ITMI20070844A1 - Dispositivo per la rilevazione delle forze articolari - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo per la rilevazione delle forze articolari.

In particolare, l'invenzione concerne un dispositivo per la rilevazione delle forze articolari, per la misura dello stato di sforzo presente all'interno di un'articolazione, quale ad esempio un ginocchio. Il dispositivo è mini-invasivo e rileva stato di sforzo meccanico presente all'interno della capsula articolare del ginocchio, in differenti condizioni di carico, in diverse posizioni relative di femore e tibia, ed in condizioni dinamiche. Dall'insieme di queste misurazioni, effettuate su entrambi i compartimenti (mediale e laterale), si deducono informazioni sulla condizione di sbilanciamento meccanico dell'articolazione.

Il brevetto statunitense US5503162 descrive uno strumento artroscopico che valuta lo sforzo resistente espresso dalla cartilagine del ginocchio tramite un sistema di sollecitazione meccanico controllato in modo automatico da computer. In parallelo, un trasduttore di forza misura la resistenza meccanica del tessuto.

La Richiedente ha osservato che tuttavia tale dispositivo non è in grado di produrre misure relative a sforzi trasferiti tra interfacce ossocartilagine né tanto meno osso-osso.

La domanda di brevetto US2002049382 descrive un dispositivo artroscopico per misurare sia lo spessore della cartilagine tramite il principio degli ultrasuoni sia le proprietà visco-elastiche della cartilagine del menisco, tramite un sensore di forza integrato all'interno del dispositivo.

La Richiedente osserva che anche questo dispositivo non è utilizzabile per la misura di sforzi agenti all'interno dell'articolazione del ginocchio.

Lo stato di sforzo all'interno del ginocchio viene misurato attraverso il dispositivo proposto nel brevetto US5360016, in cui si propone una protesi tibiale strumentata con sensori di forza. Comunque, si osserva che questo strumento richiede un accesso invasivo (protesi totale di ginocchio) per il posizionamento della protesi sul piatto tibiale preparato chirurgicamente.

Analogamente, nel brevetto US6821299 si descrive una protesi di ginocchio impiantabile per la misura invivo delle tre componenti di forza e tre di momento. Anche in tale documento permangono i limiti dell'accesso chirurgico invasivo e la sua utilizzabilità solo nei casi di realizzazione di una protesi .

Nel brevetto US5494045 viene descritto un dispositivo per la misura della resistenza meccanica di tessuto cartilagineo. Lo strumento ha forma allungata ed è utilizzabile tramite procedura artroscopica. Esso è inoltre dotato di un sistema di sollecitazione meccanica e di un trasduttore di misura.

La Richiedente ha osservato che tuttavia tale dispositivo non si presta a misure di sforzi tipici agenti sull'articolazione del ginocchio nel suo complesso .

La Richiedente ha percepito l'esigenza di ottenere una sempre più sofisticata conoscenza della meccanica articolare, specifica per ogni paziente, immediatamente disponibile in sede pre-operatoria o direttamente intra-operatoria con una tecnica miniinvasiva propria dell'intervento artroscopico. Il dispositivo secondo la presente invenzione garantisce la possibilità di misurare un ampio spettro di ampiezze dello sforzo articolare (0.1N-250N) con elevata risoluzione. Tali informazioni possono essere utilizzate per migliorare la qualità dell'intervento chirurgico, a seguito di patologie o traumi, finalizzato al ripristino delle condizioni meccaniche fisiologiche. Il dispositivo è applicabile per la registrazione della pressione articolare, dell'area di contatto e dei livelli di sforzo a monte e a valle dell'intervento di riparazione della cartilagine meniscale, per la verifica del bilanciamento legamentoso a seguito di interventi di artroplastica di ginocchio con tecnica mini-invasiva. In aggiunta, si prevede che l'uso del dispositivo proposto possa essere facilmente esteso alla valutazione dello stato di sforzo di altre articolazioni come spalla e caviglia sia per artroplastica che per la chirurgia dei legamenti.

Un aspetto della presente invenzione riguarda un dispositivo per la rilevazione di sforzi articolari caratterizzato dal fatto di comprendere uno stelo cavo, che contiene al suo interno un fluido incomprimibile, ad una estremità di tale stelo essendo presente una porzione deformabile sensibile alle sollecitazioni, alla estremità opposta dello stelo rispetto a quella che presenta la porzione deformabile essendo presente almeno un sensore di pressione atto a misurare le sollecitazioni esercitate sulla porzione deformabile dello stelo stesso.

Le caratteristiche ed i vantaggi del dispositivo di rilevazione secondo la presente invenzione saranno meglio chiari ed evidenti dalla descrizione seguente, esemplificativa e non limitativa, di una forma di realizzazione con riferimento alle figure allegate in cui:

• in figura 1 si illustra schematicamente un dispositivo di rilevazione secondo la presente invenzione posto in posizione operativa nel ginocchio di un paziente e che comunica con una unità di elaborazione;

• nelle figure 2a e 2b si illustra schematicamente il dispositivo di rilevazione secondo la presente invenzione.

