ES2298564T3 - Dispositivo para la determinacion del angulo entre femur y tibia. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo para la determinación del ángulo entre fémur (12) y tibia (11) en la implantación de una prótesis de rodilla unicondilar, con un sistema de navegación (2), un dispositivo (5) de procesamiento de datos, un instrumento (7) para la definición de la posición de una superficie de apoyo (14) para un implante unicondilar (13) en la tibia (11) y/o en el fémur (12) cuya posición relativa a la posición de la superficie (10) no modificada de la articulación puede determinarse mediante el sistema de navegación (2), con un instrumento palpador (8) controlado por navegación para la determinación de la posición de la superficie (10) no modificada de la articulación y con una memoria en el dispositivo (5) de procesamiento de datos en la que se guardan los datos de posición del o de los punto(s) de la superficie (10) no modificada de la articulación contactados con el instrumento palpador (8), estando el dispositivo (5) de procesamiento de datos programado de tal manera que calcula el ángulo (Phi) entre fémur (12) y tibia (11) usando los datos de posición de la superficie de articulación que se mantiene sin modificar y la posición supuesta de la superficie de apoyo así como los datos geométricos del implante unicondilar (13).
Description
Dispositivo para la determinación del ángulo
entre fémur y tibia.
La invención se refiere a un dispositivo para la
determinación del ángulo entre fémur y tibia en la implantación de
una prótesis de rodilla unicondilar, con un sistema de navegación y
un dispositivo de procesamiento de datos (ordenador).
En el documento WO 02/36031 A1 se describe un
dispositivo en el que un equipo de procesamiento de datos calcula,
basado en los datos geométricos del implante a insertar y basado en
una superficie de apoyo supuesta para el implante, los datos
geométricos de la articulación de la rodilla después de la
implantación. Se trata de una endoprótesis total, es decir, un
implante que sustituye la articulación de la rodilla completa con
sus superficies de articulación. El implante conocido debe
insertarse de tal manera que su superficie de articulación sea
perpendicular a un eje que pasa por el centro de la rodilla y el
tobillo o la articulación de la cadera, respectivamente y, además,
el implante debe coincidir con el punto más alto de la superficie de
la articulación original. De esta manera queda predeterminada la
posición del implante en la articulación de la rodilla, esto es
válido también respecto a los ángulos entre tibia y fémur que en
esta implantación siempre son los mismos y están determinados
únicamente por los ejes del fémur y de la tibia antes de la
implantación. En este documento no se describe un procedimiento
para prótesis unicondilares de la rodilla.
También en el documento DE 202 17 014 U1 se
describe una endoprótesis total de la rodilla, es decir una prótesis
que sustituye todas las superficies de articulación. Con un
dispositivo de procesamiento de datos pueden determinarse distintas
posiciones angulares del implante relativas a la tibia y/o al fémur
y los ángulos entre tibia y fémur que resultan de esta orientación.
Estas posiciones angulares distintas se obtienen únicamente de la
posición angular del implante. Este documento sólo se refiere a
endoprótesis totales, no se menciona el problema de los implantes
unicondilares.
Además de la sustitución de una articulación
natural de la rodilla por una endoprótesis total de la rodilla, en
algunos casos es deseable sustituir la articulación natural de la
rodilla sólo en un lado, es decir, sustituir sólo uno de los dos
cóndilos de la articulación de la rodilla por una endoprótesis y
mantener sin modificar la otra superficie de articulación. Al
implantar endoprótesis unicondilares de este tipo, tanto en el fémur
como en la tibia se inserta un implante unicondilar y estos dos
implantes sustituyen las superficies de articulación naturales de
fémur y tibia en un lado, dado el caso con un cuerpo de
deslizamiento intercalado. Para implantar estos implantes
unicondilares es preciso preparar tanto la tibia como el fémur, es
preciso eliminar las superficies de articulación naturales y
realizar en el hueso superficies de apoyo para estos implantes
unicondilares. La posición de estas superficies de apoyo debe
seleccionarse conforme a las dimensiones de los implantes
unicondilares usados.
