ES2302984T3

ES2302984T3 - Procedimiento y dispositivo para determinar la movilidad de una protesis de articulacion de cadera.

Info

Publication number: ES2302984T3
Application number: ES03818891T
Authority: ES
Inventors: Francois Leitner; Benoit Mollard
Original assignee: Aesculap AG
Current assignee: Aesculap AG
Priority date: 2003-09-27
Filing date: 2003-09-27
Publication date: 2008-08-01
Anticipated expiration: 2023-09-27
Also published as: US20060264969A1; AU2003266405A1; WO2005039456A1; EP1663080B1; JP4376865B2; ATE392870T1; JP2007515188A; EP1663080A1; DE20315005U1

Abstract

Procedimiento para la determinación de la movilidad de una prótesis de articulación de cadera, con un casquillo de cojinete implantable en el hueso iliaco y un vástago de prótesis implantable en el fémur, que apoya con una superficie de articulación esférica en el casquillo de cojinete, caracterizado porque se gira el fémur con el vástago de prótesis en diferentes direcciones todo lo más posible, porque se comprueba si al hacerlo se separan entre sí el punto central del casquillo de cojinete y el punto central de la superficie de articulación esférica, y porque de este modo se determina para cada dirección de giro el ángulo de giro máximo en el cual los puntos centrales comienzan a distanciarse entre sí.

Description

Procedimiento y dispositivo para determinar la movilidad de una prótesis de articulación de cadera.

La invención se refiere a un procedimiento para determinar la movilidad de una prótesis de articulación de cadera con un cojinete que se puede insertar en el hueso iliaco y un vástago de prótesis que se puede insertar en el fémur, el cual apoya con posibilidad de giro en el cojinete con una superficie de articulación esférica.

La invención se refiere además a un dispositivo para la realización de este procedimiento.

El documento WO-A-02/080824 describe un procedimiento y un dispositivo para la colocación de una prótesis de articulación de cadera en un cuerpo mediante los cuales la prótesis se puede posicionar con la mayor exactitud posible.

Al insertar las prótesis de articulación de cadera se coloca generalmente un casquillo de cojinete en el hueso iliaco y un vástago de prótesis en el fémur, encajando este vástago de prótesis con una superficie de articulación esférica en el casquillo de cojinete realizado también de forma esférica, de modo que coincidan los centros de casquillo de cojinete y de la superficie de articulación esférica del vástago de la prótesis. Gracias a este apoyo el fémur puede girar en todas las direcciones con respecto al hueso iliaco, estando este movimiento de giro limitado por una parte por el tejido blando que lo rodea y por otra parte este movimiento de giro puede verse limitado porque las estructuras óseas de la articulación de la cadera y del fémur choquen entre sí o contra partes de la prótesis. Esta limitación del movimiento de giro puede ser indeseable y por lo tanto es necesario comprobar en el curso de la operación si después de colocar la prótesis de articulación de cadera se consigue la deseada movilidad del fémur respecto al hueso iliaco.

La invención tiene por lo tanto como objetivo crear un procedimiento para la determinación de la movilidad de una prótesis de articulación de cadera, que le permita al operador determinar el campo de giro disponible.

Este objetivo se resuelve en un procedimiento de la clase descrita inicialmente gracias a la invención por el hecho de que el fémur con el vástago de la prótesis se gira en diversas direcciones todo lo más posible, comprobando si al hacerlo se separan entre sí el centro del casquillo de cojinete y el centro de la superficie de articulación esférica, y determinando de este modo para cada dirección de giro el ángulo de giro máximo en el cual los centros comienzan a separarse entre sí.

Si el movimiento de giro del fémur está limitado por uno de los topes citados, es decir por el contacto directo con estructuras óseas, con el contacto de partes de prótesis con estructuras óseas o por el contacto de partes de prótesis entre sí, entonces solamente se puede conseguir un mayor giro del fémur respecto al hueso iliaco girando alrededor del punto de asiento, y esto da lugar forzosamente a que la superficie de articulación esférica se saque del casquillo del cojinete, es decir que entonces aumenta la distancia entre los centros del casquillo de cojinete por una parte y de la superficie de articulación esférica por otra, que coinciden en el caso de ajuste normal de la superficie de articulación esférica en el casquillo de cojinete. Si se comprueba por lo tanto que estos centros se separan entre sí, es decir que se produce una luxación en la articulación de la cadera, entonces esto es un indicador de que existe un tope que impide que continúe el movimiento de giro del fémur respecto a la articulación de la cadera.

