ITFI20080029A1

ITFI20080029A1 - Guida di taglio universale per interventi di protesi totale di ginocchio.

Info

Publication number: ITFI20080029A1
Application number: IT000029A
Authority: IT
Inventors: Simone Bignozzi; Maurilio Marcacci; Laura Nofrini
Original assignee: I & S R L
Priority date: 2008-02-21
Filing date: 2008-02-21
Publication date: 2009-08-22
Also published as: EP2092899A3; EP2092899A2

Description

Domanda di Brevetto per Invenzione Industriale dal titolo:

“Guida di taglio universale per interventi di protesi totale di ginocchio”

Campo dell’invenzione

L’invenzione si riferisce al campo degli strumenti utilizzati in chirurgia ortopedica.

Stato della tecnica

Le protesi articolari, e le protesi di revisione, sono dispositivi chirurgicamente impiantabili utilizzati per sostituire, totalmente o parzialmente, un’articolazione malata o danneggiata all'interno del sistema muscolo-scheletrico di un umano o di un animale, ripristinando il corretto allineamento degli arti inferiori e ristabilendo un corretto bilanciamento legamentoso.

L’artroprotesi di ginocchio è una procedura per la sostituzione delle componenti dell’articolazione di ginocchio danneggiati da un trauma o una malattia.

L’intervento di artroprotesi totale del ginocchio rappresenta la tecnica chirurgica di elezione in tutte le forme di avanzata artropatia degenerativa che colpiscono questa articolazione.

Come noto, durante l’intervento chirurgico le superfìci malate costituenti l’articolazione del ginocchio vengono rimosse e sostituite con superfici metalliche di forma sostanzialmente identica per formare la nuova articolazione.

L’applicazione della chirurgia mini-invasiva alla protesi totale di ginocchio costituisce una tendenza non eludibile nel momento in cui l’opportunità di conservare quanto più possibile le strutture anatomiche si è affermato anche nel riscontro clinico.

La mini-invasività degli interventi protesici a ginocchio è garantita sia utilizzando protesi sempre più piccole, che riducono la quantità di osso da asportare, lasciandolo quanto più intatto possibile, sia utilizzando strumenti che riducono il danno biologico permettendo un recupero più veloce.

Per l'inserimento degli elementi costituenti la protesi il chirurgo durante l’operazione deve compiere due resezioni ossee ed in particolar modo una sul femore distale e l’altra sulla tibia prossimale. Per effettuare tali tagli il chirurgo si avvale dell’utilizzo della guida di taglio che permette di guidare la fresa.

Attualmente le tecniche chirurgiche manuali prevedono guide di taglio in cui la caratteristica di mini-invasività esclude la universalità tra arto destro e sinistro; e viceversa. Di conseguenza la guida di taglio rappresenta uno strumento che incide notevolmente suH’invasività e dunque i tempi di riabilitazione, e sui costi di produzione essendo presente sotto quattro diverse forme in base all’arto da sezionare con i relativi strumenti accessori e castelli di supporto.

Inoltre va considerato che la chirurgia mini-invasiva trae dei grossi benefici dall’impiego di tecniche chirurgiche assistite dal calcolatore. Infatti i sistemi di navigazione consentono di aumentare il feedback visivo all’operatore, integrando immagini tratte dalla scena reale con strutture virtuali ricavate da dati acquisiti sul paziente.

Alla luce di quanto sopra riportato è evidente l'importanza di poter disporre di una guida tale da essere usata per il taglio sia tibiale che femorale sia dell’arto destro che sinistro e capace di essere al contempo compatibile con i sistemi per la chirurgia assistita per ottimizzarne l’utilizzo e salvaguardare l’applicazione dagli eventuali problemi dovuti alla miniinvasività.

