Positionsbestimmung eines medizinischen Instruments Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Positionsbestimmung eines medizinischen Instruments.

Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Verfahren und Vorrichtungen zur Positionsbestimmung von medizinischen In- strumenten, insbesondere im Zusammenhang mit der aktiven oder passiven chirurgischen Navigation, bekannt. Beispielsweise werden zur Bestimmung der Lage und/oder der Orientierung des medizinischen Instruments bildgebende Verfahren eingesetzt, die eine Lokalisierung in Echtzeit und damit eine aktive Füh- rung des medizinischen Instruments ermöglichen. Bei anderen medizinischen Anwendungen ist das medizinische Instrument me ^¬ chanisch an einen beweglichen Trägerarm gekoppelt. Die Position des medizinischen Instruments kann in diesen Fällen anhand der Erfassung der Auslenkung bzw. der Lage des Träger- arms erfolgen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Positionsbestimmung eines medizinischen Instrumentes anzugeben, welches sich besonders einfach implementieren lässt.

Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Art mit den weiteren Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei einem Verfahren zur Positionsbestimmung eines medizini- sehen Instruments ist am medizinischen Instrument zumindest ein lichtempfindlicher Sensor angeordnet, auf dem Licht in einem Einfallswinkel einfällt, welches von zumindest einer an einer bekannten Position angeordneten Lichtquelle emittiert wird. Zur Bestimmung der Lage und/oder der Orientierung des medizinischen Instruments wird eine vom Einfallswinkel abhän ^¬ gige Messgröße erfasst. Die Erfindung macht sich die technologische Weiterentwicklung im Bereich der Sensorik zunutze, um ein zuverlässiges System zur Positionsbestimmung anzugeben, das eine präzise Bestimmung der Lage bzw. der Orientierung des medizinischen Instruments beispielsweise im Rahmen einer chirurgischen Navigation ermöglicht. Sensoren mit einer hinreichend guten Auflösung zur präzisen Erfassung des Einfallswinkels weisen kompakte Bauformen auf, deren Größen beispielsweise im Bereich von etwa 1 mm ² liegen. Die Handhabung bzw. Führung des medizinischen Instruments wird daher von dem dort angeordneten zumin- dest einen Sensor allenfalls unwesentlich beeinträchtigt. Er ^¬ findungsgemäß wird die Lage und/oder die Orientierung des me ^¬ dizinischen Instruments zumindest teilweise anhand des ermit ^¬ telten Einfallswinkels bezüglich der zumindest einen Licht ^¬ quelle bestimmt. Die Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann daher mit besonders einfachen Mitteln erfol ^¬ gen .

Als medizinische Instrumente kommen hier insbesondere Pointer in Betracht, die auf medizinische Strukturen zeigen. Andere Ausführungsbeispiele umfassen Instrumente für die laparosko ^¬ pische Chirurgie, insbesondere Laparoskope, Hochfrequenz- und Kryoablationsgeräte .

Zur hinreichenden Bestimmung der Orientierung und/oder der Position können abhängig von der konkreten Anwendung mehrere Lichtquellen, die an verschiedenen vorgegebenen und bekannten Positionen im Raum platziert sind, und mehrere Sensoren am medizinischen Instrument vorgesehen sein. In möglichen Ausführungsbeispielen der Erfindung ist die Bewegung des medizi- nischen Instrumentes auf wenige Freiheitsgrade, beispielswei ^¬ se mittels mechanischer Halteelemente oder Trägerarme, einge ^¬ schränkt, so dass lediglich eine reduzierte Anzahl von Licht ^¬ quellen und/oder Sensoren notwendig ist, um eine vollständige Lagebestimmung zu ermöglichen. Bei einem beispielsweise auf eine lineare Translation eingeschränkten medizinischen Instrument ist es ausreichend, eine Lichtquelle und ein Sensor vorzusehen, da die Position des medizinischen Instruments in diesem Fall schon durch die Erfassung des Einfallswinkels re ^¬ lativ zu der bekannten Position der Lichtquelle vollständig bestimmt ist. Bei einer im Wesentlichen freien Bewegung des medizinischen Instruments im dreidimensionalen Raum ist zumindest eine teilweise Positionsbestimmung durch die Erfas- sung des im Einfallswinkel auf den zumindest einen Sensor auftreffenden und von der zumindest einen Lichtquelle emit ^¬ tierten Lichts möglich.

