ES2945484B2 - Instrumental quirúrgico para cirugía vertebral mediante software de planificación y navegación quirúrgica - Google Patents

Instrumental quirúrgico para cirugía vertebral mediante software de planificación y navegación quirúrgica Download PDF

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Description

DESCRIPCIÓN
Instrumental quirúrgico para cirugía vertebral mediante software de planificación y navegación quirúrgica
Campo técnico de la invención
La presente invención corresponde al campo técnico de la cirugía, en concreto a un instrumental quirúrgico para el tratamiento de la cirugía vertebral mediante un software de planificación y navegación quirúrgica.
Antecedentes de la Invención
En la actualidad para la realización de cirugías de artrodesis lumbar y en concreto, para las cirugías vertebrales, se están desarrollando una serie de técnicas de cirugía navegada que consiste en una cirugía asistida en tiempo real por tecnología de reconstrucción 3D y guiado de los huesos e instrumentales necesarios para implantar las prótesis.
Existen dos tipos de técnicas quirúrgicas, la primera de ellas es mediante cirugía abierta, en la que la intervención se realiza con visión directa y con la obtención de las imágenes para la navegación quirúrgica a través de una cámara óptica, para la visión en el navegador de las vértebras. La segunda técnica es por vía percutánea, sin abordaje, es decir, sin apertura de la piel y musculatura para acceder a las vértebras, en la cual se introducen los instrumentales por pequeñas incisiones en la piel, denominadas "portales”, no más grandes de dos centímetros.
El desarrollo de ambos métodos de navegación ha permitido unos avances para lograr una técnica mucho más eficaz en la realización de este tipo de intervenciones. En concreto, se ha logrado un software con el que es posible obtener las imágenes procedentes en formato Dicom (Digital Imaging and Communication On Medicine) de pruebas diagnósticas como el TAC (Tomografía Axial Computerizada) o la RM (Resonancia Magnética).
A partir de ellas, realiza una reconstrucción de las partes óseas y las partes blandas de interés tales como musculatura, ligamentos, tendones, órganos, etc. Una vez que realiza la reconstrucción, se diseñan con otro software CAD las guías de corte específicas, guías para la realización de brocados e introducción de instrumental específico, o instrumental quirúrgico a medida de cada paciente. Tanto los huesos como las partes blandas, además de las guías o plantillas fabricadas a medida se fabrican con impresión 3D para su utilización en quirófano.
Se ha desarrollado igualmente, un sistema navegable quirúrgico para cirugía de artrodesis, cirugía artroscópica y cirugía protésica con guías de corte a medida mediante Realidad Aumentada y Realidad Virtual según la planificación quirúrgica previa, siendo capaz de reconstruir las partes blandas procedentes de una RM (Resonancia Magnética) como única prueba diagnóstica.
Esta técnica es muy eficaz para las cirugías vertebrales en las que la precisión es un factor de vital importancia.
El sistema de instrumentales standard e instrumentales a medida, así como guías de corte a medida, realizados con impresión 3D, para llevar a cabo este sistema, están equipados con sensores ópticos de marcas naturales o marcas artificiales, emisores LED y electromagnéticos, aunque también podrían utilizarse otros tipos de sensores.
Estos sensores se diseñan con un software de diseño CAD que se adapta perfectamente al paciente. Los sensores ópticos consisten en un bloque que contiene marcas naturales o marcas artificiales, del tipo código QR y aruco, que reconoce posteriormente un sistema de cámaras ópticas para el perfecto posicionamiento de los huesos en el software de Realidad Virtual y Realidad Aumentada. El sensor de marcas naturales o marcas artificiales se fija al hueso del paciente, quedando visible para que el sistema de cámaras ópticas pueda leerlo continuamente, permitiendo de ésta manera al cirujano poder mover el hueso o articulación durante el acto quirúrgico.
