ES2260901T3 - Dispositivo de planificacion y guia in situ de un injerto de ligamentos. - Google Patents

Abstract

Dispositivo que permite la planificación y la guía situ, asistida por ordenador, y realizadas en tiempo real, de la colocación de un injerto de ligamentos, que comprende: A) dos cuerpos de referencia rígidos (4, 5) con al menos tres marcadores (6) cada uno y tornillos (7) o pasadores con el fin de fijar los cuerpos de referencia (4, 5) en el fémur (8) o en la tibia (9); B) un puntero (10) con al menos tres marcadores (6); C) un endoscopio (11) D) un ordenador (3) y E) un dispositivo de medida de posición (14) conectado a dicho ordenador (3) y que permite determinar la posición de los marcadores (6) caracterizado porque el dispositivo comprende, además: F) una fuente de rayos X (1) que se puede utilizar antes o después de la operación; G) un receptor (2) de rayos X que permite la recogida de datos de imágenes médicas que se transmiten al ordenador (3), bien sea directamente en formato numérico, bien sea mediante escaneado de la película radiográfica en el ordenador (3) y H) un dispositivo ultrasónico (13) conectado al ordenador (3) y provisto de al menos tres marcadores (6), y porque el ordenador (3) está configurado para: I) recibir los datos que indican el lugar para la colocación del injerto de ligamentos, que se basan en las posiciones ocupadas por el puntero (10) en un fémur (8) o en una tibia (9) así como sobre los datos de imágenes médicas, obtenidas por medio del receptor de rayos X (2) y K) indicar una representación tridimensional de un ligamento, durante la flexión y extensión de la rodilla, mediante el uso de los puntos de fijación del ligamento determinados con la ayuda del puntero (10).

Description

Dispositivo de planificación y guía in situ de un injerto de ligamentos.

La presente invención se refiere a un dispositivo que permite la planificación y la guía in situ asistida por ordenador, y realizadas en tiempo real, de la colocación de un injerto de ligamentos según se define en el preámbulo de la reivindicación 1.

La rotura del Ligamento Cruzado Anterior (ACL) es una lesión común entre los deportistas. La reconstrucción con injerto autógeno utilizando un procedimiento endoscópico invasivo mínimo se ha convertido en estándar en la sustitución del ligamento ACL. Este procedimiento presenta la ventaja de que la cirugía causa un trauma mínimo.

Lamentablemente, según los conocimientos de la técnica actual sobre la colocación adecuada de la colocación de un ACL, aproximadamente el 40% de los ligamentos ACL son actualmente mal colocados. Esto supone un grave problema en la calidad de un procedimiento que, si no se realiza correctamente, puede dar lugar a una degeneración prematura de las estructuras de la rodilla que, a la larga, requiere la sustitución total de la rodilla.

Estas colocaciones incorrectas pueden atribuirse, en parte, a la visión endoscópica local restringida que no proporciona al cirujano una visión global de la posición del ligamento como se observa en el examen post-operativo estándar por Rayos X. Estos límites de puntos de referencia clave identificados de forma endoscópica, para una colocación del ligamento consistente, han llevado a algunos cirujanos experimentados a defender encarecidamente el uso de la fluoroscopia como un procedimiento cuantitativo para comprobar el posicionamiento de forma intraoperativa.

La colocación adecuada del ligamento implica numerosos factores, tales como:

a)

Colocación adecuada de un túnel de perforación con respecto a los puntos clave anatómicos;

b)

Evitación de intrusión;

c)

Asegurar que el alargamiento del ligamento no supere el 10% (rotura de la fibra de colágeno con alargamiento mayor que el 19%);

d)

Tensión y posición adecuadas del injerto para restablecer la estabilidad de la rodilla y

e)

Fijación adecuada del injerto en hueso de buena calidad.

