ES2902078T3

ES2902078T3 - Sistemas y métodos para el análisis de imágenes intraoperatorias

Info

Publication number: ES2902078T3
Application number: ES19155949T
Authority: ES
Inventors: Noah Wollowick; Andrew Cooper
Original assignee: DePuy Synthes Products Inc
Current assignee: DePuy Synthes Products Inc
Priority date: 2015-12-18
Filing date: 2016-12-19
Publication date: 2022-03-24
Anticipated expiration: 2036-12-19
Also published as: CA3034447A1; HK1259427A1; EP3405926B1; AU2016371212A1; CN108701375B; CN108701375A; EP3405926A4; WO2017106858A1; EP3511905A1; AU2021203464B2; EP3511905B1; AU2021203464A1; AU2016371212B2; EP4170591A1; EP3405926A1

Abstract

Un método para analizar imágenes para optimizar la restauración de la funcionalidad ortopédica en un sitio quirúrgico dentro de un paciente, el sitio quirúrgico incluyendo por lo menos un hueso esquelético y un hueso articulado que se articula con respecto al hueso esquelético en una articulación, el método comprendiendo: adquirir (i) una imagen de referencia que incluye una imagen preoperatoria del sitio quirúrgico y una imagen contralateral en un lado opuesto del sitio quirúrgico; y (ii) una imagen intraoperatoria del sitio después de que se haya implantado un implante, el implante teniendo un primer y un segundo centro de rotación estando colocalizados en la imagen intraoperatoria, el primer centro de rotación correspondiendo a un componente óseo esquelético del implante que está fijado al hueso esquelético y el segundo centro de rotación correspondiendo a un componente óseo articulado del implante; generar un primer punto estacionario en el hueso esquelético tanto en la imagen intraoperatoria como en la de referencia; generar un segundo punto estacionario en el hueso articulado tanto en la imagen intraoperatoria como en la de referencia; identificar la localización del implante en la imagen intraoperatoria, incluyendo la posición del primer y el segundo centros de rotación; alinear una primera representación digital del implante con el componente esquelético del implante; y alinear una segunda representación digital del implante con el componente óseo articulado; copiar la primera representación digital y colocarla en la imagen de referencia en una localización equivalente con respecto al primer punto estacionario; copiar la segunda representación digital y colocarla en la imagen de referencia en una localización equivalente con respecto al segundo punto estacionario; determinar una posición tanto del primer como del segundo centros de rotación uno con respecto al otro en la imagen de referencia; y analizar por lo menos uno de los diferenciales de desplazamiento y longitud del hueso articulado en la imagen intraoperatoria con respecto al hueso articulado en la imagen de referencia basándose en la diferencia entre el primer y el segundo centros de rotación.

Description

DESCRIPCIÓN

Sistemas y métodos para el análisis de imágenes intraoperatorias

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La invención se refiere al análisis de imágenes de características dentro de un paciente y más particularmente al análisis preciso de tales imágenes durante la cirugía.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Hay una variedad de sistemas intraoperatorios que ayudan a los cirujanos ortopédicos a determinar la longitud de la pierna y el desplazamiento cuando se realiza una artroplastia de cadera. Muchas técnicas utilizan un dispositivo protésico de "prueba" como implante inicial.

Aunque los sistemas existentes proporcionan datos intraoperatorios de desplazamiento y longitud de la pierna, no predicen cómo el cambio de las opciones modulares en un sistema protésico afectará a la longitud de la pierna y el desplazamiento. Cuando una prótesis insertada no ha creado la longitud de la pierna y el desplazamiento deseados, el cirujano se ve obligado a repetir un proceso que implica dislocar la cadera, reemplazando la prótesis de prueba original con otra opción protésica que, en su opinión, podría proporcionar unos datos de longitud de la pierna y de desplazamiento más cercanos a los qué está tratando lograr, y luego repite un proceso de análisis de datos de longitud de la pierna y de desplazamiento usando sus respectivos sistemas de guía. Sin una guía que prediga cómo los cambios en las opciones protésicas modulares afectarían a la longitud de la pierna y el desplazamiento, el cirujano puede repetir este proceso de prueba varias veces.

Este proceso de volver a probar requiere mucho tiempo para el cirujano y aumenta el riesgo de fracturas femorales debido al proceso repetitivo de dislocación de la cadera para cambiar la selección protésica modular. Un sistema que pudiera eliminar la necesidad de pruebas progresivas para optimizar la longitud de la pierna y el desplazamiento, junto con el tiempo y los riesgos asociados, beneficiaría tanto al paciente como al cirujano al realizar una artroplastia de cadera.

Por las razones anteriores, hay una necesidad de un sistema de guía intraoperatorio que pueda predecir los cambios de la longitud de la pierna y del desplazamiento intraoperatorios sin requerir una nueva prueba para actualizar las opciones del sistema modular.

La US2015238271A1 analiza un sistema y método para analizar imágenes para optimizar la funcionalidad ortopédica en un sitio dentro de un paciente, que incluye obtener por lo menos una primera imagen de referencia del sitio, o un sitio contralateral correspondiente, la primera imagen incluyendo por lo menos una primera región anatómica o una región anatómica correspondiente. Se obtiene por lo menos una segunda imagen de resultados intraoperatorios del sitio.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Esta invención resulta de la constatación de que el desplazamiento y el diferencial de longitud de un implante que tiene por lo menos un centro de rotación puede estimarse con precisión durante la cirugía estableciendo por lo menos un punto estacionario en el hueso esquelético y en el centro de rotación en una imagen intraoperatoria, alineando una representación digital del implante con el implante, y luego copiando y colocando la representación digital en por lo menos una imagen de referencia que incluye una de (a) una imagen preoperatoria del sitio quirúrgico y (b) una imagen contralateral en un lado opuesto del paciente del sitio quirúrgico. Otra constatación es que los cambios en el desplazamiento y el diferencial de longitud pueden estimarse basándose en cambios alternativos seleccionados en por lo menos una dimensión del implante para posibles implantes alternativos.

Esta invención presenta un sistema y método que adquiere (i) por lo menos una imagen de referencia que incluye una imagen preoperatoria de un sitio quirúrgico con huesos esqueléticos y articulados y una imagen contralateral en un lado opuesto del paciente desde el sitio quirúrgico, y (ii) por lo menos una imagen intraoperatoria del sitio después de que se haya fijado un implante en el hueso articulado. El sistema y/o método genera por lo menos un punto estacionario de referencia en por lo menos el hueso esquelético en la imagen de referencia y por lo menos un punto estacionario intraoperatorio en por lo menos el hueso esquelético en la imagen intraoperatoria, como una lágrima u otra característica asociada con un hueso pélvico de un paciente. La localización del implante se identifica en la imagen intraoperatoria, incluyendo la posición del primer y el segundo centros de rotación, que se encuentran colocalizados en la imagen intraoperatoria. Por lo menos una primera representación digital del implante está alineada con el componente esquelético y con por lo menos el punto estacionario intraoperatorio, y por lo menos una segunda representación digital del implante está alineada con el componente óseo articulado y por lo menos un punto, como un punto de referencia o una anotación de punto digital en el trocánter mayor de un fémur, en el hueso articulado. Las representaciones digitales se copian y colocan en la imagen de referencia en una localización equivalente con respecto a por lo menos el punto estacionario de referencia y al hueso articulado para determinar la posición del primer y el segundo centros de rotación uno con respecto al otro en la imagen de referencia. Cualquier diferencia entre las localizaciones del primer y el segundo centros de rotación en la imagen de referencia se utiliza para analizar por lo menos uno del diferencial de desplazamiento y de longitud.

En una realización del sistema, el sistema incluye una memoria, una interfaz de usuario que incluye una pantalla capaz de proporcionar por lo menos una guía visual a un usuario del sistema, y un procesador, con el procesador ejecutando un programa que realiza por lo menos los pasos enumerados anteriormente y descritos con más detalle a continuación. En algunas realizaciones del sistema y/o método, analizar incluye generar un vector que tiene su origen en el punto estacionario de referencia y su punto terminal en el primer centro de rotación. En ciertas realizaciones, identificar incluye determinar un eje longitudinal para la segunda representación digital del implante y analizar incluye utilizar una diferencia en el espaciado (i) perpendicular al eje longitudinal para calcular el desplazamiento y (ii) paralelo al eje longitudinal para calcular el diferencial de longitud. En una realización, la pelvis del paciente se selecciona como hueso esquelético y un fémur se selecciona como hueso articulado, y el componente esquelético del implante es una copa acetabular y el componente de hueso articulado incluye un vástago femoral que tiene un resalte, y el punto estacionario de referencia y el punto estacionario intraoperatorio se genera para tener una localización conocida con respecto a un foramen obturador del paciente, como la lágrima. En una realización, se identifica que el punto del hueso articulado tiene una localización conocida con respecto al trocánter mayor en el fémur del paciente, como el punto que se coloca en la punta del trocánter mayor.

En ciertas realizaciones, el sistema y el método incluyen además generar por lo menos uno de desplazamiento y diferencial de longitud para una diversidad de componentes de implante, como una variedad de opciones de implante modular para diferentes desplazamientos del vástago, longitudes y/o tamaño de cabezal. La diversidad puede incluir una lista de opciones de tamaño y longitud disponibles para diferentes componentes del implante, y el sistema o método proporciona entonces por lo menos una de (1) una recomendación de selecciones de implantes ideales u óptimas y (2) un gráfico o tabla visualmente perceptible de por lo menos uno de desplazamiento y diferencial de longitud para cada opción de implante disponible.

Esta invención también presenta un sistema para analizar imágenes en un sitio quirúrgico dentro de un paciente, el sitio quirúrgico incluyendo por lo menos un primer hueso esquelético y un segundo hueso articulado que se articula con el hueso esquelético en una articulación, el sistema incluyendo un módulo de selección de imágenes capaz de adquirir (i) por lo menos una primera imagen de referencia que incluye una de una imagen preoperatoria del sitio quirúrgico y una imagen contralateral en un lado opuesto del paciente desde el sitio quirúrgico, y (ii) por lo menos una segunda imagen intraoperatoria del sitio después de que se ha fijado un implante en el hueso articulado. El implante tiene por lo menos un componente esquelético con un primer centro de rotación y un componente óseo articulado que tiene un segundo centro de rotación, el primer y el segundo centros de rotación estando colocalizados en la imagen intraoperatoria. El sistema incluye opcionalmente un módulo de anotación digital, también denominado módulo de identificación de puntos de referencia, capaz de recibir las imágenes de referencia e intraoperatorias y generar por lo menos un punto estacionario de referencia en por lo menos el hueso esquelético en la imagen de referencia y por lo menos un punto estacionario intraoperatorio en por lo menos el hueso esquelético en la imagen intraoperatoria. Un módulo de plantillas es capaz de (a) identificar la localización del implante en la imagen intraoperatoria, incluyendo la posición del primer y del segundo centro de rotación, y alinear (i) por lo menos una primera representación digital del implante con el componente esquelético y con por lo menos el punto estacionario intraoperatorio, y (ii) por lo menos una segunda representación digital del implante con el componente óseo articulado y por lo menos un punto en el hueso articulado, y (b) copiar la primera y la segunda representaciones digitales y colocarlas en la imagen de referencia en una localización equivalente con respecto a por lo menos el punto estacionario de referencia y el hueso articulado para determinar la posición del primer y el segundo centros de rotación uno con respecto al otro en la imagen de referencia. Un módulo de cálculo, también denominado módulo de análisis, es capaz de utilizar cualquier diferencia entre las localizaciones del primer y el segundo centros de rotación en la imagen de referencia para analizar por lo menos uno del desplazamiento y del diferencial de longitud de por lo menos uno del hueso articulado y el implante en la imagen intraoperatoria.

