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Mejor que mirar a simple vista: los sensores ayudan en las cirugías de reemplazo de articulaciones
Las cirugías de reemplazo de rodilla y cadera están aumentando junto con la creciente población de personas mayores de 60 años. Los sensores ADI mejoran los dispositivos que ayudan en la navegación quirúrgica por menos del costo de los sistemas quirúrgicos asistidos por computadora tradicionales y con mayor precisión que los métodos manuales. 18 de enero de 2017
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A medida que aumentan las filas de personas mayores de 60 años, también aumenta la necesidad de cirugías de reemplazo de articulaciones. Según los Centros para el Control de Enfermedades de EE. UU., cada año se realizan aproximadamente un millón de cirugías de reemplazo de rodilla y cadera solo en los Estados Unidos.
A medida que las personas viven más tiempo, el deterioro resultante de las articulaciones relacionado con la edad requiere con frecuencia una intervención médica. La investigación muestra que se espera que la cantidad de tales cirugías, que ya está en alza, continúe aumentando drásticamente: Se espera que la cantidad de reemplazos de cadera [casi se triplique] en el período de 20 años, de 2005 a 2025, con la cantidad de reemplazos de rodilla aumentando más del 650 por ciento durante ese mismo período, según un estudio presentado en una reunión anual reciente de la Academia Estadounidense de Cirujanos Ortopédicos.
En pocas palabras: la necesidad de cirugías de reemplazo que sean precisas, eficientes y rentables también ha crecido exponencialmente. Para satisfacer esa demanda, OrthAlign, Inc., una empresa de tecnología médica, ha desarrollado un dispositivo de un solo uso del tamaño de la palma de la mano equipado con sensores de Analog Devices, Inc. (ADI). Los cirujanos pueden usar el dispositivo para ayudarlos a navegar durante la cirugía y alinear de manera más rápida y precisa las articulaciones de la cadera y la rodilla en estas operaciones cada vez más comunes, pero aún complicadas.
Los dispositivos OrthAlign brindan a los equipos quirúrgicos datos e información en tiempo real sobre el posicionamiento y la realineación de las articulaciones, sin que los equipos necesiten más tiempo ni tengan que hacer un esfuerzo adicional. Ayudan a mejorar la precisión quirúrgica al tiempo que reducen los costos, y eso se traduce en beneficios sustanciales tanto para la población de rápido crecimiento de pacientes que necesitan reemplazos de cadera o rodilla como para el sistema de atención médica en general.
La idea era desarrollar algo que pudiera mantener la precisión de la navegación [quirúrgica], pero que fuera rápido, simple y fácil de usar, dice el cirujano ortopédico David J. Mayman, quien usa la tecnología en su trabajo en el Centro de la ciudad de Nueva York. Hospital de Cirugía Especial.
Mejorar los resultados quirúrgicos
Por lo general, tales reemplazos implican que los cirujanos vuelvan a alinear la rodilla o la cadera insertando una varilla y observando manualmente su alineación con la ayuda de guías mecánicas. Otro método implica el uso de cirugía asistida por computadora (CAS), en la que los cirujanos usan sistemas de seguimiento habilitados por computadora o dispositivos robóticos para mejorar su vista y aumentar la precisión del procedimiento. El desafío: los sistemas CAS tradicionales, si bien son bastante precisos, pueden ocupar mucho espacio en el quirófano. Por lo general, también son caros, con etiquetas de precios multimillonarios.
Lo que diferencia a los dispositivos OrthAlign de los sistemas CAS tradicionales es el tamaño relativamente compacto de los dispositivos, que contienen la tecnología de detección del sistema microelectromecánico (MEMS) ADI iSensor. Las familias de tecnología OrthAlign Plus y KneeAlign de la compañía ofrecen capacidades avanzadas de navegación y detección desde estos dispositivos, integrándolos perfectamente en el flujo de trabajo del cirujano. En un campo donde la precisión es fundamental para obtener resultados exitosos, los dispositivos de OrthAlign cumplen, e incluso superan, todos los puntos de referencia de alineación, y no solo superan las guías mecánicas convencionales en rendimiento, sino que también igualan la precisión de los sistemas CAS, y todo a menor costo, según la empresa.
