ES2303173T3 - Aparato de fijacion de fracturas de huesos. - Google Patents
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Abstract
Un dispositivo para acoplar hueso a través de una osteotomía, que comprende: una placa (28) que tiene al menos dos regiones (36) de fijación al hueso y al menos una región (38) de puente, teniendo dicha región de puente una relación dimensional que define una altura y un anchura óptimas de dicha región de puente para soportar una carga aplicada a través de la osteotomía y minimizar una fuerza de corte requerida para cortar dicha región de puente, estando dadas dichas altura y anchura por la siguiente ecuación: CF = ((S1)(w) (hmax) + C1)[w / hmax]S2 en donde "CF" es dicha fuerza de corte en Newtons (N), "a" es un área de la sección transversal en milímetros cuadrados (mm2) de dicha región de puente que vaya a ser cortada, "w" es dicha anchura, y "hmax" es dicha altura, incluyendo adicionalmente dicha ecuación unas constantes "S1", "C1" y "S2" para un material de puente dado, siendo la constante "S1" una pendiente de un margen de dicha fuerza de corte frente a un margen de dicha área de la sección transversal, siendo la constante "C1" una intercepción con el eje Y de dicha curva, y siendo la constante "S2" una pendiente de Ln(ARF) frente a Ln(relación dimensional), en donde "ARF" es un factor de relación dimensional que se calcula determinando una primera fuerza de corte asociada con una de dichas anchura y altura de dicha región de puente y determinando una segunda fuerza de corte asociada con la otra de dichas anchura y altura, y dividiendo una de dichas fuerzas de corte primera y segunda por la media de dichas fuerzas de corte primera y segunda.
Description
Aparato de fijación de fracturas de huesos.
La presente invención se refiere a aplicaciones
quirúrgicas para la reparación de fracturas y deformidades de los
huesos. Más particularmente, las descripciones se refieren a un
procedimiento y un aparato para sujetar dos porciones cortadas de
un hueso con una relación relativamente fija entre sí.
En diversos procedimientos quirúrgicos
ortopédicos, es necesario alinear y sujetar dos porciones cortadas
de un hueso con una relación relativamente fija entre sí. Por
ejemplo, a menudo es necesario establecer esta relación de sujeción
después de haberse fracturado un hueso ya sea por causas naturales o
por intervención médica. Para asegurar que el hueso pueda
regenerarse en la orientación adecuada y se suelde la fractura, es
importante que las porciones del hueso estén fijas en la posición
deseada durante la regeneración del hueso.
Es conocido en la técnica proveer placas
metálicas para la reparación de fracturas de huesos. Las placas se
sujetan generalmente a las porciones fracturadas del hueso con
sujetadores tales como tornillos. Entre otras aplicaciones, las
placas y los sujetadores se utilizan para proporcionar una
estabilización rígida de las fracturas de esternón. Las placas
empleadas convencionalmente para la osteosíntesis de esternón
comprenden generalmente unas pequeñas secciones de metal,
generalmente planas. Las secciones contienen en varios puntos de su
longitud unos agujeros para tornillos, redondos y quizás roscados,
para sujetar las secciones al hueso.
En una técnica de reconstrucción de esternón, se
coloca una placa, que tiene una o más aberturas, cerca de la
superficie del esternón de manera que la placa se extienda sobre la
región cortada del esternón y se mantenga en una posición relativa
a la misma a través de una interfaz atornillada de placa y tornillo.
A continuación se le da a la placa una forma curvada, si es
necesario, y se sujeta al esternón utilizando una pluralidad de
sujetadores asentados en las aberturas. Los sujetadores y la placa
pueden ser retirados subsiguientemente para permitir el acceso
quirúrgico al esternón (por ejemplo, para tratar órganos vitales
dentro de la cavidad torácica). Finalmente, se sujeta de nuevo al
esternón la misma placa o una nueva placa mediante la unión de los
sujetadores con el esternón.
El documento US 2002/0128654 A1 describe una
placa alargada para acoplar regiones de huesos cortados que
comprende al menos una región de puente, terminando la al menos una
región de puente en al menos dos regiones de fijación al hueso. Las
al menos dos regiones de fijación al hueso contienen cada una al
menos una abertura para recibir un dispositivo de sujeción adecuado
para asegurar la placa alargada a las regiones del hueso que deben
ser acopladas. La región de puente puede estar configurada para que
pueda ser cortada fácilmente por un dispositivo de corte adecuado
tal como unas tijeras quirúrgicas. La placa alargada y el
dispositivo de sujeción pueden estar formados por un material
bio-compatible o
bio-reabsorbible.
Aunque los sistemas conocidos que utilizan
placas y sujetadores para ayudar a la osteosíntesis de regiones de
hueso cortadas han demostrado ser aceptables para ciertas
aplicaciones, tales sistemas son sin embargo susceptibles de
perfeccionamientos que pueden mejorar sus prestaciones. A este
respecto, muchos sistemas conocidos obligan a gastar tiempo para la
sujeción. Adicionalmente, los sistemas conocidos, que exigen la
inserción, retirada y subsiguiente reinserción de sujetadores en el
hueso, afectan negativamente a la compra de los sujetadores.
Además, muchos sistemas conocidos no facilitan el corte de la placa
para permitir al cirujano un rápido acceso al área o la cavidad a
la que deba acceder a través del lugar recubierto por la placa.
La presente invención se refiere a un aparato y
un procedimiento para reaproximar y sujetar porciones de un hueso
cortado. La reaproximación de las porciones de un hueso cortado se
efectúa utilizando un dispositivo de reaproximación de huesos, que
puede enganchar lateralmente las regiones separadas del hueso y
reaproximarlas. Una vez reaproximadas, las regiones del hueso se
acoplan utilizando una placa que incluye al menos dos regiones de
fijación al hueso y una región de puente dispuesta entre las
regiones de fijación al hueso. Cada región de fijación al hueso
contiene al menos un receptor que se utiliza para recibir un
sujetador adecuado para asegurar la placa a las porciones de hueso
que deben ser acopladas. Tanto la placa como los dispositivos de
sujeción pueden ser bio-reabsorbibles y
bio-compatibles.
Los sujetadores pueden incluir una porción de
cuerpo principal con una porción de vástago superior y una porción
de vástago inferior. Una vez sujeta a la superficie del hueso
gracias a la interacción con los sujetadores, la placa puede ser
retirada de la superficie del hueso retirando el elemento de cabeza
y retirando subsiguientemente la placa de la superficie del hueso.
La configuración del sujetador permite retirar la placa sin tener
que retirar del hueso la porción de cuerpo principal del sujetador,
por lo que en el futuro la porción de cuerpo principal y el agujero
en el hueso pueden ser utilizados de nuevo para asegurar la placa a
la superficie del hueso. Adicionalmente, la placa puede asegurarse
alternativamente a la superficie del hueso por un tornillo de una
sola pieza, bloqueable o no bloqueable, de manera que para retirar
la placa del hueso haya que cortar la placa o retirar cada tornillo
de una sola pieza. Como puede apreciarse, el sujetador elegido (es
decir, construido de una sola pieza o de múltiples piezas) para la
placa particular variará dependiendo de los requisitos de la
aplicación particular.
