ES2337364T3 - Dispositivo de estabilizacion para huesos y procedimiento de fabricacion de un elemento elastico. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de estabilización para la estabilización dinámica de la columna vertebral con al menos dos elementos de anclaje de huesos que se han de atornillar en las vértebras, un elemento en forma de varilla (103) que conecta los elementos de anclaje de hueso, estando conformada una sección del elemento en forma de varilla como un elemento elástico que está configurado como un cuerpo esencialmente cilíndrico con un primer extremo (9, 17, 22) y un segundo extremo (9'', 17'', 22'') opuesto al primero y con una sección elástica entre el primer y el segundo extremo, y estando previsto en el elemento elástico un taladro continuo (2, 34, 37, 42) que es coaxial al eje central (M) y que se extiende desde el primer extremo (9) hasta el segundo extremo (9'') del cuerpo cilíndrico, o un taladro ciego que limita con el primer extremo, estando formada la sección elástica por al menos dos resortes helicoidales dispuestos coaxialmente de tal modo que las espiras de un resorte helicoidal (7) se extienden entre las espiras de otro resorte helicoidal (8), al menos en una sección de los resortes helicoidales, y estando girado cada uno de los dos resortes helicoidales (7, 8) esencialmente iguales 180º con respecto al otro alrededor de su eje central común, estando formados los resortes helicoidales por una primera escotadura (3) que se extiende en espiral en la pared del cuerpo cilíndrico y una segunda escotadura espiral (4), que desembocan en dirección radial en el taladro (2), y estando configurado el elemento en forma de varilla en varias piezas y presentando el mismo al menos una sección de varilla rígida y el elemento elástico como elemento independiente que está unido con la sección de varilla rígida en uno de sus extremos.
Description
Dispositivo de estabilización para huesos y
procedimiento de fabricación de un elemento elástico.
La invención se refiere a un dispositivo de
estabilización para huesos o vértebras con un elemento elástico.
Para la fijación de fracturas de huesos o para
la estabilización de la columna vertebral, se conocen dispositivos
de fijación y estabilización que consisten en al menos dos tornillos
para huesos anclados en el hueso o la vértebra y unidos entre sí a
través de una placa o una varilla. Los sistemas rígidos de este tipo
no permiten ningún movimiento de las partes de hueso o vértebras
fijados relativamente entre sí.
Sin embargo, para determinadas indicaciones es
deseable una estabilización dinámica en la que las partes de hueso
y las vértebras a estabilizar puedan realizar un movimiento entre sí
limitado y controlado. Una posibilidad para la realización del
dispositivo de estabilización dinámica consiste en la utilización de
un elemento elástico en lugar de una varilla rígida que une los
elementos de anclaje de hueso.
El documento US 2003/0109880 A1, da a conocer un
dispositivo de estabilización dinámica para vértebras que incluye
un primer y un segundo tornillo para anclarlos en las vértebras, que
presentan en cada caso una parte de alojamiento para colocar un
resorte que une los tornillos, y un resorte de este tipo. El propio
resorte está configurado en conjunto en forma de un resorte
helicoidal con espiras muy juntas a modo de un resorte de tracción
y se fija en las partes de alojamiento mediante tornillos de
apriete. Sin embargo, en este caso existe el peligro de que el
resorte, a causa de su elasticidad, desvíe la presión del tornillo
de apriete y, en consecuencia, que se afloje la fijación entre el
tornillo para hueso y el resorte. Otra desventaja del dispositivo
consiste en que, si todas las demás propiedades del resorte se
mantienen invariables, la elasticidad del resorte depende de su
longitud. Además, la rigidez a la flexión de los resortes es
relativamente pequeña, sobre todo en caso de longitudes de montaje
cortas.
El documento US 6,162,223, da a conocer un
dispositivo de fijación para una articulación, por ejemplo para una
muñeca o una articulación de la rodilla, en el que una varilla de
fijación unida por sus extremos con elementos de anclaje de hueso
está configurada en dos piezas, estando unidas entre sí las dos
piezas de la varilla de fijación a través de una pieza de
acoplamiento flexible y estando dispuestas las varillas de fijación
alrededor de la pieza de acoplamiento fuera del cuerpo. Las dos
piezas de la varilla de fijación no están unidas de forma fija con
la pieza de acoplamiento, sino que se pueden mover libremente a lo
largo de un taladro en la pieza de acoplamiento. Debido al tipo de
conexión con la varilla de fijación de dos piezas, el diámetro de
la pieza de acoplamiento es siempre mayor que el diámetro de la
varilla de fijación. Este dispositivo de fijación conocido no es
adecuado para ser utilizado internamente en la columna vertebral o
en otros huesos debido a su estructura complicada y voluminosa. En
particular, la realización de una pieza de acoplamiento flexible de
este tipo con alta rigidez a la flexión requiere un gran volumen de
montaje.
El documento US 5,423,816, da a conocer un
dispositivo de enclavamiento intervertebral con un cuerpo elástico
espiral, dos bridas de sujeción y dos elementos de enclavamiento.
