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Mieux que le globe oculaire : les capteurs facilitent les chirurgies de remplacement articulaire
Les chirurgies de remplacement du genou et de la hanche augmentent parallèlement à la croissance de la population des personnes âgées de 60 ans et plus. Les capteurs ADI améliorent les dispositifs qui facilitent la navigation chirurgicale pour moins que le coût des systèmes chirurgicaux assistés par ordinateur traditionnels et avec plus de précision que les méthodes manuelles. 18 janvier 2017
en partenariat avec NOM
À mesure que les rangs des personnes âgées de 60 ans et plus augmentent, le besoin de chirurgies de remplacement articulaire augmente également. Selon les Centers for Disease Control des États-Unis, environ un million de chirurgies de remplacement du genou et de la hanche sont effectuées chaque année aux États-Unis seulement.
Comme les gens vivent plus longtemps, la détérioration de leurs articulations liée à l'âge qui en résulte nécessite souvent une intervention médicale. La recherche montre que le nombre de ces chirurgies, déjà en hausse, devrait continuer à augmenter de façon spectaculaire : Le nombre de remplacements de la hanche devrait [presque tripler] au cours de la période de 20 ans allant de 2005 à 2025, avec le nombre de remplacements du genou augmentant de plus de 650% au cours de la même période, selon une étude présentée lors d'une récente réunion annuelle de l'American Academy of Orthopaedic Surgeons.
Conclusion : Le besoin de chirurgies de remplacement précises, efficaces et rentables a également augmenté de façon exponentielle. Pour répondre à cette demande, OrthAlign, Inc., une société de technologie médicale, a développé un appareil à usage unique de la taille d'une paume équipé de capteurs d'Analog Devices, Inc. (ADI). Les chirurgiens peuvent utiliser l'appareil pour les aider à naviguer pendant la chirurgie et aligner plus rapidement et plus précisément les articulations de la hanche et du genou lors de ces opérations de plus en plus courantes, mais toujours délicates.
Les dispositifs OrthAlign fournissent aux équipes chirurgicales des données et des informations en temps réel sur le positionnement et le réalignement des articulations, sans que les équipes aient besoin de plus de temps ou d'efforts supplémentaires. Ils contribuent à améliorer la précision chirurgicale tout en réduisant les coûts, ce qui se traduit par des avantages substantiels à la fois pour la population en croissance rapide de patients nécessitant une arthroplastie de la hanche ou du genou et pour le système de santé dans son ensemble.
L'idée était de développer quelque chose qui puisse maintenir la précision de la navigation [chirurgicale], mais qui soit rapide, simple et facile à utiliser, explique le chirurgien orthopédique David J. Mayman, qui utilise la technologie dans son travail au New York City-based Hôpital de Chirurgie Spéciale.
Améliorer les résultats chirurgicaux
En règle générale, ces remplacements impliquent que les chirurgiens réalignent le genou ou la hanche en insérant une tige et en vérifiant manuellement son alignement à l'aide de guides mécaniques. Une autre méthode consiste à utiliser la chirurgie assistée par ordinateur (CAS), dans laquelle les chirurgiens utilisent des systèmes de suivi informatisés ou des dispositifs robotiques pour améliorer leur vue et augmenter la précision de la procédure. Le défi : Les systèmes CAS traditionnels, bien qu'assez précis, peuvent occuper beaucoup d'espace dans la salle d'opération. En règle générale, ils sont également chers, avec des étiquettes de prix de plusieurs millions de dollars.
Ce qui distingue les appareils OrthAlign des systèmes CAS traditionnels est la taille relativement compacte des appareils, qui contiennent la technologie de détection du système microélectromécanique (MEMS) ADI iSensor. Les familles de technologies OrthAlign Plus et KneeAlign de la société offrent des capacités de navigation et de détection avancées à partir de ces appareils, les intégrant de manière transparente dans le flux de travail du chirurgien. Dans un domaine où la précision est fondamentale pour obtenir de bons résultats, les dispositifs d'OrthAlign respectent, voire dépassent, toutes les normes d'alignement, et non seulement surpassent les guides mécaniques conventionnels en termes de performances, mais égalent également la précision des systèmes CAS, et le tout à moindre coût, selon l'entreprise.
