ES2709826T3

ES2709826T3 - Procedimiento de diseño asistido por ordenador de un implante a la medida

Info

Publication number: ES2709826T3
Application number: ES15753124T
Authority: ES
Inventors: Christophe Alepee; Thierry Guiton
Original assignee: One Ortho SAS
Current assignee: One Ortho SAS
Priority date: 2014-07-24
Filing date: 2015-07-24
Publication date: 2019-04-17
Anticipated expiration: 2035-07-24
Also published as: EP3171825B1; FR3024029A1; FR3024029B1; WO2016012730A1; EP3171825A1

Abstract

Procedimiento de diseño asistido por ordenador de un implante (1) a la medida para una articulación (2) de dos huesos de un paciente, el procedimiento comprendiendo por lo menos las etapas que consisten en: - obtener por lo menos dos imágenes de la articulación (2) de los dos huesos; - crear un modelo virtual (3) en tres dimensiones de por lo menos una parte de la articulación (2) a partir de la imagen o las imágenes anteriormente obtenidas; - colocar un volumen virtual de acumulación protésica (4) en el interior del espacio del modelo virtual (3) y con relación a una señal anatómica de referencia de dicha articulación (2), de manera que se definen dos zonas de intersección (5) entre dicho volumen virtual de acumulación protésica (4) y la articulación (2) de los dos huesos, dichas dos zonas de intersección (5) definiendo planos de cortes óseos necesarios para la colocación del implante (1); caracterizado por que el procedimiento comprende las etapas que consisten en: detectar los contornos de dichas zonas de intersección (5); - diseñar el implante (1) a la medida a partir de un implante estándar, al cual se adaptan los contornos de las superficies de apoyo (8a) de dicho implante estándar, con los contornos previamente detectados que corresponden a las preparaciones óseas para una implantación del implante (1); - fabricar el implante (1) diseñado.

Description

DESCRIPCION

Procedimiento de diseno asistido por ordenador de un implante a la medida

Am b ito TECNICO

La presente invencion se refiere al sector tecnico de la cirugfa ortopedica y concierne mas particularmente a un procedimiento de diseno asistido por ordenador de un implante a la medida para una articulacion constituida generalmente por dos huesos de un paciente.

ESTADO ANTERIOR DE LA TECNICA

En la cirugfa ortopedica, es conocido realizar implantes a la medida, especialmente a nivel de su parte funcional. La parte funcional del implante se adapta a la morfologfa del paciente y permite reconstruir o reparar una zona del hueso deteriorada.

Estos implantes a la medida, en los que la parte funcional tiende a rellenar volumenes oseos aislados, proporcionan satisfaccion al nivel del relleno de la articulacion como tal. Sin embargo, las partes funcionales oseas anatomicas presentan formas que no proporcionan un resultado funcional satisfactorio a largo plazo y puede generar desgastes mayores y roturas mecanicas, por no haber ensayos y experiencias clmicas suficientes. Ademas, las partes de anclaje no siempre estan perfectamente dimensionadas de tal modo que se pueden constatar superficies oseas no cubiertas, fuente de sangrados intempestivos.

Por la expresion "partes de anclaje" se entiende las partes del implante destinadas a estar en contacto con la superficie en la que se ha realizado la reseccion del hueso y para realizar el anclaje del implante en dicho hueso. Estas partes de anclaje comprenden generalmente medios de anclaje bajo la forma de contactos, aletas o tornillos, para el anclaje como tal. Por la expresion "partes funcionales" se entiende las partes del implante destinadas a cooperar con las partes complementarias para asegurar la movilidad y la articulacion como tal.

El estado de la tecnica pertinente esta divulgado igualmente en los documentos WO 2010/099353, WO 2013 020026, US 5,735,277, y US 2007/118055.

EXPOSICION DE LA INVENCION

Uno de los objetos de la invencion es por lo tanto remediar los inconvenientes anteriormente citados proponiendo un procedimiento de diseno asistido por ordenador de un implante a la medida para una articulacion de dos huesos de un paciente, que permita optimizar la cobertura osea al nivel del anclaje de dichos implantes y asegurar una forma funcional optima del implante.

