En el procedimiento para determinar la temperatura en un taladrado quirúrgico en el que se taladra un hueso,

se genera un modelo de elementos finitos del hueso a taladrar, se detecta la temperatura exterior del hueso mediante unos medios detectores, y se estima la temperatura de la superficie deseada del hueso en función del modelo de elementos finitos del hueso y de la temperatura exterior detectada.

Procedimiento para determinar la temperatura en taladrados quirúrgicos, y sistema para llevar a cabo el mismo.

Sector de la técnica

La presente invención se relaciona con procedimientos para determinar la temperatura en taladrados quirúrgicos, y más concretamente en taladrados de huesos.

Estado anterior de la técnica

En el caso de la fractura de un hueso es importante retornar las partes dañadas a su posición original y fijarlas de la mejor manera posible. Una técnica muy empleada últimamente es la de realizar unos taladrados en el hueso y unir las partes mediante unos tornillos que se introducen en dichos taladrados. El taladrado se realiza con una broca que gira a una velocidad de giro determinada, y al contactar con el hueso e ir taladrándolo se aumenta la temperatura tanto de la broca como del hueso (al menos de la parte adyacente a la broca). Si la temperatura del hueso es muy elevada se pueden dañar las células del hueso que soportan dichas temperaturas, dando como resultado la muerte de dicha células, necrosis del hueso.

Por este motivo es importante poder detectar la temperatura del hueso para evitar que dicha temperatura llegue hasta valores que puedan producir la necrosis. Se conocen del estado de la técnica diferentes métodos para detectar la temperatura como el uso de termopares, pero el termopar no se puede disponer en contacto con el punto más crítico de temperatura, como pudiera ser la superficie interior del taladrado realizado por ejemplo, perdiendo eficacia.

En el documento ES2112203B1 se divulga un método para la detección de la temperatura directamente en la broca, en vez de en el hueso, estimándose la temperatura del hueso en su superficie más cercana a la broca o en contacto con la broca mediante la temperatura detectada en dicha broca. Para ello se requiere una broca especial que comprende un orificio a través del cuál se introduce una sonda de temperatura.

Exposición de la invención

El objeto de la invención es el de proporcionar un procedimiento para determinar la temperatura en un taladrado quirúrgico, tal y como se describe en las reivindicaciones 1 a 7, y un sistema para llevar a cabo dicho procedimiento, tal y como se describe en las reivindicaciones 8 a 10.

El procedimiento de la invención se emplea para determinar la temperatura en un taladrado quirúrgico, durante el cual se taladra un hueso. En el procedimiento se genera un modelo de elementos finitos del hueso a taladrar, se detecta la temperatura exterior del hueso mediante unos medios detectores, y se estima la temperatura de la superficie deseada del hueso en función del modelo de elementos finitos del hueso y de la temperatura exterior detectada.

De esta manera, no se necesitan herramientas especiales para realizar el taladrado quirúrgico, pudiendo emplearse herramientas convencionales. Además, este procedimiento permite estimar la temperatura del punto o zona exacta que se desea directamente, y se puede estimar la temperatura de un único punto o de una zona que abarque una pluralidad de puntos, por ejemplo, y con un menor tiempo de respuesta.

Estas y otras ventajas y características de la invención se harán evidentes a la vista de las figuras y de la descripción detallada de la invención.

Descripción de los dibujos

La Fig. 1 muestra una realización del sistema de la invención.

La Fig. 2 muestra una gráfica de error entre una temperatura exterior del hueso determinada y una temperatura exterior de dicho hueso detectada.

Exposición detallada de la invención

El procedimiento de la invención se emplea para determinar la temperatura en taladrados quirúrgicos donde se taladra un elemento, y más concretamente donde se taladran huesos 1. El taladrado del hueso 1 se realiza con una broca (no representada en las figuras) o una herramienta equivalente adaptada para tal fin, y como consecuencia del taladrado se genera un orificio 2 en el hueso 1, delimitado por unas paredes internas 2a, tal y como se muestra en la figura 1. El procedimiento de la invención se emplea para determinar la temperatura en una superficie deseada del hueso 1 durante dicho taladrado, superficie que preferentemente se corresponde con un punto o una zona de una pared interna 2a de dicho orifico 2 puesto que dicha pared interna 2a es la zona más crítica del hueso 1 durante el taladrado, en cuanto a temperatura, al ser dicha pared interna 2a donde el hueso 1 puede alcanzar temperaturas más elevadas. Para ello, se genera un modelo de elementos finitos del hueso 1 a taladrar, se detecta la temperatura exterior Tr real de una superficie exterior 1a de dicho hueso 1 mediante unos medios detectores 3, y se estima la temperatura de la superficie deseada del hueso 1 en función del modelo de elementos finitos del hueso 1 y de la temperatura exterior Tr detectada. Con el modelo de elementos finitos se divide el hueso 1 en una pluralidad de elementos, de tal manera que mediante el procedimiento de la invención, aunque no se mide directamente la temperatura de una superficie deseada del hueso 1 sí puede estimarse, pudiendo además estimarse la temperatura en el punto (elemento) o zona (conjunto de elementos) del hueso 1 donde más interese sin tener que limitarse a puntos o zonas concretas. Aunque el procedimiento de la invención se emplea preferentemente en taladrados quirúrgicos como son los taladrados de huesos 1, se pudiera emplear también en otro tipo de taladrados mecánicos como los taladrados en materiales compuestos por ejemplo (resina epoxy con fibra de carbono o resina epoxy con fibra de vidrio por ejemplo). En estos casos, el modelo de elementos finitos se realizaría de la pieza donde se realiza el taladrado, se determina la temperatura de una superficie exterior de dicha pieza, y se estima la temperatura de una superficie deseada o de un punto deseado de dicha pieza teniendo en cuenta el modelo de elementos finitos correspondiente y la temperatura de referencia asignada a dicha superficie deseada o punto deseado.