Unas virutas de hueso rodean el elemento elástico y las cámaras del
elemento elástico.
El documento US 6,197,065, describe una
disposición de fijación de huesos para la sección restante de una
diáfisis de un hueso largo. La disposición presenta un cuerpo
principal, un anclaje para anclar el dispositivo con respecto a la
sección de hueso restante y una sección de fijación para fijar el
cuerpo principal al anclaje. La sección de fijación presenta una
sección elástica configurada como resorte helicoidal.
La solicitud WO 2004/105577 A2, más antigua,
describe un sistema de estabilización de la columna vertebral con
uno o más elementos flexibles con una abertura o una ranura. El
elemento flexible está configurado en una pieza con una varilla
cuyos extremos pueden alojar tornillos de fijación. En un ejemplo de
realización, en la varilla están formadas dos ranuras o escotaduras
a modo de una hélice doble. Este documento forma parte del estado
actual de la técnica de acuerdo con el artículo 54(3) del EPÜ
(Convenio sobre Concesión de Patentes Europeas).
El objetivo de la invención consiste en
proporcionar un dispositivo de estabilización para huesos o
vértebras con un elemento elástico que tenga una alta rigidez a la
flexión con una longitud de montaje pequeña, que sea fácil de
manejar y al mismo tiempo presente una alta seguridad funcional, y
que se pueda combinar de la forma más variada posible con otros
elementos para formar un dispositivo de estabilización para
vértebras o huesos.
Este objetivo se resuelve mediante un
dispositivo de estabilización de acuerdo con la reivindicación
1.
En las reivindicaciones subordinadas se indican
perfeccionamientos de la invención.
La invención tiene la ventaja de una
configuración de un elemento elástico de forma compacta y al mismo
tiempo con alta rigidez a la flexión. Esto es importante
principalmente para aplicaciones en la columna vertebral y en
particular en la columna vertebral cervical, donde el espacio
disponible es claramente menor que en el caso de las aplicaciones
en la columna vertebral lumbar.
Otra ventaja de la invención consiste en que un
elemento elástico se puede combinar opcionalmente con elementos
rígidos en forma de varilla de longitudes diferentes para formar un
elemento elástico en forma de varilla, o con diferentes vástagos
y/o cabezas para formar un tornillo para hueso con propiedades
elásticas. Dependiendo del elemento elástico utilizado, el elemento
elástico en forma de varilla o el tornillo para hueso presenta unas
propiedades elásticas predeterminadas, como una capacidad
determinada de compresión y extensión en dirección axial, y también
una capacidad determinada de flexión y torsión.
El elemento elástico se puede unir en particular
con componentes en forma de varilla de diferentes grosores o con
placas de diferentes formas y longitudes utilizadas en la cirugía de
la columna vertebral y/o la traumatología.
Otras características y utilidades se desprenden
de la descripción de ejemplos de realización con referencia a los
dibujos.
En los dibujos:
La figura 1, muestra un elemento elástico con un
resorte helicoidal doble de acuerdo con una primera forma de
realización de la invención.
La figura 2, muestra una representación
esquemática del resorte helicoidal doble del elemento elástico de
la figura 1 como una unidad (figura 2a) y en una representación de
despiece (figura 2b).
La figura 3, muestra un elemento elástico con un
resorte helicoidal doble de acuerdo con una segunda forma de
realización de la invención.
Las figuras 4a, 4b, muestran un elemento
elástico con un resorte helicoidal doble de acuerdo con una tercera
forma de realización como una unidad (figura 4a) y en una
representación de despiece (figura 4b).
La figura 5a, muestra un elemento elástico con
un resorte helicoidal doble de acuerdo con una cuarta forma de
realización de la invención.
La figura 5b, muestra una representación en
sección del elemento elástico de la figura 5a.
La figura 6, muestra una representación en
sección de un elemento elástico con un resorte helicoidal doble de
acuerdo con una quinta forma de realización de la invención.
La figura 7a, muestra un elemento elástico con
un resorte helicoidal doble de acuerdo con una sexta forma de
realización de la invención.
La figura 7b, muestra una representación en
sección del elemento elástico de la figura 7a.
La figura 8a, muestra un elemento en forma de
varilla con el elemento elástico según la invención.
La figura 8b, muestra una representación de
despiece en sección parcial de un tornillo poliaxial para huesos
con el elemento elástico.
La figura 8c, muestra una representación de
despiece en sección parcial de un tornillo para huesos monoaxial
con el elemento elástico.
La figura 8d, muestra una vista desde arriba de
un componente de un dispositivo de estabilización para huesos o
vértebras que consiste en una placa, el elemento elástico y una
sección de varilla, y también muestra una sección transversal a
través de la placa.
La figura 9, muestra un dispositivo de
estabilización según la invención para la columna vertebral.
Las figuras 10a-10c, muestran
los pasos de una forma de realización de un procedimiento para
producir el elemento elástico; y:
La figura 11, muestra un elemento elástico según
la invención con una salida semicircular en los dos extremos del
resorte helicoidal doble.
Las figuras 4, 8b, 8c, 8d y también las
10a-10c y 11 sirven únicamente para la explicación
técnica.