Breve descrizione delle figure:

la Figura 1 rappresenta una vista isometrica della guida di taglio;

la Figura 2 rappresenta la vista superiore della guida di taglio;

la Figura 3a rappresenta la vista esplosa del montaggio della guida di taglio con la spina di supporto 8 e il manico 7 per la resezione femorale su gamba sinistra, nel caso di accesso mediale;

la Figura 3b rappresenta la vista del montaggio della guida di taglio sul femore di gamba sinistra con la spina di supporto 8 e il manico 7, nel caso di accesso mediale;

la Figura 4a rappresenta la vista esplosa del montaggio della guida di taglio con la spina di supporto 8 e il manico 7 per la resezione tibiale su gamba sinistra, nel caso di accesso mediale;

la Figura 4b rappresenta il montaggio della guida di taglio sulla tibia di gamba sinistra, con spina di supporto 8 e manico 7, nel caso di accesso mediale.

Descrizione dettagliata dell'invenzione

La presente invenzione consente di superare i problemi suddetti grazie ad una guida di taglio capace di essere utilizzata per il taglio sia tibiale che femorale sia dell’arto destro che sinistro.

Come si vede dalle figure sopra brevemente illustrate, la guida di taglio oggetto della presente invenzione comprende un corpo solido 12 avente forma arcuata con una curvatura tale da avvicinarsi a quella di una generica tibia prossimale e femore distale, in modo da consentirne l’utilizzo ottimale durante la resezione ossea prevista.

Preferibilmente, a scopo di alleggerimento, il corpo 12 presenta, almeno un foro centrale 13 ed il corpo stesso è opportunamente assottigliato dove possibile (vedi concavità 14) in modo da diminuire più possibile l’impiego di materiale, inoltre gli spigoli sono preferibilmente smussati (come mostrato in Fig. 1 ) in modo da ottimizzarne la mini-invasività durante l’intervento.

Il corpo 12 presenta poi una pinna laterale 10 che ne consente l’inserimento sotto il tendine rotuleo senza danneggiarlo permettendo inoltre il corretto posizionamento della guida di taglio per le resezioni ossee in accordo con i principi di mini-invasività.

Nei corpo 12 è presente una fenditura passante 5 (qui di seguito indicata con il termine slot) disposta lungo la curvatura del corpo 12 in posizione mediana in modo che il corpo 12 risulti simmetrico rispetto ad essa.

La slot 5 consente il passaggio e la guida di una sega oscillante (non mostrata in figura) che provvede al taglio dell’osso. Come si vede in figura 2 il profilo arcuato consente di poter ruotare la sega oscillante in un range, lungo lo slot, tale da far raggiungere facilmente tutte le zone da resecare. Inoltre il corpo 12 presenta un foro 2, ricavato perpendicolarmente rispetto al piano che contiene la slot 5, e disposto in prossimità della pinna laterale 1 0, capace di impegnarsi con una spina di supporto; il foro 2 è passante dunque simmetricamente su entrambi i lati della guida consentendo l’uso della spina di tibia e femore per la gamba destra e sinistra.

La spina di supporto consente al chirurgo di fissare la guida di taglio affosso interessato durante la pianificazione del taglio lasciando liberi due gradi di libertà per la scelta definitiva del posizionamento del piano di taglio, avendo eliminato un grado di libertà col vincolo della spina nell’osso. Secondo l’invenzione è prevista una spina di supporto per il femore e per la tibia.

Come si vede dalle figure 4a-3a la spina 8 è preferibilmente costituita da una struttura solida di forma essenzialmente ad U in cui un braccio di detta U è capace di impegnarsi nel foro 2 mentre l’altro braccio è appuntito in modo da potersi conficcare nell’osso.

Le spine secondo l’invenzione come sopra descritte garantiscono un accesso e fissaggio mini-invasivo, differentemente dai fittoni intramidollari invasivi usualmente utilizzati in questi interventi chirurgici.

Simmetricamente rispetto alla slot 5 sono disposti otto fori (ponendo la pinna 10 a destra, ce ne sono quattro sopra 4 e quattro sotto 8 la slot 5). Per ogni lato della guida, il primo foro consente il fissaggio dello slope, i due fori centrali sono paralleli tra loro ed obliqui per consentire l’inserimento della guida, mentre l’ultimo foro vicino alla pinna consente il fissaggio mediale.

Inoltre sono previste due sedi 1 e 3 capaci di impegnarsi con mezzi di impegno complementari di un manico 7 per la guida navigata.