La señal procedente de dichos sensores es captada por cámaras ópticas y receptores electrónicos del tipo IR (Infrarrojos), no limitando éstos a cualquier otro tipo de tecnología electrónica. La incorporación de éste tipo de tecnología, nos proporciona la posibilidad de poder "navegar” las cirugías de artroplastia primaria, artrodesis lumbar y cirugías de revisión de las articulaciones tales como rodilla, cadera, hombro, codo, etc. y sobre todo, las cirugías artroscópicas.
En las cirugías vertebrales, para el posicionamiento de los tornillos de fijación que deben fijarse en el pedículo o en el cuerpo vertebral, es de vital importancia este posicionamiento exacto que proporciona este sistema navegable. El instrumental que se utiliza para determinar la posición y orientación de estos tornillos es un punzón que se posiciona sobre el hueso del paciente y que lleva en su cuerpo las marcas o sensores mencionados. Este punzón está formado por un vástago largo que presenta un sensor óptico en uno de sus extremos y con el extremo opuesto terminado en punta.
El extremo terminado en punta tiene la función de poder realizar un pequeño orificio en el hueso, en un punto concreto guiado mediante el software de planificación y navegación, de manera que con el punzón en la posición deseada se golpea por su segundo extremo, para conseguir introducirlo en el hueso y formar una porción del orificio que permita la introducción de la broca con la dirección deseada, para perforar por completo el orificio por el que se va a introducir el tornillo para fijación.
Como ejemplo del estado de la técnica puede mencionarse los documentos de referencia ES2827249 y, el ES2826552, que es una solicitud de patente del propio solicitante.
El documento de referencia ES2827249 define un sistema artroscópico de formación y sutura de canales óseos que comprende entre otros, un punzón configurado para formar un primer canal generalmente recto en un hueso.
Este punzón presenta una zona de mango, una parte intermedia y una parte delantera que tiene una punta puntiaguda. Esta parte delantera, tiene una línea a modo de marcador para indicar al cirujano la extensión deseada de penetración ósea del mismo. Además, presenta en el extremo posterior una superficie de impacto generalmente cóncava, para recibir los impactos sobre el mismo de un martillo quirúrgico.
Una vez realizado un pequeño canal en el hueso, se retira el punzón y en ese canal posteriormente se coloca el taladro para continuar efectuando un orificio más largo que el inicialmente realizado con el punzón.
El documento ES2826552 ya define un punzón con sensor óptico para navegación que comprende un mango con sensor óptico y un vástago largo acabado en punta que comunica su posición en tiempo real con el software.
Este punzón permite realizar un acto quirúrgico con visión directa del cirujano sobre el abordaje quirúrgico o la visión a través de una cámara óptica, simultáneamente con la visión del software de Realidad Virtual y Realidad Aumentada, pudiendo reproducir en dicho software la anatomía fundamental de cada vértebra tanto en formato 3D como en formato DICOM, en las que el cirujano quiere realizar una actuación en concreto que previamente ha seleccionado, y la posibilidad de localizarlas en el paciente a través de los instrumentales a medida o standard como este punzón.
Este punzón presenta una zona de mayor grosor diseñada para poder agarrar la pieza con la mano, un vástago largo que termina en punta, para poder realizar un pequeño orificio en el hueso, guiado por el software de realidad virtual, para poder realizarlo en un punto en concreto. Esto permite la realización de un orificio inicial (abertura en la cortical del hueso) para facilitar la inmediata colocación de cualquier tipo de implante con una precisión milimétrica.
El punzón lo debe sostener una persona del personal sanitario para empezar a golpearlo y, es muy probable que con los propios golpes el punzón se descoloque, gire o varíe su inclinación aunque sea en mínima medida.
No obstante, en estos casos y teniendo en cuenta el pequeño espacio en el que se trata de fijar los tornillos, es muy importante la orientación de los mismos para que queden instalados en el lugar adecuado y no se introduzcan en zonas blandas u otras zonas inapropiadas, y una pequeña variación en la misma puede traer graves problemas al resultado de la cirugía.