Se ha demostrado que la posición de estas
superficies de apoyo, y de esta manera la posición de los implantes
unicondilares, determina muy sensiblemente el ángulo entre el eje
longitudinal del fémur y el eje longitudinal de la tibia. Esto es
válido tanto con respecto a una traslación del implante en paralelo
a la dirección longitudinal del fémur o de la tibia como también
con respecto a un giro del implante relativo a un plano
perpendicular al eje longitudinal de la tibia o del fémur.
El objetivo de la invención consiste en
configurar un dispositivo del tipo inicialmente descrito de tal
manera que permita determinar el ángulo entre el fémur y la tibia
en función de la posición de implantación de los implantes
unicondilares.
Este objetivo se consigue en un dispositivo del
tipo inicialmente descrito conforme a la invención mediante una
configuración según la reivindicación 1.
El dispositivo calcula la geometría total de la
rodilla por lo tanto a partir de las superficies de apoyo para el
implante unicondilar, y de esta manera basado en los datos de
posición, es decir de la posición y de la orientación en el espacio
y en las dimensiones del implante 7 deseado junto con los datos de
posición de la superficie de articulación no modificada. De esta
geometría total se obtiene también el ángulo entre el eje
longitudinal de la tibia y el eje longitudinal del fémur. Mediante
modificación de los datos de posición de la superficie de apoyo es
posible influir en este ángulo, por lo que el cirujano tiene la
posibilidad de llevar a cabo correcciones del ángulo.
Todos estos procesos se realizan antes de
practicar las superficies de apoyo en el hueso, por lo que el
cirujano puede modificar arbitrariamente la posición de la
superficie de apoyo antes de preparar el hueso para conseguir una
adaptación óptima. Lo mismo es válido respecto a la selección de
implantes con datos geométricos apropiados, mediante la selección
de implantes con distintos datos geométricos y una posición
convenientemente adaptada de la superficie de apoyo es posible
influir también en el ángulo entre fémur y tibia.
Es favorable determinar la posición de la
superficie de articulación no modificada mediante determinación de
la posición de por lo menos un punto elegido en la superficie de
articulación no modificada. Es posible determinar la superficie de
articulación no modificada mediante un solo punto, por ejemplo el
punto más bajo de la superficie de articulación en la tibia, pero
también es posible captar la posición de varios puntos
característicos de esta superficie de articulación para determinar
la posición de la superficie de articulación no modificada.
En particular es posible determinar el o los
puntos elegidos mediante palpado. Para este fin es ventajoso que el
dispositivo presente un instrumento palpador controlado por
navegación para determinar la posición de la superficie de
articulación no modificada.
Preferentemente, la posición de la superficie de
apoyo se define antes de la preparación de la superficie de apoyo
mediante un instrumento dispuesto al lado de la tibia y/o del fémur.
La posición del instrumento se determina preferentemente con ayuda
de un sistema de navegación, por lo que mediante el instrumento y el
sistema de navegación se determina indirectamente también la
posición de la superficie de apoyo.
Es favorable usar como instrumento una plantilla
para serrar que se emplea también para guiar una sierra con la que
se corta la superficie de apoyo en el hueso.
Es posible visualizar el ángulo entre fémur y
tibia preferentemente en una pantalla, por lo que el cirujano ve
inmediatamente qué influencia tiene una variación de la posición de
la superficie de apoyo y de esta manera de la posición del implante
unicondilar en el ángulo entre fémur y tibia. El cirujano puede
mover por ejemplo la plantilla para serrar al lado del hueso que va
a ser preparado hasta que el ángulo entre fémur y tibia tenga la
magnitud deseada y a continuación es posible fijar esta plantilla
para serrar en la posición alcanzada relativa al hueso, por lo que
al realizar el corte de sierra está garantizada la posición de la
superficie de apoyo que corresponde al ángulo deseado entre el
fémur y la tibia.