Plutôt que d'intégrer la navigation par caméra dans leurs solutions, ce qui augmenterait considérablement les dépenses et la taille d'un système de navigation chirurgicale, l'équipe de conception d'OrthAlign utilise la technologie d'unité de mesure inertielle (IMU) ADI iSensor MEMS. Dans le cas d'une arthroplastie du genou, par exemple, l'IMU permet à un chirurgien orthopédique de déterminer en quelques secondes le centre de rotation du fémur d'un patient. Lorsque le genou du patient est soumis à un mouvement complet, l'IMU MEMS prend rapidement des décisions et opère avec plus de précision.
Les capteurs ADI utilisés dans les appareils sont les mêmes IMU que ceux utilisés dans une variété d'autres produits, allant des missiles guidés aux drones.
Pour les produits OrthAlign, nous utilisons certaines technologies qui sont familières aux gens depuis leurs smartphones, ou même de la technologie militaire comme le guidage de drones et de missiles, explique Jonathan Nielsen, directeur du développement de produits chez OrthAlign. Nous utilisons des accéléromètres et des gyroscopes, tous deux un type de capteurs inertiels qui, lorsqu'ils sont très performants et combinés au traitement des capteurs, permettent véritablement des applications comme la nôtre.
Les technologies ADI qui font partie des dispositifs chirurgicaux OrthAlign ont été utilisées pour la première fois dans l'industrie automobile il y a environ 30 ans, à l'origine pour détecter les conditions nécessaires au déclenchement des airbags. Il y a environ une décennie, ADI a commencé à repositionner sa technologie inertielle pour une utilisation plus large dans d'autres industries, explique Bob Scannell, responsable du développement commercial pour les produits MEMS inertiels d'ADI.
En raison des capacités à l'origine pilotées par le monde automobile, nous avons pu développer une base technologique plutôt unique avec des capteurs hautes performances à un coût relativement faible, explique Scannell. Lorsque nous nous sommes concentrés sur la base d'applications industrielles, la valeur de notre technologie pour ce besoin émergent de détecter un mouvement précis dans des conditions complexes et critiques pour la sécurité est rapidement devenue évidente et a également entraîné des progrès encore plus rapides dans la détection inertielle haute performance.
Une collaboration menant à la précision et à l'innovation
ADI a travaillé en étroite collaboration avec OrthAlign pour fournir des produits qui non seulement permettraient la vision de conception de l'entreprise, mais aussi arriveraient plus rapidement sur le marché. L'équipe de conception d'ADI iSensor MEMS IMU a été activement impliquée pendant la phase de développement d'OrthAlign, analysant leurs données et fournissant des informations sur le réglage et l'interprétation des données du capteur, ainsi que la réalisation de tests de qualification supplémentaires spécifiques à l'application. Cela a permis à OrthAlign de concentrer tous ses efforts sur le traitement back-end et l'intégration globale du système.
L'IMU ADI iSensor MEMS conçue dans la solution OrthAlign fournit une mesure à six degrés de liberté via trois accéléromètres et trois gyroscopes qui détectent respectivement les mouvements linéaires et angulaires. L'ADI iSensor MEMS IMU est capable de suivre avec précision le mouvement d'un instrument sur tous les axes, même dans des conditions de fonctionnement exigeantes, grâce à ses techniques de détection exclusives, qui sont également efficaces pour rejeter les mouvements indésirables tels que les vibrations, les chocs et les influences gravitationnelles.
Le dispositif compact ADI iSensor MEMS IMU permet d'accéder à des données de capteur calibrées en température et compensées dynamiquement via une interface d'interface périphérique série numérique (SPI) standard, et permet à l'utilisateur de régler numériquement le filtrage et le traitement du capteur pour s'adapter à plusieurs applications. scénarios.
En tant que chirurgiens, nous n'aimons pas les surprises. C'est vraiment agréable d'être dans la salle d'opération et d'avoir des numéros devant vous depuis l'appareil, dit Mayman. Il n'y a rien de pire, en tant que chirurgien, que de voir votre radiographie post-opératoire et de penser 'Ooh, ce n'est pas ce que je pensais faire.' Donc, c'est [utile] d'avoir cette confiance pour pouvoir passer à autre chose et dire, 'Je sais que c'est vrai.'
Pour en savoir plus sur Analog Devices, visitez analogique.com . Pour en savoir plus sur OrthAlign, visitez orthalign.com .