Otro objetivo de la invencion es proporcionar un procedimiento que permita el diseno de un implante perfectamente ajustado al paciente al nivel de su superficie de contacto y de apoyo con el hueso, teniendo una parte funcional estandar, sobre la cual una reciprocidad clmica satisfactoria esta ya disponible.

El punto de partida del solicitante ha sido por lo tanto revisar el enfoque del diseno a la medida del implante que permita disenar un implante que ofrezca, por una parte, propiedades a la medida eficaces y, por otra parte, comportamientos conocidos y satisfactorios que beneficien una reciprocidad clmica concreta.

A este efecto, por lo tanto se ha puesto a punto un procedimiento de diseno asistido por ordenador de un implante a la medida para una articulacion de dos huesos de un paciente, el procedimiento comprendiendo por lo menos las etapas que consisten en:

- obtener por lo menos dos imagenes de la articulacion de los dos huesos;

- crear un modelo virtual en tres dimensiones de por lo menos una parte de la articulacion a partir de las imagenes anteriormente obtenidas.

Conforme la invencion, el procedimiento comprende, ademas, etapas que consisten en:

- colocar un volumen virtual de acumulacion protesica en el interior del espacio del modelo virtual y con relacion a una senal anatomica de referencia de dicha articulacion, de manera que se definen dos zonas de interseccion entre dicho volumen virtual de acumulacion protesica y la articulacion de los dos huesos, dichas dos zonas de interseccion definiendo planos de cortes oseos necesarios para la colocacion del implante;

- detectar los contornos de dichas zonas de interseccion;

- disenar el implante a la medida a partir de un implante estandar, al cual se adaptan los contornos de la superficies de apoyo de dicho implante estandar con los contornos previamente detectados que corresponden a las preparaciones oseas para una implantacion del implante;

- fabricar el implante disenado.

As^ la superficie de contacto del implante se adapta de una manera optima a la superficie del hueso que recibe el implante. La cobertura osea del implante al nivel de su anclaje se optimiza. De esta manera, la carga del implante sobre la superficie del hueso se reparte uniformemente, lo que reduce los esfuerzos sobre el hueso y se optimiza la cobertura osea para evitar cualquier sangrado intempestivo.

Como su nombre indica, el volumen de acumulacion protesica corresponde al volumen de acumulacion generado por el apilamiento de elementos protesicos del implante. Este volumen esta comprendido entre dos planos correspondientes a los planos de cortes oseos que se van a realizar. El volumen de acumulacion protesica depende del implante y de la articulacion que se va a corregir. Este volumen se coloca de manera que las zonas de interseccion con los huesos correspondan a dichos planos de los cortes oseos que se van a realizar. Una persona experta en la materia sabra, por supuesto, disenar y colocar correctamente este volumen de acumulacion protesica en funcion de la articulacion concerniente y con relacion a una senal anatomica de referencia de dicha articulacion. Segun formas de realizacion particulares, el implante se disena a partir de una biblioteca virtual de implantes provistos de partes funcionales estandar.

En una primera forma de realizacion, se selecciona en la biblioteca virtual un implante que comprenda partes funcionales estandar escogidas segun la morfologfa del paciente y al cual se adaptan los contornos de la superficies de apoyo de dicho implante con los contornos detectados.

En una segunda forma de realizacion, se selecciona en dicha biblioteca, por una parte, partes funcionales de implantes entre una pluralidad y, por otra parte, partes de anclaje de implantes entre una pluralidad. Las partes de anclaje se escogen entre aquellas que tengan superficies de apoyo que tengan contornos similares a los contornos detectados. El implante se disena especialmente por una fusion de dichas partes funcionales y de anclaje.