En lugar de incorporar navegación basada en cámaras en sus soluciones, lo que agregaría un gasto y tamaño significativos a un sistema de navegación quirúrgica, el equipo de diseño de OrthAlign emplea la tecnología de unidad de medición inercial (IMU) ADI iSensor MEMS. En el caso de un reemplazo de rodilla, por ejemplo, IMU permite que un cirujano ortopédico determine en segundos el centro de rotación del fémur de un paciente. A medida que la rodilla del paciente se somete a un movimiento completo, MEMS IMU toma decisiones rápidamente y opera con mayor precisión.
Los sensores ADI utilizados en los dispositivos son las mismas IMU utilizadas en una variedad de otros productos, que van desde misiles guiados hasta drones.
Para los productos de OrthAlign, estamos utilizando algunas tecnologías que son familiares para las personas de sus teléfonos inteligentes, o incluso de tecnología militar como la guía de drones y misiles, dice Jonathan Nielsen, director de desarrollo de productos en OrthAlign. Usamos acelerómetros y giroscopios, ambos un tipo de sensores inerciales, que cuando tienen un rendimiento significativamente alto y se combinan con el procesamiento de sensores, realmente permiten aplicaciones como la nuestra.
Las tecnologías ADI que forman parte de los dispositivos quirúrgicos OrthAlign se utilizaron por primera vez en la industria automotriz hace unos 30 años, originalmente para detectar las condiciones necesarias para activar las bolsas de aire. Hace aproximadamente una década, ADI comenzó a reposicionar su tecnología inercial para un uso más amplio en otras industrias, dice Bob Scannell, gerente de desarrollo comercial de Productos MEMS inerciales de ADI.
Debido a las capacidades originalmente impulsadas por el mundo automotriz, pudimos desarrollar una base tecnológica bastante única con sensores de alto rendimiento a un costo relativamente bajo, dice Scannell. Cuando nos enfocamos en la base de aplicaciones industriales, el valor de nuestra tecnología para esta necesidad emergente de detectar movimiento preciso en condiciones complejas y críticas para la seguridad se hizo evidente rápidamente y también impulsó avances aún más rápidos en la detección inercial de alto rendimiento.
Una colaboración que conduce a la precisión y la innovación
ADI trabajó en estrecha colaboración con OrthAlign para proporcionar productos que no solo permitirían la visión de diseño de la empresa, sino que también llegarían al mercado más rápidamente. El equipo de diseño de IMU de ADI iSensor MEMS participó activamente durante la fase de desarrollo de OrthAlign, analizando sus datos y brindando información sobre el ajuste y la interpretación de los datos del sensor, además de realizar pruebas adicionales de calificación específicas de la aplicación. Eso permitió a OrthAlign centrar todos sus esfuerzos en el procesamiento de back-end y la integración general del sistema.
La IMU ADI iSensor MEMS diseñada en la solución OrthAlign proporciona una medición de seis grados de libertad a través de tres acelerómetros y tres giroscopios que detectan el movimiento de velocidad lineal y angular, respectivamente. La IMU ADI iSensor MEMS es capaz de rastrear con precisión el movimiento de un instrumento en todos los ejes, incluso durante condiciones de funcionamiento exigentes, debido a sus técnicas de detección patentadas, que también son eficientes para rechazar movimientos no deseados, como vibraciones, golpes e influencias gravitacionales.
El dispositivo compacto ADI iSensor MEMS IMU brinda acceso a datos de sensores calibrados en temperatura y compensados dinámicamente a través de una interfaz de interfaz periférica serial digital (SPI) estándar, y hace posible que el usuario sintonice digitalmente el filtrado y procesamiento del sensor para adaptarse a múltiples aplicaciones escenarios.
Como cirujanos, no nos gustan las sorpresas. Es realmente agradable estar en la sala de operaciones y tener números frente a ti desde el dispositivo, dice Mayman. No hay nada peor, como cirujano, que ver su radiografía postoperatoria y pensar: 'Oh, eso no es lo que pensé que estaba haciendo'. Entonces, es [útil] tener esa confianza para poder seguir adelante y decir: 'Sé que eso es correcto.'
Para obtener más información sobre los dispositivos analógicos, visite analog.com . Para obtener más información sobre OrthAlign, visite orthalign.com .