ES2257581T3

ES2257581T3 - Dispositivo para determinar la posicion del punto de salida tibial del ligamento cruzado delantero.

Info

Publication number: ES2257581T3
Application number: ES02777241T
Authority: ES
Inventors: Nicola Giordano; Francois Leitner; Francois Boux De Casson; Jurgen Eichhorn
Original assignee: Aesculap AG
Current assignee: Aesculap AG
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2002-09-27
Publication date: 2006-08-01
Anticipated expiration: 2022-09-27
Also published as: JP2006500182A; EP1562509A1; EP1562509B1; US20050222574A1; DE50205880D1; AU2002338818A1; ATE318118T1; WO2004032780A1; US7643868B2; JP4276175B2

Abstract

Dispositivo para determinar la posición del punto de salida (11) de un implante que sustituye el ligamento cruzado delantero de una articulación de rodilla (3), en el lado superior de la tibia (2), con un sistema de navegación (15), con elementos marcadores (13, 14) unidos fijamente con el fémur (1) y la tibia (2), con un palpador (18) navegado y con un equipo de procesamiento de datos (17) que presenta una memoria y una unidad de cálculo, al que se pueden suministrar los datos de posición, registrados por el sistema de navegación (15), relativos a varios puntos a lo largo del canto delantero (9) de la incisura (5), y depositarlos en la memoria, caracterizado porque la unidad de cálculo está programada de tal forma que proyecte los datos de posición, depositados en la memoria, y por lo tanto la extensión del canto delantero (9) de la incisura (6) con la pierna estriada, en un plano de proyección (21) en la zona del lado superior de la tibia, situada perpendicularmente sobre el eje longitudinal de la tibia (2) generando con ello una curva (22) en forma de U proyectada que encierra una zona en la que se encuentra el punto de salida (11).

Description

Dispositivo para determinar la posición del punto de salida tibial del ligamento cruzado delantero.

La invención se refiere a un dispositivo para determinar la posición del punto de salida de un implante que sustituye al ligamento cruzado delantero de una articulación de rodilla, en el lado superior de la tibia, con un sistema de navegación, con elementos marcadores unidos fijamente con el fémur y la tibia, con un palpador navegado y con un equipo de procesamiento de datos que presenta una memoria y una unidad de cálculo, al que se pueden suministrar los datos de posición, registrados por el sistema de navegación, relativos a varios puntos a lo largo del canto delantero de la incisura, y depositarlos en la memoria.

Al sustituir un ligamento cruzado delantero de una articulación de rodilla por un implante es de suma importancia que el implante quede exactamente posicionado. Habitualmente, el implante se une por sus dos extremos de una manera adecuada con el fémur o la tibia, por ejemplo, mediante la introducción en taladros que se realizan en el fémur y la tibia y cuyos puntos finales en la superficie del fémur y en la superficie de la tibia marcan los puntos de salida para el implante.

Un aspecto importante es que la longitud del implante debe mantenerse a ser posible de forma inalterada en la zona entre los puntos de salida al mover la rodilla, es decir que se debe lograr una isometría del implante. Para este fin, se conoce determinar el punto de salida del implante en el fémur mediante un procedimiento y un dispositivo, en los que se palpan y se almacenan datos geométricos de la superficie del fémur y en los que estos datos geométricos se utilizan para calcular la alteración de la isometría en diferentes posiciones de los puntos de salida (documento EP603089B1). Sin embargo, con este procedimiento sólo es posible optimizar la posición del punto de salida en el fémur, mientras que este procedimiento conocido no puede ofrecer ninguna ayuda para seleccionar el punto de salida en la tibia.

En el documento US2002/0055679A1 se describe un dispositivo que permite determinar la posición de los puntos de salida.