La placa de la presente invención está
configurada para permitir una rápida separación de las porciones de
hueso previamente aseguradas por la placa. La placa puede cortarse
mediante cualquier dispositivo de corte adecuado, tal como tijeras
quirúrgicas, cizallas quirúrgicas para alambre o cizallas
quirúrgicas para chapa. El corte de la placa mediante tijeras
quirúrgicas, cizallas para alambre o cizallas para chapa se ve
facilitado debido a la presencia de una región de puente que está
especialmente configurada para permitir tal enganche. La
cortabilidad óptima del puente se alcanza principalmente a través de
la manipulación de la relación dimensional y del área de la sección
transversal de la región de puente. La relación dimensional de la
sección transversal se define generalmente como la altura de la
región de puente en el dispositivo de corte dividida por la anchura
de la región de puente en el dispositivo de corte. Por consiguiente,
la relación dimensional de la sección transversal variará
dependiendo de la orientación del dispositivo de corte, a menos que
la sección transversal del puente incluya una sección transversal
generalmente cuadrada o redonda. Hablando en general, en una sección
transversal de área constante, según aumenta la anchura de la
región de puente disminuye la altura de la región de puente, y se
reduce la fuerza requerida para cortar la región de puente.
Adicionalmente, la región de puente puede estar elevada o biselada
para facilitar el enganche de la región de puente por las cizallas
quirúrgicas para alambre, las cizallas quirúrgicas para chapa o las
tijeras quirúrgicas. La región de puente también puede estar
debilitada o contener una muesca para ayudar adicionalmente a cortar
la región de puente.
La placa de la presente invención también puede
tener numerosas regiones de puente y regiones de fijación al hueso
dispuestas en una variedad de formas con el fin de producir una
placa con una configuración capaz de acoplar una región grande o de
forma irregular de huesos cortados, terminando los huesos con
diversos ángulos diferentes entre sí. Para ayudar al acoplamiento
de tales regiones de huesos cortados, las regiones de puente y las
regiones de fijación al hueso pueden extenderse con una variedad de
ángulos diferentes. Adicionalmente, las regiones de fijación al
hueso y las regiones de puente pueden estar en planos diferentes
para acoplar regiones de huesos cortados que terminen en diferentes
planos unos de otros.
Con la descripción detallada que viene a
continuación podrán apreciarse áreas adicionales de aplicabilidad
de la presente invención. Deberá entenderse que la descripción
detallada y los ejemplos específicos, aunque indican las
realizaciones preferidas de la invención, tienen únicamente
propósitos de ilustración y no pretenden limitar el alcance de la
invención.
La Fig. 1 es una ilustración postoperatoria
anterior y en perspectiva de un tórax humano. Específicamente, la
Fig. 1 ilustra un esternón cortado previamente y acoplado por una
placa en un posible esquema de colocación según la invención;
La Fig. 2 es una vista en perspectiva de la
placa de la Fig. 1;
La Fig. 3 es una vista en sección transversal
tomada por la línea 3-3 de la Fig. 2;
La Fig. 4A es una vista en perspectiva de un
sujetador autorroscante, de una sola pieza, usado para sujetar la
placa de la Fig. 1 a una porción de un hueso cortado;
La Fig. 4B es una vista en perspectiva del
sujetador de la Fig. 4A incorporando una punta autoperforante;
La Fig. 4C es una vista en sección transversal
del sujetador de la Fig. 4A, estando el sujetador asentado en una
abertura roscada de la placa de la Fig. 1;
La Fig. 4D es una vista en sección transversal
del sujetador de la Fig. 4A, estando el sujetador asentado en una
abertura de la placa de la Fig. 1;
La Fig. 5A es una vista despiezada en
perspectiva de un sujetador de dos piezas usado para sujetar la
placa de la Fig. 1 a una porción de un hueso cortado;
La Fig. 5B es una vista lateral del sujetador de
la Fig. 5A, estando el sujetador asentado en una abertura de la
placa de la Fig. 1;
La Fig. 6 es una vista lateral parcialmente
seccionada de la placa de la Fig. 1 ilustrando la cooperación de la
placa con los sujetadores de la Fig. 4 para sujetar la placa a las
mitades del esternón previamente cortado, en la cual las mitades
del esternón previamente cortado han sido reaproximadas utilizando
los fórceps quirúrgicos ilustrados;
La Fig. 7 es una vista en perspectiva de una
placa según la presente invención, teniendo la placa cuatro regiones
de fijación al hueso y una región de puente que se extiende entre
cada región de sujeción al hueso;
La Fig. 8A es una vista lateral de la placa de
la Fig. 7 mostrando un diseño de puente según los principios de la
presente invención;
La Fig. 8B es una vista lateral de la placa de
la Fig. 7 mostrando un diseño de puente según los principios de la
presente invención;
La Fig. 8C es una vista lateral de la placa de
la Fig. 7 mostrando un diseño de puente según los principios de la
presente invención;
La Fig. 9 es una vista en perspectiva de una
placa según la presente invención, teniendo la placa cuatro regiones
de fijación al hueso y una región de puente que se extiende entre
cada región de sujeción al hueso;
La Fig. 10A es una vista lateral de la placa de
la Fig. 9 mostrando un diseño de puente según los principios de la
presente invención;
La Fig. 10B es una vista lateral de la placa de
la Fig. 9 mostrando un diseño de puente según los principios de la
presente invención;
La Fig. 10C es una vista lateral de la placa de
la Fig. 9 mostrando un diseño de puente según los principios de la
presente invención;
La Fig. 11 es una vista en perspectiva de una
placa según la presente invención, teniendo la placa dos regiones
de fijación al hueso y una región de puente;
La Fig. 12A es una vista lateral de la placa de
la Fig. 11 mostrando un diseño de puente según los principios de la
presente invención;
La Fig. 12B es una vista lateral de la placa de
la Fig. 11 mostrando un diseño de puente según los principios de la
presente invención;
La Fig. 12C es una vista lateral de la placa de
la Fig. 11 mostrando un diseño de puente según los principios de la
presente invención;
La Fig. 13 es una vista en perspectiva de una
placa según la presente invención, teniendo la placa dos regiones
de fijación al hueso y una región de puente;
La Fig. 14A es una vista lateral de la placa de
la Fig. 13 mostrando un diseño de puente según los principios de la
presente invención;
La Fig. 14B es una vista lateral de la placa de
la Fig. 13 mostrando un diseño de puente según los principios de la
presente invención;
La Fig. 14C es una vista lateral de la placa de
la Fig. 13 mostrando un diseño de puente según los principios de la
presente invención;
La Fig. 15 es una vista en perspectiva de una
placa según la presente invención, teniendo la placa dos regiones
de fijación al hueso y una región de puente;
La Fig. 16A es una vista lateral de la placa de
la Fig. 15 mostrando un diseño de puente según los principios de la
presente invención;
La Fig. 16B es una vista lateral de la placa de
la Fig. 15 mostrando un diseño de puente según los principios de la
presente invención;
La Fig. 16C es una vista lateral de la placa de
la Fig. 15 mostrando un diseño de puente según los principios de la
presente invención;
La Fig. 17 es una vista en perspectiva de la
placa de la Fig. 7 con una región de puente de la placa enganchada
por una cizalla para chapa, una cizalla para alambre o un par de
tijeras quirúrgicas;
La Fig. 18 es una vista en perspectiva de la
placa de la Fig. 7 con una región de puente de la placa enganchada
por otra cizalla para chapa, otra cizalla para alambre u otro par de
tijeras quirúrgicas; y
La Fig. 19 es una vista en perspectiva de la
placa de la Fig. 7 con una región de puente de la placa enganchada
por otra cizalla para chapa, otra cizalla para alambre u otro par de
tijeras quirúrgicas.
La siguiente descripción es de naturaleza
meramente ejemplar y de ningún modo pretende limitar la invención,
su aplicación ni sus usos.
