BR112015003930B1 - Prendedor ortopédico - Google Patents

Abstract

dispositivo de prendedor ortopédico. estrutura ortopédica que inclui um método para formar um prendedor roscado com geometria de rosca e geometria de borda dianteira que provê uma maior precisão durante a instalação. especificamente, o passo de rosca e os perfis de dente são independentemente variáveis. uma porção dianteira do prendedor avança fragmentos de osso à frente do prendedor para reduzir o torque de inserção e impedir que os fragmentos fiquem localizados no perfil de dente a montante para uma melhor retenção.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção é dirigida, de modo geral, a dispositivos usados por cirurgiões principalmente para implantar osso e para reparar fraturas. Mais especificamente, a presente invenção inclui um prendedor capaz de ser girado em torno de um eixo que é adaptado, entre outras coisas, para resistir ao desprendimento e reduzir o torque de inserção, provendo assim tanto um feedback táctil para o cirurgião quanto minimizando o trauma no local de fixação com o controle de formação de calor devido ao atrito. O prendedor reduz a pressão de inserção (corte) e aumenta o controle do prendedor, minimizando assim problemas associados com o desalinhamento.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Procedimentos cirúrgicos que envolvem prendedores naestrutura do esqueleto sofrem atualmente de diversas fragilidades. Uma é a incapacidade de orientar o prendedor com precisão durante a inserção para impedir que o prendedor se perca durante o caminho. Interiores de osso apresentam uma textura semelhante a uma esponja (esponjosa). Mesmo com um furo piloto pré-perfurado, os prendedores ainda frequentemente se desviam do eixo do furo piloto, dificultando assim o assentamento do prendedor em sua extremidade distal com outro meio.

[003] Outra fragilidade é a falha em prover uma porção de roscaconfiável que engate o osso do paciente de maneira a retardar a seu desprendimento. O osso é uma estrutura notável que varia tanto em dureza quanto em elasticidade como uma função tanto da idade quanto da localização. Cargas sobre o prendedor têm que acomodar não apenas estas forças, mas também a dinâmica de forças geradas pelo paciente em atividades diárias.

[004] A rosca em dente de serra é atualmente o padrão da indústria. Infelizmente, as roscas em dente de serra são adequadas para uso apenas quando forças de carga sobre o prendedor forem aplicadas em uma direção. (Bhandari, Design of Machine Elements (2007), página 204). Quando as forças de carga forem multidirecionais ou não unidirecionais e axiais, poderão ocorrer falhas. Uma manifestação de falha de rosca em dente de serra é a "fixação"onde o prendedor trabalha no osso e alarga o furo dentro do qual se encontra o prendedor.

[005] Ainda outra fragilidade relacionada ao alto torque de inserção é a impossibilidade de se inserir o parafuso através de fragmentos de osso sem que ele fique agarrado no fragmento e sem que ele gire com o parafuso causando trauma significativo aos tecidos moles e uma fixação falha do fragmento.

[006] Em uma tentativa de compensar os múltiplos problemas deroscas em dente de serra, é prática comum projetar o perfil de rosca em dente de serra para aumentar a retenção com um maior atrito. O atrito aumentado resulta em temperaturas elevadas durante a inserção, potencialmente danificando o tecido do osso. Uma variação de temperatura maior do que 47 graus Celsius (116 graus Fahrenheit) no local de inserção causa a osteonecrose que não pode ser reparada e que o corpo não pode restabelecer. E, ainda pior, o calor em excesso compromete a capacidade de o prendedor permanecer no lugar, uma vez que o osso feneceu na interface de parafuso-rosca. Como consequência, alguns procedimentos contam com o esfriamento líquido no local durante o procedimento de perfuração/inserção, mas, mesmo assim, o processo gera tanto calor que a ferramenta de geração de calor pode ficar quente demais ao toque porque o esfriamento líquido é meramentetópico.

[007] Uma vez as únicas variáveis (passo de rosca, diâmetros dacrista e da raiz) no desenho de rosca em dente de serra são inter- relacionadas, o aperfeiçoamento da retenção aumenta o torque de atrito e de inserção, resultando na geração de calor e prejudicando a habilidade do cirurgião de sentir o torque de inserção do prendedor de maneira significativa. Isto ainda deixa o problema fundamental da incapacidade da rosca de suportar forças multidirecionais não endereçadas, enquanto cria diversos problemas novos.

[008] O cirurgião não terá nenhum feedback táctil, quando da inserção do prendedor. O prendedor em dente de serra é mais difícil de ser posto em movimento e é propenso ao desgaste, especialmente quando usado em conjunção com uma placa. A rosca em dente de serra induz uma força radial, perpendicular ao longo eixo do prendedor, o que aumenta a probabilidade de o osso vir a se romper ou rachar, dificultando ainda mais o procedimento, senão tornando-o impossível. O prendedor de rosca em dente de serra pode vagar durante a inserção, tornando seu assentamento com um meio na extremidade distal do prendedor um problema recorrente. A vagueação do furo piloto frequentemente resulta no corte de novas roscas em uma localização involuntária ou no desgaste do furo piloto, o que retarda o restabelecimento e efetivamente induz o trauma; e, quando houver uma varia-ção de temperatura acima de 47 graus Celsius (116 graus Fahrenheit), isto poderá também causar a osteonecrose do osso adjacente.

