ES2341267T3

ES2341267T3 - Equilibrador de rodilla mecanica con sensor de presion.

Info

Publication number: ES2341267T3
Application number: ES05793736T
Authority: ES
Inventors: Michael G. Fisher; Anthony K. Hedley; Michael Howard; Kevin Cordes; Toshinobu Katsuya
Original assignee: Synvasive Technology Inc
Current assignee: Synvasive Technology Inc
Priority date: 2004-10-25
Filing date: 2005-08-31
Publication date: 2010-06-17
Anticipated expiration: 2025-08-31
Also published as: EP1814471A2; CA2585862C; EP1814471A4; CA2877645C; ATE459300T1; KR20070085451A; AU2005300099B2; CA2585862A1; EP1814471B1; DE602005019772D1; AU2005300099A1; KR101158952B1; JP4589968B2; JP2008517708A; CA2877645A1

Abstract

Un dispositivo de ajuste de rodilla para ejecutar un procedimiento quirúrgico en una rodilla, comprendiendo el dispositivo; una parte femoral regulable (12; 404) para acoplamiento de manera separable con un extremo distal de un fémur (F) para regular la tensión en el tejido blando adyacente a la rodilla, teniendo la parte femoral al menos una característica de colocación adaptada para mover la parte femoral con relación al extremo distal del fémur (F) para ayudar a colocar una prótesis femoral en el extremo distal del fémur; una parte tibial (14; 404) para acoplamiento de manera separable con un extremo proximal de una tibia y acoplamiento de manera movible con la parte femoral para permitir que la rodilla se mueva a través de un grado de movimiento sin separar de la rodilla las partes femoral y tibial; al menos un sensor (430) acoplado con al menos una de las partes femoral o tibial para detectar la presión o la fuerza ejercidas por las partes femoral y tibial una contra otra, estando adaptada la parte femoral regulable (12; 404) para hacer posible el ajuste de al menos una de orientación rotacional con respecto a un eje largo del fémur y/u orientación anterior/posterior de la parte femoral del dispositivo de ajuste de rodilla para regular separadamente la tensión dinámica en los ligamentos colaterales lateral y medio adyacentes a la rodilla.

Description

Equilibrador de rodilla dinámica con sensor de presión.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere en general a dispositivos, sistemas y métodos médicos/quirúrgicos. Más específicamente, la invención se refiere a dispositivos, sistemas y métodos para mejorar un procedimiento de cirugía de rodilla.

La cirugía de sustitución total de rodilla, también llamada artroplastia total de rodilla ("TKA"), se está convirtiendo en un tratamiento cada vez más importante para los dolores crónicos de rodilla y la disfunción de la articulación. Una comisión reciente de National Institutes of Health en una Conferencia para Desarrollo de Consenso (Consensus Development Conference) reconoció que en los EE.UU. se realizan anualmente aproximadamente 300.000 cirugías de TKA para artritis terminal de rodilla. La comisión de los NIH reconoció que, aunque se han hecho avances en las técnicas y dispositivos quirúrgicos de TKA, todavía deberán perseguirse diligentemente resultados perfeccionados a través de ulteriores innovaciones. La comisión concluyó que, en particular, deberán perfeccionarse las técnicas para la colocación de prótesis artificiales de rodilla para obtener mejores resultados y disminuir el desgaste de las prótesis, a fin de reducir así la necesidad de repetir cirugías de TKA. Sí continúan realizándose avances en la TKA, el procedimiento puede resultar más fácilmente aplicable a pacientes más jóvenes, pacientes obesos, y similares, que puedan necesitar TKA, pero que no caigan dentro de la franja de edad "ideal" tradicionalmente definida como de entre 60 y 75 años. Técnicas y dispositivos perfeccionados significarían también resultados mejorados para todos los pacientes de TKA, con mejor funcionamiento de la articulación de la rodilla y una vida útil más larga de la rodilla protésica.

La rodilla se define en general como el punto de articulación del fémur con la tibia. Las estructuras que forman la rodilla incluyen el fémur distal, la tibia proximal, la rótula y los tejidos blandos del interior de la articulación de la rodilla y de alrededor de la misma. Cuatro ligamentos son especialmente importantes en el funcionamiento de la rodilla -el ligamento cruzado anterior, el ligamento cruzado posterior, el ligamento colateral medio y el ligamento colateral lateral. En una rodilla artrítica, el cartílago protector en el punto de articulación del fémur con ta tibia se ha desgastado de manera que permite que el fémur haga directamente contacto con la tibia. Este contacto de hueso con hueso causa dolores e incomodidades importantes. Los objetivos principales de un procedimiento de TKA son sustituir el extremo distal del fémur, el extremo proximal de la tibia, y a menudo la superficie interna de la rótula con partes protésicas a fin de evitar un contacto de hueso con hueso y proporcionar superficies lisas bien alineadas para el movimiento de la articulación, al tiempo que se crea también una articulación de rodilla estable que se mueve a través de un grado o amplitud grande de movimiento.

Uno de los mayores desafíos en la cirugía de TKA es equilibrar adecuadamente la tensión de los ligamentos, especialmente en los ligamentos colaterales medio y lateral, a través de un grado completo de movimiento de la rodilla. Los ligamentos colaterales, que conectan el fémur distal y la tibia proximal en los aspectos medio y lateral de la rodilla, responden en una buena parte de la estabilidad y el movimiento de la rodilla. Si uno de los ligamentos colaterales está demasiado relajado o demasiado tirante con relación al otro ligamento colateral, la rodilla estará típicamente inestable, el grado de movimiento puede limitarse, la rótula puede seguir un recorrido inapropiado, y el fémur y/o la tibia pueden desgastarse de manera no uniforme, conduciendo a artritis y dolores. Una tensión no uniforme de los ligamentos después de una cirugía de TKA producirá típicamente inestabilidad de la articulación y un pobre recorrido de la rótula, un grado limitado de movimiento, y un funcionamiento empeorado de la rodilla, así como también un desgaste incrementado no uniforme del dispositivo protésico, lo que a menudo necesita que se repita la cirugía. Por tanto, es imperativo que el éxito a corto y Sargo plazo de un procedimiento de TKA consiga una tensión equilibrada de los ligamentos de la rodilla a través de un grado completo de movimiento.

Equilibrar la tensión de los ligamentos durante la cirugía de TKA es complicado por el hecho de que la rodilla natural no funciona como una bisagra que se mueve alrededor de un solo eje. La rodilla presenta una rotación externa dinámica de la tibia con relación al fémur ya que la rodilla se mueve desde su posición flexionada a su posición completamente extendida. Esta rotación automática de la tibia se produce en el sentido contrario cuando la rodilla se flexiona desde su posición completamente extendida para producir una rotación interna de la tibia con relación al fémur. Por tanto, la rodilla natural presenta una laxitud giratoria que permite que la tibia gire a través de un arco limitado interno y externo, durante la flexión de la rodilla. Adicionalmente, el fémur se traslada anterior y posteriormente cuando la tibia se está flexionando alrededor de él, igualando no obstante otros movimientos variables. Por tanto, los ligamentos de la rodilla, junto con el fémur, la tibia y la rótula, crean un biomecanismo verdaderamente dinámico, haciendo al equilibrio de la tensión de los ligamentos en la cirugía de TKA extremadamente desafiante. Muchos artículos y estudios se han dedicado al equilibrio de la tensión de los ligamentos en la TKA, tales como los siguientes: Mihalko, WH y otros, "Comparación de Técnicas de Equilibrio de Ligamentos durante Artroplastia Total de Rodilla", Jnl. Bone & Jt. Surg., Vol. 85-A Suplemento 4, 2003, 132-135; Eckhoff, DG y otros, "Morfología y Cinemática Tridimensionales de la Parte Distal del Fémur Vistas en Realidad Virtual", Jnl. Bone & Jt. Surg., Vol. 85-A Suplemento 4, 2003, 97-104; y Ries, MD, y otros, "Equilibrio del Tejido Blando en Artroplastia de Revisión Total de Rodilla", Jnl. Bone & Jt. Surg., Vol. 85-A Suplemento 4, 2003, 38-42.

Una técnica para equilibrar la tensión de los ligamentos colaterales durante un procedimiento de TKA entraña cortar fibras de uno o ambos ligamentos para disminuir la tensión de los ligamentos -una técnica llamada "liberación de ligamentos". Aunque la liberación de ligamentos es todavía corrientemente usada, la desventaja de esta técnica es que requiere cortar en realidad tejido de ligamento, debilitando así el ligamento o los ligamentos y dejando menos margen de error si se requieren futuras liberaciones o procedimientos de TKA.

