ITPD20110408A1 - PROCEDURE FOR THE CONSTRUCTION OF CUSTOMIZED ANATOMICAL PROSTHESIS - Google Patents
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Description
PROCEDIMENTO PER LA REALIZZAZIONE DI PROTESI ANATOMICHE PERSONALIZZATE PROCEDURE FOR THE REALIZATION OF CUSTOMIZED ANATOMICAL PROSTHESES
DESCRIZIONE DESCRIPTION
Il presente trovato ha per oggetto un procedimento per la realizzazione di protesi anatomiche personalizzate. The present invention relates to a method for making customized anatomical prostheses.
La descrizione che segue à ̈ riferita in particolare ad un procedimento per la ricostruzione ossea, che può comunque essere impiegato anche per la ricostruzione di parti molli del corpo. The following description refers in particular to a procedure for bone reconstruction, which can however also be used for the reconstruction of soft parts of the body.
L'impiego di protesi à ̈ ampiamente diffuso per sostituire in parte o completamente un segmento corporeo malato o danneggiato a seguito di eventi traumatici o di interventi chirurgici. The use of prostheses is widely used to partially or completely replace a diseased or damaged body segment following traumatic events or surgery.
Ad oggi, tuttavia, per i chirurghi risulta difficile, se non impossibile, ripristinare lo stato originario del paziente in modo da riprodurre fedelmente l’aspetto esteriore originario o la corretta morfologia scheletrica. Come accade per le fratture scomposte, generalmente il chirurgo può condurre un intervento mirato ad asportare eventuali frammenti ossei e a riportare i monconi di frattura nella loro posizione fisiologica e naturale applicando, se necessario, placche metalliche di forma standardizzata che vengono adattate in sede di intervento per mantenere solidali i monconi favorendone la ricongiunzione. To date, however, it is difficult, if not impossible, for surgeons to restore the patient's original state in order to faithfully reproduce the original appearance or correct skeletal morphology. As with displaced fractures, the surgeon can generally carry out an intervention aimed at removing any bone fragments and returning the fracture stumps to their physiological and natural position by applying, if necessary, standardized metal plates that are adapted during the operation to keep the abutments solid, favoring their rejoining.
Con questa tecnica si ottengono risultati che dipendono, oltre che dalla complessità del caso, dalla capacità del chirurgo e dalla sua esperienza. With this technique, results are obtained which depend not only on the complexity of the case but also on the surgeon's ability and experience.
Inoltre, tali tipi di placche devono essere agganciate ai monconi di frattura mediante viti e spesso, per assicurarne l'allineamento e la formazione del callo osseo, devono essere applicate a zone relativamente estese delle parti coinvolte. Furthermore, these types of plates must be attached to the fracture abutments by means of screws and often, to ensure their alignment and the formation of the callus, they must be applied to relatively large areas of the involved parts.
Questa tecnica operatoria non consente di ripristinare perfettamente né la forma né la funzionalità originaria dell'osso e, come spesso accade per gli sportivi professionisti, traumi di questo tipo impediscono di proseguire l'attività sportiva agonistica, con enormi danni economici per il team che li stipendia, per loro stessi e spesso anche per la compagnia assicurativa che ne ha assunto il rischio. This surgical technique does not allow to perfectly restore neither the shape nor the original function of the bone and, as often happens for professional sportsmen, traumas of this type prevent the continuation of competitive sporting activity, with enormous economic damage for the team. that pays them, for themselves and often also for the insurance company that has taken on the risk.
Nel caso in cui sia necessaria la sostituzione della porzione corporea danneggiata, vengono adoperate protesi di dimensioni e forme standardizzate che non riproducono fedelmente la forma originale della parte scheletrica compromessa (o di una parte molle come accade ad esempio nella chirurgia estetica) e che spesso sono molto più grandi o più piccole di quelle danneggiate. In case it is necessary to replace the damaged body portion, prostheses of standardized dimensions and shapes are used that do not faithfully reproduce the original shape of the compromised skeletal part (or of a soft part as happens for example in cosmetic surgery) and which often are much larger or smaller than the damaged ones.