[009] A geometria de rosca da presente invenção minimiza a força de inserção. Isto permite o feedback táctil do cirurgião e reduz o esforço exigido para desdobrar o prendedor. Isto, em conjunção com um alimentador de fragmentos dianteiro, um piloto de centralização, e recursos de corte de rosca aperfeiçoados mantém o atrito baixo, o prendedor alinhado e direcionado da vagueação do percurso preferido.

[0010] A extremidade distal de muitos prendedores inclui uma áreade relevo (canelura) concebida para ajudar a cortar através do osso, definindo um prendedor "autorroscante". O autorroscamento do pren- dedor de rosca em dente de serra caracteriza uma canelura que é reta ou está pelo menos quase em alinhamento com o eixo do parafuso. Isto é, à medida que o prendedor avança, as bordas de corte enviam os fragmentos de osso para a cabeça do prendedor que está no percurso das roscas helicoidais. Este detrito de osso é acumulado ao longo dos dentes de rosca e aumenta o torque e o atrito de inserção que geram, portanto, calor adicional. O detrito também dificulta a inserção do prendedor e provê uma interface pobre com o osso e o prendedor.

[0011] Na presente invenção, os fragmentos de corte são enroscados longe das bordas de corte e são alimentados no furo piloto pré- perfurado à frente do prendedor porque a canelura está "à esquerda" em um parafuso roscado à direita. Isto é, à medida que o prendedor avança, a canelura força os fragmentos adiante para o furo piloto à frente do parafuso. Isto resulta em um afastamento preciso entre o prendedor e a porção do osso sendo formado como "dentes de osso" (essa porção que engata o prendedor roscado). A interface entre o osso e o prendedor é, portanto, substancialmente livre dos fragmentos e provê um tecido de osso mais saudável adjacente ao prendedor para impedir trauma adicional ao osso.

[0012] Outro problema associado com roscas do tipo dente de serra é o de que a área entre as roscas do prendedor é o único local de fixação no osso, e por causa das limitações do desenho associadas com o mesmo, este local é difícil de ser otimizado. Alternativamente, o metal do prendedor é ordens de magnitude mais resistente do que o osso restante; assim, quando ocorrer falha, sempre haverá trauma para o osso.

[0013] A presente invenção maximiza o osso que é engatado enquanto minimiza a rosca do prendedor, algo impossível de ser fazer com uma rosca em dente de serra e outras roscas comuns e processos de fabricação comuns. O resultado é menos trauma para o osso e menos osso removido para aumentar a resistência do osso para melhor reter o prendedor.

[0014] Esta invenção descarta os processos de concepção e defabricação convencionais na busca de funções novas e desejáveis que possam ser obtidas do perfil de rosca.

[0015] Até agora, os fabricantes adotaram um processo de fabricação simples e muito rápido que produz parafusos que não têm um funcionamento melhor do que os parafusos de madeira comuns.

BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0016] A presente invenção endereça vários componentes do esqueleto com prendedores em maneiras até agora inexequíveis com um padrão de rosca aperfeiçoado que provê uma maior retenção da estrutura do osso e danos mínimos ao osso adjacente ao prendedor.

[0017] Esta invenção produz um desenho de rosca de parafuso deosso que pode ser modificado em muitas maneiras independentes para produzir diferentes capacidades e funções que possam contribuir para um melhor agarre, uma maior resistência à tração, uma menor pressão de corte e de inserção que reduz a temperatura do local e causa menos danos ao osso no processo. Estes recursos proveem uma melhor sensação para o cirurgião que instala os parafusos para impedir roscas desgastadas, uma melhor força de fixação, uma melhor fixação, e, finalmente, um tempo de restabelecimento mais curto.

[0018] É descrito um novo processo de fabricação que utiliza o roscamento de ponto único em conjunção com ferramentas de corte de múltiplas formas com diferentes formas e seguindo diferentes percursos para criar características de rosca formadas por movimentos de corte sucessivos independentemente programáveis, cada qual distinto do outro. Isto significa que a altura, a espessura e o espaçamento do dente podem ser, cada qual, agora modificados independentemente para produzir diferentes características e capacidades para grande- mente aperfeiçoar tanto o procedimento, quando o parafuso for instalado no osso, quanto o desempenho do parafuso no local.

[0019] Enquanto o método que está sendo descrito forma roscasde maior complexidade no processo, em um cenário de produção, ele é apenas possível por causa das ferramentas de máquina CNC e da capacidade de programar movimentos de corte independentes sequenciais para criar características únicas desconhecidas na técnica anterior.

[0020] A fixação do osso é muito complicada porque são encontradas rupturas em uma infinita variedade de formas e localizações. Prendedores embutidos no osso precisam minimizar o trauma e a remoção do osso enquanto minimizam a retenção em um ambiente dinâmico. Os benefícios derivados destes novos desenhos de rosca e um método para produzi-los serão muito significativos para a indústria e os pacientes.

OBJETIVOS DA INVENÇÃO

[0021] Consequentemente, o objetivo principal da presente invenção é o de prover uma estrutura de prendedor ortopédico e um método de fabricar o prendedor.