Un procedimiento para la determinación del punto femoral de la implantación del injerto, en caso de sustitución del ACL, se da a conocer a través del documento EP 0 603 089 CINQUIN. Este procedimiento conocido se refiere a la determinación de un punto femoral de implantación del injerto con respecto al punto de implantación del injerto tibial, de modo que la distancia entre estos dos puntos permanezca sin variación durante la flexión y extensión de la rodilla. Este procedimiento conocido comprende el uso de una referencia y un puntero provistos ambos de marcadores emisores de energía, cuya posición dentro de un sistema de coordenadas tridimensional in situ viene determinada por medio de un sistema de medición de la posición tridimensional, por ejemplo, un sistema óptico de medición OPTOTRAK, de Northern Digital, Waterloo, Ontario. El sistema de medición de posición mide la posición de los marcadores con respecto al sistema de coordenadas tridimensional in situ. De este modo, la posición de la punta del puntero se puede determinar por medio de un ordenador. El procedimiento comprende las etapas de:

1)

Implantación de una primera referencia en la tibia;

2)

Colocación de la punta del puntero en un punto T previamente determinado y medir la posición de la punta del puntero con respecto a la primera referencia;

3)

Colocación de la punta del puntero en varios puntos P_{i} en la tróclea del fémur, próximos a la posición en la que se espera el punto invariante;

4)

Cálculo de las distancias del punto T_{1} y cada uno de los puntos P_{i};

5)

Desplazamiento del fémur con respecto a la tibia y cálculo de las variaciones de las distancias entre T_{1} y cada uno de los puntos P_{i};

6)

Selección de ese punto P_{i} entre los puntos P_{i} que muestre la distancia más invariante.

Este procedimiento mide el movimiento de la rodilla para obtener una colocación "funcional" del ligamento que respete determinados criterios de alargamiento.

La desventaja de este procedimiento de la técnica anterior radica en que no son posibles los criterios de colocación anatómica, tales como una visión general de la posición del injerto respecto a la anatomía total de la articulación.

En este punto, la invención pretende dar a conocer medidas correctoras.

El objetivo de la invención es dar a conocer un dispositivo que pueda satisfacer los criterios tanto funcionales como anatómicos para una variedad de tipos de injerto, filosofías quirúrgicas y técnicas quirúrgicas.

La invención resuelve el problema planteado con dispositivo que permite la planificación y la guía in situ, asistida por ordenador, y realizadas en tiempo real, de la colocación de un injerto de ligamentos, que ofrece las características de la reivindicación 1.

Formas de forma de realización preferidas adicionales de la invención se caracterizan en las reivindicaciones dependientes.

El dispositivo según la invención presenta la ventaja de que el dispositivo proporciona una versatilidad que permite la inserción del ligamento cruzado anterior para técnicas quirúrgicas muy diferentes.

Este dispositivo según la invención se define en la reivindicación 1.

Los marcadores pueden ser medios de emisión, recepción o reflexión de energía, que dependen del dispositivo de medición de la posición que se esté utilizando. Por ejemplo, como medios emisores de energía se puede instalar:

-

Fuentes de luz;

-

Diodos emisores de luz (LED)

-

Diodos emisores de luz infrarroja (IRED)

-

Transmisores acústicos o

-

Bobinas para poder establecer un campo magnético;

o como medios receptores de energía:

-

Fotodiodos;

-

Micrófonos;

-

Componentes del efecto Hall.

Además, el dispositivo puede comprender un dispositivo de perforación que está provisto también de al menos tres marcadores. Los marcadores fijados al dispositivo de perforación permiten determinar la posición in situ del dispositivo de perforación, en particular la punta del trépano. Dicha punta se puede situar sobre el hueso tal como previamente se ha planificado en el ordenador. El recorrido del orificio que está siendo taladrado por el trépano se puede controlar en el ordenador permitiendo, de este modo, una guía del dispositivo de perforación de acuerdo con los orificios previamente planificados en el ordenador. La planificación de las posiciones de los orificios se puede realizar con el uso de las imágenes médicas.

En una forma de realización preferida del dispositivo según la invención, el puntero y el endoscopio se configuran como un instrumento endoscópico, de una pieza, integrado por ordenador.

Preferentemente, el dispositivo ultrasónico es un dispositivo del modo A, que emite y recibe un haz ultrasónico a lo largo de un eje, que permite el tratamiento de la señal en tiempo real.

Un software particular permite al ordenador visualizar una representación tridimensional de la conexión entre los puntos de fijación de los ligamentos previamente determinados con el puntero. Además, al usar los puntos de fijación de ligamentos, el ordenador puede visualizar un ligamento durante la flexión y extensión de la rodi-
lla.