En algunas realizaciones, las imágenes de referencia e intraoperatorias son proporcionadas por el módulo de selección de imágenes al módulo de entrada de datos en un formato digitalizado. En ciertas realizaciones, el módulo de plantillas coloca la primera representación digital en la imagen de referencia con respecto al punto estacionario de referencia de acuerdo con por lo menos un cálculo de vector intraoperatorio utilizando por lo menos el punto estacionario intraoperatorio con respecto al primer centro de rotación y un cálculo de vector de referencia utilizando por lo menos el punto estacionario de referencia con respecto al primer centro de rotación. En una realización, el cálculo del vector de referencia replica el cálculo del vector intraoperatorio. En una serie de realizaciones, el módulo de anotación digital genera además por lo menos una anotación de punto digital de referencia o punto relevante de referencia en por lo menos una característica anatómica en el hueso articulado en la imagen de referencia y por lo menos una anotación de punto digital intraoperatoria o punto relevante en por lo menos esa característica anatómica en el hueso articulado en la imagen intraoperatoria y, en una realización, por lo menos uno del módulo de plantilla y el módulo de cálculo utiliza la anotación digital o los puntos relevantes para ayudar en la alineación de la segunda representación digital del implante en el hueso articulado en tanto la imagen de referencia como la intraoperatoria.

En ciertas realizaciones, el módulo de plantillas selecciona un punto fijo en la segunda representación digital del implante y el módulo de cálculo es capaz de estimar cambios en el desplazamiento y el diferencial de longitud basándose en cambios alternativos seleccionados en por lo menos una dimensión del implante para implantes alternativos, cada uno con un punto fijo similar, a ser considerado por un usuario del sistema como reemplazo del implante en la imagen intraoperatoria. En algunas realizaciones, la imagen de referencia y la imagen intraoperatoria son por lo menos una de ellas rotadas, alineadas y escaladas una con respecto a la otra antes de que el módulo de plantillas copie la representación digital y la coloque en la imagen de referencia. En una realización, el módulo de anotación digital genera por lo menos otro punto estacionario en el hueso esquelético en la imagen de referencia para establecer una base estacionaria de referencia y por lo menos otro punto estacionario en el hueso esquelético en la imagen intraoperatoria para establecer una base estacionaria intraoperatoria, y el módulo de cálculo utiliza las bases estacionarias de referencia e intraoperatoria para lograr por lo menos uno de rotación de imagen, alineación de imagen y escalado de imagen. En otra realización, el módulo de cálculo proporciona por lo menos una escala relativa de una de las imágenes de referencia e intraoperatoria para que coincida con la escala de la otra de las imágenes de referencia e intraoperatoria. En otra realización más, el módulo de cálculo utiliza por lo menos un objeto de dimensión conocida en por lo menos una de las imágenes de referencia e intraoperatoria para proporcionar una escala absoluta para por lo menos esa imagen.

Esta invención presenta además un sistema de análisis de imágenes en un sitio quirúrgico dentro de un paciente, el sitio quirúrgico incluyendo por lo menos un primer hueso esquelético y un segundo hueso articulado que se articula con el hueso esquelético en una articulación, el sistema incluyendo un módulo de selección de imágenes capaz de adquirir (i) por lo menos una imagen de referencia digitalizada que incluye una de una imagen preoperatoria del sitio quirúrgico y una imagen contralateral en un lado opuesto del paciente al sitio quirúrgico, y (ii) por lo menos una imagen intraoperatoria digitalizada del sitio después de que se haya fijado un implante en el hueso articulado, el implante teniendo por lo menos un componente esquelético con un primer centro de rotación y un componente óseo articulado con un segundo centro de rotación, el primer y el segundo centros de rotación estando localizados en la imagen intraoperatoria. El sistema también incluye un módulo de plantillas capaz de (a) identificar la localización del implante en la imagen intraoperatoria y alinear al menos uno de (i) por lo menos una primera representación digital del implante con el componente esquelético y con por lo menos un punto estacionario intraoperatorio en por lo menos el hueso esquelético, y (ii) por lo menos una segunda representación digital del implante con el componente de hueso articulado y por lo menos un punto en el hueso articulado, y (b) copiar por lo menos una de la primeras y la segunda representaciones digitales y colocarlas en la imagen de referencia en una localización equivalente con respecto a por lo menos uno de (A) un punto estacionario de referencia en por lo menos el hueso esquelético y (B) por lo menos un punto de referencia en el hueso articulado, respectivamente, en la imagen de referencia. El sistema incluye además un módulo de cálculo capaz de utilizar cualquier diferencia entre las localizaciones de por lo menos una de la primera y la segunda representaciones digitales del implante en la imagen de referencia para analizar por lo menos uno del desplazamiento y del diferencial de longitud de por lo menos uno del hueso articulado y el implante en la imagen intraoperatoria. El módulo de plantillas selecciona un punto fijo en la segunda representación digital del implante y el módulo de cálculo es capaz de estimar cambios en el desplazamiento y el diferencial de longitud en base a los cambios alternativos seleccionados en por lo menos una dimensión del implante para implantes alternativos, cada uno con un punto fijo similar, para ser considerados por un usuario del sistema como un reemplazo para el implante en la imagen intraoperatoria.

En una realización, el sistema incluye además un módulo de anotación digital capaz de recibir las imágenes de referencia e intraoperatorias y generar el por lo menos un punto estacionario de referencia en por lo menos el hueso esquelético en la imagen de referencia y el por lo menos un punto estacionario intraoperatorio en por lo menos el hueso esquelético en la imagen intraoperatoria.

Esta invención presenta además un método para analizar imágenes para optimizar la restauración de la funcionalidad ortopédica en un sitio quirúrgico dentro de un paciente, el sitio quirúrgico incluyendo por lo menos un primer hueso esquelético y un segundo hueso articulado que se articula con el hueso esquelético en un articulación, el método incluyendo los pasos de adquirir (i) por lo menos una imagen de referencia digitalizada que incluye una imagen preoperatoria del sitio quirúrgico y una imagen contralateral en un lado opuesto del paciente desde el sitio quirúrgico, y (ii) por lo menos una imagen intraoperatoria digitalizada del sitio después de que se haya fijado un implante al hueso articulado, el implante teniendo por lo menos un componente esquelético con un primer centro de rotación y un componente óseo articulado con un segundo centro de rotación, el primer y el segundo centros de rotación estando colocalizados en la imagen intraoperatoria. El método incluye identificar la localización del implante en la imagen intraoperatoria y alinear por lo menos uno de (i) por lo menos una primera representación digital del implante con el componente esquelético y con por lo menos un punto estacionario intraoperatorio en por lo menos el hueso esquelético, y (ii) por lo menos una segunda representación digital del implante con el componente óseo articulado y por lo menos un punto en el hueso articulado. Por lo menos una de la primera y la segunda representaciones digitales se copian y colocan en la imagen de referencia en una localización equivalente con respecto a por lo menos uno de (A) un punto estacionario de referencia en por lo menos el hueso esquelético y (B) el hueso articulado, respectivamente., en la imagen de referencia. Cualquier diferencia entre las localizaciones de por lo menos uno del primer y el segundo centros de rotación en la imagen de referencia se utiliza para analizar por lo menos uno del desplazamiento y el diferencial de longitud de por lo menos uno del hueso articulado y el implante en la imagen intraoperatoria. Se selecciona un punto fijo en la segunda representación digital del implante, y los cambios en el desplazamiento y el diferencial de longitud se estiman en base a cambios alternativos seleccionados en por lo menos una dimensión del implante para implantes alternativos, cada uno con un punto fijo similar, para ser considerados por un usuario del sistema como un reemplazo del implante en la imagen intraoperatoria.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

En lo sucesivo, se explican con más detalle las realizaciones preferidas de la invención con referencia a los dibujos, en los que:

Las FIGS. 1A-1B son diagramas de flujo de un sistema de análisis OneTrial™ de acuerdo con la presente invención que calculan la longitud de la pierna y el desplazamiento para todas las combinaciones de desplazamiento de vástago y cabezal modular conocidas de un modelo y tamaño de vástago particular;

La FIG. 2 es un diagrama esquemático del sistema OneTrial™ de acuerdo con la presente invención;

La FIG. 3 es una vista esquemática de la pantalla de una imagen radiográfica preoperatoria de la cadera izquierda de un paciente;

La FIG. 4 es una vista esquemática de la pantalla de una anotación de punto digital colocada en el trocánter mayor en la imagen preoperatoria de la cadera;

La FIG. 5 es una vista esquemática de la pantalla con una anotación circular digital colocada alrededor de la cabeza femoral en la imagen preoperatoria de la cadera;

La FIG. 6 es una vista esquemática de la pantalla de una anotación digital colocada a lo largo del eje longitudinal del fémur en la imagen preoperatoria de la cadera;

La FIG. 7 es una vista esquemática de la pantalla de una anotación de línea digital dibujada entre dos puntos identificables en la anatomía pélvica de la imagen preoperatoria de la cadera;

La FIG. 8 es una vista esquemática de la pantalla de una anotación de punto digital colocada en la lágrima pélvica en la imagen preoperatoria de la cadera;

La FIG. 9 es una vista esquemática de la pantalla de una pantalla que pregunta al usuario si desea continuar u omitir el análisis de la posición del componente acetabular;

La FIG. 10 es una vista esquemática de la pantalla de una pantalla que guía al usuario en la adquisición de una imagen operatoria de la cadera;

La FIG. 11 es una vista esquemática de la pantalla que guía al usuario para colocar una anotación de punto digital en el trocánter mayor en la imagen operatoria de la cadera;

La FIG. 12 es una vista esquemática de la pantalla que guía al usuario para colocar una anotación circular digital alrededor del componente acetabular e introducir el tamaño del componente en la imagen operatoria de la cadera;

La FIG. 13 es una vista esquemática de la pantalla que guía al usuario para dibujar una anotación de línea digital entre dos puntos identificables en la anatomía pélvica en la imagen operatoria de la cadera;

La FIG. 14 es una vista esquemática de la pantalla usada para introducir las especificaciones del componente acetabular insertado en la cadera operatoria;