[0022] Um objetivo adicional da presente invenção é o de proveruma porção roscada aperfeiçoada para o mesmo.

[0023] Um objetivo adicional da presente invenção é o de proveruma porção roscada aperfeiçoada que minimize o trauma do osso, resista a falhas e seja de fácil instalação.

[0024] Um objetivo adicional da presente invenção é o de proverum prendedor que possa acomodar uma pluralidade de diferentes ângulos de ataque, quando do endereçamento de uma estrutura de esqueleto.

[0025] Visto a partir de um ponto vantajoso, um objetivo da presente invenção é o de prover um prendedor ortopédico formado por independente modificar a altura, a espessura e o espaçamento do osso, alterando assim as características e capacidades do prendedor.

[0026] Visto a partir de outro ponto vantajoso, um objetivo da presente invenção é o de prover um prendedor ortopédico formado por independente modificar a altura, a espessura e o espaçamento do dente, alterando assim as características e capacidades do dito prendedor, por meio do que o passo e os diâmetros de rosca de dente maior e menor são independentemente variáveis para facilitar a associação dos perfis de rosca de prendedor com os perfis de dente de osso correspondentes como uma função da densidade do osso e do local do desdobramento do prendedor para aperfeiçoar o ponto de apoio do prendedor e aumentar a resistência às forças de tração.

[0027] Visto a partir do ponto vantajoso anterior, um objetivo dapresente invenção é o de prover um prendedor que adicionalmente inclua a formação de uma canelura de corte de fragmentos em uma extremidade distal do mesmo, a dita canelura de corte de fragmentos apresentando bordas de corte dianteiras definindo um padrão de rosca de corte disposto na dita extremidade distal e espiralando de forma helicoidal em uma direção oposta a partir de um padrão de rosca disposto no restante do prendedor, o dito padrão de rosca disposto no dito restante do prendedor definindo um padrão de rosca de intertra- vamento substancialmente de não corte, por meio do que a dita cane- lura de corte forma o padrão de rosca de intertravamento no osso, re-duzindo assim o atrito com a inserção do prendedor e minimizando a formação de calor enquanto provê uma maior sensibilidade durante a instalação do prendedor, reduzindo o torque de instalação e o possível desalinhamento que de outro modo provoca a remoção desnecessária de osso e o desgaste de rosca enquanto resiste à ruptura dos fragmentos soltos de osso durante a instalação.

[0028] Visto a partir do ponto vantajoso anterior, um objetivo da presente invenção é o de prover um prendedor adicionalmente formado com a disposição do padrão de rosca de intertravamento espiralmente ao longo do prendedor, interrompido por um eixo de prendedor substancialmente cilíndrico, de tal modo que o dito eixo de prendedor defina uma parede cilíndrica que é espiralada ao longo do comprimento do dito prendedor, e interrompido pelo dito padrão de rosca de inter- travamento, por meio do que o dito padrão de intertravamento retarda a fixação do prendedor e minimiza forças radiais enquanto resiste às forças multidirecionais e aos momentos de flexão que de outro modo poderiam causar a elevação do prendedor.

[0029] Visto a partir do ponto vantajoso anterior, um objetivo dapresente invenção é o de prover um prendedor que adicionalmente forme uma superfície de apoio adjacente a uma extremidade proximal do dito prendedor, definindo um impedimento para o avanço adicional do prendedor e um meio para induzir a fixação do dito prendedor em um ambiente ortopédico.

[0030] Visto a partir de um ponto vantajoso anterior, um objetivoda presente invenção é o de prover um prendedor que adicionalmente forme um ajuste de interferência adjacente a uma extremidade proximal do dito prendedor, definindo um impedimento para o avanço adicional do prendedor e um meio para induzir a fixação do dito prendedor em um ambiente ortopédico.

[0031] Outro ponto vantajoso contempla um prendedor ortopédico,que compreende, em combinação, um eixo apresentando uma extremidade proximal provida com um meio para avançar o dito prendedor e um meio para impedir o avanço do prendedor, o dito eixo apresentando um padrão de rosca provendo um meio de intertravamento enrolado ao redor do dito eixo, o dito padrão de rosca interrompido por paredes intermediárias do dito eixo, um meio de formação de rosca em uma extremidade distal do dito eixo, o dito meio de formação de rosca apresentando um padrão de rosca oposto a partir do dito padrão de rosca apresentando o dito meio de intertravamento, e um piloto na dita extremidade distal do dito eixo adjacente ao dito meio de formação de rosca, o dito meio de formação de rosca incluindo um meio para avançar fragmentos de osso longe do dito prendedor.

[0032] Outro ponto vantajoso contempla um processo para formarum prendedor ortopédico, as etapas incluindo: formar uma rosca de intertravamento em uma haste substancialmente cilíndrica do substrato de grau ortopédico, formar uma primeira e uma segunda facetas da dita rosca de intertravamento na dita estrutura com uma primeira ferramenta de corte enquanto induz a relativa rotação entre o substrato e a primeira ferramenta de corte, formar uma terceira faceta no dito substrato com uma segunda ferramenta de corte enquanto ainda induz a rotação, e formar uma quarta e uma quinta facetas no dito substrato com uma terceira ferramenta de corte enquanto induz a contrarrota- ção.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0033] Estes e outros objetivos ficarão evidentes, quando da consideração da seguinte especificação detalhada, quando tomada em conjunção com as figuras do desenho anexo.

