ES2311889T3 - Dispositivo estabilizador para la estabilizacion dinamica de vertebras o huesos y elemento en forma de barra para tal dispositivo estabilizador. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo estabilizador para la estabilización dinámica de vértebras o huesos, con un primer elemento de fijación al hueso (2) y un segundo elemento de fijación al hueso (2') para la fijación en una primera parte de hueso (4) o una vértebra, y con un tercer elemento de fijación al hueso (3) y un cuarto elemento de fijación al hueso (3') para la fijación en una segunda parte de hueso (5) o una vértebra, un primer elemento en forma de barra (1; 101), que está unido al primer o segundo elemento de fijación al hueso (2) y al tercer o cuarto elemento de fijación al hueso, un segundo elemento en forma de barra (1'; 101') que está unido al segundo o al primer elemento de fijación al hueso y al cuarto o tercer elemento de fijación al hueso; presentando los elementos en forma de barra (1, 1'; 101, 101') entre los puntos de unión un tramo curvo (7) que se deforma elásticamente bajo el efecto de una fuerza que actúa sobre el elemento en forma de barra a través de un elemento de fijación; caracterizado porque el elemento en forma de barra está curvado esencialmente en forma de L.
Description
Dispositivo estabilizador para la estabilización
dinámica de vértebras o huesos y elemento en forma de barra para tal
dispositivo estabilizador.
La invención se refiere a un dispositivo
estabilizador para la estabilización dinámica de vértebras o huesos
y un elemento en forma de barra para tal tipo de dispositivo
estabilizador.
Por la EP 1 188 416 A1, se conoce un dispositivo
estabilizador dinámico para la estabilización de vértebras dorsales
vecinas, que incluye dos tornillos de apófisis y una cinta en forma
de cable, cinta que es fijada cada una de las piezas de alojamiento
de los tornillos de apófisis a través de un tornillo de apriete y
que incluye un elemento de apoyo en forma de un cuerpo resistente a
la presión, zunchado sobre la cinta.
Por la US 2003/0109880 A1 es conocido un
dispositivo estabilizador dinámico para vértebras, que incluye un
primer y un segundo tornillo para ser fijado en una vértebra, con
una pieza de alojamiento para cada tornillo para encajar un muelle
que conecta los tornillos, además de tal muelle.
Por la US 5.415.661 y la US 2003/0191470 A1 se
conoce un dispositivo estabilizador para la columna dorsal, que
presenta una barra elástica curvada que, a través de elementos de
fijación mediante un vástago, es anclada en sus extremos por el
mismo lado en los apéndices de vértebras vecinas, de tal manera que
la barra curvada y los vástagos se encuentran básicamente en planos
paralelos. La curvatura asume la función de una barra muelle.
En los dispositivos estabilizadores conocidos
son utilizados en cada caso dos de estos dispositivos
estabilizadores para la estabilización de dos vértebras vecinas, que
están anclados respectivamente a izquierda y derecha del eje
longitudinal central de la columna vertebral.
Por la US 6.440.169 B1 se conoce un dispositivo
estabilizador para la columna vertebral, que presenta un cuerpo
elástico a base de un muelle de lámina que se extiende entre puntos
de fijación en vértebras vecinas y que está construido de tal modo
que forma la pared de una abertura, extendiéndose la abertura en la
dirección anterior/posterior con referencia al cuerpo del paciente,
y estando cerrada en la dirección medial/lateral.
Por la WO 02/102259 A2 se conoce un dispositivo
estabilizador para vértebras, que incluye dos tornillos de apófisis
y una pieza muelle, conectando entre sí la pieza muelle a los
tornillos de apófisis.
Por la EP 0667127 A1 se conoce un dispositivo
para limitar el movimiento entre vértebras, que incluye por lo menos
dos tornillos de apófisis y un elemento de acoplamiento elástico,
conectando entre sí el elemento de acoplamiento a los tornillos de
apófisis.