La FIG. 15 es una vista esquemática de la pantalla que permite al usuario colocar la plantilla del componente acetabular de tal manera que coincida con la posición del componente acetabular en la imagen operatoria de la cadera;

La FIG. 16 es una vista esquemática de la pantalla que se usa para introducir las especificaciones del vástago de prueba femoral insertado en la cadera operatoria;

La FIG. 17 es una vista esquemática de la pantalla que permite al usuario colocar la plantilla de vástago femoral de tal manera que coincida con la posición del componente de vástago femoral de prueba en la imagen operatoria de la cadera;

La FIG. 18 es una vista esquemática de la pantalla de una sección de la cadera operatoria de la imagen intraoperatoria superpuesta sobre la imagen preoperatoria de la cadera;

La FIG. 18 es una vista esquemática de la pantalla de una sección de la cadera operatoria de la imagen intraoperatoria superpuesta sobre la imagen preoperatoria de la cadera; y

La FIG. 19 es una vista esquemática de la pantalla de una imagen preoperatoria, con plantillas digitales superpuestas, a la izquierda y un gráfico de análisis final de los datos de longitud de la pierna y de desplazamiento para todas las combinaciones de desplazamiento y cabeza del vástago para la prótesis de prueba insertada.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS REALIZACIONES ACTUALMENTE PREFERIDAS

Esta invención puede lograrse mediante un sistema y método que adquieren (i) por lo menos una imagen de referencia que incluye una imagen preoperatoria de un sitio quirúrgico con huesos esqueléticos y articulados y una imagen contralateral en un lado opuesto del paciente al sitio quirúrgico. y (ii) por lo menos una imagen intraoperatoria del sitio después de que se haya fijado un implante al hueso articulado. En ciertas construcciones, el sistema genera por lo menos un punto estacionario de referencia en por lo menos el hueso esquelético en la imagen de referencia y por lo menos un punto estacionario intraoperatorio en por lo menos el hueso esquelético en la imagen intraoperatoria. La localización del implante se identifica en la imagen intraoperatoria, incluyendo preferiblemente la posición del primer y el segundo centros de rotación que se encuentran colocalizados en la imagen intraoperatoria. Por lo menos una de (i) una primera representación digital del implante está alineada con el componente esquelético y con por lo menos el punto estacionario intraoperatorio, y (ii) una segunda representación digital del implante está alineada con el componente óseo articulado y por lo menos un punto en el hueso articulado. Una o más de las representaciones digitales se copian y colocan en la imagen de referencia en una localización equivalente con respecto a por lo menos uno del punto estacionario de referencia y el hueso articulado para determinar directa o indirectamente la posición del primer y el segundo centros de rotación uno con respecto al otro en la imagen de referencia. Cualquier diferencia entre las localizaciones de por lo menos uno del primeros y el segundo centros de rotación en la imagen de referencia se utiliza para analizar por lo menos una de las diferencias de desplazamiento y longitud. Finalmente, el sistema generará por lo menos uno de datos de longitud y de diferencial de desplazamiento para un intervalo de opciones de implante usando datos asociados con las representaciones digitales del implante.

El término "representación digital" o "representación digital del implante" como se utiliza en la presente incluye una plantilla digital u otra anotación digital, como una línea digital que tiene por lo menos dos puntos, por ejemplo, una línea que representa un eje longitudinal o un diámetro de un implante o un hueso, o un círculo digital u otra forma geométrica que pueda alinearse con un implante o un hueso intraoperatoriamente y luego colocarse en una localización correspondiente en una imagen preoperatoria.

El software para realizar las técnicas descritas en la presente se encuentra generalmente en un solo dispositivo informático, como un iPad, una tableta Android o un dispositivo Microsoft Surface, que contiene por lo menos un procesador, una memoria y una pantalla de visualización. Las opciones para que el usuario interactúe con el dispositivo informático incluyen tocar la pantalla, usar un lápiz óptico o un objeto similar para interactuar con el dispositivo, comandos de voz y el uso de un ratón de ordenador estándar que puede recibir la entrada del usuario mediante un toque directo.

La adquisición de imágenes puede lograrse a través de una variedad de técnicas que incluyen el uso de una cámara para tomar una imagen de una pantalla de imagenología e importar directamente una imagen desde otro sistema digital. Si la adquisición de imágenes se realiza usando una cámara, entonces una cámara digital debe o estar contenida dentro del dispositivo informático o estar conectada de otra manera al dispositivo informático ya sea directamente o a través de una red. La comunicación entre el dispositivo informático y una cámara separada puede lograrse usando un protocolo inalámbrico como Bluetooth, una conexión directa como un cable Ethernet o USB, una conexión a Internet TCP/IP o tecnología similar. Si la adquisición de imágenes se realiza mediante la importación directa de una imagen, la imagen puede importarse desde otro sistema usando un protocolo como DICOM o mediante una descarga de archivo directa. Alternativamente, la imagen puede importarse directamente desde un sistema radiográfico digital como un arco en C fluoroscópico, por ejemplo, el sistema General Electric OEC 9900 Elite. Para importar directamente una imagen de un arco en C como este, un puerto de salida puede interactuar directamente con el dispositivo informático. Dependiendo del dispositivo informático usado, un dispositivo intermedio tomará los datos del puerto de salida, procesará previamente los datos para hacerlos compatibles con el dispositivo informático y luego enviará los datos informáticos al dispositivo informático para que puedan usarse dentro del sistema.

Este sistema puede usarse para guiar la toma de decisiones quirúrgicas durante la artroplastia de cadera. Además de proporcionar los datos de longitud de la pierna y de desplazamiento para el sistema protésico insertado, el sistema calcula con precisión los datos de longitud de la pierna y de desplazamiento para todas las opciones modulares de un tamaño y modelo de vástago específicos antes de que se implanten en el cuerpo. Estas opciones modulares pueden incluir selecciones de cabezal y desplazamiento del vástago, aunque las opciones modulares específicas que están disponibles varían en base al modelo de implante seleccionado. La generación de estos datos sin realizar pruebas es una herramienta invaluable para un cirujano porque agiliza el proceso de selección final del implante al eliminar la necesidad de pruebas progresivas.

Tradicionalmente, un cirujano puede necesitar probar progresivamente varios vástagos para seleccionar una combinación óptima de vástagos durante la cirugía. Este proceso de pruebas tradicional requiere que el cirujano disloque la cadera, cambie la selección del implante y luego vuelva a analizar los datos de la longitud de la pierna y de desplazamiento, ya sea visualmente o mediante un sistema de navegación por ordenador alternativo. Los datos proporcionados por un sistema OneTrial™ de acuerdo con la presente invención proporcionan al cirujano los datos para eliminar la necesidad de mayor riesgo y consumo de tiempo de pruebas progresivas durante la cirugía.

En una construcción preferida del sistema OneTrial™, el proceso comienza como se muestra en el diagrama de flujo OT, FIGS. 1A-1B, adquiriendo, paso 8, FIG. 1A, ya sea una imagen ipsilateral preoperatoria seleccionada o una imagen contralateral invertida seleccionada. Cualquiera que sea la imagen que se seleccione se denomina en la presente "primera imagen de referencia" o "imagen preoperatoria". La adquisición de imágenes se inicia mediante el módulo de captura de imágenes 110 del sistema OneTrial™ 100, FIG. 2, que permite al usuario presionar un icono de tipo botón dentro de una aplicación de software médico para iniciar el proceso de carga de imágenes. El sistema puede admitir una o más de varias técnicas para realizar la adquisición de imágenes. Estas técnicas incluyen la carga de archivos, la integración DICOM de un radiográfico de sistema PACS o la importación directa de imágenes desde un sistema de fluoroscopia como el General Electric OEC 9900 Elite. El uso de una cámara digital, conectada al dispositivo informático del sistema, para tomar una imagen de una pantalla de visualización fluoroscópica o radiográfica puede usarse alternativamente para adquirir la imagen preoperatoria. Si se utiliza una cámara digital para adquirir una imagen, debe hacerse un esfuerzo para asegurarse de que la imagen de la cámara de la pantalla de visualización digital no se obtenga en ángulo, ya que esto podría crear distorsión en la imagen preoperatoria adquirida y afectar adversamente a la salida de datos por el sistema.

Cuando se usa una imagen contralateral como imagen 'preoperatoria', el sistema OneTrial™ puede voltear automáticamente la imagen dentro del software, de tal manera que coincida con la orientación de la imagen operatoria. Alternativamente, la imagen contralateral puede voltearse usando el sistema de fluoroscopia de arco en C antes de la adquisición de la imagen.

Después de adquirir la imagen preoperatoria, el método continúa con el Módulo de anotación digital 114, FIG. 2, colocando una serie de anotaciones digitales en la imagen preoperatoria en los pasos 12, 14, 16, 18 y 20, FIG. 1A. En construcciones preferidas, el sistema usará el reconocimiento automático de imágenes y otra información conocida, como la anatomía anotada anteriormente, para colocar automáticamente las anotaciones en la imagen preoperatoria, después de lo cual el usuario puede modificar las anotaciones. El sistema usa datos similares en la imagen intraoperatoria para generar automáticamente la colocación de anotaciones inicial antes de que el usuario pueda modificarlos.

La serie de pasos de anotación preoperatoria comienza con el Paso 12, FIG. 1 en el que el módulo de anotación digital 114, FIG. 2 guía la colocación de una anotación de punto digital que identifica el trocánter mayor. Aunque el sistema puede usar cualquier punto identificable del fémur, el trocánter mayor es un punto ideal porque la anatomía es menos sensible a la rotación cuando se usa imagenología radiográfica 2D en comparación con otros puntos identificables, como el trocánter menor.

En el paso 14, FIG. 1A, el módulo de anotación digital 114, FIG. 2, guía la colocación de una anotación circular digital que se aproxima al centro de rotación de la cadera en la imagen preoperatoria.

El método continúa con el Paso 16, FIG. 1, en el que el módulo de anotación digital 114, FIG. 2, guía la colocación de una anotación que aparece como la parte inferior de una prótesis de cadera, denominada "herramienta del eje femoral". Específicamente, la anotación es una representación digital de una plantilla de cadera con el cuello y la cabeza de la prótesis eliminados. El usuario puede reposicionar la anotación de tal manera que llene completamente el canal femoral. Este objeto se usa para identificar la localización del eje longitudinal del canal femoral. Esta anotación de representación digital contiene una línea que continúa a lo largo del eje longitudinal de la anotación, de tal manera que la localización del punto medio del fémur pueda identificarse en la imagen.

Las construcciones alternativas pueden usar otras anotaciones para identificar el punto medio del canal femoral. Por ejemplo, en construcciones alternativas se le puede pedir al usuario que dibuje una línea digital a lo largo del eje central del fémur, o bien un objeto rectangular que pueda colocarse a lo largo de las cortezas femorales de tal manera que el eje central del fémur pueda calcularse matemáticamente. Sin embargo, la construcción preferida hace uso de una anotación que se parece a la parte distal de una prótesis de cadera porque se ha descubierto que es más precisa para determinar correctamente el eje longitudinal del fémur, mientras que se ha descubierto que las construcciones alternativas tienen más error debido a al mal posicionamiento en el área más ancha del hueso en el fémur proximal.