En lugar o además de la liberación de ligamentos, los componentes de una prótesis total de rodilla pueden ser seleccionados y colocados para equilibrar la tensión de los ligamentos. Como los componentes femoral y tibial de la prótesis están fijados a superficies cortadas del fémur distal y la tibia proximal, respectivamente, la colocación y orientación de los cortes del hueso son también especialmente importantes. Típicamente, el componente tibial de la prótesis se coloca en una superficie cortada horizontal plana de la tibia proximal (formando un ángulo de 90 grados con relación al eje largo de la fibra) y la colocación y la orientación del componente tibial típicamente no varían en gran medida de una rodilla a otra. Por consiguiente, la mayor parte de la variación en la colocación de la prótesis total de rodilla se produce típicamente al colocar los cortes del componente femoral y del hueso femoral. El cirujano intenta hacer que estos cortes de hueso femoral alcancen una posición y orientación del componente protésico femoral para equilibrar de manera óptima la tensión de los ligamentos a través de un grado de movimiento completo de la rodilla. Sin embargo, al igual que con la liberación de ligamento, a menudo es muy difícil colocar los cortes de hueso femoral y el componente protésico femoral para proporcionar una tensión ideal de los ligamentos a través del grado de movimiento. Esto es debido principalmente a la complejidad de movimiento alrededor de la rodilla, como se describe en lo que antecede, y a la dificultad de colocar el componente femoral de manera que mantenga la tensión deseada de los ligamentos a través del grado total de movimiento. Específicamente, las orientaciones y colocaciones rotacionales, proximales/distales y anteriores/posteriores del componente femoral son todas ellas críticas para repetir la cinemática de la rodilla.

En un procedimiento típico de TKA, se practican múltiples cortes en el fémur distal antes de fijar el componente femoral de la prótesis. La mayoría de los procedimientos, por ejemplo, entraña practicar un corte distal a través del extremo distal del fémur, cortes anteriores y posteriores y cortes angulares en chaflán anteriores y posteriores para ayudar a asegurar el componente femoral sólidamente en su sitio. A fin de realizar eficaz y exactamente estas resecciones, los cirujanos ortopédicos usan típicamente un bloque de corte o guía de corte, usados para guiar una cuchilla de sierra quirúrgica o herramienta giratoria que esté temporalmente fijada al extremo distal del fémur. Por consiguiente, la colocación de dicho bloque de corte es crucial para obtener cortes de hueso bien situados para fijación del componente protésico femoral.

Se ha descrito una pluralidad de dispositivos y técnicas que intenta facilitar el equilibrio de los ligamentos durante un procedimiento de TKA. Algunas técnicas, tales como las descritas en la patente de EE.UU. No. 5.733.292, incorporan componentes de prótesis de prueba que se usan después de que se han realizado cortes de hueso femoral y tibial para evaluar la tensión de los ligamentos. Algunos dispositivos, tales como los descritos en la solicitud de patente EE.UU. No. 2003/0187452, se usan para medir un espacio de separación entre el fémur distal y la tibia proximal en estado extendido y para ayudar a un cirujano a recrear ese mismo espacio de separación cuando la rodilla está en estado flexionado. En la patente de EE.UU. No. 6.575.980 se describen otros dispositivos de "comprobación de espacio de separación". Se han desarrollado otros dispositivos para ayudar a medir una cantidad de tensión de los ligamentos o para aplicar una cantidad deseada de tensión a los ligamentos. La patente de EE.UU. No. 4.501.266, por ejemplo, describe un dispositivo de distracción de rodilla para aplicar una cantidad deseada de tensión. Se han sugerido muchos dispositivos a manera de pala para aplicar o medir la tensión a través de una articulación de rodilla, tal como los dispositivos descritos en las patentes de EE.UU. Nos. 5.597.379; 5.540.696; 5.800.438; 5.860.980; 5.911.723; y 6.022.377.

Una alternativa propuesta a la técnica de bloque de corte para practicar cortes de hueso en un fémur distal entraña el uso de sistemas quirúrgicos robóticos para realizar cortes de hueso femoral distal. Con cirugía robótica y navegación quirúrgica, se usa todavía una cuchilla de sierra quirúrgica o fresa, pero los cortes de hueso se colocan como resultado de coincidencia basada en marcas de centrado o basada en la forma de la anatomía del paciente. En soluciones a base de indicadores de referencia, marcas de centrado o marcadores son fijados a las estructuras anatómicas pertinentes antes de la toma de imágenes. Durante la cirugía, los marcadores están al descubierto, y un sistema sensor transmite su ubicación al ordenador. Hay disponible una amplia diversidad de sistemas sensores, incluidos seguidores ópticos, transceptores electromagnéticos, brazos de sonda articulados y telémetros ultrasónicos y láser. En soluciones basadas en la forma, las formas de las estructuras anatómicas son ajustadas a los datos de imágenes preoperatorias. Las medidas del paciente pueden obtenerse según una diversidad de técnicas de detección, incluido el trazado de curvas, el barrido de distancias, o el procesamiento de imágenes, a través de uno o algunos de los sistemas sensores anteriormente mencionados. En Howe, RD, y Matsuoka, Y, "Robotics for Surgery", Annu. Rev. Biomed. Eng. 1999, 01: 211-240 se encuentra una descripción del uso de sistemas de cirugía robótica en procedimientos de cirugía de rodilla.

Aunque algunos de los dispositivos y técnicas descritos en lo que antecede han ayudado a mejorar y a facilitar los procedimientos de TKA, dispositivos y técnicas actualmente disponibles tienen todavía una pluralidad de inconvenientes. Y lo que es más importante, los dispositivos actualmente disponibles no permiten que un médico regule la tensión de los ligamentos en una rodilla y reciba también información posicional basada en ese ajuste que pueda ser usada para facilitar la finalización de la cirugía de TKA. Por ejemplo, muchos dispositivos actualmente disponibles se aplican solamente en estado extendido o solamente en estado flexionado de la rodilla, o tienen que retirarse o sustituirse cuando la rodilla se mueve de estado extendido a estado flexionado. Por tanto, resulta difícil o imposible evaluar la tensión de los ligamentos a través del grado de movimiento total usando muchos dispositivos actualmente disponibles. Algunos dispositivos se basan en la medición de un espacio de separación o la cantidad de tensión en estado extendido y recrear luego el espacio de separación o la cantidad de tensión en el estado flexionado. Esto no siempre da por resultado otra vez equilibrio de los ligamentos colaterales a través del grado de movimiento. Todavía otros dispositivos son engorrosos y/o complejos. Muchos incluyen partes grandes que se montan fuera de la articulación de la rodilla y necesitan que se mueva la rótula hacia el costado durante la medición u otras fases del procedimiento de TKA. Además, los dispositivos actuales típicamente no residen principalmente dentro del espacio de la articulación durante un procedimiento quirúrgico para permitir los movimientos naturales, rotaciones y traslaciones naturales de la tibia y el fémur cuando se flexiona la rodilla a través de un grado de movimiento. En algunas técnicas, se realizan cortes de hueso antes de que se consiga el equilibrio de los ligamentos, requiriendo así con frecuencia volver a realizar esos mismos cortes de hueso. Más cortes de hueso significan más trauma para el paciente, un periodo de recuperación más largo y menos hueco con que trabajar si se requiere una segunda TKA posteriormente en la vida.

Aunque la cirugía robótica puede proporcionar un nivel de perfeccionamiento sobre las técnicas más tradicionales, típicamente resulta difícil o imposible usar las técnicas robóticas actuales para marcar o registrar y detectar dinámicamente la colocación dinámica apropiada para practicar cortes de hueso subsiguientes, bien situados, para la fijación del componente protésico femoral. Así, incluso con sistemas robóticos, es todavía desafiante conseguir un equilibrio deseado de los ligamentos para mejorar la estabilidad de la rodilla, el grado de movimiento y el seguimiento de la rótula. Estos y otros inconvenientes de los dispositivos y métodos actualmente disponibles continúan haciendo al equilibrio de los ligamentos, y específicamente al equilibrio de los ligamentos colaterales, uno de los aspectos más desafiantes de la cirugía de TKA.

Por consiguiente, existe la necesidad de dispositivos, sistemas y métodos perfeccionados para mejorar la cirugía de TKA y específicamente para equilibrar dinámicamente los ligamentos durante una TKA a fin de perfeccionar el grado de movimiento, la estabilidad y el seguimiento de la rótula de la articulación de rodilla protésica. Idealmente, tales dispositivos ayudarían a un cirujano a equilibrar los ligamentos dinámicamente, a través de un grado de movimiento total de la rodilla, permitiendo la rotación natural de la tibia y la traslación natural del fémur al tiempo que la tibia se flexiona alrededor del mismo. También idealmente, tales dispositivos y métodos permitirían a un cirujano conseguir un equilibro deseado de tensión de los ligamentos antes de realizar y practicar cortes de hueso finales en el fémur. Tales dispositivos serían idealmente sencillos de usar en unión de guías de corte, cuchillas de sierra o fresas, y sistemas robóticos y de navegación, permitiendo preferiblemente que la rótula permanezca en su sitio durante la evaluación de la tensión de los ligamentos. Al menos algunos de estos objetivos serán satisfechos por la presente invención.

El documento US-A-5.464.406 describe un conjunto de instrumentos quirúrgicos para su uso en la conformación del hueso a fin de que reciba un componente de una prótesis de articulación. En particular, se muestra una prótesis de articulación de rodilla que tiene un componente femoral y un componente tibial. Se usa un bloque espaciador para regular la posición de un componente femoral provisional. El documento US-A-5.470.354 describe métodos y dispositivos para evaluar y determinar la alineación y colocación apropiadas de componentes de implante en que se usa un transductor de fuerza para hacer posible el ajuste de un componente tibial provisional.