Especialmente cuando existe un disco
intervertebral defectuoso o artificial, es deseable apoyar al mismo
de manera determinada respecto a las fuerzas transmitidas, mediante
un dispositivo estabilizador dinámico posterior, y controlar el
movimiento. Con ello debe ser posible una flexión y una extensión de
la columna vertebral o del segmento que contiene el disco
intervertebral afectado, como puede verse en la figura 8a, mientras
que un movimiento de traslación lateral, así como una torsión en
torno al eje longitudinal central de la columna vertebral, como se
muestra en la figura 8b, no es deseable.
El cometido de la invención es poner a
disposición un dispositivo estabilizador dinámico para la
estabilización y para la limitación de movimiento de vértebras o
huesos vecinos, que esté construido de manera fácil y con el cual se
pueda conseguir una limitación del movimiento tal que permita una
flexión y una extensión en cierta medida, pero que impida en gran
medida un movimiento de traslación lateral o un movimiento de
rotación correlativa de las vértebras o de los huesos.
Este cometido es solucionado mediante un
dispositivo estabilizador según la reivindicación 1.
En las subreivindicaciones se indican
desarrollos ulteriores de la invención.
La invención presenta la ventaja de que se puede
obtener una limitación de movimiento deseada de manera fácil
mediante la elección de elementos en forma de barra de dimensiones
adecuadas. Los elementos en forma de barra del dispositivo de
estabilización son además de fácil fabricación. El dispositivo de
estabilización se puede utilizar ventajosamente para la
estabilización de vértebras en caso de aplicación de discos
intervertebrales artificiales.
Otras características y funcionalidades de la
invención se deducen de la descripción de ejemplos de construcción
con referencia a las figuras.
Las figuras muestran
La figura 1: Una planta del dispositivo
estabilizador según la invención, según una primera forma de
construcción, visto desde el lado posterior de la columna
vertebral.
La figura 2a: Una vista en perspectiva de un
elemento en forma de barra del dispositivo estabilizador según la
figura1.
La figura 2b: Una vista en perspectiva desde
arriba del dispositivo estabilizador de la figura1, con
configuración preferente de los elementos en forma de barra y sin
representación de los dos elementos de fijación superiores.
La figura 3: Una vista en sección parcial de un
elemento de fijación para el fijación del elemento en forma de barra
de la figura 2, según una primera forma de construcción.
La figura 4: Una representación en explosión y
en sección parcial de un elemento de fijación para fijar el elemento
en forma de barra de la figura 2, según una segunda forma de
construcción.
La figura 5: Una vista en sección parcial del
elemento de fijación de la figura 4, en combinación con el elemento
en forma de barra.
La figura 6a: Una representación esquemática de
la posibilidad de movimiento de un elemento en forma de barra del
dispositivo estabilizador de la figura 1.
La figura 6b: Una representación esquemática del
modo de funcionamiento del dispositivo estabilizador según la
primera forma de construcción.
La figura 7: Una variante del dispositivo
establizador que no es una forma de construcción de la
invención.
La figura 8a: Una representación de un tramo de
la columna vertebral vista de lado.
La figura 8b: Una representación de un tramo de
la columna vertebral vista desde atrás.
\vskip1.000000\baselineskip
Como se puede percibir en la figura 1, el
dispositivo estabilizador incluye en una primera forma de
construcción un primer y un segundo elemento en forma de barra 1,
1'. Estos elementos están unidos respectivamente a dos elementos de
fijación, en el ejemplo de construcción con tornillos de apófisis 2,
3 y 2', 3', los cuales están fijados en las apófisis transversales
de dos vértebras vecinas 4, 5. El primer tornillo de apófisis 2 del
elemento en forma de barra 1 está fijado en la apófisis derecha de
la vértebra inferior 4, mientras el segundo tornillo de apófisis 3
del elemento en forma de barra 1 está fijado en la apófisis
izquierda de la vértebra superior 5. Simétricamente, el primer
tornillo 2' del elemento en forma de barra 1' está fijado en la
apófisis izquierda de la vértebra inferior 4, mientras el segundo
tornillo de apófisis 3' del elemento en forma de barra 1' está
fijado en la apófisis derecha de la vértebra superior 5. De esta
manera los elementos en forma de barra 1, 1' se cruzan en un punto K
en el plano de simetría.