En la figura 1 está representado un elemento
elástico 1 de acuerdo con una primera forma de realización.
El elemento elástico 1 está configurado en forma
de elemento cilíndrico hueco con un taladro coaxial continuo 2 y
una escotadura 3 que se extiende en espiral en la pared con un paso
predeterminado y a lo largo de una longitud predeterminada en la
dirección del eje del cilindro y que desemboca en dirección radial
en el taladro 2. Además está prevista una segunda escotadura 4 que
se extiende en espiral en la pared entre las espiras de la primera
escotadura 3 con el mismo paso que la primera escotadura y a lo
largo de la misma longitud en la dirección del eje del cilindro M,
y que desemboca en dirección radial en el taladro 2. De este modo se
forma un resorte helicoidal doble con dos resortes helicoidales,
extendiéndose las espiras del primer resorte helicoidal entre las
espiras del segundo resorte helicoidal. Preferentemente, las espiras
de uno de los resortes helicoidales está girada 180º con respecto
al otro resorte helicoidal alrededor de su eje central común, de
modo que la primera y la segunda escotadura están situadas
exactamente una frente a otra.
La longitud L de las escotaduras espirales 3, 4
en la dirección del eje del cilindro, la altura H de las
escotaduras, el paso \alpha de las líneas helicoidales a lo largo
de las cuales están configuradas las escotaduras 3,4, y el diámetro
D1 del taladro coaxial 2 se eligen de tal modo que se obtenga la
rigidez deseada del elemento elástico frente a fuerzas axiales
F_{ax}, fuerzas de flexión F_{B} y fuerzas de torsión F_{T}
que actúan sobre el mismo. Limitando con sus dos extremos libres,
el elemento elástico 1 presenta en cada caso una sección con una
rosca interior 5, 5' que se extiende a lo largo de una longitud
determinada. Las secciones de rosca interior no se solapan en la
dirección axial con la sección en la que están configuradas las
escotaduras en la pared. El diámetro exterior del elemento elástico
1 se elige en función del uso previsto correspondiente. El elemento
elástico está hecho de un material biocompatible, como por
ejemplo
titanio.
titanio.
La figura 2 ilustra la estructura de un resorte
helicoidal doble 6 formado por las escotaduras 3, 4 en el elemento
elástico de la figura 1.
El resorte helicoidal doble 6 está formado por
dos resortes helicoidales 7 y 8. Los dos resortes helicoidales 7 y
8 presentan una configuración idéntica y tienen en particular el
mismo paso \alpha, pero el primer resorte helicoidal 7 está
girado en el resorte helicoidal doble 6 con respecto al segundo
resorte helicoidal 8 180º alrededor de su eje central común. Por
consiguiente, las espiras del primer resorte helicoidal 7 del
resorte helicoidal doble 6 se extienden en el centro entre las
espiras del segundo resorte helicoidal 8 y viceversa.
Con una longitud de montaje predeterminada de un
elemento elástico, el paso del resorte helicoidal está limitado por
el hecho de que ha de estar presente al menos una espira completa
para obtener buenas propiedades de elasticidad. En caso de un
resorte helicoidal doble no es necesario que cada resorte helicoidal
incluya al menos una espira completa para obtener buenas
propiedades de elasticidad. Por ello, el paso de los resortes
helicoidales se puede aumentar en comparación con un resorte
helicoidal simple manteniendo la misma longitud de montaje. Un
aumento del paso de los resortes helicoidales da como resultado un
aumento de la rigidez a la flexión con la misma longitud de montaje
y por lo demás con las mismas propiedades. Por consiguiente, con un
resorte helicoidal doble se puede lograr una mayor rigidez a la
flexión que con un resorte helicoidal simple de las mismas
dimensiones.
En la figura 3 está representado un elemento
elástico 11 de acuerdo con una segunda forma de realización.
El elemento elástico 11 de acuerdo con la
segunda forma de realización se diferencia del elemento elástico 1
de acuerdo con la primera forma de realización en que está previsto
un taladro ciego 12 que limita con el primer extremo 17 del
elemento elástico en lugar de un taladro 2 que se extiende desde el
primer hasta el segundo extremo 17' del elemento elástico. El
taladro ciego se extiende a todo lo largo de la longitud L del
resorte helicoidal doble, que está formado por una primera y una
segunda escotadura 13 y 14 en la pared de una sección cilíndrica
hueca, como en la primera forma de realización. En el taladro ciego
está prevista una rosca interior 15 que limita con el primer
extremo 17. El elemento elástico presenta en el segundo extremo
17', opuesto al primer extremo 17, un saliente cilíndrico 16 con una
rosca exterior.
En la figura 4 está representado un elemento
elástico 11 de acuerdo con una tercera forma de realización.
El elemento elástico 20 de acuerdo con la
tercera forma de realización se diferencia de las otras formas de
realización en que no está previsto ningún taladro coaxial al eje
central M del elemento elástico 20. Además, tanto en el primer
extremo 22 como en el segundo extremo 22' está previsto un saliente
cilíndrico 23, 23' con una rosca exterior. Como en las formas de
realización anteriormente descritas, en este caso también están
formados dos resortes helicoidales 26, 27 mediante dos escotaduras
24, 25.
