ES2257581T3 - Dispositivo para determinar la posicion del punto de salida tibial del ligamento cruzado delantero. - Google Patents
Dispositivo para determinar la posicion del punto de salida tibial del ligamento cruzado delantero.Info
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Abstract
Dispositivo para determinar la posición del punto de salida (11) de un implante que sustituye el ligamento cruzado delantero de una articulación de rodilla (3), en el lado superior de la tibia (2), con un sistema de navegación (15), con elementos marcadores (13, 14) unidos fijamente con el fémur (1) y la tibia (2), con un palpador (18) navegado y con un equipo de procesamiento de datos (17) que presenta una memoria y una unidad de cálculo, al que se pueden suministrar los datos de posición, registrados por el sistema de navegación (15), relativos a varios puntos a lo largo del canto delantero (9) de la incisura (5), y depositarlos en la memoria, caracterizado porque la unidad de cálculo está programada de tal forma que proyecte los datos de posición, depositados en la memoria, y por lo tanto la extensión del canto delantero (9) de la incisura (6) con la pierna estriada, en un plano de proyección (21) en la zona del lado superior de la tibia, situada perpendicularmente sobre el eje longitudinal de la tibia (2) generando con ello una curva (22) en forma de U proyectada que encierra una zona en la que se encuentra el punto de salida (11).
Description
Dispositivo para determinar la posición del punto
de salida tibial del ligamento cruzado delantero.
La invención se refiere a un dispositivo para
determinar la posición del punto de salida de un implante que
sustituye al ligamento cruzado delantero de una articulación de
rodilla, en el lado superior de la tibia, con un sistema de
navegación, con elementos marcadores unidos fijamente con el fémur y
la tibia, con un palpador navegado y con un equipo de procesamiento
de datos que presenta una memoria y una unidad de cálculo, al que se
pueden suministrar los datos de posición, registrados por el sistema
de navegación, relativos a varios puntos a lo largo del canto
delantero de la incisura, y depositarlos en la memoria.
Al sustituir un ligamento cruzado delantero de
una articulación de rodilla por un implante es de suma importancia
que el implante quede exactamente posicionado. Habitualmente, el
implante se une por sus dos extremos de una manera adecuada con el
fémur o la tibia, por ejemplo, mediante la introducción en taladros
que se realizan en el fémur y la tibia y cuyos puntos finales en la
superficie del fémur y en la superficie de la tibia marcan los
puntos de salida para el implante.
Un aspecto importante es que la longitud del
implante debe mantenerse a ser posible de forma inalterada en la
zona entre los puntos de salida al mover la rodilla, es decir que se
debe lograr una isometría del implante. Para este fin, se conoce
determinar el punto de salida del implante en el fémur mediante un
procedimiento y un dispositivo, en los que se palpan y se almacenan
datos geométricos de la superficie del fémur y en los que estos
datos geométricos se utilizan para calcular la alteración de la
isometría en diferentes posiciones de los puntos de salida
(documento EP603089B1). Sin embargo, con este procedimiento sólo es
posible optimizar la posición del punto de salida en el fémur,
mientras que este procedimiento conocido no puede ofrecer ninguna
ayuda para seleccionar el punto de salida en la tibia.
En el documento US2002/0055679A1 se describe un
dispositivo que permite determinar la posición de los puntos de
salida.
Un problema esencial al determinar la posición
del punto de salida en la tibia consiste en que, en el estado
implantado, el implante debe mantenerse libre entre los dos puntos
de salida, en cualquier posición de la rodilla, es decir que no debe
entrar en contacto con las estructuras óseas, por ejemplo con
determinadas superficies del fémur, porque este contacto podría
dañar el implante. El ligamento cruzado delantero y el implante que
lo sustituye se aloja normalmente en el espacio intermedio entre las
superficies articulares del fémur, es decir los cóndilos. Este
espacio intermedio se denomina incisura. Dicha incisura es limitada
lateralmente por las superficies laterales de los cóndilos, en el
lado superior por una superficie de techo superior, y dicha
superficie de techo se convierte, a través de un pronunciado canto
delantero situado en el lado delantero del fémur, en la superficie
exterior lateral del fémur. Precisamente este canto delantero puede
colisionar con el implante del ligamento cruzado delantero, en
ciertas posiciones de la pierna, en caso de un posicionamiento
inadecuado del implante, que ha de evitarse en todo caso.
