ES2750264T3

ES2750264T3 - Sistemas de cirugía de la cadera

Info

Publication number: ES2750264T3
Application number: ES09813624T
Authority: ES
Inventors: Santiago Borja
Original assignee: Orthalign Inc
Current assignee: Orthalign Inc
Priority date: 2008-09-10
Filing date: 2009-09-10
Publication date: 2020-03-25
Anticipated expiration: 2029-09-10
Also published as: EP2358310B1; AU2009291743B2; US20120283599A1; US11179062B2; US20220071509A1; US20100076505A1; US11540746B2; US20190357809A1; US20250152039A1; US20230135541A1; US20150272478A1; EP2358310A1; US8974468B2; US20100137871A1; US9931059B2; AU2009291743A1; WO2010030809A1; US20180303379A1; EP2358310A4; US12232863B2

Abstract

Un aparato (214) para evaluar la orientación de un punto de referencia acetabular o de un implante acetabular, comprendiendo: un dispositivo de manejo (216) comprendiendo un extremo proximal (217) con un mango, un extremo distal (219) y un miembro alargado (22) extendiéndose entre ellos; un componente de contacto anatómico (218) acoplado al extremo distal del dispositivo de manejo; y un dispositivo de orientación quirúrgico (12) configurado para detectar y registrar una orientación del punto de referencia acetabular o del implante acetabular, caracterizado por que el dispositivo de orientación quirúrgico comprende uno o más sensores (1104) que pueden determinar medidas de distancia, en donde un sensor situado en el dispositivo de orientación quirúrgico está configurado para estar en comunicación eléctrica con un elemento emisor (15), en donde una unidad de control eléctrico del dispositivo de orientación quirúrgico está configurada para determinar la distancia entre el sensor y el elemento emisor correspondiente a una distancia a un punto de referencia anatómico.

Description

DESCRIPCIÓN

Sistemas de cirugía de la cadera

Antecedentes de las invenciones

Campo de las invenciones

La solicitud presente está dirigida a los sistemas y métodos para el reemplazo de articulaciones, en particular a sistemas y métodos para el reemplazo de articulaciones de cadera que usan un dispositivo o dispositivos de orientación quirúrgica.

Descripción de la técnica relacionada

Los tratamientos de reemplazo articular, incluidos los tratamientos de reemplazo de articulaciones de cadera, son usados comúnmente para reemplazar la articulación de un paciente por un componente o componentes de la articulación protésica. Específicamente, la articulación de la cadera requiere con frecuencia el reemplazo en forma de componentes protésicos debido a la tensión, estrés, desgaste, deformación, desalineación, y/u otras condiciones de la articulación. Los componentes de la articulación de la cadera protésica pueden ser diseñados para reemplazar, por ejemplo, una glena protésica acetabular en la cadera y/o una cabeza femoral.

Los sistemas y métodos actuales usan con frecuencia sistemas de navegación por ordenador complejos, caros y/o masivos que requieren uno o varios ordenadores, así como imágenes tridimensionales, para rastrear una situación espacial y/o el movimiento de un instrumento quirúrgico o un punto de referencia del cuerpo humano. Estos sistemas se usan en general para ayudar a un usuario a determinar dónde se encuentra una herramienta o punto de referencia en el espacio, y con frecuencia requieren una amplia capacitación, costo y espacio.

Cuando no se usan sistemas tan complejos y costosos, se usan métodos simples, tal como "medir a ojo" la alineación de una copa acetabular protésica o escariador femoral. Estos métodos simples no son lo suficientemente precisos para alinear y disponer de manera fiable los componentes del implante y los huesos a los que están fijados dichos componentes.

El posicionamiento correcto de los instrumentos quirúrgicos y los implantes, tal como se usa en un tratamiento quirúrgico respecto a la anatomía del paciente, es por tanto con frecuencia un factor importante para conseguir un resultado con éxito. En ciertos tratamientos de implante ortopédico, tales como el reemplazo total de cadera (THR) o artroplastia, artroplastia total de rodilla (TKA), osteotomía tibial alta (HTO) y reemplazo total de saliente (TSR), por ejemplo, la orientación óptima del implante quirúrgico puede mejorar la función inicial y la operatividad a largo plazo del implante. Una copa protésica acetabular desalineada puede conducir a complicaciones tales como luxación de la articulación de la cadera, disminución del movimiento articular, dolor en las articulaciones y fallo acelerado del implante.

La patente de los EE. UU. US 2005/0251026 A1 describe un sistema y método para detectar y medir los cambios en la posición angular respecto a un plano de referencia, que es útil en tratamientos quirúrgicos para orientar diversos instrumentos, prótesis e implantes respecto a puntos de referencia anatómicos. La patente de los EE. UU. US 2006/0094958 A1 describe un método y un aparato para realizar una calibración y navegación de un miembro.

Compendio de las invenciones

En consecuencia, faltan dispositivos, sistemas y métodos que puedan ser usados para situar con precisión los componentes de las articulaciones protésicas sin complicar excesivamente los tratamientos, concentrar al personal médico y/o saturar al médico o al centro de salud con el gran costo de los complejos sistemas de navegación. Por tanto, existe una necesidad en la técnica de mejorar los sistemas y métodos para obtener una orientación precisa de los instrumentos quirúrgicos e implantes durante varios tratamientos de reparación y reemplazo ortopédicos, incluyendo el reemplazo total de cadera ("THR"). Además, es necesario que estos dispositivos y métodos sean simples y fáciles de operar.

Según al menos una realización, se describe un aparato para evaluar la orientación de un punto de referencia acetabular o un implante acetabular según se define en la reivindicación 1.

Según un ejemplo, un aparato para preparar una articulación de cadera puede comprender una estructura de montaje que tiene un primer extremo adaptado para fijar la anatomía de un paciente y un segundo extremo alejado del primer extremo, un miembro alargado que tiene un primer extremo y un segundo extremo, el primer extremo del miembro alargado está adaptado para ser conectado al segundo extremo de la estructura de montaje, un dispositivo de marcación acoplado al segundo extremo del miembro alargado para indicar visualmente la posición de un punto de referencia anatómico durante un tratamiento, y un dispositivo de orientación quirúrgico acoplado al miembro alargado para el movimiento para medir al menos la posición y/o la orientación a lo largo del miembro alargado.

Según otro ejemplo, un aparato para evaluar la orientación de un punto de referencia acetabular o de un implante acetabular puede comprender un dispositivo de manejo que comprende un extremo proximal con un mango, un extremo distal y un miembro alargado que se extiende entre ellos, un dispositivo de contacto de referencia acetabular acoplado al extremo distal del dispositivo de manejo, y un dispositivo de orientación quirúrgico para detectar y registrar una orientación del punto de referencia acetabular o del implante acetabular.

Según otro ejemplo, un aparato de preparación de la superficie acetabular puede comprender un dispositivo de manejo que comprende un extremo proximal con un mango, un extremo distal y un eje giratorio que se extiende entre ellos, un dispositivo de preparación superficial acoplado al extremo distal y adaptado para retirar el hueso del acetábulo para crear una superficie adecuada para recibir un implante acetabular, un manguito dispuesto alrededor del eje giratorio y adaptado para permanecer estacionario mientras el eje está girando, y un dispositivo de orientación quirúrgico acoplado al manguito de tal forma que el dispositivo de orientación puede permanecer inmóvil mientras es hecho girar el eje giratorio.

Según otra realización, se describe un dispositivo para disponer un implante acetabular según la reivindicación 9.

Según otro ejemplo, un método para preparar la cadera de un paciente para recibir un implante puede comprender proporcionar un primer sistema ortopédico que comprende un poste de referencia que comprende un sensor de orientación, un impactador acoplado al poste de referencia, una primera guía de evaluación angular, y un dispositivo de orientación quirúrgico portátil fijado a la guía de evaluación angular, fijar el poste de referencia a un hueso de la cadera del paciente, medir y registrar una distancia de referencia desde el poste de referencia a un punto de referencia usando el dispositivo de orientación quirúrgico portátil, retirar la guía de evaluación angular, el impactador y el dispositivo de orientación quirúrgico portátil del poste de referencia, proporcionar un segundo sistema ortopédico que comprende una guía de alineación, una segunda guía angular de evaluación fijada a la guía de alineación, y el dispositivo de orientación quirúrgico portátil fijado a la guía de alineación, medir una orientación de un plano anatómico usando la segunda guía de evaluación angular, orientar un implante respecto al plano anatómico e insertar el implante en el acetábulo usando el segundo sistema ortopédico, fijar un escariador femoral al fémur del paciente, el escariador femoral incluye una cabeza, situar la cabeza en el implante, disponer el primer sistema ortopédico una segunda vez, y medir los cambios en la distancia de referencia.

Según otro ejemplo, un método para preparar la cadera de un paciente para recibir un implante puede consistir en fijar un primer sistema ortopédico a la cadera del paciente con un dispositivo de referencia, el primer sistema ortopédico comprende un dispositivo de orientación, medir y registrar una distancia de referencia del dispositivo de referencia a un punto de referencia anatómico usando el dispositivo de orientación quirúrgico portátil, medir una orientación de un plano anatómico de la cadera del paciente usando un segundo sistema ortopédico, el segundo sistema ortopédico comprende el dispositivo de orientación quirúrgico portátil, orientar un implante respecto al plano anatómico usando el segundo sistema ortopédico, insertar el implante en el acetábulo, insertar una cabeza femoral protésica en el implante, y medir los cambios de la distancia de referencia usando el primer sistema ortopédico.

Según otro ejemplo, un método para situar un paciente en un tratamiento de cadera puede comprender avanzar un dispositivo de referencia en el hueso pélvico del paciente, acoplar un dispositivo de orientación quirúrgico en el dispositivo de referencia de tal manera que el dispositivo de orientación no se puede mover respecto al hueso pélvico, medir al menos la posición y/u orientación de al menos una parte de la articulación de la cadera del paciente usar el dispositivo de orientación quirúrgico, y mover la articulación de la cadera del paciente a la posición seleccionada en el paciente respecto a un marco de referencia fijo basado en la medida del dispositivo de orientación quirúrgico.

Según otro ejemplo, un método para evaluar la posición relativa de las porciones de una articulación de la cadera puede comprender acoplar un dispositivo de orientación quirúrgico a un primer hueso de la cadera de un paciente en una primera situación con un dispositivo de referencia, medir una distancia de referencia desde el dispositivo de referencia a un punto de referencia anatómico de un segundo hueso usando el dispositivo de orientación quirúrgico, realizar un tratamiento de cadera, y después de realizar el tratamiento de cadera, confirmar la posición del punto de referencia anatómico respecto a la primera posición.

Según otro ejemplo, un método de disposición de un implante acetabular puede comprender proporcionar un aparato de orientación que comprende un miembro alargado que tiene un mango dispuesto en un extremo proximal, un dispositivo de evaluación angular dispuesto en un extremo distal, y un dispositivo de orientación quirúrgico, que avanza el dispositivo de evaluación angular en contacto con un punto de referencia anatómico del acetábulo mientras mide la orientación del punto de referencia, preparando el acetábulo para recibir el implante acetabular, disponiendo el implante acetabular dentro del acetábulo, y avanzando el dispositivo de evaluación angular en contacto con el implante acetabular para confirmar la orientación del implante.

Según otro ejemplo, un método de preparación de una superficie acetabular para recibir un implante acetabular puede comprender proporcionar un mango, un eje acoplado giratoriamente al mango, un escariador acoplado a un extremo distal del eje y un dispositivo de orientación acoplado en una posición fija respecto al mango, proporcionando contacto entre el escariador y una superficie acetabular mientras gira el eje y el escariador para retirar el hueso dentro del acetábulo, y medir la orientación del escariador mientras proporciona contacto entre el escariador y una superficie acetabular.

Descripción breve de los dibujos

La Figura 1 muestra una representación de una anatomía humana, que identifica en general el fémur, la pelvis, la columna ilíaca y el trocánter menor;

La Figura 2A es una vista lateral de un sistema ortopédico según una realización para establecer un lugar de referencia en la anatomía de un paciente;

La Figura 2B es una vista por delante del sistema ortopédico de la Figura 2A;

La Figura 2C es una vista en perspectiva del sistema ortopédico de la Figura 2A;

La Figura 2D es una vista por delante de un poste de referencia según una realización;

La Figura 3A es una vista lateral de un sistema ortopédico según una realización para medir distancias dentro y alrededor de una articulación;

La Figura 3B es una vista por encima del sistema ortopédico de la Figura 3A;

La Figura 4 es una vista en perspectiva en despiece ordenado de un sistema ortopédico según una realización para determinar una orientación de un plano en la anatomía de un paciente;

La Figura 5 es una vista en perspectiva de un sistema ortopédico según una realización para preparar una porción de la anatomía de un paciente para recibir un implante;

La Figura 6 es una vista en perspectiva de un sistema ortopédico según una realización para orientar un componente protésico;

La Figura 7 es una vista en perspectiva de un dispositivo de orientación quirúrgico según una realización que puede ser usada junto con uno o más de los sistemas ortopédicos descritos en esta memoria;

La Figura 8 es una vista por detrás del dispositivo de orientación quirúrgico de la Figura 7;

La Figura 9 es una vista en perspectiva del dispositivo de orientación quirúrgico de la Figura 7;

La Figura 10A es una vista por arriba del dispositivo de orientación quirúrgico de la Figura 7;

La Figura 10B es una vista por abajo del dispositivo de orientación quirúrgico de la Figura 7;

La Figura 11 es un diagrama de bloques de un sistema eléctrico del dispositivo de orientación quirúrgico de la Figura 7;

Las Figuras 12A- C ilustran la operación de los acelerómetros según las realizaciones que pueden ser usadas como sensores en el sistema eléctrico de la Figura 11;

La Figura 12D es una vista en perspectiva de los componentes interiores del dispositivo de orientación quirúrgico de la Figura 7;

La Figura 12E es un diagrama de flujo de una realización de un tratamiento de medición de orientación realizado por el dispositivo de orientación quirúrgico de la Figura 7;

La Figura 13 ilustra un método en el que la cadera del paciente es en general paralela a una mesa de operaciones y es insertado un poste de referencia del sistema ortopédico de las Figuras 2A - C en la anatomía del paciente;

La Figura 13A ilustra un método en el que la cadera del paciente es en general paralela a una mesa de operaciones y hay dispuesto un accesorio para acoplar un poste de referencia del sistema ortopédico de las Figuras 2A - C a la anatomía del paciente:

La Figura 13B ilustra una técnica para acoplar un poste de referencia con el accesorio que se muestra en la Figura 13A;

La Figura 14 ilustra un método en el que el sistema ortopédico de las Figuras 3A - B siendo usado para medir una distancia entre el poste de referencia fijo y un lugar de referencia en la anatomía del paciente;

La Figura 14A ilustra un método en el que el sistema ortopédico de las Figuras 3A - B es usado para medir una distancia entre el poste de referencia fijo y un lugar de referencia de la anatomía del paciente;

Las Figuras 15 -18 ilustran técnicas para la resección de una cabeza femoral y la limpieza de osteofitos alrededor del borde acetabular;

La Figura 19 es una vista en perspectiva del sistema ortopédico de la Figura 4 siendo usado para determinar la orientación de un plano definido por puntos de referencia del borde acetabular del paciente;

La Figura 20 es una vista en perspectiva del sistema ortopédico de la Figura 5 que es usado para escariar una porción o porciones de la glena o cavidad acetabular del paciente;

Las Figuras 21 y 22 son vistas en perspectiva del sistema ortopédico de la Figura 6 siendo usado para orientar una copa acetabular protésica;

La Figura 23 es una vista en perspectiva de un inserto de polímero siendo dispuesto en la copa acetabular protésica;

Las Figuras 24 - 26 son vistas en perspectiva de una preparación del canal femoral, el escariador y la cabeza femoral protésica;

La Figura 27 es una vista en perspectiva de la articulación de la cadera del paciente siendo introducida de nuevo en su sitio, con la cabeza femoral protésica insertada en la copa acetabular protésica;

La Figura 28 es una vista en perspectiva del sistema ortopédico de las Figuras 3A - B siendo usado de nuevo para medir una distancia entre el poste de referencia fijo y un lugar de referencia en la anatomía del paciente; y

Las Figuras 29A y B son ilustraciones esquemáticas de un cambio en la longitud de la pierna (LL) y el offset de la pierna (OS) medidos antes y después de un tratamiento de preparación de cadera según una realización.

Las Figuras 30 A - W ilustran varias realizaciones de pantallas de interfaz de usuario que pueden ser mostradas durante un tratamiento o tratamientos ortopédicos.