Es por ello que se requiere encontrar una solución para asegurar que una vez que se ha determinado la posición y orientación correcta de los tornillos, sea posible la colocación de los mismos sin ninguna variación indeseada de estos valores.
Descripción de la invención
El instrumental quirúrgico para cirugía vertebral mediante software de planificación y navegación quirúrgica que aquí se presenta, donde dicha cirugía vertebral comprende la implantación de al menos un tornillo de fijación vertebral en una posición e inclinación determinadas, obtenidas y guiadas mediante dicho software, comprende un cuerpo longitudinal canulado con un primer extremo y un segundo extremo opuestos y un orificio pasante según su eje longitudinal, adecuado para el paso a lo largo del mismo de una broca quirúrgica, que presenta al menos un sensor óptico adecuados para su conexión con el software fijado al cuerpo en una posición más próxima al segundo extremo del mismo.
El cuerpo comprende al menos un primer tramo desde su primer extremo hasta una primera sección intermedia, cuya superficie lateral está formada por al menos tres caras longitudinales cóncavas hacia el exterior, separadas entre sí por un respectivo borde longitudinal.
La sección transversal de este primer tramo es decreciente hacia el primer extremo al menos en la zona más próxima al mismo.
Además, el primer extremo del cuerpo está seccionado tal que presenta un contorno con al menos tres puntas agudas y afiladas, cada una de ellas correspondiente a uno de los bordes longitudinales, siendo estas puntas adecuadas para la fijación de dicho primer extremo en el hueso.
Este instrumental quirúrgico comprende además una aguja que presenta un primer extremo libre con una punta y un segundo extremo con unos medios de sujeción amovibles al segundo extremo del cuerpo, tal que presenta una primera posición situada a lo largo del orificio pasante del cuerpo, siendo la longitud de la aguja superior a la del cuerpo, tal que la punta de su primer extremo libre sobresale respecto a las puntas del cuerpo y, una segunda posición dispuesta de forma exterior a dicho cuerpo.
Con el instrumental quirúrgico para cirugía vertebral mediante software de planificación y navegación quirúrgica que aquí se propone, se obtiene una mejora significativa del estado de la técnica.
Esto es así pues se consigue un instrumental quirúrgico a modo de punzón que presenta unos sensores ópticos que le permiten determinar al cirujano cuál es la posición precisa y la orientación correcta de los tornillos de fijación a las vértebras, mediante el software de planificación y navegación quirúrgica, pero además permite un modo diferente de actuar a partir de este momento que aporta múltiples ventajas a la realización de este tipo de cirugías.
Así pues, gracias al modo en que está configurado este instrumental quirúrgico, cuando se está determinando la posición y la orientación, presenta la aguja en el interior del orificio pasante del cuerpo de manera que su segundo extremo libre sobresale respecto de las puntas del primer extremo del cuerpo longitudinal y de este modo conforma una punta única con la que fijar correctamente la posición. Una vez que esta posición está fijada, se extrae la aguja con lo que quedan las puntas del primer extremo del cuerpo longitudinal, clavadas en el hueso, ya sea en el pedículo vertebral o en el cuerpo vertebral, según el caso, y al ser varias puntas, se consigue una fijación perfecta del instrumental quirúrgico sin posibilidad de que gire sobre sí mismo, lo que ocasionaría cambios en la orientación marcada.
Al presentar un orificio pasante, éste permite que una vez retirada la aguja se pueda introducir a través del mismo una broca quirúrgica. Con esto conseguimos que la perforación del resto del orificio mediante la broca se realice de forma completamente guiada, por lo que no hay posibilidad de desviación.
Además, gracias a las al menos tres puntas del primer extremo del cuerpo y a la forma de la superficie lateral del mismo, con al menos tres caras cóncavas, el cirujano puede coger el instrumental quirúrgico de manera cómoda evitando que se produzca ningún giro del mismo que pueda variar la posición o la orientación del instrumental quirúrgico.