En la figura 5a está representado un elemento
elástico de acuerdo con una cuarta forma de realización. La figura
5b es una representación en sección del elemento elástico de la
figura 5a.
El elemento elástico 30 de acuerdo con la cuarta
forma de realización se diferencia del de la primera forma de
realización en que el paso \alpha de las escotaduras 31, 32 que
configuran el resorte helicoidal doble no es constante, sino que
varía a lo largo de la longitud L del resorte helicoidal doble del
elemento elástico 30. El paso \alpha varía de tal modo que la
distancia \DeltaL entre las escotaduras 31, 32, vista desde los
extremos libres del elemento elástico 30, aumenta hacia el centro de
éste. También varía correspondientemente la rigidez a la flexión
del elemento elástico 30, que aumenta cuanto mayor es la distancia
\DeltaL entre las escotaduras 31, 32. Por consiguiente, a través
del paso de las escotaduras a lo largo del eje central del elemento
elástico se puede ajustar de forma selectiva una rigidez a la
flexión determinada dependiente del lugar.
Al igual que la primera forma de realización, el
elemento elástico 30 de acuerdo con la cuarta forma de realización
presenta en cada uno de sus dos extremos libres una sección con una
rosca interior 33, 33' que se extiende a lo largo de una longitud
determinada y un taladro coaxial continuo 34 con un diámetro
interior D1.
La figura 6 muestra una representación en
sección de un elemento elástico de acuerdo con una quinta forma de
realización.
El elemento elástico 40 de acuerdo con la quinta
forma de realización se diferencia del elemento elástico 30 de
acuerdo con la cuarta forma de realización en que el diámetro
interior D1 del taladro coaxial continuo 42 no es constante, sino
que varía a lo largo de la longitud L' del elemento elástico 40. El
diámetro interior D1 del taladro 42 varía de tal modo que, visto
desde los extremos libres, disminuye hacia el centro del elemento
elástico 40. También varía correspondientemente la rigidez a la
flexión del elemento elástico 40, que aumenta cuanto menor es el
diámetro interior D1. Por consiguiente, a través del diámetro
interior del taladro coaxial se puede ajustar de forma selectiva
una rigidez a la flexión determinada dependiente del lugar del
elemento elástico 40.
Al igual que la cuarta forma de realización, el
elemento elástico 40 presenta en cada uno de sus dos extremos
libres una sección con una rosca interior 41, 41' que se extiende a
lo largo de una longitud determinada.
En la figura 7a está representado un elemento
elástico de acuerdo con una sexta forma de realización. La figura
7b es una representación en sección del elemento elástico de la
figura 7a.
El elemento elástico 35 de acuerdo con la sexta
forma de realización se diferencia del de la quinta forma de
realización en que el diámetro exterior D2 del elemento elástico 35
no es constante, sino que varía a lo largo de la longitud L' del
elemento elástico 30. El diámetro exterior D2 varía de tal modo que,
visto desde los extremos libres, aumenta hacia el centro del
elemento elástico 35. También varía correspondientemente la rigidez
a la flexión del elemento elástico 35, que aumenta cuanto mayor es
el diámetro exterior del elemento elástico. Por consiguiente, por
medio del diámetro exterior del elemento elástico se puede ajustar
de forma selectiva una rigidez a la flexión determinada dependiente
del lugar.
Al igual que la cuarta forma de realización, el
elemento elástico 35 presenta en cada uno de sus dos extremos
libres una sección con una rosca interior 36, 36' que se extiende a
lo largo de una longitud determinada, un taladro coaxial continuo
37 con un diámetro interior D1 y dos escotaduras 38 y 39 en forma de
un resorte helicoidal que forman un resorte helicoidal doble.
También son posibles modificaciones del elemento
elástico de las formas de realización anteriormente descritas.
Por ejemplo, el elemento elástico puede incluir
más de dos resortes helicoidales, extendiéndose las espiras de un
resorte helicoidal en cada caso entre las espiras de los otros
resortes helicoidales.
En otra modificación de la segunda forma de
realización, en lugar del taladro ciego 12 puede estar previsto un
taladro que se extienda a todo lo largo del elemento elástico y cuyo
diámetro sea menor que el diámetro exterior del saliente cilíndrico
16.
Las formas de realización cuarta a sexta se han
descrito en cada caso de tal modo que la rigidez a la flexión del
elemento elástico aumenta a lo largo de la longitud L del resorte
helicoidal doble, visto desde sus extremos libres, hacia el centro
del elemento elástico. No obstante, mediante una configuración
correspondiente del paso \alpha de las dos escotaduras, del
diámetro exterior D2 del elemento elástico y del diámetro interior
D1 del taladro coaxial, se puede ajustar la rigidez a la flexión a
lo largo de la longitud L del resorte helicoidal doble o de la
longitud L' del elemento elástico con cualquier otra dependencia de
lugar deseada.