Breve sumario de la invención

De acuerdo con la presente invención, se proporciona un dispositivo de ajuste de rodilla como se expone en la reivindicación 1. La presente invención describe dispositivos, sistemas y métodos para mejorar los procedimientos de cirugía de rodilla y, más específicamente, procedimientos de sustitución total de rodilla (artroplastia total de rodilla, "TKA"). Diversas realizaciones incluyen generalmente una parte femoral, una parte tibial y uno o más sensores para detectar la presión o la fuerza ejercidas por las partes femoral y tibial una contra otra. La parte femoral es regulable para permitir que un usuario regule la tensión en los tejidos blandos adyacentes a la rodilla, produciendo así cambios en la presión o fuerza detectadas. La parte femoral regulable ayuda también a un usuario a determinar la colocación de al menos parte de una prótesis de rodilla.

Típicamente, la parte femoral regulable puede ser regulada por separado encostados laterales opuestos para regular la tensión en los tejidos blandos en cualquiera o ambos costados de la rodilla, tal como los ligamentos colaterales lateral y/o medio. Cuando se regula la parte femoral regulable para regular la tensión de los ligamentos, una o más características de colocación de la parte femoral proporcionan información sobre colocación a fin de ayudar a colocar y/u orientar una guía de corte, una cuchilla de sierra quirúrgica, una fresa, molinillo, sistema quirúrgico de navegación, sistema quirúrgico robótico o similar. Esta información sobre colocación se usa luego típicamente para realizar cortes de hueso subsiguientes en el fémur distal, o para moler o conformar de otro modo el fémur distal, de manera que, cuando se aplica un componente protésico femoral, la rodilla tenga una estabilidad, un grado de movimiento y/o un seguimiento de rótula deseados. El sensor (o los múltiples sensores) del dispositivo ayuda a un usuario a equilibrar la presión entre los miembros femoral y tibial al tiempo que la rodilla flexiona con presión mientras la rodilla está extendida. Si la presión o presiones en el estado extendido no coinciden con las del estado flexionado, el usuario puede elegir regular el miembro femoral, regulando así la tensión del tejido blando y también la presión entre las partes femoral y tibial del dispositivo. Por tanto, los dispositivos y métodos de la invención ayudan a un usuario a equilibrar dinámicamente la tensión de los ligamentos en una rodilla durante cirugía de TKA, sin que se requiera liberación de los ligamentos, para proporcionar una rodilla dinámicamente equilibrada después de que se haya completado la cirugía.

Para los fines de la presente invención, los términos "ligamentos de la rodilla", "ligamentos en la rodilla", "ligamentos adyacentes a la rodilla" y similares son todos ellos sinónimos y se refieren en general a cualesquiera ligamentos dentro del espacio de la articulación de la rodilla, alrededor de la rodilla, junto a la rodilla o cerca de la rodilla. Estos términos se refieren típicamente a los ligamentos que ayudan en el funcionamiento de la rodilla, y frecuentemente los ligamentos mencionados son el ligamento colateral medio, el ligamento colateral lateral, el ligamento cruzado anterior y el ligamento cruzado posterior. Los términos "tejidos blandos adyacentes a la rodilla" o "tejidos blandos de la rodilla" incluyen los ligamentos descritos en lo que antecede así como también músculos, tendones y otros tejidos blandos adyacentes a la rodilla y/o de la rodilla. Aunque la siguiente descripción se centra en el uso de diversos dispositivos y métodos en procedimientos quirúrgicos de TKA, algunas realizaciones pueden usarse adecuadamente para facilitar otros procedimientos de cirugía de rodilla y/u otros procedimientos ortopédicos de cirugía de articulación.

Dicho esto, en un aspecto de la presente invención, un dispositivo para ejecutar un procedimiento quirúrgico en una rodilla incluye una parte femoral regulable, una parte tibial y al menos un sensor acoplado con al menos una de las partes femoral y tibial para detectar la presión o la fuerza ejercidas por las partes femoral y tibial una contra otra. La parte femoral está adaptada para acoplarse de manera separable con un extremo distal de un fémur a fin de regular la tensión en el tejido blando adyacente a la rodilla y tiene al menos una característica de colocación adaptada para moverse con relación al extremo distal del fémur cuando se regule la parte femoral, ayudando así a colocar una prótesis femoral en el extremo distal del fémur. La parte tibial está adaptada para acoplarse de manera separable con un extremo proximal de una tibia y acoplarse de manera movible con la parte femoral a fin de permitir que la rodilla se mueva a través de un grado de movimiento sin separar de la rodilla las partes femoral y tibial. Típicamente, la presión ejercida por las partes femoral y tibial una contra otra es producida, al menos en parte, por los tejidos blandos adyacentes a la rodilla. En algunas realizaciones, puede aumentarse o disminuirse la presión sobre uno o ambos costados laterales de la rodilla regulando la parte femoral del dispositivo.

El error o los sensores pueden estar asociados con la parte tibial, la parte femoral, o con ambas, en diversas realizaciones. En una realización preferida, los sensores están acoplados con una sola de las dos partes, para simplificar el diseño y el funcionamiento del dispositivo, pero otras realizaciones pueden incluir sensores en ambas partes. Los sensores pueden tener cualquier forma, tamaño y configuración adecuados. Una realización incluye un solo sensor que comprende una capa de material sensible a la presión dispuesta a lo largo de una superficie de la parte femoral o de la parte tibial para hacer contacto con el fémur distal o la tibia proximal. En otras realizaciones, se usan múltiples sensores. Opcionalmente, el dispositivo puede incluir además una placa sensora de alojamiento acoplada con la parte femoral o la parte tibial y adaptada para alojar uno o más sensores. Dicha placa sensora de alojamiento puede estar acoplada de manera permanente o de manera separable con la parte femoral o la parte tibial. Opcionalmente, puede incluirse también una placa de conexión para acoplar la placa sensora de alojamiento con la parte femoral o la parte tibial. En algunas realizaciones, la placa sensora de alojamiento está adaptada para hacer contacto con el fémur o la tibia, residiendo así entre el hueso y el resto de la parte femoral o de la parte tibial. En otras realizaciones, la placa puede estar dispuesta sin hacer contacto con el hueso.

Puede usarse cualquier material o combinación de materiales adecuados sensibles a la presión o a la fuerza para formar el sensor o los sensores y los propios sensores pueden tener cualquiera de una pluralidad de combinaciones, formas y tamaños. Algunos ejemplos de sensores que pueden usarse incluyen, pero no se limitan a ellos, sensores piezoeléctricos, resistencias sensibles a la fuerza, calibres de esfuerzos, células de carga, otros sensores de presión y otros sensores de fuerza. En algunas realizaciones, el dispositivo incluye además, un procesador acoplado con el sensor o los sensores para procesar los datos de la presión detectada en datos utilizables para suministrar a un usuario. Típicamente, aunque no necesariamente, tal realización incluirá también una pantalla de visualización acoplada con el procesador para visualizar los datos utilizables. En una realización, por ejemplo, la pantalla de visualización comprende una pantalla digital para proporcionar al menos uno de los datos alfanuméricos al usuario, comprendiendo además el dispositivo un convertidor analógico digital. En algunas realizaciones, la pantalla de visualización presenta por separado datos utilizables que representan presión en un costado lateral y un costado medio de la rodilla.

Típicamente, el dispositivo de cirugía de rodilla incluirá también uno o más conectores para conectar el sensor o los sensores con la pantalla de visualización y/o el procesador. Pueden usarse conectores tales como conectores de cable eléctrico, infrarrojos inalámbricos, electromagnéticos y ópticos, así como también cualesquiera otros conectares adecuados. En algunas realizaciones, la pantalla de visualización está directamente fijada a la parte femoral o a la parte tibial, necesitando así conectores relativamente cortos. En realizaciones alternativas, la pantalla de visualización puede acoplarse de manera separable con una pierna de un paciente por debajo de la rodilla o por encima de la misma, empleando así conectores más largos. En algunas realizaciones, el dispositivo incluye además uno o más miembros de selección de presión acoplados con el sensor o los sensores y la parte femoral. El miembro o los miembros de selección de presión están adaptados para permitir que un usuario seleccione una cantidad deseada de presión ejercida entre las partes femoral y tibial y regule automáticamente la parte femoral a fin de conseguir la cantidad seleccionada de presión. En algunas realizaciones, el miembro o los miembros de selección de presión están adaptados para permitir que el usuario seleccione por separado las presiones deseadas ejercidas entre las partes femoral y tibial en los costados medio y lateral de la rodilla.

En una realización del dispositivo, la parte femoral incluye un miembro femoral estacionario para sujeción de manera separable en una posición fija al extremo distal del fémur y un miembro femoral movible acoplado de manera movible con el miembro femoral estacionario para regular la tensión en el tejido blando adyacente a la rodilla. En algunas realizaciones, el miembro femoral movible puede ser regulado por separado en costados lateralmente opuestos de la parte femoral. En tales realizaciones, el ajuste en un costado lateral con relación al costado opuesto puede hacer que el miembro femoral movible gire con relación al fémur distal. La característica o las características de la colocación del miembro femoral regulable pueden incluir, pero no se limita a ellas, aberturas, guías de broca, marcadores de superficie, características de la superficie, dispositivos de medición, marcadores incorporados, marcas de centrado, transpondedores, transceptores y/o sensores. En diversas realizaciones, las características de colocación pueden servir para una pluralidad de funciones diferentes a un usuario, tal como para facilitar la colocación de una guía de corte en el fémur distal para practicar cortes de hueso, realizar uno o más cortes de hueso en el fémur distal, o colocar un componente femoral protésico en el fémur distal.