En el paso 18, FIG. 1A, el módulo de anotación digital 114, FIG. 2, guía la colocación de una línea digital que conecta dos puntos identificables en la anatomía pélvica estable. En un paso posterior, esta línea digital se dibujará para conectar los mismos puntos anatómicos en las imágenes intraoperatorias, y el sistema usará luego estas líneas para hacer coincidir la alineación rotacional, y posiblemente escalando, de las imágenes preoperatorias e intraoperatorias en base a la anatomía pélvica..

En el paso 20, FIG. 1A, el módulo de anotación digital 114, FIG. 2, guía la colocación de una anotación de punto digital que identifica el punto de lágrima en la pelvis en la imagen preoperatoria. El paso 20 es el paso final en el que se coloca una anotación (que no sea una plantilla digital) en la imagen preoperatoria.

La FIG. 3 es una representación esquemática de una vista de pantalla digital 300 de un dispositivo informático móvil, como un iPad, tableta Android o tableta Microsoft. La vista de pantalla 300 muestra una serie de objetos de navegación que se utilizan durante la implementación del sistema. El icono en el que se puede hacer clic 302 permite al usuario salir del módulo por completo para volver a la pantalla de inicio. El botón en el que se puede hacer clic 304 lleva al usuario al paso anterior en el sistema de múltiples pasos, y el botón en el que se puede hacer clic 308 lleva al usuario al siguiente paso después de completar el paso existente. Al seleccionar el botón en el que se puede hacer clic 306, "menú de pasos", se abre un menú digital que muestra todos los pasos asociados con la implementación del sistema y permite al usuario volver a cualquier paso realizado previamente para revisar o realizar cambios. Los iconos en los que se puede hacer clic 312, 314, y 316 en la parte inferior izquierda de la pantalla permiten al usuario salir de la aplicación, volver a la pantalla de inicio y abrir los ajustes de configuración, respectivamente. El icono en el que se puede hacer clic 310 abre un panel de ayuda que proporciona ayuda contextual que proporciona orientación al usuario sobre cómo usar el sistema. El mensaje de pantalla digital 400 "Paso 2 de 18: PREOP: Lado de rayos X", proporciona al usuario información sobre dónde se encuentra en el sistema. El botón 402 permite al usuario decirle al sistema si la imagen preoperatoria que se está usando es una imagen ipsilateral preoperatoria o, de otro modo, una imagen contralateral. La imagen digital 404 es una imagen preoperatoria, obtenida de un sistema de fluoroscopia en el Paso 8, FIG. 1A.

La FIG. 4 muestra la misma vista de pantalla digital 300' con la misma imagen preoperatoria 408'. Los iconos globales 302', 304', 306', 308', 310', 312', 314' y 316' proporcionan la misma funcionalidad de navegación en esta pantalla y en todas las demás pantallas, como se describe en la FIG. 3. El mensaje de la pantalla digital 420 "Paso 3 de 18: PREOP: Marcar el trocánter mayor" proporciona una indicación al usuario de que están añadiendo una anotación digital al trocánter mayor en esta imagen preoperatoria, como se muestra en la FIG. 1A, Paso 12. Los controladores digitales 422 y 426 permiten al usuario manipular la localización de la anotación de punto digital 424, de tal manera que se coloque en una localización reproducible deseada en el trocánter mayor.

La FIG. 5 muestra la misma vista de pantalla digital 300' con la misma imagen preoperatoria 408'. El mensaje de la pantalla digital 440 "Paso 4 de 18: PREOP: Dibujar un círculo alrededor de la cabeza femoral" proporciona una indicación al usuario de que debe colocar una anotación circular digital alrededor de la cabeza femoral en la imagen preoperatoria 408', como se muestra en la FIG. 1A, Paso 14. El controlador digital 442 permite al usuario manipular la localización del círculo digital 444 con un punto central digital visualizado 448 de tal manera que pueda colocarse para identificar la localización de la cabeza femoral. El controlador digital 446 permite además al usuario manipular el tamaño del círculo digital 444. La anotación digital 424' identifica la localización previamente identificada del trocánter mayor. Las implementaciones preferidas intentarán identificar automáticamente una localización de inicio apropiada para el círculo digital mediante el uso de reconocimiento de imágenes y datos conocidos del trocánter mayor 424', que se anotó digitalmente en un paso anterior.

La FIG. 6 muestra una vista de pantalla digital 300' con la misma imagen preoperatoria 408'. El mensaje de la pantalla digital 460 "Paso 5 de 18: PREOP: Alinear la herramienta del eje femoral en el canal" proporciona una indicación al usuario de que debe colocar una herramienta del eje femoral en el canal femoral en la imagen preoperatoria 408', como se muestra en la FIG. 1, Paso 16. Los controladores de cambio de tamaño digitales 462, 464, 466 y 468 permiten al usuario manipular el tamaño y la forma de la anotación del eje femoral 472. Mover cualquiera de los controladores modificará la forma de la anotación del eje femoral 472 ensanchando o estrechando y alargando o acortando el objeto en base a la interacción con los controladores de cambio de tamaño. El controlador de rotación 470 permite al usuario rotar la anotación del eje femoral 472. La anotación del eje femoral 472 contiene la línea de puntos 474 que se muestra en la pantalla como parte del control, que es usada por el sistema para identificar la línea que discurre por el medio del canal femoral después de que el objeto haya sido colocado. La anotación digital 424' identifica la localización previamente identificada del trocánter mayor, y la anotación de círculo digital 444' identifica la localización previamente identificada de la cabeza femoral. Las implementaciones preferidas intentarán identificar automáticamente una localización de partida apropiada para la herramienta del eje femoral usando una combinación de reconocimiento de imágenes y datos conocidos del trocánter mayor 424' y la posición de la cabeza femoral 444', que se anotaron digitalmente en el paso anterior.

La FIG. 7 muestra una vista de pantalla digital 300' con la misma imagen preoperatoria 408'. El mensaje de la pantalla digital 480 "Paso 6 de 18: PREOP: Marcar la línea de referencia pélvica" proporciona una indicación al usuario de que debe colocar la línea de referencia pélvica a través de dos puntos anatómicos identificables en la pelvis en la imagen preoperatoria 408', como se muestra en la FIG. 1A, Paso 18. Los controladores de control digital 482, 484, 486 y 488 permiten al usuario modificar la localización de la línea digital 490 para lograr esto. En esta imagen, el usuario ha colocado la línea digital 490 de tal manera que el punto final 402 se coloque en un punto inferior de la sínfisis púbica y el punto final 494 se coloque en una prominencia ósea identificable en la espina ilíaca anterior superior. Ambos criterios de valoración son fácilmente identificables, de tal manera que la línea pélvica puede reproducirse en la imagen intraoperatoria después de que se haya insertado el sistema de prueba protésico de cadera. La anotación digital 424' identifica la localización previamente identificada del trocánter mayor, y la anotación de círculo digital 444' identifica la localización previamente identificada de la cabeza femoral. La herramienta de eje femoral 472' con la línea central 474', colocada en un paso anterior, se muestra adicionalmente superpuesta en la imagen preoperatoria 408'.

La FIG. 8 muestra una vista de pantalla digital 300' con la misma imagen preoperatoria 408'. El mensaje de pantalla digital 500 "Paso 7 de 18: PREOP: Marcar lágrima" proporciona una indicación al usuario de que debe colocar una anotación digital en la anatomía de la lágrima pélvica en la imagen preoperatoria 408', como se muestra en la FIG. 1A, Paso 20. Los controladores de control digital 502 y 504 permiten al usuario modificar la colocación del punto digital 506 que se coloca en la lágrima pélvica. Las anotaciones anteriores, incluyendo las anotaciones digitales 424', 444', 472' y 490' son fácilmente observables en la imagen preoperatoria 408'.

El método continúa en el Paso 22, FIG. 1A, en el que el módulo de entrada de usuario 108, FIG. 2 pregunta al usuario si le gustaría continuar con un módulo opcional que proporciona una guía para el posicionamiento del componente acetabular, incluyendo el análisis de los ángulos de anteversión e inclinación. Si el usuario continúa con este análisis, introduce un módulo separado en el paso 24 para el análisis de la copa antes de continuar con la adquisición de imágenes de la imagen intraoperatoria. Si desea omitir este análisis, continúa directamente con la adquisición de imágenes intraoperatorias.

La FIG. 9 implementa el Paso 22, FIG. 1A, en el que el sistema pregunta al usuario si desea analizar la colocación del componente acetabular. El mensaje de la pantalla digital 510 "Paso 8 de 18: Análisis de la posición de la copa" informa al usuario de que ahora puede comenzar el análisis de la posición de la copa, si lo desea. El mensaje de la pantalla digital 512 pregunta al usuario "¿Cómo desea proceder?". Si el usuario responde seleccionando el botón 514 "Continuar con el análisis de la posición de la copa", el sistema introducirá un sistema de análisis de copa separado (Paso 24, FIG. 1) antes de volver finalmente para continuar con el paso 26, FIG. 1. Si el usuario responde seleccionando el botón 514 "Omitir análisis de posición de la copa", el sistema omitirá el análisis de la copa y continuará inmediatamente con el Paso 26, FIG. 1A.

En el paso 26, FIG. 1A, el módulo de captura de imágenes 110, FIG. 2, guía el proceso de adquisición de una imagen intraoperatoria. La imagen intraoperatoria se adquiere después de que se hayan colocado tanto la prótesis del componente acetabular como el componente de prueba de la prótesis femoral. La incisión no se ha cerrado y la prótesis final no se ha insertado, lo que brinda al cirujano la oportunidad de modificar su selección de implante, o la opción de implante modular, en base al análisis del sistema OneTrial™.

En una construcción preferida, la imagen intraoperatoria puede obtenerse usando una conexión directa a un arco en C fluoroscópico o un sistema radiográfico similar. El arco en C puede conectarse al sistema informático mediante un cable de salida que toma la salida fluoroscópica como señal analógica o digital y la introduce en el sistema. Alternativamente, el dispositivo informático puede tener una cámara digital incorporada o conectada que se puede usar para tomar una fotografía de la pantalla del arco en C. Aunque no es lo ideal debido a los desafíos operativos de trabajar en un quirófano durante la cirugía, el sistema también puede funcionar tomando una imagen intraoperatoria del sistema desde un archivo cargado o mediante una conexión DICOM.