Como se puede apreciar en la figura 2a, el
primer elemento en forma de barra 1 está construido a modo de barra
curvada con un perfil rectangular. El elemento en forma de barra 1
presenta un primer tramo recto 6 con una longitud L1, a continuación
un tramo curvado 7 con una longitud L2, y a continuación de nuevo un
tramo recto 8 con una longitud L3. En el ejemplo de construcción
mostrado los ejes longitudinales centrales M1 y M2 de los tramos
rectos abarcan conjuntamente un ángulo obtuso \alpha. En el
ejemplo de construcción mostrado la longitud L1 del primer tramo
recto es aproximadamente el triple que la longitud L3 del segundo
tramo recto 8. La curvatura transcurre sobre la superficie ancha B
del elemento en forma de barra. La resistencia a la flexión ante una
componente de fuerza que actúe perpendicularmente sobre su lado
ancho B, es menor que ante una componente de fuerza que actúe
perpendicularmente obre su lado estrecho S. Además la resistencia a
la flexión del elemento en forma de barra es, a causa del efecto de
palanca por las diferentes longitudes L1 y L3 de los tramos rectos
6, 8, menor ante una componente de fuerza que ataque
perpendicularmente a la barra en el extremo del tramo largo 6, que
ante una componente de fuerza que ataque perpendicularmente en el
extremo del tramo corto 8.
El elemento en forma de barra tiene por tanto
una resistencia a la flexión orientada, que es ajustable en la
construcción según se desee, mediante la elección del perfil, de la
curvatura y de la longitud. El elemento en forma de barra 1 está
además construido de una pieza de un material compatible con el
cuerpo, como por ejemplo de titanio, y preferentemente fresado de un
todo.
El segundo elemento en forma de barra 1' en la
forma mas sencilla de construcción, está fijado simétricamente con
respecto al primer elemento en forma de barra 1, de manera que los
tramos curvados están orientados en dirección contraria.
La figura 2b muestra el dispositivo
estabilizador de la figura 1 visto desde arriba, con una
construcción preferente de los elementos en forma de barra 1, 1', no
estando representados los respectivos elementos superiores de
fijación. En un área 1a, 1a' limítrofe con el tramo con el que están
sujetos al elemento de fijación, los elementos en forma de barra 1,
1' están curvados hacia afuera en el plano definido por los puntos
de unión, de tal manera que en régimen de funcionamiento del
dispositivo de estabilización pueden pasar uno al lado del otro sin
impedirse. Esto permite que los puntos que unen los elementos de
fijación con los elementos estabilizadores en forma de barra se
hallan todos en un plano perpendicular al plano mediano sugerido en
la figura 8a.
Como se muestra en la figura 3, en una primera
forma de construcción el elemento estabilizador 1, 1' está fijado en
un tornillo de apófisis monoaxial. Este presenta un vástago de rosca
10 con una rosca de hueso, y una pieza de alojamiento 11 unida
rígidamente a él. La pieza de alojamiento está construida
esencialmente con forma cilíndrica y presenta una escotadura 12 con
sección transversal rectangular, que se extiende desde su extremo
libre apartado del vástago de rosca 10 hacia el vástago de rosca, y
la cual tiene tales dimensiones que puede introducirse en ella el
elemento en forma de barra 1, 1' de forma desplazable en dirección
de su eje longitudinal. La escotadura 12 está construida de modo que
el lado estrecho S del elemento en forma de barra 1 descansa en el
fondo de la escotadura. Partiendo de su extremo libre la pieza de
alojamiento presenta una rosca exterior 13 que se extiende un trecho
predeterminado con tales dimensiones que, estando el elemento en
forma de barra metido, la rosca exterior llega hasta por debajo de
su lado superior. Para la fijación del elemento en forma de barra en
la pieza de alojamiento se prevé una tuerca 14 enroscable en la
rosca exterior.