Refiriéndose a la Fig. 1, un sistema construido
según la presente invención está identificado generalmente con el
número de referencia 10. El sistema 10 está representado
funcionalmente asociado al interior de un cuerpo humano 12 y
específicamente de un tórax humano 14. No obstante, los expertos en
la técnica apreciarán que ciertos aspectos de la presente invención
tienen aplicabilidad en otras aplicaciones quirúrgicas.
La parte anterior del tórax 14 está formada por
el esternón 16, el xifoides 18, el manubrio 20, el cartílago costal
y las costillas 24. Adicionalmente se aprecia la clavícula 22 que
conecta el esternón 16 a la escápula y al húmero (no
representados). El esternón 16, según se aprecia, ha sido
previamente sometido a un procedimiento médico conocido como
esternotomía mediana. Como consecuencia de este procedimiento, el
esternón ha sido cortado, permitiendo así el acceso del cirujano a
los tejidos u órganos situados en la cavidad torácica 26. Sin
embargo, el esternón 16 ha sido después reaproximado, y las
porciones cortadas A y B están ahora unidas entre sí por el sistema
10 de la presente invención.
Siguiendo la referencia a la Fig. 1 y con
referencia adicional a las Figs. 2 a 19, se aprecia que el sistema
10 de la presente invención incluye una placa 28. Se aprecia que la
placa 28 incluye una superficie superior 30, una superficie
inferior 32 y una superficie perimetral 34. La superficie perimetral
34 puede estar definida específicamente, según se observa en la
Fig. 2, o puede ser simplemente el punto en el que se encuentran la
superficie superior 30 y la superficie inferior 32. La placa 28 está
dividida en regiones variables tales como al menos dos regiones 36
de fijación al hueso y al menos una región 38 de puente.
La región 38 de puente une las regiones 36 de
fijación al hueso y puede estar generalmente enrasada con una o
ambas superficies superior o inferior 30, 32 o puede estar decalada
respecto a ambas superficies superior o inferior 30, 32, según se
describirá adicionalmente más adelante. Cada región 36 de fijación
al hueso define al menos una abertura 40. Las aberturas 40 pueden
estar roscadas o formadas simplemente como unos orificios pasantes
sin roscar. Las aberturas 40 pueden extenderse simétricamente desde
la región 38 de puente o pueden estar dispuestas asimétricamente.
Adicionalmente, las aberturas 40 pueden incluir opcionalmente un
avellanado 42 circular u ovalado y pueden estar i roscadas
interiormente, según se muestra en las Figs. 2 y 3. Las aberturas
40 están adaptadas para recibir un sujetador 44a-c
para interconectar la placa 28 con una región cortada de un hueso,
tal como las mitades cortadas A y B del esternón 16. Más
específicamente, la región 38 de puente se extiende sobre la
fractura mientras que las regiones 36 de fijación al hueso se fijan
a las regiones de hueso de ambos lados de la fractura una vez que
las mitades cortadas A y B han sido reaproximadas.
La placa 28 descrita en cualquiera de las
realizaciones de la presente invención puede estar hecha de una
variedad de materiales bio-reabsorbibles. Un
material bio-reabsorbible de particular interés es
el comercializado por Biomet, Inc. (Warsaw, Indiana) con la marca
LACTOSORB®. LACTOSORB® es un copolímero absorbible sintetizado a
partir de ingredientes totalmente naturales: 82% de ácido láctico L
y 18% de ácido glicólico, y es sustancialmente amorfo, lo cual
significa que su degradación es uniforme, excluyendo la liberación
cristalina asociada a los copolímeros degradantes que se ha visto
asociada a recientes reacciones inflamatorias. Adicionalmente, la
relación del copolímero LACTOSORB® permite al polímero mantener casi
toda su resistencia durante seis a ocho semanas. Este periodo de
tiempo es apropiado para la curación, pero no tan largo como para la
aparición de problemas de pérdida de masa ósea (stress shielding) a
largo plazo. Además del LACTOSORB®, pueden usarse otros materiales
reabsorbibles tales como PLA, PGA y otros, incluyendo diversos
polímeros, cerámicas, etc.
La placa 28 también puede estar hecha de una
variedad de materiales bio-compatibles. Entre los
ejemplos de materiales bio-compatibles que pueden
utilizarse están los plásticos implantables PEEK o PET. Además de
PEEK o PET, también pueden usarse metales quirúrgicos implantables.
Las aleaciones que pueden implantarse son, sin limitarse a las
mismas, acero inoxidable, titanio o cobalto cromo molibdeno.
Específicamente, puede usarse titanio comercialmente puro, listado
como grado 1, 2, 3 ó 4, o una aleación de titanio tal como titanio 6
- aluminio / 4 - vanadio. La placa 28 puede ser inelásticamente
deformable para que mantenga su forma una vez haya sido contorneada
para cooperar con la forma de las regiones del hueso que deban
asegurarse.
Con particular referencia a las Figs.
4A-4D, se proporciona un sujetador 44a para usar con
la placa 28. El sujetador 44a es un sujetador de una pieza,
bloqueable, y está diseñado de manera que encaje coincidentemente
en las aberturas roscadas 40 de las regiones 36 de fijación al
hueso. El sujetador 44a está considerado como sujetador bloqueable
porque el contacto entre la rosca 52 del sujetador 44a y la abertura
roscada 40 impide el movimiento relativo entre ambos. Tal como
puede apreciarse, impidiendo el movimiento relativo entre la placa
28 y el sujetador 44a se asegura que la placa 28 permanezca en una
posición deseada con relación a las mitades A y B del hueso.
Con particular referencia a las Figs.
4A-4D, se proporciona un segundo sujetador 44b para
usar con la placa 28. El sujetador 44b es un sujetador de una
pieza, no bloqueable, y está recibido en unas aberturas 40b
practicadas a través de las respectivas regiones 36 de fijación al
hueso de la placa 28. El sujetador 44b es sustancialmente idéntico
al sujetador 44a, pero está considerado como un sujetador no
bloqueable debido a la relación entre la placa 28 y el sujetador
44b. Específicamente, puesto que las aberturas 40b son simples
orificios practicados a través de las respectivas regiones 36 de
fijación al hueso de la placa 28, y como tales no incluyen roscas,
la relación entre los sujetadores 44b y la placa 28 se considera
"no bloqueable". Según puede apreciarse, tal relación puede
proporcionar a la placa 28 una ventaja en el coste, ya que se evita
el coste adicional asociado a la formación de roscas en las
aberturas 40b.
\newpage
Con referencia a las Figs.
5A-5B, se muestra un tercer sujetador 44c de la
presente invención que incluye generalmente un cuerpo principal 46
y un elemento de cabeza 48. El cuerpo principal 46 incluye una
porción de vástago superior 50 y una porción de vástago inferior
52. La porción de vástago inferior 52 está exteriormente roscada,
estriada, y preferiblemente provista de una porción final puntiaguda
54 que permite autotaladrar el esternón 16 mediante el sujetador
44. La inserción de la porción de vástago inferior 52 en el esternón
16 está limitada por una brida 56 interpuesta entre las porciones
de vástago superior e inferior 50 y 52. La porción de vástago
superior 50 también está roscada exteriormente y adaptada para
encajar en una abertura 58 interiormente roscada del elemento de
cabeza 48. El elemento de cabeza 48 está roscado exteriormente para
encajar en una de entre la pluralidad de aberturas 40 interiormente
roscadas de la placa 28.