Descripción detallada de la realización preferida

Aunque a continuación se describen ciertas realizaciones y ejemplos preferidos, resultará evidente para los expertos en la técnica que la inventiva materia objeto se extiende más allá de las realizaciones específicamente descritas a otras realizaciones alternativas y/o a usos de las invenciones, y a modificaciones obvias y equivalentes de ellas. Por tanto, se pretende que el alcance de las invenciones descritas en esta memoria no esté limitado por las realizaciones descritas en particular que se describen a continuación. Así, por ejemplo, en cualquier método o tratamiento descrito en esta memoria, los actos u operaciones que componen el método/tratamiento pueden ser realizados en cualquier secuencia adecuada, y no están necesariamente limitados a ninguna secuencia descrita particular. A los efectos de contrastar diversas realizaciones con la técnica anterior, ciertos aspectos y ventajas de estas realizaciones se describen, según proceda en esta memoria. Por supuesto, se ha de entender que no necesariamente todos estos aspectos o ventajas pueden ser conseguidos de conformidad con cualquier realización particular. Así, por ejemplo, debe reconocerse que las diversas realizaciones pueden llevarse a cabo de una manera que consiga u optimice una ventaja o grupo de ventajas tal como se enseña en esta memoria sin que necesariamente se consigan otros aspectos o ventajas que puedan ser enseñados o sugeridos en esta memoria.

I. Compendio de sistemas y métodos

Las secciones siguientes describen en detalle los sistemas y métodos para un tratamiento de reemplazo de cadera. Los sistemas ortopédicos descritos en esta memoria incluyen sistemas ortopédicos y dispositivos ortopédicos para preparar la cadera para recibir componentes protésicos. Los sistemas incluyen pero no están limitados a los sistemas ortopédicos 10, 110, 210, 310 y 410 descritos en esta memoria, cada uno de ellos puede ser usado durante varias etapas de un tratamiento o tratamientos ortopédicos, tales como, por ejemplo, un tratamiento de reemplazo total de cadera. Estos sistemas y dispositivos ortopédicos pueden ser usados para realizar tratamientos ortopédicos mínimamente invasivos, rentables y con éxito.

II. Sistemas ortopédicos

A continuación se analizan varios sistemas ortopédicos diferentes. Estos sistemas son útiles, por ejemplo, para modificar la articulación natural de la cadera para permitir que la articulación de la cadera tenga un componente o componentes protésicos, dichos componentes incluyen pero no están limitados a una copa acetabular protésica.

La Figura 1 ilustra una pelvis, un fémur, una columna vertebral ilíaca y regiones menores y mayores del trocánter. Según se describe a continuación en esta memoria, estos y/u otros lugares anatómicos y puntos de referencia pueden ser referenciados y usados a lo largo de un tratamiento o tratamientos ortopédicos junto con los sistemas descritos en esta memoria.

A. Sistema ortopédi

Haciendo referencia a las Figuras 2A - D, un sistema ortopédico 10 puede ser usado para proporcionar una referencia fija en la anatomía de un paciente, así como para proporcionar un anclaje y/o apoyo para otros sistemas ortopédicos. Según está ilustrado en la Figura 2A, el sistema ortopédico 10 puede comprender un dispositivo de orientación quirúrgico 12, un dispositivo de referencia 14, un impactador 16 y una guía de evaluación angular 18.

1. Dispositivo para ser usado como referencia en la anatomía del paciente

El sistema 10 puede comprender un dispositivo o componente que sirve como referencia para otros sistemas o dispositivos. Por ejemplo, y según está ilustrado en la Figura 2A, el dispositivo de referencia 14 puede comprender un poste de referencia 14 y puede servir como referencia para otros sistemas o dispositivos. El poste de referencia 14 puede comprender un pasador metálico delgado que puede ser al menos parcialmente accionado (por ejemplo, martillado con un martillo deslizante) de una zona ósea de la anatomía del paciente. Según se describe a continuación en esta memoria, el poste de referencia 14 puede ser parcialmente conducido, por ejemplo, dentro de la columna ilíaca de la pelvis de un paciente. Pueden ser usados también otros tipos de postes de referencia. El poste de referencia 14 puede ser usado también para contener el tejido que de otra manera cubriría el campo quirúrgico, por ejemplo, la piel y el músculo y otros tejidos subdérmicos. En una disposición preferida, el poste de referencia 14 puede servir además como anclaje o para dar soporte mecánico a otros sistemas de preparación conjunta, según se describe a continuación. El poste de referencia 14 puede comprender una estructura de montaje. Por ejemplo, el poste de referencia 14 puede dar soporte al sistema 310 según una técnica. El poste de referencia 14 puede estar acoplado también a un sensor o sensores de orientación 15, que pueden estar dispuestos en la superficie del poste de referencia o dentro del poste de referencia 14. El sensor o los sensores 15 pueden detectar la orientación (por ejemplo, la posición) y/o el movimiento relativo del poste de referencia 14. Mediante la detección del movimiento del sensor o de los sensores 15, se puede detectar también el movimiento de la anatomía a la que está acoplado el poste de referencia (por ejemplo, la zona ósea circundante).

Según una técnica, el impactador 16 es usado para ayudar en la disposición del poste de referencia 14. Haciendo referencia continuada a las Figuras 2A - C, el impactador 16 puede ser acoplado de manera retirable al poste de referencia 14. El impactador 16 puede conducir el poste de referencia 14 dentro de una zona ósea de la anatomía del paciente, y el impactador 16 puede ser retirado. El impactador 16 puede incluir, por ejemplo, una varilla alargada 20 con un extremo 22 para martillear o golpear con un martillo, y un extremo en oposición 24 para ser conectado de manera retirable al impactador 14.

La Figura 2D muestra otra realización de un poste de referencia 14' que puede ser usado en el sistema 10. El poste de referencia 14' puede comprender una porción proximal 30, un cuerpo alargado 32 y una porción distal 34. La porción proximal 30 puede comprender una estructura de acoplamiento que comprende un rebajo anular 36 definido entre un saliente proximalmente orientado 38 y un saliente distalmente orientado 40. Otras estructuras de acoplamiento son posibles también. Según se ha descrito anteriormente, el impactador 16 puede comprender una estructura de acoplamiento 24 para la fijación de manera retirable al poste de referencia 14'. En algunas realizaciones, el extremo 24 del impactador 16 puede tener forma de horquilla según se muestra en la Figura 2C, y está adaptado para ser recibido dentro del rebajo anular 36 del poste de referencia 14. La estructura en forma de horquilla 24 puede estar a tope al menos con uno de los extremos proximales 30 del poste de referencia 14 y el saliente proximalmente orientado hacia el saliente 38 para transferir una fuerza al cuerpo 32 del poste de referencia 14 y conducir el extremo distal 34 dentro del hueso. Por tanto, el impactador 16 puede habilitar que la fuerza de los golpes del martillo deslizante sea transferida al poste de referencia 14 de tal manera que el extremo distal 34 del poste de referencia 14 puede ser hecho avanzar dentro del hueso.

2. Dispositivo para la evaluación del ángulo respecto a la mesa de operaciones

El sistema 10 puede comprender además un dispositivo que puede ser usado para orientar la pelvis del paciente respecto a la mesa de operaciones. Por ejemplo, y tal como se describe más adelante en esta memoria, la guía de evaluación angular 18 puede ser usada para orientar la pelvis del paciente. La guía de evaluación angular 18 puede comprender un miembro 19, una estructura de fijación 26, y un miembro de extremo 28. La estructura de fijación 26 puede acoplar (por ejemplo, fijar, fijar de manera retirable) la guía de evaluación angular 18 al impactador 16 y/o al poste de referencia 14 en un cierto ángulo "a". El ángulo "a" puede ser un ángulo cualquiera, y de preferencia es de 45 grados. La Figura 2A muestra "a" en un ángulo de aproximadamente 45 grados. La guía de evaluación angular 18 puede comprender cualquier tamaño y forma. Por ejemplo, la guía de evaluación angular puede comprender un primer miembro alargado, un segundo miembro alargado y un tercer miembro alargado. El primer miembro alargado puede ser acoplado al extremo proximal del poste de referencia 14, 14', y puede comprender la varilla alargada 20 del impactador. El segundo miembro alargado puede ser acoplado al primer miembro alargado en un ángulo relativo al primer miembro alargado (por ejemplo, un ángulo agudo), y puede comprender el miembro 19. El tercer miembro alargado puede estar montado en el segundo miembro alargado, y puede comprender el miembro con forma de barra transversal 28 según está ilustrado en la Figura 2A. El dispositivo de orientación quirúrgico 12 puede estar acoplado de manera retirable a la guía de evaluación angular 18, de manera que el movimiento de la guía de evaluación angular 18 causa un movimiento idéntico del dispositivo de orientación quirúrgico 12. El dispositivo de orientación quirúrgico puede alternativa o adicionalmente estar acoplado al poste de referencia 14. En algunas realizaciones, el dispositivo de orientación quirúrgico puede estar acoplado al miembro de la barra transversal 28 con un dispositivo de acoplamiento tal como el descrito en la solicitud de patente de los EE. UU. N212/509.388, presentada el 24 de julio de 2009.

3. Dispositivo de orientación quirúrgico

Haciendo referencia continuada a las Figuras 2A - C, el dispositivo de orientación quirúrgico 12 puede ser usado para verificar una alineación y/o medir distancias. Tal como es usada en esta memoria, "Dispositivo de orientación quirúrgico" es una amplia expresión, e incluye, sin limitación, dispositivos que pueden ser usados solos o conjuntamente con un dispositivo o dispositivos ortopédicos para identificar o rastrear una posición relativa de uno o más dispositivos ortopédicos o estructuras anatómicas, y puede abarcar cualquiera de las realizaciones mostradas en los dibujos y según se describe en esta memoria, así como en cualquiera de las realizaciones mostradas o descritas en la solicitud de patente de los EE. UU. No 12/509.388, presentada el 24 de julio de 2009.

Por ejemplo, la Figura 7 muestra un ejemplo de un dispositivo de orientación quirúrgico 12. El dispositivo de orientación quirúrgico 12 puede comprender un dispositivo compacto para ser usado en la orientación de una guía de corte u otra herramienta quirúrgica en un tratamiento de reemplazo articular. En algunas técnicas, el dispositivo de orientación quirúrgico 12 puede estar configurado para ser usado manualmente durante un tratamiento. De preferencia el dispositivo de orientación quirúrgico 12 es portátil.

El dispositivo de orientación quirúrgico 12 puede ser usado, por ejemplo, para identificar una orientación de un plano anatómico, tal como, por ejemplo, un plano definido por puntos de referencia en el borde acetabular de un paciente. El dispositivo de orientación quirúrgico 12 puede ser usado, por ejemplo, para medir distancias, tales como, por ejemplo, una distancia entre el poste de referencia 14 y un punto o puntos de referencia anatómicos de la anatomía del paciente. Otros usos son también posibles. Además, el dispositivo de orientación quirúrgico 12, según se describe en esta memoria, puede ser usado solo o conjuntamente con otros dispositivos, componentes y/o sistemas, incluidos, entre otros, el sensor o los sensores 15 situados en el poste de referencia 14, si es que está incluido.

En una disposición preferida, el dispositivo de orientación quirúrgico 12 puede comprender una estructura de forma generalmente rectangular que tiene un alojamiento exterior 30. El alojamiento exterior 30, así como su contenido pueden ser portátiles. El alojamiento exterior 30 puede estar compuesto, al menos en parte, de plástico incluyendo pero no estando limitado a ABS, policarbonato u otro material adecuado. El dispositivo de orientación quirúrgico 12 puede estar configurado para uso manual. El dispositivo de orientación quirúrgico 12 puede estar configurado para el montaje en otros dispositivos quirúrgicos, según se describe a continuación.

Haciendo referencia continuada a la Figura 7, un lado delantero 32, o una porción de la parte delantera 32, del dispositivo de orientación quirúrgico 12 puede comprender una pantalla 34. La pantalla 34 puede ser un componente separado del alojamiento exterior 30 o puede estar integrada en o dentro del alojamiento exterior 30. La pantalla 34 puede comprender un dispositivo de salida. Por ejemplo, la pantalla 34 puede comprender una pantalla de cristal líquido ("LCD") o de ("FLCOs ") Ferroelectric Liquid Crystal on Sylicon. El tamaño de la pantalla puede ser el apropiado para que un usuario pueda leer fácilmente los números, letras y/o símbolos mostrados en la pantalla mientras realiza un tratamiento. En una realización, la pantalla 34 comprende una pantalla LCD de ("QVGA") Quarter Video Graphics Array ("TFT") Thin Film Transistor. Pueden ser usados además otros tipos de pantallas, al igual que otras formas, tamaños y posiciones para la pantalla 24 en el dispositivo de orientación quirúrgico 12.

El dispositivo de orientación quirúrgico 12 puede comprender al menos un dispositivo de entrada de usuario 36. El al menos un dispositivo de entrada de usuario 36 puede comprender una pluralidad de botones situados adyacentes a la pantalla 34. Los botones pueden ser activados, por ejemplo, con un dedo, mano y/o instrumento para seleccionar un modo o unos modos de operación del dispositivo 12, según se describe más adelante. En una disposición preferida, la al menos una entrada de usuario comprende tres botones situados debajo de la pantalla 34 según está ilustrada en la Figura 7. En otras realizaciones, el dispositivo de entrada de usuario 36 es un componente separado del alojamiento 30. Por ejemplo, el dispositivo de entrada de usuario 36 puede comprender un dispositivo de entrada remota acoplado al dispositivo de orientación quirúrgico 12 por medio de una conexión por cable o inalámbrica. En otras realizaciones, el dispositivo de entrada de usuario 36 comprende un micrófono que opera conjuntamente con un módulo de reconocimiento de voz configurado para recibir y procesar las instrucciones verbales recibidas de un usuario.

Según se describe a continuación, el dispositivo de orientación quirúrgico 12 puede incluir una interfaz de usuario con la que un médico puede interactuar durante un tratamiento. En una realización, la pantalla 34 y al menos una entrada de usuario 36 pueden formar una interfaz de usuario. La interfaz de usuario puede permitir que un cirujano, personal médico y/u otro usuario operen el dispositivo de orientación quirúrgico 12 con facilidad, eficiencia y precisión. en esta memoria se describen ejemplos e ilustraciones específicos de cómo puede funcionar la interfaz de usuario conjuntamente con métodos específicos.

Las Figuras 8 y 9 muestran un lado trasero 37 del dispositivo de orientación quirúrgico 12. El lado trasero 37 puede incluir una estructura o estructuras de fijación 38, así como una característica o características de aprisionamiento 39 para facilitar el manejo del dispositivo de orientación quirúrgico 12. Las estructuras de fijación 38 pueden facilitar la fijación del dispositivo de orientación quirúrgico 12 a otro dispositivo, tal como, por ejemplo, un dispositivo de acoplamiento (no mostrado). En una disposición preferida, las estructuras de fijación 38 comprenden ranuras, o canales 40, a lo largo de una porción de la parte trasera del dispositivo de orientación quirúrgico 12.

Las estructuras de fijación 38 pueden estar formadas, por ejemplo, a partir de partes salientes de la parte trasera del dispositivo de orientación quirúrgico 12, y pueden extenderse parcialmente, o por completo, a lo largo de la parte trasera del dispositivo de orientación quirúrgico 12. Las estructuras de fijación 38 pueden recibir las estructuras correspondientes, o conjugadas, del dispositivo de acoplamiento 14, con el fin de acoplar o bloquear el dispositivo de acoplamiento al dispositivo de orientación quirúrgico 12. Las Figuras 10A y 10B muestran los lados superior e inferior 41a, 41b del dispositivo de orientación quirúrgico 12. El dispositivo de orientación quirúrgico 12 puede comprender componentes ópticos 42 que pueden estar situados en la parte superior 41a, el lado inferior 41b, o los lados superior e inferior 41a, 41b del dispositivo de orientación quirúrgico 12. Los componentes ópticos 42 pueden comprender ventanas transparentes 44 enterizas con el dispositivo de orientación quirúrgico 12. Los componentes ópticos 42 pueden ser ventanas que permiten que la luz visible (por ejemplo, la luz láser) emita desde la parte superior 31a, el lado inferior 31b, o ambos lados superior e inferior 41a, 41b del dispositivo de orientación quirúrgico 12. Mientras que la realización ilustrada en las Figuras 10a y 10b muestra dos ventanas 44 para la transmisión de luz, otros números también son posibles. Además, mientras que los componentes ópticos 42 son mostrados en la parte superior e inferior del dispositivo de orientación quirúrgico 12, en otras realizaciones los componentes ópticos 42 pueden estar situados en otras posiciones y/o en otras porciones del dispositivo de orientación quirúrgico 12.