Todas las formas de realización han sido
descritas de modo que el elemento elástico presenta la forma de un
cilindro o un cilindro hueco, pero la forma exterior también puede
ser diferente a la forma de un cilindro exacto, por ejemplo puede
ser ovalada o entallada. En estos casos, el elemento elástico tiene
una elasticidad de flexión dependiente de la dirección.
En el primer ejemplo de acuerdo con la
invención, mostrado en la figura 8a, el elemento elástico 51 forma
parte de un elemento elástico en forma de varilla 50. El elemento
elástico en forma de varilla 50 consiste en el elemento elástico 1
y dos secciones de varilla cilíndricas 51, 51', que presentan en
cada caso en su extremo un saliente cilíndrico (no representado)
con una rosca exterior que coopera en cada caso con una rosca
interior 5 ó 5' del elemento elástico 1. En este ejemplo de
realización, las secciones de varilla 51, 51' y el elemento
elástico 1 presentan esencialmente el mismo diámetro exterior. Las
longitudes de las secciones de varilla 51, 51' y del elemento
elástico 1 se pueden elegir independientemente entre sí en función
del uso deseado. El elemento elástico en forma de varilla 50 sirve
por ejemplo para unir tornillos pediculares a la columna vertebral.
Gracias a las propiedades elásticas del elemento elástico 1, el
elemento en forma de varilla 30 así formado absorbe fuerzas de
compresión, extensión, flexión y torsión con una magnitud
predeterminada.
La figura 8b muestra un segundo ejemplo del
elemento elástico 1. En este caso, el elemento elástico 1 forma
parte de un elemento de anclaje de hueso configurado como tornillo
poliaxial para huesos 60.
El tornillo poliaxial para huesos 60 presenta un
elemento de tornillo 61 que consiste en el elemento elástico 1, un
vástago roscado 62 en este ejemplo de realización con una punta (no
representada) y una cabeza de tornillo 63. El vástago roscado 62
presenta una rosca para hueso 64, para enroscarlo en el hueso, y un
saliente cilíndrico (no representado) con una rosca exterior que
coopera con la rosca interior 5 del elemento elástico 1. La cabeza
de tornillo 63 presenta una sección cilíndrica 65 y, como el vástago
roscado 62, limitando con ésta un saliente cilíndrico (no
representado) con una rosca exterior que coopera con la rosca
interior 5' del elemento elástico 1.
El elemento de tornillo 61 está sujeto en una
pieza de alojamiento 66 de modo que puede girar cuando no está
sometido a carga. La pieza de alojamiento 66 tiene una configuración
esencialmente cilíndrica y presenta en uno de sus extremos un
primer taladro 67 alineado con simetría axial, cuyo diámetro es
mayor que el del vástago roscado 62 y menor que el de la cabeza de
tornillo 63. La pieza de alojamiento 66 también presenta un segundo
taladro coaxial 68 que está abierto por el extremo opuesto al primer
taladro 67 y cuyo diámetro es tan grande que el elemento de
tornillo 61 se puede introducir por el extremo abierto con el
vástago roscado 62 a través del primer taladro 67, hasta que la
cabeza de tornillo 63 se apoya en el borde del primer taladro 67. La
pieza de alojamiento 66 presenta una escotadura 69 en forma de U
que se extiende desde el extremo libre hacia el primer taladro 67 y
que forma los dos brazos libres 70, 70'. En una zona junto a su
extremo libre, los brazos 70, 70' presentan una rosca interior que
coopera con una rosca exterior correspondiente de un tornillo
interior 71 para fijar una varilla 72.
También está previsto un elemento de presión 73
para fijar la cabeza de tornillo 63 en la pieza de alojamiento 66,
que está configurado de modo que en el lado orientado hacia la
cabeza de tornillo 63 presenta una escotadura esférica 74 cuyo
radio es esencialmente igual al radio de la sección en forma de
segmento esférico de la cabeza de tornillo 63. El diámetro exterior
del elemento de presión 73 se ha elegido de tal modo que éste se
puede deslizar dentro de la pieza de alojamiento 66 hacia la cabeza
de tornillo 63. El elemento de presión 73 presenta además un
taladro coaxial 75 para permitir el acceso a una escotadura (no
representada) de la cabeza de tornillo 63 con el fin de aplicar
un
destornillador.
destornillador.
En la práctica, el vástago roscado 62 se enrosca
con su saliente cilíndrico (no representado) en la rosca interior 5
del elemento elástico 1 y la cabeza de tornillo 63 se enrosca con su
saliente cilíndrico (no representado) en la rosca interior 5', para
formar el elemento de tornillo 61. Después, el elemento de tornillo
61 así formado se introduce en la pieza de alojamiento 66 a través
del segundo taladro 68 con el vástago roscado 62 por delante, hasta
que la cabeza de tornillo 63 se apoya en el borde del primer taladro
67. A continuación, el elemento de presión 73 se introduce en la
pieza de alojamiento 66 a través del segundo taladro 68 con la
escotadura esférica por delante. Después, el elemento de tornillo
61 se enrosca en el hueso o la vértebra. Por último, la varilla 72
se coloca en la pieza de alojamiento 66 entre los dos brazos libres
70, 70', se ajusta la posición angular de la pieza de alojamiento
con respecto al elemento de tornillo y ésta se fija con el tornillo
interior 71. El elemento elástico permite realizar movimientos
limitados alrededor de la posición de reposo.