Con el fin de poder determinar esta distancia entre los puntos centrales es conveniente que se determinen los datos de posición, tanto del casquillo de cojinete como del vástago de la prótesis, sirviéndose de un sistema de navegación. Esta clase de sistemas de navegación son usuales en operaciones quirúrgicas, tratándose de sistemas que pueden determinar la posición en el espacio de los denominados elementos marcadores, p.ej. mediante la emisión y recepción de radiación infrarroja que es reflejada por estos elementos marcadores. Estos elementos marcadores se fijan rígidamente a las partes cuya posición se trata de determinar, de modo que de esta forma también se puede determinar su posición en el espacio mediante el sistema de navegación.

En particular puede estar previsto que se coloquen elementos marcadores del sistema de navegación en el hueso iliaco y en el fémur. Gracias a estos elementos marcadores se vigilan las posiciones del hueso iliaco por una parte y del fémur por otra, determinando el sistema de navegación en todos los casos tanto la posición como la orientación en el espacio, designándose el conjunto de estos datos en lo sucesivo como "posición".

Resulta especialmente ventajoso si se determina la posición de los puntos centrales del casquillo de cojinete y de la superficie de articulación esférica mediante el giro del fémur respecto al hueso iliaco en un ángulo que sea inferior al ángulo de giro máximo. Durante esta clase de giro coinciden ambos puntos centrales, y los elementos marcadores se mueven sobre un casquete esférico alrededor de estos puntos centrales, de modo que se han de determinar estos puntos centrales. Mediante la determinación de la posición del fémur y del hueso iliaco se obtiene entonces también la posición exacta de los puntos centrales, tanto del casquillo de cojinete como de la superficie de articulación esférica, y al girar el hueso iliaco más allá del ángulo de giro máximo, se puede observar la luxación de la articulación de la cadera, es decir el aumento de la distancia entre los puntos centrales del casquillo de cojinete por una parte y de la superficie de articulación esférica por otra.

Como vástago de la prótesis se emplea preferentemente un vástago de prueba, es decir una prótesis que sólo se coloca provisionalmente en el fémur y se utiliza únicamente para fines de medición y ajuste; en cuanto se haya realizado la determinación exacta de la posición se sustituye este vástago de prueba por el vástago de prótesis propiamente dicho que tiene las dimensiones correspondientes y que se coloca del mismo modo en el fémur. En una forma de realización especialmente preferida está previsto que en una pantalla se reproduzca un casquillo de cojinete, y que a lo largo de su perímetro se representen los ángulos de giro máximos. Mediante esta visualización el operador puede leer entonces inmediatamente los ángulos de giro máximos que resultan al girar el fémur en diferentes direcciones de giro.

Al hacerlo se pueden marcar en particular las zonas de los ángulos periféricos del casquillo de cojinete en los cuales el ángulo de giro máximo está por debajo de un valor deseado. Mientras que en determinadas direcciones los ángulos de giro máximos vienen determinados por condiciones anatómicas, se puede reconocer de este modo que en determinadas circunstancias el ángulo de giro máximo que se puede conseguir está por debajo de este ángulo máximo anatómico, y ha de estar provocado por topes indeseables. Estos topes eventualmente los puede eliminar el operador, por ejemplo eliminando material óseo o modificando la posición del casquillo de cojinete, eventualmente también empleando un casquillo de cojinete distinto, por ejemplo un casquillo de cojinete asimétrico, o mediante el empleo de otro vástago de prótesis que debido a tener diferentes dimensiones evite el tope indeseable.

Entonces es conveniente que después de eliminar la limitación del movimiento de giro en una determinada zona de ángulo periférico se determine en ésta de nuevo el ángulo de giro máximo para tener la seguridad de que el tope indeseable ha sido eliminado suficientemente para poder conseguir el ángulo máximo deseado.

La invención tiene además como objetivo crear un dispositivo para realizar este procedimiento.

De acuerdo con la invención un dispositivo de esta clase está caracterizado por estar previsto un sistema de navegación para la determinación del hueso iliaco y del fémur, por estar previsto un sistema de tratamiento de datos que a partir de los datos de posición del hueso ilíaco y del fémur determinados de este modo calcula los puntos centrales del casquillo de cojinete y de la superficie de articulación esférica así como su separación mutua y que genera una señal cuando la separación mutua de los puntos centrales rebasa un determinado valor.