En otra forma de construcción se prevé una
tuerca poliaxial mostrada en las figuras 4 y 5, para su unión con el
elemento en forma de barra 1, 1'. Esta presenta un elemento de
tornillo 15 con un vástago de rosca 16 con una rosca de huesos y una
cabeza en forma de segmento esférico 17 con una escotadura para
enroscar no representada. Además se prevé una pieza de alojamiento
18 que se puede unir al elemento de tornillo 15. La pieza de
alojamiento 18 está construida en forma esencialmente cilíndrica y
tiene en uno de sus extemos un primer taladro 19 orientado en
simetría axial, cuyo diámetro es menor que el de la cabeza 17.
Además, la pieza de alojamiento 18 presenta un segundo taladro
coaxial 20, abierto por el extremo situado al otro lado del primer
taladro 19 y cuyo diámetro tiene tal tamaño, que puede introducirse
el elemento de tornillo 15 por el extremo abierto, con su vástago de
rosca a través del primer taladro 19 y con su cabeza 17 hasta el
fondo del segundo taladro 20. Entre el primer y el segundo taladro
se prevé un tramo esférico 21 en que se apoya la cabeza 17.
La pieza de alojamiento 18 presenta además una
escotadura 22 dispuesta simétricamente con el eje de la pieza, con
un corte transversal rectangular para la admisión del elemento en
forma de barra 1, 1', y que forma dos alas libres 23, 24. En un área
limítrofe a su extremo libre las alas 23, 24 presentan en esta forma
de construcción una rosca exterior 25 y una rosca interior 26.
Se prevé además un elemento de presión 27
desplazable en el taladro 20 en dirección a la cabeza. El elemento
de presión 27 presenta un taladro coaxial 28 para el paso de un
destornillador, así como por el lado orientado hacia la cabeza 17
una escotadura esférica 29 para dicha cabeza 17. Por el lado
apartado de la cabeza, el elemento de presión 27 tiene una
escotadura 30 con sección transversal rectalgular para la admisión
del elemento en forma de barra 1, 1'. La anchura de la escotadura 30
es justo un poco más grande que el lado estrecho S del elemento en
forma de barra 1, 1', de modo que éste es introducible con su lado
estrecho S hacia el fondo de la escotadura y es desplazable en el
interior de la escotadura en sentido longitudinal. La profundidad de
la escotadura 30 es algo menor que la altura B del elemento en forma
de barra.
Para la fijación del elemento en forma de barra
1, 1' en la pieza de alojamiento y para la fijación de la posición
angular del elemento de tornillo 15 en relación con la pieza de
alojamiento, se prevé además un tornillo 31 enroscable entre las
alas, y además, para asegurar la sujeción, una tuerca 32 enroscable
sobre las alas.
En funcionamiento se enroscan primero los
tornillos de apófisis 2, 3, 2', 3' en las vértebras 4, 5 que han de
ser unidas al dispositivo de estabilización. En el caso de los
tornillos monoaxiales según la figura 3 los vástagos de rosca 10 son
enroscados hasta el punto en que las piezas de alojamiento 11 de los
tornillos de apófisis 2, 3 y 2', 3', que han de ser unidos a un
elemento en forma de barra 1, 1' respectivamente, están orientadas
una con respecto a la otra de tal modo que pueda introducirse el
elemento en forma de barra sin ladearse. A continuación es fijado el
elemento en forma de barra mediante enroscamiento de la tuerca
14.
En el caso de los tornillos poliaxiales según
las figuras 4 y 5 es introducido primero el elemento de tornillo 15
en la pieza de alojamiento 18, luego es aplicado el elemento de
presión 27 y a continuación el elemento de tornillo es enroscado en
la apófisis. Después es introducido el elemento de forma de barra 1
y 1' en las piezas de alojamiento. Las piezas de alojamiento 18 de
sendos tornillos de apófisis 2, 3, así como 2', 3' a unir con los
elementos en forma de barra 1 y 1' se orientan por sí mismas
correctamente en el sentido de la barra, a causa de la unión
articulada entre la cabeza 17 y la pieza de alojamiento 18, lo cual
es ventajoso dada la disposición cruzada de los elementos en forma
de barra. A continuación las piezas de alojamiento son fijadas en
relación a la cabeza y a la barra, mediante el tornillo interior y
la tuerca.