Si el elemento elástico 1 sobresale como mínimo
parcialmente con su sección elástica formada por los resortes
helicoidales por encima de la superficie del hueso, el elemento
elástico 1 puede absorber fuerzas de flexión y también fuerzas de
tracción y de compresión. Si el elemento de resorte no sobresale con
su sección elástica formada por los resortes helicoidales por
encima de la superficie del hueso, el elemento de tornillo 61 puede
no obstante ceder un poco en caso de un movimiento del hueso o la
vértebra. De este modo se evita la aparición de tensiones
desfavorables.
El tornillo poliaxial no está limitado a la
forma de realización anteriormente descrita, sino que puede
consistir en cualquier otro tornillo poliaxial con un elemento de
tornillo de tres piezas tal como se describe más arriba.
La fijación de la varilla no está limitada al
tornillo interior mostrado en la figura 8b, sino que se puede
prever adicionalmente una tuerca exterior o se puede emplear
cualquier tipo de fijación de varilla conocido.
Como tercer ejemplo de realización del elemento
elástico, en la figura 8c está representado un elemento de anclaje
de hueso configurado como un tornillo monoaxial 80.
En el tornillo monoaxial 80, la cabeza de
tornillo está configurada como pieza de alojamiento 81. En el primer
extremo libre de la pieza de alojamiento 81 está prevista una
escotadura en forma de U 83 para el alojamiento del vástago 82. Los
dos brazos libres 84, 84' configurados por la escotadura en forma de
U presentan en su cara interior una rosca interior en la que se
enrosca la rosca exterior de un tornillo interior 85. Cuando el
tornillo monoaxial está montado, la varilla 82 está sujeta entre el
fondo de la escotadura en forma de U 83 y el tornillo interior 85.
En el segundo extremo de la pieza de alojamiento 81 opuesto al
primer extremo libre está previsto un saliente cilíndrico (no
representado) con una rosca exterior que se enrosca en la rosca
interior 5 del primer extremo del elemento elástico 1. En el extremo
opuesto al primer extremo de la sección elástica 1, el tornillo
monoaxial presenta un vástago roscado 86 que está configurado como
el vástago roscado 62 del tornillo poliaxial para huesos 60 arriba
descrito y que se enrosca con una rosca exterior de un saliente
cilíndrico (no representado) en la rosca interior 5' del elemento
elástico 1.
En la práctica, en primer lugar el vástago
roscado 86 y la pieza de alojamiento se enroscan en las dos roscas
interiores 5, 5' del elemento elástico 1. A continuación, el
tornillo monoaxial 80 se enrosca en el hueso o la vértebra. Después
se orienta la escotadura en forma de U 83 y se coloca dentro la
varilla 82. Finalmente, la varilla 82 se fija con el tornillo
interior 85.
Como ejemplo adicional del elemento elástico 1,
la figura 8d muestra una vista en planta de un elemento de conexión
90 que consiste en una sección en forma de varilla 91, un elemento
de resorte 1 y una placa 92.
La sección en forma de varilla 91 presenta un
saliente cilíndrico (no representado) con una rosca exterior para
enroscarlo en la rosca interior 5 de un extremo del elemento de
resorte 1. Del mismo modo, la placa 92 presenta un saliente
cilíndrico (no representado) con una rosca exterior para enroscarla
en la rosca interior 5' del otro extremo del elemento de resorte
1.
La placa consiste en dos secciones 93, 93' con
forma circular vistas en planta, que están unidas entre sí a través
de una sección de puente 94. La anchura B de la sección de puente 94
es menor que el diámetro D de las secciones circulares 93, 93'.
Coaxialmente con respecto a las secciones circulares están previstos
dos taladros 95, 95' para el paso de tornillos avellanados a través
de la placa.
Como se puede observar en la figura 8d, el
primer lado 96 de la placa presenta una curvatura convexa, mientras
que el segundo lado 97 de la placa presenta una curvatura cóncava
para apoyar este lado sobre un hueso. Debido a los diferentes
radios de curvatura de los dos lados 96, 97 de la placa 92, ésta se
estrecha hacia los bordes laterales 98, 98'. De este modo, la placa
puede ser estable y al mismo tiempo ocupar poco espacio. Los
taladros 95, 95' tienen la forma adaptada para el alojamiento de
tornillos avellanados.