La FIG. 10 implementa el Paso 26, FIG. 1A, proporcionando la capacidad para que un usuario adquiera una imagen intraoperatoria. El mensaje de pantalla digital 520 "Paso 9 de 18: INTRAOP: rayos X" informa al usuario lo que está haciendo en este paso. Al tocar el botón de "cámara" digital 522 se inicia el proceso de uso de la cámara digital, conectada al dispositivo informático, para tomar una fotografía de la pantalla de visualización fluoroscópica para adquirir la imagen intraoperatoria. Alternativamente, el usuario puede presionar el botón de "biblioteca de fotos" digital o "importación digital" 524 para importar directamente una imagen desde el sistema fluoroscópico. Para utilizar esta funcionalidad de importación directa, el dispositivo informático debe estar en red o conectado a la unidad de fluoroscopia o radiográfica. Como alternativa adicional, puede seleccionarse una imagen cargada como la imagen 526 o 528 dentro del marco digital 530 y usarla como imagen intraoperatoria. La imagen preoperatoria 408', con las anotaciones digitales marcadas anteriormente, continúa mostrándose.

Después de adquirir la imagen intraoperatoria, se realizan una serie de pasos de anotación en la imagen en los pasos 28, 30, 32, 34 y 36, FIG. 1B, que son de naturaleza similar a las anotaciones anteriores realizadas en la imagen preoperatoria.

En el paso 28, FIG. 1B, el módulo de anotación digital 114, FIG. 2, guía la colocación de una anotación de punto digital que identifica el trocánter mayor en el fémur. La colocación de este punto debe coincidir con la colocación del punto digital colocado en la imagen preoperatoria en el Paso 12, FIG. 1A.

La FIG. 11 muestra la misma vista de pantalla digital 300' con la misma imagen preoperatoria 408' mostrada en el lado izquierdo de la pantalla y la imagen intraoperatoria 548 en el lado derecho de la pantalla. El componente acetabular 550 y la prótesis de prueba femoral 552 pueden verse en la imagen intraoperatoria 548. El mensaje de pantalla digital 540 "Paso 10 de 18: INTRAOP: marcar el trocánter mayor" proporciona una indicación al usuario de que están añadiendo una anotación digital al trocánter mayor en la imagen intraoperatoria 548, como se muestra en la FIG. 1B, Paso 28, para que coincida con la colocación de la anotación preoperatoria realizada en el Paso 12, FIG.

1A. La visualización de la imagen preoperatoria 408' con la anotación digital 424' que identifica el trocánter mayor en la imagen preoperatoria proporciona una guía en pantalla al usuario para que pueda coincidir eficazmente con el punto. Los controladores digitales 542 y 544 permiten al usuario manipular la localización de la anotación de punto digital 546 en la imagen intraoperatoria 548, de tal manera que pueda colocarse en el trocánter mayor en una posición similar a como se colocó en la imagen preoperatoria 408'.

En el paso 30, FIG. 1B, el módulo de anotación digital 114, FIG. 2, guía la colocación de un círculo digital alrededor del componente acetabular. Junto con la colocación del círculo digital, el módulo de entrada de usuario 108,FIG. 2 guía al usuario en la introducción del tamaño del componente acetabular en este paso. Usando esta anotación y el tamaño introducido, el módulo de alineación y escala de imagen 112, FIG. 2 aumenta a escala la imagen intraoperatoria en este paso. Esta información también se usará más adelante en el Paso 36, FIG. 1B para aumentar a escala la imagen preoperatoria.

La FIG. 12 muestra una implementación del Paso 30, FIG. 1B, en la vista de pantalla digital 300' con la imagen preoperatoria 408' en el lado izquierdo de la pantalla y la imagen intraoperatoria 548' a la derecha. El mensaje de pantalla digital 560 "Paso 11 de 18: INTRAOP: Tamaño del componente acetabular" guía al usuario a comprender la funcionalidad de esta imagen. Dentro de la imagen intraoperatoria 548', el controlador de movimiento digital 562 y el controlador de dimensionamiento 564, respectivamente, permiten al usuario manipular la localización de la anotación de círculo digital 566 de tal manera que encapsule con precisión la prótesis del componente acetabular 550'. El mensaje de pantalla digital 568 "Tamaño del componente acetabular" indica al usuario que introduzca el tamaño del componente acetabular en el control numérico desplegable 570. El tamaño del componente acetabular se conoce porque ha sido abierto e insertado en el área quirúrgica durante la cirugía.

En el paso 32, FIG. 1B, el módulo de anotación digital 114, FIG. 2, guía la colocación de una anotación de línea de referencia pélvica en la imagen intraoperatoria, conectando los puntos anatómicos pélvicos idénticos a la línea dibujada en la imagen preoperatoria en el paso 18 anterior.

La FIG. 13 muestra una implementación del Paso 32, FIG. 1B, en la vista de pantalla digital 300' con la imagen preoperatoria 408' en el lado izquierdo de la pantalla y la imagen intraoperatoria 548' a la derecha. El mensaje de pantalla digital 580 "Paso 12 de 18: INTRAOP: marcar la línea de referencia pélvica" proporciona una indicación al usuario de que debe colocar la línea de referencia pélvica a través de la pelvis en la imagen intraoperatoria 548' de manera que conecte los puntos identificables idénticos conectados por la línea de referencia pélvica 490' en la imagen preoperatoria 408'. Los controladores de control digital 582, 584, 586 y 588 permiten al usuario modificar la localización de la línea de referencia pélvica digital 590. La línea digital 590 se ha colocado de tal manera que los puntos finales sean un punto inferior en la sínfisis púbica y una prominencia ósea identificable en la espina ilíaca anterosuperior, consistente con los puntos finales usados en la línea de referencia pélvica preoperatoria dibujada en el Paso 18, FIG. 1A. La anotación digital 546' identifica la localización previamente identificada del trocánter mayor en la imagen intraoperatoria 548', y la anotación de círculo digital previamente colocada 566', también es visible en la imagen intraoperatoria 548'.

En el paso 34, FIG. 1B, el paso final de marcar anotaciones en la imagen intraoperatoria, el módulo de anotación digital 114, FIG. 2, guía la colocación de un punto de anotación digital en la lágrima pélvica en la imagen intraoperatoria. La colocación de este punto debe coincidir con el punto que se colocó en la imagen preoperatoria en el Paso 20.

En una implementación preferida del Paso 34, FIG. 1B, el punto se coloca automáticamente inicialmente para que mantenga la misma relación espacial, en relación con los puntos finales de la línea de referencia pélvica en la imagen intraoperatoria, que el punto de anotación de lágrima colocado en la imagen preoperatoria. La colocación inicial de la anotación en forma de lágrima colocada automáticamente, con respecto a la anatomía de la lágrima pélvica, debe coincidir estrechamente con la colocación la anotación en forma de lágrima con respecto a la anatomía en forma de lágrima en la imagen preoperatoria antes de realizar cualquier cambio de posición guiado por el usuario. Cualquier necesidad de modificar significativamente la posición de esta anotación en forma de lágrima para que su posición con respecto a la anatomía pélvica sea consistente entre las imágenes preoperatoria e intraoperatoria puede indicar un error o problema en el uso del sistema. Dicho error puede incluir una línea de referencia pélvica que se trazó entre diferentes puntos de referencia pélvicos o diferencias en la orientación del arco en C o la posición del cuerpo entre las imágenes preoperatoria e intraoperatoria. En el caso de que la "imagen preoperatoria" usada sea de hecho una imagen de cadera contralateral, la necesidad de mover sustancialmente la lágrima puede indicar que hay demasiada asimetría pélvica para usar los datos proporcionados por el sistema. En una construcción preferida, el movimiento de la anotación en forma de lágrima por parte del usuario de más de 3 milímetros generará un mensaje en pantalla que describe que los resultados pueden ser inexactos debido a un error del usuario o imagenología inconsistente.

Después de concluir con la colocación de la anotación en forma de lágrima, el sistema continúa orientando y aumentando a escala las imágenes, y luego guía al usuario para que coloque una serie de plantillas en las imágenes.

En el paso 36, FIG. 1B, el módulo de alineación y escalado de imágenes 112, FIG. 2, aumenta a escala la imagen preoperatoria y, además, la alinea para que la anatomía pélvica sea consistente entre las imágenes preoperatoria e intraoperatoria. El módulo determina primero la longitud en píxeles entre los dos puntos finales en las imágenes intraoperatorias y cambia el tamaño de la imagen preoperatoria para que la longitud en píxeles en la imagen preoperatoria sea la misma que en la imagen intraoperatoria. Después de hacer esto, el sistema puede usar la misma información de escala determinada en el Paso 30, FIG. 1B, para aplicar una escala absoluta a la imagen preoperatoria. A continuación, el sistema alinea la imagen preoperatoria para que las líneas de referencia pélvicas en las imágenes preoperatoria e intraoperatoria estén alineadas consistentemente una con respecto a la otra, asegurando de este modo que las imágenes preoperatoria e intraoperatoria se escalen y alineen de manera similar en base a la anatomía pélvica.

En el Paso 38, FIG. 1B, el módulo de entrada de usuario 108, FIG. 2, guía al usuario en la identificación del componente acetabular que se está usando durante la cirugía, y el módulo de plantillas 116, FIG. 2, coloca una plantilla de componente acetabular en la imagen intraoperatoria. Esto identifica el centro de rotación colocando la copa acetabular en la imagen intraoperatoria usando una plantilla digital o una anotación digital alternativa con el centro de rotación identificado. En una implementación preferida, el sistema reconoce automáticamente la copa acetabular en la imagen intraoperatoria y coloca una plantilla digital directamente encima de ella, el usuario pudiendo ajustar la localización de la plantilla si es necesario. La plantilla digital puede seleccionarse en base al tamaño del componente acetabular insertado durante la cirugía.

En cambio, las construcciones alternativas pueden hacer uso de otras anotaciones digitales representativas que identifican el centro de rotación, como un semicírculo, o de otro modo una línea digital dibujada por el sistema o el usuario para identificar la base del componente acetabular. En esta construcción, el centro de rotación corresponde al punto medio de la línea digital. Como alternativa a la autoidentificación de la copa, el sistema puede simplemente indicar al usuario para que coloque la plantilla o la anotación sustituta directamente sobre el implante acetabular.

La FIG. 14 muestra la selección de una plantilla de componente acetabular en el paso 38, FIG. 1B. El cirujano y los profesionales sanitarios de apoyo saben qué prótesis de componente acetabular se está usando en la cirugía y pueden seleccionar esa prótesis específica en el sistema. Dentro del formulario emergente 602, los subtítulos de texto de la pantalla digital 604 "Fabricante", 606 "Cadera-Copa", 608 "Cadera-Tamaño de copa" y 610 "Revestimiento/Desplazamiento" proporcionan orientación al usuario para realizar selecciones en los objetos de selección desplegable digital 614, 616, 618 y 620 respectivamente. En esta figura, el componente acetabular que se está usando se especifica como "Tamaño del pináculo de Depuy: 54 mm Revestimiento/Desplazamiento: 0".