En algunas realizaciones, la parte tibial comprende al menos un suplemento, pala, placa, barra, plataforma o varilla. En una realización, la parte tibial comprende una pluralidad de suplementos tibiales que tienen diferentes grosores o alturas, y uno cualquiera de la pluralidad de suplementos puede seleccionarse para aplicarse al extremo proximal de la tibia a fin de proporcionar una cantidad deseada de tensión en el tejido blando adyacente a la rodilla. En algunas realizaciones, las partes femoral y tibial están acopladas de manera separable a través de la fuerza proporcionada por el tejido blando adyacente a la rodilla. También en algunas realizaciones, las partes femoral y tibial pueden estar adaptadas para residir principalmente dentro de un espacio de articulación entre el extremo distal del fémur y el extremo proximal de la tibia. En algunas realizaciones, la rótula de la rodilla permanece aproximadamente en su posición anatómica mientras se aplican las partes femoral y tibial y se mueve la rodilla a través del grado de movimiento.

En otro aspecto de la invención, un dispositivo para ejecutar un procedimiento quirúrgico en una rodilla incluye una parte femoral para acoplamiento de manera separable con un extremo distal de un fémur, una parte tibial para acoplamiento de manera separable con un extremo proximal de una tibia y acoplamiento de manera separable con la parte femoral para permitir que la rodilla se mueva a través de un grado de movimiento sin separar de la rodilla las partes femoral y tibial, medios para regular la colocación de la parte femoral con relación a la parte de tibia a fin de regular la tensión en el tejido blando adyacente a la rodilla, y al menos un sensor acoplado con al menos una de las partes femoral y tibial para detectar la presión o fuerza ejercidas por las partes femoral y tibial una contra otra.

En todavía otro aspecto de la presente invención, un sistema para ejecutar un procedimiento quirúrgico en una rodilla incluye un dispositivo de ajuste de rodilla que comprende una parte femoral y una parte tibial regulables, y un dispositivo sensor acoplado con la parte femoral o la parte tibial. El dispositivo de ajuste puede incluir cualquiera de las características anteriormente descritas. El dispositivo sensor incluye al menos un sensor acoplado con la parte femoral o la parte tibial para detectar la tensión o la fuerza ejercidas por las partes femoral y tibial una contra otra, un procesador acoplado con el sensor o los sensores para procesar los datos de la presión detectada convirtiéndolos en datos utilizables para suministrar a un usuario, y una pantalla de visualización acoplada con el procesador para presentar los datos utilizables. El o los sensores, el procesador y la pantalla de visualización pueden incluir cualesquiera características y combinaciones descritas en lo que antecede.

Se describe un método para detectar la presión o la fuerza en una rodilla durante un procedimiento quirúrgico en la rodilla, que entraña aplicar partes femoral y tibial de un dispositivo de ajuste de rodilla a la rodilla, detectar la presión ejercida por las partes femoral y tibial una contra otra, usar al menos un sensor acoplado con las partes femoral o tibial, presentar en pantalla datos que describen la presión detectada y mover la rodilla a través de un grado de movimiento al tiempo que el dispositivo de ajuste de rodilla permanece aplicado a la rodilla. Opcionalmente, el método puede entrañar además regular la parte femoral del dispositivo de ajuste de rodilla para regular la tensión en el tejido blando adyacente de la rodilla. El ajuste de la tensión afecta a la presión ejercida por las partes femoral y tibial una contra otra. En diversos ejemplos, la etapa de ajuste puede ser ejecutada antes de la etapa de movimiento, después de la etapa de movimiento, o antes y después. En algunas realizaciones, la etapa de ajuste es ejecutada una o más veces para equilibrar los datos de presión presentados en pantalla al tiempo que se flexiona la rodilla con los datos de presión presentados en pantalla mientras se extiende la rodilla. En un ejemplo alternativo, se consigue ajuste de tensión/presión insertando y retirando múltiples partes tibiales de diferentes tamaños. Esto puede ser ejecutado otra vez antes de mover la rodilla, después de mover la rodilla, o antes y después. En un ejemplo, se usan diversas partes tibiales para equilibrar la presión cuando se flexiona la rodilla con presión mientras se extiende la rodilla. En algunos ejemplos, pueden hacerse ajustes en ambos miembros femoral y tibial.

Típicamente, aunque no necesariamente, el método entraña también procesar la presión detectada en los datos que describen la presión. En algunos casos, por ejemplo, el procesamiento de los datos entraña convertir datos analógicos en datos digitales. La detección de la presión puede conseguirse de una pluralidad de maneras diferentes. Por ejemplo, la detección de la presión puede entrañar transmitir una tensión a al menos un sensor, medir la tensión después de que ha pasado a través del sensor o los sensores, determinar un porcentaje de la tensión que ha pasado a través del sensor o los sensores con relación a la tensión transmitida a los sensores, y derivar la presión a partir del porcentaje. En otros ejemplos, la detección puede entrañar usar uno o más sensores tales como sensores piezoeléctricos, resistencias de detección de fuerza, calibres de esfuerzos, células de carga, otros sensores de presión u otros sensores de fuerza, pero sin que se limite a los mismos.

En un ejemplo, la visualización de los datos entraña visualizar al menos un primer número que representa la presión en una parte media del dispositivo de ajuste y visualizar al menos un segundo número que representa la presión en una parte lateral del dispositivo de ajuste. Opcionalmente, el método puede entrañar además recibir una entrada desde un usuario de una cantidad deseada de presión que ha de ser ejercida por los miembros femoral y tibial uno contra otro, y regular automáticamente la parte femoral del dispositivo de ajuste para conseguir la cantidad de presión deseada. En algunos ejemplos, la recepción de la entrada incluye recibir una primera cantidad de presión deseada para un costado medio de la rodilla y una segunda cantidad de presión deseada para un costado lateral de la rodilla. Algunos ejemplos incluyen opcionalmente y de manera automática regular el dispositivo de ajuste para equilibrar la presión ejercida por los miembros femoral y tibial uno contra otro mientras se flexiona y se extiende la rodilla.

Otros detalles de estas y otras realizaciones se describen de manera más completa en lo que sigue, con referencia a las figuras del dibujo adjunto.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1A es una vista frontal de una rodilla en estado extendido, con un dispositivo de equilibrio de rodilla de acuerdo con una realización de la invención en su sitio dentro de la articulación de la rodilla;

La figura 1B es una vista lateral en la rodilla en estado extendido y el dispositivo de equilibrio de rodilla mostrado en la figura 1A;

La figura 1C es una vista lateral de la rodilla y el dispositivo de equilibrio de rodilla mostrados en las figuras 1A y 1B, con la rodilla en una posición de flexión;

La figura 1D es una vista lateral de la rodilla y el dispositivo de equilibrio de la rodilla mostrados en las figuras 1A-1C, con el dispositivo de equilibrio de rodilla regulado para conseguir un equilibrio deseado de tensión de los ligamentos de acuerdo con una realización de la invención;

La figura 1E es una vista frontal de la rodilla y el dispositivo de equilibrio de rodilla mostrados en las figuras 1A-1D, con el dispositivo de equilibrio de rodilla regulado para conseguir un equilibrio deseado de tensión de los ligamentos de acuerdo con una realización de la invención;

La figura 2A es una vista frontal de un dispositivo de equilibrio de rodilla de acuerdo con una realización de la presente invención;

La figura 2B es una vista desde atrás del dispositivo de equilibrio de rodilla mostrado en la figura 2A;

La figura 2C es una vista lateral del dispositivo de equilibrio de rodilla mostrado en las figuras 2A y 2B;

La figura 3A es una vista en perspectiva frontal de un dispositivo de equilibrio de rodilla de acuerdo con una realización de la presente invención;

La figura 3B es una vista en perspectiva desde atrás del dispositivo de equilibrio de rodilla mostrado en la figura 2A;

La figura 3C es una vista en perspectiva frontal de un dispositivo de equilibrio de rodilla de acuerdo con otra realización de la presente invención;

La figura 4A es una vista despiezada, en perspectiva frontal, de un dispositivo de equilibrio de rodilla de acuerdo con una realización de la presente invención; y

La figura 4B es una vista despiezada, en perspectiva desde atrás, del dispositivo de equilibrio de rodilla mostrado en la figura 4A.

La figura 5 es una vista en perspectiva frontal de un dispositivo de equilibrio de rodilla con capacidad de detección, que incluye una pantalla de visualización y que se muestra con un miembro de ajuste para regular la parte femoral del dispositivo de equilibrio de acuerdo con una realización de la presente invención.

La figura 6 es una vista en perspectiva frontal de la parte tibial y la pantalla de visualización del dispositivo de la figura 5, con la parte tibial mostrada en una vista despiezada.

La figura 7 es una vista en perspectiva angular superior de la parte tibial y la pantalla de visualización de las figuras 5 y 6.