En cualquier caso, el procedimiento permite disenar un implante a la medida a partir de un implante estandar, cuyas partes funcionales se benefician ya de una reciprocidad clmica satisfactoria. El implante estandar es escogido especialmente por el cirujano por ejemplo, a partir de un programa que proponga una paleta de implantes estandar y en funcion de la patologfa que se va a tratar. De forma ventajosa, se selecciona igualmente en dicha biblioteca virtual medios de anclaje entre una pluralidad, tales como contactos, aletas, o tornillos. Los medios de anclaje seleccionados se disponen sobre la superficie de apoyo y de contacto del implante a la medida para el anclaje como tal.

Un configurador del implante a la medida puesto a disposicion de un usuario, por ejemplo un fabricante del implante, igualmente se divulga.

Este configurador se presenta bajo la forma de un programa que comprende una base de datos de implantes estandar o de partes de implantes estandar bajo la forma de una biblioteca de implantes virtuales en tres dimensiones.

Un configurador de este tipo bajo la forma de un producto de programa de ordenador para el diseno de un implante a la medida igualmente se divulga. El producto de programa de ordenador comprende instrucciones de codigo de programa registradas en un soporte que puede ser utilizado en un ordenador.

Dicho producto de programa de ordenador comprende:

- medios de programacion legibles por ordenador para seleccionar un implante estandar mediante la instruccion de un usuario y a partir de una base de datos de implantes estandar;

- medios de programacion legibles por ordenador para adaptar los contornos de las superficies de apoyo de dicho plan de con los contornos que resultan de una interseccion entre un volumen virtual de acumulacion protesica de un modelo oseo virtual en tres dimensiones de una parte de la articulacion, para disenar el implante a la medida. De esta manera, la invencion proporciona al fabricante de implantes los medios de diseno de un implante a la medida con la ayuda de un ordenador. El diseno es simple e intuitivo. La programacion puesta a punto propone adaptar las partes de anclaje de implantes estandar para que sus superficies de apoyo con el hueso comprendan contornos adaptados a contornos previamente detectados.

Dichos contornos siendo detectados previamente colocando un volumen virtual de acumulacion protesica en el interior de un espacio de un modelo virtual en tres dimensiones de la articulacion y con relacion a una senal anatomica de referencia de dicha articulacion, de manera que se definen dos zonas de interseccion entre dicho volumen virtual de acumulacion protesica y la articulacion de los dos huesos, dichas dos zonas de interseccion definiendo planos de cortes oseos necesarios para la colocacion en su sitio del implante y dichos contornos previamente detectados correspondiendo a los contornos de las dos zonas de interseccion.

La programacion permitira por ejemplo realizar la interseccion previamente citada a fin de determinar automaticamente la forma optima del contorno de las superficies de apoyo de los implantes o bien sera suficiente informar, en cuanto a los datos de entrada a la programacion, las caractensticas de la interseccion previamente citada para definir geometricamente los contornos detectados.

Dicho producto de programa de ordenador puede comprender:

- medios de programacion legibles por ordenador para seleccionar una parte funcional de un implante estandar mediante la instruccion de un usuario y a partir de una base de datos de partes funcionales de implantes estandar;

- medios de programacion legibles por ordenador para seleccionar partes de anclaje de implantes, mediante la instruccion de un usuario, y a partir de una base de datos de partes de anclaje estandar;

- medios de programacion legibles por ordenador para fusionar las partes funcionales y de anclaje para disenar el implante final a la medida.

Esta configuracion permite poder disenar un implante a la medida a partir de partes de implantes estandar, las cuales se benefician ya de una reciprocidad clmica satisfactoria. Esta configuracion permite realizar combinaciones de implantes que no existen en el mercado y que se adapten mejor a los pacientes.

Finalmente, se divulga un implante a la medida para una articulacion de dos huesos de un paciente y disenado a partir del procedimiento anteriormente mencionado.

El implante comprende una parte funcional destinada a la articulacion como tal entre los dos huesos de dicha articulacion y partes de anclaje con el hueso. Las partes de anclaje comprenden superficies de apoyo cuyos contornos estan adaptados a los contornos de las superficies de los huesos destinados a recibir el implante.

Asf, el implante, en su parte destinada al anclaje, esta perfectamente adaptado a la morfologfa del paciente y es estandar en su parte funcional para asegurar una eficacia optima.