Las figuras 6a y 6b muestran esquemáticamente el
modo de funcionamiento del dispositivo estabilizador. Como muestra
la figura 6a, el elemento en forma de barra 1 en estado no cargado
puede contemplarse de forma idealizada como una palanca angular con
un brazo de palanca largo 6 y un brazo de palanca corto 8. En caso
de carga por flexión o extensión del segmento de la columna
vertebral, una componente de fuerza pequeña que ataca
perpendicularmente al brazo de palanca 6 en los puntos de fijación,
conduce a la deformación elástica del elemento en forma de barra 1,
siendo desviado el brazo de palanca largo, y aumentando el radio de
curvatura en relación al estado de reposo en caso de flexión y
disminuyendo en caso de extensión.
En la figura 6b las líneas de trazo contínuo
representan al elemento en forma de barra 1, 1' en un primer estado,
y las líneas de trazo discontínuo en un segundo estado, que en este
caso es una flexión del segmento de columna vertebral. En el primer
estado los tornillos de apófisis 2', 3 a los que está unido el
elemento en forma de barra 1, tienen una separación H en el sentido
del eje longitudinal central M de la columna vertebral. Al flexionar
el segmento de columna vertebral se produce una flexión del elemento
en forma de barra 1, aumentando el radio de curvatura y aumentando
así hasta H', en el segundo estado representado, la separación de
los tornillos de apófisis en la dirección del eje longitudinal
central. Por el contrario en el caso de una extensión del segmento
de columna vertebral el radio de curvatura del elemento en forma de
barra disminuye. Con ello se acorta la separación entre los
tornillos de apófisis.
En caso de actuar una componente de fuerza
perpendicularmente al brazo de palanca corto, se dificulta o se hace
imposible una variación de la curvatura del elemento en forma de
barra, al ser necesaria una fuerza mayor. De este modo se impide un
movimiento de traslación lateral. A causa de la construcción
alargada de los elementos en forma de barra, existe además en gran
medida estabilidad de rotación con respecto a un movimiento mutuo de
rotación de las vértebras.
La figura 7 muestra una variante del dispositivo
estabilizador. Este dispositivo estabilizador se extiende a dos
segmentos de movimiento, que consisten en las vértebras 4, 5 y 5, 5'
respectivamente. Se prevén elementos en forma de barra 101, 101',
cuya forma se produce por proyección simétrica de un elemento en
forma de barra 1, 1' de la primera forma de constucción, en un plano
que pasa perpendicularmente por los extremos libres del tramo corto.
Los elementos en forma de barra 101, 101' están fijados por sus
extremos, a través de tornillos de apófisis 2, 2'' y 2', 3''
respectivamente, en las apófisis al mismo lado de las vértebras
respectivamente siguientes a la próxima 4, 5', y están fijados por
su tramo central, a través de tornillos de apófisis 3 y 3', en las
apófisis del lado contrario de la vértebra 5 situada
entremedias.
También es posible una construcción de varios
segmentos.
Son posibles variantes de la forma de
construcción antes descrita. Así, las longitudes de los diferentes
tramos de los elementos en forma de barra se eligen según las
dimensiones de las vértebras a unir. La invención no se limita a que
los elementos en forma de barra del dispositivo estabilizador de la
primera forma de construcción presenten un tramo recto largo y otro
corto. Puede existir solo un tramo largo y otro curvo. En el
dispositivo estabilizador según la figura 7 los tramos rectos
también pueden tener una longitud diferente, lo esencial es que el
elemento en forma de barra presente entre los dos puntos de fijación
una curvatura, para que el elemento en forma de barra produzca, bajo
el efecto de momentos de flexión, una modificación de la distancia
entre los puntos de fijación.
Además se pueden combinar características de las
formas de construcción descritas. El dispositivo de estabilización
de la primera forma de construcción puede presentar también
elementos en forma de barra con sección transversal circular.
También es posible una sección cuadrada de la barra, aunque en ese
caso se suprime un grado de libertad en la elección de las
características de elasticidad y flexibilidad del elemento en forma
de barra.