Hasta ahora, el operador elegía el
posicionamiento del punto de salida del ligamento cruzado delantero
en el lado de la tibia basándose en su experiencia, con lo que no es
posible descartar con seguridad implantaciones incorrectas.
La invención tiene el objetivo de proporcionar un
dispositivo que ayude al operador a localizar el punto de salida en
el lado de la tibia, garantizando una extensión libre del implante
en cualquier posición de la pierna.
Según la invención, este objetivo se consigue
mediante un dispositivo del tipo descrito al principio, que se
caracteriza porque la unidad de cálculo está programada de tal forma
que proyecte los datos de posición, depositados en la memoria, y por
lo tanto la extensión del canto delantero de la incisura con la
pierna estriada, en un plano de proyección en la zona del lado
superior de la tibia, situada perpendicularmente sobre el eje
longitudinal de la tibia generando con ello una curva en forma de U
proyectada que encierra una zona en la que se encuentra el punto de
salida. Se trata de un proceso realizado automáticamente por el
equipo de procesamiento de datos, por el cual queda definida una
zona de una superficie superior de la tibia que está rodeada por la
curva proyectada y en la que se encuentra el punto de salida
deseado.
Para determinar el punto de salida en el lado de
la tibia, por tanto, se procede de la siguiente manera mediante el
equipo de procesamiento de datos:
con la pierna flexionada, se capta la posición de
varios puntos a lo largo del canto delantero de la incisura,
determinando de esta forma su posición y extensión en el fémur,
con la pierna estirada, la extensión de dicho
canto delantero de la incisura se proyecta a un nivel de proyección
situado, en la zona del lado superior de la tibia,
perpendicularmente sobre el eje longitudinal de la tibia, y
dentro de la zona rodeada por esta curva
proyectada, se elige el punto de salida de tal forma que mantenga
una distancia respecto a la curva proyectada, que corresponda como
mínimo al radio del implante.
Siempre que el punto de salida se sitúe dentro de
la zona de la curva proyectada que adopta sustancialmente una
extensión en forma de U, queda garantizado que el implante no
colisione con las estructuras óseas del fémur, especialmente con el
canto delantero de la incisura, durante ninguno de los movimientos
de la rodilla. El plano de proyección se puede seleccionar a
diferentes distancias del fémur, no importando la posición exacta
con tal de que dicho plano se encuentre en la zona superior de la
tibia. Para el operador sólo es importante localizar en dicho plano
una posición adecuada del punto de salida, y esta información se
consigue si el plano está desplazado unos milímetros hacia arriba o
hacia abajo.
Resulta ventajoso que la unidad de cálculo
proyecte al plano de proyección una superficie circular, cuyo
diámetro corresponda al diámetro del implante usado, desplazada esta
en la superficie rodeada por la curva proyectada de tal forma que no
cruce la curva proyectada, y que en una de las posiciones de la
superficie circular alcanzadas de esta forma, se elija el punto
central de la misma como punto de salida del implante.
En particular, puede estar previsto que la unidad
de cálculo elija una posición del punto de salida en la que éste se
encuentre lo más avanzado posible en la parte delantera de la zona
rodeada por la curva proyectada y lo más cerca posible de la curva
proyectada.
Según una forma de realización preferible, al
registrar la posición de puntos, el equipo de procesamiento de datos
proyecta el canto delantero de la incisura en una pantalla, donde
marca los puntos cuyos datos de posición han de captarse.
Resulta favorable que la unidad de cálculo
represente la curva proyectada y la zona rodeada por la misma en una
pantalla, que represente en dicha pantalla además una imagen
desplazable de un elemento de indicación para la posición
seleccionada del punto de salida, y que deposite los datos de
posición correspondientes de la posición seleccionada en una
memoria. Especialmente, el elemento de indicación puede tener la
forma de un círculo cuyo diámetro corresponda al del implante
usado.
La siguiente descripción de formas de realización
preferibles de la invención sirve para explicar la invención
detalladamente en contexto con el dibujo. Muestran:
la figura 1 una vista esquemática de una
articulación de rodilla flexionada, con un sistema de navegación
para determinar la posición del fémur, de la tibia y de un elemento
palpador;
la figura 2 una vista esquemática de un corte a
través de una articulación de rodilla en posición flexionada;
la figura 3 una vista frontal esquemática de la
articulación de rodilla acodada de la figura 2;
la figura 4 una vista similar a la figura 2
estando estirada la articulación de rodilla y
la figura 5 una vista de un corte a lo largo de
la línea 5-5 en la figura 4.