Con riferimento alle citate figure il dispositivo secondo la presente invenzione comprende uno stelo cavo 2, preferibilmente sostanzialmente rigido, del tipo tubo artroscopico, realizzato in un materiale bio-compatibile, quale ad esempio acciaio chirurgico. Tale tubo è atto a contenere un fluido incomprimibile (ad esempio una soluzione acquosa a pH neutro, comunque non a diretto contatto con le strutture biologiche) . Ad una estremità di tale tubo è presente una porzione deformabile 3 sensibile alle sollecitazioni, ad esempio di compressione che debbono essere misurate. Alla estremità opposta del tubo rispetto a quella che presenta la porzione deformabile è presente almeno un sensore di pressione 4 ed una scheda elettronica 5 atta a ricevere ed elaborare il segnale di tale almeno un sensore. Il sensore di pressione misura le sollecitazioni esercitate sulla porzione deformabile, che sono trasmesse tramite il liquido incomprimibile presente all'interno dello stelo cavo al sensore di pressione. Tale scheda inoltre è in grado di tradurre e trasferire (ad esempio in telemetria) i segnali ad una unità elettronica di elaborazione 6 esterna.

Operativamente, il dispositivo è vantaggiosamente inserito chirurgicamente nel ginocchio, attraverso un accesso attraverso la cute minimo (incisione), e introdotto all'interno della capsula articolare. La sua estremità sensibile (la porzione flessibile 3) viene posizionata tra la cartilagine ossea e la cartilagine meniscale nella opportuna sede di misura. In questa fase di posizionamento, il chirurgo è guidato da una classica visione artroscopica garantita dall'utilizzo di un artroscopio, inserito all'interno del ginocchio attraverso un accesso di tipo mini-invasivo differente da quello utilizzato per il dispositivo di misura proposto.

Lo stato di sforzo meccanico presente deforma il setto e la variazione di pressione indotta nel fluido all'interno dello stelo del dispositivo viene trasferita verso all'altra estremità dello stelo (esterna al paziente) e misurata dai sensori di pressione.

La scheda elettronica garantisce il trattamento del segnale ed il trasferimento verso una unità esterna di elaborazione o di semplice visualizzazione.

Il dispositivo è applicabile per la registrazione della pressione articolare, dell'area di contatto e dei livelli di sforzo a monte ed a valle di un intervento riparazione della cartilagine meniscale, per la verifica del bilanciamento legamentoso a seguito di interventi di artroplastica di ginocchio con tecnica mini-invasiva. In aggiunta, il dispositivo secondo la presente invenzione può essere facilmente utilizzato per valutare lo stato di sforzo di altre articolazioni come spalla e caviglia sia per artroplastica che per la chirurgia dei legamenti. L'utilizzo di più sensori di pressione posti in parallelo (cioè tutti misuranti la stessa sollecitazione trasmessa dal liquido nello stelo) è vantaggioso in quanto aumenta l'affidabilità della misurazione. Inoltre, la non comprimibilità del liquido, garantisce che il segnale sia trasferito senza perdita verso l'estremità opposta del tubo dove sono presenti i sensori.

Vantaggiosamente, tale dispositivo è provvisto di una sorgente propria di alimentazione ad esempio a bassa tensione (5V) che alimenta sia i sensori di pressione che la circuiteria di trattamento ed elaborazione del segnale.

Tale elaborazione del segnale può comprendere vantaggiosamente una conversione del segnale stesso in formato digitale per essere poi trasmesso via telemetria alla unità di elaborazione in tale formato.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per la rilevazione di sforzi articolari caratterizzato dal fatto di comprendere • uno stelo cavo (2), che contiene al suo interno un fluido incomprimibile, • ad una estremità di tale stelo essendo presente una porzione deformabile (3) sensibile alle sollecitazioni, • alla estremità opposta dello stelo rispetto a quella che presenta la porzione deformabile essendo presente almeno un sensore di pressione (4) atto a misurare le sollecitazioni esercitate sulla porzione deformabile dello stelo stesso.
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui tale stelo cavo è sostanzialmente un tubo rigido.
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, comprendente ulteriormente associata a tale almeno un sensore di pressione una scheda elettronica (5) atta a ricevere ed elaborare il segnale di tale almeno un sensore.
4. 4. Dispositivo secondo la rivendicazione 3, in cui tale scheda è in grado di tradurre e trasmettere i segnali dei sensori ad una unità elettronica di elaborazione (6) esterna.
5. 5. Dispositivo secondo la rivendicazione 4, in cui tale trasmissione dei segnali è una trasmissione in telemetria.
6. 6. Dispositivo secondo la rivendicazione 3, in cui tale scheda converte il segnale dei sensori in formato digitale.
7. 7. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, atto ad essere inserito in artroscopia in una articolazione.
8. 8. Dispositivo secondo la rivendicazione 7, in cui tale articolazione è un ginocchio o una caviglia.
9. 9. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui lo stelo è realizzato in un materiale bio-compatibile ed il fluido incomprimibile è una soluzione acquosa a pH neutro.
10. 10. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, comprendete una pluralità di sensori di pressione posti in parallelo tra loro.