Al generar el sistema de tratamiento de datos la señal puede determinar en particular la dirección de giro del fémur con relación al hueso iliaco, de modo que al operador se le puede visualizar el ángulo de giro máximo correspondiente a cada dirección de giro.

En una forma de realización preferida está prevista una visualización en la que el sistema de tratamiento de datos reproduce un casquillo de cojinete y representa a lo largo de su perímetro los ángulos de giro máximos.

En este caso puede estar previsto que el sistema de tratamiento de datos marque las zonas del ángulo periférico del casquillo de cojinete en las que el ángulo de giro máximo está por debajo de un valor deseado.

El vástago de la prótesis es preferentemente un vástago de prueba.

La siguiente descripción de formas de realización preferidas de la invención sirve para una aclaración más detallada en relación con el dibujo. En éste muestran:

Figura 1: una vista esquemática de un dispositivo para la determinación del ángulo de giro máximo de un fémur con respecto a un hueso iliaco;

Figura 2: una representación ampliada de la articulación de cadera con la prótesis de articulación de cadera implantada y con elementos marcadores en el fémur y en el hueso iliaco;

Figura 3a: una vista en sección a través de la articulación de cadera en la zona A de la Figura 2, con apoyo normal de la superficie de articulación esférica del vástago de la prótesis en el casquillo de cojinete;

Figura 3b: una vista semejante a la Figura 3a, estando la superficie articulada esférica del vástago de la prótesis sacada fuera del casquillo de cojinete, y

Figura 4: una representación esquemática de una visualización de un casquillo de cojinete teniendo marcada la zona de luxación.

En un quirófano hay un paciente 1 sobre una mesa de operaciones 2, al que se le desea implantar una articulación de cadera artificial. Para ello se implanta en el hueso ilíaco 3 un casquillo de cojinete 4 con una superficie de apoyo cóncava esencialmente hemisférica 5, y en el fémur 6 un vástago de prótesis 7 que en su extremo que sale del fémur 6 lleva una superficie de articulación esférica convexa 8. Esta superficie de articulación esférica convexa 8 tiene el mismo diámetro que la superficie de apoyo cóncava esférica 5 y encaja en ésta de tal modo que los puntos centrales de la superficie de articulación esférica convexa 8 y de la superficie de apoyo 5 coinciden, formándose una articulación esférica que permite el giro del fémur 6 respecto al hueso ilíaco 3 en todas las direcciones.

Con el fin de poder seguir este movimiento de giro está previsto un sistema de navegación 9 que determina constantemente la posición en el espacio del hueso ilíaco 3 y del fémur 6, es decir la posición y la orientación. El sistema de navegación 9 comprende varios dispositivos transmisores y receptores 10 dispuestos distanciados entre sí así como dos elementos marcadores 11, 12 que están unidos rígidamente con el hueso ilíaco 3 y el fémur 6 respectivamente, por ejemplo mediante tornillos óseos. Los elementos marcadores 11, 12 reciben la radiación emitida por los dispositivos transmisores y receptores 10 dispuestos a diferentes distancias entre sí, por ejemplo una radiación infrarroja, y la reflejan sobre los dispositivos de transmisión y recepción 10. Gracias a esta radiación reflejada, el sistema de navegación 9 puede determinar la posición en el espacio de los elementos marcadores 11, 12, y con ello la posición del hueso ilíaco 3 y del fémur 6.

Al sistema de navegación 9 le corresponde un dispositivo de tratamiento de datos 13 que recibe y trata los datos de posición determinados por el sistema de navegación 9, además una pantalla 14 en la que el dispositivo de tratamiento de datos 13 representa estos datos o unos datos calculados a partir de ellos.

El operador realizará los pasos siguientes preferentemente empleando lo que se llama unos implantes de prueba, es decir empleando un vástago de prótesis 7 que no es todavía el vástago de prótesis definitivo sino que está sólo implantado provisionalmente en el fémur a título de prueba, para comprobar mediante este vástago de prueba la cinemática de la articulación y la posición correcta de implantación. Lo mismo puede aplicarse en cuanto al casquillo de cojinete 4, siendo también aquí posible utilizar un casquillo de prueba. Estos implantes de prueba se retiran después de haberse efectuado con éxito la alineación y el posicionamiento y se sustituyen por implantes definitivos que presentan la misma geometría y que se implantan del mismo modo que los implantes de prueba.