La Figura 11 ilustra un diagrama de bloques de alto nivel de un sistema eléctrico 1100 del dispositivo de orientación quirúrgico 12. El sistema eléctrico 1100 comprende una unidad de control electrónico 1102 que se comunica con uno o más sensores 1104, uno o más indicadores de alineación visibles 1106, un suministro de energía 1108, una pantalla 1110, una memoria exterior 1112, uno o más dispositivos de entrada de usuario 1114, otros dispositivos de salida 1116 y/o uno o más puertos de entrada/salida ("E/S") 1118.

En general, la unidad de control electrónico 1102 puede recibir la entrada del sensor o sensores, la memoria exterior 1112, los dispositivos de entrada de usuario 1114 y/o los puertos de E/S 1118 y controla y/o transmite la salida a los indicadores de alineación visibles 1106, la pantalla 1110, la memoria exterior 1112, los otros dispositivos de salida 1116 y/o los puertos de E/S 1118. La unidad de control electrónico 1102 puede estar configurada para recibir y enviar datos electrónicos, así como para realizar cálculos basados en los datos electrónicos recibidos. En ciertas realizaciones, la unidad de control electrónico 1102 puede estar configurada para convertir los datos electrónicos de un formato legible por máquina a un formato legible por personas para su presentación en la pantalla 1110. La unidad de control electrónico 1102 puede comprender, a modo de ejemplo, uno o más procesadores, lógica de programa u otras configuraciones del sustrato que representen datos e instrucciones, que pueden operar según se describe en esta memoria. En otras realizaciones, la unidad de control electrónico 1102 puede comprender circuitos de controlador, circuitos de procesador, procesadores, microprocesadores de un solo chip o de múltiples chips de propósito general, procesadores de señal digital, microprocesadores integrados, microcontroladores y/o similares. La unidad de control electrónico 1102 puede comprender líneas de dirección convencionales, líneas de datos convencionales y una o más líneas de control convencionales. En otras realizaciones, la unidad de control electrónico 1102 puede comprender un circuito integrado específico de aplicación (ASIC) o uno o más módulos configurados para ser ejecutados en uno o más procesadores. En ciertas realizaciones, la unidad de control electrónico 1102 puede comprender un microcontrolador AT91SAM7SE disponible comercialmente en Atmel Corporation.

La unidad de control electrónico 1102 puede comunicarse con la memoria interior y/o con la memoria exterior 1112 para recuperar y/o almacenar datos y/o instrucciones de programa para software y/o hardware. La memoria interior y la memoria exterior 1112 pueden incluir una memoria de acceso aleatorio ("RAM"), tal como RAM estática, para almacenamiento temporal de información y/o memoria de solo lectura ("ROM"), tal como memoria flash, para un almacenamiento más permanente de información. En algunas realizaciones, la memoria exterior 1112 incluye un dispositivo Flash AT49BV160D-70TU disponible comercialmente en Atmel Corporation y un dispositivo CY62136EV30LL-45ZSXI SRAM disponible comercialmente en Cypress Semiconductor Corporation. La unidad de control electrónico 1102 puede comunicarse con la memoria exterior 1112 por medio de un bus de memoria exterior.

En general, el sensor o los sensores 1104 pueden estar configurados para proporcionar datos continuos en tiempo real al dispositivo de orientación quirúrgico 12. La unidad de control electrónico 1102 puede estar configurada para recibir los datos en tiempo real del sensor o sensores 1104 y para usar los datos del sensor para determinar, estimar y/o calcular una orientación (por ejemplo, la posición) del dispositivo de orientación quirúrgico 12. La información de orientación puede ser usada para proporcionar realimentación a un usuario durante la realización de un tratamiento quirúrgico, tal como una cirugía de reemplazo total de cadera, según se describe con más detalle en esta memoria.

En algunas disposiciones, el uno o más sensores 1104 pueden comprender al menos un sensor de orientación configurado para proporcionar datos en tiempo real a la unidad de control electrónico 1102 relacionada con el movimiento, la orientación (por ejemplo, la posición) del dispositivo de orientación quirúrgico 12. Por ejemplo, un módulo sensor 1104 puede comprender al menos un sensor giroscópico, acelerómetro, sensor de inclinación, magnetómetro y/u otro dispositivo o dispositivos similares configurados para medir y/o facilitar la determinación de una orientación del dispositivo de orientación 12. La expresión "módulo" tal como es usada en esta memoria puede incluir, pero no está limitada a, componentes de software o de hardware que realizan ciertas tareas. Por tanto, un módulo puede incluir componentes de software orientados a objetos, componentes de clase, tratamientos, subrutinas, estructuras de datos, segmentos de código de programa, activadores, firmware, microcódigo, circuitos, datos, tablas, matrices, etc. Los expertos en la técnica reconocerán además que un módulo puede ser implementado usando una amplia variedad de diferentes técnicas de software y de hardware.

En algunas realizaciones, los sensores 1104 pueden estar configurados para proporcionar mediciones relativas a un punto(s) de referencia, línea(s), plano(s) y/o ausencia de gravedad. Ausencia de gravedad, tal como se menciona en esta memoria, se refiere en general a una orientación en la que un eje del sensor 1104 es perpendicular a la fuerza de la gravedad, y por tanto no experimenta ningún offset angular, por ejemplo inclinación, cabeceo, balanceo o guiñada, respecto a un vector de la fuerza de la gravedad. En otras realizaciones, el sensor o los sensores 1104 pueden estar configurados para proporcionar mediciones para ser usadas en sistemas de navegación a estima o de navegación inercial.

En varias realizaciones, el sensor o los sensores 1104 comprenden uno o más acelerómetros que miden la orientación del dispositivo de orientación quirúrgico 12 respecto a la gravedad. Por ejemplo, los acelerómetros pueden ser usados como sensores de inclinación para detectar el giro del dispositivo de orientación quirúrgico 12 alrededor de uno o más de sus ejes. Por ejemplo, uno o más acelerómetros pueden comprender un acelerómetro de doble eje (que puede medir el giro alrededor de dos ejes de giro). Los cambios de orientación alrededor de los ejes de los acelerómetros pueden ser determinados respecto a la ausencia de gravedad y/o a un plano de referencia registrado durante un tratamiento de preparación tibial o femoral según se describe en esta memoria.

En ciertas realizaciones, un acelerómetro multieje (tal como el acelerómetro ADXL203CE MEMS disponible comercialmente en Analog Devices, Inc. o el acelerómetro LIS331DLH disponible comercialmente en ST Microelectronics.) detecta cambios de orientación alrededor de dos ejes de giro. Por ejemplo, el acelerómetro multieje puede detectar cambios de la posición angular desde un plano horizontal (por ejemplo, un giro anterior/posterior) del dispositivo de orientación quirúrgico 12 y cambios en la posición angular de un plano vertical (por ejemplo, balanceo) del dispositivo de orientación quirúrgico 12. Los cambios en la posición angular de los planos horizontal y vertical del dispositivo de orientación quirúrgico 12 medidos por el sensor 1104 pueden ser usados para determinar los cambios de orientación del dispositivo de orientación quirúrgico 12.

En algunas disposiciones, los sensores 1104 pueden comprender al menos un sensor giroscópico de uno o varios ejes y al menos un sensor de acelerómetro de un solo eje o multieje. Por ejemplo, un módulo sensor 1104 puede comprender un sensor giroscópico de tres ejes (o tres sensores giroscópicos) y un acelerómetro de tres ejes (o tres sensores de aceleración) para proporcionar mediciones de orientación para los seis grados de libertad del dispositivo de orientación 12. En algunas realizaciones, los sensores proporcionan un sistema de navegación inercial o de navegación a estima para calcular continuamente la orientación y la velocidad del dispositivo de orientación quirúrgico 12 sin necesidad de referencias exteriores.

En algunas realizaciones, los sensores 1104 comprenden uno o más acelerómetros y al menos un magnetómetro. El magnetómetro puede estar configurado para medir la fuerza y/o dirección de uno o más campos magnéticos en las proximidades del dispositivo de orientación quirúrgico 12. El magnetómetro puede estar ventajosamente configurado para detectar cambios en la posición angular alrededor de un eje vertical. En otras realizaciones, los sensores 1104 comprenden uno o más sensores que pueden de determinar las mediciones de distancia. Por ejemplo, un sensor situado en el dispositivo de orientación quirúrgico 12 puede estar en comunicación eléctrica (por cable o inalámbrica) con un elemento emisor montado al final de una sonda de medición. Por ejemplo, el sensor 15 situado en el poste de referencia 14 puede comprender un elemento emisor. En ciertas realizaciones, la unidad de control eléctrico puede estar configurada para determinar la distancia entre el sensor y el emisor (por ejemplo, una longitud axial de una sonda de medición correspondiente a una distancia a un punto de referencia anatómico, tal como una eminencia ósea de la pelvis o fémur, tal como el trocánter mayor o menor).

En otras realizaciones, uno o más sensores 1104 pueden comprender un sensor de temperatura para monitorizar la temperatura del sistema del sistema eléctrico 1100. La operación de algunos de los componentes eléctricos puede verse afectada por cambios de temperatura. El sensor de temperatura puede estar configurado para transmitir señales a la unidad de control electrónico 1102 para realizar las acciones apropiadas. Además, la monitorización de la temperatura del sistema puede ser usada para evitar el sobrecalentamiento. En algunas realizaciones, el sensor de temperatura comprende un termistor NCP21WV103J03RA disponible comercialmente en Murata Manufacturing Co. El sistema eléctrico 1100 puede incluir además sensores de temperatura, ultrasónicos y/o de presión para medir las propiedades del tejido biológico y de otros materiales usados en la práctica de la medicina o de la cirugía, incluyendo la determinación de la dureza, rigidez y/o densidad de los materiales, y/o determinar el flujo y/o viscosidad de las sustancias de los materiales, y/o determinar la temperatura de los tejidos o sustancias dentro de los materiales.

En ciertas realizaciones, los sensores 1104 pueden facilitar la determinación de una orientación del dispositivo de orientación quirúrgico 12 respecto a una orientación de referencia establecida durante un tratamiento de preparación y alineación realizado durante la cirugía ortopédica. Más detalles sobre la operación de los sensores conjuntamente con una cirugía de reemplazo total de cadera están descritos en esta memoria.

Los uno o más sensores 1104 pueden formar un componente de un módulo sensor que comprende al menos un sensor, circuitos de acondicionamiento de señal y un convertidor analógico-digital ("ADC"). En ciertas realizaciones, los componentes del módulo sensor 1104 están montados en una placa o placas de circuito independiente que está físicamente separada de, pero en comunicación eléctrica con, la placa o placas de circuito que contienen los otros componentes eléctricos descritos en esta memoria. En otras realizaciones, el módulo sensor está físicamente integrado en la placa o placas de circuito con los otros componentes eléctricos. El circuito de acondicionamiento de señal del módulo sensor puede comprender uno o más componentes de circuito configurados para acondicionar o manipular las señales de salida del sensor o sensores 1104. En ciertas realizaciones, el circuito de acondicionamiento de señal comprende circuitos de filtrado y circuitos de ganancia. Los circuitos de filtrado pueden comprender uno más filtros, tal como un filtro de paso bajo. Por ejemplo, se puede usar un filtro de paso bajo de un solo polo de 10 Hz para retirar el ruido vibratorio u otros componentes de baja frecuencia de las señales de salida del sensor. Los circuitos de ganancia pueden comprender uno o más circuitos de amplificadores operacionales que pueden ser usados para amplificar las señales de salida del sensor para aumentar el potencial de resolución del sensor. Por ejemplo, el circuito del amplificador operacional puede proporcionar ganancia de tal manera que una salida 0g da como resultado una amplitud media (por ejemplo, una señal de 1,65 V), una salida 1g da como resultado una señal a escala completa (por ejemplo, 3,3 V) y una salida -1g da como resultado una señal mínima (0 V) a la entrada del ADC.

En general, el ADC del módulo sensor puede estar configurado para convertir las señales de voltaje de salida analógicas del sensor o sensores 1104 a muestras de datos digitales. En ciertas realizaciones, las muestras de datos digitales comprenden cuentas de voltaje. El ADC puede estar montado muy cerca del sensor para mejorar el rendimiento de la señal al ruido. En ciertas realizaciones, el ADC comprende un AD7921 de dos canales, 12 bits, 250 Kilosegundos por muestra del ADC. Una disposición que tenga un ADC de 12 bits puede generar 4096 cuentas de voltaje. El ADC puede estar configurado para interactuar con la unidad de control electrónico 1102 por medio de un puerto de interfaz periférica serie de la unidad de control electrónico 1102. En otras realizaciones, la unidad de control electrónico 1102 puede comprender un ADC enterizo que puede ser usado para convertir las señales de salida del sensor en cuentas de datos digitales.

Haciendo referencia continuada a la Figura 11, los indicadores de alineación visibles 1106 pueden comprender uno o más láseres, que pueden estar configurados para proyectar luz láser por medio del componente o componentes ópticos 32 descritos anteriormente. Por ejemplo, los indicadores de alineación visibles 1106 pueden comprender un láser delantero y un láser trasero. La luz láser puede ser usada para proyectar un punto, un plano y/o una retícula sobre un objetivo u objetivos, incluyendo pero no estando limitada a una característica anatómica o a un punto de referencia, para proporcionar información de orientación alternativa o adicional a un cirujano respecto a la orientación del dispositivo de orientación 12. Por ejemplo, la luz láser puede ser usada para proyectar un plano sobre una porción de hueso para indicar una línea de resección y una pauta láser de retícula puede ser usada para asegurar la alineación a lo largo de dos ejes perpendiculares. En ciertas realizaciones, la luz láser u otro tipo de sonda (por ejemplo, una sonda mecánica tal como una varilla alargada) puede ser usada para marcar o identificar puntos de referencia en la zona de la cadera del paciente, tal como el trocánter menor y/o la columna vertebral ilíaca. En ciertas realizaciones, la luz láser u otro tipo de sonda puede ser usada para restringir un grado de libertad, tal como el giro alrededor de un eje vertical, de un instrumento relativo a la anatomía o de un instrumento respecto a otro. La sonda puede ser usada, por ejemplo, para devolver un instrumento a una orientación de giro específica. En ciertas realizaciones, los indicadores de alineación visibles 1106 pueden ser usados para determinar una distancia a una característica anatómica o punto de referencia (por ejemplo, un sistema de medición de distancia por láser). Por ejemplo, la unidad de control electrónico 1102 puede proyectar luz láser sobre un objetivo y un sensor 1104 dentro del dispositivo de orientación quirúrgico puede detectar la luz láser reflejada por el objetivo y comunicar la información a la unidad de control electrónico. La unidad de control electrónico 1102 puede entonces estar configurada para determinar la distancia al objetivo. Los láseres pueden ser controlados por la unidad de control electrónico 1102 por medio de salidas de modulación de ancho de impulsos ("PWM"). En ciertas realizaciones, los indicadores de alineación visibles 1106 comprenden láseres de clase 2M. En otras realizaciones, los indicadores de alineación visibles 1106 comprenden otros tipos de láseres o de fuentes de luz.

El suministro de energía 1108 puede comprender una o más fuentes de energía configuradas para suministrar alimentación de CC al sistema electrónico 1100 del dispositivo de orientación quirúrgico 12. En ciertas realizaciones, el suministro de energía 1108 comprende una o más baterías recargables o reemplazables y/o uno o más dispositivos de almacenamiento en condensadores (por ejemplo, uno o más condensadores o ultracondensadores). En otras realizaciones, la alimentación puede ser suministrada por otras fuentes de alimentación por cable y/o inalámbricas. En las disposiciones preferidas, el suministro de energía 1108 comprende dos baterías AA alcalinas, de litio o recargables NiMH. El dispositivo de orientación quirúrgico 12 puede incluir también un convertidor de CC/CC para aumentar la alimentación de CC del suministro de energía a una salida de voltaje de CC constante y fija (por ejemplo, 3,3 voltios) a la unidad de control electrónico 1102. En algunas realizaciones, el convertidor de CC/CC comprende un convertidor de amplificación síncrono TPS61201DRC disponible comercialmente en Texas Instruments. La unidad de control electrónico 1106 puede estar configurada para monitorizar el nivel de la batería si es usada una batería para el suministro de energía 1108. La supervisión del nivel de la batería puede proporcionar ventajosamente un aviso previo de pérdida de energía. En ciertas realizaciones, el dispositivo de orientación quirúrgico 12 puede comprender un temporizador configurado para causar que el dispositivo de orientación quirúrgico 12 se apague temporalmente después de un período predeterminado de inactividad y/o se apague permanentemente después de un tiempo de espera.