La FIG. 15 muestra la localización de la plantilla del componente acetabular real 648 con el centro de rotación 652 en la pantalla. El controlador de rotación 650 permite al usuario rotar la plantilla 648 para que se superponga con precisión al componente acetabular visto en la imagen de fluoroscopia. Los objetos de selección desplegable 642, 644 y 646 permiten al usuario ver el modelo de cadera, el tamaño de la copa y la selección del revestimiento elegidos, así como cambiar la selección si se cometió un error en la selección inicial. El mensaje digital 640 "Paso 14 de 18: Rotar la plantilla para igualar la copa" ayuda al usuario a comprender qué se está realizando en este paso.

En el paso 40, el módulo de plantillas 116, FIG. 2, guía la colocación de una plantilla de vástago femoral protésico, u otra anotación representativa, en la imagen intraoperatoria. En una implementación preferida, el módulo de entrada de usuario 108 guiará al usuario en la selección del fabricante, modelo y tamaño conocidos del implante femoral que se ha implantado quirúrgicamente, y luego colocará con precisión la plantilla directamente sobre el implante real en la imagen intraoperatoria. Algunas implementaciones del sistema también pueden reconocer automáticamente el vástago femoral e intentar colocar automáticamente la plantilla. En una implementación preferida, la plantilla femoral se conectará espacialmente con la plantilla acetabular en sus puntos de centro de rotación respectivos, porque se sabe que los implantes femoral y acetabular están bloqueados juntos en la imagen intraoperatoria. Ver también los centros de rotación 33, 35 en la FIG. 1B, centros de rotación colocalizados 2434i en la FIG. 74, y los centros de rotación 234ii y 2435ii en las FIGS. 75-76 de la Solicitud de prioridad de Estados Unidos N° 14/974.225, presentada el 18 de diciembre de 2015 y publicada como US 2016/0100909A1.

La FIG. 16 muestra la selección de una plantilla de componente femoral en el paso 40, FIG. 1B. El cirujano y los profesionales sanitarios de apoyo saben qué prótesis de prueba femoral se está usando en la cirugía y pueden seleccionar esa prótesis específica en el sistema. Dentro del formulario emergente 660, el texto de pantalla digital 686 "Confirmar selección de componente femoral" dirige la acción del usuario mientras que los subtítulos de texto de pantalla digital 662 "Fabricante", 664 "Cadera-Vástago", 666 "Cadera-Tamaño del vástago", 668 "Cadera-Desplazamiento del vástago", 670 "Diámetro de la cabeza" y 672 "Cabeza" proporcionan orientación al usuario para realizar selecciones en los objetos de la selección desplegable digital 674, 676, 678, 680, 682 y 684 respectivamente. En esta figura, el componente femoral usado se especifica como un "Desplazamiento estándar Depuy Trilock tamaño 6 con un diámetro de cabeza de 36 mm y una cabeza de 8,5".

La FIG. 17 muestra la colocación de la plantilla del componente femoral real 702 con el eje longitudinal 704 y el centro de rotación 653', conectado a la plantilla del componente acetabular 648' en el centro de rotación 652' colocalizado en la pantalla digital. El controlador de rotación 706 permite al usuario rotar la plantilla femoral 702 de tal manera que se superponga con precisión al componente acetabular visto en la imagen de fluoroscopia. Debido a que los centros de rotación 652', 653' de los componentes acetabular y femoral están conectados intraoperatoriamente en esta implementación y, por lo tanto, están colocalizados, la plantilla femoral 702 puede rotarse pero no es móvil. Los objetos de la selección desplegable 716, 718, 720, 722 y 724 permiten al usuario ver y actualizar el modelo, el tamaño y el desplazamiento del vástago de la cadera, así como el diámetro de la cabeza y la selección de la cabeza que coincidan con la prótesis de prueba colocada en el cuerpo durante la cirugía. El mensaje digital 700 "Paso 15 de 18: Alinear la plantilla femoral en el canal" proporciona una guía de pasos al usuario.

En el paso 42, FIG. 1B, el módulo de alineación y escalado de imágenes 112, FIG. 2, coloca un 'recorte' (copia exacta) del fémur de la imagen intraoperatoria para crear una superposición digital del fémur en la imagen preoperatoria. El sistema hace esto conectando la imagen preoperatoria y el 'recorte' intraoperatorio del fémur en base a la localización de las anotaciones del trocánter mayor identificadas en los Pasos 12 y 28. El sistema proporciona al usuario la capacidad de rotar la imagen de superposición femoral alrededor de la punto del trocánter mayor. Esto permite que el sistema alinee con precisión los fémures preoperatorio e intraoperatorio y calcule cualquier diferencia en la posición femoral preoperatoria e intraoperatoria con respecto a la anatomía pélvica.

La FIG. 18 muestra la localización del 'recorte' 740 intraoperatorio femoral conectando la anotación del trocánter mayor 744 en este recorte intraoperatorio con la colocación de la anotación del trocánter mayor preoperatorio, también identificada por 744. El usuario usa el controlador de navegación de rotación 742 para manipular el recorte de tal manera que los fémures en la imagen preoperatoria y el recorte intraoperatorio estén alineados con precisión. Realizar esto permite que el sistema calcule y tenga en cuenta las diferencias en la posición femoral en las imágenes preoperatoria e intraoperatoria con respecto a la pelvis. El objeto de control 746 ajusta la transparencia del recorte femoral 740, lo que puede ser útil para el usuario cuando rota la imagen del recorte para que coincida con la alineación femoral.

En el Paso 44, el sistema coloca automáticamente la plantilla del vástago femoral en la imagen preoperatoria copiando la posición de esta plantilla en la imagen intraoperatoria con respecto a la anotación del trocánter mayor en el fémur. Para hacer esto, el módulo de anotación digital 114 y el módulo de plantillas 116, FIG.

2, proporcionan la información de posicionamiento de la anotación digital en el trocánter mayor y la plantilla femoral en la imagen intraoperatoria. El módulo de cálculo 118, FIG. 2, usa esta información para calcular el vector entre estos dos objetos. Además, el módulo de cálculo 118 tiene en cuenta cualquier diferencia en la colocación femoral que se identificó en el paso 42, FIG. 1B, en el que el recorte femoral intraoperatorio se superpuso y se colocó sobre la imagen preoperatoria, y ajusta el vector para tener en cuenta esta diferencia. El vector calculado es usado por el módulo de plantillas 116, FIG. 2, para colocar una copia de la plantilla femoral intraoperatoria sobre la imagen preoperatoria. Específicamente, el módulo de plantillas 116 usa el vector calculado para colocar la plantilla en la imagen preoperatoria con respecto a la anotación del trocánter mayor sobre el fémur en la imagen preoperatoria. Esta técnica mantiene el vector entre la posición de la plantilla femoral y la anotación digital en el trocánter mayor (un punto femoral identificable), a la vez que también ajusta cualquier diferencia en la posición femoral entre las imágenes preoperatoria e intraoperatoria con respecto a la pelvis.

En el paso 46, FIG. 1B, el sistema coloca automáticamente la plantilla del componente acetabular en la imagen preoperatoria copiando la posición de esta plantilla en la imagen intraoperatoria con respecto a la anotación de lágrima pélvica. Para hacer esto, el módulo de anotación digital 114 y el módulo de plantillas 116, FIG. 2, proporcionan la información de posicionamiento de la anotación digital en la lágrima pélvica y la plantilla del componente acetabular en la imagen intraoperatoria. El módulo de cálculo 118, FIG. 2, usa esta información para calcular el vector entre estos dos objetos. El vector calculado es usado por el módulo de plantillas 116 para colocar una copia de la plantilla del componente acetabular intraoperatorio en la imagen preoperatoria. Efectivamente, esto mantiene el vector entre la posición de la plantilla del componente acetabular y la anotación digital colocada previamente en la lágrima pélvica (un punto pélvico identificable).

El proceso de superposición de plantillas en la imagen intraoperatoria permite al sistema calcular con precisión dónde se colocaron las prótesis intraoperatoriamente con respecto a la pelvis y el fémur, y usar esta información cuando se propagan datos a la imagen preoperatoria en los Pasos 44 y 46. FIG. 1B. Cualquier medialización o lateralización del componente acetabular se reflejará en el posicionamiento de la plantilla en el Paso 46, FIG. 1B, en la imagen preoperatoria. De manera similar, cualquier cambio en varo o valgo en la posición intraoperatoria del vástago femoral también se reflejará en la posición de la plantilla en el paso 44, FIG. 1B, en la imagen preoperatoria. Este proceso de usar datos intraoperatorios para colocar plantillas en una imagen preoperatoria transforma un proceso de estimación en uno que puede usarse para analizar con precisión la longitud de la pierna y el desplazamiento intraoperatorios.

En el paso 48, FIG. 1B, el módulo de plantillas 116, FIG. 2, calcula los cambios de la longitud de la pierna y de desplazamiento usando las plantillas digitales que se colocaron en la imagen preoperatoria en los Pasos 44 y 46, FIG. 1B. Para hacer esto, el sistema analiza la diferencia entre el centro de rotación de la plantilla de la copa acetabular y el centro de rotación de la plantilla del vástago femoral. La longitud de la pierna se calcula como la distancia a escala entre estos puntos a lo largo del eje longitudinal del fémur. Este eje generalmente se identifica por una línea recta que discurre por el centro de la plantilla femoral. El desplazamiento se calcula como la distancia entre estos puntos a lo largo del eje perpendicular al eje longitudinal del fémur. El uso de datos intraoperatorios para guiar la colocación de la plantilla en la imagen preoperatoria permite cálculos de desplazamiento y longitud de la pierna que son mucho más precisos que la "estimación" preoperatoria tradicional de estos parámetros.

En el paso 50, FIG. 1B, el módulo de cálculo 118, FIG. 2, genera un gráfico o tabla informativa que calcula cómo cambiarán la longitud de la pierna y el desplazamiento si el cirujano cambia el desplazamiento del vástago y las selecciones de cabeza para el vástago femoral actualmente insertado. Para lograr esto, el módulo de plantillas 116 recupera información de coordenadas del punto de resalte y el centro de rotación para la plantilla del vástago insertado que se ha almacenado dentro de la base de datos de plantillas. Adicionalmente, el módulo recupera las coordenadas del resalte y los datos de las coordenadas del centro de rotación para todas las opciones de cabeza y desplazamiento para el vástago femoral insertado de la base de datos de plantillas. Usando esta información, el módulo de cálculo 116 asume que el punto de resalte de la plantilla permanece estacionario dentro de la anatomía. Esta es una suposición clínicamente apropiada porque los cambios en las selecciones de la cabeza modular no requieren un cambio en la inserción del vástago femoral y los cambios en las opciones de desplazamiento no afectan al escariador que se usa. Suponiendo que la posición del punto de resalte para cada opción de implante femoral es estacionaria y que el componente distal de cada opción se colocaría de manera similar a lo largo del eje del fémur, el módulo de cálculo 116 calcula cómo cambian los datos de longitud de la pierna y desplazamiento para varias combinaciones de desplazamiento y cabeza de vástago para la prótesis de prueba que se están usando. Luego, el sistema almacena un gráfico o tabla de información para mostrar en el Paso 52, FIG. 1B.