La figura 8 es una vista en perspectiva de una parte tibial de un dispositivo de equilibrio de rodilla con capacidad de detección acoplado con una pantalla de visualización de acuerdo con una realización alternativa de la invención.

Descripción detallada de la invención

Como se explica en lo que antecede, la presente invención proporciona dispositivos y sistemas previstos principalmente para mejorar procedimientos quirúrgicos de artrosplastia total de rodilla TKA. Aunque estos dispositivos y sistemas se usan principalmente en la tráquea, no obstante, algunas realizaciones pueden usarse para mejorar otros procedimientos de cirugía de rodilla o procedimientos quirúrgicos en otras articulaciones, tal como una articulación de codo.

Dicho esto, los dispositivos y sistemas de la invención y métodos descritos ayudan en general a un cirujano a equilibrar la tensión de los ligamentos en una rodilla durante un procedimiento de TKA y ayudan con ello al cirujano a ejecutar la TKA para conseguir un equilibrio deseado de los ligamentos cuando la cirugía se haya completado. Tales dispositivos, sistemas y métodos facilitan generalmente el equilibrio dinámico de los ligamentos de la rodilla, de tal manera que estos ligamentos permanecen equilibrados a través de un grado de movimiento alrededor de la rodilla. Con frecuencia tal equilibrio dinámico ayuda a crear una rodilla protésica que tenga un nivel de estabilidad, seguimiento de rótula y grado de movimiento, deseables.

Haciendo ahora referencia a la figura 1A, se muestra una vista frontal de una rodilla derecha K en estado extendido, con un sistema de equilibrio de rodilla 10 en su sitio dentro del espacio de la articulación de la rodilla. Los componentes anatómicos de la rodilla K que son pertinentes a esta descripción incluyen un fémur distal F, una tibia proximal T, un ligamento colateral medio MCL y un ligamento colateral lateral LCL. (También se indica el peroné proximal Fi, al que se fija el LCL). La rodilla K se muestra sin rótula, ligamento colateral medio o ligamento colateral lateral, por razones de claridad, pero pueden usarse muchas realizaciones mientras la rótula esté en su posición anatómica en el aspecto anterior de la rodilla K. En la figura 1A una parte del extremo distal del fémur distal F y una parte del extremo proximal de la tibia proximal T han sido cortadas o rebajadas para crear superficies de nivel sobre las que colocar un miembro femoral 12 y un miembro tibial 14, respectivamente, del sistema de equilibrio dinámico de rodilla 10. En diversas realizaciones, puede estar previsto un dispositivo de equilibrio de rodilla en forma de un solo miembro femoral, por ejemplo para ser usado con insertos de prueba tibial de serie. En otras realizaciones, puede estar previsto un sistema de equilibrio de rodilla 10 que comprenda el miembro femoral 12 y el miembro tibial 14.

En la realización mostrada, el miembro femoral 12 puede regularse para regular la tensión en el MCL, el LCL, o en ambos. Puede conseguirse ajustabilidad por cualesquiera medios adecuados, algunos de los cuales describen con más destalle en lo que antecede y en lo que sigue. En una realización, por ejemplo, uno o más miembros de ajuste 16, que pueden comprender tornillos, clavijas, palancas, mecanismos cargados por muelle, materiales de memoria de forma o similares, están acoplados con el miembro femoral 12 para proporcionar ajustabilidad. En algunas realizaciones, pueden usarse miembros de ajuste 16 para regular por separado el miembro femoral 12 en cualquier lado para regular por separado la tensión en el MCL o el LCL.

En general, el miembro femoral 12, el miembro tibial 14 y cualquiera de sus partes componentes pueden ser fabricados de cualquier material adecuado ahora conocido o que se descubra después. Por ejemplo, el miembro femoral 12 y/o el miembro tibial 14 en algunas realizaciones pueden fabricarse de uno o más plásticos, composite y/o metales, tales como aluminio, acero inoxidable, composite, cobalto-cromo, titanio o similares. Estos o cualesquiera otros materiales y combinaciones de materiales adecuados pueden usarse en diversas realizaciones.

Como se muestra en la figura 1A y en las figuras subsiguientes, el sistema de equilibrio de rodilla 10 está dispuesto por regla general principalmente dentro del espacio de la articulación de la rodilla K durante una cirugía de TKA, proporcionando así una manipulación más cómoda de la rodilla, colocación anatómica de la rótula durante la cirugía y similares. Sin embargo, en realizaciones alternativas, podría aplicarse un dispositivo o sistema de equilibrio de rodilla a la rodilla en un lugar situado en el exterior de la articulación de la rodilla. Por ejemplo, en una realización, el dispositivo puede comprender un bastidor externamente aplicado que ejecuta las mismas funciones que los dispositivos descritos en esta memoria. En tales realizaciones, alguno o todos los dispositivos de equilibrio de rodilla pueden ser colocados en el exterior de la articulación de la rodilla, no ajustando así dentro del espacio de la articulación de la rodilla durante el procedimiento quirúrgico.

Haciendo ahora referencia a la figura 1B, se muestra la rodilla K en una vista lateral. En esta y en las figuras subsiguientes, se eliminan, por razones de claridad, los ligamentos colaterales MCL y LCL, otros ligamentos tales como el ligamento cruzado posterior PCL, y el peroné Fi. Como es visible en esta vista, el miembro femoral 12 comprende adecuadamente un miembro femoral estacionario 18 y un miembro femoral regulable 17. El miembro femoral estacionario 18 está fijado típicamente de manera separable a una superficie del fémur distal F, con frecuencia una superficie cortada en el extremo distal del fémur distal F, y el miembro femoral regulable 17 está acoplado con el miembro femoral estacionario 18. El miembro femoral estacionario 16 incluye al menos un miembro condilar posterior estacionario 18' que se extiende hacia atrás para hacer contacto con al menos uno de los cóndilos posteriores medio y lateral PC del fémur distal F. Típicamente, el miembro femoral estacionario 18 incluye dos miembros condilares posteriores estacionarios 18', uno para cada cóndilo posterior PC. De manera similar, el miembro femoral regulable 17 incluye adecuadamente uno o más (preferiblemente dos) miembros condilares posteriores regulables 17' que se extienden hacia atrás emulando los dos cóndilos posteriores PC. Como se describe en detalle en lo que sigue, los miembros condilares posteriores 17', 18' permiten que el miembro femoral 12 sea regulado para equilibrar la tensión de los ligamentos en la rodilla K y permiten también que el sistema de equilibrio de rodilla 10 permanezca en su sitio dentro del espacio de la articulación mientras que la rodilla K se mueve a través de un grado de movimiento. En diversas realizaciones, el miembro femoral estacionario 18 y los miembros condilares posteriores estacionarios 18' pueden ser múltiples partes de acoplamiento o pueden ser una pieza o una pieza extruída. De manera similar, el miembro femoral regulable 17 y los miembros condilares posteriores regulables 17' son todos ellos de una pieza o una pieza extruída en algunas realizaciones, pero muchas alternativas pueden comprenden múltiples partes acopladas.

Típicamente al miembro femoral regulable 17 se le puede aplicar de manera movible el miembro tibial 14 para permitir que el sistema de equilibrio de rodilla 10 permanezca en su sitio dentro del espacio de la articulación de la rodilla mientras que la rodilla K se mueve a través de un grado de movimiento. En algunas realizaciones, tal como la mostrada en la figura 1 y en las figuras subsiguientes, el miembro femoral regulable 17 y el miembro tibial 14 se aplican de manera movible entre sí por la fuerza aplicada por los ligamentos de la rodilla K, especialmente el MCL y el LCL. En otras palabras, el miembro femoral 12 y el miembro tibial 14 son dos componentes separados que se reúnen en un acoplamiento movible/desiizable por la fuerza de los ligamentos. Tal acoplamiento del miembro femoral regulable 17 y el miembro tibial 14 a través de la fuerza de los ligamentos proporciona un equilibrio dinámico de la rodilla a través de un grado completo de movimiento. En diversas realizaciones alternativas, la fuerza de los ligamentos no puede usarse para acoplar el miembro femoral 12 con el miembro tibial 14, y en lugar de ello puede usarse un acoplamiento mecánico pasivo.

Haciendo ahora referencia a la figura 1C, el sistema de equilibrio de rodilla 10 se muestra con la rodilla K en estado flexionado. Puede verse aquí que el miembro condilar posterior estacionario 18' y el miembro condilar posterior regulable 17' pueden aplicarse a deslizamiento a ranuras complementarias 20 del miembro tibial 14. Así, el sistema de equilibrio de rodilla 10 es movible/desiizable a través de aproximadamente un grado completo de movimiento de la rodilla K, desde plena extensión a plena flexión, y viceversa.