[0034] A Figura 1 é uma vista lateral do prendedor.

[0035] A Figura 2 é uma vista em seção de uma porção do prendedor.

[0036] A Figura 3 é uma vista em seção adicional da geometria doprendedor, detalhando as relações da rosca.

[0037] A Figura 4 mostra o prendedor em perspectiva.

[0038] A Figura 5 é uma vista de uma primeira etapa na formaçãoda rosca.

[0039] A Figura 6 é uma vista de uma segunda etapa na formaçãoda rosca.

[0040] A Figura 7 é uma vista de uma terceira etapa na formaçãoda rosca.

[0041] A Figura 8 detalha a extremidade dianteira do prendedorque inicia a inserção.

[0042] A Figura 9 ilustra a quantidade de tecido de osso que éperdida com uma rosca em dente de serra convencional, conforme comparado com a presente invenção, excluindo o fato de que a presente invenção não exige um espaçamento uniforme de roscas adjacentes (passo), como na rosca em dente de serra. Também são mostrados exemplos de aumentar o passo da rosca enquanto é mantida a mesma altura de rosca.

[0043] A Figura 10 é uma vista da extremidade distal do prendedor, que mostra detalhes do piloto e da canelura de dispersão de fragmentos esquerda e características de autorroscamento aperfeiçoadas juntamente com um relevo excêntrico que começa na borda de corte dianteira de cada rosca formada por uma primeira canelura esquerda.

[0044] A Figura 11 ilustra vetores de força, um dos quais será umaforça de reação quando o prendedor tiver atingido o momento de aperto compressivo.

[0045] A Figura 12 mostra uma porção de uma ferramenta de corteque forma um aspecto das roscas de corte na canelura.

[0046] A Figura 13 mostra uma vista de extremidade do cortador ede sua borda dianteira na forma de garra formados pela ferramenta da Figura 12.

[0047] A Figura 14 é uma vista lateral do cortador formado pelaferramenta da Figura 12.

[0048] A Figura 15 é uma perspectiva de extremidade de um prendedor de rosca de duplo impulso.

[0049] A Figura 16 é uma vista de extremidade das bordas de corte de rosca de duplo impulso definidas pelas caneluras.

DESCRIÇÃO DAS CONCRETIZAÇÕES PREFERIDAS

[0050] Considerando-se os desenhos, onde numerais de referência semelhantes indicam partes similares por todas as várias figuras do desenho, o numeral de referência 100 é dirigido ao prendedor de estabilização ortopédica de acordo com a presente invenção.

[0051] As características das roscas de parafuso na Figura 1 incluem: a cabeça 2 (que define uma extremidade proximal) do parafuso é compreendida de raios 9 e 10 que convergem no ápice 11 para formar o diâmetro externo da cabeça 2. A cabeça 2 pode incluir uma parede inferior 6 que define uma superfície de apoio, de modo que, quando o prendedor 10 estiver instalado por completo, a superfície de apoio 6 fique apoiada contra uma superfície de suporte (por exemplo, o corpo do paciente ou placa) e induza a carga compressiva 5 mostrada na Figura 11. À medida que a carga 5 é induzida, pontos de centralização 36, Figura 11, do dente do parafuso 24 são carregados contra os pontos de centralização inferiores 37 dos dentes de osso 25, o que impede forças radiais internas ou externas 3 do eixo 16 do parafuso. Do mesmo modo, o vetor de carga 1 da Figura 11 inclui um ponto de centralização de parafuso 38 contra o ponto de centralização de osso 39. Se o prendedor for escareado, o diâmetro do eixo 11 do prendedor 100 se aproximará do diâmetro de rosca maior (crista) 17 e a carga compressiva 5 será então causada pelo ajuste de interferência que conta com uma porção de rosca imediatamente adjacente à cabeça 2.

[0052] Mais especificamente, a última volta da rosca 12 (a cabeçamais perto 2) apresenta tanto um passo diferente como/ou espessura de dente que provê uma fixação resistiva. Até este ponto de apoio, o prendedor tem uma rotação substancialmente livre devido à geometria de baixo atrito. Isto provê um feedback táctil para o cirurgião. Roscas direitas 12 são helicoidalmente enroladas ao longo do eixo 13 para produzir o passo de rosca. A extremidade distal 4 do parafuso caracte- riza um piloto 59 que incorpora caneluras de dispersão de fragmentos 55 apresentando uma orientação espiral esquerda.

[0053] A Figura 4 mostra o soquete de acionamento Hex interno35 na extremidade proximal do parafuso. A Figura 2 representa uma seção transversal 9 da porção roscada do eixo do parafuso com um eixo 16 que passa através do núcleo do eixo.

[0054] A rosca 24 se estende para longe da raiz de rosca 18 (exterior do eixo 13) definindo o diâmetro de rosca maior 17. O dente de osso 25 é formado pelos limites da raiz de rosca 18, pelo dente de rosca de parafuso 24 e pela rosca de parafuso 26. A raiz de rosca 18 (exterior do eixo 13) define uma parede cilíndrica substancialmente contínua, que é helicoidalmente espiralada entre as roscas do eixo e interrompida apenas pelas roscas helicoidalmente enroladas 12.