Vorzugsweise umfasst die Messgröße eine Stromstärke eines zu- mindest teilweise durch den photoelektrischen Effekt hervorgerufen elektrischen Stroms oder einen durch den photoelektrischen Effekt modifizierten elektrischen Widerstand. Insbesondere kann der Sensor zur Erfassung derartiger Messgrößen in Durchflussrichtung oder in Sperrrichtung geschaltete Pho- todioden oder Photowiderstände aufweisen. In einem anderen

Ausführungsbeispiel kommen CCD-Sensoren und/oder photonenzählende Detektoren zum Einsatz, die dazu ausgebildet sind, eine von der einstrahlenden Lichtintensität abhängige Messgröße zu liefern .

In einem möglichen Ausführungsbeispiel der Erfindung emittiert die zumindest eine Lichtquelle Licht mit zumindest ei ^¬ ner Frequenz aus dem infraroten Frequenzbereich. Entsprechend ist der zur Erfassung des emittierten Lichts ausgebildete Sensor als Infrarotsensor ausgebildet, mit dem der Einfalls ^¬ winkel korrekt bestimmt werden kann.

In einem anderen Ausführungsbeispiel emittiert die zumindest eine Lichtquelle Licht mit zumindest einer Frequenz aus dem optisch sichtbaren Frequenzbereich. Mit anderen Worten wird hier zur Positions- bzw. Orientierungsbestimmung des medizinischen Instruments eine herkömmliche Lichtquelle verwendet. Der zumindest eine Sensor ist dann entsprechend als optischer Sensor ausgeführt.

In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel sind meh- rere Lichtquellen vorgesehen, die im Raum an verschiedenen bekannten Positionen angeordnet sind. Die Lichtquellen emittieren Licht mit geringfügig verschiedenen charakteristischen Frequenzverteilungen, insbesondere können die einzelnen

Lichtquellen in einem konkreten Ausführungsbeispiel Licht mit Frequenzen aus sich gegenseitig nicht überlappenden Frequenzbereichen emittieren. Die dem Ursprung des einfallenden

Lichts entsprechende Lichtquelle kann dann beispielsweise mittels eines geeigneten Filters sensorseitig ausgewählt wer ^¬ den. In jedem Fall emittieren die Lichtquellen Licht mit je- weils paarweise voneinander verschiedenen Frequenzverteilungen, so dass eine Zuordnung des Ursprungs des auf den zumin ^¬ dest einen Sensor einfallenden Lichts mittels einer sensor- seitigen Frequenzselektion erfolgen kann. Derartige Ausführungen haben zum Vorteil, dass die zur Positionsermittlung notwendige Anzahl von Sensoren am medizinischen Instrument reduziert werden kann, da die sensorseitige Frequenzselektion eine Ermittlung der Relativposition des Sensors bezüglich verschiedener Lichtquellen ermöglicht. Eine negative Beeinträchtigung der Handhabung des medizinischen Instruments durch die dort angebrachten Sensoren kann daher weiter reduziert werden.

Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zur Positionsbestimmung des medizinischen Instruments der eingangs genannten Art mit den weiteren Merkmalen des Patentanspruchs 6.

Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens ausgebildet, so dass zu- nächst auf die bisherigen Ausführungen verwiesen wird.

Die Vorrichtung zur Positionsbestimmung des medizinischen Instruments umfasst die zumindest eine Lichtquelle, welche an einer bekannten Position im Raum angeordnet ist und den zu- mindest einen lichtempfindlichen Sensor, welcher am medizinischen Instrument befestigt ist. Die Lichtquelle kann insbe ^¬ sondere räumlich separat oder an einem medizinischen Gerät, insbesondere an einer einen C-Bogen aufweisenden Röntgenein- richtung angebracht sein. Die zumindest eine Lichtquelle emittiert Licht, welches unter dem Einfallswinkel auf den Sensor einfällt. Der zumindest eine Sensors ist dazu ausge ^¬ bildet, eine vom Einfallswinkel abhängige Messgröße zu erfas ^¬ sen. Zur Bestimmung der Lage und/oder Orientierung des medi- zinischen Instruments ist der Einfallswinkel aus der Messgrö ^¬ ße ermittelbar.

