ES2201098T3 - Instrumentacion para osteosintesis espinal dorso-lumbar anterior para la correccion dela cifosis. - Google Patents

Abstract

EL INSTRUMENTO CONSTA DE UN PAR DE IMPLANTES VERTEBRALES (1) CON TORNILLOS (4) PARA FIJARLOS A DOS VERTEBRAS CORRESPONDIENTES UBICADAS A CADA LADO DE LA VERTEBRA DAÑADA, Y UNA PLACA (3) CON DOS PORCIONES TERMINALES (3A) PARA CONECTAR LOS DOS IMPLANTES, Y UN MEDIO (6, 15) PARA FIJARLA A LOS IMPLANTES. LAS PORCIONES TERMINALES (3A) DE LA PLACA TIENEN UN BORDE REDONDEADO Y EL INSTRUMENTO INCLUYE TORNILLOS DE FIJACION (50) CON CABEZAS (51) REDONDEADAS DE MANERA QUE SU SUPERFICIE SE LAVE JUNTO CON LA SUPERFICIE DE LA PLACA CUANDO SE FIJAN A LAS ABERTURAS DEL IMPLANTE Y A LAS ABERTURAS DE LA PORCION TERMINAL (3A) DE LA PLACA. ESTA DISPOSICION GARANTIZA QUE LOS EXTREMOS DE LA PLACA (3) NO ENTREN EN CONTACTO CON LOS DISCOS VERTEBRALES CUANDO VARIA LA POSICION ANGULAR DE LA PLACA (3) EN RELACION CON LOS IMPLANTES, Y REDUCE EL TAMAÑO TOTAL DEL INSTRUMENTO.

Description

Instrumentación para osteosíntesis espinal dorso-lumbar anterior para la corrección de la cifosis.

La presente invención se refiere a una instrumentación de osteosíntesis espinal dorso-lumbar anterior, siendo esta instrumentación adaptada para la correción de la cifosis debida a la destrucción de uno o dos cuerpos vertebrales.

Se describe en la patente francesa 89 12 187 (publicación nº 2651992) (o US-A-5108395) una instrumentación (denominada "implante" en esta patente) que comprende un par de implantes vertebrales provistos de tornillos para el anclaje en las dos vértebras correspondientes situadas a cada lado de la vértebra dañada, y una placa que posee dos porciones extremas para la conexión a los dos implantes, estando esta placa provista de medios para fijar la placa a los implantes.

Ahora, se ha encontrado que en ciertos casos la placa de esta instrumentación anterior experimenta una ligera flexión debida a las tensiones a las que está sometida, y en consecuencia posee una rigidez que a veces resulta insuficiente.

Además, debido a su forma, es muy probable que los extremos opuestos de la placa de conexión entren en contacto con los discos vertebrales adyacentes cuando los implantes giran con respecto a la placa, lo que puede dañar ligeramente los discos por el roce entre ellos.

Además, se ha encontrado que el anclaje de los implantes en las vértebras lumbares de esta instrumentación anterior no siempre posee la solidez deseada.

Por último, el espesor total de esta instrumentación en la región de las porciones extremas de la placa y los implantes es relativamente grande y se ha deseado por tanto reducirlo.

Un objetivo de la invención es proporcionar una instrumentación dispuesta de tal modo para evitar estas desventajas.

Estas desventajas se evitan mediante la instrumentación definida en la reivindicación 1.

La forma redondeada de la periferia de las porciones extremas de la placa eliminan cualquier parte proyectante que sería muy probable que entrase en contacto con los discos vertebrales durante las rotaciones relativas de los implantes y la placa. Además, el hecho de que los tornillos de fijación posean una superficie que enrasa con la de la placa cuando la instrumentación se sitúa en posición sobre el segmento vertebral, disminuye marcadamente el espesor total de la instrumentación en relación con la instrumentación descrita en dicha patente.