Haciendo ahora referencia a la figura 1D, el sistema de equilibrio de rodilla 10 se muestra después de que se ha efectuado un ajuste al miembro femoral regulable 17. En una realización, el miembro femoral regulable 17 es regulable por separado en cualquier costado para regular separadamente la tensión en el MCL y/o en el LCL. Tales ajustes pueden conseguirse con ayuda de cualesquiera medios adecuados, tal como por ajuste manual con un tornillo u otro miembro de ajuste, ajuste automático a través de un mecanismo cargado por muelle, o similares. En la realización mostrada, el miembro de ajuste 16 está regulado para mover el miembro femoral regulable 17 con relación al miembro femoral estacionario 18. Cuando se regula el miembro de ajuste 16, el miembro femoral regulable 17 gira con relación al miembro femoral estacionario 18, haciendo así que el miembro condilar posterior regulable 17' se mueva en el sentido de alejarse del miembro condilar posterior estacionario 18'. Este movimiento crea un espacio de articulación mayor en el costado de ajuste, reforzando así el ligamento colateral en ese costado. Entre tanto, la parte femoral distal del miembro femoral regulable 17 ha girado con relación a la parte femoral distal del miembro femoral estacionario 18, aproximadamente alrededor del eje largo del fémur F. Si los miembros de ajuste 16 en ambos costados del miembro femoral regulable 17 son regulados en la misma dirección, puede hacerse que el miembro femoral regulable 17 se mueva hacia delante o hacia atrás con relación al miembro femoral estacionario 18. Así, el miembro femoral regulable 17 puede regularse a rotación así como también en una orientación anterior/posterior.

Haciendo ahora referencia a la figura 1E, se muestran en vista frontal la rodilla K y el sistema de equilibrio de rodilla 10 de la figura 1D. En este caso, puede verse que la regulación del miembro de ajuste, en el costado lateral del fémur distal F, ha hecho que el miembro condilar posterior regulable 17' en el costado lateral se mueva en el sentido de alejarse del miembro condilar posterior estacionario 18' en el costado lateral, aumentado así la altura del espacio de la articulación en el costado lateral y girando el miembro femoral regulable 17 ligeramente con relación al fémur distal. El miembro femoral regulable 17 incluye al menos una característica de colocación para proporcionar información posicional a fin de facilitar el procedimiento de TKA. Como se describe en lo que antecede, las características de colocación pueden incluir cualquiera de una pluralidad de características diferentes, tales como aberturas, marcadores de superficie, marcadores incorporados, marcas de centrado, transmisores, transpondedores, transceptores, sensores y/o similares. Estas características de colocación proporcionan información posicional que puede usarse después para facilitar el procedimiento de TKA. Por ejemplo, las aberturas pueden actuar como guías de broca para horadar orificios a fin de aplicar una guía de corte al fémur F para practicar cortes de hueso subsiguientes. En otra realización, las aberturas pueden contener marcas de centrado o marcadores para proporcionar información a un sistema de navegación y/o sistema quirúrgico robótico para colocar los cortes de hueso subsiguientes o conformar de otra manera el fémur distal F a través de desgaste, fresado o similares. En lo que antecede se han descrito de manera completa diversas realizaciones, y en diversas realizaciones pueden usarse cualesquiera características de colocación e información posicional adecuadas.

En la realización mostrada, el miembro femoral regulable 17 incluye dos aberturas 24 como características de colocación. Las aberturas 24 se extienden a través del miembro femoral regulable 17 y también a través del miembro femoral estacionario 18 de tal manera que las aberturas 24 pueden usarse para guiar una broca a fin de formar orificios en el fémur distal F. Naturalmente, como se acaba de explicar, las aberturas 24 pueden servir para cualquiera de una pluralidad de funciones diferentes, tal como para soportar marcas de centrado, sensores, marcadores o similares. En algunas realizaciones, las aberturas correspondientes en el miembro femoral estacionario 18 son lo suficientemente grandes como para permitir el movimiento de las aberturas 24 en el miembro femoral regulable 17 de tal manera que las aberturas 24 se extienden totalmente hasta la superficie cortada del fémur distal F. Cuando las aberturas 24 se usan para horadar orificios para una guía de corte, se retira el sistema de equilibrio 10, se usan los orificios para fijar una guía de corte al fémur distal F y se usa la guía de corte para realizar cortes de hueso subsiguientes en el fémur F. Una vez que se han realizado estos cortes de hueso, típicamente se coloca un componente protésico femoral en el extremo distal cortado del fémur. Estos cortes de hueso finales determinan de este modo la posición y orientación del componente protésico femoral. Alternativamente, puede usarse la información sobre colocación para orientar/colocar cortes de hueso con ayuda de algunos otros medios (no usando una guía de corte), tal como guiando una hoja de sierra, un cortador giratorio, una fresa o similares para realizar los cortes de hueso reales. En algunas realizaciones, la información sobre colocación puede usarse para guiar un sistema quirúrgico robótico, a fin de mejorar el procedimiento a través de un sistema de navegación, o similar.

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En la figura 1E se muestran también dos tornillos de fijación de miembro femoral estacionario 22. Estos tornillos se usan para fijar de manera separable el miembro femoral estacionario 18 al fémur distal F. En lugar o además de los tornillos de fijación 22 pueden usarse cualesquiera otros dispositivos de fijación adecuados para fijar el miembro femoral estacionario 18 al fémur distal F. Por ejemplo, en algunas realizaciones pueden usarse adhesivos, clavos y/o similares.

Las figuras 2A-2C son vistas anterior, posterior y lateral, respectivamente, de una realización del miembro femoral 12. Estas figuras muestran dos orificios para tornillo 23 usados para fijar el miembro femoral estacionario 18 a un fémur distal. Muestran también aberturas de guía de broca 24 que están formadas con casquillos 26 acoplados con el miembro femoral regulable 17 y el miembro femoral estacionario 18. Los casquillos 26 se mueven a lo largo de las ranuras 27 en el miembro femoral estacionario 17 cuando se regula el miembro femoral 12.

Haciendo ahora referencia a las figuras 3A y 3B, se muestran vistas en perspectiva anterior y posterior, respectivamente, de una realización de un sistema de equilibrio de rodilla 100. El sistema de equilibrio de rodilla 100 incluye adecuadamente un miembro femoral 140 y un miembro tibial 120. El miembro femoral 140 puede incluir además un miembro femoral regulable 170 que tiene miembros condilares posteriores regulables 170' y un miembro femoral estacionario 180 que tiene miembros condilares posteriores estacionarios 180'. En algunas realizaciones, el miembro femoral regulable 170 y el miembro condilar posterior regulable 170' son una pieza unitaria o pieza extruída, mientras que en otras realizaciones pueden ser dos o más piezas acopladas. De manera similar, el miembro femoral estacionario 180 y el miembro condilar posterior estacionario 180' pueden comprender una construcción de una sola pieza o múltiples piezas acopiadas entre sí. En la realización mostrada, el miembro femoral estacionario 180 comprende una placa femoral distal acoplada con dos miembros condilares posteriores estacionarios 180'. En diversas realizaciones, puede usarse cualquier configuración, combinación o procedimiento de fabricación adecuados.

El miembro femoral 140 puede incluir además orificios de ajuste para tornillo 161 para introducción/extracción de tornillos de ajuste (no mostrados), tornillos de fijación 220, aberturas de guía de broca 240, casquillos 260, ranuras 270 y/o cualesquiera otras características descritas previamente. El miembro tibial 120 puede incluir adecuadamente dos hendiduras 200 o depresiones para proporcionar acoplamiento deslizable con el miembro femoral 140. En general, cualesquiera de las características descritas en lo que antecede pueden aplicarse al sistema de equilibrio de rodilla 100.

Haciendo ahora referencia a la figura 3C, se muestra en una vista en perspectiva frontal un sistema de equilibrio de rodilla 300 similar al descrito en lo que antecede. El sistema 300 incluye un medio tibial 320 y un miembro femoral 340, incluyendo el miembro femoral 340 un miembro regulable 370 acoplado con un miembro estacionario 380. El miembro regulable 370 incluye dos miembros condilares posteriores regulables 370', y el miembro estacionario 380 incluye dos miembros condilares posteriores estacionarios 380'. En la figura 3C un miembro de ajuste 360a se ha regulado para mover la parte condilar posterior regulable 370' en el sentido de alejarse del miembro condilar posterior estacionario 380' en ese costado, lo que aumentaría la altura del espacio de la articulación en ese costado si el dispositivo estuviera en una articulación de rodilla, y haría girar también al miembro femoral regulable 370 ligeramente con relación al fémur distal. La realización ilustrada incluye dos aberturas 345 como características de colocación, y dentro de las aberturas 345 están dispuestas dos marcas de centrado 390 (o marcadores, sensores o similares) para proporcionar información posicional a un sistema de navegación por ordenador o sistema de cirugía robótica. Tal información posicional, por ejemplo, puede incluir una orientación dinámicamente equilibrada de la rodilla, para realizar cortes de hueso subsiguientes en el fémur F.

Haciendo ahora referencia a las figuras 4A y 4B, se muestra en una vista despiezada la realización del sistema de equilibrio de rodilla 100 a partir de las figuras 3A y 3B para mostrar más claramente sus partes componentes. En esta realización, las partes componentes del sistema de equilibrio de rodilla 100 son las mismas que las mostradas y descritas en lo que antecede con referencia a las figuras 3A y 3B. Puede verse en las figuras 4a y 4B que el miembro femoral estacionario 180 puede comprender tres partes acopladas - una placa distal de miembro femoral estacionario 180 y dos miembros condilares posteriores estacionarios 180'. Dichas partes pueden estar acopiadas por cualesquiera medios adecuados, tal como un ajuste de presión, intercalación de miembros condilares 180' entre la placa 180 y el miembro femoral regulable 170, tornillos, adhesivo, y/o similares. Alternativamente, el miembro femoral estacionario 180 puede comprender una pieza unitaria o pieza extruída.