[0055] A protuberância externa das roscas de parafuso 32 (Figura3) e a espessura das roscas de parafuso 30 acopladas com as bordas de corte aperfeiçoadas dos dentes de parafuso 51 (Figuras 8 e 10) criadas pela canelura de dispersão de fragmentos espiral côncava esquerda 55 (Figuras 1, 4, 8 e 10) determinam o torque de corte e de inserção do parafuso. Isto é um aperfeiçoamento importante e significativo, visto que provê o cirurgião com uma interpretação táctil desejada da interface com o osso. Isto também ajuda o cirurgião a determinar quão apertado está o parafuso e quanta carga está efetivamente sendo aplicada para compressão. Tecnologias atuais exigem muito torque para instalar um prendedor que faz com que o cirurgião mal possa dizer o que realmente está acontecendo. Isto muitas vezes resulta em roscas desgastadas ou parafusos soltos.

[0056] Outra característica-chave deste novo perfil de rosca naFigura 3 é o método de fabricação com as opções de facilmente mudar a protuberância externa 32 dos dentes de rosca de parafuso, o espaçamento 34 entre dentes adjacentes que determina a dimensão ("vo lume") do dente de osso 25, e a espessura 30 dos dentes de rosca de parafuso.

[0057] A dimensão (volume) do dente de osso 25 é um ponto muito importante porque a rosca de parafuso de metal é significativamente mais resistente do que o osso. Com a capacidade de criar um equilíbrio de resistência mais igual entre os dois, agora é possível prover uma interface de parafuso-osso que possa realizar um agarre muito melhor e mais estável no osso.

[0058] Com o aumento da protuberância de rosca de parafuso 32,é possível produzir uma rosca de parafuso que possa ter um maior ponto de apoio em osso menos denso. Com a redução da largura de dente de osso 34 do dente de osso 25, é possível criar um menor passo para um melhor ponto de apoio no osso com uma parede cortical muito fina, embora, ao mesmo tempo, aumente as dimensões do osso de dente esponjoso que requerem dentes de osso mais largos 25 e uma maior protuberância externa dos dentes de osso 32. Em todas as roscas anteriores, onde perfis de dente comuns foram criados por uma ferramenta de corte e de laminação de ponto único, não foi possível ter estas opções.

[0059] A etapa mostrada na Figura 5 para este novo método defabricação de múltiplas ferramentas de corte para remoção de material ensina que uma ferramenta de corte de forma especial 40 cria facetas de rosca de parafuso 42, 44, e raiz 46.

[0060] A etapa mostrada na Figura 6 para este novo método defabricação de múltiplas ferramentas de corte para remoção de material ensina que uma ferramenta de corte de forma especial 41 cria facetas de rosca de parafuso 43, e raiz adicional 45.

[0061] A etapa mostrada na Figura 7 para este novo método defabricação de múltiplas ferramentas de corte para remoção de material ensina que uma ferramenta de corte de forma especial 47 cria facetas de rosca de parafuso 48, e raiz adicional 49. As etapas das Figuras 5 e 6 ocorrem com a relativa rotação em uma direção; a etapa da Figura 7 é contragirada.

[0062] A importância das raízes 45, 46 e 49 é a de que estas superfícies definem uma parede cilíndrica substancialmente larga que é helicoidalmente espirada ao longo do prendedor, interrompida apenas pelos dentes de intertravamento, de modo que forças de flexão experimentadas pelo prendedor sejam distribuídas ao longo destas raízes e, portanto, também ao longo dos dentes de osso em assentamento tangencial com o mesmo para impedir qualquer movimento por causa da maior área de superfície que é desprovida de quaisquer superfícies afiadas que de outro modo definiriam pontos de pressão como na técnica anterior.

[0063] A Figura 9 ilustra os benefícios deste processo de corte detrês etapas, quando comparado com uma rosca em dente de serra. Conforme mostrado, dois perfis de rosca são mostrados com seus passos em assentamento. Uma rosca em dente de serra é superposta sobre uma rosca da presente invenção. Conforme mostrado, a rosca em dente de serra remove pelo menos um terço mais osso nesta representação, mas deve ser salientado que a espessura 30 (Figura 3) da rosca da presente invenção poderia ser reduzida para a espessura de uma lâmina fina, quando material apropriado tiver sido escolhido para o prendedor. Quando a espessura 30 tiver sido otimizada (minimizada), um volume máximo de dente de osso ficará disponível para um agarre máximo e trauma mínimo enquanto reduz a força de atrito e de inserção.

[0064] Ainda outra característica significativa desta invenção é acapacidade de intertravamento mecânico deste perfil de rosca. Na essência, o dente de rosca de osso 25 é intertravado entre as roscas em dente de serra 24 e 26. Isto é ilustrado nas Figuras 2 e 11. Forças de reação, que respondem à carga 5 induzida com o aperto, são distribuídas ao longo das várias facetas/flancos do prendedor. Conforme mostrado,forças são centralizadas, flancos de parafusos são intertravados com as superfícies dos dentes de osso 25, e os pontos de centralização 36, 37, 38, 39 na junção dos flancos cooperam para impedir a tensão excessiva e resistir à dispersão na carga axial ou na carga torsional. Especificamente, os flancos 19 e 20, 21 e 22, 22 e 23 operam em pares de tal modo que a interseção dos pares definam pontos de centralização para distribuição da carga e equalização da força.