De acuerdo con otras características de la invención:

si la instrumentación se destina a cuerpos vertebrales torácicos, cada implante está provisto de dos aberturas diametralmente opuestas de manera aproximada para recibir dos tornillos de anclaje correspondientes para el hueso esponjoso;

si la instrumentación se destina a cuerpos vertebrales lumbares, cada implante está provisto de tres aberturas para recibir tres tornillos de anclaje para el hueso esponjoso. En consecuencia, la solidez del anclaje en las vértebras lumbares se mejora sustancialmente mucho;

las porciones extremas de la placa están provistas de aberturas cuyos bordes son cónicos y el final de las cabezas de los tornillos fijadores posee una correspondiente conicidad que permite un autocentrado de la placa. Las conicidades complementarias de la cabeza de los tornillos y las aberturas de los implantes además reducen la altura total de la instrumentación, por un lado debido a la disposición ya mencionada enrasante con las superficies de la cabeza de los tornillos y con la superficie de la placa, y por otro lado por la evitación de ciertos miembros de conexión descritos en dicha patente.

Otras características y ventajas de la invención serán evidentes a partir de la descripción siguiente con referencia a los dibujos adjuntos que ilustran dos realizaciones de la invención a modo de ejemplos no limitativos.

En los dibujos:

La Fig. 1 es una vista longitudinal en alzado a escala mayor de una placa de la instrumentación de osteosíntesis espinal de acuerdo con la invención, siendo montada una porción extrema de esta placa sobre un implante y estando estas dos partes provistas con un tornillo que se extiende a través.

La Fig. 2 es una vista en planta de la placa que se muestra en la Fig.1.

La Fig. 3 es una vista en perspectiva desde arriba de la placa que se muestra en las Figs. 1 y 2 y sus tornillos fijadores a los implantes.

La Fig. 4 es una vista en planta a una escala mayor de una primera realización de un implante de la instrumentación de acuerdo con la invención, siendo destinado este implante para el anclaje en las vértebras torácicas.

La Fig. 5 es una vista lateral en alzado del implante que se muestra en la Fig. 4.

La Fig. 6 es una vista en planta a una escala mayor de una segunda realización de un implante de la instrumentación de acuerdo con la invención, siendo destinado este implante para las vértebras lumbares.

La Fig. 7 es una vista lateral en alzado del implante que se muestra en la Fig. 6.

La instrumentación de osteosíntesis espinal dorso-lumbar anterior de acuerdo con la invención se describirá con referencia a las Figs. 1 a 7.

La instrumentación comprende un par de implantes vertebrales tales como 1 (Figs. 4 y 5) ó 2 (Figs. 6 y 7), una placa 3 (Figs. 2 y 3) que proporciona una conexión entre los dos implantes 1 ó 2, y unos tornillos 50 para la fijación de la placa 3 a los dos implantes 1 ó 2.

La placa 3 comprende unas porciones extremas opuestas o unas cabezas 3a que poseen una periferia redondeada y están provistas de una abertura central 5. Existen estrías radiales 6, provistas alrededor de la abertura 5 y sobre la superficie de la cabeza 3a adaptada para venir a apoyarse en la superficie de los implantes 1 ó 2, que se extienden a la periferia de la cabeza 3, sobre una circunferencia completa.

Los tornillos fijadores 50 poseen cabezas redondeadas 51 conectadas de forma adyacente a sus porciones roscadas 53, a porciones cónicas 52 adaptadas para encajar en las correspondientes superficies cónicas 11 de las aberturas 5. Los tornillos de anclaje al hueso 4 para el hueso esponjoso comprenden cada uno un vástago roscado 7 extendido por una superficie cónica de una cabeza cuya superficie enrasa con la superficie 3b de la placa 3, cuando los tornillos 4 se sitúan en posición a través de las aberturas 5 y las aberturas centrales 12 de los implantes 1 y 2. Las superficies redondeadas 51 de las cabezas de los tornillos 50 enrasan con la superficie de la placa 3 cuando los tornillos están anclados en las aberturas 12, 5 de los implantes 1, 2 y las porciones de los extremos 3a de la placa.

El implante 1 está asimismo provisto con dos aberturas 13, 14 para recibir los tornillos de anclaje al hueso (no mostrados) sobre cada lado de la abertura central 12, y se destina especialmente a los cuerpos vertebrales torácicos T4 a T12. Las aberturas 13 y 14 están separadas por una distancia lo más pequeña posible para permitir la fijación del implante 1 sobre vértebras cortas. La superficie del implante 1 adaptada para recibir la correspondiente cabeza 3a de la placa 3 posee estrías radiales 15 que se extienden completamente alrededor de la abertura 12 y sobre cada lado de las aberturas 13, 14. Las estrías 15 hacen juego por supuesto con las estrías 6 de forma que las estrías encajan entre ellas. La superficie opuesta 16 del implante 1 posee una curvatura adaptada a la anatomía anterior de los cuerpos vertebrales contra los que se debe aplicar el implante.

