和/或该标记元件可以沿哪个空间方向运动。例如，计算机18为每个标记元件34限定出运动椭圆体，并且为了追踪空间中的参照设备28假设：标记元件34通常在运动椭圆体的范围内相对于标记元件布置结构58的位置固定的布置来运动。

标记元件34的自运动性也可以存储在存储单元88中。追踪空间中的参照设备28是以标记元件布置结构58的几何形状为基础。

计算机18可以在考虑标记元件布置结构58的几何形状和标记元件34的自运动性的情况下评估精确度，以该精确度能够可靠地追踪空间中的参照设备28。如果计算机18确定不是这样的情况，那么计算机可以例如经由显示器22给用户指示出该状况。指示可以包括如下建议，即，重新定位至少一个标记元件34或添加至少一个标记元件34。在这种重新定位或补充至少一个标记元件34的情况下，导航系统可以重新存储标记元件布置结构58，并且将其作为进一步追踪参照设备28的基础。

为了已经在将参照设备28布置和固定在病人14上的情况下进一步支持用户，可以动用存储在导航系统10中的经验性知识。

例如，在存储单元88中存储有针对标记元件布置结构在标记元件34的数量和/或相对布置方面和/或在标记元件在承载体44上的定位方面的模型(所谓的“样板”)，用以形成标记元件布置结构58的可预设的几何形状。此外，在各模型中可以存储有与参照设备28在病人14上的方式或布置相关的信息或者与各参照设备28、60、64、72、74或78的优点相关的信息。

基于存储在这种模型中的基本知识，计算机18可以经由显示器22指导并且在此支持施术者将参照设备28(或其中一个另外的参照设备)以及尤其是其标记元件34如下这样地固定在病人14上，即，使标记元件布置结构58的几何形状可以被导航系统10预测地可靠识别出来。

在追踪空间中的参照设备28的情况下，计算机18可以在分析定位数据时通过如下方式来补偿标记元件34在标记元件布置结构58内部的运动，即，考虑自运动性。尤其得到如下可能性，即，定位数据依赖于相应的自运动性的大小而进行不同地加权。例如，具有比较小的自运动性的标记元件34的定位数据与自运动性比较大的标记元件34的定位数据相比被视为更可信。这允许给计算机18设立在追踪空间中的参照设备28的情况下针对可靠性和针对可明确性的标准。

在追踪空间中的参照设备28的情况下，为了确定参照设备的方位变化和/或定向变化，由检测设备24在一个接一个的时间间隔中(例如以25Hz的频率)设立数据组。这些数据组在标记元件34的定位数据方面由计算机18检查。计算机18可以例如确定标记元件34在标记元件布置结构58内部的运动是否超过阈值运动。作为阈值条件例如可以考虑标记元件34的之前所获知的自运动性。

如果是这样的情况，那么计算机18可以确定的是，相应的标记元件34的定位数据得到较小的加权，以便对空间中的参照设备28进行鉴别。必要时，标记元件34的定位数据针对持续的确定甚至可以完全忽略。当可以借助剩余的标记元件34的定位数据明确地确定标记元件布置结构58进而是参照设备28在空间中的方位和定向时，这尤其是可行的。

以相应的方式，其在标记元件布置结构58内部的运动没有超过阈值运动的标记元件的定位数据可以考虑为是特别可信的。这种标记元件34例如可以考虑为参照标记元件，借助参照标记元件的定位数据可以推导出标记元件布置结构58在空间中的绝对运动。

计算机18可以在追踪参照设备28期间监控并在需要时更新标记元件34的自运动性，从而可以作为进一步的计算的基础。

以相应的方式，在追踪参照设备期间，在显示器22上也可以给用户输出重新定位至少一个标记元件34或添加至少一个标记元件34的指示，目的在于实现尽可能精确的参照。