[0065] É notado que a face de dente de rosca 20 está em um ângulo menor a partir do eixo 16 do que a faceta de rosca de parafuso 21. Isto significa que o dente de parafuso de osso 25 fica aprisionado "no interior" (entre o ápice 36 (Figura 11) formado na junção da faceta 22 e 23 em um lado, e a raiz de rosca 18 e as faces de rosca de parafuso 20 no outro lado). Isto produz um intertravamento mecânico instantâneo entre as roscas de parafuso do prendedor 24 e 26 ao longo da rosca 12, e o dente de rosca de osso 25. A importância desta característica apresenta um valor de longo alcance. No osso, é melhor produzir uma interface que não seja nem de dispersão radial nem de extração radial, quando o parafuso for apertado para reduzir trauma para o osso.

[0066] Roscas de parafuso de osso comuns criam cargas compressivas prejudiciais que podem rachar o osso ou pelo menos comprimir o osso vivo excessivamente acrescentado trauma. Na presente invenção, estes problemas são resolvidos. Aqui, a relação das facetas dos dentes (flancos) 19 e 20 pode ser "ajustada" (dimensionalmente modificada) com relação às facetas (flancos) 21, 22 e 23 para alterar a espessura do dente do prendedor 30 e a separação entre os dentes adjacentes via a modificação da lacuna de dente de osso 34, por exemplo, para prover um engate de osso máximo e otimizar a pressão de compressão para o osso aprisionado localizado entre os dentes do prendedor.

[0067] Esta invenção com suas bordas de corte aperfeiçoadas, aremoção de fragmentos, uma largura de dente reduzida e menos osso removido produz novas características de interface com o osso enquantoprovê o cirurgião com a melhor sensação possível durante a sequência inicial de roscamento e torque.

[0068] As Figuras 8 e 10 mostram o piloto 59 com a canelura dedispersão de fragmentos espiral côncava 55 que é angulada do eixo do parafuso 100 em aproximadamente 45° (numeral de referência 52). A canelura de dispersão de fragmentos apresenta uma porção que se abre através do diâmetro externo do piloto 59 e se estende em uma transição helicoidal esquerda a uma curta distância (1 ou mais roscas) na direção da extremidade proximal do parafuso. A canelura de dispersão de fragmentos transita suavemente para o eixo 13 e as roscas 12. O corte efetivo dos fragmentos é causado por bordas de corte dianteiras afiadas 51 formadas pela canelura de dispensa de fragmentos helicoidal esquerda 55 e apresentando bordas de corte traseiras ligeiramente cegas 53. O raio côncavo da canelura 55 produz assim uma borda de corte dianteira afiada 51 na interseção das roscas 12 e da canelura 55 no diâmetro maior das roscas 12. As bordas de relevo radial excêntrico 62 são combinadas com as bordas afiadas 51 para se aproximarem de um contorno semelhante a uma garra onde o diâmetro maior diminui, à medida que ele se afasta das bordas 51 para prover bordas dianteiras que podem facilmente cortar o osso que produz fragmentos que são enroscados longe das bordas de corte e que transitam para fora da canelura de dispersão de fragmentos côncava. O dito relevo excêntrico reduz gradualmente a altura das roscas 12 até que seja interrompido por uma próxima canelura esquerda onde, com o relevo excêntrico, começa novamente no diâmetro maior da próxima rosca helicoidal 12, visto que continua no lado oposto da segunda ca- nelura esquerda e termina em uma menor altura, visto que termina novamente no lado esquerdo da próxima canelura.

[0069] A Figura 12 revela como o relevo radial excêntrico 62 éformado por um cortador especial 200 que gira para a direita, à medida que o parafuso é girado para a esquerda, conforme ele se move lentamente para baixo 77 para formar relevos excêntricos 62. A extremidade de corte do cortador é formada em um ângulo 76 para cortar um ligeiro afunilamento no diâmetro externo das roscas 12 se estendendo da extremidade distal das roscas para cima na direção da extremidade proximal para coincidir com o comprimento da canelura de dispersão de fragmentos 55.

[0070] Isto está ilustrado na Figura 13 como uma seção transversal do perfil de corte de rosca na forma de "garra" produzido com a combinação da canelura 55 que cria a ponta de corte afiada 51 e o re-levoexcêntrico 52 com a rotação do cortador rotativo 200 enquanto ele se move em uma direção descendente 77 até que ele alcance a borda traseira da próxima canelura 55. Neste ponto, o cortador 200 se move para cima para começar o mesmo processo novamente nas bordas iniciais do próximo lado da canelura 55 e continuando este processo até que o cortador tenha completado uma rotação de 360° e todas as roscas distais tenham sido tratadas pelo cortador 200 com relevos radiais excêntricos 62.