El cuerpo del implante 1 comprende una porción lateral 1a que se extiende más allá de la superficie ocupada por las estrías 15 y en las que se forma una abertura 17 adaptada para cooperar con un pistón. La abertura 14 situada sobre el lado posterior del implante vertebral 1 está inclinada en la dirección anterior del implante a un ángulo que preferentemente es de aproximadamente 6º, como se puede ver en la Fig. 4 que muestra una fracción inclinada 14a de la pared de la cavidad 14. Por otro lado, la abertura 13 del segundo tornillo, situado sobre el lado anterior del implante 1, posee su pared perpendicular a la superficie superior del implante 1.

La inclinación del eje de la abertura 14 hacia el lado anterior da al cirujano confianza en la inserción de los tornillos 4 cercana al canal medular. El hecho de que la abertura 13 se extienda en una dirección perpendicular a la superficie superior del implante 1 permite un anclaje de hueso mejorado y una seguridad incrementada contra el riesgo de desprendimiento por torsión.

El espesor e de la placa 3 varía en el mismo conjunto de placas de diferentes longitudes en las que el espesor de la placa 3 se incrementa con el incremento en su distancia l entre los centros o ejes de las aberturas 5. Este incremento en el espesor se determina de tal manera que se proporcione una rigidez constante de la placa desde la placa más corta a la placa más larga del conjunto. De este modo, para un conjunto de por ejemplo 33 placas, cuya distancia entre centros l varía de 26 a 90 mm cada 2 mm, el espesor de la placa varía progresivamente con la distancia entre centros desde 3 mm a 4,6 mm. La rigidez de la placa de esta manera permanece constante sin tener en consideración la distancia entre los implantes 1 ó 2, de forma que no existe riesgo de flexión de esta placa después de que la instrumentación se haya montado en un paciente.

La experiencia ha mostrado que la carga más desfavorable que resulta en una inflexión de la placa, es como mucho 500 MPa, pero permanece inferior a 600 MPa representando el límite elástico de acero hiper-endurecido 316L, a partir del cual se puede realizar ventajosamente la placa 3.

Además, el límite elástico del acero laminado en frío 316L para la forja es de 1.000MPa, el acero TA6V posee un límite elástico de 900 MPa y el titanio T40 un límite elástico de 340 MPa. Por tanto, no se puede emplear el titanio T40, siendo por otro lado adecuado el titanio TA6V.

Fue por tanto posible determinar la rigidez de la placa a partir de este primer análisis. A continuación, de manera conocida en la técnica, se definió una rigidez para los casos de carga previamente considerados. Los datos obtenidos se muestran en la siguiente tabla:

	Acero	Titanio
Inflexión	12 Nm/grado	6,6 Nm/grado
Torsión	4,2 Nm/grado	2,3 Nm/grado
Flexión	110 Nm/grado	60 Nm/grado
Compresión	7600 N/mm	4200 N/mm

Esta rigidez representa la placa que posee 90 mm entre los centros o ejes. Al inicio con los resultados obtenidos respecto a la rigidez de una placa de 90 mm, los espesores de las placas de una serie de placas se definieron con respecto a su distancia entre centros para obtener una rigidez constante, que resultó para el conjunto de placas en una variación de espesor que estaba en el intervalo de 3 mm a 4,6 mm.

Como ya se mencionó, las dos cabezas redondeadas de las placas evitan cualquier parte proyectante cualquiera que sea la posición de estas cabezas en relación con a los implantes.

La cara inferior puede comprender 48 estrías 6 dispuestas en 360º con un paso angular mínimo de 7º 30'' y una profundidad teórica de 0,9 mm. Las estrías de una forma triangular de 60º encajan perfectamente en las estrías de los implantes. Con un desplazamiento de medio paso respecto al implante es posible definir una posición "0" en la que el eje de la placa 3 es perpendicular al eje del implante 1 ó 2. Para evitar cualquier parte proyectante, todos los bordes son redondeados.

El implante 2 se destina a cuerpos vertebrales lumbares y está provisto de tres aberturas 19, 21, 22 para recibir los tres tornillos de anclaje correspondientes para el hueso esponjoso (no mostrado). Las paredes de las aberturas 19 y 21 se inclinan en la dirección anterior de la misma manera que la pared de la abertura 14, siendo la abertura 22 similar a la abertura 13 del implante 1. De este modo, las dos aberturas 19, 21 se sitúan en el lado posterior del implante 2, y la abertura 22 se sitúa en su lado anterior.