Según se ha descrito anteriormente, la pantalla 1110 puede comprender una pantalla LCD u otro tipo de pantalla. La unidad de control electrónico 1102 se comunica con la pantalla por medio del bus de memoria exterior. En ciertas realizaciones, el sistema electrónico 1100 comprende un controlador de pantalla y/o un controlador LED y uno o más LED para proporcionar retroiluminación a la pantalla 1110. Por ejemplo, el controlador de pantalla puede comprender un circuito integrado de controlador LCD ("IC") y el controlador LED puede comprender un controlador LED FAN5613 disponible comercialmente en Fairchild Semiconductor International, Inc. La unidad de control electrónico 1102 puede estar configurada para controlar el activador LED por medio de un puerto de modulación de ancho de impulsos para controlar el brillo de la pantalla LED. Por ejemplo, el activador LED puede conducir cuatro LED espaciados alrededor de la pantalla para proporcionar una retroiluminación adecuada para mejorar la visibilidad. La pantalla puede estar configurada para mostrar uno o varios gráficos en pantalla. Los gráficos en pantalla pueden comprender imágenes o iconos de interfaz gráfica de usuario ("GUI"). Las imágenes GUI pueden incluir imágenes instructivas, tales como pasos ilustrados del tratamiento quirúrgico, o indicadores visuales de la información de orientación recibida del sensor o los sensores 1104. Por ejemplo, la pantalla puede estar configurada para mostrar grados y un signo positivo o negativo para indicar la dirección de giro desde un plano de referencia y/o un indicador de nivel de burbuja para ayudar al usuario a mantener una orientación particular. La pantalla puede estar configurada además para mostrar texto alfanumérico, símbolos y/o flechas. Por ejemplo, la pantalla puede indicar si un láser está encendido o apagado y/o incluir una flecha para un botón de entrada de usuario con instrucciones relacionadas con el resultado de pulsar un botón particular.

Haciendo referencia continuada a la Figura 11, el dispositivo o dispositivos de entrada de usuario 1114 pueden comprender botones, interruptores, una pantalla táctil, un teclado, un joystick, una rueda de offset, una trackball, un mando a distancia, un micrófono y similares. Los dispositivos de entrada de usuario 1114 permiten al usuario introducir datos, selecciones, instrucciones de entrada o comandos al dispositivo de orientación quirúrgico 12, verificar una posición del dispositivo de orientación quirúrgico 12, activar y desactivar los indicadores de alineación visibles 1106, y/o encender y apagar todo el dispositivo de orientación quirúrgico 12. Los otros dispositivos de salida de usuario 1116 (es decir, que no sean la pantalla 1110) pueden comprender una salida de audio, tal como un altavoz, un zumbador, una alarma o similares. Por ejemplo, la salida de audio puede proporcionar una advertencia al usuario cuando se produce una condición particular. Los dispositivos de salida 1116 pueden comprender además una salida visible, tal como uno o más LED de estado o luces de notificación (por ejemplo, para indicar un nivel de batería bajo, una condición de error, etc.). La salida de audio puede comprender diferentes pautas, tonos, cadencias, duraciones y/o frecuencias para informar de diferentes condiciones o eventos. En otras realizaciones, la salida de la unidad de control electrónico 1102 puede ser enviada a dispositivos de visualización exteriores, dispositivos de almacenamiento de datos, servidores y/u otros dispositivos informáticos (por ejemplo, por medio de un enlace de comunicación de red inalámbrica).

Los puertos de E/S 1118 de la unidad de control electrónico 1102 pueden comprender un puerto JTAG y uno o más puertos de comunicación serie. El puerto JTAG puede ser usado para depurar el software instalado en la unidad de control electrónica 1102 durante las fases de prueba y fabricación. El puerto JTAG puede estar configurado de tal manera que no sea accesible desde el exterior después de la fabricación. Los puertos de comunicación serie pueden incluir un puerto Universal Serial Bus ("USB") y/o uno o más puertos/transmisores asíncronos universales ("UART"). Al menos uno de los puertos UART puede ser accesible desde el exterior después de la fabricación. El puerto UART exterior puede ser un puerto serie infrarrojo ("IR") en comunicación con un transceptor infrarrojo ("IR"). El puerto serie IR puede ser usado para actualizar el software instalado en la unidad de control electrónico 1102 después de la fabricación y/o para probar la operación de la unidad de control electrónico 1102 enviando datos desde la unidad de control electrónico 1102 a un dispositivo informático exterior por medio de una conexión inalámbrica exterior. Otros tipos de puertos de E/S son también posibles.

Según se ha descrito anteriormente, el sensor o sensores 1104 pueden comprender uno o más acelerómetros. Los acelerómetros pueden medir la aceleración estática de la gravedad en uno o más ejes para medir los cambios en la orientación de la inclinación. Por ejemplo, un acelerómetro de tres ejes puede medir la aceleración estática debida a la gravedad a lo largo de tres ejes ortogonales, según está ilustrado en la Figura 12A. Un acelerómetro de dos ejes puede medir la aceleración estática debida a la gravedad a lo largo de dos ejes ortogonales (por ejemplo, los ejes X e Y de la Figura 12A). Las señales de salida de un acelerómetro pueden comprender señales de voltaje analógicas. Las señales de voltaje de salida para cada eje pueden fluctuar dependiendo de la fluctuación de la aceleración estática conforme el acelerómetro cambia su orientación respecto al vector de fuerza gravitacional. En ciertas realizaciones, un acelerómetro experimenta una aceleración estática en el intervalo de -1g a 1g a 180 grados de inclinación (con -1g correspondiente a una inclinación de -90 grados, 0g correspondiente a una inclinación de cero grados, y 1g correspondiente a una inclinación de 90 grados. La aceleración a lo largo de cada eje puede ser independiente de la aceleración a lo largo del otro eje o ejes.

La Figura 12B ilustra una aceleración medida a lo largo de cada uno de los tres ejes de un acelerómetro de tres ejes en seis posiciones de orientación diferentes. Las etiquetas TOP (parte superior) y BOTTOM (parte inferior), así como un círculo que indica el Pin 1 del acelerómetro, han sido incluidas para ayudar a determinar las diversas orientaciones. Un vector de referencia de fuerza gravitacional está ilustrado como apuntando directamente hacia la superficie de la Tierra. En las posiciones A y B, el eje X y el eje Y del acelerómetro son perpendiculares a la fuerza de la gravedad y el eje Z del acelerómetro es paralelo a la fuerza de la gravedad; por tanto, las componentes de aceleración x e y de aceleración estática debida a la gravedad en las posiciones A y B son 0g y la componente z de la aceleración estática debida a la gravedad en las posiciones A y B es 1g y -1g, respectivamente. En las posiciones C y E, el eje X y el eje Z del acelerómetro son perpendiculares a la fuerza de la gravedad y el eje Y es paralelo a la fuerza de la gravedad; por tanto, los componentes de aceleración x y z de la aceleración estática debida a la gravedad en las posiciones C y E son 0g y la componente y de la aceleración estática debida a la gravedad en las posiciones C y E es 1g y -1g, respectivamente. En las posiciones D y F, el eje Y y el eje Z son perpendiculares a la fuerza de la gravedad y el eje X es paralelo a la fuerza de la gravedad; por tanto, las componentes de la aceleración y y z de la aceleración estática debida a la gravedad en las posiciones D y F son 0g y la componente x de la aceleración estática debida a la gravedad en las posiciones D y F es 1g y -1g, respectivamente. Un acelerómetro de doble eje opera de la misma manera pero sin la componente z. En ciertas disposiciones, un acelerómetro de tres ejes puede ser usado como un medidor de inclinación para medir los cambios en la orientación alrededor de dos ejes.

Los acelerómetros multieje pueden ser conceptualizados como que tienen un sensor de acelerómetro separado para cada uno de sus ejes de medición, respondiendo cada sensor a los cambios de la aceleración estática en un plano. En ciertas realizaciones, cada sensor de acelerómetro es más receptivo a los cambios de inclinación (es decir, opera con la máxima u óptima precisión y/o resolución) cuando su eje sensible es sustancialmente perpendicular a la fuerza de la gravedad (es decir, cuando el plano longitudinal del sensor del acelerómetro es paralelo a la fuerza de la gravedad) y menos receptivo cuando el eje sensible es paralelo a la fuerza de la gravedad (es decir, cuando el plano longitudinal del sensor del acelerómetro es perpendicular a la fuerza de la gravedad). La Figura 12C ilustra la salida del acelerómetro en g's a medida que se inclina de -90 grados a 90 grados. Según se muestra, la sensibilidad de inclinación disminuye entre -90 grados y -45 grados y entre 45 grados y 90 grados (según se muestra en la disminución de la pendiente). Este problema de resolución en los intervalos exteriores del movimiento de inclinación hace que las mediciones sean mucho menos precisas para mediciones de inclinación de más de 45 grados. En ciertas realizaciones, cuando es conocido el ángulo de montaje del dispositivo de orientación quirúrgico 12, el sensor o los sensores 1104 pueden ser montados para estar desviados en un ángulo tal que los sensores del acelerómetro pueden operar en sus regiones de pendiente más precisas y empinadas. Por ejemplo, para ser usados durante los tratamientos de preparación de la cirugía de rodilla descritos en esta memoria, el sensor o los sensores 1104 pueden estar montados aproximadamente a un ángulo de 22 grados respecto al eje anterior-posterior del dispositivo de orientación quirúrgico 12 para tener en cuenta un intervalo de movimiento predeterminado del dispositivo de orientación quirúrgico 12 alrededor del eje de flexión/extensión durante los tratamientos. Como apreciará cualquier persona con una experiencia corriente en la materia, el acelerómetro puede ser montado en ángulos agudos distintos de aproximadamente 22 grados. En otras disposiciones, el sensor o los sensores 1104 pueden estar montados para tener un offset que tenga en consideración un intervalo de movimiento predeterminado alrededor de otros ejes de giro también. En otras disposiciones, por ejemplo, cuando es usado un acelerómetro de tres ejes, el sensor o los sensores del acelerómetro pueden estar montados en paralelo con el eje anterior-posterior del dispositivo de orientación quirúrgico 12. En una disposición de acelerómetro de tres ejes, se puede incorporar un sistema de transferencia para asegurar que los sensores del acelerómetro con la lectura más precisa (por ejemplo, < 45 grados) son usados en cada posición de orientación. El sistema de transferencia puede emplear la histéresis para evitar fenómenos "de rebote" durante las transferencias entre los sensores del acelerómetro.

La Figura 12D ilustra el interior del dispositivo de orientación quirúrgico 12 según al menos una realización. El dispositivo de orientación quirúrgico 12 puede comprender una o más placas de circuito y/u otros circuitos que pueden estar instalados dentro del dispositivo de orientación quirúrgico 12. Según está ilustrado, el dispositivo de orientación quirúrgico 12 puede comprender una placa de sensor 46A y una placa principal 46B. Los componentes del módulo sensor (incluidos el sensor o los sensores 1104) pueden estar montados en la placa de sensor 46A y los demás componentes del sistema eléctrico 1100 están montados en la placa principal 46B. La placa de sensor 46A puede comprender uno o más sensores 50 (por ejemplo, el sensor o los sensores 1104 según se ha descrito anteriormente). En las realizaciones alternativas, la placa de sensor 46A y la placa principal 46B pueden estar combinadas en una única placa de circuito. La placa de sensor 46A y la placa principal 46B pueden comprender placas de circuito rígidas o flexibles. La placa de sensor 46A y la placa principal 46B pueden estar acopladas de manera fija o retirable al alojamiento exterior 20.

Según está ilustrada, la placa de sensor 46A está montada en un ángulo de aproximadamente 22 grados respecto a un plano que se extiende longitudinalmente a través del alojamiento 30, que puede ser paralela o corresponderse con un eje anterior-posterior de la placa principal 46B. Según se ha descrito anteriormente, el montaje de la placa de sensor 46A en un ángulo de offset puede permitir que uno o más sensores operen en las regiones de máxima u óptima sensibilidad, precisión y/o resolución. El ángulo de offset de montaje particular puede ser seleccionado dependiendo de un intervalo de movimiento del dispositivo de orientación quirúrgico 12 durante un tratamiento ortopédico particular. Según se muestra en la Figura 12D, el dispositivo de orientación quirúrgico 12 puede incluir dos baterías AA 38 como suministro de energía 1110 para proporcionar energía al dispositivo de orientación quirúrgico 12. El dispositivo de orientación quirúrgico 12 puede incluir además láseres 42 como los indicadores de alineación visibles 1106 descritos anteriormente.

La Figura 12E es un diagrama de flujo de alto nivel de un tratamiento de conversión ejemplar para convertir una señal de salida de voltaje analógica de un acelerómetro multieje en una medición de los grados de un ángulo para su presentación en la pantalla 34. Aunque los pasos se describen como implementados con hardware y/o software, cada uno de los pasos ilustrados en la Figura 12E puede ser implementado usando hardware y/o software. Se ha de entender que se puede realizar un tratamiento de conversión similar para cualquier otro tipo de sensor o para múltiples sensores separados sin apartarse del alcance de la descripción.

Para cada eje de giro medido (por ejemplo, de cabeceo y de balanceo), el acelerómetro multieje puede emitir continuamente una señal de voltaje analógica. En el bloque 1205, el circuito de acondicionamiento de señal del módulo sensor puede filtrar la señal de voltaje de salida analógica (por ejemplo, con un filtro de paso bajo) para reducir el ruido de la señal que puede estar presente debido a la alta sensibilidad del acelerómetro multieje. En el bloque 1210, el circuito de acondicionamiento de señal amplifica, o aumenta, la señal de voltaje de salida, por ejemplo, por medio del circuito de ganancia descrito anteriormente.

En el bloque 1215, el ADC puede convertir la señal de voltaje analógico continuo en una secuencia digital discreta de muestras de datos o cuentas de voltaje. En ciertas realizaciones, el ADC puede muestrear la señal de voltaje analógica una vez cada dos milisegundos; sin embargo, son posibles otras velocidades de muestreo. En ciertas realizaciones, la señal de voltaje analógico está excesivamente muestreada. En el bloque 1220, la unidad de control electrónico 1102 puede generar un punto de datos estable para ser convertido en una medición de ángulo. La unidad de control electrónico 1102 puede aplicar un filtro de mediana a los datos muestreados para descartar los valores atípicos (por ejemplo, picos) de los datos. Por ejemplo, la unidad electrónica 1102 puede usar un filtro de mediana de 11 muestras para generar el valor medio de las últimas 11 muestras tomadas. La salida del filtro de mediana puede entonces ser introducida en un filtro promedio móvil (por ejemplo, un filtro promedio móvil de 128 muestras). El filtro promedio móvil puede ser usado para suavizar o estabilizar los datos que son realmente convertidos en una medida de ángulo. La unidad de control electrónico 1102 puede implementar los bloques 1215 y 1220 usando una respuesta de impulso finito ("FIR") o un filtro de respuesta de impulso infinito ("IIR") implementado en un módulo de software.

En el bloque 1225, la unidad de control electrónico 1102 puede convertir los datos de cuentas de voltaje en una medición de ángulo en grados. Al realizar la conversión, la unidad de control electrónico 1102 puede estar configurada para aplicar un algoritmo de conversión de calibración basado en una rutina de calibración realizada durante una fase de prueba antes de la venta del dispositivo de orientación quirúrgico 12. La conversión de calibración puede estar configurada para tener en cuenta las variaciones de unidad a unidad de los componentes y la disposición del sensor. La rutina de calibración puede ser realizada para cada eje que está siendo monitorizado por el acelerómetro multieje. La conversión de calibración puede comprender la eliminación de cualquier offset mecánico o eléctrico y la aplicación de una calibración de ganancia adecuada para una inclinación positiva o negativa.

Según se ha descrito anteriormente, el ADC puede comprender un ADC con resolución de 12 bits, que proporciona 4096 cuentas de voltaje distintas, en donde una inclinación de -90 grados corresponde a 0 cuentas (-2048 cuentas con signo), una inclinación de cero grados corresponde a 2048 cuentas (0 cuentas con signo) y una inclinación de 90 grados corresponde a 4096 cuentas (+2048 cuentas con signo). El ángulo de inclinación para cada eje (por ejemplo, de cabeceo y de balanceo) del acelerómetro multieje puede ser calculado a partir de los datos de recuento de voltaje basados en relaciones trigonométricas estándar como el arcoseno del componente de aceleración en cada eje particular. En disposiciones en los que la unidad de control electrónico 1102 aplica la conversión de calibración, el ángulo de inclinación de cada eje puede ser calculado de la siguiente manera:

( Cuentas ADC con signo OFFSET ) X GAIN )

(72.1) ÁNGULO = asen

2048

donde OFFSET se corresponde con un offset nulo del dispositivo de orientación quirúrgico 12 determinado durante la rutina de calibración y GAIN (ganancia) se corresponde con un valor relativo determinado durante la rutina de calibración, con un valor GAIN que es usado para ángulos de inclinación negativos y un valor GAIN diferente que es usado para ángulos de inclinación positivos.