La siguiente descripción de formas de
realización preferidas de la invención sirve junto con el dibujo
para una explicación más detallada. En las figuras se muestran:
Fig. 1 Vista esquemática de un dispositivo para
la determinación del ángulo entre fémur y tibia con un sistema de
navegación, un dispositivo de procesamiento de datos y un
instrumento controlado por navegación para la definición de la
superficie de apoyo de un implante unicondilar.
Fig. 2 Vista esquemática del extremo proximal de
la tibia con una superficie de articulación no modificada y una
superficie de articulación sustituida por un implante
unicondilar.
El dispositivo 1 representado en la figura 1
comprende un sistema de navegación 2 de un tipo de por sí conocido
mediante el cual puede determinarse la posición de elementos de
marcado 3, es decir, la posición y la orientación de los mismos.
Estos elementos de marcado 3 pueden estar fijados de forma rígida en
instrumentos y otros objetos, por lo que puede determinarse también
la posición de estos instrumentos en el espacio.
Los sistemas de navegación 2 de este tipo
trabajan por ejemplo con ayuda de radiación infrarroja emitida por
varios dispositivos 4 de emisión y recepción situados de forma
distanciada entre sí y reflejada en distintos puntos del elemento
de marcación 3 y seguidamente recibida mediante los dispositivos de
emisión y recepción 4, los datos de posición obtenidos del elemento
marcador 3, y de esta manera del objeto en el cual está fijado el
elemento marcador 3, se transmiten del sistema de navegación 2 a un
dispositivo 5 de procesamiento de datos al que está asignada una
pantalla 6.
El dispositivo 1 descrito comprende además una
plantilla para serrar 7 representada muy esquemáticamente en el
dibujo que sirve para guiar en un plano una hoja de sierra oscilante
de una sierra para huesos, así como un instrumento palpador 8 con
cuya punta pueden contactarse puntos seleccionados en estructuras
óseas. Tanto la plantilla para serrar 7 como el instrumento
palpador 8 están unidos cada uno con un elemento marcador 3, de
modo que mediante el sistema de navegación 2 puede registrarse
continuamente la posición de la plantilla para serrar y del
instrumento palpador.
El dispositivo 1 descrito sirve para la
preparación de una articulación 9 de la rodilla para implantar una
endoprótesis unicondilar de la rodilla. Durante esta operación se
mantiene sin modificar una de las dos superficies 10 de la
articulación mientras que la otra superficie de la articulación se
elimina y se sustituye tanto en la tibia 11 como en el fémur 12 por
un implante unicondilar 13.
Para preparar la operación se determina en
primer lugar de manera de por sí conocida un eje longitudinal tanto
para la tibia 11 como para el fémur 12. Esto puede conseguirse por
ejemplo de tal manera que para ambos huesos se determina el centro
de la articulación de la rodilla y el centro de la articulación de
la cadera o del tobillo, respectivamente, estos puntos se emplean
para fijar los ejes longitudinales. Durante esta medición se prevén
tanto en la tibia como en el fémur otros elementos marcadores no
representados en el dibujo. Estos elementos marcadores sirven
también para determinar la posición del fémur y de la tibia mediante
el sistema de navegación.
Con ayuda del instrumento palpador 8 se
registran datos geométricos de la superficie de articulación 10 no
modificada, el instrumento palpador 8 se coloca para este fin en un
solo punto elegido, dado el caso también en varios puntos elegidos,
cuyos datos de posición se guardan en el dispositivo 5 de
procesamiento de datos.
La plantilla para serrar 7 se dispone al lado
del hueso a preparar y se orienta de tal manera que el plano para
serrar definido mediante la misma define una superficie de apoyo 14
para el implante 13. Esta superficie de apoyo 14 se encuentra
normalmente en el mismo plano en el cual la plantilla para serrar 7
guía la hoja de una sierra, el plano que define la superficie de
apoyo 14 se encuentra entonces al lado de la plantilla para serrar
7. Los datos para una determinada posición de la plantilla para
serrar, y de esta manera para una determinada supuesta superficie
de apoyo 14, se suministran también al dispositivo 5 de
procesamiento de datos y se guardan en el mismo.