El implante, una vez instalado, permite repartir de una manera optima su carga sobre el hueso y disminuye asf los riesgos de sangrado intempestivo.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

Otras caractensticas y ventajas de la invencion se pondran claramente de manifiesto a partir de la descripcion que se realiza mas delante en este documento a tftulo indicativo y en modo alguno limitativo, con referencia a las figuras adjuntas en las cuales:

- la figura 1 es una vista esquematica en perspectiva que ilustra la interseccion entre un volumen virtual de acumulacion protesica y una articulacion de dos huesos de un paciente;

- la figura 2 es una vista esquematica que ilustra la cobertura osea de un implante del estado de la tecnica; - la figura 3 es una representacion esquematica que ilustra la cobertura osea de un implante segun la invencion; - la figura 4 es una captura de pantalla de una programacion, segun una forma de realizacion de la invencion, para ilustrar la eleccion de la forma del implante que se va disenar;

- la figura 5 es una captura de otra pantalla de la programacion para ilustrar la eleccion del anclaje del implante; - la figura 6 es una captura de otra pantalla de la programacion para ilustrar la eleccion del dimensionado del implante.

EXPOSICION DETALLADA DE LA INVENCION

La invencion concierne a un procedimiento de diseno asistido por ordenador de un implante (1) a la medida para una articulacion (2) de dos huesos de un paciente. La invencion encuentra aplicacion para cualquier tipo de implante de articulacion en la cirugfa ortopedica tal como la protesis de rodilla, protesis de hombro, etcetera. En lo que sigue de la descripcion, se describira el caso de una protesis de rodilla.

Para permitir el diseno asistido por ordenador de un implante (1) a la medida, es necesario obtener, en primer lugar, imagenes medicas de la articulacion concerniente. Estas imagenes pueden ser de diferentes tipos, tales como aquellas especialmente procedentes de tecnicas de imagen habituales por ejemplo IRM (imagen por resonancia magnetica), escaner, radiograffas, etc.

A partir de estas imagenes medicas, se crea, por tecnicas muy conocidas por una persona experta en la materia, un modelo virtual (3) en tres dimensiones de por lo menos una parte de la articulacion (2).

Por ejemplo, cuando se realizan dos radiograffas de la articulacion de la rodilla y segun dos planos ortogonales, en la practica segun los planos sagital y frontal, es suficiente por ejemplo, para crear el modelo virtual (3), deformar un modelo teorico ya parametrizado de manera que coincidan las dos secciones del modelo teorico que pertenecen a los mismos planos que las radiograffas, con dichas dos radiograffas. Esta solucion permite "poner en su sitio" un modelo virtual teorico y crear un modelo virtual (3) oseo en tres dimensiones de la articulacion (2) concerniente. En el caso en el que se disponga de imagenes medicas en cortes sucesivos segun un eje dado, por ejemplo que provengan de un escaner o de una IRM, es suficiente para crear el modelo virtual (3) realizar una reconstruccion osea en tres dimensiones por medio de herramientas muy conocidas en el estado de la tecnica que permiten, por un tratamiento de las imagenes, y en particular de los niveles de gris, definir un contorno para cada imagen, despues colocar una superficie sobre dichos contornos para generar un solido correspondiente al modelo virtual (3) oseo. Cuando el modelo virtual (3) en tres dimensiones de la articulacion (2) de la rodilla se crea a partir de la imagen o de las imagenes anteriormente obtenidas, se coloca segun la invencion, y por medio de una programacion de diseno asistido por ordenador (CAO) por ejemplo, un volumen virtual de acumulacion protesica (4) en el interior del espacio del modelo virtual (3) oseo.

En efecto, en el momento de la implantacion de una protesis, el implante (1) ocupa un cierto volumen denominado volumen de acumulacion protesica (4). Este volumen esta representado, por ejemplo, en el caso de una protesis de rodilla por un polfgono, generalmente paralelepipedico o trapezoidal. En el caso de otra protesis, este volumen puede presentar otras formas. La forma del volumen de acumulacion protesica (4) es teorica y no esta limitada como tal. Por ejemplo, dos planos paralelos en lugar de un paralelepfpedo permitiran simular la acumulacion protesica (4) de una protesis de rodilla.