En una aplicación, el paso de rosca de la
porción de vástago superior 50, la porción de vástago inferior 52 y
de la rosca exterior del elemento de cabeza 48 es común. La rosca
exterior del elemento de cabeza 48 y la porción de vástago inferior
52 exteriormente roscada tienen un avance de rosca común. En la
realización ejemplar ilustrada, la porción de vástago inferior 52
exteriormente roscada tiene una configuración de simple avance,
mientras que la rosca exterior de la porción de vástago superior 50
y del elemento de cabeza 48 tiene una configuración de doble
avance. El uso del sujetador 44c es ventajoso porque permite retirar
la placa 28, mientras la porción inferior 52 permanece en su lugar,
en caso de que haya que retirar la placa 28. Esto mantiene la
integridad de cada orificio practicado en el hueso y elimina la
necesidad de retirar y reinsertar en el hueso dispositivos de
sujeción diferentes cada vez que la placa 28 sea retirada y
reasentada.
Los sujetadores 44a-c pueden
estar formados por un material biocompatible adecuadamente rígido.
Sin embargo, si la intención es insertar los sujetadores
44a-c en el hueso durante un periodo de tiempo
provisional, pueden estar formados por un material
bio-reabsorbible. Los sujetadores
44a-c formados por materiales
bio-reabsorbibles se degradan dentro del cuerpo,
eliminando así la subsiguiente retirada de los sujetadores
44a-c.
Deberá observarse que cualquiera de los
anteriores sujetadores 44a-c puede incluir una
característica autorroscante y/o una característica autoperforante.
Se usa una punta autorroscante 55 para crear una serie de hilos de
rosca en el hueso receptor, según se aprecia en la Fig. 4A, mientras
que se usa una punta autoperforante 57 para crear un orificio en el
hueso receptor, según se aprecia en la Fig. 4B. Deberá entenderse
que aunque los sujetadores 44a, 44b pueden incluir cualquier punta
55, 57, la punta autoperforante 57 puede incorporar adicionalmente
una característica autorroscante, de manera que cuando la punta 57
generalmente afilada crea un orificio en el hueso receptor, la
punta 57 corta simultáneamente en el mismo una serie de hilos de
rosca para que encajen con la rosca 52 del respectivo sujetador
44a, 44b. Puesto que cada sujetador 44a-c es
insertado de una manera similar a través de una abertura 40 formada
en la región 36 de fijación al hueso de la placa, el sujetador 44a
será utilizado en lo que sigue cuando se describa la sujeción de la
placa 28 a las respectivas mitades A, B del hueso.
Durante el uso, antes de poder asegurar la placa
28 a las mitades cortadas A, B del esternón 16, es preciso
reaproximar las mitades cortadas A, B. La reaproximación de las
mitades cortadas A, B del esternón 16 puede llevarse a cabo
utilizando, según se aprecia en la Fig. 6, un dispositivo de
reaproximación tal como unos fórceps quirúrgicos 60. Los fórceps
quirúrgicos 60 están compuestos por dos mordazas 61, 62 que están
interconectadas en un punto de actuación 63. Las mordazas 61, 62
pueden enganchar lateralmente las mitades separadas A y B del
hueso. Haciendo pivotar las mordazas 61, 62 sobre el punto de
actuación 63, el médico puede reducir la distancia entre las
mordazas 61, 62 y con ello, a su vez, reducir la distancia entre las
mitades separadas A y B del hueso.
Una vez que las mitades separadas A y B del
hueso hayan sido reaproximadas, se coloca la placa 28 sobre las
superficies del hueso que deben ser acopladas de manera que algunas
aberturas 40 puedan ser utilizadas selectivamente como guía para
taladrar agujeros (no representados específicamente) en las
superficies del hueso para recibir los sujetadores 44a.
Se pasa un primer sujetador 44a a través de la
abertura 40 elegida y se gira de manera que la porción inferior 52
exteriormente roscada del sujetador 44a penetre en el agujero (no
representado) practicado en una de las mitades A o B del esternón
16. Por ejemplo, a medida que la porción inferior 52 exteriormente
roscada del sujetador 44a es introducida en el esternón 16, la
rosca 52 encaja simultáneamente en la abertura 40 interiormente
roscada de la placa 28. Adicionalmente, el sujetador puede también
autoperforar y/o autorroscar la mitad A, B del hueso, dependiendo
de la punta particular 55, 57 del sujetador 44a, según se describió
anteriormente.
Se utilizan sujetadores 44a adicionales para
interconectar la placa 28 con el esternón 16 de una manera
sustancialmente idéntica. Sin embargo, los expertos en la técnica
apreciarán que puede utilizarse cualquier número de sujetadores 44a
dependiendo de la aplicación particular.
Después de haber sujetado la placa 28 en su
lugar, puede que sea necesario retirar la placa 28 para que un
médico pueda separar de nuevo el esternón 16 y acceder ya sea al
esternón 16 o a la cavidad torácica 26 para aplicar un tratamiento
(por ejemplo, cirugía cardiaca de emergencia o cirugía secundaria
programada). Para facilitar la retirada de la placa 28, los
sujetadores 44a son desenroscados y retirados de la aberturas 40 de
las respectivas regiones 36 de fijación al hueso. Cuando se retira
la placa 28, esta mantiene su forma debido a la deformación
inelástica.
Cuando el procedimiento quirúrgico secundario ha
finalizado, se reaproximan de nuevo las mitades separadas A y B del
esternón 16 utilizando los fórceps quirúrgicos 60 de la manera
anteriormente descrita. Una vez que las mitades separadas A y B del
esternón 16 han sido reaproximadas a una distancia deseada, las
mitades A y B son mantenidas en su lugar recolocando la placa 28.
La placa 28 se recoloca insertando los sujetadores 44a a través de
las selectivas aberturas 40 de las regiones 36 de fijación al hueso
y simultáneamente enroscando la rosca interior de la abertura 40 en
la rosca exterior del sujetador 44a.
Refiriéndose a las Figs. 9 y
10a-10c, se muestra una placa 28a según la presente
invención. La placa 28a es generalmente similar a la placa 28 y por
lo tanto no es necesaria una descripción detallada de la placa 28a.
No obstante, a diferencia de la placa 28, la placa 28a contiene unas
regiones extendidas 36a de fijación al hueso que tienen una
pluralidad de aberturas 40. Deberá observarse que la placa 28a
también incluye unas regiones 38 de puente que conectan las
respectivas regiones 36a de fijación al hueso.
Refiriéndose a las Figs. 11 y
12a-12c, se muestra una placa 28b según la presente
invención. La placa 28b es generalmente similar a la placa 28 y por
lo tanto no es necesaria una descripción detallada de la placa 28b.
No obstante, a diferencia de la placa 28, la placa 28b incluye una
única región 38 de puente que se extiende entre dos regiones 36b de
fijación al hueso. De nuevo, la región 38 de puente se extiende
generalmente sobre la región de la fractura del hueso mientras que
las regiones 36b de fijación al hueso se sujetan de modo seguro a
las respectivas mitades A y B mediante fijaciones 44.
Refiriéndose a las Figs. 13 y
14a-14c, se muestra una placa 28c según la presente
invención. La placa 28c es generalmente similar a la placa 28 y por
lo tanto no es necesaria una descripción detallada de la placa 28c.
No obstante, a diferencia de la placa 28, la placa 28c incluye una
única región 38 de puente que se extiende entre dos regiones 36c de
fijación al hueso. Las regiones 36c de fijación al hueso están
formadas en ángulo con respecto a la región 38 de puente, según se
aprecia en la Fig. 13. Las regiones 36c de fijación al hueso están
formadas en ángulo con respecto a la región 38 de puente para que
ajusten mejor sobre el esternón 16 y permitan la fijación de
fracturas transversales. Deberá observarse que cualquiera de las
otras realizaciones de la presente invención puede tener una
orientación entre las regiones 36c de fijación al hueso y la región
38 de puente similar a la de la placa 28c.
La placa 28d está ilustrada en las Figs. 15 y
16a-16c y está de acuerdo con la presente invención.