Un procedimiento que se puede poner en práctica con el dispositivo según la invención, comprende las etapas siguientes:

A)

obtención de al menos una placa de rayos X de las secciones de la rodilla del fémur y de la tibia como una imagen médica;

B)

transferencia de la imagen médica a un ordenador;

C)

medición de puntos sobre la superficie del fémur o de la tibia, respectivamente, por medio de un puntero y dentro de un sistema de coordenadas tridimensional in situ y

D)

medición de puntos sobre la superficie del fémur o, respectivamente, de la tibia por medio de un dispositivo ultrasónico y dentro de un sistema de coordenadas tridimensional in situ y

E)

determinación anatómica y funcional de la colocación del injerto de ligamentos por medio de los datos recibidos bajo las etapas A), C) y D).

Los puntos medidos después de la operación sobre la superficie del fémur o, respectivamente, de la tibia se pueden utilizar para establecer una relación matemática entre la posición después de la operación del paciente y los datos de los rayos X.

Los rayos X se pueden obtener antes de la operación y utilizarse para ayudar a decidir dónde colocar el ligamento.

Además, el procedimiento puede comprender la etapa de determinación de la ampliación de la imagen por el ordenador.

Preferentemente, los rayos X se preparan como plantillas. Tal acción permite una planificación directa de la colocación del injerto de ligamentos deseado con respecto a las marcas de referencia anatómicas en la imagen médica visualizada en el ordenador a través de manipulación de las plantillas.

El procedimiento podrá comprender, además, la fijación de marcadores fiables en el fémur o en la tibia, respectivamente.

La invención se explica con más detalle, a continuación, haciendo referencia a la ilustración parcialmente esquemática de la forma de realización preferida.

Se ilustran:

Figura 1: la forma de realización preferida del dispositivo según la invención.

La Figura 1 ilustra el dispositivo según la invención, que comprende:

-

Una fuente de rayos X que se puede utilizar antes o después de la operación.

-

Un receptor de rayos X 2 para recogida de datos de imágenes médicas;

-

Un ordenador 3 al que son transmitidos datos de imágenes médicas, bien sea directamente en formato numérico, bien sea escaneando la película radiográfica en el ordenador 3;

-

Dos cuerpos de referencia rígidos 4, 5 con cuatro marcadores 6 cada uno y tornillos 7 o pasadores para fijar los cuerpos de referencia 4, 5 al fémur 8 o a la tibia 9, respectivamente;

-

Un puntero 10 con doce marcadores 6;

-

Un endoscopio 11 que está provisto de una pantalla 12;

-

Un dispositivo ultrasónico de modo A 13 que se conecta al ordenador 3 y está provisto de cuatro marcadores 6;

-

Un dispositivo de medida de la posición 14 conectado al ordenador 3 con el fin de determinar la posición de los marcadores 6 y

-

Un dispositivo de perforación 15 que está provisto de cuatro marcadores 6.

Los rayos X se pueden establecer antes o después de la operación por medio de una fuente de rayos X 1 y el receptor de rayos X 2. Si se eligen los rayos X antes de la operación, estos rayos X pueden estar disponibles en formato numérico o como una película radiográfica. Si están disponibles en formato numérico, los rayos X se transmiten directamente al ordenador 3 y, de no ser así, la película radiográfica es escaneada en el ordenador 3. Si se elige los rayos X después de la operación, se utiliza un fluoroscopio con una fuente de rayos X 1 y un receptor de rayos X 2. Los Rayos X deben tomarse en orientaciones estándar, por ejemplo, anterior-posterior y lateral-interna, y contener una regla con marcas radiopacas situadas en el lado de la rodilla. Las marcas radiopacas en la regla aparecen en la imagen y se digitalizan en el ordenador 3 para determinar la ampliación de la imagen. Los Rayos X se pueden preparar como plantillas. La colocación deseada del ligamento con respecto a los puntos de referencia anatómicos, por ejemplo, los cóndilos interno y lateral o la tróclea, se pueden planificar directamente en la imagen médica visualizada en el ordenador 3 mediante manipulaciones de las plantillas.