Inoltre, nel caso di evento traumatico la situazione operatoria può essere talmente complessa che risulta impossibile ottenere risultati ottimali, avendo a disposizione esclusivamente dati digitali, come ad esempio quelli ottenibili con la risonanza magnetica, relativi esclusivamente alla situazione compromessa e non a quella originaria. Furthermore, in the case of a traumatic event, the operating situation can be so complex that it is impossible to obtain optimal results, having only digital data available, such as those obtainable with magnetic resonance, relating exclusively to the compromised situation and not to the original one.
Spesso sono necessari interventi invasivi, imprecisi e di lunga durata, anche per quanto concerne i tempi di degenza postoperatoria e di riabilitazione, senza comunque garantire al paziente risultati esenti da menomazioni. Invasive, imprecise and long-lasting interventions are often required, also with regard to postoperative hospitalization and rehabilitation times, without however guaranteeing the patient results free from impairments.
Non avere informazioni certe relative alla conformazione originaria del paziente mette in evidenza i limiti di questa tecnica legati all’esperienza e all'abilità del chirurgo, che vanno a discapito dell'accuratezza dell’intervento. Not having certain information relating to the original conformation of the patient highlights the limitations of this technique linked to the experience and skill of the surgeon, which are to the detriment of the accuracy of the operation.
Anche le protesi atte a sostituire parti molli, come nel caso di porzioni facciali o di altri distretti corporei, danno all’individuo un aspetto estetico postoperatorio differente da quello originario. Even prostheses designed to replace soft parts, as in the case of facial portions or other parts of the body, give the individual a postoperative aesthetic appearance different from the original one.
Il compito del presente trovato à ̈ quello di implementare un procedimento per la realizzazione di protesi anatomiche che riproducano fedelmente un segmento corporeo nel suo aspetto originario. Nell'ambito di tale compito, uno scopo del trovato à ̈ quello di permettere all'individuo di tornare, con l'intervento chirurgico, al suo aspetto estetico originario. The aim of the present invention is to implement a process for manufacturing anatomical prostheses which faithfully reproduce a body segment in its original aspect. Within this aim, an object of the invention is to allow the individual to return, with the surgical intervention, to his original aesthetic appearance.
Un altro scopo del trovato à ̈ quello di dare alle compagnie assicurative che forniscono polizze infortuni e malattie la possibilità di abbattere notevolmente i costi per le riabilitazioni e delle spese inerenti il riconoscimento dell’invalidità permanente che molte operazioni mal riuscite comportano. Another object of the invention is to give the insurance companies which supply accident and illness policies the possibility to considerably reduce the costs for rehabilitation and the expenses inherent in the recognition of the permanent disability that many unsuccessful operations involve.
Un ulteriore scopo del trovato à ̈ quello di proporre protesi la cui applicazione renda meno invasivi gli interventi chirurgici. A further object of the invention is to propose prostheses whose application makes surgical interventions less invasive.
Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un procedimento per la realizzazione di protesi anatomiche personalizzate, caratterizzato dal fatto di comprendere le seguenti fasi: This task, as well as these and other purposes that will appear better later, are achieved by a procedure for the production of customized anatomical prostheses, characterized by the fact that it includes the following phases:
- acquisizione di dati relativi alla struttura corporea originale di un individuo e generazione di un modello virtuale completo di detta struttura corporea, - acquisition of data relating to the original body structure of an individual and generation of a complete virtual model of said body structure,
- salvataggio del file contenente detto modello virtuale completo sua archiviazione in una banca dati, - saving the file containing said complete virtual model and archiving it in a database,
- selezione di una porzione di modello virtuale completo che comprende una porzione virtuale originale corrispondente ad una porzione corporea danneggiata o irrecuperabile; - selection of a portion of a complete virtual model comprising an original virtual portion corresponding to a damaged or irrecoverable body portion;
- generazione di un modello virtuale di protesi anatomica personalizzata che comprende una porzione virtuale sostitutiva di detta porzione corporea danneggiata o irrecuperabile, - generation of a virtual model of customized anatomical prosthesis that includes a virtual replacement portion of said damaged or irrecoverable body portion,