Una parte adicional mostrada en la figura 4B es un muelle de carga 392, El muelle de carga 392 puede estar incorporado en el miembro femoral 140 para permitir la rotación del miembro femoral regulable 170 con relación al miembro femoral estacionario 180. Realizaciones alternativas del sistema de equilibrio de rodilla 100 pueden incluir cualquier otro mecanismo adecuado para permitir dicha rotación, ajuste anterior/posterior, y/o cualesquiera otros ajustes adecuados.

En un método ilustrativo de mejorar un procedimiento de TKA, se aplica típicamente de manera separable un miembro femoral a un fémur distal de una rodilla. Normalmente, el fémur distal ha sido cortado para formar una superficie para aplicación al miembro femoral, pero no se requiere esto en todas las realizaciones. Un miembro tibial se aplica también a una tibia proximal de la rodilla, normalmente una superficie horizontal cortada de la tibia. Este miembro tibial puede estar previsto como parte de un sistema dinámico de equilibrio de rodilla o puede ser una pieza inserta de prueba tibial de serie, en diversas realizaciones. En diferentes realizaciones, el miembro tibial puede ser colocado antes que el miembro femoral, o viceversa. En una realización, los miembros femoral y tibial se aplican al fémur y a la tibia, mientras la rodilla se encuentra total o casi totalmente extendida, aunque en realizaciones alternativas pueden colocarse en estado flexionado. La altura, grosor, o forma global del miembro tibial pueden seleccionarse a menudo para proporcionar una cantidad deseada y equilibrio de tensión de los ligamentos mientras la rodilla está extendida.

En general, la rodilla se mueve entonces desde extensión a flexión, y el miembro femoral se ajusta para regular la tensión en el MCL, LCL, ligamento cruzado posterior y/u otros ligamentos para conseguir un equilibrio deseado de los ligamentos en estado flexionado. La rodilla puede moverse entonces a través de un grado de movimiento, y pueden hacerse uno o más ajustes subsiguientes en el miembro femoral para regular y equilibrar la tensión de los ligamentos a través del grado de movimiento. La mayoría, si no todos, de tales ajustes y movimientos se pueden hacer en algunas realizaciones mientras la rótula de la rodilla permanece aproximadamente en su posición anatómica normal sobre la rodilla. Esto es ventajoso debido a que, durante el procedimiento de TKA, puede evaluarse y regularse el seguimiento de la rótula, una determinante importante de la función de la rodilla. Típicamente, el objetivo del cirujano será conseguir un equilibrio dinámico de la tensión de los ligamentos a través del grado de movimiento de la rodilla. Una vez que se consigue este equilibrio con los miembros femoral y tibial en su sitio, las características de colocación en el miembro femoral regulable proporcionan información posicional a un cirujano, ordenador, sistema robótico y/o similar, para ayudar a facilitar la finalización del procedimiento de TKA. Usando esta información posicional, se aplican al fémur cortes subsiguientes (o taladrado, fresado u otros métodos de conformación), determinando tales cortes/conformación la manera en que el componente protésico femoral de la articulación artificial de la rodilla se colocará y se orientará en el fémur distal. Luego se coloca como corresponde el componente protésico femoral.

Haciendo ahora referencia a la figura 5, otra realización de un sistema de cirugía de rodilla 400 incluye en general una parte tibial 402, una parte femoral regulable 404, una pantalla de visualización 420 y una herramienta de ajuste 410 para regular la parte femoral 404. La parte tibial 402, que se aplica a un extremo proximal de la tibia T, incluye una placa sensora 412, un adaptador 414 y una pieza inserta tibial 416. La placa sensora 412 está acoplada con una pantalla de visualización 420 a través de un cordón 418. La pantalla de visualización 420 incluye dos lecturas LED y una correa 422 para fijar de manera separable la pantalla de visualización 420 a la pierna L de un paciente. La parte femoral 402, que se aplica a un extremo distal del fémur F, incluye dos tornillos de ajuste 408 y dos aberturas de colocación 406. Además de los componentes y función de pantalla de visualización y de detección, se ha descrito con detalle anteriormente el funcionamiento general de la parte tibial 402 y la parte femoral 404.

Haciendo ahora referencia a la figura 6, se muestra una vista despiezada de la parte tibial 402. Como se ilustra, en algunas realizaciones, la placa sensora 412 actúa como un alojamiento para uno o más sensores 430. Los sensores 430 pueden ser cualesquiera sensores adecuados de fuerza o presión, tales como, pero sin que se limite a los mismos, sensores piezoeléctricos, resistencias de detección de fuerza, calibres de esfuerzos, células de carga o similares. En algunas realizaciones, se usan dos sensores 430 para detectar la presión o la fuerza en los costados medio y lateral de la rodilla. En otras realizaciones, puede usarse un solo sensor 430, pueden usarse más de dos sensores 430, pueden acoplarse sensores 430 con la parte tibial 402 y la parte femoral 404 y/o similares. En una realización alternativa, por ejemplo, la placa sensora 412 es en sí misma un gran sensor de presión 430, en lugar de un alojamiento para sensores 430. Se contempla cualquier combinación, forma, tamaño y configuración adecuados de sensores de presión y/o fuerza.

El adaptador 414 es generalmente una placa acoplada con la placa sensora 412 y está adaptado para acoplar la placa sensora 412 con la pieza inserta tibial 416. Típicamente, la placa adaptadora 414 puede acoplarse de manera separable con la pieza inserta tibial 416, de tal manera que múltiples piezas insertas de diferentes tamaños 416 pueden ser probadas en la rodilla durante un procedimiento quirúrgico, al tiempo que se usa la misma placa sensora 412 y el mismo adaptador 414. En algunas realizaciones, tales como las mostradas en la figura 6, el adaptador 414 y la placa sensora son dos piezas unidas entre sí. En realizaciones alternativas, puede usarse una placa de una sola pieza para alojar los sensores 430 y acoplarse con las piezas insertas tibiales 416. En todavía otra realización, toda la parte tibial 412 puede ser una sola pieza. Asimismo, no se requiere que la placa sensora 412 esté situada en contacto con la tibia T. En una realización alternativa, por ejemplo, la placa sensora 412 puede disponerse dentro de una pieza inserta tibial 416 de manera que no haga contacto con la tibia T. En la realización mostrada, los sensores 430 están incorporados en la placa sensora 412 y el adaptador 414 está fijado a la placa sensora 412 mediante adhesivo, soldadura o por cualquier otro método adecuado.

Como se menciona previamente, los sensores 430 pueden comprender cualquiera de un número de sensores adecuados de presión y/o fuerza. En una realización, se transmite una tensión conocida a los sensores 430, se mide la tensión que sale de los sensores 430, y se calcula un porcentaje de la tensión que sale de los sensores 430 hasta la tensión conocida. A partir de este porcentaje, se deriva la presión. Una señal analógica que representa la presión es convertida en una señal digital con un convertidor analógico digital (A/D), y el convertidor A/D proporciona la señal digital a una tabla de búsqueda que determina un valor (o valores) de visualización que representan la presión (o la fuerza). Un usuario puede utilizar el valor de visualización como un número absoluto y/o puede mover la rodilla y comparar los valores de presión en estado flexionado y en estado extendido. El convertidor A/D, así como también cualesquiera módulos de procesamiento adicionales para procesar datos recibidos convirtiéndolos en. datos utilizables pueden estar todos ellos alojados en un procesador (no mostrado). El procesador, a su vez, puede estar alojado en la placa sensora 412 o en la pantalla de visualización 420. Se contemplan también métodos alternativos para detectar y visualizar datos detectados.

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La placa sensora 412 está acoplada con la pantalla de visualización 420 a través de un cordón 418 o, alternativamente, a través de uno o más dispositivos de conexión diferentes. En realizaciones alternativas, la placa sensora 412 puede estar acoplada con la pantalla de visualización 420 a través de conexiones inalámbricas infrarrojas, electromagnéticas, ópticas u otras conexiones inalámbricas remotas. En diversas realizaciones, los propios sensores 430 pueden estar acoplados con la pantalla de visualización 420 o, alternativamente, los sensores pueden estar acoplados con un procesador alojado en la placa sensora 412, y el procesador (no mostrado) puede estar acoplado entonces con la pantalla de visualización 420 a través del cordón 418 u otros medios. La pantalla de visualización 420 puede estar fijada directamente a la placa sensora 412 o puede estar separada de la placa sensora 412, como se muestra. En diversas realizaciones, la pantalla de visualización 420 puede estar acopiada con la pierna inferior L o el muslo (no mostrado) de un paciente a través de una correa 422 u otros medios de acoplamiento. Como se ha indicado previamente, la pantalla de visualización 420 puede alojar un procesador para procesar los datos detectados transmitidos desde los sensores 403 convirtiéndolos en datos utilizables para visualizar en lecturas de LED 424 u otros medios de visualización.

La figura 7 es una vista en perspectiva en ángulo de la parte tibial 402 y otros componentes tibiales del sistema 400, como en las figuras 5 y 6.

