Diseño y desarrollo de un sistema de alineación para su utilización en artroplastias de rodilla

Abstract

[ES] Las artroplastias de rodilla son las cirugías de prótesis de rodilla. Uno de los objetivos a conseguir en esta cirugía es que los huesos tibia y fémur queden correctamente alineados, para que el movimiento después de la operación sea el movimiento natural de la pierna, o al menos, lo más similar posible a este. Para realizar esta alineación, existen sistemas de navegación que parecen no ser fáciles de utilizar para los cirujanos, por ello, en el presente proyecto se ha diseñado un sistema sencillo para la detección de la posición del fémur y la tibia durante una cirugía de recambio de rodilla. El sistema está formado por un dispositivo central compuesto por un Arduino y una pantalla que se comunica, mediante conexión Bluetooth, con dos dispositivos periféricos que cuentan con un Arduino y un sensor acelerómetro, giroscopio y magnetómetro cada uno. Estos están posicionados en puntos clave del fémur y la tibia y mandan sus respectivas posiciones al dispositivo central, para mostrar la alineación relativa de los huesos en la pantalla. De esta manera, el cirujano puede saber qué posición es la correcta en la colocación de la prótesis. El dispositivo se ha diseñado para ser utilizado por los cirujanos ortopédicos, durante la operación, y mejorar los resultados de la misma mediante una mejor alineación de los huesos.

[CA] Les artroplàsties de genoll son les cirurgies de pròtesis de genoll. Un dels objectius a aconseguir en aquest cirurgia és que les ossos fèmur i tíbia queden correctament alineats, per a que després de l’operació el moviment sigui el moviment natural de la cama, o el mes similar possible. Per a realitzar aquesta alineació, existeixen sistemes de navegació que no són fàcils d’utilitzar per als cirurgians, per això, en el present projecte s’ha dissenyat un sistema senzill per a la detecció de la posició del fèmur i la tíbia durant una cirurgia de recanvi de genoll. El sistema està format per un dispositiu central format per un Arduino i una pantalla que es comunica, mitjançant connexió Bluetooth, amb dos dispositius perifèrics, que estan formats per un Arduino i un sensor acceleròmetre, giroscopi i magnetòmetre cadascun. Aquests estan posicionats en punts clau del fèmur i la tíbia i envien les seues respectives posicions al dispositiu central, per a mostrar la alineació relativa dels ossos en la pantalla. D’aquesta manera, el cirurgià pot saber quina posició es la correcta en la col·locació de la pròtesis. El dispositiu s’ha dissenyat per ser utilitzar per cirurgians ortopèdics, durant l’operació, i millorar els resultats de la mateixa mitjançant una millor alineació dels ossos.

[EN] Knee arthroplasties are the knee prosthesis surgeries. One of the objectives to achieve in this surgery is the correct alignment of femur and tibia bones in order to obtain a natural movement of the leg, or at least, the most similar possible after surgery. Nowadays, to get that alignment, there are navigation systems that are not easy to use for surgeons, so in the present project a simple system to get the position of femur and the tibia during the replacement surgery has been designed. The system is formed by a central device with an Arduino and a screen which communicate, by Bluetooth connection, with two peripheral devices with an Arduino, and an accelerometer, gyroscope and magnetometer sensor each one. These are positioned in key points of the bones, and send their respective positions to the central device, in order to show the relative alignment of the bones in the screen. Thus, the surgeon could know which is the correct position of the prothesis. The device has been designed in order to be used by orthopedic surgeons, during the surgery, and to improve the results of it by better alignment of the bones.