En una construcción de acuerdo con la presente invención, se crea una tabla de datos que puede generarse en el paso 50 en relación con las vistas de pantalla esquemáticas que demuestran la implementación del presente sistema y método. Como se muestra en la FIG. 16, se ha colocado intraoperatoriamente un vástago de prueba Depuy Trilock de tamaño 6. El desplazamiento del vástago es estándar y el tamaño de la cabeza es de 8,5. El diámetro de la cabeza, que se indica como 36 mm, es intrascendente con respecto a la geometría general del vástago porque no afecta ni al centro de rotación ni a la posición general del vástago. Como se muestra en la FIG.

19, el botón seleccionable 802 muestra la longitud calculada de la pierna y el desplazamiento para este modelo y tamaño de vástago, el desplazamiento del vástago y la opción de diámetro de la cabeza 8,5 como "1 mm, 2 mm". Esta entrada en los datos mostrados se calculó en el Paso 48, FIG. 1B. Bajo el supuesto de un punto de resalte estacionario en la plantilla, el módulo de cálculo 118, FIG. 2 puede calcular los cambios en el tamaño y el desplazamiento del vástago para cada variación del vástago calculando el cambio en el vector entre el punto de resalte y el centro de rotación. En el caso específico de este vástago Depuy Trilock de tamaño 6, el sistema genera una tabla con los siguientes datos:

Todos los cálculos en la implementación preferida se han redondeado al milímetro más cercano de longitud o distancia, porque no es probable que una mayor granularidad de datos beneficie al cirujano.

Las implementaciones preferidas de este sistema mostrarán esta tabla calculada en la pantalla para una diversidad seleccionada o un conjunto de varios componentes protésicos para que el cirujano pueda combinarlo con el conocimiento específico que tiene del caso del paciente actual. Por ejemplo, si el vástago final fuera a asentarse en una posición diferente en comparación con el vástago de prueba, el cirujano puede desear tener en cuenta esto, y tener acceso a la tabla de datos completa de la diversidad seleccionada de prótesis puede ayudar con este proceso. Las implementaciones alternativas de este sistema pueden mostrar solo la longitud de una sola pierna y el valor de desplazamiento para la opción que más se aproxima al objetivo quirúrgico del cirujano. En otra implementación más, pueden representarse solo una parte de las opciones de vástagos para que el usuario elija.

En el paso 52, FIG. 1B, el módulo de visualización de salida 120, FIG. 2, muestra toda la información en la pantalla, incluyendo los datos de la longitud calculada de la pierna y de desplazamiento para el sistema protésico insertado, y la tabla informativa calculada en el Paso 50 que describe cómo las selecciones de desplazamiento de la cabeza modular y el vástago afectarán a los datos de longitud de la pierna y de desplazamiento. Las implementaciones preferidas de este sistema también pueden proporcionar datos de análisis preoperatorio que proporcionan al cirujano el objetivo preoperatorio de la longitud de la pierna y de desplazamiento que están tratando de reproducir. El cirujano o el profesional sanitario puede usar los datos de longitud de la pierna y de desplazamiento para determinar como de cerca están sus resultados. Luego, pueden usar la tabla informativa que se muestra para seleccionar las opciones óptimas de desplazamiento y cabeza del vástago femoral.

La FIG. 19 es una vista de pantalla creada en el Paso 52, FIG. 1B. El mensaje digital 760 "Paso 18 de 18: Análisis de una prueba" informa al usuario que está viendo los datos del análisis final en el sistema. El texto digital 782 le dice al usuario que el componente acetabular insertado es de 54 mm, y los bloques de texto digital 784 y 786 le dicen al usuario que el vástago tiene un desplazamiento estándar de tamaño 6 con una cabeza de 8,5. El botón digital 802 con el texto "1 mm, 2 mm" en la tabla 804 corresponde a este vástago insertado con un desplazamiento estándar y una cabeza de 8,5. En una implementación preferida, el botón 802 se seleccionará inicialmente de modo que sea obvio para el usuario que esta es la longitud de la pierna y el desplazamiento calculados para el implante de prueba insertado. La longitud de la pierna y el desplazamiento en el botón 802 se calcularon en el paso 48, FIG. 1B, mediante el uso de plantillas colocadas automáticamente en la imagen preoperatoria. Los otros cálculos de datos de longitud de la pierna y de desplazamiento en la tabla 802, FIG. 19, para otras combinaciones de desplazamiento y cabeza de vástago de este vástago de tamaño 6 se calcularon en el vástago 50, FIG. 1B. Algunos ejemplos de estos datos calculados incluyen el botón 798, que muestra una longitud de pierna y un desplazamiento previstos de "-5 mm,-6 mm" para un vástago de desplazamiento estándar de tamaño 6 con una cabeza de -2, y el botón 800 muestra una longitud de pierna y un desplazamiento previstos de "3 mm, 13 mm" para un vástago de desplazamiento alto de tamaño 6 con una cabeza de 12.

Todos los datos del análisis intraoperatorio se muestran en el panel "Análisis final" 780, FIG. 19, plegable tras la activación para mostrar la imagen intraoperatoria subyacente con el componente acetabular y las plantillas del vástago femoral que se colocaron en los Pasos 38 y 40, FIG. 1B. También dentro del panel plegable, el botón 792 proporciona un interruptor para cambiar la base del cálculo de desplazamiento. El botón 790 con el texto "Analizar nueva imagen" proporciona un mecanismo para que el usuario reinicie el proceso de introducir una imagen intraoperatoria en el Paso 26, FIG. 1A. Esto es valioso para el cirujano que, después de insertar un sistema protésico femoral diferente en base a los datos de la tabla 804, quiere rehacer el análisis como precaución de seguridad para validar que la longitud final de la pierna y el desplazamiento coincidan con los datos que se calcularon en el Paso 50, FIG. 1B. La imagen preoperatoria 408' se muestra en el lado izquierdo de la pantalla, y la plantilla del componente acetabular 794 habiendo sido colocada por el sistema en el Paso 46, FIG. 1B. La plantilla acetabular 794 corresponde a la plantilla 648' que tiene el centro de rotación 652' en la FIG. 17 y la plantilla de vástago femoral 796 corresponde a la plantilla 702 que tiene un centro de rotación 653'. Los centros de rotación 652', 653' ya no están colocalizados en la FIG. 19. Cabe destacar que la plantilla 794, FIG. 19, se ha colocado medialmente y superior a la posición preoperatoria de la cabeza femoral, lo que demuestra que los cambios intraoperatorios de la anatomía pélvica, debido al escariado, se reflejan en la posición de los componentes. También se muestra la plantilla del vástago femoral 796 que se colocó en el paso 44, FIG. 1B, y la anotación digital del trocánter mayor 744' que se colocó en el Paso 28, FIG. 1B. Los botones digitales 762 y 764 permiten al usuario colocar anotaciones digitales en las imágenes preoperatorias e intraoperatorias, si lo desea. El panel 766, plegado en esta vista de pantalla, puede abrirse seleccionando el panel para activarlo. El panel muestra los datos del análisis preoperatorio, incluyendo la longitud de la pierna y el desplazamiento objetivos que se calculó a partir de un análisis preoperatorio. Esto le permite al cirujano comparar los datos proporcionados en la tabla 804 con los objetivos preoperatorios originales para que pueda seleccionar el desplazamiento y la cabeza óptimos del vástago para la implantación final. El panel 768, también plegado, muestra iconos seleccionables digitalmente para seleccionar varias plantillas y anotaciones en la pantalla.

En construcciones alternativas, el sistema puede hacer uso de los datos de longitud de la pierna y de desplazamiento generados en el Paso 50, FIG. 1B, pero proporcionarlos en una forma alternativa que no aparezca como una tabla de opciones generada. Por ejemplo, el sistema puede proporcionar una única recomendación para una combinación de tamaño de vástago, desplazamiento y cabeza en base a los parámetros de desplazamiento y longitud de la pierna deseados por el cirujano. En estas construcciones, el cirujano puede tener una longitud de la pierna y un desplazamiento deseados determinados preoperatoriamente, lo que facilita la selección del sistema de un implante de "mejor ajuste".

El diagrama de flujo OT, FIGS. 1A-1B, proporciona un flujo de trabajo del sistema OneTrial™ que optimiza la productividad quirúrgica al colocar los pasos de adquisición de imágenes preoperatorias y de anotación preoperatoria al comienzo del proceso. Esto permite que el sistema realice los pasos 8 a 20 antes de la adquisición de la imagen intraoperatoria, lo que permite al usuario del sistema completar estos pasos sin que el cirujano espere a que se realicen. Sin embargo, otras implementaciones de este sistema pueden colocar estos pasos en diferentes órdenes y están dentro del alcance de la presente invención. Por ejemplo, el sistema podría guiar al usuario para que adquiera imágenes tanto preoperatorias como intraoperatorias antes de que se realicen las actividades de anotaciones y plantilla. Los pasos de anotación, como el marcado del trocánter mayor, pueden realizarse en pasos sucesivos en las imágenes preoperatoria e intraoperatoria.

Varias construcciones de este sistema y método pueden proporcionar diferentes opciones para lograr objetivos similares. Por ejemplo, la construcción alternativa alterará el proceso de escalado y alineación de las imágenes preoperatorias e intraoperatorias. En la implementación preferida descrita anteriormente, el sistema usa la línea de referencia pélvica en las imágenes preoperatoria e intraoperatoria para alinear ambas imágenes en base a la alineación de la anatomía pélvica. Luego, ambas imágenes se escalan una con respecto a la otra escalando una imagen para que la longitud de la línea de referencia pélvica en píxeles sea la misma en las imágenes preoperatoria e intraoperatoria. Finalmente, estas líneas se escalan en mediciones absolutas basadas en el círculo dibujado alrededor del componente acetabular en el Paso 38, FIG. 1B. Las construcciones alternativas de este sistema pueden usar la línea de referencia pélvica para alinear la anatomía pélvica, pero escalan cada imagen de manera independiente. Como ejemplo, la imagen intraoperatoria puede escalarse de acuerdo con el tamaño conocido del componente acetabular, mientras que la imagen preoperatoria puede escalarse en términos absolutos de acuerdo con la anchura conocida de la cabeza femoral extraída. Para implementar esta construcción, la cabeza femoral ipsolateral puede medirse usando calibres cuando se extrae, y esta distancia medida a lo ancho de la cabeza femoral podría usarse para escalar la imagen preoperatoria.

Las construcciones alternativas también pueden obviar la necesidad de líneas de referencia pélvicas por completo. Por ejemplo, puede haberse usado un sistema de software que reside en un sistema de fluoroscopia digital para alinear y escalar las imágenes antes de la adquisición de imágenes por este sistema. En otra construcción, es posible que las imágenes ya estén escaladas y alineadas porque el cirujano tomó imágenes con el paciente y el sistema radiográfico en idéntica posición. En otra construcción más, puede pedirse al usuario que ajuste manualmente las imágenes cambiando la posición y la alineación rotacional para que coincida con la anatomía pélvica entre las imágenes preoperatoria e intraoperatoria mientras superpone las dos imágenes en la pantalla informática.