Un problema esencial al determinar la posición del punto de salida en la tibia consiste en que, en el estado implantado, el implante debe mantenerse libre entre los dos puntos de salida, en cualquier posición de la rodilla, es decir que no debe entrar en contacto con las estructuras óseas, por ejemplo con determinadas superficies del fémur, porque este contacto podría dañar el implante. El ligamento cruzado delantero y el implante que lo sustituye se aloja normalmente en el espacio intermedio entre las superficies articulares del fémur, es decir los cóndilos. Este espacio intermedio se denomina incisura. Dicha incisura es limitada lateralmente por las superficies laterales de los cóndilos, en el lado superior por una superficie de techo superior, y dicha superficie de techo se convierte, a través de un pronunciado canto delantero situado en el lado delantero del fémur, en la superficie exterior lateral del fémur. Precisamente este canto delantero puede colisionar con el implante del ligamento cruzado delantero, en ciertas posiciones de la pierna, en caso de un posicionamiento inadecuado del implante, que ha de evitarse en todo caso.

Hasta ahora, el operador elegía el posicionamiento del punto de salida del ligamento cruzado delantero en el lado de la tibia basándose en su experiencia, con lo que no es posible descartar con seguridad implantaciones incorrectas.

La invención tiene el objetivo de proporcionar un dispositivo que ayude al operador a localizar el punto de salida en el lado de la tibia, garantizando una extensión libre del implante en cualquier posición de la pierna.

Según la invención, este objetivo se consigue mediante un dispositivo del tipo descrito al principio, que se caracteriza porque la unidad de cálculo está programada de tal forma que proyecte los datos de posición, depositados en la memoria, y por lo tanto la extensión del canto delantero de la incisura con la pierna estriada, en un plano de proyección en la zona del lado superior de la tibia, situada perpendicularmente sobre el eje longitudinal de la tibia generando con ello una curva en forma de U proyectada que encierra una zona en la que se encuentra el punto de salida. Se trata de un proceso realizado automáticamente por el equipo de procesamiento de datos, por el cual queda definida una zona de una superficie superior de la tibia que está rodeada por la curva proyectada y en la que se encuentra el punto de salida deseado.

Para determinar el punto de salida en el lado de la tibia, por tanto, se procede de la siguiente manera mediante el equipo de procesamiento de datos:

con la pierna flexionada, se capta la posición de varios puntos a lo largo del canto delantero de la incisura, determinando de esta forma su posición y extensión en el fémur,

con la pierna estirada, la extensión de dicho canto delantero de la incisura se proyecta a un nivel de proyección situado, en la zona del lado superior de la tibia, perpendicularmente sobre el eje longitudinal de la tibia, y

dentro de la zona rodeada por esta curva proyectada, se elige el punto de salida de tal forma que mantenga una distancia respecto a la curva proyectada, que corresponda como mínimo al radio del implante.

Siempre que el punto de salida se sitúe dentro de la zona de la curva proyectada que adopta sustancialmente una extensión en forma de U, queda garantizado que el implante no colisione con las estructuras óseas del fémur, especialmente con el canto delantero de la incisura, durante ninguno de los movimientos de la rodilla. El plano de proyección se puede seleccionar a diferentes distancias del fémur, no importando la posición exacta con tal de que dicho plano se encuentre en la zona superior de la tibia. Para el operador sólo es importante localizar en dicho plano una posición adecuada del punto de salida, y esta información se consigue si el plano está desplazado unos milímetros hacia arriba o hacia abajo.

Resulta ventajoso que la unidad de cálculo proyecte al plano de proyección una superficie circular, cuyo diámetro corresponda al diámetro del implante usado, desplazada esta en la superficie rodeada por la curva proyectada de tal forma que no cruce la curva proyectada, y que en una de las posiciones de la superficie circular alcanzadas de esta forma, se elija el punto central de la misma como punto de salida del implante.

En particular, puede estar previsto que la unidad de cálculo elija una posición del punto de salida en la que éste se encuentre lo más avanzado posible en la parte delantera de la zona rodeada por la curva proyectada y lo más cerca posible de la curva proyectada.

Según una forma de realización preferible, al registrar la posición de puntos, el equipo de procesamiento de datos proyecta el canto delantero de la incisura en una pantalla, donde marca los puntos cuyos datos de posición han de captarse.

Resulta favorable que la unidad de cálculo represente la curva proyectada y la zona rodeada por la misma en una pantalla, que represente en dicha pantalla además una imagen desplazable de un elemento de indicación para la posición seleccionada del punto de salida, y que deposite los datos de posición correspondientes de la posición seleccionada en una memoria. Especialmente, el elemento de indicación puede tener la forma de un círculo cuyo diámetro corresponda al del implante usado.