Para llevar a la práctica las consideraciones funcionales, la medición de la posición del fémur 8, de la tibia 9 y del puntero 10 se realizan por el dispositivo de medida de posición 14. En la forma de realización preferida del dispositivo según la invención, el dispositivo de medida de posición es un sistema de navegación optoelectrónico (Optotrak 3020, Northern Digital, CAN). Los marcadores 6 son diodos emisores de luz infrarroja (IRED) que se detectan por el dispositivo de medida de posición 14, lo que permite calcular la posición de los cuerpos de referencia 4,5 la punta del puntero 16, la punta de perforación 17 y la cabeza 18 del dispositivo ultrasónico 13.

El puntero 10 se puede usar para digitalizar estructuras del fémur 8 o de la tibia 9, respectivamente, bajo control visual directo por medio del endoscopio 11. En la forma de realización preferida del dispositivo según la invención, el puntero 10 es un gancho de palpación endoscópica integrado en el ordenador, de modo que el endoscopio 11 esté integrado en el puntero 10.

Algunos puntos de referencia, tales como los cóndilos posteriores, femoral y tibial, son difíciles de obtener por digitalización directa con el puntero 10. Por esta razón, el dispositivo según la invención incorpora también un dispositivo ultrasónico 13 provisto de marcadores 6. El dispositivo ultrasónico 13 y el ordenador 3 permiten calcular la distancia entre la cabeza 18 del dispositivo ultrasónico y el punto de intersección 19 del haz ultrasónico con la superficie de un hueso. Puesto que la posición de la cabeza 18 del dispositivo ultrasónico y la dirección del haz ultrasónico, dentro del sistema de coordenadas tridimensional in situ 20, se determinan por el dispositivo de medida de posición 14, la posición del punto de intersección 19 se puede determinar, dentro del sistema de coordenadas tridimensional in situ 20, por medio de una transformación de coordenadas realizada a través del ordenador 3.

Los puntos medidos después de la operación en la superficie del fémur 8 o de la tibia 9, respectivamente, se pueden utilizar para establecer una relación entre la posición después de la operación del paciente y los datos en las imágenes médicas. Dicha transformación de coordenadas en la imagen médica se puede plasmar en coordenadas dentro del sistema de coordenadas tridimensional in situ 20, permitiendo así consideraciones funcionales y anatómicas de la colocación del injerto.

Claims (5)

1. Dispositivo que permite la planificación y la guía in situ, asistida por ordenador, y realizadas en tiempo real, de la colocación de un injerto de ligamentos, que comprende:

A)

dos cuerpos de referencia rígidos (4,5) con al menos tres marcadores (6) cada uno y tornillos (7) o pasadores con el fin de fijar los cuerpos de referencia (4,5) en el fémur (8) o en la tibia (9);

B)

un puntero (10) con al menos tres marcadores (6);

C)

un endoscopio (11)

D)

un ordenador (3) y

E)

un dispositivo de medida de posición (14) conectado a dicho ordenador (3) y que permite determinar la posición de los marcadores (6)

caracterizado porque el dispositivo comprende, además:

F)

una fuente de rayos X (1) que se puede utilizar antes o después de la operación;

G)

un receptor (2) de rayos X que permite la recogida de datos de imágenes médicas que se transmiten al ordenador (3), bien sea directamente en formato numérico, bien sea mediante escaneado de la película radiográfica en el ordenador (3) y

H)

un dispositivo ultrasónico (13) conectado al ordenador (3) y provisto de al menos tres marcadores (6), y porque el ordenador (3) está configurado para:

I)

recibir los datos que indican el lugar para la colocación del injerto de ligamentos, que se basan en las posiciones ocupadas por el puntero (10) en un fémur (8) o en una tibia (9) así como sobre los datos de imágenes médicas, obtenidas por medio del receptor de rayos X (2) y

K)

indicar una representación tridimensional de un ligamento, durante la flexión y extensión de la rodilla, mediante el uso de los puntos de fijación del ligamento determinados con la ayuda del puntero (10).

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo comprende, además, un dispositivo de perforación (15) que está provisto de al menos tres marcadores (6).

3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el puntero (10) y el endoscopio (11) están diseñados como un instrumento endoscópico, de una sola pieza, integrado en un ordenador.

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el dispositivo ultrasónico (13) es un dispositivo ultrasónico de modo A.

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la fuente de rayos X (1) y el receptor de rayos X (2) están diseñados como un fluoroscopio.