- formazione di detta protesi anatomica personalizzata, atta sostituire detta porzione corporea danneggiata o irrecuperabile, essendo detta protesi anatomica personalizzata implementazione di detto modello virtuale di protesi anatomica personalizzata. - formation of said customized anatomical prosthesis, capable of replacing said damaged or irrecoverable body portion, said customized anatomical prosthesis being implementation of said virtual model of customized anatomical prosthesis.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, del procedimento per la realizzazione di protesi secondo il trovato, illustrata, a titolo indicativo e non limitativo, negli uniti disegni, in cui: Further characteristics and advantages of the invention will become clearer from the description of a preferred, but not exclusive, embodiment of the method for making prostheses according to the invention, illustrated, by way of non-limiting example, in the accompanying drawings, in which:
- la figura 1 illustra il modello virtuale completo della struttura corporea; - figure 1 illustrates the complete virtual model of the body structure;
- la figura 2 illustra il modello virtuale completo della struttura corporea, limitatamente alla parte ossea; - figure 2 illustrates the complete virtual model of the body structure, limited to the bony part;
- la figura 3 illustra la porzione di modello virtuale completo; Figure 3 illustrates the portion of the complete virtual model;
- la figura 4 illustra la porzione corporea danneggiata o irrecuperabile; - figure 4 illustrates the damaged or irrecoverable body portion;
- la figura 5 illustra il modello virtuale di protesi anatomica personalizzata; - figure 5 illustrates the virtual model of customized anatomic prosthesis;
- la figura 6 illustra l'applicazione della protesi anatomica personalizzata realizzata mediante il procedimento secondo il trovato. Figure 6 illustrates the application of the customized anatomical prosthesis made by means of the method according to the invention.
Con riferimento alle figure citate, un procedimento secondo il trovato comprende una prima fase di acquisizione dei dati relativi alla struttura corporea originale di un individuo adulto e la generazione di un modello virtuale completo 10b della sua struttura corporea. L'acquisizione di dati può avvenire mediante Tomografia Assistita dal Computer (TAC) oppure mediante Risonanza Magnetica Nucleare (RMN), o per combinazione delle due tecniche oppure mediante altra tecnologia che restituisce dati tridimensionali idonei alla progettazione CAD. With reference to the aforementioned figures, a method according to the invention comprises a first step of acquiring data relating to the original body structure of an adult individual and the generation of a complete virtual model 10b of his body structure. Data acquisition can be done by Computer Assisted Tomography (CT) or by Nuclear Magnetic Resonance (NMR), or by combination of the two techniques or by other technology that returns three-dimensional data suitable for CAD design.
Con l’acquisizione à ̈ possibile creare, mediante appositi programmi, il modello virtuale completo 10b del tipo illustrato in figura 2, che in questo esempio descritto à ̈ una rappresentazione tridimensionale dello scheletro completo dell'individuo. With the acquisition it is possible to create, by means of special programs, the complete virtual model 10b of the type illustrated in figure 2, which in this example described is a three-dimensional representation of the complete skeleton of the individual.
Nella successiva fase del procedimento il file contenente tale modello virtuale completo 10b viene salvato e archiviato in una banca dati certificata che lo mantiene pronto e disponibile per l'eventuale utilizzo. In the subsequent phase of the procedure, the file containing this complete virtual model 10b is saved and stored in a certified database which keeps it ready and available for any use.
Nel caso dovesse subentrare la necessità per l'individuo di subire un intervento che preveda la sostituzione di una porzione corporea danneggiata 13 o irrecuperabile, il file viene prelevato dalla banca dati e si passa alla fase di selezione di una porzione di modello virtuale completo 11, che comprende una porzione virtuale originale 12 corrispondente alla porzione corporea danneggiata o irrecuperabile 13. If the need arises for the individual to undergo an intervention that involves the replacement of a damaged or irrecoverable body portion 13, the file is taken from the database and one moves on to the selection phase of a portion of the complete virtual model 11, which comprises an original virtual portion 12 corresponding to the damaged or irrecoverable body portion 13.
Segue la fase di generazione di un modello virtuale di protesi anatomica personalizzata 14 che comprende una porzione virtuale sostitutiva 15 della porzione corporea danneggiata o irrecuperabile 13. This is followed by the step of generating a virtual model of customized anatomical prosthesis 14 which includes a virtual replacement portion 15 of the damaged or irrecoverable body portion 13.