En vez de los tornillos monoaxiales y de los
tornillos poliaxiales descritos, pueden utilizarse también tornillos
monoaxiales y poliaxiales en los que la fijación de la cabeza o de
la barra se realiza de otro modo.
Además la invención no se limita a un
dispositivo estabilizador para la columna vertebral, sino que puede
ser utilizado para la estabilización de huesos.
Claims (12)
1. Dispositivo estabilizador para la
estabilización dinámica de vértebras o huesos, con
un primer elemento de fijación al hueso (2) y un
segundo elemento de fijación al hueso (2') para la fijación en una
primera parte de hueso (4) o una vértebra, y con
un tercer elemento de fijación al hueso (3) y un
cuarto elemento de fijación al hueso (3') para la fijación en una
segunda parte de hueso (5) o una vértebra,
un primer elemento en forma de barra (1; 101),
que está unido al primer o segundo elemento de fijación al hueso (2)
y al tercer o cuarto elemento de fijación al hueso,
un segundo elemento en forma de barra (1'; 101')
que está unido al segundo o al primer elemento de fijación al hueso
y al cuarto o tercer elemento de fijación al hueso;
presentando los elementos en forma de barra (1,
1'; 101, 101') entre los puntos de unión un tramo curvo (7) que se
deforma elásticamente bajo el efecto de una fuerza que actúa sobre
el elemento en forma de barra a través de un elemento de
fijación;
caracterizado porque el elemento en forma
de barra está curvado esencialmente en forma de L.
2. Dispositivo estabilizador según la
reivindicación 1, caracterizado porque los elementos en forma
de barra (1, 1'; 101, 101') están dispuestos de tal manera que se
entrecruzan al menos una vez.
3. Dispositivo estabilizador según la
reivindicación 1 o 2, donde los elementos en forma de barra y los
elementos de fijación están dispuestos en régimen de funcionamiento
de tal manera que la deformación se efectúa bajo la acción de una
fuerza en una dirección principal de movimiento mutuo de las partes
óseas o de las vértebras, mientras que se suprime una deformación
bajo la acción de una fuerza en una dirección esencialmente
perpendicular a la dirección principal de movimiento.
4. Dispositivo estabilizador según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el primer (2) y
el segundo (3) elemento de fijación al hueso están dispuestos
opuestos y en diagonal a la dirección principal de movimiento.
5. Dispositivo estabilizador según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el dispositivo
estabilizador está previsto para la estabilización de al menos dos
vértebras vecinas (4, 5) y está construido de manera que los
elementos de fijación al hueso unidos a un elemento en forma de
barra, pueden ser fijados en apófisis de vértebras dispuestas
opuestamente en diagonal.
6. Dispositivo estabilizador según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el segundo (2')
y el cuarto (3') elemento de fijación al hueso y el segundo elemento
en forma de barra (1'; 101') que los une, están dispuestos
simétricamente al primer (2) y tercer (3) elemento de fijación al
hueso con el primer elemento en forma de barra (1; 101).
7. Dispositivo estabilizador según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque los elementos en
forma de barra presentan una sección transversal rectangular o
cuadrada.
8. Dispositivo estabilizador según una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque los elementos en
forma de barra presentan una sección transversal circular.
9. Dispositivo estabilizador según una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el elemento de
fijación presenta respectivamente un tramo de fijación (10; 15) para
la fijación en un hueso, y una pieza de alojamiento (11; 18) unida a
éste, que tiene una escotadura (12; 22) adaptada a la sección
transversal del respectivo elemento en forma de barra, para el
alojamiento de dicho elemento de barra.
10. Dispositivo estabilizador según la
reivindicación 9, caracterizado porque el tramo de fijación
(10) está unido monoaxialmente con la pieza de alojamiento (11).
11. Dispositivo estabilizador según la
reivindicación 9, caracterizado porque el tramo de fijación
(15) está unido poliaxialmente con la pieza de alojamiento (18).
12. Dispositivo estabilizador según una de las
reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque el número de
elementos de fijación es un múltiplo de dos y los elementos en forma
de barra (101; 101') unen respectivamente más de dos elementos de
fijación.
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