Una gran ventaja de la utilización de este sensor junto al software de planificación y navegación quirúrgica es que permite guiar todos los gestos técnicos del cirujano para lograr la excelencia quirúrgica, es decir, que el implante quede perfectamente colocado en la posición planificada previamente. Para ello, una vez que el cirujano ha realizado el abordaje quirúrgico y ha expuesto las vértebras, se coloca un sensor sobre cada una de dichas vértebras mediante el uso de este instrumental quirúrgico que aquí se propone. Éste puede apoyarse sobre la apófisis espinosa o cualquier otra parte ósea.
Una vez que el sensor está colocado, se trackean diferentes partes óseas de cada vértebra, con el sensor de este instrumental quirúrgico, de manera que se le aporta al navegador la información referente a la ubicación en el espacio de las vértebras reales.
Una vez se ha trackeado una vértebra, con entre cinco y siete palpaciones del instrumental quirúrgico, el navegador ya tiene posicionada la vértebra en el espacio y puede realizarse la colocación del implante mediante navegación.
Así pues, este instrumental quirúrgico consigue que se pueda colocar un implante de manera correcta.
A continuación, la colocación de un tornillo pedicular en el hueso se realiza también mediante la ayuda de este instrumental quirúrgico, pues se apoya en la parte posterior del pedículo y el software de navegación indica la inclinación y la trayectoria del mismo y la compara con las que se han planificado previamente como la idónea.
El software de planificación y navegación marca la proyección de la trayectoria para que el cirujano pueda verla sobre la vértebra. De este modo, con este instrumental quirúrgico y dicho software es posible planificar cuál es la trayectoria perfecta antes de colocar el tornillo pedicular.
Resulta por tanto un instrumental quirúrgico muy eficaz que permite la realización del orificio en el hueso de forma cómoda y sencilla, asegurando la inclinación y trayectoria óptima y que, una vez elegida, la posición y orientación no van a sufrir ninguna desviación al no permitirse el giro del instrumental quirúrgico y, sin tener que dar mazazos sobre el mismo, de manera que el hueso no va a verse sometido a estos golpes.
Breve descripción de los dibujos
Con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se aporta como parte integrante de dicha descripción, una serie de dibujos donde, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La Figura 1.- Muestra una vista en perspectiva del instrumental quirúrgico, en una primera posición de la aguja, para una realización preferida de la invención.
La Figura 2.- Muestra una vista en sección del instrumental quirúrgico, en una primera posición de la aguja, para una realización preferida de la invención.
La Figura 3.- Muestra una vista en perspectiva del instrumental quirúrgico, en una segunda posición de la aguja, para una realización preferida de la invención.
La Figura 4.- Muestra una vista en sección del instrumental quirúrgico, en una segunda posición de la aguja, para una realización preferida de la invención.
La Figura 5.- Muestra una vista en perspectiva de la aguja del instrumental quirúrgico, para una realización preferida de la invención.
Las Figuras 6.1 y 6.2.- Muestran sendas vistas en alzado y perfil de la aguja del instrumental quirúrgico, para una realización preferida de la invención.
Descripción detallada de un modo de realización preferente de la invención
A la vista de las figuras aportadas, puede observarse cómo en un modo de realización preferente de la invención, el instrumental quirúrgico para cirugía vertebral mediante software de planificación y navegación quirúrgica que aquí se propone, donde dicha cirugía vertebral comprende la implantación de al menos un tornillo de fijación vertebral en una posición e inclinación determinadas, obtenidas y guiadas mediante dicho software, comprende un cuerpo (1) longitudinal canulado con un primer extremo (1.1) y un segundo extremo (1.2) opuestos y un orificio (2) pasante según el eje longitudinal, adecuado para el paso a lo largo del mismo de una broca quirúrgica.
Como se muestra en las Figuras 1 y 3, este cuerpo (1) comprende al menos un primer tramo (3.1) desde su primer extremo (1.1) hasta una primera sección intermedia (4), cuya superficie lateral está formada por al menos tres caras (5) longitudinales cóncavas hacia el exterior, separadas entre sí por un respectivo borde (6) longitudinal, cuya sección es decreciente hacia el primer extremo (1.1) al menos en la zona más próxima al mismo. En este modo de realización preferida además, la superficie lateral del cuerpo presenta un total de cuatro caras (5) longitudinales cóncavas.