Gemäß einem möglichen Ausführungsbeispiel umfasst der zumin ^¬ dest eine Sensor zumindest zwei lichtempfindliche Sensorele- mente, beispielsweise Photodioden oder Photowiderstände, die zueinander in einem vorgegebenen Winkel, insbesondere orthogonal zueinander, angeordnet sind. Aus Messgrößen, die von der Intensität des auf das jeweilige Sensorelement auftreten ^¬ den Lichts abhängen, kann der Einfallswinkel unter Berück- sichtigung der Geometrie bestimmt werden. Derartige Messgrö ^¬ ßen sind beispielsweise die Stärke eines Photostroms oder der Betrag eines beleuchtungsabhängigen Widerstands. In anderen Ausführungsbeispielen sind photonenzählende Detektoren oder CCD-Sensoren vorgesehen.

Zur Bestimmung der Position und der Orientierung des medizinischen Instruments im dreidimensionalen Raum umfasst der zumindest eine Sensor in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vier Sensorelemente, deren Sensorflächen paarweise zueinander in einem vorgegebenen Winkel, insbesondere paarweise orthogo ^¬ nal zueinander, angeordnet sind.

In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der zumindest eine Sensor zur Bestimmung des Einfallswinkels mit drei voneinander beabstandeten lichtempfindlichen Sensorelementen versehen, deren Sensorflächen zueinander in einem Winkel oder in einer Ebene angeordnet sind. Plane Ausführungen sind insbesondere in Fällen bevorzugt, in denen ein möglichst großer Messbereich erfasst werden soll, da diese prinzipiell die Erfassung des gesamten oberhalb der Ebene gelegenen Halbraums ermöglichen. Zur Erfassung des Halbraums verlaufen die Sensorflächen der drei lichtempfind ^¬ lichen Sensorelemente plan in der Ebene, wobei vorzugsweise die drei lichtempfindlichen Sensorelemente zueinander in einem Winkel von 120° angeordnet sind.

Sensoren mit ebenen Anordnungen von Sensorelementen sind dahingehend optimiert, eine möglichst große Abdeckung des Mess ^¬ bereichs sicherzustellen. Abhängig von der medizinischen Anwendung kann es jedoch vorkommen, dass die Intensität des auf die einzelnen Sensorelemente einfallenden Lichts nur geringfügig unterschiedlich ist und in Folge dessen der daraus abgeleitete Einfallswinkel mit einer relativ großen Ungenauig- keit behaftet ist. Ein anderes, hinsichtlich der Messgenauig ^¬ keit optimiertes Ausführungsbeispiel umfasst einen Sensor, mit zumindest drei voneinander beabstandeten lichtempfindli ^¬ chen Sensorelementen, die auf einer gemeinsamen Kegelfläche angeordnet sind. Da die Sensorflächen der Sensorelemente nun ^¬ mehr in einem Winkel zueinander angeordnet sind, der u. a. vom Öffnungswinkel der Kegelfläche bzw. des Kegels abhängt, ist die Abhängigkeit der auf die jeweiligen Sensorelemente auftreffenden Intensitäten vom Einfallswinkel vergrößert. Entsprechend kann der Einfallswinkel mit derartigen Anordnun ^¬ gen präziser ermittelt werden.

Es versteht sich, dass sich die Größe des Messbereichs und die Messgenauigkeit in einem gegenläufigen Abhängigkeitsverhältnis befinden (trade-off) . Bei einer ebenen Anordnung, die zu einem Öffnungswinkel von 180° korrespondiert, ist der Messbereich maximal. Je spitzer der Öffnungswinkel der Kegel ^¬ fläche, desto größer die Messgenauigkeit und desto kleiner der Messbereich. In besonders bevorzugten Ausführungsbeispie ^¬ len beträgt der Öffnungswinkel der Kegelfläche zwischen 60° und 80°. Insbesondere bei Sensoren, deren Sensorelemente auf Kegelflä ^¬ chen angeordnet sind, ist gemäß alternativer Ausführungsbei ^¬ spiel vorgesehen, die nach innen gerichteten Sensorflächen gekrümmt oder eben auszubilden. Bei Sensoren, die Sensorele- mente mit ebenen Sensorflächen aufweisen, sind diese vorzugsweise derart angeordnet, dass deren Mittellängsachsen auf der Kegelfläche verlaufen.