La placa 28d es generalmente similar a la placa 28 y por lo tanto
no es necesaria una descripción detallada de la placa 28d. La placa
28d es diferente de la placa 28 en cuanto la placa 28d incluye una
única región 38 de puente que se extiende generalmente entre dos
regiones 36d de fijación al hueso. Las regiones 36d de fijación al
hueso son sustancialmente similares a las de la placa 28, excepto
que las regiones de fijación al hueso de la placa 28d están
dispuestas en una relación opuesta entre sí. Específicamente, una
primera región 36d' de fijación al hueso corre generalmente
perpendicular a la región 38 de puente mientras que una segunda
región 36d'' de fijación al hueso corre generalmente paralela a la
región 38 de puente, según se aprecia en la Fig. 15.
La región 36d'' de fijación al hueso incluye un
total de tres aberturas 40 mientras que la región 36d' de fijación
al hueso incluye dos aberturas 40 para usar en la sujeción a las
respectivas mitades A, B del hueso. La abertura extra provista en
la región 36d'' de fijación permite que un sujetador extra fije con
seguridad la región 36d'' de fijación a una respectiva mitad A, B
del hueso. Por consiguiente, la abertura 40 extra y la
correspondiente fijación 44a sirven para restringir el arranque de
los sujetadores y ayuda a asegurar que la placa 28 permanezca fija
a las mitades A, B del hueso.
En cada una de las anteriores placas 28, 28a,
28b, 28c y 28d la región 38 de puente puede estar decalada de las
regiones de fijación al hueso de manera que se forme un rebaje 70 ya
sea entre la superficie superior 30 y la región 38 de puente, entre
la superficie inferior 32 y la región 38 de puente, o entre ambas
superficies 30, 32 y la región 38 de puente, según se muestra en
las Figs. 8a-c, 10a-c,
14a-c y 16a-c. No obstante, deberá
observarse que la región 38 de puente podría incluir unas
superficies superior e inferior 76, 78 que sean generalmente planas
con las superficies superior e inferior 30, 32 de las regiones 36 de
fijación al hueso, con lo cual la anchura W es suficientemente
pequeña para que se pueda cortar la región 38 de puente en una
emergencia, según se describirá más ampliamente a continuación. La
región 38 de puente proporciona a cada placa 28, 28a, 28b, 28c y
28d la necesaria resistencia entre las mitades A, B del hueso,
mientras que el rebaje 70, o la anchura W de la región 38 de
puente, proporcionan concurrentemente al médico o cirujano la
capacidad de cortar rápidamente la región 38 de puente para retirar
rápidamente la placa 28, 28a, 28b, 28c y 28d. Puesto que cada placa
28, 28a, 28b, 28c y 28d incluye una región 38 de puente
sustancialmente idéntica, se hará referencia a la placa 28 cuando a
continuación se describa la región 38 de puente.
El rebaje 70 puede ser fácilmente enganchado por
un dispositivo de corte, tal como unas tijeras quirúrgicas 72,
cizallas para alambre, cizallas para chapa, o un cauterio
(únicamente aplicable a la sujeción no metálica) de manera que las
tijeras quirúrgicas 72, cizallas para alambre, cizallas para chapa,
o cauterio corten la región 38 de puente, según se muestra en la
Fig. 17. Consecuentemente, la placa 28 permite al médico o cirujano
el acceso a la cavidad torácica 26 retirando los sujetadores 44a o
cortando la región 38 de puente.
La región 38 de puente puede estar biselada en
su superficie perimetral 74, su superficie superior 76, o su
superficie inferior 78 para que la región 38 de puente pueda ser
cortada más fácilmente y para proporcionar una superficie lisa que
aumente la comodidad del paciente. El biselado de la superficie
superior 76 y la superficie perimetral 74 debilita relativamente la
región 38 de puente y forma el rebaje 70 generalmente entre la
superficie superior 30 de las regiones 36 de fijación al hueso y la
superficie superior 76 de la región 38 de puente, según se muestra
en la Fig. 8a. El biselado de la superficie inferior 78 resulta en
la formación del rebaje 70 generalmente entre la superficie
inferior 32 de las regiones 36 de fijación al hueso y la superficie
inferior 78 de la región 38 de puente, según se muestra en la Fig.
8b. Adicionalmente, el rebaje 70 puede formarse cerca de ambas
superficies superior e inferior 76, 78 de la región 38 de puente,
según se muestra en la Fig. 8c. Deberá observarse que aunque la
Fig. 17 ilustra la placa 28 con una región 38 de puente generalmente
rectangular, realizaciones alternativas pueden contener un puente
con una sección transversal de forma elíptica, ovalada, u otra que
facilite el enganche del puente por un dispositivo de corte adecuado
tal como unas tijeras quirúrgicas 72 o unas cizallas para alambre.
Adicionalmente, está previsto que cualquiera de las otras
realizaciones de la presente invención pueda incluir una región 38
de puente que tenga una sección transversal de forma elíptica,
ovalada, u otra para facilitar el enganche del puente por un
dispositivo de corte adecuado.
Aunque la región 38 de puente puede incluir una
sección transversal de una variedad de formas tales como elíptica,
ovalada o rectangular, la región 38 de puente debe estar diseñada de
manera que cumpla los requisitos de fuerza con respecto a mantener
juntas las mitades A, b del hueso y permitir a la vez al médico o
cirujano retirar rápida y fácilmente la placa 28 en circunstancias
extremas. La región 38 de puente está diseñada para cumplir ambos
requisitos (es decir, resistencia y cortabilidad) al equilibrar los
requisitos de resistencia con los requisitos de cortabilidad en el
diseño de la forma de la sección transversal. Esta ultima
característica de diseño conserva las propiedades de resistencia
requeridas mientras proporciona una retirada rápida y fácil.
La relación entre la fuerza requerida para
cortar la región 38 de puente y el área de la sección transversal
de la región 38 de puente es sustancialmente lineal. Por
consiguiente, cuanto mayor sea el área de la sección transversal de
la región 38 de puente mayor será la fuerza requerida para cortar la
región 38 de puente. El área de la sección transversal de la región
38 de puente está diseñada para cumplir los requisitos de
resistencia del sistema 10 y a la vez optimizar la cortabilidad de
la región 38 de puente.
La cortabilidad óptima del puente puede ser
sustancialmente manipulada para un área de sección transversal
determinada, principalmente mediante la manipulación de la relación
dimensional de la sección transversal de la región 38 de puente. La
relación dimensional se define generalmente como la altura H de la
placa 28 en la cizalla 72 dividida por la anchura W de la placa 28
en la cizalla 72. La altura de la región 38 de puente se define
generalmente entre las superficies superior e inferior 76, 78 de la
región 38 de puente, mientras que la anchura se mide generalmente
perpendicular a las superficies superior e inferior 76, 78, según se
muestra en las Figs. 7 y 8a-c. La altura de la
sección de puente puede corresponder o no a la altura de la placa en
la cizalla, dependiendo de la orientación de la cizalla sobre la
sección de puente. De esta manera, la anchura de la región 38 de
puente se mide generalmente perpendicular a la altura de la región
38. Hablando en general, para un área de la sección transversal
constante o para una determinada carga a tracción soportada por la
sección de puente, a medida que aumenta la anchura de la región 38
de puente, disminuye la altura de la región 38 de puente. Para un
área de la sección transversal determinada, a medida que aumenta la
relación dimensional (H/W), se reduce la fuerza necesaria para
cortar la sección de puente.