En otra modificación de la implementación preferida, se usa la alineación de los fémures en las imágenes preoperatoria e intraoperatoria en el Paso 42, FIG. 1B, para realizar cualquier ajuste necesario en la posición de la plantilla, en relación con la anotación del trocánter mayor, al migrar la representación del implante digital del vástago femoral de la imagen intraoperatoria a la preoperatoria. Cabe destacar que también se usa el dibujo de una anotación circular digital alrededor de la cabeza femoral en el Paso 14, FIG. 1A, para realizar este ajuste en una construcción. Este ajuste puede lograrse usando otras técnicas, o puede retirarse del sistema de otro modo si el cirujano puede asegurar una posición femoral consistente, con respecto a la pelvis, al obtener imágenes preoperatorias e intraoperatorias. En una construcción alternativa, el sistema puede hacer uso de la posición de la herramienta del eje femoral con respecto a la pelvis y compararla con la plantilla femoral colocada en la imagen intraoperatoria, de tal manera que cualquier diferencia en la alineación femoral pueda identificarse y corregirse cuando la plantilla se migra a la imagen preoperatoria. Las construcciones alternativas que no requieren esta corrección eliminarán el requisito de los Pasos 14, FIG. 1A y el paso 42, FIG. 1B.

El trocánter mayor es un punto ideal para anotar digitalmente en el fémur en los Pasos 12 y 28, FIGS. 1A-1B, pero varias implementaciones alternativas pueden usar un punto representativo alternativo en la anatomía femoral, como el trocánter menor. Para los pasos 20 y 34, FIGS. 1A-1B, la lágrima es correspondientemente un punto anatómico ideal en la pelvis para anotar digitalmente por una variedad de razones, incluyendo su anatomía identificable en imágenes radiográficas y su proximidad a la colocación del componente acetabular. Sin embargo, puede usarse otro punto de la anatomía pélvica en implementaciones alternativas, como un punto identificable en el agujero obturador o una anatomía ósea identificable en la espina ilíaca anterosuperior. Como se ha descrito anteriormente, el uso de una herramienta de eje femoral puede modificarse para incorporar otro objeto que permita la identificación de la línea media longitudinal del fémur. La representación digital del implante para el componente acetabular y el vástago femoral también puede modificarse, siempre que las representaciones alternativas incluyan datos del centro de rotación para calcular la longitud de la pierna y el diferencial de desplazamiento.

Aunque las características específicas de la presente invención se muestran en algunos dibujos y no en otros, esto es solo por conveniencia, ya que cada característica puede combinarse con cualquiera o todas las otras características de acuerdo con la invención, que está definida por las reivindicaciones. Aunque se han mostrado, descrito y señalado características novedosas fundamentales de la invención aplicadas a una o más realizaciones preferidas de la misma, se entenderá que los expertos en la técnica pueden realizar varias omisiones, sustituciones y cambios en la forma y detalles de los dispositivos ilustrados, y en su funcionamiento sin apartarse del alcance de la invención, que está definida por las reivindicaciones. Por ejemplo, se pretende expresamente que todas las combinaciones de esos elementos y/o pasos que realizan sustancialmente la misma función, sustancialmente de la misma manera, para lograr los mismos resultados estén dentro del alcance de la invención si están cubiertos por las reivindicaciones. También se prevén y contemplan totalmente las sustituciones de elementos de una realización descrita a otra.

También debe entenderse que los dibujos no están necesariamente dibujados a escala, sino que son de naturaleza meramente conceptual. A los expertos en la técnica se les ocurrirán otras realizaciones y están dentro del alcance de la presente divulgación.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para analizar imágenes para optimizar la restauración de la funcionalidad ortopédica en un sitio quirúrgico dentro de un paciente, el sitio quirúrgico incluyendo por lo menos un hueso esquelético y un hueso articulado que se articula con respecto al hueso esquelético en una articulación, el método comprendiendo: adquirir (i) una imagen de referencia que incluye una imagen preoperatoria del sitio quirúrgico y una imagen contralateral en un lado opuesto del sitio quirúrgico; y (ii) una imagen intraoperatoria del sitio después de que se haya implantado un implante, el implante teniendo un primer y un segundo centro de rotación estando colocalizados en la imagen intraoperatoria, el primer centro de rotación correspondiendo a un componente óseo esquelético del implante que está fijado al hueso esquelético y el segundo centro de rotación correspondiendo a un componente óseo articulado del implante;

generar un primer punto estacionario en el hueso esquelético tanto en la imagen intraoperatoria como en la de referencia;

generar un segundo punto estacionario en el hueso articulado tanto en la imagen intraoperatoria como en la de referencia;

identificar la localización del implante en la imagen intraoperatoria, incluyendo la posición del primer y el segundo centros de rotación;

alinear una primera representación digital del implante con el componente esquelético del implante; y alinear una segunda representación digital del implante con el componente óseo articulado;

copiar la primera representación digital y colocarla en la imagen de referencia en una localización equivalente con respecto al primer punto estacionario;

copiar la segunda representación digital y colocarla en la imagen de referencia en una localización equivalente con respecto al segundo punto estacionario;

determinar una posición tanto del primer como del segundo centros de rotación uno con respecto al otro en la imagen de referencia; y

analizar por lo menos uno de los diferenciales de desplazamiento y longitud del hueso articulado en la imagen intraoperatoria con respecto al hueso articulado en la imagen de referencia basándose en la diferencia entre el primer y el segundo centros de rotación.

2. El método de la reivindicación 1, que incluye además generar por lo menos uno de datos de longitud y diferencial de desplazamiento para por lo menos una parte de un componente óseo articulado alternativo en base a dimensiones conocidas del componente óseo articulado alternativo.

3. El método de la reivindicación 2, que además incluye:

seleccionar un punto fijo en la segunda representación digital del implante;

seleccionar un componente óseo articulado alternativo del implante con dimensiones conocidas y seleccionar un punto fijo en el componente óseo articulado alternativo del implante que corresponda con el punto fijo en la segunda representación digital del implante;

comparar la localización relativa del punto fijo en la segunda representación digital del implante con respecto al centro de rotación de la segunda representación digital del implante y comparar la localización relativa del punto fijo en el componente óseo articulado alternativo con respecto a un centro de rotación del componente óseo articulado alternativo; y

estimar los cambios en el desplazamiento y el diferencial de longitud en base a una diferencia entre la comparación de la localización relativa de los puntos fijos con respecto a los centros de rotación para cada una de la segunda representación digital del implante y el componente óseo articulado alternativo.

4. El método de la reivindicación 1, que incluye además proporcionar automáticamente por lo menos una parte de un componente óseo articulado alternativo en base a dimensiones conocidas del componente óseo articulado alternativo para analizar por lo menos uno de desplazamiento y diferencial de longitud.

5. El método de la reivindicación 1, que incluye además generar una línea digital en el hueso esquelético entre por lo menos dos puntos anatómicamente identificables tanto en la imagen intraoperatoria como en la imagen de referencia.

6. El método de la reivindicación 5, que incluye además, en respuesta a una determinación de que las imágenes intraoperatoria y de referencia no están alineadas orientacionalmente una con respecto a la otra, orientar las imágenes intraoperatoria y de referencia una con respecto a la otra en base a por lo menos la línea digital en el hueso esquelético.

7. El método de la reivindicación 1, que incluye además, en respuesta a una determinación de que las imágenes intraoperatoria y de referencia no están escaladas una con respecto a la otra, escalar las imágenes intraoperatoria y de referencia una con respecto a la otra.

8. El método de la reivindicación 1, en el que se selecciona una pelvis del paciente como hueso esquelético y se selecciona un fémur como el hueso articulado, y el componente esquelético del implante es una copa acetabular y el componente óseo articulado incluye un vástago femoral.

9. El método de la reivindicación 1, en el que el primer punto estacionario es una localización conocida con respecto a un agujero obturador del paciente.

10. El método de la reivindicación 1, en el que el segundo punto estacionario en el hueso articulado es una localización conocida con respecto al trocánter mayor en un fémur del paciente.

11. El método de la reivindicación 1, en el que el primer centro de rotación se mide con respecto al primer punto estacionario en la imagen de referencia de acuerdo con un cálculo vectorial para determinar la localización del primer centro de rotación en la imagen intraoperatoria.

12. El método de la reivindicación 1, que incluye además generar un gráfico con una pluralidad de diferenciales de longitud y desplazamiento para una diversidad de componentes de implante alternativos.

13. Un sistema para analizar imágenes en un sitio quirúrgico dentro de un paciente, el sitio quirúrgico incluyendo por lo menos un primer hueso esquelético y un segundo hueso articulado que se articula con el hueso esquelético en una articulación, el sistema incluyendo una memoria, una interfaz de usuario que incluye una pantalla capaz de proporcionar por lo menos una guía visual a un usuario del sistema, y un procesador, con el procesador configurado para ejecutar un programa para realizar los pasos del método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12.

14. El sistema de la reivindicación 13, en el que el sistema comprende además:

un módulo de selección de imágenes, en donde el módulo de selección de imágenes es capaz de realizar el paso de adquirir (i) una imagen de referencia que incluye una imagen preoperatoria del sitio quirúrgico y una imagen contralateral en un lado opuesto del sitio quirúrgico; y (ii) una imagen intraoperatoria del sitio después de que se haya implantado un implante, el implante teniendo un primer y un segundo centros de rotación que están colocalizados en la imagen intraoperatoria, el primer centro de rotación correspondiendo a un componente óseo esquelético del implante que está fijado al hueso esquelético y el segundo centro de rotación correspondiendo a un componente óseo articulado del implante;

un módulo de anotación digital, en donde el módulo de anotación digital es capaz de realizar los pasos de generar un primer punto estacionario en el hueso esquelético tanto en la imagen intraoperatoria como en la de referencia, y generar un segundo punto estacionario en el hueso articulado tanto en la imagen intraoperatoria como en la de referencia;

un módulo de plantillas, en donde el módulo de plantillas es capaz de realizar los pasos de identificar la localización del implante en la imagen intraoperatoria, incluyendo la posición del primer y el segundo centros de rotación; alinear una primera representación digital del implante con el componente esquelético del implante; alinear una segunda representación digital del implante con el componente óseo articulado; copiar la primera representación digital y colocarla en la imagen de referencia en una localización equivalente con respecto al primer punto estacionario; copiar la segunda representación digital y colocarla en la imagen de referencia en una localización equivalente con respecto al segundo punto estacionario; y

un módulo de cálculo, en donde el módulo de cálculo es capaz de realizar los pasos de determinar una posición tanto del primer como del segundo centro de rotación uno con respecto al otro en la imagen de referencia; y analizar por lo menos uno del diferencial de longitud y desplazamiento del hueso articulado en la imagen intraoperatoria con respecto al hueso articulado en la imagen de referencia en base a la diferencia entre el primer y el segundo centros de rotación.