SENSOR EXTENSOMÉTRICO.

Un sistema (10) para medir y monitorizar a distancia la tensión en una barra de un implante ortopédico (92),

que comprende: - un sensor (20) para medir la tensión en dicha barra (92), que produce una señal eléctrica representativa; - un circuito de telemetría (40) acoplado eléctricamente con dicho sensor (20) para codificar y transmitir la señal representativa de la tensión; - y un módulo lector (60) situado en una ubicación alejada de dicho sensor (20) y dicho circuito de telemetría (40) para recibir la señal representativa de la tensión; y - un alojamiento anular (80) que comprende un material biocompatible; caracterizado porque - el sensor (20) y el circuito de telemetría (40) están encapsulados en el alojamiento (80), en el que el sensor (20) está colocado de manera que quede en contacto con una superficie interna del alojamiento (80), y si el alojamiento (80) se sitúa alrededor de la circunferencia de la barra (92), no queda directamente en contacto con la superficie de la barra (92), y porque el alojamiento (80) comprende dos mitades que encajan entre sí y que se pueden colocar alrededor de la circunferencia de la barra de implante (92), de tal manera que la barra (92) experimente una tensión, al igual que el alojamiento (80), con lo cual se comunica tensión al sensor (20)

Campo de la invención

La presente invención se refiere, en líneas generales, a un sistema para detectar y monitorizar a distancia la tensión producida en un elemento. Más concretamente, la presente invención se refiere a un implante biomédico que incorpora un sensor de tensión y un circuito de telemetría, y un módulo remoto de lectura para medir y monitorizar la tensión en, por ejemplo, un dispositivo ortopédico ubicado en el interior de un sujeto humano o animal, de manera que los datos de tensión obtenidos se puedan analizar para determinar la evolución de la curación de una lesión o monitorizar la eficacia a largo plazo de un dispositivo implantado.

Antecedentes de la invención

Muchas técnicas quirúrgicas modernas para reparar estructuras esqueléticas dañadas utilizan dispositivos ortopédicos implantados, fijados a la estructura esquelética para servir de apoyo y aportar rigidez a la misma hasta que el proceso normal de curación esté lo suficientemente avanzado como para que la estructura sea capaz de realizar su función correspondiente. Por ejemplo, la cirugía de fusión de columna suele requerir la implantación de un implante de fusión de columna de acero inoxidable o titanio biocompatible compuesto por una pluralidad de barras fijadas a la columna dañada en puntos próximos a la zona afectada, normalmente mediante tornillos pediculares. El implante está diseñado para estabilizar y sostener la columna hasta que se produzca la fusión.

En la actualidad existen varias técnicas a disposición de los médicos para monitorizar el proceso de curación o fusión en un implante ortopédico. Entre las herramientas de diagnóstico habituales se incluyen la radiografía, la tomografía computerizada (TAC) y por resonancia magnética nuclear (RMN), y, por supuesto, la cirugía exploratoria. Tanto la radiografía, como la TAC y la RMN son bastante limitadas en cuanto a su capacidad y precisión en la monitorización de la evolución de la fusión debido a las dificultades que surgen a la hora de interpretar los resultados de las imágenes, incluso para médicos con una dilatada experiencia. La cirugía exploratoria resulta, desde luego, bastante fiable para visualizar la evolución de la fusión pero es muy poco aconsejable debido a los diversos riesgos que conlleva un proceso quirúrgico adicional. Aunque existen algunos procedimientos para medir la evolución de la fusión en un paciente, no existen procedimientos conocidos que posean la capacidad de monitorizar la tensión experimentada por un dispositivo ortopédico u otro elemento (y, con ello, la evolución de la fusión que está teniendo lugar) bajo condiciones de carga tanto estática como dinámica.

Con una cuidadosa monitorización y cuantificación de la evolución de la fusión de columna, los pacientes pueden volver antes a sus actividades normales sin que exista el riesgo de que el proceso de fusión se vea comprometido. Con ello se obtiene una reducción en el número de visitas al médico, una disminución en los costes médicos y una reducción en las horas laborales perdidas, y el correspondiente ahorro en costes. El tiempo medio para que se produzca la fusión de columna es de entre 6 y 12 meses. Un sistema de monitorización en tiempo real para la fusión de columna eliminará la necesidad de procedimientos más costosos como la toma de imágenes por TAC y RMN y proporciona al cirujano una información valiosa durante el proceso de tratamiento. La supresión de un único TAC de seguimiento podría ahorrar más de 1.000 $ por paciente. Además, los fallos de la fusión se pueden diagnosticar más rápidamente y con mayor precisión, lo cual permite al cirujano ortopédico tomar medidas correctivas inmediatamente cuando el proceso de fusión no avance a buen ritmo.

En el documento WO 01/37726, se describe un dispositivo de implante médico que incluye una estructura implantable en el cuerpo de un animal vivo para ayudarle a desempeñar una función dentro del cuerpo. Por lo tanto, un elemento transductor montado en un soporte para detectar un parámetro relacionado con la estructura está conectado a un circuito de comunicaciones para producir una señal de salida basada en el parámetro detectado y que sirve para comunicar la señal de salida, de forma no invasiva, a un receptor situado fuera del cuerpo.