Para determinar la movilidad del fémur respecto al hueso ilíaco se determinan primeramente las posiciones de los puntos centrales del casquillo de cojinete 4 por una parte y de la superficie de articulación esférica 8 por otra con relación al hueso ilíaco 3 o al fémur 6 respectivamente. Para ello se gira el fémur 6 en diversas direcciones con relación al hueso ilíaco 3, y dado que la articulación de cadera es una articulación esférica, los elementos marcadores 11 y 12 se mueven por lo tanto sobre superficies esféricas cuyo punto central está definido por el punto central de la articulación esférica. Durante el apoyo normal, los músculos tiran de la superficie de articulación esférica al interior del casquillo de cojinete 4, de modo que la superficie de articulación esférica 5 asienta en toda su superficie sobre la superficie del cojinete 5, coincidiendo por lo tanto los puntos centrales de casquillo de cojinete 4 y de la superficie de articulación esférica 8. Mediante el movimiento de giro descrito del fémur se puede determinar por lo tanto la posición de ambos puntos centrales del mismo modo con relación al hueso ilíaco 3 por una parte y con relación al fémur 6 por otra.

En un segundo paso, el operador comprueba ahora cuánto se puede girar el fémur en la articulación de cadera en diferentes direcciones. Para ello se gira el fémur respecto al hueso ilíaco todo lo más posible. En algunas direcciones, este movimiento de giro está limitado por el tejido muscular que lo rodea, impidiéndose por este motivo giros que rebasen este valor.

En cambio en otras direcciones, en las que el tejido muscular permitiría un mayor movimiento de giro, este movimiento de giro puede estar impedido por el hecho de que las dos piezas que se mueven la una respecto a la otra tropiecen entre sí. Se puede tratar de un tope entre estructuras óseas del fémur y del hueso iliaco, pero también es posible que la estructura ósea de una de las partes tropiece con la parte de prótesis de la otra parte, o también pueden tropezar entre sí ambas piezas de prótesis, es decir el casquillo de cojinete y el vástago de la prótesis. Cuando esto sucede y si el operador continúa entonces el movimiento de giro del fémur, el punto de tope forma un fulcro y esto da lugar a que la superficie de articulación esférica 8 se levante y salga del casquillo de cojinete 4, produciéndose por lo tanto una luxación de la articulación de cadera, tal como está representado en la Figura 3b. Entonces los puntos centrales de la superficie de apoyo 5 por una parte y de la superficie de articulación esférica 8 por otra se separan entre sí, las cuales antes de tropezar las partes móviles habían tenido la misma posición, es decir prácticamente una separación cero.

El dispositivo de tratamiento de datos recibe a través del sistema de navegación 9 permanentemente datos de posición, tanto del hueso ilíaco 34 como del fémur 6 y a partir de estos datos de posición puede calcular las posiciones respectivas de los puntos centrales de la superficie del cojinete 5 y de la superficie de articulación esférica 8, y con ello también su separación.

En cuanto aparece tal separación, el dispositivo de tratamiento de datos genera una señal de la que el operador puede deducir que está comenzando una luxación, es decir que se ha debido de producir un tropiezo. A partir de los datos de posición, el dispositivo de tratamiento de datos puede comprobar además en qué dirección se ha girado el fémur respecto al hueso iliaco, es decir que el operador recibe adicionalmente también una información que dice en qué ángulo periférico del casquillo de cojinete 4 se ha producido este tropiezo.

Adicionalmente se le puede facilitar al operador en la pantalla una reproducción del casquillo de cojinete 4, por ejemplo en forma de un anillo, y en esta Figura se puede marcar la zona de ángulo periférico de un casquillo de cojinete en la que se ha producido el tropiezo, es decir en el que se ha producido una luxación. Esta reproducción está representada esquemáticamente en la Figura 4, donde está marcada una zona 15 en la Figura anular 16 de un casquillo de cojinete, y en esta zona se produce una luxación cuando el operador gira el fémur en esta zona periférica del casquillo de cojinete. El dispositivo de tratamiento de datos puede calcular también los ángulos de giro a partir de los datos de posición, de modo que el operador puede recibir eventualmente una información adicional que le indique si la luxación solamente se produce cuando se rebasa un ángulo de giro máximo deseado, en cuyo caso el tropiezo es inocuo porque sólo aparece para unos ángulos de giro que normalmente no se precisan, o si la luxación ya se produce para un ángulo de giro que está por debajo del ángulo de giro máximo deseado, en cuyo caso esa limitación de movimiento de giro resulta molesta y hay que corregirla.