Puesto que la fuerza de corte es directamente
atribuible al tamaño, forma y relación dimensional de la sección
transversal de la región 38 de puente, se calcula un Factor de la
Relación Dimensional (ARF) que se usa para hallar una relación
dimensional deseable (es decir, altura y anchura) de una región 38
de puente. El ARF se determina dividiendo la fuerza de corte en una
orientación ensayada de una porción de puente por la media de las
fuerzas de corte medidas en ambas direcciones. Según se describió
anteriormente, la relación dimensional de la región 38 de puente se
define generalmente como la altura de la región 38 de puente en una
cizalla 72 dividida por la anchura de la región 38 de puente en una
cizalla 72. Por lo tanto, una región 38 de puente dada que tenga
una relación dimensional A tendrá una relación dimensional 1/A
cuando sea girada 90 grados en la cizalla 72. Por lo tanto, para
cada relación dimensional puede hallarse el ARF mediante las
siguientes ecuaciones:
\vskip1.000000\baselineskip
Por ejemplo, la fuerza requerida para cortar una
sección transversal cuadrada será la misma independientemente de la
orientación de la sección en la cizalla 72, ya que la anchura de la
sección es generalmente igual a la altura. Para una placa con la
misma área de la sección transversal, pero con una relación
dimensional de 2 (es decir, la región 38 de puente es el doble de
ancha que de alta), la fuerza de corte requerida para cortar el
puente se reduce.
Por ejemplo, el logaritmo natural de la relación
dimensional para una placa que tenga una relación dimensional de 2
es 0,69. Mediante una regresión de datos experimentales que
enfrentan la relación dimensional con el ARF para secciones
transversales hechas de titanio de Grado IV, el logaritmo natural
del ARF correspondiente a la relación dimensional de 2 es
aproximadamente -0,1, que corresponde a un ARF de 0,904.
Sustituyendo el valor de ARF en la anterior ecuación ARF_{A} y
resolviéndola para Fuerza de Corte_{A}, se obtiene una fuerza de
corte que es aproximadamente el 83% de la carga requerida para
cortar la misma sección transversal que tenga una relación
dimensional de ½. La sección transversal con una relación
dimensional de ½ tiene la misma área de la sección transversal que
la sección con una relación dimensional de 2, pero la sección con
una relación dimensional de ½ está girada 90 grados en la
herramienta de corte 72 (por lo que la anterior ecuación se
resuelve para Fuerza de Corte_{1/A} y la relación dimensional es
1/A), y por tanto es más difícil de cortar.
Por lo tanto, una región 38 de puente que tenga
una relación dimensional de 2 (es decir, la región 38 de puente es
dos veces mas ancha que alta) es mas fácil de cortar que una porción
de puente que tenga una relación dimensional de ½ (es decir, la
región 38 de puente es dos veces mas alta que ancha). Deberá
observarse que cuando la región 38 de puente tenga una relación
dimensional ya sea de 2 ó de ½, la región 38 de puente tendrá un
área de la sección transversal idéntica. En otras palabras, la
relación entre la anchura y la altura se mantiene igual. Por
ejemplo, una placa 28 con una región 38 de puente que mida 2 mm
(0,0787 pulgadas) en una dirección y 1 mm (0,0394 pulgadas) en la
otra dirección tendrá un área de la sección transversal de 2
mm^{2} (0,031 pulgadas cuadradas). La relación dimensional sólo
cambia de 2 a ½ cuando la placa está girada 90 grados en la
herramienta de corte 72. Cuando se corta la región 38 de puente a
lo largo de la superficie de 2 mm, la relación dimensional es 2 y
la placa 28 es cortada fácilmente. Por el contrario, cuando se corta
la placa 28 a lo largo de la sección de 1 mm, la relación
dimensional es ½ y la placa 28 exige una mayor fuerza de corte para
cortar la región 38 de puente. Por lo tanto, la fuerza de corte y
la relación dimensional están directamente relacionadas.
En base a las investigaciones de los inventores
con una cizalla particular, se considera que una fuerza de corte
(es decir, aplicada a los mangos de una cizalla) con una particular
cizalla de 245 N (55,1 lbf) es generalmente una fuerza aceptable
que permite a la mayoría de los cirujanos cortar fácilmente una
placa 28 utilizando las herramientas de corte 72 que se encuentran
normalmente en un carro de instrumental de una sala de urgencias.
Según se describió anteriormente, la fuerza requerida para cortar o
seccionar una determinada región 38 de puente de una placa 28
depende, en parte, de la relación dimensional de la región 38 de
puente que vaya a cortarse. La placa 28 puede cortarse fácilmente,
sin reducir el área de la sección transversal de la región 38 de
puente más allá de un límite aceptable, mediante la optimización de
la relación dimensional de la sección transversal de la región de
puente.
Típicamente, la mayoría de los dispositivos
utilizados en los procedimientos de cierre esternal están diseñados
para soportar cargas comprendidas entre 400 N (90 lbf) y 1200 N (270
lbf). Tales cargas son generalmente aplicadas por el paciente al
respirar, toser, etc., y deben ser transmitidas de modo seguro a la
mitades A, B por una o más placas 28 a través de las regiones 36 de
fijación al puente y una o mas regiones 38 de puente. Por lo tanto,
el primer paso al diseñar una placa 28 es asegurar que la región 38
de puente sea suficientemente grande para soportar dichas cargas
con un adecuado factor de seguridad. Una vez determinada un área
adecuada de la sección transversal, se ajusta la relación
dimensional de la sección para facilitar la cortabilidad de la
sección cuando se requiera una retirada rápida de la placa 28.
Para ajustar la relación dimensional (es decir,
altura y anchura) de la región 38 de puente, son útiles las
siguientes ecuaciones (A-H) para hallar la máxima
altura de corte de una determinada región 38 de puente, en donde
h_{max} es la máxima altura de la región 38 de puente, w es la
anchura de la región 38 de puente, y a es el área de la sección
transversal de la región 38 de puente. Deberá observarse que aunque
las siguientes ecuaciones son aplicables con cualquier orientación
de la placa 28 en la cizalla 72, el uso de la anchura del puente y
de la altura máxima de la sección de puente depende de relacionarlas
con la orientación del corte, según se muestra en la Fig. 18. Más
generalmente, la altura podrá considerarse como la altura de la
región de puente en la cizalla 72 (e igualmente la anchura de la
región de puente en la cizalla) y entonces se omite la orientación
específica:
Las constantes a la izquierda de las ecuaciones
A-H (es decir, 283 N (63,7 lbf), 245 N (55,1 lbf),
99 N (22,2 lbf), y 85 N (19,2 lbf) se refieren a valores aceptables
de fuerza de corte hallados experimentalmente para una determinada
región 38 de puente. La siguiente ecuación puede utilizarse para
hallar una fuerza de corte aceptable, en donde CF se refiere a una
fuerza de corte máxima permisible; S1 se refiere a una pendiente de
una fuerza de corte frente al área de la sección transversal
(determinada experimentalmente); S2 se refiere a una pendiente de
Ln(ARF) frente a Ln(relación dimensional) (determinada
experimentalmente); y C1 se refiere a una intercepción con el eje Y
de la fuerza de corte frente a los datos del área de la sección
transversal (determinados experimentalmente):
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Para que la fuerza de corte real sea igual o
inferior a la fuerza de corte máxima permisible dada una anchura
definida w, la altura H debe ser igual o inferior a Hmax. Para una
sección transversal rectangular a = h*w la ecuación se convierte
en:
\vskip1.000000\baselineskip
La fuerza de corte requerida (aplicada sobre el
mango de un instrumento por un doctor o médico) es 283 N (63,7
lbf), 245 N (55,1 lbf), 99 N (22,2 lbf), y 85 N (19,2 lbf),
respectivamente, y generalmente proporciona una escala en la cual
puede elegir el diseñador de la placa para fijar la fuerza de corte.