Además, dicho primer extremo (1.1) está seccionado tal que presenta un contorno con al menos tres puntas (7) agudas y afiladas, cada una de ellas correspondiente a uno de los bordes (6) longitudinales, adecuadas para la fijación del primer extremo (1.1) en el hueso.
En este modo de realización preferente de la invención, el primer tramo (3.1) presenta un subtramo (13) de sección constante desde la primera sección intermedia (4.1) hasta una segunda sección intermedia (4.2) más próxima al primer extremo (1.1) del cuerpo (1).
Por su parte, el primer extremo (1.1) está seccionado tal que presenta un contorno con al menos tres puntas (7) agudas y afiladas. En este caso van a ser cuatro puntas (7) agudas y afiladas debido a que son cuatro las caras (5) longitudinales cóncavas que conforman la superficie lateral del cuerpo. Cada una de estas puntas (7) agudas se corresponde con uno de los bordes (6) longitudinales y, son adecuadas para la fijación del primer extremo (1.1) en el hueso.
Este instrumental quirúrgico comprende a su vez uno o más sensores (8) ópticos adecuados para su conexión con el software fijado al cuerpo (1) en una posición más próxima al segundo extremo (1.2) del mismo. Como puede observarse en las Figuras 1 y 3, en este modo de realización presenta dos sensores (8) en total, que en este caso cada uno de ellos está formado por un sensor óptico de marcas artificial y, en concreto por sensores artificiales formados por marcadores tipo ARUCO. En otros modos de realización pueden estar formados por sensores ópticos de marcas naturales.
Así mismo, como se muestra en las Figuras 1, 5, 6.1 y 6.2, presenta una aguja (9) con un primer extremo (9.1) libre con una punta (12) y un segundo extremo (9.2) con unos medios de sujeción amovibles al segundo extremo (1.2) del cuerpo (1).
De este modo, la aguja (9) presenta una primera posición situada a lo largo del orificio (2) pasante del cuerpo (1), tal y como puede observarse en la Figura 1, siendo la longitud de la aguja (9) superior a la del cuerpo (1), tal que la punta (12) de su primer extremo (9.1) sobresale respecto a las puntas (7) del cuerpo (1).
De este modo, con la aguja (9) dispuesta en esta primera posición, es decir, a través del orificio (2) pasante del cuerpo (1), el conjunto del cuerpo (1) con la aguja (9) se introduce hasta que el conjunto se fija en el hueso del paciente, en la posición y orientación navegadas mediante los sensores y el software de planificación y navegación quirúrgica.
En el momento en el que el primer extremo (9.1) de la aguja (9) y las puntas (7) del cuerpo (1) se han insertado en el hueso, se procede a retirar la aguja (9) del interior del cuerpo (1), pasando a una segunda posición de la aguja (9) en la que se encuentra situada de forma exterior al cuerpo (1), tal y como se muestra en la Figura 3.
En este momento, el cuerpo (1) queda por tanto, con las cuatro puntas (7) incrustadas en el hueso y un orificio (2) pasante vacío.
A continuación, por este orificio (2) se introduce la broca quirúrgica y utilizando el cuerpo (1) a modo de guía, es posible realizar el orificio en el hueso, en la posición y orientación adecuadas, sin ninguna desviación.
En este modo de realización preferente de la invención, el cuerpo (1) comprende un segundo tramo (3.2) cilíndrico que abarca desde la primera sección intermedia (4.1) hasta el segundo extremo (1.2) del cuerpo (1).
Además, en este modo de realización preferida, como se muestra en las Figuras 1 a 4, el cuerpo (1) comprende sendas varillas de agarre (10) que emergen del segundo tramo del mismo en direcciones opuestas y según la dirección de un eje transversal de este cuerpo (1).