Además en el bloque 1225, en disposiciones donde es usado un acelerómetro de doble eje, la unidad de control electrónico 1102 puede estar configurada para ajustar el cálculo del ángulo de cabeceo (eje X) para tener en cuenta el ángulo de offset de montaje (descrito anteriormente) del acelerómetro de doble eje respecto al alojamiento exterior 20 del dispositivo de orientación quirúrgico 20. El resultado del bloque 1225 es un ángulo absoluto para cada eje de giro (por ejemplo, cabeceo, balanceo) que está siendo monitorizado por el acelerómetro de doble eje. Los ángulos de cabeceo y de balanceo absolutos pueden ser usados para calcular las mediciones de orientación del dispositivo de orientación quirúrgico 12.

Las mediciones de orientación para el dispositivo de orientación quirúrgico 12 pueden ser determinadas dependiendo de una amplia variedad de marcos de referencia conjuntamente con cualquiera de una variedad de tratamientos quirúrgicos.

En ciertas realizaciones, los cálculos pueden ser realizados por módulos de software ejecutados por la unidad de control electrónico 1102. En otras realizaciones, la unidad de control electrónico 1102 puede generar mediciones usando datos almacenados en una o más tablas de búsqueda ("LUT"). En otras realizaciones, otros cálculos pueden ser deducidos basándose en el tipo de sensor o sensores usados, el tratamiento que se está realizando y/o el marco de referencia que se está empleando. Los cálculos específicos de acuerdo con otros tratamientos se describen, por ejemplo, en la solicitud de patente de los EE. UU. No 12/509.388, presentada el 24 de julio de 2009.

En ciertas realizaciones, la unidad de control electrónico 1102 puede realizar una rutina de estabilización, tratamiento o algoritmo para evaluar o determinar la estabilidad, o fiabilidad, de las mediciones de ángulo calculadas. Por ejemplo, la unidad de control electrónico 1102 puede mantener un historial de los últimos 100 ms de datos de muestra calibrados para cada eje monitorizado por el sensor o los sensores 40. Cada vez que se añade una nueva muestra al historial de 100 muestras, se determina un valor máximo y mínimo para el conjunto de datos de 100 muestras. La unidad de control electrónico 1102 puede entonces determinar una diferencia delta entre los valores máximo y mínimo. La unidad de control electrónico 1102 puede entonces comparar la diferencia delta entre los valores máximo y mínimo con un valor umbral. Si la diferencia delta es inferior al valor umbral, los datos se consideran entonces estables y se almacenan en la memoria (por ejemplo, memoria exterior 1112) y con registro de tiempo. Si la diferencia delta es mayor que el umbral, los datos son entonces considerados inestables. Al recuperar una lectura de ángulo para mostrar al usuario, la unidad de control electrónico 1102 puede estar configurada para transmitir la última lectura de datos estable (suponiendo que no es demasiado antigua) a la pantalla 1110 en lugar de la lectura inestable en curso. Si el último ángulo estable supera un umbral de tiempo, la lectura de ángulo inestable puede ser mostrada junto con una indicación visual que notifica al usuario que la lectura del ángulo es inestable. Por ejemplo, se puede mostrar un icono rojo de "mano temblorosa" o una imagen gráfica de la interfaz de usuario en la pantalla.

B. Sistema ortopédico para medir distancias en una articulación

Haciendo referencia a las Figuras 3A y 3B, un sistema ortopédico 110 puede ser usado para medir las distancias en una articulación. Estas distancias pueden ser medidas entre, por ejemplo, una referencia (por ejemplo, el poste de referencia 14) y un punto de referencia anatómico (por ejemplo, un punto de referencia predeterminado tal como el trocánter menor). Las distancias pueden ser medidas tanto antes de un tratamiento como después de un tratamiento para determinar si el tratamiento ha tenido éxito. El sistema ortopédico 110 puede comprender el dispositivo de orientación quirúrgico 12 descrito anteriormente, el poste de referencia 14 descrito anteriormente (incluyendo, por ejemplo, el sensor 15), un dispositivo de medida 112 y un dispositivo de marcación 118.

1. Dispositivo para medir distancias en una articulación

Haciendo referencia continuada a las Figuras 3A y 3B, el dispositivo de medida 112 puede comprender una estructura o estructuras (por ejemplo, una estructura alargada) que facilitan la medición de una distancia entre el poste de referencia fijo 14 y la referencia o referencias anatómicas. El dispositivo de medida 112 puede comprender una guía de evaluación angular. El dispositivo de medida 112 puede estar acoplado de manera retirable al poste de referencia 14. Por ejemplo, el dispositivo de medida 112 puede comprender un dispositivo de acoplamiento 113 u otra estructura que conecte el dispositivo de medida 112 al extremo proximal 30 del poste de referencia 14'. El dispositivo de medida 112 puede incluir una marca o marcas 114 a lo largo de al menos un lado o porción. Las marcas 114 pueden proporcionar al usuario evidencia visual de la distancia entre el poste de referencia fijo 14 y el dispositivo de marcación 118.

El dispositivo de medida 112 puede incluir adicionalmente más una articulación 115. La articulación 115 puede permitir que el dispositivo de medida 112, o una parte del dispositivo de medida 112, sea hecho girar pivotalmente respecto al poste de referencia 14. En algunas realizaciones, el dispositivo de medida 12 y el dispositivo de marcación 118 pueden ser hechos girar pivotalmente alrededor de la articulación 115, así como hechos girar alrededor del dispositivo de acoplamiento 113. Por ejemplo, la articulación 115 y el dispositivo de acoplamiento 113 pueden permitir el movimiento giratorio del dispositivo de marcación 118 tanto en un primer plano, como en un segundo plano ortogonal al primer plano. Por tanto, el dispositivo de medida 18 puede ser movido al menos en dos grados de libertad de giro.

En algunas realizaciones, el dispositivo de marcación 118 puede comprender un dispositivo láser. Por ejemplo, un láser puede emitir desde un dispositivo de marcación 118 y/o dispositivo de medida 112. El láser puede entrar en contacto y/o hacer referencia a un lugar anatómico, y dicha situación puede ser usada para obtener una medición o mediciones según se describe en esta memoria.

El dispositivo de medida 112 puede comprender adicionalmente una estructura de fijación 116. La estructura de fijación 116 puede fijar de manera retirable el dispositivo de orientación quirúrgico 12 al dispositivo de medida 112. La estructura de fijación 116 puede comprender un dispositivo o dispositivos de acoplamiento que permiten que el dispositivo de orientación quirúrgico 12 y/o el dispositivo de marcación 118 se muevan respecto al dispositivo de medida 112. Por ejemplo, en una disposición preferida, cuando el poste de referencia 14 está fijado dentro de la anatomía ósea del paciente, el dispositivo de orientación quirúrgico 12 y el dispositivo de marcación 118 pueden deslizar longitudinalmente a lo largo de una longitud del dispositivo de medida 112, cambiando así la distancia relativa entre el poste de referencia 14 y el dispositivo de marcación 118. El dispositivo de fijación 116 puede permitir además que el dispositivo de marcación 118 sea movido en general a través de una gama de elevaciones para acercarlo o ponerlo en contacto con un punto de referencia anatómico. Según se ha descrito anteriormente, el dispositivo de orientación quirúrgico 12 puede estar configurado para detectar cambios traslacionales. Por tanto, tanto las marcas 114 como el dispositivo de orientación quirúrgico en sí pueden facilitar una medición precisa de una distancia entre el extremo proximal 30 del poste de referencia 14 y el dispositivo de marcación 118.

2. Dispositivo para marcar un punto de referencia anatómico

Haciendo referencia continuada a la Figura 3B, el dispositivo de marcación 118 puede comprender una espiga u otra estructura que puede ser usada para identificar físicamente y/o ponerse en contacto con un punto de referencia anatómico. Por ejemplo, y según se describe más adelante en esta memoria, un extremo 120 del dispositivo de marcación 118 puede ser llevado a contacto con y/o disponer adyacente el trocánter menor, y la situación en el trocánter menor puede ser marcada con una tinta o algún otro agente de marcado, tal como, por ejemplo, un marcador azul de metileno. El dispositivo de marcación 118 puede estar acoplado de manera retirable al dispositivo de orientación quirúrgico 12, de tal manera que cualquier movimiento del dispositivo de orientación quirúrgico 12 cause un movimiento idéntico del dispositivo de marcación 118. El dispositivo de marcación 118 puede indicar visualmente una posición de un punto de referencia anatómico durante un tratamiento. En ciertas realizaciones, el dispositivo de marcación 118 puede ser un láser que proyecta un punto de luz sobre la anatomía sin hacer contacto físico o perjudicar el acceso o visualización del espacio articular. En ciertas realizaciones se puede incorporar un láser de estilo ventilador en el sistema para que esté sustancialmente alineado con el dispositivo de medida 112. El láser puede ser usado como ayuda para alinear un eje del dispositivo de medida 112 (por ejemplo, el eje de "la longitud de la pierna") con un eje de la pierna orientando el dispositivo de medida 112 de manera que la línea láser pase por el centro de la rodilla, tobillo u otro punto de referencia apropiado.

C. Sistema ortopédico para determinar una orientación de un plano en la anatomía del paciente

Haciendo referencia a la Figura 4, se puede usar un sistema ortopédico 210 para determinar la orientación de un plano anatómico en la anatomía humana, tal como, por ejemplo, un plano anatómico definido por un punto o puntos de referencia a lo largo del borde acetabular en una zona pélvica del paciente. El sistema ortopédico 210 puede comprender el dispositivo de orientación quirúrgico 12 descrito anteriormente, y un dispositivo de contacto anatómico 214.

1. Dispositivo de contacto anatómico para entrar en contacto con un punto o puntos de referencia

Haciendo referencia continuada a la Figura 4, el dispositivo de contacto anatómico 214 puede comprender un dispositivo ortopédico de uso manual y/o portátil que comprende al menos un componente que entra en contacto con al menos un punto de referencia anatómico en la anatomía del paciente. Por ejemplo, el dispositivo de contacto anatómico 214 puede comprender un mango de alineación 216 que está acoplado de manera retirable al dispositivo de orientación quirúrgico 12. El mango de alineación 216 puede comprender un extremo proximal 217 con un asa, un extremo distal 219 y un miembro alargado 221 que se extiende entre ellos. El mango de alineación 216 puede ser aprisionado por la mano de un usuario y movido, de manera que el mango 216 y el dispositivo de orientación quirúrgico 12 en general se mueven juntos.

El dispositivo de contacto anatómico 214 puede comprender además un componente de contacto anatómico 218. El componente de contacto anatómico 218 puede comprender un dispositivo de contacto de referencia acetabular, y puede estar acoplado de manera retirable al mango de alineación 216, o puede estar formado enterizamente con el mango de alineación 216. En una disposición preferida, el componente 218 puede comprender una estructura similar a un trípode, con tres brazos 220 que se extiende radialmente hacia afuera desde una parte central 222 del componente 218. Cada uno de los tres brazos 220 puede estar igualmente separado entre sí radialmente a 120 grados, aunque también son posibles otras disposiciones, al igual que otros números de brazos 220. Cada uno de los brazos 220 puede formar ángulo de tal manera que ningún plano contenga dos de los brazos 220. Cada uno de los brazos 220 puede comprender una punta 224. Según se describe más adelante en esta memoria, las puntas 224 pueden ser usadas para hacer contacto con puntos de referencia en el borde acetabular del paciente.

D. Sistema ortopédico para la preparación de una superficie acetabular

Haciendo referencia a la Figura 5, se puede usar un sistema ortopédico 310 para preparar una porción de la anatomía de un paciente, tal como, por ejemplo, un área de glena acetabular en la pelvis de un paciente. El sistema ortopédico 310 puede ser usado, por ejemplo, para escariar en un ángulo u orientación especificado respecto a una referencia y/o punto de referencia anatómico. El sistema ortopédico 310 puede comprender el dispositivo de orientación quirúrgico 12 descrito anteriormente, un dispositivo de montaje protector 312 y una herramienta de preparación de la superficie 314.

1. Montaje estacionario para el dispositivo de orientación quirúrgico

Haciendo referencia continuada a la Figura 5, el dispositivo de montaje 312 puede comprender una estructura que está fijada al dispositivo de orientación quirúrgico 12 y permite que el dispositivo de orientación quirúrgico 12 permanezca en general inmóvil mientras se realiza el escariado. Por ejemplo, el dispositivo de montaje protector 312 puede comprender una estructura tubular alargada y/o un apoyo que permite el movimiento giratorio relativo de una estructura dentro de sus superficies interiores. El dispositivo de montaje protector 312 puede estar hecho de plástico, metal u otro material adecuado. El dispositivo de montaje 312 puede comprender lubricante aplicado a sus superficies interiores y/o puede comprender un apoyo o apoyos que inhiben que el dispositivo de montaje 312 gire cuando se está realizando el escariado.

2. Dispositivo de preparación de la superficie acetabular

Haciendo referencia continuada a la Figura 5, la herramienta de preparación de la superficie 314 puede comprender un dispositivo que puede preparar una porción de la anatomía de un paciente. Por ejemplo, la herramienta de preparación de la superficie 314 puede escariar una porción de la glena acetabular de un paciente. La herramienta de preparación de la superficie 314 puede comprender un mango del escariador 316. El mango del escariador 316, o una porción del mango del escariador 316, puede extenderse a través del dispositivo de montaje 312, y al menos una porción del mango del escariador 316 puede girar respecto al dispositivo de montaje 312 mientras que al menos una porción de la herramienta de preparación de la superficie 314 está girando. En algunas realizaciones, el mango del escariador 316 puede comprender un extremo proximal 317 que comprende un mango, un extremo distal 319, y una porción del eje giratorio 321 que se extiende entre ellos, la porción del eje giratorio 321 está giratoriamente acoplada al extremo proximal 317.

La herramienta de preparación de la superficie 314 puede comprender adicionalmente un dispositivo de preparación de la superficie 318. El dispositivo de preparación de la superficie 318 puede estar acoplado de manera retirable o formado enterizamente con el mango del escariador 316, y puede comprender una herramienta o elemento de corte que perfora y escaria la materia ósea y/o el tejido de la anatomía del paciente. Por ejemplo, el dispositivo de preparación de la superficie 318 puede comprender una herramienta de corte de forma esférica en general que está configurada para escariar una glena acetabular.

E. Sistema ortopédico para orientar un componente de cadera protésico

Haciendo referencia a la Figura 6, un sistema ortopédico 410 puede ser usado para orientar un componente protésico, tal como, por ejemplo, una copa acetabular protésica. El sistema ortopédico 410 puede ser usado para orientar el componente protésico en un ángulo u orientación especificados respecto a una referencia y/o punto de referencia anatómico. El sistema ortopédico 410 puede comprender, por ejemplo, el dispositivo de orientación quirúrgico 12 descrito anteriormente, un dispositivo de guía 412 y un componente protésico 414 (por ejemplo, una copa acetabular protésica).

1. Dispositivo para guiar un componente protésico

Haciendo referencia continuada a la Figura 6, el dispositivo de guía 412 puede comprender un extremo proximal 416, un extremo distal 418 y una porción alargada 419 que se extiende entre ellos. El extremo proximal 416 puede comprender un mango que puede ser aprisionado por un usuario. La porción alargada 419 puede comprender una varilla o estructura alargada que puede estar acoplada de manera retirable al dispositivo de orientación quirúrgico 12, de manera que el dispositivo de guía 412 y el dispositivo de orientación quirúrgico 12 se mueven juntos en general.

El extremo distal 418 puede comprender una estructura de contacto de implante que acopla el dispositivo de guía 412 al componente protésico 414. Mientras está acoplado, el componente protésico 414 puede moverse con el dispositivo de guía 412. Una vez orientado, el componente protésico 414 puede ser liberado del dispositivo de guía 412.