La sede 1 è utilizzata per inserirvi il manico 7 in caso di resezione femorale; mentre la sede 3 invece è usata in caso di resezione tibiale. Di conseguenza dette sedi 1 e 3 si trovano in diverse posizioni a causa del diverso posizionamento della guida a seconda del taglio: la sede 1 è posizionata simmetricamente rispetto alla slot 5 per potervi accedere da entrambi i lati, mentre la sede 3 è posizionata sulla linea della slot.

L’uso della guida secondo l’invenzione è estremamente semplice e versatile.

ln base all’osso da tagliare ed alla gamba a cui appartiene, il chirurgo fissa la guida di taglio all’osso nella posizione necessaria (seguendo le indicazioni etichettate presenti sulla guida stessa).

La scelta dei fori da utilizzare (da un lato o dall’altro della slot) per l'inserimento dei pin (da un lato o dall’altro della slot) per l'inserimento dei pin che servono per il fissaggio all’osso (non rappresentati in figura) varia in base alle caratteristiche dell’intervento per permettere il fissaggio della guida alla porzione di osso che rimarrà in loco dopo la resezione.

Come detto la geometria della guida secondo l’invenzione è tale da consentine l’utilizzo sia perr accesso mediale che per accesso laterale. Più specificatamente per accesso mediale i pin dovranno essere inseriti nei fori 9 per femore destro e tibia sinistra; nei fori 4 per femore sinistro e tibia destra. Differentemente per accesso laterale i pin dovranno essere inseriti nei fori 4 per il femore destro e la tibia sinistra; altrimenti dovranno essere inseriti i pin nei fori 9 per tagliare il femore sinistro e la tibia destra. Il chirurgo inserisce i pin man mano che vincola il posizionamento della guida di taglio. Dopo aver effettuato la resezione pianificata, il chirurgo estrarrà i pin dalla guida e rimuoverà la guida stessa.

Come detto sopra, la guida secondo l’invenzione è compatibile con un sistema di navigazione assistita da computer, in accordo con le ultime esigenze della chirurgia ortopedica. Questo garantisce la possibilità di effettuare un taglio senza apportare errori manuali.

ln questo caso preferìbilmente per il posizionamento della guida di taglio si utilizza un manico 7 (vedi figura 3a) che ne facilita l'utilizzo da parte del chirurgo. Il manico 7 è costituito da un braccio piegato ad angolo essenzialmente ottuso munito ad una estremità di un manico 17 e terminante all’estremità opposta nel vertice di una struttura triangolare 16 i cui tre vertici sono capaci di impegnarsi con tre sfere 11 che fungono da rilevatori di posizione. Nella parte mediana il manico 7 è dotato di mezzi 15 per impegnarsi con le sedi 1 e 3 della guida di taglio secondo l’invenzione. Nel caso di intervento chirurgico assistito dal navigatore, una volta effettuato l’accesso al ginocchio secondo la tecnica chirurgica scelta dal chirurgo ed acquisiti i landmark anatomici richiesti dal navigatore per poter effettuare la pianificazione della resezione tibiale, si procede con il posizionamento navigato della guida di taglio.

Le sfere 11 possono venire attaccate da un lato o dall’altro del manico a seconda della gamba da operare, in modo da garantire la loro visibilità alla telecamera del navigatore in qualunque momento che così è in grado di determinarne la posizione nello spazio. Essendo il navigatore in grado di rilevare in tempo reale la posizione della guida rispetto all’anatomia, è anche in grado di conoscere la posizione corrente del piano di taglio navigato rispetto a quella pianificata. Durante la fase di posizionamento navigato della guida, sull’interfaccia del navigatore viene riportata la posizione della resezione pianificata e la posizione corrente del piano di taglio e delle indicazioni grafiche e numeriche che mostrano quanto il posizionamento corrente si discosti daN’obiettivo.

Le modalità di assemblaggio con il manico sensorizzato 7 e la geometria della guida ne consentono l'utilizzo sia in caso di accesso mediale che in caso di accesso laterale (lasciando libero il chirurgo di scegliere la tecnica che meglio si adatta al paziente).