La siguiente descripción de formas de realización preferibles de la invención sirve para explicar la invención detalladamente en contexto con el dibujo. Muestran:

la figura 1 una vista esquemática de una articulación de rodilla flexionada, con un sistema de navegación para determinar la posición del fémur, de la tibia y de un elemento palpador;

la figura 2 una vista esquemática de un corte a través de una articulación de rodilla en posición flexionada;

la figura 3 una vista frontal esquemática de la articulación de rodilla acodada de la figura 2;

la figura 4 una vista similar a la figura 2 estando estirada la articulación de rodilla y

la figura 5 una vista de un corte a lo largo de la línea 5-5 en la figura 4.

En el dibujo están representados el extremo distal de un fémur 1 y el extremo proximal de una tibia 2 que forman juntos una articulación de rodilla 3, mientras que las demás partes de la articulación de rodilla se han omitido para mayor claridad. El fémur 1 forma en esta zona dos superficies articulares adyacentes, a saber, los cóndilos 4, 5 que alojan entre sí un espacio hueco. Este espacio hueco se denomina habitualmente incisura 6. Ésta es limitada lateralmente por las superficies laterales 7 de los cóndilos 4, 5. En el lado superior, se encuentra un techo 8 que se extiende oblicuamente respecto al eje longitudinal del fémur 1. En el lado delantero, es decir el lado anterior, la incisura 6 está cerrada, mientras que hacia el lado trasero de la articulación de rodilla, es decir en el lado posterior, está abierta. Hacia las superficies articulares de los cóndilos 4, 5, la incisura 6 está limitada por un canto delantero 9 en forma de U. Éste forma la transición entre una zona ósea y una zona cartilaginosa y puede ser palpado y, por tanto, ser localizado muy bien por el operador.

El fémur 1 y la tibia 2 están unidos entre sí por diversos ligamentos. En el presente caso, nos interesa sólo el llamado ligamento cruzado delantero que se extiende en el espacio hueco entre los cóndilos, es decir, en la incisura 6, y que en el lado del fémur, en un punto 10 situado en el extremo posterior de la incisura 6, está unido con el fémur 1, y en el lado de la tibia, en un punto que en lo sucesivo se denominará punto de salida 11 y que está desplazado hacia delante respecto al punto 10. En la figura 4, el punto 10 y el punto de salida 11 están representados esquemáticamente; la línea de unión 12 del punto 10 y del punto de salida 11 muestra la extensión del ligamento cruzado delantero con la rodilla estirada (punto 10 en la posición alta) y con la rodilla flexionada (punto 10 en la posición bajada).

Para sustituir el ligamento cruzado delantero por un implante que puede ser, por ejemplo, un implante artificial o un trozo de ligamento extraído de otra parte del cuerpo, es necesario determinar la posición tanto del punto 10 como del punto de salida 11. La posición del punto 10 se determina, sustancialmente, teniendo en cuenta el hecho de que durante el movimiento se obtenga la isometría, es decir el menor cambio de posición posible del implante. En cuanto a la posición del punto de salida 11 hay que tener en cuenta que, después de implantarse, el implante no entre en contacto con la estructura ósea del fémur 1, particularmente con el canto delantero 9.

Para lograrlo, en el fémur 1 y la tibia 2 se fijan elementos marcadores 13, 14 que presentan por ejemplo tres bolas que reflejan radiación infrarroja y que están unidas rígidamente con el fémur y la tibia. Este tipo de elementos marcadores 13 y 14 forman parte de un sistema de navegación 15 conocido que a través de un sistema de cámaras, compuesto por tres cámaras 16, capta la radiación reflejada por los elementos marcadores, determinando a partir de ello la posición y el lugar los elementos marcadores 13 y 14 en el espacio y, por lo tanto, evidentemente también la posición y el lugar del fémur 1 y de la tibia 2. Los datos de posición correspondientes se suministran en el sistema de navegación 15 a un equipo de procesamiento de datos 17 donde pueden ser almacenados y utilizados para cálculos subsiguientes.

Para determinar la posición del canto delantero 9 en la articulación de rodilla 3 se usa además un elemento palpador 18, por ejemplo, un simple gancho palpador al que va fijado otro elemento marcador 19 del mismo tipo de construcción, cuya posición asimismo puede ser determinada por el sistema de navegación 15. De esta manera, es posible determinar en cualquier momento exactamente el lugar y la posición del elemento palpador 18.