2. Componente protésico para la inserción en la anatomía del paciente

El componente protésico 414 puede comprender cualquiera de una serie de prótesis comúnmente disponibles comercialmente, incluyendo pero no estando limitado a copas acetabulares protésicas. El tamaño de la copa acetabular puede variar dependiendo del paciente. El componente protésico 414 puede ser dimensionado y conformado para que encaje en la zona escariada por el sistema ortopédico 310.

MI. Métodos de preparación de la cadera

A continuación se analizan varios métodos de preparación de cadera diferentes. Estos métodos pueden ser usados conjuntamente con los sistemas descritos anteriormente, y son útiles para modificar la articulación natural de la cadera para permitir que la articulación de la cadera tenga un componente o componentes protésicos, dichos componentes incluyen pero no están limitados a una copa acetabular protésica.

A. Planificación preoperatoria

Antes de cualquier tratamiento de cadera, un cirujano u otro personal médico puede crear plantillas de la anatomía de un paciente, y usar estas plantillas para determinar las condiciones ideales después del tratamiento dentro de la anatomía del paciente. Por ejemplo, en un tratamiento de reemplazo de cadera, el cirujano puede obtener primero imágenes de rayos X de la pelvis del paciente. Según las imágenes, el cirujano puede fijarse en un lado enfermo de la cadera, así como en el lado sano, y determinar los objetivos para el offset de las articulaciones y la longitud de las piernas.

La Figura 29A ilustra un offset articular antes de insertar la articulación de la cápsula en la cadera. Según está ilustrado en la Figura 29A, el offset de la articulación (representado por ejemplo por las flechas etiquetadas como "OS") representa en general un componente medial/lateral de la distancia entre dos puntos de referencia, uno de los cuales es en general fijo. Por ejemplo, durante un tratamiento de reemplazo de cadera usando uno o más de los sistemas descritos anteriormente, el poste de referencia 14 puede permanecer fijo. Por tanto, el offset de la articulación puede estar representado mediante una distancia "OS" entre el poste de referencia fijo 14 y un punto de referencia especificado "A" en el fémur, tomado en una dirección en general medial/lateral.

De manera similar, la longitud de la pierna puede estar representada con las flechas "LL" en la Figura 29A. Haciendo referencia de nuevo a la Figura 29A, la longitud de la pierna "LL" puede ser el componente de la distancia entre el poste de referencia fijo 14 y el punto de referencia especificado "A" en el fémur, tomado en una dirección en general proximal/distal perpendicular a la de la dirección medial/lateral.

Al ver las radiografías preoperatorias, el cirujano puede hacerse una idea de qué cambios en el offset de las articulaciones y a lo largo de la pierna son necesarios en el lado enfermo de la cadera para llevar la cadera a la simetría (por ejemplo, ambos lados de la cadera tienen la misma longitud de la pierna y el offset de la articulación). Si ambos lados de la cadera no son hechos simétricos, el offset de la articulación en el lado enfermo de la cadera puede causar desgaste y deterioro de los ligamentos circundantes.

B. Establecimiento de una referencia para el reemplazo de cadera usando un sistema ortopédico

Haciendo referencia a la Figura 13, el sistema ortopédico 10 descrito anteriormente puede ser usado para establecer una referencia en la anatomía del paciente. La referencia puede ser establecida antes de insertar una cápsula articular en la cadera. Por ejemplo, una vez que la anatomía de la cadera ha sido expuesta tirando hacia atrás del tejido circundante, el poste de referencia 14 puede ser conducido a un punto de referencia especificado en la anatomía del paciente. En una realización, dicho punto de referencia permanece inmóvil durante el resto de un tratamiento de reemplazo de cadera. Por tanto, un punto de referencia tal como la columna ilíaca puede ser usado, aunque otros puntos de referencia son posibles también. Por ejemplo, en algunas realizaciones, según se describe con mayor detalle a continuación, el poste de referencia 14 puede ser conducido dentro de una porción del fémur, o de otras partes de la anatomía humana. En algunas realizaciones, el poste de referencia 14 puede estar fijado y/o anclado de otra manera a una porción del fémur, y la pelvis puede estar referenciada respecto al fémur.

Una vez que se elige un punto de referencia, el cirujano puede usar un martillo deslizante u otro dispositivo para golpear el impactador 16 y conducir el poste de referencia 14 dentro de la anatomía del paciente según se desee, hasta que el poste de referencia 14 esté firmemente en su sitio. Si el poste de referencia 14 tiene un sensor 15 en o está incrustado o acoplado de otra manera al poste de referencia 14, el sensor 15 puede estar al menos parcialmente dentro de la masa ósea de la pelvis (u otra zona ósea), o incluso puede estar en el exterior de la anatomía después de la inserción del poste de referencia 14. En algunas realizaciones, el poste de referencia 14 puede comprender un retractor. Por ejemplo, con el tejido circundante retirado hacia atrás, el poste de referencia 14 puede estar configurado como un ancla o como un retractor para al menos retener parcialmente el tejido que normalmente se desecha por encima o alrededor del sitio quirúrgico.

Haciendo referencia a las Figuras 2A y 13, antes del tratamiento de reemplazo de cadera, y antes de conducir el poste de referencia 14 dentro de la columna ilíaca, el dispositivo de orientación quirúrgico 12 puede ser registrado en una posición paralela a la mesa de operaciones y al suelo. Por ejemplo, los datos sobre la orientación del dispositivo de orientación quirúrgico 12 pueden ser obtenidos por medio del sensor o de los sensores 50 del dispositivo de orientación quirúrgico 12 mientras que el dispositivo de orientación quirúrgico es mantenido paralelo a la mesa de operaciones.

Una vez registrado el dispositivo de orientación quirúrgico 12, y el poste de referencia 14 ha sido conducido a la columna ilíaca, la pelvis puede ser ajustada y movida respecto a un marco de referencia fijo. Debido a que el ángulo a descrito anteriormente y mostrado en la Figura 2A puede permanecer fijo respecto al poste de referencia 14, el movimiento del sistema 10 y el dispositivo de orientación quirúrgico 12 pueden ser monitorizados. Por ejemplo, en algunas realizaciones el dispositivo de orientación quirúrgico 12 puede estar dispuesto en un ángulo conocido, tal como un ángulo agudo (por ejemplo, 45 grados), respecto a un plano medial-lateral del hueso pélvico. En algunas realizaciones, el dispositivo de orientación quirúrgico 12 puede estar dispuesto a unos 45 grados respecto a un eje longitudinal del poste de referencia 14. En algunas realizaciones, la cadera (con el poste de referencia 14 insertado) puede ser ajustada hasta que el dispositivo de orientación quirúrgico 12 indique un ángulo de 90° - a, en el que el poste de referencia 14 está dispuesto en general perpendicular al suelo, y la pelvis del paciente está dispuesta en general paralela al suelo. Dicha disposición de la pelvis puede ser útil, por ejemplo, en la disposición apropiada del componente protésico 414 descrita anteriormente. En algunas realizaciones, el poste de referencia 14 puede ser accionado verticalmente dentro de la columna ilíaca mientras el paciente está en una posición supina. Una sonda, tal como, por ejemplo, un láser o una varilla mecánica, puede ser usada para alinear el dispositivo de orientación quirúrgico 12 con un eje de la pierna para establecer un giro de referencia alrededor de un eje vertical y una dirección para la medición o mediciones de la longitud de la pierna.

Según se ha descrito anteriormente, el poste de referencia 14 puede contener un sensor o sensores 15 que evalúan la orientación (por ejemplo, posición o ángulo) de la pelvis u otra zona ósea. Por ejemplo, una vez que la pelvis ha sido situada en general paralela a la mesa de operaciones y al suelo, el sensor o los sensores 15 pueden ser puestos a cero y/o registrados por el dispositivo de orientación quirúrgico 12 u otro dispositivo. En una disposición preferida, el sensor 15 puede comunicarse con el dispositivo de orientación quirúrgico 12, suministrando al dispositivo de orientación quirúrgico 12 información sobre la orientación de la columna ilíaca y/o la pelvis. Si la pelvis se mueve durante el tratamiento de cadera, el dispositivo de orientación quirúrgico 12 puede comunicar dicho movimiento, ya que tiene información sobre dicho movimiento del sensor 15. Además, el dispositivo de orientación quirúrgico 12 puede obtener también información sobre la situación espacial del poste de referencia 14 basándose en el sensor o los sensores 15, y puede usar esta información para obtener y registrar mediciones de distancia entre el poste de referencia 14 y el dispositivo de orientación quirúrgico 12. En algunas realizaciones, el sensor 15 puede comprender un sensor satélite que se comunica con el dispositivo de orientación quirúrgico 12, y es leído por separado por el dispositivo de orientación quirúrgico 12. En algunas realizaciones, el dispositivo de orientación quirúrgico 12 y el poste de referencia 14 pueden incluir cada uno un sensor o sensores. En algunas realizaciones, el dispositivo de orientación quirúrgico 12 puede estar configurado para recibir únicamente información del sensor 15, y no tiene un sensor de orientación. Además, en algunas realizaciones, puede ser usado más de un sensor. Por ejemplo, los sistemas descritos en esta memoria pueden comprender dos o más sensores 15 situados en la pelvis, el trocánter mayor y/u otros puntos de referencia anatómicos.

En una realización, un primer sensor satélite es el sensor 15 acoplado al poste de referencia 14, un segundo sensor satélite está acoplado a otro dispositivo quirúrgico, y ambos sensores satélite proporcionan datos del sensor de una variación del dispositivo de orientación quirúrgico 12. Cuando hay dispuestos dos sensores satélites, uno puede estar acoplado a un primer hueso adyacente a una articulación y un segundo sensor puede estar acoplado a un segundo hueso adyacente a una articulación. Con dos sensores satélites, se puede controlar la posición, orientación o movimiento de estos huesos y la articulación a la que están adyacentes.

Con el poste de referencia 14 así posicionado, el impactador 16, la guía de evaluación angular 18 y el dispositivo de orientación quirúrgico 12 pueden ser retirados, dejando detrás solo el poste de referencia 14. El poste de referencia 14 puede entonces servir como referencia según se ha descrito anteriormente, y puede ser usado como un punto de anclaje para la fijación del sistema ortopédico 110.

Las Figuras 13A y 13B muestran una técnica en la que el poste de referencia 14 puede estar acoplado a la anatomía del paciente sin estar fijado a ninguna estructura ósea. Más bien, según se muestra en estas Figuras, un accesorio 510 está dispuesto para acoplar indirectamente el poste de referencia 14 a la anatomía del paciente. Aunque se muestra como un acoplamiento indirecto con un fémur, el accesorio 510 puede estar configurado para estar fijado a otra anatomía, de modo que el poste de referencia 14 no necesita estar conectado directamente a la estructura ósea. Esta disposición es útil cuando el personal clínico prefiere no alterar la estructura ósea, donde la estructura ósea es delicada o se debilita indebidamente debido a dicha interacción.

En una realización, el accesorio 510 incluye una porción de acoplamiento óseo 514 que está configurada para acoplar el hueso de una manera estática. Por ejemplo, la porción de acoplamiento óseo 514 puede comprender una estructura de fijación que genera suficiente fuerza normal para proporcionar un acoplamiento de fricción seguro al fémur u otra parte de la anatomía. En algunas realizaciones, la estructura de sujeción está cargada por resorte o incluye un diseño de trinquete para permitir un acoplamiento rápido con suficiente fuerza para inmovilizar el accesorio 510.

De preferencia, el accesorio 510 está configurado además para recibir de manera segura el poste de referencia 14. Por ejemplo, una estructura de montaje 518 puede estar acoplada a la porción de acoplamiento óseo 514 y dispuesta lateralmente. La porción de acoplamiento óseo 514 proporciona una zona en la superficie en la que el poste de referencia 14 puede ser introducido usando un martillo deslizante u otro dispositivo para transmitir una fuerza al extremo distal del poste de referencia 14. Por ejemplo, el impactador 16 puede estar acoplado al poste de referencia 14, según se describe en esta memoria, antes de introducir el extremo distal del poste de referencia 14 dentro de la estructura de montaje 518. En otras técnicas, el extremo distal del poste de referencia 14 puede estar acoplado a la estructura de montaje 518 mediante fijación u otras técnicas que no requieren la aplicación de una fuerza impulsora, tal como la de un martillo deslizante.

En la técnica de las Figuras 13A, 13B y 14A, los otros sistemas ortopédicos descritos en esta memoria pueden ser usados durante otros aspectos de los tratamientos. Por ejemplo, la guía de evaluación angular 18 puede ser usada con el dispositivo de orientación quirúrgico 12 para aplicar el poste de referencia 14. Esta técnica puede ser usada para disponer el poste de referencia 14 cuando el fémur está situado paralelo a una mesa quirúrgica. En algunas técnicas, el fémur está situado de tal manera que está dispuesto en general perpendicular a la dirección de la gravedad antes de la disposición del poste de referencia 14, según se muestra en la Figura 13B.

La Figura 14A ilustra que después de que se ha dispuesto el poste de referencia 14, el dispositivo de medida 112 puede ser usado para adquirir información sobre la situación de uno o más puntos de referencia anatómicos. Por ejemplo, el dispositivo de medida 112 puede ser usado para localizar una sonda (por ejemplo, un láser o una sonda o varilla mecánica) por encima de un punto de referencia de la cadera mientras que el poste de referencia 14 está acoplado al fémur. En particular, el dispositivo de medida 112 puede estar acoplado al poste de referencia para proporcionar múltiples grados de libertad. Por ejemplo, el dispositivo de medida 112 puede ser hecho pivotar alrededor de un eje longitudinal del poste de referencia 14. En algunas realizaciones, el dispositivo de medida 112 es inclinable además alrededor de un segundo eje que está dispuesto en general perpendicular al eje longitudinal del poste de referencia 14, según se describe respecto a las Figuras 3A y 3B. Dicha inclinación puede facilitar un compromiso con una amplia variedad de puntos de referencia anatómicos de la cadera mediante el dispositivo de marcación 118.

C. Medición de distancias articulares mediante un sistema ortopédico

Haciendo referencia a las Figuras 3A- B y 14, antes de introducir la cápsula articular, el sistema ortopédico 110 puede ser usado para medir al menos una distancia en la zona de la articulación de la cadera. Por ejemplo, la estructura de fijación 116 del dispositivo de medida 112 puede estar acoplada de manera retirable al dispositivo de orientación quirúrgico 12, y el dispositivo de medida 112 puede estar acoplado al poste de referencia fijo 14. El dispositivo de medida 112 puede estar alineado con el eje de la pierna para que el dispositivo de medida 112 mida el componente de longitud de la pierna. El usuario puede deslizar el dispositivo de orientación quirúrgico 12 y/o el dispositivo de marcación 118 a lo largo del dispositivo de medida 112 hasta que el extremo 120 del dispositivo de marcación 118 haga contacto con un lugar o lugares seleccionados del fémur (por ejemplo, el aspecto superior del trocánter menor), cuyo lugar puede entonces ser marcado con un marcador biocompatible adecuado u otro agente de marcado. El dispositivo de orientación quirúrgico 12, en un modo de medición lineal, puede ser puesto a cero, y puede registrar una distancia entre el poste de referencia fijo 14 y el punto o puntos de referencia anatómicos. En una disposición preferida, la medición de la distancia entre el poste de referencia 14 y la situación marcada en el punto de referencia anatómico puede ser obtenida por medio de la comunicación entre el dispositivo de orientación quirúrgico 12 y el sensor 15 en el poste de referencia 14. La marca o marcas 114 pueden proporcionar una indicación adicional de la distancia medida.

El dispositivo de orientación quirúrgico 12 puede tener dos componentes de medición lineales, una que responde a la longitud de la pierna y otra que responde al offset. Mientras que el trocánter menor se describe en términos de un punto de referencia anatómico, un punto o puntos de referencia anatómicos diferentes pueden ser usados en su lugar, incluyendo pero no estando limitados al trocánter mayor. En otra realización, se puede fijar un medidor de inclinación satélite al fémur en una situación como la del trocánter mayor que permite que el ángulo del fémur sea puesto a cero y se reproduzca más tarde cuando estas mediciones se repitan en la fase de reducción del ensayo. Esto puede eliminar pequeños errores en la longitud de la pierna y el offset que pueden ser causados por el movimiento del fémur. Si se fija al trocánter mayor, éste podría estar diseñado para que no interrumpa el desplazamiento durante el tratamiento.