Specificatamente la sede 1 è necessaria per l’intervento del femore sia destro che sinistro (Fig. 3a); è presente simmetricamente da entrambi i lati rispetto alla slot permettendo il suo utilizzo da un lato o l’altro in base all’intervento da fare. Analogamente la sede 3 è necessaria invece per l’intervento sulla tibia, potendo essere usata indifferentemente per gamba destra e sinistra (Fig. 4a)

La guida di taglio secondo l’invenzione può essere prodotta nei materiali più adatti allo scopo tenendo in considerazione la biocompatibilità ed il rapporto peso/resistenza che deve essere il più basso possibile; un esempio di materiale adatto allo scopo è costituito da una lega Cr-Co AISI 420, che oltre a rispettare i canoni sopra elencati garantisce una buona resistenza all’utilizzo della sega oscillante al suo interno.

La guida di taglio secondo la presente invenzione risponde alle esigenze di universalità di applicazione riducendo i costi e lo strumentario, soddisfa le esigenze di mini-invasività allo scopo di minimizzare i tempi di riabilitazione e il dolore post-operatorio e assicura la navigazione per apportare sicurezza e precisione all’intervento.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Guida di taglio per interventi di protesi al ginocchio capace di essere utilizzata per il taglio sia tibiale che femorale sia dell’arto destro che sinistro.
2. Guida di taglio secondo la rivendicazione 1 comprendente un corpo solido (12) avente una curvatura tale da avvicinarsi a quella di una generica tibia prossimale e femore distale.
3. Guida di taglio secondo la rivendicazione 2 in cui detto corpo (12) presenta una slot passante (5) disposta lungo la curvatura del corpo (12) in posizione mediana in modo che detto corpo (12) risulta simmetrico rispetto ad essa, capace di consentire il passaggio e la guida di una sega oscillante che provvede al taglio dell’osso.
4. Guida di taglio secondo le rivendicazioni 1 - 3 in cui detto corpo (12) presenta, almeno un foro centrale (13) ed in cui detto corpo è opportunamente assottigliato in modo da diminuire più possibile l’impiego di materiale.
5. Guida di tagli secondo la rivendicazione 4 in cui il corpo (12) presenta una pinna laterale (10) atta a garantire mini-invasività durante l’intervento risparmiando il tendine rotuleo.
6. Guida secondo le rivendicazioni 1 - 5 in cui il corpo (12) presenta un foro (2) ricavato perpendicolarmente rispetto al piano che contiene la slot (5) e disposto in prossimità della pinna laterale (10) capace di impegnarsi con una spina di supporto.
7. Guida secondo le rivendicazioni 1 - 6 in cui il corpo (12) presenta otto fori disposti simmetricamente rispetto alla slot (5) di cui quattro sopra (4) e quattro sotto (8) detta slot (5).
8. Guida secondo le rivendicazioni 1 - 7 in cui il corpo (12) presenta due sedi (1) e (3 ) capaci di impegnarsi con un manico (7) in cui la sede (1) è utilizzata per inserirvi il manico 7 per resezione femorale; la sede 3 invece è usata per inserirvi il manico 7 per resezione tibiale. Di conseguenza dette sedi 1 e 3 si trovano in due differenti posizioni a causa del diverso posizionamento della guida a seconda del taglio da effettuare: la sede 1 si trova posizionata simmetricamente rispetto alla slot 5 per accedervi da entrambi i lati, mentre la sede 3 è posizionata sulla stessa linea della slot.
9. Spina di supporto (8) costituita da una struttura solida di forma essenzialmente ad U in cui un braccio di detta U è capace di impegnarsi nel foro (2) mentre l’altro braccio è appuntito in modo da potersi infilare nell'osso.
10. Manico (7) per guida di taglio secondo le rivendicazioni 1 - 8 comprendente un braccio piegato ad angolo essenzialmente ottuso munito ad una estremità di un manico 17 e terminante all’estremità opposta nel vertice di una struttura triangolare 16 e dotato di mezzi 15 capaci di impegnarsi con le sedi (1 ) e (3) della guida di taglio.
11. Manico secondo la rivendicazione 10 in cui i tre vertici della struttura triangolare 16 sono capaci dì impegnarsi con tre sfere (11) che fungono da rilevatori di posizione durante l’intervento assistito da navigatore.
12. Uso della guida di taglio secondo le rivendicazioni 1 - 8 in operazioni di artroprotesi di ginocchio