[0071] Estas características são combinadas para roscas limpasde corte e mover os fragmentos ao longo do percurso de fragmentos 57 empurrando-os para frente através do furo piloto perfurado à frente do parafuso de avanço, à medida que ele é helicoidalmente girado para o osso. A borda dianteira 61 da transição de canelura 55 e raiz 13 produz um ajuste de precisão dentro do diâmetro interno do furo piloto perfurado para prover uma ação positiva de raspagem e de remoção de fragmentos, à medida que o parafuso 100 gira dentro do furo piloto perfurado. Esta ação de raspagem força os fragmentos para baixo e para fora do ajuste de precisão do piloto dentro do furo perfurado. O benefício aqui é o de que as bordas dianteiras 51 fazem com que os fragmentos sejam enroscados adiante e sigam o contorno da canelura 55 adiante, e para fora da extremidade do percurso de fragmento 57 longe do percurso das roscas de avanço.

[0072] Alternativamente, à medida que o prendedor é inserido nosentido horário CW (Figuras 4, 8 e 10), as bordas de corte dianteiras 51 progressivamente aparam tiras finas finos de osso, avançando-as para frente e empurradas pela borda dianteira 61 na direção 57. Isto cria um parafuso de autorroscamento genuíno e também impede que os fragmentos sejam arrastados para as roscas do parafuso de avanço e para o osso. Isto resulta em uma pressão de corte muito menor, em roscas mais limpas e em menos danos para o osso. (Se os fragmentos não puderem sair do caminho, eles serão arrastados para o percurso das roscas e serão esmagados no osso circundante. Se isto acontecer, os fragmentos aprisionados poderão dar origem a um processo de inflamação resultando no ataque do sistema imune aos fragmentos como corpos estranhos com absorção eventual, produzindo vazios perto das roscas, eventualmente resultando no afrouxamento das ros-cas de parafuso 12.) A Figura 16 mostra um cortador e um piloto para um prendedor de rosca dupla de duplo impulso.

[0073] O piloto 59 apresenta uma extremidade distal planar substancialmente circular 4 interrompida por porções das caneluras de dispensa de fragmentos 55 mostrada nos desenhos. Mais ou menos ca- neluras de dispensa de fragmentos 55 podem ser providas, contanto que elas sejam simetricamente orientadas ao longo da periferia. Uma periferia marginal 60 provê uma transição arredondada entre a extremidade distal planar 4 e o eixo cilíndrico 13. Esta transição arredonda- da força o prendedor 100 a permanecer no furo piloto pré-perfurado, assegurando assim o assentamento do prendedor 100 com outro meio cirúrgico (tal como uma placa) na extremidade distal do prendedor.

[0074] Em uso, preferivelmente um furo piloto é pré-perfurado e oprendedor 100 é orientado sobre o mesmo. O raio 60 do piloto 59 é aninhado dentro do furo piloto pré-perfurado. O avanço do prendedor com a rotação no sentido horário (CW) faz com que as caneluras de dispensa de fragmentos 55 e suas bordas de corte dianteiras (esquerdas) 51 incrementalmente aparem fragmentos de osso longe do prendedor, com a borda dianteira 61 empurrando os fragmentos para frente para a concavidade e para frente para o furo pré-perfurado ao longo do percurso 57, depois de terem sido eliminados pelas bordas de corte traseiras 53. O osso é, portanto, roscado em conformidade com o perfil de dente do prendedor. À medida que o prendedor avança no osso, os dentes de osso 25 proveem um engate positivo com o prendedor 100 sem atrito perceptível (formação de calor danosa) ou forças radiais in- desejadas experimentadas pelo cirurgião que - diferentemente da técnica anterior - pode avançar o prendedor com muito pouco esforço.

[0075] Isto dá ao cirurgião uma informação precisa sobre o progresso do procedimento. A parede arredondada 60 no piloto rastreia o furo pré-perfurado com precisão sem vagueação danosa e trauma para o osso adjacente. As roscas do prendedor são concomitantemente autotravadas com os dentes de osso até que o prendedor se aproxime da completa implantação. Depois, a superfície de apoio 6 no fundo da cabeça do prendedor entra em contato com o osso cortical na periferia externa do furo pré-perfurado produzindo o vetor 5, Figura 11.

[0076] Este contato induz uma mudança na força que é perceptívelao cirurgião, diferentemente da técnica anterior. O cirurgião apresenta assim uma melhor "sensação"para detectar e ajustar a compres- são/torque de forma mais benéfica para o procedimento. Conforme mencionado acima, haverá um mesmo feedback táctil aperfeiçoado, quando o prendedor não dispor de uma cabeça, mas, em vez disso, for escareado. Além disso, uma rosca de interferência 71 adjacente à extremidade proximal 6 provê feedback e retenção adicionais. Isto é conseguido com o aumento da largura 30 de um ou mais dentes de rosca perto da extremidade proximal 6 que cria uma carga de fixação sobre o dente de osso 25 (com a diminuição da dimensão 34) contra os dentes de osso 25 que foram formados pelas características de corte de rosca na extremidade distal do parafuso.

[0077] Uma alternativa (ou suplemento para esta rosca de interferência) seria mudar (aumentar) o diâmetro maior da rosca perto da ex-tremidade proximal 73 enquanto mantém a altura original 32 na extremidade distal 72, o que provê um ajuste de interferência em um modo diferente. Isto (afunilamento) é reconhecido pela linha de referência 74 e provê um maior arrasto ao longo do diâmetro maior das roscas, à medida que o parafuso é avançado no osso. Além disso, o prendedor com uma cabeça pode se beneficiar de cada ou de ambos os tipos de ajuste de interferência, caso desejado.