Para implantar una protesis en cirugfa ortopedica, es necesario vigilar que el eje o los ejes del miembro que contiene la articulacion (2) esten correctamente alineados, que los cortes de los huesos sean correctamente realizados y esten colocados con relacion a dichos ejes y que el equilibrio ligamentoso este perfectamente ajustado entre los dos cortes para permitir la estabilidad de la protesis y la colocacion en tension estable de los ligamentos y de la capsula articular.

El implante (1) se debe colocar segun diversas senales anatomicas de referencia y respetar dichas relaciones anatomicas de referencia. Dicho volumen de acumulacion protesica (4) por lo tanto debe ser colocado de manera que respete tambien estas relaciones anatomicas de referencia. El volumen de acumulacion protesica (4) de ser colocado con relacion a una senal anatomica de referencia de dicha articulacion (2).

Con referencia a la figura 1, cuando el volumen de acumulacion protesica (4) se coloca en el interior del espacio del modelo virtual (3) oseo, este entrando en la interseccion de manera que define dos zonas de interseccion (5) entre dicho volumen virtual de acumulacion protesica (4) y la articulacion (2) de los dos huesos.

Estas dos zonas de interseccion (5) corresponden a las superficies (6) de los huesos que van a recibir el implante (1) como tal. Estas zonas de interseccion (5) definen especialmente planos de cortes ulteriores para la colocacion de dicho implante (1). A fin de disenar un implante (1) a la medida, conviene realizar, por ejemplo por medio de la programacion de CAO, una deteccion de contornos de dichas zonas de interseccion (5).

Con referencia a las figuras 4 a 6 que ilustran capturas de pantalla de una programacion de diseno a la medida de un implante, dicho implante (1) comprende, de una manera general, partes funcionales (7) destinadas a cooperar con partes complementarias para asegurar la movilidad y la articulacion (2) como tal de dos huesos del paciente y de partes de apoyo y de anclaje (8) con los huesos. Segun la invencion, y con referencia a la figura 3, conviene a continuacion disenar el implante (1) de manera que las partes funcionales (7) del implante (1) permanezcan estandar y que las superficies de apoyo (8a) de dicho implante (1), presenten contornos adaptados a los contornos de las zonas de interseccion (5) previamente detectadas.

De esta manera, el implante (1) es a la medida unicamente en las partes de apoyo y de anclaje (8) y es estandar en las partes funcionales (7). La realizacion de las partes funcionales (7) estandar permite utilizar partes funcionales (7) que ya han sido utilizadas y que se benefician asf de una reciprocidad clmica satisfactoria.

El hecho de que las partes de anclaje del implante (1) se hagan a la medida permite asegurar una cobertura osea optima del implante (1). De esta manera, la carga del implante (1) sobre la superficie osea se reparte de una manera optima y se evitan los sangrados intempestivos.

Con referencia a la figura 2, un implante del estado de la tecnica comprende una parte de apoyo y de anclaje cuya superficie de apoyo comprende contornos que no estan adaptados a la superficie del hueso que va a recibir el implante. Asf, segun la tecnica anterior, la cobertura osea no es optima y se constatan sangrados intempestivos. Con referencia a las figuras 4 a 6, 2 se proporciona una programacion por medio de la cual el cirujano escoge un implante estandar para modificarlo para adaptarlo al paciente. Esta programacion presenta una biblioteca virtual de implantes (1) o de partes de implantes (7, 8) estandar y en tres dimensiones.

Despues de haber informado a la programacion sobre los contornos detectados en las zonas de interseccion (5), o bien despues de haber realizado dicha deteccion de contornos con la programacion, el cirujano escoge un implante estandar adaptado a la morfologfa que se va a tratar. Por medio de la programacion y con referencia la figura 4, el cirujano adapta los contornos de la superficie de apoyo (8a) de la parte de contacto y de anclaje (8) del implante (1) escogido, con los contornos previamente detectados.