Resumen de la invención

La presente invención proporciona un sensor miniaturizado para medir la tensión, tal como se define en la reivindicación 1. El sensor y el circuito de telemetría se pueden alimentar a través del lector mediante una conexión inductiva, de manera que no sea necesario colocar in vivo una fuente de alimentación en aplicaciones de implantes. Además, se usa un alojamiento biocompatible para encapsular los componentes del sensor y de telemetría y para proporcionar un procedimiento conveniente para montar el sistema en dispositivos de implante ortopédico, así como para proporcionar cierta medida de la amplificación de la tensión.

Los dispositivos ortopédicos comerciales tales como las barras de fijación de la columna pueden estar equipados con el sistema de monitorización propuesto y se pueden usar para medir la tensión producida en el dispositivo, con lo cual se proporciona al cirujano un procedimiento fiable y con una buena relación entre coste y eficacia para determinar el éxito del implante ortopédico in vivo. El sistema de monitorización también se puede usar como sistema de aviso de fallos del implante ya que las tensiones experimentadas por la barra disminuirán necesariamente a medida que avance el proceso curativo. Unos niveles de tensión en la barra que no disminuyan con el tiempo, que aumenten, o cambien abrupta-mente podrían apuntar a un fallo del implante. El sistema de monitorización también se podría usar con tornillos ortopédicos, clavos, placas e implantes articulares.

La presente invención proporciona al médico la capacidad de monitorizar el proceso

de fusión de columna mediante la medición cuantitativa de las tensiones producidas en la barra de fijación. La transferencia de carga in vivo desde la barra de fusión de columna hacia la columna se monitoriza en tiempo real usando un sensor de tensión miniaturizado colocado indirectamente sobre la superficie de la barra. Estos datos se transmiten después al exterior del cuerpo usando el circuito de telemetría interno y el lector externo, y son evaluados por el médico de forma instantánea. En una cirugía de fusión realizada con éxito, al fusionarse la columna, la carga a la está sometida la columna se transfiere desde la barra hasta la columna, reduciendo de este modo la tensión monitorizada que se produce en la superficie de la barra de implante. La transferencia de carga en una fusión de columna ordinaria debería ser gradual y cualquier desviación indicaría que no se está produciendo la fusión o bien un posible fallo de una barra o tornillo pedicular usado para fijar la barra a la columna.

Por lo tanto, un objeto de la presente invención consiste en proporcionar un sistema para medir y monitorizar la tensión en un elemento.

Otro objeto de la invención consiste en un sistema que monitoriza a distancia la tensión en un elemento sometido a carga.

Otro objeto de la invención consiste en un sistema para medir in vivo la tensión en un dispositivo ortopédico.

Otro objeto de la invención consiste en un sistema para medir in vivo la tensión en un dispositivo ortopédico, en tiempo real.

Otro objeto de la invención consiste en un sistema de sensor y telemetría biocompatible e implantable para medir in vivo la tensión.

Se pondrán de manifiesto otros usos, ventajas y características de la presente invención tras la lectura de la descripción detallada de las formas de realización preferidas junto con los dibujos que la acompañan.

Breve descripción de los dibujos

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

Un sistema (10) para medir y monitorizar a distancia la tensión en una barra de un implante ortopédico (92), que comprende:

- un sensor (20) para medir la tensión en dicha barra (92), que produce una señal eléctrica representativa; -un circuito de telemetría (40) acoplado eléctricamente con dicho sensor (20) para codificar y transmitir la señal representativa de la tensión; -y un módulo lector (60) situado en una ubicación alejada de dicho sensor (20) y dicho circuito de telemetría (40) para recibir la señal representativa de la tensión; y -un alojamiento anular (80) que comprende un material biocompatible;

caracterizado porque

- el sensor (20) y el circuito de telemetría (40) están encapsulados en el alojamiento (80), en el que el sensor (20) está colocado de manera que quede en contacto con una superficie interna del alojamiento (80), y si el alojamiento (80) se sitúa alrededor de la circunferencia de la barra (92), no queda directamente en contacto con la superficie de la barra (92), y porque el alojamiento (80) comprende dos mitades que encajan entre sí y que se pueden colocar alrededor de la circunferencia de la barra de implante (92), de tal manera que la barra (92) experimente una tensión, al igual que el alojamiento (80), con lo cual se comunica tensión al sensor (20).

El sistema (10) de la reivindicación 1, en el que dicho sensor (20) para medir la tensión es un sensor capacitivo.

El sistema (10) de la reivindicación 1, en el que dicho sensor (20) para medir la tensión es un sensor capacitivo de tipo voladizo.

El sistema (10) de la reivindicación 1, en el que dicho sensor (20) para medir la tensión es un sensor de ondas acústicas de superficie.

El sistema (10) de la reivindicación 1, en el que dicho sensor (20) para medir la tensión es un extensímetro miniaturizado.

El sistema (10) de la reivindicación 1, en el que dicho módulo de lectura (60) comprende además una tarjeta de memoria correspondiente (102) para almacenar datos del sensor.

El sistema (10) de la reivindicación 6, en el que dicho módulo de lectura (60) está alimentado por baterías.

8. El sistema (10) de la reivindicación 6, en el que la energía de dicho módulo de lectura

(60) se puede transmitir a dicho circuito de telemetría (40); y el sistema (10) comprende además un módulo de control (110) en comunicación con dicho módulo de lectura (60) para almacenar y procesar la señal representativa de la tensión.