Además, en este modo de realización preferente de la invención, el instrumental quirúrgico comprende unas concavidades de agarre (11) situadas en el segundo tramo del cuerpo (1). Y, en este caso, dichas concavidades de agarre (11) están dispuestas más próximas al segundo extremo (1.2) del cuerpo (1) que las varillas de agarre (10).
Tanto las varillas de agarre (10) como las concavidades de agarre (11), que conforman una zona de ubicación de los dedos, constituyen unos elementos que permiten un eficaz y cómodo agarre del cuerpo (1) del instrumental, evitando deslizamientos de la mano o movimientos indeseados.

Claims (1)

  1. REIVINDICACIONES
    1- Instrumental quirúrgico para cirugía vertebral mediante software de planificación y navegación quirúrgica, donde dicha cirugía vertebral comprende la implantación de al menos un tornillo de fijación vertebral en una posición e inclinación determinadas, obtenidas y guiadas mediante dicho software, que comprende
    - un cuerpo (1) longitudinal canulado con un primer extremo (1.1) y un segundo extremo (1.2) opuestos y un orificio (2) pasante según el eje longitudinal, adecuado para el paso a lo largo del mismo de una broca quirúrgica, que comprende al menos un primer tramo (3.1) desde su primer extremo (1.1) hasta una primera sección intermedia (4.1), cuya superficie lateral está formada por al menos tres caras (5) longitudinales cóncavas hacia el exterior, separadas entre sí por un respectivo borde (6) longitudinal, cuya sección es decreciente hacia el primer extremo (1.1) al menos en la zona más próxima al mismo y, donde dicho primer extremo (1.1) está seccionado tal que presenta un contorno con al menos tres puntas (7) agudas y afiladas, cada una de ellas correspondiente a uno de los bordes (6) longitudinales, adecuadas para la fijación del primer extremo (1.1) en el hueso;
    - uno o más sensores (8) ópticos adecuados para su conexión con el software y fijados al cuerpo (1) en una posición más próxima al segundo extremo (1.2) del mismo, y; - una aguja (9) que presenta un primer extremo (9.1) libre con una punta (12) y un segundo extremo (9.2) con unos medios de sujeción amovibles al segundo extremo (1.2) del cuerpo (1), tal que presenta una primera posición situada a lo largo del orificio (2) pasante del cuerpo (1), siendo la longitud de la aguja (9) superior a la del cuerpo (1), tal que la punta (12) de su primer extremo (9.1) sobresale respecto a las puntas (7) del cuerpo (1) y, una segunda posición dispuesta de forma exterior a dicho cuerpo (1).
    2- Instrumental quirúrgico, según la reivindicación 1, donde el primer tramo (3.1) presenta un subtramo (13) de sección constante desde la primera sección intermedia (4.1) hasta una segunda sección intermedia (4.2) más próxima al primer extremo (1.1) del cuerpo (1).
    3- Instrumental quirúrgico, según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, donde el cuerpo (1) comprende un segundo tramo (3.2) cilíndrico que abarca desde la primera sección intermedia (4.1) hasta el segundo extremo (1.2).
    4- Instrumental quirúrgico, según la reivindicación 3, que comprende sendas varillas de agarre (10) que emergen del segundo tramo (3.2) del cuerpo (1) en direcciones opuestas y según la dirección de un eje transversal del mismo.
    5- Instrumental quirúrgico, según cualquiera de las reivindicaciones 3 o 4, que comprende unas concavidades de agarre (11) situadas en el segundo tramo del cuerpo (1).
    6- Instrumental quirúrgico, según las reivindicaciones 4 y 5, donde las concavidades de agarre (11) están dispuestas más próximas al segundo extremo (1.2) del cuerpo (1) que las varillas de agarre (10).
    7- Instrumental quirúrgico, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde al menos un sensor (8) óptico del cuerpo (1) está formado por un sensor de marcas artificiales o por un sensor de marcas naturales.
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