Vorzugsweise sind am medizinischen Instrument zumindest zwei lichtempfindliche Sensoren in einem vorgegebenen Abstand angeordnet. Aus dem gegebenen Abstand und den zumindest zwei von den jeweiligen Sensoren erfassten Einfallswinkeln lassen sich dann die Lage und die Orientierung des medizinischen Instruments in der Ebene bestimmen, die von der zumindest einen Lichtquelle und den zumindest zwei Sensoren definiert wird.

In Weiterbildung der Erfindung sind am medizinischen Instrument drei voneinander beabstandete lichtempfindliche Sensoren in einer von einer kollinearen Konfiguration abweichenden An- Ordnung vorgesehen. Derartige Ausführungen ermöglichen die eindeutige Lagebestimmung von im Raum frei beweglichen medizinischen Instrumenten.

Besonders bevorzugt sind zur Positionsbestimmung des medizi- nischen Instruments vier Sensoren vorgesehen, die in Sensorpaaren angeordnet sind. Jedes Sensorpaar ist in einer linea ^¬ ren Anordnung vorgesehen, wobei ein erstes Sensorpaar bezüglich eines zweiten Sensorpaars in einer orthogonalen Konfiguration angeordnet ist.

Vorzugsweise sind mehrere Lichtquellen an verschiedenen bekannten Positionen angeordnet, die Licht mit jeweils paarwei ^¬ se voneinander verschiedenen Frequenzverteilungen emittieren. Der zumindest eine Sensor weist Mittel zur Frequenzselektion, wie beispielsweise entsprechende Filter, auf, so dass die dem Ursprung des auf den zumindest einen Sensor einfallenden Lichts entsprechende Lichtquelle sensorseitig zuordbar ist. Die sensorseitige Frequenzselektion ermöglicht eine Lagebe- Stimmung des zumindest einen Sensors bezüglich Einfallswinkeln, die zu den Positionen der verschiedenen Lichtquellen korrespondieren. Die Anzahl der am medizinischen Instrument vorgesehenen Sensoren kann somit verringert werden, da ein derartig ausgebildeter Sensor die Erfassung von mehreren unabhängigen und zur Positionsbestimmung geeigneten Parametern ermöglicht .

Vorzugsweise sind die lichtempfindlichen Sensoren zur Erfas- sung der Einfallswinkel am medizinischen Instrument vorgese ^¬ hen und die Lichtquellen an bekannten Positionen im Raum angeordnet. Es ist jedoch selbstverständlich, dass eine ent ^¬ sprechend invertierte Anordnung, bei der die Lichtquellen und die Sensoren hinsichtlich ihrer räumlichen Anordnung ver- tauscht sind, gleichfalls dazu geeignet ist, die Position des medizinischen Instrumentes zu bestimmen. Lediglich der Einfachheit halber werden Ausführungsbeispiele mit einer be ^¬ stimmten Anzahl von Lichtquellen und Sensoren konkret beschrieben, bei denen die Sensoren stets am medizinischen In- strument und die Lichtquellen im Raum vorgesehen sind. Die jeweils dazu korrespondierende invertierte Ausführung umfasst entsprechend Vorrichtungen bei denen die Lichtquellen instru- mentenseitig und die Sensoren an den bekannten Positionen im Raum angeordnet sind.

Für eine weitere Beschreibung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele der Zeichnungen verwiesen. Es zeigt in ei ^¬ ner schematischen Prinzipskizze: Fig. 1 ein Sensor zur Erfassung eines Einfallswinkels in einer Schnittdarstellung;

Fig. 2 eine Vorrichtung zur Positionsbestimmung, umfassend eine Lichtquelle und ein medizinischen Instrument mit zwei Sensoren in einer schematischen Darstellung; Fig. 3 ein medizinisches Instrument mit zwei Sensorpaaren in einer orthogonalen Konfiguration in einer schematischen Draufsicht, Fig. 4 eine weitere Vorrichtung zur Positionsbestimmung, bei der der Sensor Mittel zur Frequenzselektion aufweist und mehrere Lichtquellen vorgesehen sind, die Licht unterschied ^¬ licher Frequenzen emittieren, Fig. 5 ein plan ausgeführter Sensor zur Erfassung des Einfallswinkels im dreidimensionalem Raum in einer Draufsicht,

Fig. 6 ein weiterer Sensor zur Erfassung des Einfallswinkels im dreidimensionalen Raum, dessen Sensorelemente auf ei- ner Kegelfläche angeordnet sind, in einer perspektivischen Darstellung .