Para estimar la temperatura en la superficie deseada del hueso 1, primeramente se asigna una temperatura de referencia Tref predeterminada a dicha superficie deseada y se determina una temperatura exterior Tdet del hueso 1 empleando el modelo de elementos finitos y teniendo en cuenta dicha temperatura de referencia Tref asignada. La temperatura de referencia Tref con la que comienza a estimarse la temperatura de la superficie deseada del hueso 1 puede seleccionarse arbitrariamente o puede depender de la temperatura exterior Tr detectada, seleccionando en este último caso un valor superior a dicha temperatura exterior Tr detectada para la temperatura de referencia Tref inicial.

La temperatura exterior Tdet determinada se compara con la temperatura exterior Tr detectada por los medios detectores 3, en uno o varios puntos de control J, obteniéndose como resultado de la comparación un error E. El error E puede obtenerse haciendo directamente una resta entre ambas temperaturas exteriores Tdet y Tr, pero preferentemente se obtiene a partir de las siguientes ecuaciones de error:

En donde:

De la ecuación de error la temperatura exterior Tr detectada se mantiene sustancialmente constante durante una estimación puesto que se corresponde...

1. Procedimiento para determinar la temperatura en un taladrado quirúrgico que se realiza en un hueso (1),

caracterizado porque

durante el procedimiento

se genera un modelo de elementos finitos del hueso (1) a taladrar,

se detecta la temperatura exterior (Tdet) de una superficie exterior (1a) del hueso (1) mediante unos medios detectores (3), y

se estima la temperatura de una superficie deseada o de un punto deseado del hueso (1) en función del modelo de elementos finitos del hueso (1) y de la temperatura exterior (Tr) detectada.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en donde para estimar la temperatura de la superficie deseada o del punto deseado del hueso (1) se realizan de forma cíclica unos pasos de estimación en los que

se le asigna una temperatura de referencia (Tref) a dicha superficie deseada,

se determina la temperatura exterior (Tdet) de la superficie exterior (1a) del hueso (1) empleando el modelo de elementos finitos y teniendo en cuenta la temperatura de referencia (Tref) asignada a la superficie deseada o al punto deseado, y

se compara la temperatura exterior (Tdet) determinada con la temperatura exterior (Tr) detectada obteniéndose un error (E) como resultado de la comparación,

volviéndose a realizar los pasos de estimación con una nueva temperatura de referencia (Tref) hasta que el error (E) empieza a aumentar tras haber ido disminuyendo,

hasta al menos el momento en que el error (E) presente un valor mínimo que es igual o próximo a cero.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, en donde se considera que el error (E) comprende un valor mínimo cuando tras estar disminuyendo su valor, el siguiente error (E) calculado es superior.

4. Procedimiento según la reivindicación 2, en donde se considera que el error (E) comprende un valor mínimo cuando es igual o inferior a un valor admisible (Va) predeterminado.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, en donde el error (E) resultante de la comparación entre la temperatura exterior (Tdet) determinada y la temperatura exterior (Tr) detectada se obtiene según las ecuaciones

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde para obtener el modelo de elementos finitos del hueso (1) se tiene en cuenta la densidad, la conductividad, el calor específico y la emisividad de dicho hueso (1).

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde con el modelo de elementos finitos se divide el hueso (1) en una pluralidad de elementos, pudiendo estimarse la temperatura de un único elemento o de una pluralidad de elementos.

8. Sistema para determinar la temperatura en un taladrado quirúrgico, durante un procedimiento en el que se realiza un orificio (2) en un hueso (1) mediante un taladrado,

caracterizado porque

comprende

unos medios detectores (3) para detectar la temperatura exterior (Tr) de una superficie exterior (1 a) del hueso (1), y

unos medios de control (4) adaptados para llevar a cabo un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

9. Sistema según la reivindicación 8, en donde los medios detectores (3) comprenden una cámara infrarrojos.

10. Sistema según la reivindicación 9, en donde la cámara infrarrojos se dispone perpendicular al eje (2b) del orificio (2) del hueso (1).