La forma de la placa 3 se ha calculado mediante el método de elementos acabados. El objetivo de este cálculo es optimizar la forma y la sección de la placa mediante la determinación de la distribución de las tensiones y de la rigidez de la placa. Se integran otros criterios, siendo necesario que la placa se adapte ella misma a la morfología anatómica.

Los cálculos se basan en las cargas aplicadas.

inflexión lateral izquierda-derecha (10 Nm),

torsión (3,2 Nm),

flexión (10 Nm),

compresión (100 daN).

Los resultados se dan en forma de dominios espaciales isotensionales Von Misès (para una placa de 90 mm de distancia entre centros, el elemento más grande en las series).

inflexión: T = 578 MPa

torsión: T = 118 MPa

flexión: T = 210 MPa

compresión: T = 97 MPa

La forma total del implante se definió con respecto a la morfología de los cuerpos vertebrales.

La posición de las cavidades que reciben los tornillos de inserción al hueso esponjoso se definió sobre la base de documentos que proporcionaban las alturas, diámetros y espesores del material cortical de los cuerpos vertebrales de T4 a L4. Esto llevó a definir dos implantes cuyas cavidades de tornillos se hallan separados por distancias distintas.

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Implante 1 que posee dos aberturas (Fig. 4)

d1 = el tamaño total en altura, es decir, la distancia entre los dos lados paralelos C1 y C2 del implante 1 (lados superiores e inferiores en el dibujo).

d2 = la distancia entre la tangente a la abertura 14 próxima al lado C1 y paralela a este último y la tangente a la abertura 13 próxima al lado C2.

d3 = la distancia entre la tangente a la abertura 14 próxima al lado posterior C3 del implante 1 y paralela a este lado y la tangente a la abertura 13 que es la más próxima al lado anterior C4 del implante.

Implante 2 que posee tres aberturas (Fig. 6)

d4 = la altura total del implante de acuerdo con la misma definición dada anteriormente, entre el lado superior C5 y el lado inferior C6 del implante 2.

d5 = la distancia entre la tangente a la abertura 19 próxima al lado C5 y paralela a éste último y la tangente a la abertura 21 próxima al lado C6 y próxima a éste último.

d6 = la distancia entre la tangente a la abertura 22 próxima al lado anterior C7 y paralela a éste último y la tangente a la abertura 21 próxima al lado posterior C8 y paralela a este último.

Las distancias máximas d2, d3, d5, d6 se proporcionan en la tabla siguiente como una función de las alturas mínimas y máximas de los cuerpos vertebrales. La altura total d1 puede variar de 13,7 a 20 mm y el tamaño total d4 del implante 2 puede variar de 20 a 32 mm.

	Implante - 2 aberturas (1)	Implante - 3 aberturas (2)
Distancia máxima d2	11,5 mm
Distancia máxima d3	20,2 mm
Distancia máxima d5		17 mm
Distancia máxima d6		20 mm
Altura de cuerpo vertebral	13,7 mm mín	32 mm máx

Si la altura de la vértebra está entre 13,7 mm y 20 mm, se utiliza un implante 1 que posea 2 aberturas. Si esta altura está entre 20 y 32 mm, se utiliza un implante 2 que posea tres aberturas.

Una distancia mínima entre los tornillos hacia el interior es muy importante ya que se debe asegurar que los tornillos no están demasiado próximos para evitar el riesgo de escisión del material cortical.

Las cavidades (14, 19, 21) para los tornillos en la parte posterior del implante (1, 2) están inclinados a 6º hacia el interior por dos razones:

1)

proporcionar confianza al cirujano cuando monta el implante ya que la inclinación evita el canal medular.

2)

en relación con el tornillo anterior, el conjunto forma un montaje triangular asegurando una resistencia a la tracción mejorada.

Los 6º se definieron por el hecho de que era necesario asegurar que los tornillos más largos no se toquen el uno al otro cuando pasan a través del otro material cortical, y que se separen una distancia suficiente para evitar la escisión del otro material cortical, lo que resultaría en una fijación imperfecta del implante.

Como el ajuste entre el tornillo y su cavidad es muy preciso, es posible evitar los puntos de anclaje como los encontrados en un implante conocido, lo que es muy probable que resulte en fracturas y asperezas peligrosas para el organismo.