In particolare, quando la suddetta necessità deriva da un evento traumatico o degenerativo che compromette la struttura ossea dell'individuo, il modello virtuale di protesi anatomica personalizzata 14 riproduce parti ossee. In particular, when the aforementioned need derives from a traumatic or degenerative event that compromises the individual's bone structure, the virtual model of customized anatomical prosthesis 14 reproduces bone parts.
Come visibile in figura 5, durante la medesima fase à ̈ anche vantaggiosamente possibile integrare la porzione virtuale sostitutiva 15 con almeno un modello virtuale di connettore 16. As can be seen in Figure 5, during the same phase it is also advantageously possible to integrate the virtual replacement portion 15 with at least one virtual model of connector 16.
Nell’esempio illustrato il modello virtuale di connettore 16 à ̈ una dima di foratura, la porzione virtuale sostitutiva 15 à ̈ provvista di alveoli per il fissaggio dei tendini per le articolazioni delle dita mediante due viti 17 da chiudere sulla porzione ossea residua 18. In the example shown, the virtual model of connector 16 is a drilling template, the virtual replacement portion 15 is provided with alveoli for fixing the tendons for the finger joints by means of two screws 17 to be closed on the residual bone portion 18.
L'ultima fase del procedimento prevede la formazione della protesi anatomica personalizzata 14a, che à ̈ implementazione del modello virtuale di protesi anatomica personalizzata 14 e che à ̈ atta a sostituire la porzione corporea danneggiata o irrecuperabile 13 illustrata in figura 4. The last phase of the procedure involves the formation of the customized anatomical prosthesis 14a, which is the implementation of the virtual model of the customized anatomical prosthesis 14 and which is designed to replace the damaged or irrecoverable body portion 13 illustrated in figure 4.
Tale fase avviene per prototipazione rapida e impiega tecniche sottrattive o additive di materiale. This phase takes place by rapid prototyping and uses subtractive or additive techniques of material.
In particolare, per protesi rigide come quelle ossee essa può avvenire con tecniche additive impiegando, preferibilmente, la sinterizzazione laser selettiva di polveri metalliche, con eventualmente lavorazioni di finitura superficiale. In particular, for rigid prostheses such as bone ones, it can be done with additive techniques, preferably using the selective laser sintering of metal powders, possibly with surface finishing processes.
In un altro caso particolare in cui un evento traumatico o degenerativo comprometta la struttura non ossea dell'individuo, a partire dal modello virtuale completo 10a à ̈ possibile riprodurre parti non rigide, quali ad esempio possono essere porzioni facciali o vasi sanguigni. In another particular case in which a traumatic or degenerative event compromises the non-osseous structure of the individual, starting from the complete virtual model 10a it is possible to reproduce non-rigid parts, such as for example facial portions or blood vessels.
La protesi anatomica personalizzata così prodotta, ossea o non ossea, permette al chirurgo di operare con un elemento che à ̈ sostanzialmente una fedele replica anatomica del segmento corporeo nella sua forma originaria. The customized anatomical prosthesis produced in this way, bony or non-bony, allows the surgeon to operate with an element that is essentially a faithful anatomical replica of the body segment in its original form.
Una eventuale resezione ossea può essere circoscritta alla sola porzione ossea danneggiata e, a seguito di fratture scomposte che compromettono particolarmente la funzionalità della parte, il suo impiego può sostituire quello delle placche metalliche o di chiodi che comprometterebbero la riabilitazione del paziente menomandolo. A possible bone resection can be limited only to the damaged bone portion and, following displaced fractures that particularly compromise the functionality of the part, its use can replace that of metal plates or nails that would compromise the patient's rehabilitation by impairing him.
È infatti da notare che la protesi anatomica personalizzata, replicando il segmento osseo originale, assicura un posizionamento preciso dei monconi di frattura e una perfetta congruenza con la porzione ossea residua, a favore di una migliore unione tra le parti. In fact, it should be noted that the customized anatomical prosthesis, by replicating the original bone segment, ensures precise positioning of the fracture abutments and perfect congruence with the residual bone portion, in favor of a better union between the parts.