[0078] Adicionalmente, no caso de força de carregamento ("fixação") lateral, os vetores 3, Figura 11, são pressionados pela capacidade de intertravamento das roscas de parafuso 24 e 26 que são inter- travadas de modo instantâneo e mecânico com os dentes de osso 25. Diferentemente da técnica anterior, o parafuso de carregamento 100 de um lado ou do outro não cria uma lacuna entre o parafuso e o osso no lado oposto. Isto é comumente referido como "fixação"e frequentemente resulta em falha da interface de parafuso-osso.

[0079] Uma questão um tanto similar ocorrerá quando um momento de flexão 14 for aplicado ao parafuso 100, onde a força resultante faz com que um parafuso similar produzido com roscas em dente de serra ou do tipo V ceda à força no diâmetro da raiz (ranhura) entre du- as roscas. Quando a cessão ocorrer, a raiz da rosca atuará como uma ranhura radial em torno da circunferência do parafuso e a carga total será focalizada no ponto mais fraco (uma única ranhura de rosca) perto do ápice do membro de flexão resultando na falha do núcleo do parafuso. Diferentemente desta fragilidade encontrada em todas as outras formas de rosca, a presente invenção apresenta raízes de rosca que têm uma forma cilíndrica e que carecem de ranhuras de rosca, dispersando assim a carga de um momento de flexão uniformemente ao longo do eixo do parafuso. Isto provê um parafuso mais durável e confiável resistente à flexão.

[0080] As Figuras 15 e 16 ensinam o uso de um padrão de roscadupla. Uma primeira rosca de intertravamento 110 é espiralada ao longo do eixo cilíndrico como antes, mas uma segunda rosca de intertra- vamento 120 é também espiralada ao longo do eixo 13. É notado que as bordas de corte 51 e outros detalhes das Figuras 8 e 10 aparecem aqui, bem como o piloto 59. Desse modo, roscas adjacentes da primeira rosca de intertravamento 110 apresentam uma segunda rosca 120 interposta entre elas. Isto significa que o passo deste prendedor é duas vezes aquele do prendedor anteriormente descrito, o que resulta em uma inserção mais rápida (avanço axial) do desenho de rosca dupla. Quando o tempo for essencial, isto será uma característica importante, e operações tal como esta serão mais bem concluídas convenientemente por muitas razões, tais como assepsia, uma maior produtividade e tempo mínimo de anestesia de paciente.

[0081] Ademais, tendo sido descrita a invenção, deve ficar evidente que pode-se recorrer a inúmeras modificações e adaptações estruturais sem se afastar do escopo e do significado legítimo da presente invenção, conforme mostrado acima e conforme descrito adiante nas reivindicações.

Claims (1)

1. Prendedor ortopédico (100), caracterizado pelo fato de ser formado por:independentemente modificar a altura (32), a espessura (30) e o espaçamento de dente, alterando assim as características e capacidades do dito prendedor, por meio do que o passo e os diâmetros de rosca de dente maior (17) e menor são independentemente variáveis para facilitar a associação dos perfis de rosca do prendedor com os perfis de dente de osso correspondentes como uma função da densidade do osso e do local do desdobramento do prendedor para aperfeiçoar o ponto de apoio do prendedor e aumentar a resistência às forças de tração; formar uma canelura de corte de fragmentos espiral cônica (55) em uma extremidade distal (4) do mesmo, a dita canelura de corte de fragmentos (55) apresentando bordas de corte dianteiras (51) que definem um padrão de rosca de corte disposto na dita extremidade distal (4) e que são helicoidalmente espiraladas em uma direção oposta a partir de um padrão de rosca (12) disposto em um restante do prendedor, o dito padrão de rosca (12) disposto no dito restante do prendedor (100) definindo um padrão de rosca de intertravamento substancialmente de não corte, por meio do que a dita canelura de corte (55) é configurada para formar o padrão de rosca de intertravamento no osso, reduzindo assim o atrito quando da inserção do prendedor e minimizando a formação de calor enquanto provê uma maior sensibilidade durante a instalação do prendedor, reduzindo o torque de instalação; dispor o padrão de rosca de intertravamento espiralmente ao longo do prendedor, interrompido por um eixo de prendedor subs-tancialmentecilíndrico de tal modo que o dito eixo de prendedor (13) defina uma parede cilíndrica que é espiralada ao longo de um comprimento do dito prendedor (100) e interrompido pelo dito padrão de ros- ca de intertravamento, por meio do que o dito padrão de intertrava- mento e o eixo (13) são configurados para retardar a fixação do prendedor (100) e minimizar forças radiais enquanto resistem às forças multidirecionais e aos momentos de flexão que de outro modo poderiam causar a elevação do prendedor; prover uma superfície de apoio (6) adjacente a uma extremidade proximal do dito prendedor (100), definindo um impedimento para o avanço adicional do prendedor e meios para induzir a fixação do dito prendedor em um ambiente ortopédico, e formar um ajuste de interferência adjacente a uma extremidade proximal do dito prendedor, definindo um impedimento para o avanço adicional do prendedor (100) e meios para induzir a fixação do prendedor em um ambiente ortopédico.

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