También son posibles modificaciones de los
ejemplos descritos con las figuras 8a a 8d. Por ejemplo, el elemento
en forma de varilla 50, el tornillo poliaxial para huesos 60, el
tornillo monoaxial 80 y el elemento de conexión 90 se han descrito
de tal modo que el elemento elástico 1 está configurado como pieza
independiente y atornillado con las demás piezas. No obstante,
también es posible que el elemento elástico esté configurado como
sección de un elemento de tornillo de una sola pieza, un tornillo
monoaxial de una sola pieza y un elemento de conexión de una sola
pieza con una sección de varilla y una sección de placa. También es
posible unir el elemento elástico con asiento de ajuste con los
otros elementos, como el vástago roscado 62, la sección de varilla
51, 51', con la placa 92 o la cabeza de tornillo 63.
En la figura 9 está representado un dispositivo
de estabilización 100 para la columna vertebral, en el que están
previstos dos elementos de anclaje de hueso 101, 101' y un elemento
elástico en forma de varilla 103 que los une. Los elementos de
tornillo 102, 102' de los elementos de anclaje de hueso 101 ó 101' y
el elemento elástico en forma de varilla 103 presentan en cada caso
un elemento elástico 1 según la invención. Los dos elementos de
tornillo 102, 102' están enroscados en las vértebras 104, 104', de
modo que entre estas vértebras se establece una estabilización
dinámica a través del dispositivo de estabilización 100.
Como el elemento elástico en forma de varilla y
los elementos de tornillo están formados por varias piezas,
mediante la combinación de unos pocos elementos básicos se pueden
obtener dispositivos de estabilización 100 con diferentes
propiedades. El dispositivo de estabilización no ha de incluir
necesariamente elementos de anclaje de hueso con un elemento
elástico y un elemento en forma de varilla con el elemento elástico.
Dependiendo del campo de aplicación también es posible prever
únicamente un elemento en forma de varilla con un elemento elástico
y elementos de anclaje de hueso sin elemento elástico y con
elementos de tornillo rígidos.
En las figuras 10a, 10b y 10c está representada
la producción de un elemento elástico 1 de acuerdo con la primera
forma de realización.
Para producir un elemento elástico 1 mediante
electroerosionado por alambre, en un cilindro macizo de un material
biocompatible, como por ejemplo titanio, se realiza un primer
taladro 110 que se extiende perpendicularmente a través del eje
central del cilindro y atraviesa todo el cilindro. Después se
realiza un segundo taladro 111 coaxial al eje central del cilindro
a todo lo largo de éste, con lo que se forma un cilindro hueco 112.
El orden de realización del primer y el segundo taladro es
arbitrario y también puede tener lugar a la inversa. A continuación
se introduce a través del primer taladro 110 un alambre 113 para el
electroerosionado por alambre. Esta operación se indica en la
figura 10a mediante una flecha P.
En el siguiente paso se lleva a cabo el
electroerosionado con el alambre 113 mientras que el cilindro hueco
112 se desplaza a lo largo del eje central en la dirección X a una
velocidad de avance constante con respecto al alambre y al mismo
tiempo se gira alrededor de su eje central a velocidad constante.
Dicho giro se indica en la figura 10b mediante una flecha R. En
este contexto se trata únicamente de establecer un movimiento
relativo entre el alambre y el cilindro hueco, por lo que se puede
dejar fijo el alambre y mover el cilindro o viceversa. De este
modo, mediante el electroerosionado por alambre en la pared del
cilindro hueco se forman simultáneamente dos líneas helicoidales
con el mismo paso y dos escotaduras 114, 115 que desembocan en
dirección radial en el taladro 111. La figura 10c muestra el
elemento elástico poco antes del final del paso de electroerosionado
por alambre. Una vez formadas las escotaduras en la dirección axial
a lo largo de una longitud predeterminada se detienen el avance y
el giro del cilindro
hueco.
hueco.
Como muestra la figura 11, al comienzo y al
final del electroerosionado por alambre se puede formar en cada
caso una salida semicircular 120, 120'. La salida 120 ó 120' no ha
de tener forzosamente una forma semicircular, sino que también
puede tener cualquier otra forma deseada, como una sección circular
diferente, con la que se puedan mantener en un nivel bajo los picos
de carga en el material en la zona de transición entre la sección
flexible y la sección rígida.
La ventaja del procedimiento de
electroerosionado por alambre arriba descrito para la producción de
la salida consiste en que las salidas de los dos resortes
helicoidales se pueden producir en cada caso en una operación
común. En esta forma de realización no es necesario cambiar
adicionalmente los ejes de la máquina de electroerosionado por
alambre, al contrario que en el caso de la producción de un resorte
helicoidal simple.
Por último, en las dos secciones de los extremos
del taladro coaxial se forma en cada caso una rosca interior 5, 5'
a lo largo del eje central.
Como alternativa, el elemento elástico 1 también
se puede producir por fresado. Para ello se parte de nuevo de un
cilindro de un material biocompatible, como por ejemplo titanio, con
un diámetro exterior predeterminado, y con una fresa de disco
delgado se fresa una primera escotadura a lo largo de una primera
línea helicoidal cuyo eje principal es colineal con el eje
principal del cilindro. Después, en una segunda operación se realiza
otra escotadura a lo largo de una segunda línea helicoidal cuyas
espiras se extienden entre las espiras de la primera línea
helicoidal. A continuación, a lo largo del eje principal del
cilindro se realiza un taladro a todo lo largo del cilindro de tal
modo que las escotaduras desemboquen en este taladro. La salida de
las espirales en la zona de transición entre la sección espiral y
la sección final del elemento elástico influye en gran medida en la
estabilidad del elemento elástico 1. Por ello, la salida de las
espirales en los dos extremos de las espirales se someten a un
mecanizado posterior con una fresa de espiga para eliminar el borde
agudo de la parte interior del taladro. Con este fin, la salida se
fresa con una fresa de espiga en un ángulo tangente al contorno de
la espiral. A continuación se desbarba el interior y el exterior del
componente.