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Figur 1 illustriert schematisch ein zur Erfassung des Einfallswinkels α ausgebildeten Sensor 1, der zwei Photodio ^¬ den 2 umfasst, deren Sensorflächen 3 in Richtung der Flächennormalen N gerichtet sind. Die Photodioden 2 sind in einem Winkel ß angeordnet, der in dem gezeigt Beispiel 45° beträgt. Entsprechend sind die beiden Sensorflächen 3 hier zueinander orthogonal angeordnet.

Fällt Licht L in Richtung des Einfallswinkels α auf den Sen- sor 1 ein, so erzeugen die Photodioden elektrische Ströme, deren Stromstärken von der auf die jeweilige Photodiode 2 einwirkenden Strahlungsintensität abhängen. Aus dem Verhält ^¬ nis der beiden Stromstärken ist daher der Einfallswinkel α des einfallenden Lichts L ermittelbar.

In einem anderen Ausführungsbeispiel ist zur Ermittlung des Einfallswinkels α ein beleuchtungsabhängiger Widerstand als Messgröße erfassbar. Mittels dem in Figur 1 gezeigten Sensor 1 ist der Einfallswinkel α in der gezeigten Ebene vollständig ermittelbar. Zur vollständigen Bestimmung von Einfallswinkeln α im dreidimensionalen Raum sind in einem anderen möglichen Ausführungsbeispiel Sensoren 1 vorgesehen, die vier Photodioden 2 umfassen. Jeweils zwei der Photodioden 2 sind zueinander, wie in Figur 1 gezeigt, angeordnet. Ein erstes Paar Photodioden 2 erstreckt sich dabei in der in Figur 1 gezeigten Zeichenebe ^¬ ne, ein weiteres, zweites Paar Photodioden 2 ist zu der dargestellten Zeichenebene senkrecht angeordnet.

Figur 2 zeigt ein medizinisches Instrument 4, an dem zwei Sensoren 1 befestigt sind, die zur Erfassung von Einfallswinkeln α,ι, a, ₂ abhängigen Messgrößen ausgebildet sind. Eine Lichtquelle 5 ist an einer bekannten Position im Raum angeordnet. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit kann das Zentrum der Lichtquelle 5 als Ursprung für ein ortsfestes Koordina- tensystem dienen, dessen erste Achse X und zweite Achse Y ge ^¬ zeigt sind.

Die Lichtquelle 1 emittiert Licht L, das auf die jeweiligen Sensoren 1 im Einfallswinkel α,ι, α, ₂ auftrifft. Aus den gemes- senen Einfallswinkeln α,ι, α, ₂ und dem bekannten Abstand Δζ der beiden Sensoren 1 relativ zueinander lässt sich die Position und die Orientierung des medizinischen Instruments 4 in der gezeigten Ebene eindeutig bestimmen. Mit anderen Worten ist die Koordinatentransformation vom ortsfesten Koordinatensys- tem zu dem instrumentenfesten Koordinatensystem in der Ebene durch die Werte für die Einfallswinkel α,ι, α ₂ und dem Ab ^¬ stand Δζ bestimmt. Die erste Achse X' und die zweite Achse Y' des instrumentenfesten Koordinatensystems sind in Figur 2 gezeigt .

Figur 3 zeigt schematisch ein medizinisches Instrument 4, das zur Bestimmung der entsprechenden Koordinatentransformation im dreidimensionalen Raum mit vier Sensoren 1 ausgestattet ist. Die Sensoren 1 eines ersten Sensorpaars 6 sind voneinan ^¬ der im Abstand Δζ angeordnet. Entsprechend sind die Senso ^¬ ren 1 eines weiteren, zweiten Sensorpaars 7 voneinander im Abstand Δζ ' angeordnet. Das erste und das zweite Sensor- paar 6, 7 nehmen zueinander eine orthogonale Konfiguration ein, so dass die Lage und die Orientierung des medizinischen Instruments 4 von den mittels der Sensoren 1 erfassbaren Einfallswinkeln α,ι, α,2, α, ₃ , a,4 und den Abständen Δζ, Δζ ' voll ^¬ ständig bestimmt sind.