Para establecer el punto de salida 11 en el lado de la tibia, en primer lugar, la articulación de rodilla 3 se flexiona de tal forma que el canto delantero 9 de la incisura 6 quede accesible libremente, lo que está representado en las figuras 1 a 3. Con la ayuda del elemento palpador 18 se realiza un acercamiento a una gran cantidad de puntos individuales del canto delantero, cuyos datos de posición se almacenan en el equipo de procesamiento de datos 17. Para facilitarle este procedimiento al operador, en la pantalla 20 del equipo de procesamiento de datos 17 se puede representar esquemáticamente la extensión de un canto delantero de este tipo. En dicho canto delantero se marcan puntos individuales que le muestran al operador en qué lugares el elemento palpador 18 ha de aplicarse en el canto delantero 9. Una vez que en tal lugar se hayan determinado y almacenado datos de posición, se le puede señalar al operador a través de la pantalla 20, por ejemplo mediante un cambio de color de los puntos correspondientes, de modo que el operador sea guiado al palpar el canto delantero 9, de forma que por toda la longitud de dicho canto delantero realice un acercamiento uniforme a los puntos de medición determinando los datos de posición. Estos datos de posición de depositan juntos en la memoria y describen la extensión del canto delantero en el fémur 1.

En otro paso, la pierna se gira a la posición estirada, tal como está representado en la figura 4. Mediante los elementos marcadores 13 y 14, se siguen los movimientos del fémur 1 y la tibia 2, uno respecto a la otra, y se pueden almacenar los registros de datos de posición correspondientes.

El eje longitudinal de la tibia 2 se introduce de una manera adecuada en el equipo de procesamiento de datos 17, lo que puede realizarse, por ejemplo, de una manera conocida de por sí, de tal forma que mediante el movimiento de la pierna alrededor de la articulación de rodilla 3 y del tobillo se determina la posición de las articulaciones correspondientes. Una línea de unión de estas articulaciones corresponde entonces al eje longitudinal de la tibia 2. Del mismo modo, el eje longitudinal del fémur 1 se puede determinar de manera conocida mediante movimientos de la pierna alrededor de la articular coxofemoral y de la rodilla.

A continuación, en el equipo de procesamiento de datos se calcula la extensión de un plano que se encuentra perpendicularmente sobre el eje longitudinal de la tibia y que se extiende en la zona del extremo proximal de la tibia 2, por ejemplo, unos milímetros debajo del punto más alto del extremo proximal de la tibia. Un plano de este tipo, tal como está representado por ejemplo por la línea de sección 5-5 en la figura 4, se denomina en lo sucesivo plano de proyección 21.

En un siguiente paso, el equipo de procesamiento de datos proyecta los datos de posición del canto delantero 9 sobre el plano de proyección 21, con la pierna estirada, generando de esta forma una línea de proyección 22 aproximadamente en forma de U, cuya extensión depende de la disposición y de la extensión del canto delantero 9. La línea de proyección 22 encierra con su extensión en forma de U una zona 23 en el plano de proyección 21, que en lo sucesivo se denomina zona permitida.

El implante que ha de sustituir al ligamento cruzado delantero tiene preferentemente una sección transversal circular, por ejemplo, pudiendo ser el diámetro del implante de 6 mm a 10 mm, preferentemente de aproximadamente 8 mm.

El diámetro elegido del implante se introduce en el equipo de procesamiento de datos a través de un teclado, y a continuación, el equipo de procesamiento de datos genera una superficie circular 24 en el plano de proyección 21, que marca la posición del punto de salida 11.