La elección fue por tanto hecha para mantener una superficie suave en contacto con el hueso permitiendo el anclaje debido a la ausencia de separación entre el tornillo y el implante.

Claims (8)

1. Instrumentación para osteosíntesis espinal dorso-lumbar anterior para la corrección de cifosis debida a la destrucción de uno o dos cuerpos vertebrales, que comprende en combinación:

un par de implantes vertebrales (1, 2) que definen unas primeras aberturas (12, 13, 14; 12, 19, 21, 22),

tornillos de inserción ósea (4) para el anclaje de dichos implantes en las dos vértebras correspondientes situadas a cada lado de una vértebra dañada;

una placa (3) que posee dos porciones extremas (3a) para la conexión de dos implantes (1, 2), definiendo cada una de las porciones extremas (3a) una segunda abertura (5), y

tornillos fijadores (50) para la inserción a través de dichas primeras y segundas aberturas para fijar dichas porciones extremas (3a) a dichos implantes (1, 2);

caracterizada porque dichas dos porciones extremas (3a) de dicha placa (3) poseen una periferia redondeada que posee una curva continua para evitar partes proyectantes; y

cada tornillo de fijación (50) está provisto de una cabeza (51) que contacta con la placa (3) cuando el tornillo fijador (50) se ancla en una abertura central (12) de dichas primeras aberturas de un implante (1, 2) y una de dichas segundas aberturas (5) de la respectiva porción extrema de la placa, siendo la cabeza de tornillo fijador (51) redondeada de manera tal que una superficie definida por la cabeza redondeada enrasa con una superficie definida por la placa (3) cuando la cabeza (50) contacta con la placa (3).

2. Instrumentación de acuerdo con la reivindicación 1, en la que:

cada uno de dichos implantes (1, 2) está provisto de una porción redondeada correspondiente a dicha periferia redondeada de dichas dos porciones extremas de dicha placa; y

dichas primeras aberturas (12), incluyen adicionalmente aberturas de tornillo de inserción ósea (13, 14), en sitios opuestos diametralmente en dicha porción redondeada, dichas aberturas de tornillo de inserción ósea configuradas para recibir de dichos tornillos de inserción ósea (4) los dos correspondientes para el anclaje de dichos implantes.

3. Instrumentación de acuerdo con la reivindicación 1, en la que dichas primeras aberturas (12) incluyen adicionalmente tres aberturas de tornillo de inserción ósea (19, 21, 22) para recibir de dichos tornillos de inserción ósea los tres correspondientes para el anclaje de dichos implantes.

4. Instrumentación de acuerdo con la reivindicación 1, en la que dichas segundas aberturas (5) de dichas porciones extremas de dicha placa poseen porciones de borde cónico (11) y dichos tornillos fijadores (50) poseen cabezas que definen porciones cónicas (52) que corresponden a las porciones de borde cónico respectivas (11) de dichas segundas aberturas en dichas porciones extremas de dicha placa, permitiendo de este modo el autocentrado de dicha placa (3).

5. Instrumentación de acuerdo con la reivindicación 2, en la que:

cada uno de dichos implantes (1, 2) incluye una región posterior y una región anterior opuesta; y

por lo menos una de dichas aberturas de tornillo de inserción ósea (13, 14) está situada en dicha región posterior y posee un eje inclinado en una dirección hacia dicha región anterior.

6. Instrumentación de acuerdo con la reivindicación 5, en la que cada uno de dichos implantes posee una primera superficie, siendo dicha inclinación de 6º en relación con una línea perpendicular a dicha primera superficie.

7. Instrumentación de acuerdo con la reivindicación 1, en la que cada una de dichas dos porciones extremas (3a) de dicha placa (3) incluye una primera superficie dentro de la que dicha periferia redondeada y una porción redondeada de cada uno de dichos implantes incluye una segunda superficie opuesta a dicha primera superficie, estando provista cada una de dichas primera y segunda superficies de estrías radiales que encajan unas con otras (6, 5) distribuidas alrededor de la abertura central de cada implante y una abertura alineada de dichas segundas aberturas en las respectivas porciones extremas de dicha placa para el paso de dichos tornillos fijadores (50).

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8. Instrumentación de acuerdo con la reivindicación 7, en la que dichas estrías poseen un paso angular mínimo de 7º 30''.