En el dibujo están representados el extremo
distal de un fémur 1 y el extremo proximal de una tibia 2 que forman
juntos una articulación de rodilla 3, mientras que las demás partes
de la articulación de rodilla se han omitido para mayor claridad. El
fémur 1 forma en esta zona dos superficies articulares adyacentes, a
saber, los cóndilos 4, 5 que alojan entre sí un espacio hueco. Este
espacio hueco se denomina habitualmente incisura 6. Ésta es limitada
lateralmente por las superficies laterales 7 de los cóndilos 4, 5.
En el lado superior, se encuentra un techo 8 que se extiende
oblicuamente respecto al eje longitudinal del fémur 1. En el lado
delantero, es decir el lado anterior, la incisura 6 está cerrada,
mientras que hacia el lado trasero de la articulación de rodilla, es
decir en el lado posterior, está abierta. Hacia las superficies
articulares de los cóndilos 4, 5, la incisura 6 está limitada por un
canto delantero 9 en forma de U. Éste forma la transición entre una
zona ósea y una zona cartilaginosa y puede ser palpado y, por tanto,
ser localizado muy bien por el operador.
El fémur 1 y la tibia 2 están unidos entre sí por
diversos ligamentos. En el presente caso, nos interesa sólo el
llamado ligamento cruzado delantero que se extiende en el espacio
hueco entre los cóndilos, es decir, en la incisura 6, y que en el
lado del fémur, en un punto 10 situado en el extremo posterior de la
incisura 6, está unido con el fémur 1, y en el lado de la tibia, en
un punto que en lo sucesivo se denominará punto de salida 11 y que
está desplazado hacia delante respecto al punto 10. En la figura 4,
el punto 10 y el punto de salida 11 están representados
esquemáticamente; la línea de unión 12 del punto 10 y del punto de
salida 11 muestra la extensión del ligamento cruzado delantero con
la rodilla estirada (punto 10 en la posición alta) y con la rodilla
flexionada (punto 10 en la posición bajada).
Para sustituir el ligamento cruzado delantero por
un implante que puede ser, por ejemplo, un implante artificial o un
trozo de ligamento extraído de otra parte del cuerpo, es necesario
determinar la posición tanto del punto 10 como del punto de salida
11. La posición del punto 10 se determina, sustancialmente, teniendo
en cuenta el hecho de que durante el movimiento se obtenga la
isometría, es decir el menor cambio de posición posible del
implante. En cuanto a la posición del punto de salida 11 hay que
tener en cuenta que, después de implantarse, el implante no entre en
contacto con la estructura ósea del fémur 1, particularmente con el
canto delantero 9.
Para lograrlo, en el fémur 1 y la tibia 2 se
fijan elementos marcadores 13, 14 que presentan por ejemplo tres
bolas que reflejan radiación infrarroja y que están unidas
rígidamente con el fémur y la tibia. Este tipo de elementos
marcadores 13 y 14 forman parte de un sistema de navegación 15
conocido que a través de un sistema de cámaras, compuesto por tres
cámaras 16, capta la radiación reflejada por los elementos
marcadores, determinando a partir de ello la posición y el lugar los
elementos marcadores 13 y 14 en el espacio y, por lo tanto,
evidentemente también la posición y el lugar del fémur 1 y de la
tibia 2. Los datos de posición correspondientes se suministran en
el sistema de navegación 15 a un equipo de procesamiento de datos 17
donde pueden ser almacenados y utilizados para cálculos
subsiguientes.
Para determinar la posición del canto delantero 9
en la articulación de rodilla 3 se usa además un elemento palpador
18, por ejemplo, un simple gancho palpador al que va fijado otro
elemento marcador 19 del mismo tipo de construcción, cuya posición
asimismo puede ser determinada por el sistema de navegación 15. De
esta manera, es posible determinar en cualquier momento exactamente
el lugar y la posición del elemento palpador 18.