El plano de proyección 21 con la línea de proyección 22 y la superficie circular 24 es representado por el equipo de procesamiento de datos 17 en la pantalla 20, de forma que el operador pueda ver exactamente si la superficie circular 24 se encuentra en la zona permitida o si la abandona en parte. La representación en la pantalla 20 corresponde a la representación de la figura 5. Mediante medios apropiados, por ejemplo un joystick o un ratón, la superficie circular 24 se puede desplazar dentro del plano de proyección 21. Dado que el extremo cerrado de la línea de proyección 22 está orientada hacia el lado delantero de la rodilla y, para aumentar la estabilidad, el punto de salida 11 debe estar dispuesto lo más delante posible, el operador desplazará la superficie circular 24 acercándola lo más cerca posible al extremo anterior de la línea de proyección 22, durante lo cual, sin embargo, tiene que tener mucho cuidado de que la superficie circular 24 entera, que corresponde a la sección transversal del implante, se quede dentro de la zona permitida y que no cruce la línea de proyección. Una vez que se haya determinado de esta manera una posición óptima de la superficie circular 24, se puede determinar el punto central de dicha superficie circular 24. Este punto central corresponde al punto de salida 11. De esta forma, el operador ha determinado un punto en el que puede unir el implante con la tibia 2, por ejemplo, colocando un taladro que coincida con la superficie circular 24 y en el que se introduce el implante y se inmoviliza dentro del taladro. Entonces, queda garantizado que el implante salga de la tibia 2 en una zona de la superficie de la tibia, que permita un movimiento libre del implante sin entrar en contacto con la estructura ósea del fémur, cuando el fémur y la tibia se mueven uno respecto a la otra.

El posicionamiento de la superficie circular 24 en la zona permitida puede ser realizado automáticamente por el equipo de procesamiento de datos, aunque resulta ventajoso que el operador tenga la posibilidad de elegir, porque posiblemente puede usar también otros criterios de optimización para determinar, por una parte, un punto de salida 11 óptimo y garantizar, por otra parte, que se eviten los contactos del implante con el fémur entre el punto de salida 11 y el punto 10.

Claims

1. Dispositivo para determinar la posición del punto de salida (11) de un implante que sustituye el ligamento cruzado delantero de una articulación de rodilla (3), en el lado superior de la tibia (2), con un sistema de navegación (15), con elementos marcadores (13, 14) unidos fijamente con el fémur (1) y la tibia (2), con un palpador (18) navegado y con un equipo de procesamiento de datos (17) que presenta una memoria y una unidad de cálculo, al que se pueden suministrar los datos de posición, registrados por el sistema de navegación (15), relativos a varios puntos a lo largo del canto delantero (9) de la incisura (5), y depositarlos en la memoria, caracterizado porque la unidad de cálculo está programada de tal forma que proyecte los datos de posición, depositados en la memoria, y por lo tanto la extensión del canto delantero (9) de la incisura (6) con la pierna estriada, en un plano de proyección (21) en la zona del lado superior de la tibia, situada perpendicularmente sobre el eje longitudinal de la tibia (2) generando con ello una curva (22) en forma de U proyectada que encierra una zona en la que se encuentra el punto de salida (11).

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque la unidad de cálculo está programada de tal forma que proyecte en el plano de proyección (21) una superficie circular (24), cuyo diámetro corresponde al diámetro del implante usado, desplazada esta en la superficie (23) rodeada por la curva (22) proyectada de tal forma que la superficie circular (24) no cruce la curva (22) proyectada, y porque en una de las posiciones de la superficie circular (24), alcanzadas de esta forma, la unidad de cálculo elige el punto central de la misma como punto de salida (11) del implante.

3. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado porque la unidad de cálculo está programada de tal forma que elija una posición del punto de salida (11) en la que éste se encuentre lo más avanzado posible en la parte delantera de la zona (23) rodeada por la curva (22) proyectada y lo más cerca posible de la curva (22) proyectada.

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la unidad de cálculo del equipo de procesamiento de datos está programada de tal forma que al captar la posición de puntos en el canto delantero (9) de la incisura (6) proyecte el canto delantero (9) en una pantalla (20) del equipo de procesamiento de datos (17), donde marca los puntos cuyos datos de posición han de captarse.

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la unidad de cálculo está programada de tal forma que represente en una pantalla (20) la curva (22) proyectada y la zona (23) rodeada por la misma, y que represente en dicha pantalla (20) además una imagen desplazable de un elemento de indicación (24) para la posición seleccionada del punto de salida (11), y que deposite los datos de posición correspondientes de la posición seleccionada en una memoria.

6. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque el elemento de indicación (24) es una superficie circular cuyo diámetro corresponde al del implante usado.