Para ello el operador puede disponer de diversas posibilidades, por ejemplo puede eliminar estructuras óseas en la zona del tropiezo, pero también es posible utilizar unas piezas de prótesis distintas, que en esta zona tengan unas dimensiones de construcción menores y que por lo tanto eviten el tropiezo, existiendo la posibilidad de emplear casquillos de cojinete asimétricos que en determinadas zonas angulares presenten geometrías retranqueadas. Después de eliminar de este modo un tope se repite el procedimiento descrito para comprobar si después de eliminar el tope se puede alcanzar el ángulo de giro máximo deseado del fémur sin que se produzca luxación.

La comprobación de existencia de una luxación, es decir de una separación entre los puntos centrales de la superficie de apoyo 5 y de la superficie de articulación esférica 8, es por tanto siempre un indicio de que el movimiento de giro del fémur se ve limitado en una determinada dirección por un tope, y esta información la puede utilizar el operador para comprobar en la forma descrita la movilidad deseada de la articulación de cadera.

Claims

1. Procedimiento para la determinación de la movilidad de una prótesis de articulación de cadera, con un casquillo de cojinete implantable en el hueso iliaco y un vástago de prótesis implantable en el fémur, que apoya con una superficie de articulación esférica en el casquillo de cojinete, caracterizado porque se gira el fémur con el vástago de prótesis en diferentes direcciones todo lo más posible, porque se comprueba si al hacerlo se separan entre sí el punto central del casquillo de cojinete y el punto central de la superficie de articulación esférica, y porque de este modo se determina para cada dirección de giro el ángulo de giro máximo en el cual los puntos centrales comienzan a distanciarse entre sí.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque los datos de posición, tanto del casquillo de cojinete como del vástago de la prótesis, se determinan sirviéndose de un sistema de navegación.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque se colocan elementos marcadores del sistema de navegación en la articulación del hueso iliaco y en el fémur.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 ó 3, caracterizado porque se determina la posición de los puntos centrales del casquillo de cojinete y de la superficie de articulación esférica mediante el giro del fémur respecto al hueso iliaco, en un ángulo que es inferior al ángulo de giro máximo.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque como vástago de prótesis se utiliza un vástago de prueba.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque sobre una pantalla se reproduce un casquillo de cojinete y a lo largo de su perímetro se representan los ángulos de giro máximos.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque se marcan zonas de ángulo periférico del casquillo de cojinete en los cuales el ángulo de giro máximo está por debajo de un valor deseado.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se elimina la limitación del movimiento de giro en una determinada zona del ángulo periférico, y se determina de nuevo en esta zona del ángulo periférico el ángulo de giro máximo.

9. Dispositivo para la determinación de la movilidad de una prótesis de articulación de cadera con un casquillo de cojinete (4) que se puede implantar en el hueso ilíaco (3) y un vástago de prótesis (7) que se puede implantar en el fémur (6), que apoya con posibilidad de giro en el casquillo de cojinete (4) con una superficie de articulación esférica (8), estando previsto un sistema de navegación (9) para la determinación de la posición del hueso ilíaco (3) y del fémur (6), y está previsto un dispositivo de tratamiento de datos (13), caracterizado porque el dispositivo de tratamiento de datos (13) calcula a partir de los datos de posición determinados del hueso ilíaco (3) y del fémur (6) los puntos medios del casquillo de cojinete (4) y de la superficie de articulación esférica (8) y su separación mutua, y que genera una señal cuando la separación mutua de los puntos centrales rebasa un determinado valor.

10. Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado porque al generar el dispositivo de tratamiento de datos (13) la señal, determina la dirección de giro del fémur (6) con relación al hueso ilíaco (3).

11. Dispositivo según la reivindicación 10, caracterizado por estar prevista una pantalla (14) sobre la cual el dispositivo de tratamiento de datos (13) reproduce un casquillo de cojinete (16) y representa a lo largo de su perímetro los ángulos de giro máximos.

12. Dispositivo según la reivindicación 11, caracterizado porque el dispositivo de tratamiento de datos (13) marca las zonas del ángulo periférico del casquillo de cojinete (16) en las cuales el ángulo de giro máximo está por debajo de un valor deseado.

13. Dispositivo según una de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado porque el vástago de la prótesis (7) es un vástago de prueba.