Para establecer el punto de salida 11 en el lado
de la tibia, en primer lugar, la articulación de rodilla 3 se
flexiona de tal forma que el canto delantero 9 de la incisura 6
quede accesible libremente, lo que está representado en las figuras
1 a 3. Con la ayuda del elemento palpador 18 se realiza un
acercamiento a una gran cantidad de puntos individuales del canto
delantero, cuyos datos de posición se almacenan en el equipo de
procesamiento de datos 17. Para facilitarle este procedimiento al
operador, en la pantalla 20 del equipo de procesamiento de datos 17
se puede representar esquemáticamente la extensión de un canto
delantero de este tipo. En dicho canto delantero se marcan puntos
individuales que le muestran al operador en qué lugares el elemento
palpador 18 ha de aplicarse en el canto delantero 9. Una vez que en
tal lugar se hayan determinado y almacenado datos de posición, se le
puede señalar al operador a través de la pantalla 20, por ejemplo
mediante un cambio de color de los puntos correspondientes, de modo
que el operador sea guiado al palpar el canto delantero 9, de forma
que por toda la longitud de dicho canto delantero realice un
acercamiento uniforme a los puntos de medición determinando los
datos de posición. Estos datos de posición de depositan juntos en la
memoria y describen la extensión del canto delantero en el fémur
1.
En otro paso, la pierna se gira a la posición
estirada, tal como está representado en la figura 4. Mediante los
elementos marcadores 13 y 14, se siguen los movimientos del fémur 1
y la tibia 2, uno respecto a la otra, y se pueden almacenar los
registros de datos de posición correspondientes.
El eje longitudinal de la tibia 2 se introduce de
una manera adecuada en el equipo de procesamiento de datos 17, lo
que puede realizarse, por ejemplo, de una manera conocida de por sí,
de tal forma que mediante el movimiento de la pierna alrededor de la
articulación de rodilla 3 y del tobillo se determina la posición de
las articulaciones correspondientes. Una línea de unión de estas
articulaciones corresponde entonces al eje longitudinal de la tibia
2. Del mismo modo, el eje longitudinal del fémur 1 se puede
determinar de manera conocida mediante movimientos de la pierna
alrededor de la articular coxofemoral y de la rodilla.
A continuación, en el equipo de procesamiento de
datos se calcula la extensión de un plano que se encuentra
perpendicularmente sobre el eje longitudinal de la tibia y que se
extiende en la zona del extremo proximal de la tibia 2, por ejemplo,
unos milímetros debajo del punto más alto del extremo proximal de la
tibia. Un plano de este tipo, tal como está representado por ejemplo
por la línea de sección 5-5 en la figura 4, se
denomina en lo sucesivo plano de proyección 21.
En un siguiente paso, el equipo de procesamiento
de datos proyecta los datos de posición del canto delantero 9 sobre
el plano de proyección 21, con la pierna estirada, generando de esta
forma una línea de proyección 22 aproximadamente en forma de U, cuya
extensión depende de la disposición y de la extensión del canto
delantero 9. La línea de proyección 22 encierra con su extensión en
forma de U una zona 23 en el plano de proyección 21, que en lo
sucesivo se denomina zona permitida.
El implante que ha de sustituir al ligamento
cruzado delantero tiene preferentemente una sección transversal
circular, por ejemplo, pudiendo ser el diámetro del implante de 6 mm
a 10 mm, preferentemente de aproximadamente 8 mm.
El diámetro elegido del implante se introduce en
el equipo de procesamiento de datos a través de un teclado, y a
continuación, el equipo de procesamiento de datos genera una
superficie circular 24 en el plano de proyección 21, que marca la
posición del punto de salida 11.