Por último, como en el procedimiento
anteriormente descrito, en cada una de las dos secciones finales del
taladro coaxial se configura una rosca interior 5, 5' a lo largo
del eje central.
Otros procedimientos de producción alternativa
para el elemento elástico son el mecanizado por láser o mecanizado
por chorro de agua. En este caso, la producción tiene lugar
análogamente al electroerosionado por alambre, pero en lugar de
formar simultáneamente dos escotaduras mediante un alambre
introducido a través del primer taladro, las escotaduras se
realizan mediante un rayo láser o un chorro de agua dirigido a
través del primer taladro.
En una modificación del procedimiento arriba
descrito, al comienzo del procedimiento se forma por torneado un
saliente cilíndrico con una rosca exterior en lugar de al menos una
de las roscas interiores 5, 5'. En este caso, el diámetro del
taladro 111 ha de ser menor que el diámetro del saliente
cilíndrico.
En otra modificación del procedimiento de
producción, el elemento elástico se produce sin taladro continuo
111, correspondientemente a la segunda y la tercera forma de
realización.
Claims (9)
1. Dispositivo de estabilización para la
estabilización dinámica de la columna vertebral con
al menos dos elementos de anclaje de huesos que
se han de atornillar en las vértebras,
un elemento en forma de varilla (103) que
conecta los elementos de anclaje de hueso,
estando conformada una sección del elemento en
forma de varilla como un elemento elástico que está configurado
como un cuerpo esencialmente cilíndrico con un primer extremo (9,
17, 22) y un segundo extremo (9', 17', 22') opuesto al primero y
con una sección elástica entre el primer y el segundo extremo, y
estando previsto en el elemento elástico un taladro continuo (2,
34, 37, 42) que es coaxial al eje central (M) y que se extiende
desde el primer extremo (9) hasta el segundo extremo (9') del cuerpo
cilíndrico, o un taladro ciego que limita con el primer
extremo,
estando formada la sección elástica por al menos
dos resortes helicoidales dispuestos coaxialmente de tal modo que
las espiras de un resorte helicoidal (7) se extienden entre las
espiras de otro resorte helicoidal (8), al menos en una sección de
los resortes helicoidales, y estando girado cada uno de los dos
resortes helicoidales (7, 8) esencialmente iguales 180º con
respecto al otro alrededor de su eje central común,
estando formados los resortes helicoidales por
una primera escotadura (3) que se extiende en espiral en la pared
del cuerpo cilíndrico y una segunda escotadura espiral (4), que
desembocan en dirección radial en el taladro (2), y
estando configurado el elemento en forma de
varilla en varias piezas y presentando el mismo al menos una sección
de varilla rígida y el elemento elástico como elemento
independiente que está unido con la sección de varilla rígida en
uno de sus extremos.
2. Dispositivo de estabilización según la
reivindicación 1, en el que los resortes helicoidales presentan el
mismo diámetro exterior.
3. Dispositivo de estabilización según la
reivindicación 1 ó 2, en el que los resortes helicoidales (7, 8)
presentan la misma sección transversal de las espiras (3, 4) en un
plano que incluye el eje central de los resortes helicoidales (7,
8).
4. Dispositivo de estabilización según una de
las reivindicaciones 1 a 3, en el que el diámetro (D1) del taladro
continuo (37, 42) varía a lo largo del eje central (M).
5. Dispositivo de estabilización según una de
las reivindicaciones 1 a 4, en el que el elemento elástico está
hecho de un material biocompatible, en particular titanio.
6. Dispositivo de estabilización según una de
las reivindicaciones 1 a 5, en el que el diámetro exterior (D2) del
elemento elástico varía a lo largo del eje central (M).
7. Dispositivo de estabilización según una de
las reivindicaciones 1 a 6, en el que el paso (\alpha) de los al
menos dos resortes helicoidales (31, 32) varía a lo largo del eje
central (M).
8. Dispositivo de estabilización según una de
las reivindicaciones 1 a 7, en el que en el primer extremo del
elemento elástico está previsto un primer saliente cilíndrico (16,
23, 23') con una rosca exterior o un primer taladro con una rosca
interior (5, 15, 33, 36, 41) para su conexión con una sección de
varilla (51).
9. Dispositivo de estabilización según una de
las reivindicaciones 1 a 7, en el que en el primer extremo (9) y en
el segundo extremo (9') del elemento elástico está prevista una
rosca interior (5', 15', 33', 36', 41') para su conexión con una
sección de varilla (51').
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