Con referencia a la figura 5, el cirujano puede escoger, antes o despues del dimensionado de la parte de anclaje segun la figura 6, el tipo de medio de anclaje (9) para disponer sobre la superficie de apoyo (8a) de la parte de anclaje (8) del implante (1) para realizar el anclaje como tal. El cirujano puede entonces escoger por ejemplo los contactos, los tornillos o las aletas, o bien una combinacion de estos.

Cuando el implante (1) esta configurado, este se puede fabricar por tecnicas de fabricacion habituales, tales como por ejemplo por impresion 3D directa o indirecta.

El cirujano puede igualmente disenar un implante (1) fusionando, por medio de la programacion, partes funcionales (7) de un implante estandar con partes de anclaje (8) de otro implante estandar de modo que disena un implante (1) a la medida.

Como se desprende de lo anterior, la invencion proporciona un procedimiento de diseno asistido por ordenador de un implante (1) a la medida. La descripcion divulga tambien las herramientas para el diseno del implante (1), que permiten el diseno de un implante (1) perfectamente adaptado al paciente en su superficie de apoyo (8a) con el hueso para asegurar una cobertura y una reparticion de la carta optimas y evitar asf los riesgos de sangrados intempestivos.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento de diseno asistido por ordenador de un implante (1) a la medida para una articulacion (2) de dos huesos de un paciente, el procedimiento comprendiendo por lo menos las etapas que consisten en:

- obtener por lo menos dos imagenes de la articulacion (2) de los dos huesos;

- crear un modelo virtual (3) en tres dimensiones de por lo menos una parte de la articulacion (2) a partir de la imagen o las imagenes anteriormente obtenidas;

- colocar un volumen virtual de acumulacion protesica (4) en el interior del espacio del modelo virtual (3) y con relacion a una senal anatomica de referencia de dicha articulacion (2), de manera que se definen dos zonas de interseccion (5) entre dicho volumen virtual de acumulacion protesica (4) y la articulacion (2) de los dos huesos, dichas dos zonas de interseccion (5) definiendo planos de cortes oseos necesarios para la colocacion del implante (1);

caracterizado por que el procedimiento comprende las etapas que consisten en:

detectar los contornos de dichas zonas de interseccion (5);

- disenar el implante (1) a la medida a partir de un implante estandar, al cual se adaptan los contornos de las superficies de apoyo (8a) de dicho implante estandar, con los contornos previamente detectados que corresponden a las preparaciones oseas para una implantacion del implante (1);

- fabricar el implante (1) disenado.

2. Procedimiento de diseno asistido por ordenador de un implante (1) a la medida segun la reivindicacion 1 caracterizado por que el implante (1) se disena a partir de una biblioteca virtual de implantes provistos de partes funcionales estandar, en la cual se selecciona un implante que comprende partes funcionales (7) estandar deseadas y al cual se adaptan los contornos de la superficie de apoyo (8a) de dicho implante con los contornos detectados.

3. Procedimiento de diseno asistido por ordenador de un implante (1) a la medida segun la reivindicacion 1 caracterizado por que el implante (1) se disena a partir de una biblioteca virtual de implantes estandar en la cual se selecciona, por una parte, partes funcionales (7) estandar deseadas de los implantes entre una pluralidad y, por otra parte, partes de anclaje (8) de los implantes entre una pluralidad, dichas partes de anclaje siendo escogidas entre aquellas que tengan superficies de apoyo (8a) que tengan contornos similares a los contornos detectados, el implante (1) siendo disenado por fusion de dichas partes funcionales (7) y de anclaje (8).

4. Procedimiento de diseno asistido por ordenador de un implante (1) a la medida segun cualquiera de las reivindicaciones 2 a 3 caracterizado por que se selecciona en dicha biblioteca virtual medios de anclaje (9) entre una pluralidad, tales como contactos, aletas, o tornillos, dichos medios de anclaje (9) seleccionados siendo colocados sobre las superficies de apoyo (8a) del implante (1) a la medida para el anclaje como tal.