Figur 4 zeigt in einer schematischen Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der Sensor 1 zusätzlich ein Filter 8 aufweist, der eine Frequenzselektion des erfassten Lichts L ermöglicht. Die Vorrichtung zur Posi- tionsbestimmung umfasst in diesem Ausführungsbeispiel zwei Lichtquellen 5, die an unterschiedlichen, jedoch bekannten Orten im Raum angeordnet sind. Die beiden Lichtquellen 5 emittieren Licht im sichtbaren Bereich mit geringfügig unterschiedlichen Frequenzen. Mittels des Filters 8 kann eine Fre- quenzselektion derart erfolgen, dass lediglich Licht, welches von einer der beiden Lichtquellen 5 ausgesendet wird, erfasst wird. Entsprechend kann mit dem gezeigten Sensor 1 der Einfallswinkel α,ι bezüglich einer ersten Lichtquelle 9 und der Einfallswinkel 0,2 bezüglich einer zweiten Lichtquelle 10 er- mittelt werden.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Sensors 1 in einer Draufsicht. Der Sensor 1 ist flächig ausgebildet und umfasst drei Sensorelemente 3, deren Sensorflächen 3 in der Zeichenebene verlaufen. Die einzelnen Sensorelemente 3 sind zueinander im Winkel γ angeordnet, der in dem gezeigten exemplarischen Beispiel 120° beträgt.

Ein derartiger Sensor 1 ist dazu ausgebildet, den gesamten oberhalb der Zeichenebene befindlichen Halbraum zu erfassen.

Fig. 6 zeigt einen weiterer Sensor 1 zur Erfassung des Einfallswinkels α im dreidimensionalen Raum in einer perspekti- vischen Darstellung. Der Sensor 1 weist drei Sensorelemente 2 auf, die auf einer Kegelfläche 11 in regelmäßigen Abständen zueinander angeordnet sind. Die Sensorflächen 3 der Sensorelemente 2 sind dabei nach innen gerichtet.

Bei einer derartigen Anordnung weist die von den jeweiligen Sensorelementen 2 erfasste Intensität des einfallenden

Licht L eine starke Abhängigkeit vom Einfallswinkel α auf. Der Einfallswinkel α lässt sich daher mit einem solchen Sen- sor 1 besonders präzise erfassen.

Ein Öffnungswinkel δ der Kegelfläche 11 bestimmt dabei die relative Ausrichtung der Sensorflächen 3 zueinander, der in dem gezeigten Beispiel etwa 65° beträgt. Bezüglich einer wei- teren, die Oberfläche des Sensors 1 bestimmenden Fläche 12 sind die Sensorelemente 2 zueinander im Winkel γ angeordnet, der in dem gezeigten Beispiel etwa 120° beträgt.

Es versteht sich, dass insbesondere die in Figuren 5 und 6 gezeigten Ausführungsbeispiele dazu ausgebildet sind, den vollständigen Raumwinkel a, aus dem das Licht L auf den Sen ^¬ sor 1 einfällt, zu erfassen, und nicht nur einen Winkel be ^¬ züglich einer gegebenen Vorzugsrichtung. Lediglich aus Gründen der besseren Darstellung wurden die Figuren diesbezüglich stark schematisiert dargestellt.

Bei einem Verfahren zur Positionsbestimmung des medizinischen Instruments 4 wird die vom Einfallswinkel α abhängige Mess ^¬ größe mittels zumindest eines am medizinischen Instrument 4 vorgesehenen lichtempfindlichen Sensors 1 erfasst. Zur zumindest teilweisen Bestimmung der Lage und/oder der Orientierung des medizinischen Instruments 4 wird der Einfallswinkel α aus dem gemessenen Wert abgeleitet. Gemäß verschiedenen Anwendungsbeispielen können gegebenenfalls mehrere Sensoren 1 bzw. mehrere Lichtquellen 5 vorgesehen sein, um eine hinreichende Bestimmung der Position und/oder Orientierung des medizinischen Instruments 4 sicherzustellen. Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so is die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge ^¬ schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .

Bezugs zeichenliste

1 Sensor

2 Sensorelement

3 Sensorfläche

4 Instrument

5 Lichtquelle

6 Erstes Sensorpaar

7 Zweites Sensorpaar

8 Filter

9 Erste Lichtquelle

10 Zweite Lichtquelle

11 Kegelfläche

12 Fläche

L Licht

α, α,ι, a, ₂ , a. ₃ , α ₄ Einfallswinkel ß, γ Winkel

δ Öffnungswinkel

Δζ, Δζ ' Abstand

X, X' Erste Achse

Y, Y ' Zweite Achse