La fuerza de corte de 283 N (63,7 lbf) y 245 N (55,1 lbf) se
refiere a la mayor cizalla clínicamente pertinente. La fuerza de
corte de 99 N (22,2 lbf) y 85 N (19,2 lbf) se refiere a la menor
cizalla clínicamente pertinente. Las constantes S1, C1 y S2
dependen del material elegido. Inicialmente se determina la fuerza
de corte para la mayor cizalla pertinente. No obstante, la
siguiente ecuación puede escalarse usando la relación hallada
experimentalmente (L1 sobre L2) de la fuerza de corte requerida
para cortar una sección dada utilizando una primera cizalla (L1)
frente a la fuerza de corte hallada experimentalmente requerida para
cortar la misma sección dada utilizando una segunda cizalla (L2).
De esta manera, la placa puede ser cortada por otras cizallas
clínicamente pertinentes (por ejemplo, la cizalla más pequeña). La
ecuación escalada que describe la fuerza de corte requerida viene
dada por:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Usando varias formas de sección de placa para
determinar L1/L2 y efectuando una regresión de los datos, se halló
experimentalmente la relación apropiada para determinar los 99 N
(22,2 lbf) y 85 N (19,2 lbf) del lado izquierdo de la ecuación para
la cizalla pequeña clínicamente relevante. En esencia, esta
modificación de la ecuación demuestra que una cizalla más pequeña
con la misma fuerza manual sobre la cizalla requiere una sección
que pueda cortarse más fácilmente.
Aunque técnicamente es más correcto multiplicar
S1 y C1 por la relación entre la fuerza de corte usando la cizalla
pequeña y la fuerza de corte usando la cizalla grande, la anterior
ecuación es equivalente a dividir CF por la cantidad (fuerza de
corte usando cizalla pequeña sobre fuerza de corte usando cizalla
grande). Así es como se escalaron las ecuaciones A y B para obtener
las ecuaciones C y D y como se escalaron las ecuaciones E y F para
obtener las ecuaciones G y H.
Por ejemplo, las ecuaciones A y E están ambas
planteadas para obtener una fuerza de corte de 283 N (63,7 lbf) con
el área, la anchura y la altura como variables. Usando esta fuerza
máxima de corte, para una sección rectangular y usando titanio de
Grado 4 con la mayor cizalla clínicamente relevante, la ecuación A
da la relación entre altura y anchura de la sección de puente. Si
la máxima altura de corte (que puede ser igual a la altura de la
sección de puente, según se muestra en la Fig. 18) se fija en 1,27
mm (0,05 pulgadas), la altura máxima del puente resultará ser 1,99
mm (0,0784 pulgadas). A partir de la anchura asignada y de la altura
determinada puede hallarse que el área de la sección transversal es
2,53 mm^{2} (0,00392 pulgadas cuadradas). Cualquier altura de
puente inferior a 1,99 mm (0,0784 pulgadas) podrá ser cortada con la
fuerza de corte.
Por el contrario, usando la misma ecuación A
basada en la misma fuerza de corte, una sección rectangular, y la
misma cizalla, si la altura de la placa en la cizalla
(correspondiente a la anchura de la sección de puente en la Fig.
18A propuesta) se fijase en 1,99 mm (0,0784 pulgadas) (equivalente a
la altura máxima de la sección de puente determinada en el ejemplo
anterior), la altura máxima de la sección de puente resultaría ser
1,44 (0,0567 pulgadas). A partir de la anchura asignada y de la
altura determinada puede hallarse que el área de la sección
transversal es 2,87 mm^{2} (0,00445 pulgadas cuadradas). Para la
misma fuerza de corte, la geometría determinada en el segundo
ejemplo tiene un área de la sección transversal 13,4% mayor que la
geometría del primer ejemplo. Esto se traduce directamente en la
capacidad de la sección de puente del ejemplo 2 para transmitir una
carga de tracción 13,4% mayor que la sección de puente del ejemplo
1. De esta manera, si una placa tiene que soportar una carga
especificada, y es conocida el área de la sección transversal
necesaria para soportar la carga, puede ajustarse la relación
dimensional usando las ecuaciones A-H para optimizar
el diseño de la placa (es decir, altura y anchura) tanto en cuanto
a la resistencia como a la cortabilidad. La siguiente tabla resume
los ejemplos 1 y 2:
\vskip1.000000\baselineskip
De la misma manera, la fuerza sobre el mango
medida experimentalmente puede traducirse en la fuerza real vista
por la placa utilizando el brazo de palanca de la cizalla dada. Para
la cizalla de doble acción, usada como mayor cizalla clínicamente
relevante, el brazo de palanca resultó ser de 6.1 a 7.1 dependiendo
de la posición de la mano, con la placa situada de tal modo que
hasta 2 mm de cizalla se extendieran más allá de la placa. En la
posición ensayada, el brazo de palanca resultó ser de 6,8. A partir
de ahí puede determinarse que la fuerza real que ve la placa,
correspondiendo a una fuerza de corte aplicada de 283 N (63,7 lbf),
está comprendida entre 1723,8 N (388 lbf) y 2008,1 N (452 lbf)
dependiendo de la posición de la mano del usuario, y 1923,7 N (433
lbf) en la posición del aparato de ensayo. Podrá hacerse la misma
determinación para la cizalla pequeña.
Basándose en este cálculo, puede rescribirse la
ecuación de la fuerza de corte para describir la fuerza aplicada
sobre la placa (P_{CF}) usando el brazo de palanca (MA) de la
cizalla:
Dado que P_{CF} = (CF)(MA), se observa
inmediatamente que esta ecuación es equivalente a la relación
anteriormente descrita. Usando el máximo brazo de palanca medido
para la cizalla grande, pueden rescribirse las ecuaciones A, B, E y
F como A', B', E' y F' según se muestra a continuación:
Con medios similares podría aplicarse el
principio a la cizalla pequeña ensayada o a cualquier otra cizalla
relevante para determinar la máxima fuerza de corte vista por una
placa dada. También podría aplicarse este procedimiento para
modelar la fuerza de corte de materiales distintos al titanio
comercialmente puro de Grado 2 o Grado 4 usando la misma ecuación
característica y ensayos similares.
La descripción de la invención es de naturaleza
meramente ejemplar y, por lo tanto, se pretende que las variaciones
que no se aparten de lo esencial de la invención estén dentro del
alcance de la invención. Tales variaciones no deben contemplarse
como una desviación del espíritu y el alcance de la invención.
Claims (45)
1. Un dispositivo para acoplar hueso a través de
una osteotomía, que comprende:
una placa (28) que tiene al menos dos regiones
(36) de fijación al hueso y al menos una región (38) de puente,
teniendo dicha región de puente una relación dimensional que define
una altura y un anchura óptimas de dicha región de puente para
soportar una carga aplicada a través de la osteotomía y minimizar
una fuerza de corte requerida para cortar dicha región de puente,
estando dadas dichas altura y anchura por la siguiente ecuación:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
en donde "CF" es dicha fuerza
de corte en Newtons (N), "a" es un área de la sección
transversal en milímetros cuadrados (mm^{2}) de dicha región de
puente que vaya a ser cortada, "w" es dicha anchura, y
"h_{max}" es dicha altura, incluyendo adicionalmente dicha
ecuación unas constantes "S1", "C1" y "S2" para un
material de puente dado, siendo la constante "S1" una
pendiente de un margen de dicha fuerza de corte frente a un margen
de dicha área de la sección transversal, siendo la constante
"C1" una intercepción con el eje Y de dicha curva, y siendo la
constante "S2" una pendiente de Ln(ARF) frente a
Ln(relación dimensional), en donde "ARF" es un factor
de relación dimensional que se calcula determinando una primera
fuerza de corte asociada con una de dichas anchura y altura de
dicha región de puente y determinando una segunda fuerza de corte
asociada con la otra de dichas anchura y altura, y dividiendo una
de dichas fuerzas de corte primera y segunda por la media de dichas
fuerzas de corte primera y
segunda.