La distancia entre el poste de referencia 14 y el aspecto superior del trocánter menor puede estar correlacionada, o relacionada con, distancias anatómicas tales como la longitud de la pierna y el offset de la articulación según se ha descrito anteriormente. Por ejemplo, y según se ha descrito anteriormente, dicha distancia puede ser evaluada por el proveedor médico en una evaluación de rayos X preoperatoria. Haciendo referencia de nuevo a la Figura 29A, los puntos de extremo de las líneas que conectan los puntos de referencia descritos anteriormente pueden corresponderse aproximadamente con una hipotenusa indicativa de una distancia anatómica, de modo que la puesta a cero del dispositivo de orientación quirúrgico 12 puede dar lugar al dispositivo de orientación que registra esta primera distancia o distancias anatómicas como distancia o distancias de referencia. Según se ha usado en esta memoria, la "reducción a cero" no se limita configurando la pantalla SOD para que diga "0", sino que también incluye, por ejemplo, el registro de una posición en un espacio tridimensional respecto a un marco de referencia seleccionado.

D. Determinación de la orientación de un plano anatómico usando un sistema ortopédico

Haciendo referencia a las Figuras 15-18, una vez que el sistema ortopédico 110 ha sido usado para medir una primera distancia o distancias de referencia, los componentes del sistema 110 que no sean el poste de referencia 14 pueden ser retirados. La cápsula articular puede ser perforada, y el fémur proximal puede ser extraído. Una vez que se extrae el fémur proximal, los osteofitos de alrededor del borde acetabular del paciente también pueden ser extirpados según los tratamientos conocidos.

Haciendo referencia a las Figuras 4 y 19, el sistema ortopédico 210 puede ser usado para determinar la orientación de un plano anatómico en el paciente. Por ejemplo, una vez que la cápsula articular ha sido perforada y se han eliminado los osteofitos, el mango de alineación 216 puede ser acoplado de manera retirable al dispositivo de orientación quirúrgico 12. El cirujano puede entonces aprisionar el mango de alineación 216, y el componente de contacto anatómico 218 puede ser movido en contacto con el borde acetabular. Por ejemplo, la estructura similar aun trípode con los brazos 220, según se muestra en las Figuras 4 y 19, puede estar dispuesta contra el borde acetabular, y las puntas 224 del componente de contacto 218 pueden entrar en contacto con tres puntos de referencia del borde acetabular. Estos tres puntos de referencia pueden ser determinados por el cirujano u otro usuario. Una vez establecido el contacto con tres puntos de referencia, el componente de contacto 218 puede hacer referencia a un plano que se extiende a través del borde acetabular. En este punto, el cirujano puede registrar la orientación de este plano con el dispositivo de orientación quirúrgico 12. En algunas realizaciones, un láser plano puede proyectar una línea sobre la pelvis del paciente. El cirujano puede hacer una marca en algún lugar de esta línea a la que se puede hacer referencia en pasos posteriores. Esto puede servir para establecer una posición de giro de referencia del sistema ortopédico alrededor de una línea vertical. Si el giro alrededor de un eje vertical no está restringido de alguna manera, entonces puede haber un número infinito de orientaciones que satisfacen una lectura del medidor de inclinación, ya que su lugar geométrico puede formar un cono. Además, el dispositivo de orientación quirúrgico 12 puede incorporar la orientación del pin de referencia 14 en sus cálculos para que el dispositivo de orientación quirúrgico 12 pueda compensar cualquier movimiento posterior de la pelvis.

En algunas realizaciones, y según se describe en esta memoria, el dispositivo de orientación quirúrgico 12 puede incluir un indicador de luz, tal como un láser o láseres. Los láseres pueden emitir desde los componentes ópticos 42 del dispositivo de orientación quirúrgico. Por tanto, en algunas realizaciones del sistema ortopédico 110, el dispositivo de orientación quirúrgico, u otro componente, puede emitir un láser o láseres hacia un punto o puntos de referencia con el fin de obtener una orientación del borde acetabular. Por ejemplo, los láseres pueden emitir desde el dispositivo de orientación quirúrgico de tal manera que sitúan una zona o zonas a lo largo del borde acetabular, y proporcionan una indicación al dispositivo de orientación quirúrgico 12 de la orientación de un plano que se extiende a través del borde. En otras realizaciones, pueden ser usados diferentes puntos de referencia.

E. Preparación de una porción de la anatomía del paciente usando un sistema ortopédico

Haciendo referencia a las Figuras 5 y 20, el sistema ortopédico 310 puede ser usado para preparar una porción de la anatomía del paciente. Por ejemplo, el sistema ortopédico 310 puede ser usado para escariar una glena acetabular en un ángulo y/u orientación definidos.

Una vez que el sistema ortopédico 210 ha establecido un plano de referencia, tal como, por ejemplo, el plano definido por los tres puntos de referencia en el borde acetabular, el escariador 318 puede ser movido a la zona delimitada por el borde acetabular. El cirujano puede sostener el mango del escariador 316, y el escariador 318 y/o una porción o porciones del mango del escariador 316 pueden dar vueltas y girar. A medida que el escariador 318 gira y perfora en la zona ósea en el acetábulo, el dispositivo de orientación quirúrgico 12 puede permanecer en general quieto mientras está acoplado al dispositivo de montaje 312. El cirujano puede usar el dispositivo de orientación quirúrgico 12 para monitorizar la orientación del escariador 318. Por tanto, el cirujano puede escariar en un ángulo definido respecto al plano de referencia antes mencionado, con el dispositivo de orientación quirúrgico 12 proporcionando una indicación o indicaciones en su pantalla de si el escariador 318 está escariando perpendicularmente a dicho plano, o a un ángulo respecto al plano. En algunas realizaciones, el cirujano puede elegir un ángulo adecuado basado en plantillas preoperatorias y/o en un intervalo deseado de ángulos y movimiento para el implante 414.

F. Orientación de un componente protésico mediante un sistema ortopédico

Haciendo referencia a las Figuras 6 y 21, el sistema ortopédico 410 puede ser usado para orientar un componente protésico, tal como, por ejemplo, una copa acetabular protésica. Por ejemplo, el sistema ortopédico 410 puede ser usado para orientar un componente protésico 414.

Una vez que el sistema ortopédico 310 ha sido usado para escariar una glena acetabular, el sistema ortopédico 410 puede ser ensamblado. Por ejemplo, el dispositivo de orientación quirúrgico 12 puede ser acoplado de manera retirable al mango 416, y un componente protésico 414 puede ser acoplado de manera retirable al mango 416. El cirujano puede entonces aprisionar el mango 416 y mover el componente protésico 414 (por ejemplo, la copa acetabular protésica) hacia la glena acetabular escariada. El dispositivo de orientación quirúrgico 12 puede ser usado para monitorizar la orientación del componente protésico 414 según es movido y ajustado dentro del acetábulo. Se puede usar una línea láser (u otra sonda, tal como, por ejemplo, una sonda mecánica) para iluminar o hacer referencia a una marca realizada anteriormente para controlar el giro del dispositivo de orientación quirúrgico 12 alrededor de un eje vertical. Se puede usar también la orientación del poste de referencia 14 para compensar el movimiento de la pelvis. Una vez que el componente protésico 414 está dispuesto según se desea (por ejemplo, basándose en una determinación preoperatoria), el mango 416 y el dispositivo de orientación quirúrgico 12 pueden ser retirados.

En algunas realizaciones, el sistema ortopédico 210 puede entonces ser usado de nuevo para evaluar la orientación del componente protésico, según está ilustrado en la Figura 22. El componente de contacto anatómico 218 puede estar dispuesto contra el componente protésico 414, y el dispositivo de orientación quirúrgico 12 puede indicar si el componente protésico 414 está orientado en el mismo plano que el previamente registrado por el dispositivo de orientación quirúrgico, o si hay algún offset u offsets angulares. Por ejemplo, el dispositivo de orientación quirúrgico 12 puede indicar que el componente protésico 414 está inclinado en un ángulo de cinco grados en un marco de referencia respecto a la orientación del plano de referencia previamente registrado por el dispositivo de orientación quirúrgico y el sistema ortopédico 210. Según se ha descrito anteriormente, dicho offset puede ser ventajoso o deseado, dependiendo de cómo el cirujano desea orientar la prótesis. El sistema 210 puede permitir que el componente protésico 414 esté alineado con el borde del acetábulo según se ha descrito anteriormente, o respecto al plano de la pelvis, según se prefiera. En este último caso puede ser innecesario registrar el borde del acetábulo.

G. Medición de distancias articulares usando de nuevo un sistema ortopédico

Haciendo referencia a las Figuras 24 - 27, una vez que ha sido dispuesto un componente protésico 414, se pueden medir de nuevo la distancia o distancias de las articulaciones. Por ejemplo, una vez dispuesta la copa acetabular protésica, un canal femoral puede ser formado, y un escariador femoral y la cabeza protésicas pueden ser acoplados al fémur. Una vez acoplados el escariador y la cabeza, la articulación de la cadera puede ser reducida y vuelta a situar en su lugar, con la cabeza femoral protésica haciendo contacto dentro de la copa protésica (por ejemplo, el componente protésico 414).

Haciendo referencia a la Figura 28, una vez que ha sido reducida la articulación de la cadera, el sistema ortopédico 110 puede ser usado de nuevo para medir una distancia desde el poste de referencia fijo 14 a un punto de referencia anatómico (por ejemplo, a la misma situación marcada en el aspecto superior del trocánter menor).

Haciendo referencia a la Figura 29B, esta segunda lectura puede ser comparada con la primera lectura (por ejemplo, la lectura que se muestra en la Figura 29A). Por tanto, se puede tomar una medición o mediciones tanto antes de la incisión de la cápsula articular como después de la reducción de la articulación para determinar si ha habido algún cambio en el offset articular "OS" y la longitud de la pierna "LL" en la anatomía del paciente. Si las mediciones son satisfactorias para el cirujano, el implante protésico puede ser dejado dentro. Si no es así, el cirujano puede retirar el implante 414 y/o ajustar el implante 414 usando uno o más de los sistemas descritos anteriormente, hasta que se obtengan las medidas deseadas. En algunas realizaciones el dispositivo de orientación quirúrgico 12 puede ser programado con una base de datos de geometrías de componentes protésicos. El cirujano puede introducir la configuración de los componentes usados en la reducción del ensayo más sus objetivos para ajustar el offset y la longitud de la pierna. El dispositivo de orientación quirúrgico 12 puede entonces realizar cálculos basados en la geometría tridimensional para determinar una combinación de componentes que deben conseguir sus objetivos y recomendarlos al cirujano. Esto puede ocuparse de gran parte de la prueba y del error del tratamiento.

IV. Sensores adicionales para el movimiento relativo

Mientras que las realizaciones de los sistemas ortopédicos y métodos explicados anteriormente han sido descritas como que tienen y usan un sensor o sensores 50 situados dentro del dispositivo de orientación quirúrgico 12, en algunas realizaciones los sistemas ortopédicos u otros sistemas usados para el reemplazo de la articulación pueden incluir un sensor o sensores adicionales 50 o 15. Por ejemplo, y según se ha descrito anteriormente, el poste de referencia 14 puede incluir un sensor 15. Estos sensores adicionales pueden estar situados en otros componentes quirúrgicos y/o puntos de referencia anatómicos. La patente de los E.E. U.U. No 7.559.931 describe ejemplos de sensores en múltiples componentes quirúrgicos y/o puntos de referencia anatómicos. En algunas realizaciones, los sistemas ortopédicos pueden incluir un sensor o sensores adicionales en el fémur, la cadera u otros lugares anatómicos. El sensor adicional puede incluir un microcontrolador y/o un dispositivo de comunicación (por ejemplo, de infrarrojos o de otra tecnología inalámbrica (por ejemplo, Bluetooth™)) que puede transmitir información del sensor adicional a la unidad de control electrónico 1102 del dispositivo de orientación 12. Este sensor o sensores adicionales pueden detectar cambios en el movimiento de la anatomía del paciente durante un tratamiento ortopédico, con el fin de verificar si la anatomía del paciente se ha movido o cambiado de posición durante el tratamiento. En algunas realizaciones, el sensor o los sensores descritos en esta memoria (por ejemplo, el sensor 15) pueden formar parte de un sistema de capacitancia variable similar al usado en los calibres digitales.

La unidad de control electrónico 1102 puede estar configurada para recibir la información de este sensor o de sensores adicionales, y/o del dispositivo de comunicaciones del sensor, y combinar esta información con la información del sensor o sensores 50 situados dentro del dispositivo de orientación quirúrgico 12 para calcular un movimiento conjunto, o agregado, y la orientación del dispositivo de orientación quirúrgico 12 en relación, por ejemplo, con una línea o plano axial. La unidad de control electrónico 1102 puede corregir los cambios en la posición del dispositivo de orientación quirúrgico 12.

Además, el sensor o los sensores adicionales pueden estar situados en un dispositivo. El dispositivo puede ser construido de tal manera que el dispositivo sea autoclavable y reusable, y puede permitir la inserción y extracción de una batería desechable. El sensor o los sensores adicionales pueden ser incorporados a cualquiera de los sistemas y/o métodos descritos en esta memoria, y pueden ser dispuestos en cualquiera de los componentes de los sistemas descritos en esta memoria.

V. Interfaces de usuario

Los sistemas y métodos descritos anteriormente pueden incorporar cada uno el uso de un dispositivo de medida, tal como, por ejemplo, el dispositivo de orientación quirúrgico 12. Según se ha descrito anteriormente, el dispositivo de orientación quirúrgico 12 puede comprender al menos una entrada de usuario, una pantalla y una unidad de control electrónico. Las entradas y la pantalla del usuario, y/o la combinación de las entradas, la pantalla y la unidad de control electrónico, pueden formar parte conjuntamente de una interfaz de usuario interactiva. Por ejemplo, la interfaz de usuario puede comprender un alojamiento (por ejemplo, el alojamiento 30 descrito anteriormente), un miembro de acoplamiento formado en o dentro del alojamiento configurado para acoplar de manera retirable la interfaz de usuario a un dispositivo ortopédico (por ejemplo, el mango 416), un sensor (por ejemplo, el sensor 50 descrito anteriormente), una unidad de control electrónico (por ejemplo, la unidad de control electrónico 1102 descrita anteriormente), una entrada de usuario (por ejemplo, la entrada de usuario 36 descrita anteriormente, que puede transmitir comandos de entrada a la unidad de control electrónico) y una pantalla (por ejemplo, la pantalla 34 descrita anteriormente).

La interfaz de usuario interactiva puede comprender una interfaz gráfica de usuario que tiene una ventana interactiva que muestra gráficos en la pantalla. Por ejemplo, la interfaz de usuario interactiva puede proporcionar al usuario una pluralidad de pantallas. Las pantallas pueden ilustrar los pasos a ser realizados en un tratamiento quirúrgico y pueden guiar al usuario por medio de la ejecución de los pasos. Cada pantalla puede incluir uno o más gráficos en pantalla. Los gráficos en pantalla pueden comprender una o más indicaciones visuales o indicadores para preguntar al usuario qué paso o pasos debe seguir durante uno de los métodos de tratamiento descritos anteriormente. Las indicaciones visuales a las que se hace referencia en esta memoria pueden comprender imágenes instructivas, diagramas, representaciones pictóricas, iconos, animaciones, señales visuales, gráficos, lecturas numéricas, mediciones, instrucciones textuales, advertencias (visuales y/o audibles) u otros datos. La interfaz de usuario interactiva puede estar configurada para modificar los atributos (por ejemplo, el color) de los gráficos en pantalla según uno o más protocolos de datos. La interfaz de usuario interactiva puede proporcionar realimentación visual al usuario durante la realización de uno o más tratamientos quirúrgicos. En ciertas realizaciones, la interfaz de usuario interactiva puede estar configurada para generar imágenes de interfaz gráfica de usuario ("GUI") para ser mostradas al usuario. Según se ha descrito anteriormente, el usuario puede interactuar con el dispositivo de orientación quirúrgico 12 por medio de uno o más dispositivos de entrada de usuario 1114 (por ejemplo, botones, interruptores, pantallas táctiles, rueda de offset, trackball, teclado, controles remotos, un micrófono junto con software de reconocimiento de voz). La interfaz de usuario interactiva puede permitir al usuario confirmar que se ha completado un paso (por ejemplo, pulsando un botón de entrada de usuario). La interfaz de usuario interactiva puede permitir al usuario introducir datos (por ejemplo, un valor numérico, tal como una distancia, un ángulo y/o similares), verificar una posición del dispositivo de orientación quirúrgico 12, activar y desactivar un sistema de indicación de alineación visible y/o encender y apagar todo el dispositivo de orientación quirúrgico. En ciertas realizaciones, la interfaz de usuario interactiva proporciona una o más listas desplegables o menús a partir de los que un usuario puede realizar selecciones. Por ejemplo, el usuario puede realizar selecciones de una lista desplegable usando una rueda de offset, trackball y/o una serie de pulsaciones del botón. En algunas realizaciones, la interfaz de usuario proporciona una lista desplegable de predicados que se actualiza dinámicamente dependiendo de la entrada de usuario.