Finalmente, en este dispositivo 5 de
procesamiento de datos se guardan además los datos geométricos del
implante 13 usado, por ejemplo la altura del implante.
El dispositivo 5 de procesamiento de datos
calcula a partir de los datos guardados el ángulo entre los ejes
longitudinales de tibia y fémur, este ángulo depende de los datos
geométricos del implante y de la posición del implante en el hueso,
tanto un desplazamiento axial en dirección del eje longitudinal del
hueso como un giro conllevan a un posicionamiento distinto del
implante en relación con la superficie de articulación 10 no
modificada y originan de esta manera una modificación del ángulo
\Phi entre el eje longitudinal 15 del fémur 12 y el eje
longitudinal 16 de la tibia 11. En la figura 2 se muestran distintos
ángulos que pueden resultar de diferentes posicionamientos del
implante 13. Naturalmente influye también cómo está dispuesto el
implante en el respectivo otro hueso, por lo que en relación con la
disposición del implante en el otro hueso se parte de una
determinada supuesta posición, o en ambos huesos se supone de manera
similar una superficie de apoyo que se varía mediante la plantilla
para serrar 7 hasta que se consiga la orientación angular deseada
de los ejes longitudinales 15 y 16.
El dispositivo 5 de procesamiento de datos
transmite una imagen esquemática de la articulación de la rodilla a
la pantalla 6 y visualiza en esta el ángulo que se obtiene entre el
eje longitudinal 15 y el eje longitudinal 16, dado el caso es
posible visualizar en la pantalla dos vistas giradas en 90º una
respecto a otra, por lo que están visibles los ángulos en distintas
direcciones. La representación en la pantalla puede corresponder
aproximadamente a la vista en la figura 2 en la que se pueden
apreciar esquemáticamente una al lado de otra la superficie no
modificada de la articulación así como la posición y orientación del
implante 13 conforme a la posición supuesta de la superficie de
apoyo 14. Adicionalmente se muestran los ejes longitudinales 15 y
16 y el ángulo \Phi encerrado entre los mismos.
Cuando el cirujano modifica la posición de la
plantilla para serrar 7 relativa al hueso, esto significa que se
desplaza también la posición supuesta de la superficie de apoyo 14,
lo que conlleva inmediatamente a una modificación del ángulo \Phi
entre los dos ejes longitudinales 15 y 16. Por lo tanto, el cirujano
puede ajustar mediante modificación de la posición de la superficie
de apoyo 14 la orientación deseada de estos ejes longitudinales y
determinar de esta manera la superficie de apoyo 14 que se debe
preparar en el hueso para un determinado implante 13.
Claims (3)
1. Dispositivo para la determinación del ángulo
entre fémur (12) y tibia (11) en la implantación de una prótesis de
rodilla unicondilar, con un sistema de navegación (2), un
dispositivo (5) de procesamiento de datos, un instrumento (7) para
la definición de la posición de una superficie de apoyo (14) para un
implante unicondilar (13) en la tibia (11) y/o en el fémur (12)
cuya posición relativa a la posición de la superficie (10) no
modificada de la articulación puede determinarse mediante el
sistema de navegación (2), con un instrumento palpador (8)
controlado por navegación para la determinación de la posición de la
superficie (10) no modificada de la articulación y con una memoria
en el dispositivo (5) de procesamiento de datos en la que se guardan
los datos de posición del o de los punto(s) de la superficie
(10) no modificada de la articulación contactados con el instrumento
palpador (8), estando el dispositivo (5) de procesamiento de datos
programado de tal manera que calcula el ángulo (\Phi) entre fémur
(12) y tibia (11) usando los datos de posición de la superficie de
articulación que se mantiene sin modificar y la posición supuesta
de la superficie de apoyo así como los datos geométricos del
implante unicondilar (13).
2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
1 caracterizado porque el instrumento (7) es una plantilla
para serrar.
3. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 ó 2 caracterizado porque comprende una
pantalla (6) en la que se visualizan los ángulos (\Phi) entre
fémur (12) y tibia (11) calculados mediante el dispositivo (5) de
procesamiento de datos.
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