En la figura 8 se muestra una realización alternativa. Como se ilustra, la parte tibial 402 puede estar fijada, en algunas realizaciones, a una pantalla de visualización inmediatamente adyacente 440 que tiene múltiples lecturas de LED. Los sensores, el procesador (ninguno de ellos es visible) o ambos están acoplados con la pantalla de visualización 440. En algunas realizaciones, la pantalla de visualización 440 está acoplada con la placa sensora 412 y el adaptador 414. En general, la pantalla de visualización 440 puede tener cualquier tamaño, forma y configuración global adecuados y puede ser colocada en cualquier lugar apropiado, con relación al resto del sistema 400.

Se contempla que cualquiera de los dispositivos, sistemas y métodos descritos en lo que antecede pueda ser incorporado con cualesquiera procedimientos o sistemas de cirugía de rodilla adecuados actualmente usados o que se descubran en el futuro. Por ejemplo, los dispositivos, sistemas y métodos de la invención pueden ser incorporados fácilmente con cualquier número de sistemas diferentes de visualización, navegación y/o robótica para ejecutar una cirugía de rodilla, tales como sistemas guiados por imágenes para ejecutar, planificar o mejorar un procedimiento de TKA, sistemas de cirugía robótica tales como el da Vinci® Surgical System proporcionado por Intuitive Surgical, Inc. (Sunnyvale, CA), o similares. Cualquier modalidad y técnica adecuadas de formación de imágenes o de visualización pueden ser usadas con diversas realizaciones de los dispositivos, sistemas y métodos de la invención, tal como, pero sin que se limite a la misma, la obtención de imágenes por infrarrojos o ultrasonidos. Pueden hacerse también muchas modificaciones y adiciones adecuadas a los dispositivos descritos en lo que antecede sin apartarse del alcance de la invención.

Por consiguiente, si bien lo que antecede es una descripción completa y exacta de realizaciones ilustrativas de la presente invención, diversas realizaciones de los dispositivos, sistemas y métodos descritos pueden incluir cualquier número de modificaciones y adiciones. Elementos, características o actos de una realización pueden recombinarse o sustituirse fácilmente con uno o más elementos, características o actos de otras realizaciones para formar numerosas realizaciones adicionales dentro del alcance de la invención. Además, elementos que se muestran o describen como estando combinados con otros elementos, pueden existir en diversas realizaciones como elementos autónomos. Por tanto, las anteriores descripciones ilustrativas no deberán ser interpretadas para limitar el alcance de la invención como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims

1. Un dispositivo de ajuste de rodilla para ejecutar un procedimiento quirúrgico en una rodilla, comprendiendo el dispositivo;

una parte femoral regulable (12; 404) para acoplamiento de manera separable con un extremo distal de un fémur (F) para regular la tensión en el tejido blando adyacente a la rodilla, teniendo la parte femoral al menos una característica de colocación adaptada para mover la parte femoral con relación al extremo distal del fémur (F) para ayudar a colocar una prótesis femoral en el extremo distal del fémur;

una parte tibial (14; 404) para acoplamiento de manera separable con un extremo proximal de una tibia y acoplamiento de manera movible con la parte femoral para permitir que la rodilla se mueva a través de un grado de movimiento sin separar de la rodilla las partes femoral y tibial;

al menos un sensor (430) acoplado con al menos una de las partes femoral o tibial para detectar la presión o la fuerza ejercidas por las partes femoral y tibial una contra otra, estando adaptada la parte femoral regulable (12; 404) para hacer posible el ajuste de al menos una de orientación rotacional con respecto a un eje largo del fémur y/u orientación anterior/posterior de la parte femoral del dispositivo de ajuste de rodilla para regular separadamente la tensión dinámica en los ligamentos colaterales lateral y medio adyacentes a la rodilla.

2. Un dispositivo según la reivindicación 1, en el que una presión o fuerza ejercidas por las partes femoral y tibial (12 y 14; 404 y 402) una contra otra son producidas por los tejidos blandos adyacentes a la rodilla y en que la presión puede aumentarse o disminuirse en uno o ambos costados laterales de la rodilla regulando la parte femoral del dispositivo.

3. Un dispositivo según la reivindicación 1 ó 2, en el que el al menos un sensor (430) está acoplado con la parte tibial.

4. Un dispositivo según la reivindicación 1 ó 2, en el que el al menos un sensor (430) está acoplado con la parte femoral.

5. Un dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el al menos un sensor comprende al menos dos sensores (430) dispuestos en costados lateralmente opuestos del dispositivo, en que al menos un sensor puede comprender una capa de material sensible a la presión dispuesta a lo largo de una superficie de la parte femoral o de la parte tibial para hacer contacto con el fémur distal o la tibia proximal.

6. Un dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende además una placa sensora de alojamiento (412) acoplada con la parte femoral (12; 404) o tibial (14; 402) y adaptada para alojar el al menos un sensor (430), en que la placa sensora de alojamiento (412) puede estar acoplada de manera separable con la parte femoral o la parte tibial, y el dispositivo puede comprender además una placa de conexión para acoplar la placa sensora de alojamiento con la parte femoral o la parte tibial.

7. Un dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el al menos un sensor (430) es seleccionado del grupo consistente en sensores piezoeléctricos, resistencias sensibles a la fuerza, calibres de esfuerzos, y células de carga, el dispositivo puede comprender además un procesador acoplado con el al menos un sensor para procesar los datos de la presión o la fuerza detectadas convirtiéndolos en datos utilizables para suministrar a un usuario y puede comprender una pantalla de visualización (420) acoplada con el procesador para visualizar los datos utilizables.

8. Un dispositivo según la reivindicación 7, en el que la pantalla de visualización (420) visualiza por separado los datos utilizables que representan la presión o la fuerza en un costado lateral y un costado medio de la rodilla.

9. Un dispositivo según la reivindicación 7, en el que la pantalla de visualización (420) está fijada directamente a la parte femoral o a la parte tibial.

10. Un dispositivo según la reivindicación 8, en el que la pantalla de visualización (420) puede ser acoplada de manera separable con una pierna de un paciente, por debajo de la rodilla, o puede ser acoplada de manera separable con un muslo de un paciente, por encima de la rodilla.

11. Un dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende además al menos un miembro de selección de presión acoplado con el al menos un sensor (420) y la parte femoral (17; 404), el miembro de selección de presión adaptado para permitir que un usuario seleccione una cantidad deseada de presión ejercida entre las partes femoral y tibial (12 y 14; 404 y 402) y regule automáticamente la parte femoral a fin de conseguir la cantidad seleccionada de presión, en que el miembro de selección de presión puede estar adaptado para permitir que el usuario seleccionado por separado las presiones deseadas ejercidas entre las partes femoral y tibial en los costados medio y lateral de la rodilla.

12. Un dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la parte femoral comprende:

un miembro femoral estacionario (18) para fijación de manera separable en una posición fija al extremo distal del fémur; y

un miembro femoral movible (17) acopiado de manera movible con el miembro femoral estacionario para regular la tensión en el tejido blando adyacente a la rodilla, en que el miembro femoral movible puede ser regulable por separado en costados lateralmente opuestos de la parte femoral, y el ajuste en un costado lateral con relación al costado opuesto puede hacer que el miembro femoral movible gire con relación al fémur distal.

13. Un dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la al menos una característica de colocación del miembro femoral regulable (17) es seleccionada del grupo que consiste en aberturas, guías de broca, marcadores de superficie, características de superficie, dispositivos de medición, marcadores incorporados, marcas de centrado, transpondedores, transceptores y sensores, en que y opcionalmente la al menos una característica de colocación facilita al menos colocar una guía de corte en el fémur distal para realizar cortes de hueso, realizar uno o más cortes de hueso en el fémur distal o colocar un componente femoral protésico en el fémur distal.

14. Un dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la parte tibial (14; 402) comprende al menos uno de un suplemento, pala, placa, barra, plataforma o varilla, y en que opcionalmente la parte tibial comprende una pluralidad de suplementos tibiales que tienen diferentes grosores o alturas, en que uno cualquiera de la pluralidad de suplementos puede ser seleccionado para aplicación al extremo proximal de la tibia a fin de proporcionar una cantidad deseada de tensión en el tejido blando adyacente a la rodilla.

15. Un dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que las partes femoral y tibial (12 y 14; 402 y 404) están configuradas para ser acopladas de manera separable a través de la fuerza proporcionada por el tejido blando adyacente a la rodilla.

16. Un dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el que las partes femoral y tibial (12 y 14; 402 y 404) están adaptadas para residir principalmente dentro de un espacio de articulación entre el extremo distal del fémur y el extremo proximal de la tibia, en que opcionalmente una rótula de la rodilla permanece aproximadamente en su posición anatómica mientras las partes femoral y tibial son aplicadas y la rodilla se mueve a través del grado de movimiento.

17. Un sistema para ejecutar un procedimiento quirúrgico en una rodilla, comprendiendo el sistema:

un dispositivo de ajuste de rodilla (10; 400) como en cualquiera de las reivindicaciones precedentes;

un procesador acoplado con el al menos un sensor (420) para procesar los datos de la presión o la fuerza detectadas convirtiéndolos en datos utilizables suministrados a un usuario; y

una pantalla de visualización acoplada con el procesador para visualizar los datos utilizables.