El plano de proyección 21 con la línea de
proyección 22 y la superficie circular 24 es representado por el
equipo de procesamiento de datos 17 en la pantalla 20, de forma que
el operador pueda ver exactamente si la superficie circular 24 se
encuentra en la zona permitida o si la abandona en parte. La
representación en la pantalla 20 corresponde a la representación de
la figura 5. Mediante medios apropiados, por ejemplo un joystick o
un ratón, la superficie circular 24 se puede desplazar dentro del
plano de proyección 21. Dado que el extremo cerrado de la línea de
proyección 22 está orientada hacia el lado delantero de la rodilla
y, para aumentar la estabilidad, el punto de salida 11 debe estar
dispuesto lo más delante posible, el operador desplazará la
superficie circular 24 acercándola lo más cerca posible al extremo
anterior de la línea de proyección 22, durante lo cual, sin embargo,
tiene que tener mucho cuidado de que la superficie circular 24
entera, que corresponde a la sección transversal del implante, se
quede dentro de la zona permitida y que no cruce la línea de
proyección. Una vez que se haya determinado de esta manera una
posición óptima de la superficie circular 24, se puede determinar el
punto central de dicha superficie circular 24. Este punto central
corresponde al punto de salida 11. De esta forma, el operador ha
determinado un punto en el que puede unir el implante con la tibia
2, por ejemplo, colocando un taladro que coincida con la superficie
circular 24 y en el que se introduce el implante y se inmoviliza
dentro del taladro. Entonces, queda garantizado que el implante
salga de la tibia 2 en una zona de la superficie de la tibia, que
permita un movimiento libre del implante sin entrar en contacto con
la estructura ósea del fémur, cuando el fémur y la tibia se mueven
uno respecto a la otra.
El posicionamiento de la superficie circular 24
en la zona permitida puede ser realizado automáticamente por el
equipo de procesamiento de datos, aunque resulta ventajoso que el
operador tenga la posibilidad de elegir, porque posiblemente puede
usar también otros criterios de optimización para determinar, por
una parte, un punto de salida 11 óptimo y garantizar, por otra
parte, que se eviten los contactos del implante con el fémur entre
el punto de salida 11 y el punto 10.
Claims (6)
1. Dispositivo para determinar la posición del
punto de salida (11) de un implante que sustituye el ligamento
cruzado delantero de una articulación de rodilla (3), en el lado
superior de la tibia (2), con un sistema de navegación (15), con
elementos marcadores (13, 14) unidos fijamente con el fémur (1) y la
tibia (2), con un palpador (18) navegado y con un equipo de
procesamiento de datos (17) que presenta una memoria y una unidad de
cálculo, al que se pueden suministrar los datos de posición,
registrados por el sistema de navegación (15), relativos a varios
puntos a lo largo del canto delantero (9) de la incisura (5), y
depositarlos en la memoria, caracterizado porque la unidad de
cálculo está programada de tal forma que proyecte los datos de
posición, depositados en la memoria, y por lo tanto la extensión del
canto delantero (9) de la incisura (6) con la pierna estriada, en un
plano de proyección (21) en la zona del lado superior de la tibia,
situada perpendicularmente sobre el eje longitudinal de la tibia (2)
generando con ello una curva (22) en forma de U proyectada que
encierra una zona en la que se encuentra el punto de salida
(11).
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque la unidad de cálculo está programada de
tal forma que proyecte en el plano de proyección (21) una superficie
circular (24), cuyo diámetro corresponde al diámetro del implante
usado, desplazada esta en la superficie (23) rodeada por la curva
(22) proyectada de tal forma que la superficie circular (24) no
cruce la curva (22) proyectada, y porque en una de las posiciones de
la superficie circular (24), alcanzadas de esta forma, la unidad de
cálculo elige el punto central de la misma como punto de salida (11)
del implante.
3. Dispositivo según la reivindicación 2,
caracterizado porque la unidad de cálculo está programada de
tal forma que elija una posición del punto de salida (11) en la que
éste se encuentre lo más avanzado posible en la parte delantera de
la zona (23) rodeada por la curva (22) proyectada y lo más cerca
posible de la curva (22) proyectada.
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 3, caracterizado porque la unidad de cálculo del equipo
de procesamiento de datos está programada de tal forma que al captar
la posición de puntos en el canto delantero (9) de la incisura (6)
proyecte el canto delantero (9) en una pantalla (20) del equipo de
procesamiento de datos (17), donde marca los puntos cuyos datos de
posición han de captarse.
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 4, caracterizado porque la unidad de cálculo está
programada de tal forma que represente en una pantalla (20) la curva
(22) proyectada y la zona (23) rodeada por la misma, y que
represente en dicha pantalla (20) además una imagen desplazable de
un elemento de indicación (24) para la posición seleccionada del
punto de salida (11), y que deposite los datos de posición
correspondientes de la posición seleccionada en una memoria.
6. Dispositivo según la reivindicación 5,
caracterizado porque el elemento de indicación (24) es una
superficie circular cuyo diámetro corresponde al del implante
usado.
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