2. El dispositivo de la reivindicación 1, en el
cual dichas al menos dos regiones de fijación al hueso incluyen al
menos una abertura.
3. El dispositivo de la reivindicación 2, en el
cual las aberturas están roscadas interiormente.
4. El dispositivo de la reivindicación 1,
incluyendo adicionalmente un dispositivo de sujeción adaptado para
enganchar dichas regiones de fijación al hueso para asegurar dichas
regiones de fijación al hueso a una o más porciones de hueso.
5. El dispositivo de la reivindicación 4, en el
cual dicho dispositivo de sujeción incluye una porción de vástago
inferior roscada exteriormente para encajar en el hueso, una porción
de vástago superior roscada exteriormente, y un elemento de cabeza
roscado interiormente para encajar en dicha porción de vástago
superior.
6. El dispositivo de la reivindicación 5, en el
cual dicho elemento de cabeza está roscado exteriormente para
encajar en una de dichas aberturas roscadas interiormente.
7. El dispositivo de la reivindicación 5, en el
cual dicho elemento de sujeción incluye una porción de brida entre
dicha porción de vástago inferior y dicha porción de vástago
superior.
8. El dispositivo de la reivindicación 4, en el
cual dicho elemento de sujeción está hecho de un material
bio-reabsorbible.
9. El dispositivo de la reivindicación 4, en el
cual dicho elemento de sujeción está hecho de un material
bio-compatible.
10. El dispositivo de la reivindicación 4, en el
cual dicho elemento de sujeción incluye una porción extrema
puntiaguda.
11. El dispositivo de la reivindicación 4, en el
cual dicho elemento de sujeción es autoperforante.
12. El dispositivo de la reivindicación 4, en el
cual dicha región de puente se extiende sobre la osteotomía.
13. El dispositivo de la reivindicación 1, en el
cual dicha región de puente se extiende sobre el hueso.
14. El dispositivo de la reivindicación 1, en el
cual dicha región de puente está dispuesta longitudinalmente con un
ángulo respecto a una al menos de dichas regiones de fijación al
hueso.
15. El dispositivo de la reivindicación 1, en el
cual dicha región de puente está dispuesta longitudinalmente con un
ángulo respecto a dos o mas de dichas regiones de fijación al
hueso.
16. El dispositivo de la reivindicación 1, en el
cual una región adicional de puente se extiende desde dicha región
de puente, terminando dicha región adicional de puente en una región
adicional de fijación al hueso.
17. El dispositivo de la reivindicación 1, en el
cual una región adicional de puente se extiende desde dicha región
de fijación al hueso, terminando dicha región adicional de puente en
una región adicional de fijación al hueso.
18. El dispositivo de la reivindicación 1, en el
cual dichas al menos dos regiones de fijación al hueso incluyen una
porción en ángulo que se extiende hacia arriba en un plano de dicha
región de puente.
19. El dispositivo de la reivindicación 1, en el
cual dicha placa incluye al menos cuatro regiones de puente, cada
una de dichas regiones de puente acoplada a dos o mas regiones de
fijación al hueso.
20. El dispositivo de la reivindicación 19, en
el cual dichas regiones de fijación al hueso se extienden
angularmente desde dicha región de puente.
21. El dispositivo de la reivindicación 20, en
el cual dichas regiones de fijación al hueso tienen al menos dos
aberturas.
22. El dispositivo de la reivindicación 1, en el
cual dicha región de fijación al hueso está acoplada por uno o más
extremos a una o más regiones de puente intersectadas.
23. El dispositivo de la reivindicación 1, en el
cual dicha región de fijación al hueso está acoplada por uno o más
extremos a una o más regiones de puente, definiendo una de dichas
regiones de puente una región de puente común.
24. El dispositivo de la reivindicación 1, en el
cual dicha región puente incluye múltiples regiones de puente que
terminan en regiones de fijación al hueso y están dispuestas en
relación paralela entre sí.
25. El dispositivo de la reivindicación 1, en el
cual dichas regiones de fijación al hueso incluyen una porción
dispuesta generalmente linealmente con dicha superficie superior y
una porción escalonada decalada de dicha superficie superior.
26. El dispositivo de la reivindicación 1, en el
cual dicha placa incluye material
bio-reabsorbible.
27. El dispositivo de la reivindicación 1, en el
cual dicha placa incluye material
bio-compatible.
28. El dispositivo de la reivindicación 27, en
el cual dicho material bio-compatible es un material
de calidad de implante.
29. El dispositivo de la reivindicación 28, en
el cual dicho material de calidad de implante es seleccionado
entre: titanio comercialmente puro, aleaciones de titanio, acero
inoxidable y circonio.
30. El dispositivo de la reivindicación 1, en el
cual dicha altura de dicha región de puente es inferior a unas 0,55
veces la anchura de dichas regiones de fijación al hueso.
31. El dispositivo de la reivindicación 1, en el
cual dicha altura de dicha región de puente es superior a unas 1,1
veces dicha anchura de dicha región de fijación al hueso.
32. El dispositivo de la reivindicación 1, en el
cual la distancia máxima entre una superficie inferior y una
superficie superior de al menos una de dichas regiones de fijación
al hueso es inferior a unos 3,048 mm.
33. El dispositivo de la reivindicación 1, en el
cual dicha altura de dicha región de puente es inferior a unos
1,397 mm.
34. El dispositivo de la reivindicación 1, en el
cual dicha constante "S1" es igual a 90 N/mm^{2} y dicha
constante "C1" es igual a 39 N.
35. El dispositivo de la reivindicación 34, en
el cual dicha fuerza de corte X se selecciona dentro del grupo
compuesto por: 238 N, 245 N, 99 N y 85 N.
36. El dispositivo de la reivindicación 1, en el
cual dicha constante "S1" es igual a 84 N/mm^{2} y dicha
constante "C1" es igual a 16 N.
37. El dispositivo de la reivindicación 36, en
el cual dicha fuerza de corte X se selecciona dentro del grupo
compuesto por: 238 N, 245 N, 99 N y 85 N.
38. El dispositivo de la reivindicación 1, en el
cual una sección transversal de dicha región de puente es
generalmente rectangular.
39. El dispositivo de la reivindicación 1, en el
cual dicha fuerza de corte requerida para cortar dicha región de
puente es inferior a 2011 N.
40. El dispositivo de la reivindicación 1, en el
cual dicha fuerza de corte requerida para cortar dicha región de
puente es inferior a 1722 N.
41. El dispositivo de la reivindicación 1, en el
cual dicha fuerza de corte requerida para cortar dicha región de
puente es inferior a 1490 N.
42. El dispositivo de la reivindicación 1, en el
cual dicha fuerza de corte requerida para cortar dicha región de
puente es inferior a 698 N.
43. El dispositivo de la reivindicación 1, en el
cual dicha fuerza de corte requerida para cortar dicha región de
puente es inferior a 605 N.
44. El dispositivo de la reivindicación 1, en el
cual dicha fuerza de corte requerida para cortar dicha región de
puente es inferior a 516 N.
45. El dispositivo de la reivindicación 1, en el
cual dicho margen de dicha fuerza de corte frente a dicha área de
la sección transversal se determina experimentalmente.
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