Questi vantaggi risultano ancora più evidenti quando la protesi anatomica personalizzata comprende anche strutture di connessione controsagomate ai mezzi di fissaggio di una dima chirurgica da impiegare durante l'operazione. These advantages are even more evident when the customized anatomical prosthesis also includes counter-shaped connection structures to the fixing means of a surgical guide to be used during the operation.
Da tali considerazioni appare evidente che, con l'impiego di protesi anatomiche personalizzate prodotte mediante il procedimento secondo il trovato, le operazioni chirurgiche possono essere condotte in modo meno invasivo, più agevole e più preciso, restituendo al paziente un livello di funzionalità e di estetica della parte operata più vicini a quelli originari rispetto ai livelli ottenibili con le protesi ad oggi in uso. From these considerations it is evident that, with the use of customized anatomical prostheses produced by the method according to the invention, the surgical operations can be carried out in a less invasive, easier and more precise way, restoring to the patient a level of functionality and aesthetics. of the operated part closer to the original ones than the levels obtainable with the prostheses currently in use.
Si à ̈ in pratica constatato come il trovato raggiunga il compito e gli scopi preposti mettendo a punto un procedimento in grado di realizzare protesi anatomiche personalizzate replicanti segmenti corporei nella loro forma e dimensione originarie, che possono riportare il paziente alla situazione sana originaria. In practice it has been found that the invention achieves the intended aim and objects by developing a process capable of producing customized anatomical prostheses replicating body segments in their original shape and size, which can restore the patient to the original healthy situation.
Un altro vantaggio del procedimento secondo il trovato à ̈ legato alla possibilità di attingere in qualsiasi momento al modello virtuale salvato nella banca dati e poter così fornire al chirurgo informazioni precise relative allo stato originario della parte sulla quale intervenire, senza dover approssimare soluzioni determinate dal materiale a disposizione del chirurgo. Another advantage of the method according to the invention is linked to the possibility of drawing on the virtual model saved in the database at any time and thus being able to provide the surgeon with precise information relating to the original state of the part on which to intervene, without having to approximate solutions determined by the material available to the surgeon.
Benché il procedimento secondo il trovato sia stato descritto riportando per lo più illustrazioni relative a porzioni ossee e protesi ortopediche personalizzate, esso si presta anche alla produzione di protesi destinate ad altri distretti corporei, come le arcate dentali, oppure, come detto, alla produzione di protesi atte a sostituire parti molli, come nella chirurgia estetica, permettendo al paziente di recuperare anche l'aspetto esteriore originario. Infatti alcune tecniche di acquisizione impiegabili per tale procedimento, come la risonanza magnetica, forniscono immagini dei tessuti molli. Although the method according to the invention has been described by reporting mostly illustrations relating to bone portions and customized orthopedic prostheses, it is also suitable for the production of prostheses intended for other body areas, such as dental arches, or, as mentioned, for the production of prostheses designed to replace soft parts, as in cosmetic surgery, allowing the patient to recover even the original external appearance. In fact, some acquisition techniques that can be used for this procedure, such as magnetic resonance, provide images of soft tissues.
In pratica, le tecniche e i materiali impiegati, purché compatibili con l'uso specifico, nonché le dimensioni e le forme contingenti, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze e dello stato della tecnica. In practice, the techniques and materials employed, so long as compatible with the specific use, as well as the contingent shapes and dimensions, may be any according to the requirements and the state of the art.
Ove le caratteristiche e le tecniche menzionate in qualsiasi rivendicazione siano seguite da segni di riferimento, tali segni sono stati apposti al solo scopo di aumentare l'intelligibilità delle rivendicazioni e di conseguenza tali segni di riferimento non hanno alcun effetto limitante sull'interpretazione di ciascun elemento identificato a titolo di esempio da tali segni di riferimento. Where the features and techniques mentioned in any claim are followed by reference marks, these marks have been affixed for the sole purpose of increasing the intelligibility of the claims and consequently these reference marks have no limiting effect on the interpretation of each element. identified by way of example by these reference signs.
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-
2011
- 2011-12-23 IT IT000408A patent/ITPD20110408A1/en unknown
Patent Citations (3)
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