Al menos en una realización, un módulo para crear una interfaz de usuario interactiva puede comprender un medio legible por ordenador que tenga el código de programa legible por ordenador incorporado en él. El código de programa legible por ordenador puede comprender un código de programa legible por ordenador configurado para mostrar una o más de una pluralidad de imágenes GUI en una interfaz de usuario de un dispositivo de orientación quirúrgico, las imágenes GUI que comprenden imágenes instructivas relacionadas con la realización de un tratamiento quirúrgico. El código de programa legible por ordenador puede estar configurado para recibir instrucciones de un usuario que identifique el tratamiento quirúrgico a ser realizado (por ejemplo, qué articulación y/o derecha o izquierda). El código de programa legible por ordenador puede estar configurado para mostrar los pasos de usuario que deben ser realizados en el proceso identificado para el tratamiento quirúrgico identificado. El código de programa legible por ordenador puede estar configurado para guiar al usuario en la realización de los pasos. Por ejemplo, el código de programa legible por ordenador puede estar configurado para recibir del usuario una instrucción para continuar con el siguiente paso del tratamiento, para recibir datos de orientación de un sensor montado dentro del dispositivo de orientación quirúrgico y para mostrar los datos de orientación en la interfaz de usuario del dispositivo de orientación quirúrgico.

Al menos en una realización, el dispositivo de orientación quirúrgico 12 descrito anteriormente puede comprender un módulo de visualización configurado para mostrar información y un módulo sensor configurado para monitorizar la orientación del dispositivo de orientación quirúrgico 12 de un sistema de referencia de coordenadas tridimensionales, y para generar datos de orientación correspondientes a la orientación monitorizada del dispositivo de orientación quirúrgico. El dispositivo de orientación quirúrgico 12 puede comprender además un módulo de control configurado para recibir los datos de orientación del módulo sensor y convertirlos en señales objetivas para su presentación en el módulo de visualización, el módulo de control está configurado además para mostrar un conjunto de imágenes GUI u otros gráficos en pantalla en el módulo de visualización, las imágenes GUI o gráficos en pantalla que representan los datos de orientación recibidos del módulo sensor y también representan imágenes instructivas relacionadas con la realización de la cirugía de reemplazo de la articulación.

Al menos en una realización, el dispositivo de orientación quirúrgico 12 puede recibir datos de orientación de un módulo sensor, recibir comandos de entrada de un módulo de entrada de usuario para almacenar datos de orientación de un módulo de entrada de usuario, convertir los datos de orientación a un formato legible para personas para su presentación en un dispositivo de visualización, y mostrar en el dispositivo de visualización gráficos o imágenes GUI en pantalla para comunicar información a un usuario basada en los comandos de entrada y en los datos de orientación, la información que comprende imágenes instructivas para realizar una cirugía de reemplazo articular y uno o más indicadores visuales de una orientación en curso del dispositivo de visualización respecto a una orientación de referencia.

Al menos en una realización, el dispositivo de orientación quirúrgico 12 descrito en esta memoria puede comprender un módulo sensor acoplado a una plantilla de alineación para perforar y configurado para medir y registrar una orientación de referencia y para recopilar continuamente datos de orientación del dispositivo de orientación, un módulo de visualización configurado para mostrar al menos un indicador visual de la orientación del dispositivo de orientación quirúrgico respecto a la orientación de referencia, el módulo de visualización está configurado además para mostrar imágenes instructivas de uno o más pasos a realizar por el cirujano durante la cirugía de reemplazo articular, y un módulo de control configurado para recibir los datos de orientación y convertir los datos de orientación en señales objetivas para su presentación en el módulo de visualización.

Las Figuras 30A - W muestran varias capturas de pantalla que pueden formar parte de la interfaz o interfaces de usuario interactivas descritas anteriormente. Las capturas de pantalla pueden ser vistas, por ejemplo, en una pantalla del dispositivo de orientación quirúrgico 12.

Según se muestra en la Figura 30A, una pantalla de interfaz puede iluminar la solicitud del usuario para presionar una entrada de usuario, por ejemplo, un botón central en el dispositivo de orientación quirúrgico 12. A partir de entonces, se puede mostrar un mensaje que indica al usuario que el dispositivo de orientación quirúrgico 12 está siendo preparado para la operación. El mensaje puede ser una visualización de texto en una pantalla, según está ilustrado en la Figura 30A, un sonido audible u otra señal para que el usuario espere a que el dispositivo confirme un estado operativo adecuado. Por ejemplo, se puede realizar una variedad de autopruebas. En una realización, se puede mostrar información sobre el sistema operativo, tal como su versión, para su revisión.

La Figura 30B muestra una pantalla de interfaz de usuario que indica que una variedad de plantillas del tamaño de las copas potenciales está disponible comercialmente. Por ejemplo, la pantalla de la interfaz de usuario puede indicar un tamaño "52".

La figura 30C muestra una pantalla de interfaz de usuario que solicita al usuario que se desplace por las opciones de plantilla. Por ejemplo, el usuario puede presionar un botón de alternancia lateral para desplazarse por las opciones de las plantillas del tamaño de las copas.

La Figura 30D muestra una pantalla de interfaz de usuario en la que un usuario ha seleccionado un implante de copa del tamaño "48". La selección puede ser hecha pulsando un botón central debajo de la pantalla del dispositivo de orientación quirúrgico 12. Esta selección del tamaño de la copa puede estar basada en la evaluación preoperatoria de un paciente por parte de un usuario.

Las Figuras 30E - G muestran pantallas de interfaz de usuario similares a las de las Figuras 30B - D, en las que un usuario puede desplazarse y seleccionar una plantilla del tamaño del vástago apropiado.

La Figura 30H muestra una pantalla de interfaz de usuario que proporciona entrada a un usuario para conectar el dispositivo de orientación quirúrgico 12 a la guía de evaluación angular 18. El usuario puede presionar una entrada de usuario (por ejemplo, un botón de entrada) en el dispositivo de orientación quirúrgico 12 para indicar la terminación de este paso.

La Figura 30I muestra una pantalla de interfaz de usuario que proporciona la entrada a un usuario para fijar el poste de referencia 14 al impactador 16. El usuario puede presionar una entrada de usuario (por ejemplo, un botón de entrada) en el dispositivo de orientación quirúrgico 12 para indicar la terminación de este paso.

La Figura 30J muestra una pantalla de interfaz de usuario que proporciona información sobre la orientación del sistema 10 para guiar al usuario en la orientación apropiada mientras el poste de referencia 14 es impulsado en el paciente.

La Figura 30K muestra una pantalla de interfaz de usuario proporcionando instrucciones a un usuario para fijar el dispositivo de orientación quirúrgico 12 al sistema 110. El usuario puede presionar una entrada de usuario (por ejemplo, un botón de Intro) para indicar la terminación de este paso.

La Figura 30L muestra una pantalla de interfaz de usuario que proporciona instrucciones a un usuario para fijar el dispositivo de marcación 118 al sistema 110. El usuario puede presionar una entrada de usuario (por ejemplo, un botón de Intro) para indicar la terminación de este paso.

La Figura 30M muestra una pantalla de interfaz de usuario que proporciona instrucciones para establecer la posición del dispositivo de marcación 118 en el sistema 110, con el dispositivo de marcación 118 haciendo referencia a un punto de referencia anatómico determinado por el usuario. Una vez que el usuario se ha puesto en contacto con el punto de referencia anatómico, el usuario puede pulsar un botón (por ejemplo, un botón de entrada) para registrar una orientación del sistema 110 respecto a ese punto de referencia.

La Figura 30N muestra una pantalla de interfaz de usuario que proporciona instrucciones a un usuario para preparar el acetábulo para la implantación de la copa. El usuario puede presionar una entrada de usuario (por ejemplo, un botón de Intro) para indicar la terminación de este paso.

Figura 30O muestra una pantalla de interfaz de usuario que proporciona instrucciones a un usuario para conectar el dispositivo de orientación quirúrgico 12 al sistema 210. El usuario puede presionar una entrada de usuario (por ejemplo, un botón de Intro) para indicar la terminación de este paso.

La Figura 30P muestra una pantalla de interfaz de usuario que proporciona instrucciones a un usuario para evaluar un plano del acetábulo. El usuario puede presionar una entrada de usuario (por ejemplo, un botón de Intro) para indicar la terminación de este paso.

La Figura 30Q muestra una pantalla de interfaz de usuario que proporciona instrucciones a un usuario para escariar el acetábulo usando el sistema 310, así como proporciona realimentación al usuario sobre la orientación del escariador (con el dispositivo de orientación quirúrgico 12 fijado) para que el usuario pueda usar el escariador según el plano establecido por la guía de evaluación del labio acetabular. El usuario puede presionar una entrada de usuario (por ejemplo, un botón de Intro) para indicar la terminación de este paso.

La Figura 30R muestra una pantalla de interfaz de usuario que proporciona instrucciones al usuario para disponer una copa protésica 414 en el acetábulo. El usuario puede presionar una entrada de usuario (por ejemplo, un botón de Intro) para indicar la terminación de este paso.

La Figura 30S muestra una pantalla de interfaz de usuario que proporciona instrucciones a un usuario para impulsar la copa protésica en el acetábulo usando el sistema 410, así como proporcionar realimentación al usuario sobre la orientación de la copa protésica (con el dispositivo de orientación quirúrgico 12 fijado) para que el usuario pueda impulsar la copa según el plano establecido por el sistema 210. El usuario puede presionar una entrada de usuario (por ejemplo, un botón de Intro) para indicar la terminación de este paso.

La Figura 30T muestra una pantalla de interfaz de usuario que proporciona instrucciones al usuario para ajustar un implante de cadera de prueba. El usuario puede presionar una entrada de usuario (por ejemplo, un botón de Intro) para indicar la terminación de este paso.

Las Figuras 30U, 30V muestran una pantalla de interfaz de usuario que proporciona instrucciones al usuario para evaluar la orientación del sistema 110 respecto al punto de referencia anatómico que fue evaluado previamente por el dispositivo de marcación 118 del sistema 110. El usuario puede medir la distancia de nuevo desde el poste de referencia 14 hasta el punto de referencia medido anteriormente.

La Figura 30W muestra una pantalla de interfaz de usuario que muestra los cambios de la longitud de la pierna y del offset de las articulaciones basados en los cambios de orientación del sistema de plantillas de perforación a partir de la evaluación inicial del punto de referencia anatómico de la Figura 13 y de la evaluación final de la Figura 22.

Aunque estas invenciones han sido descritas dentro del contexto de ciertas realizaciones y ejemplos preferidos, resultará evidente para los expertos en la materia que las invenciones presentes se extienden más allá de las realizaciones descritas específicamente a realizaciones alternativas y/o usos de las invenciones y modificaciones y equivalentes obvios de éstos. Además, si bien se han mostrado y descrito en detalle diversas variaciones de las invenciones, otras modificaciones, que están dentro del alcance de estas invenciones, resultarán evidentes para los expertos en la técnica basándose en esta descripción. También se contempla que se pueden hacer varias combinaciones o subcombinaciones de las características y aspectos específicos de las realizaciones y que siguen estando comprendidas dentro del alcance de las invenciones, definidas en las reivindicaciones. Debe entenderse que diversas características y aspectos de las realizaciones descritas pueden ser combinados o sustituidos entre sí para formar varios modos de las invenciones descritas. Por tanto, se pretende que el alcance de al menos algunas de las invenciones presentes aquí descritas no esté limitado por las realizaciones particulares descritas anteriormente.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un aparato (214) para evaluar la orientación de un punto de referencia acetabular o de un implante acetabular, comprendiendo:

un dispositivo de manejo (216) comprendiendo un extremo proximal (217) con un mango, un extremo distal (219) y un miembro alargado (22) extendiéndose entre ellos;

un componente de contacto anatómico (218) acoplado al extremo distal del dispositivo de manejo; y

un dispositivo de orientación quirúrgico (12) configurado para detectar y registrar una orientación del punto de referencia acetabular o del implante acetabular, caracterizado por que el dispositivo de orientación quirúrgico comprende uno o más sensores (1104) que pueden determinar medidas de distancia, en donde un sensor situado en el dispositivo de orientación quirúrgico está configurado para estar en comunicación eléctrica con un elemento emisor (15), en donde una unidad de control eléctrico del dispositivo de orientación quirúrgico está configurada para determinar la distancia entre el sensor y el elemento emisor correspondiente a una distancia a un punto de referencia anatómico.

2. El aparato de la reivindicación 1, comprendiendo además dos componentes de medición lineal, uno que responde a la longitud de la pierna y otro que responde al offset.

3. El aparato de la reivindicación 1, en donde el sensor situado en el dispositivo de orientación quirúrgico está en comunicación eléctrica cableada o inalámbrica con el elemento emisor, comprendiendo el aparato además una sonda de medición, en donde el elemento emisor está montado en un extremo de la sonda de medición.

4. El aparato de la reivindicación 1, comprendiendo además un poste de referencia (14) configurado para estar acoplado a un sensor o sensores de orientación que comprenden el elemento emisor.

5. El aparato de la reivindicación 1, en donde la unidad de control eléctrico del dispositivo de orientación quirúrgico está configurada para determinar una longitud axial de la sonda de medición correspondiente a una distancia a un punto de referencia anatómico, tal como una eminencia ósea de la pelvis o del fémur, tal como el trocánter mayor o el menor.

6. El aparato de la reivindicación 1, comprendiendo además indicadores de alineación visibles comprendiendo uno o más láseres configurados para proyectar luz láser a través de un componente o componentes ópticos (32).

7. El aparato de la reivindicación 6, en donde la luz láser está configurada para proyectar un punto, un plano y una retícula sobre un objetivo u objetivos, incluyendo pero no estando limitado a una característica anatómica o punto de referencia, para proporcionar información de orientación alternativa o adicional a un cirujano respecto a la orientación del dispositivo de orientación quirúrgico.

8. El aparato de la reivindicación 1, en donde el dispositivo de orientación quirúrgico comprende sensores inerciales.

9. Dispositivo de disposición de implantes acetabulares, comprendiendo:

un dispositivo de manejo (412) comprendiendo un extremo proximal (416) con un mango, un extremo distal (418) y un miembro alargado (419) extendiéndose entre ellos, en donde el extremo distal comprende una estructura de contacto de implante adaptada para acoplar un implante acetabular (414); y

un dispositivo de orientación quirúrgico (12) acoplado al dispositivo de manejo de manera que la orientación de al menos uno de los dispositivos de manejo y del dispositivo de orientación quirúrgico está configurada para ser monitorizada conforme el implante acetabular avanza en el acetábulo, caracterizado por que el dispositivo de orientación quirúrgico comprende uno o más sensores (1104) configurados para determinar las mediciones de distancia, en donde un sensor situado en el dispositivo de orientación quirúrgico está configurado para estar en comunicación eléctrica con un elemento emisor (15), en donde una unidad de control eléctrico del dispositivo de orientación quirúrgico está configurada para determinar la distancia entre el sensor y el elemento emisor correspondiente a una distancia a un punto de referencia.

10. El dispositivo de disposición de implantes acetabulares de la reivindicación 9, comprendiendo además indicadores de alineación visibles comprendiendo uno o más láseres configurados para proyectar luz láser a través de un componente o componentes ópticos (32).

11. El dispositivo de disposición de implantes acetabulares de la reivindicación 10, en donde la luz láser está configurada para proyectar un punto, un plano y una retícula sobre un objetivo u objetivos, incluyendo pero no estando limitado a una característica anatómica o punto de referencia, para proporcionar información de orientación alternativa o adicional a un cirujano respecto a la orientación del dispositivo de orientación quirúrgico.

12. El dispositivo de disposición de implantes acetabulares de la reivindicación 9, comprendiendo además un sensor de orientación fijo adaptado para proporcionar información de orientación sobre el paciente independientemente del dispositivo de orientación quirúrgico.

13. El dispositivo de disposición de implantes acetabulares de la reivindicación 12, en donde el dispositivo de orientación quirúrgico está adaptado para recibir la información de orientación del sensor de posición fija.

14. El dispositivo de disposición de implantes acetabulares de la reivindicación 9, comprendiendo además dos componentes de medición lineal, una que responde a la longitud de la pierna y una que responde al offset.

15. El dispositivo de disposición de implantes acetabulares de la reivindicación 9, comprendiendo además un poste de referencia (14) configurado para estar acoplado a un sensor o sensores de orientación que comprenden el elemento emisor.