ES2596511A1

ES2596511A1 - Dispositivo telescópico intramedular para elongación de huesos largos

Info

Publication number: ES2596511A1
Application number: ES201530996A
Authority: ES
Inventors: Justo Ruiz Calvo; David BARRIOCANAL IZQUIERDO
Original assignee: Universidad de Burgos
Current assignee: Universidad de Burgos
Priority date: 2015-07-09
Filing date: 2015-07-09
Publication date: 2017-01-10
Anticipated expiration: 2035-07-09
Also published as: ES2596511B1

Abstract

Dispositivo intramedular para elongación de huesos largos, que comprende dos cilindros huecos (2) y (3) con movimiento telescópico mediante varilla roscada (4) accionada por un micromotor eléctrico (6) del tipo paso a paso y reductor (5), cuya batería (8) anexa al micromotor (6) en el interior del dispositivo, es recargable por inducción magnética sin cables y el accionamiento del micromotor (6) es gobernado por microprocesador (7) interno, con receptor de antena y controlado desde el exterior mediante consola con emisor de señales de radio y que por las características resistentes del dispositivo permite la locomoción del paciente sobre sus propias piernas durante el proceso de alargamiento óseo.

Description

Dispositivo telescópico intramedular para elongación de huesos largos

OBJETO DE LA INVENCIÓN: 5

La presente invención afecta al campo de la cirugía ortopédica y se refiere a un dispositivo telescópico intramedular para el alargamiento de huesos largos, principalmente para pacientes de acondroplasia, en el que dicho dispositivo dispone de un mecanismo motorizado hermético que incrementa su longitud a voluntad del paciente y sin ningún tipo de conexión física con el dispositivo. Por su 10 carácter autoportante el paciente puede caminar mientras se produce el efecto de alargamiento y endurecimiento del hueso.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN: Aproximadamente uno de cada 25.000 niños nacidos vivos nace con una 15 mutación genética del ADN que causa alteraciones en el receptor del factor de crecimiento 3 de los fibroblastos, que a su vez altera el crecimiento normal del cartílago afectando fundamentalmente al crecimiento de los huesos largos causando el denominado “enanismo” de las personas que lo padecen. A esta enfermedad genética se le denomina “acondroplasia” 20

Los procedimientos quirúrgicos empleados actualmente para corregir los efectos por esta enfermedad o por otras causas, son mediante mecanismos de alargamiento de los huesos largos. Estos procedimientos son en general muy traumáticos y de larga duración haciendo que el paciente tenga que estar largos periodos de tiempo en reposo con muy baja calidad de vida. 25

Existen algunos mecanismos patentados que permiten una elongación progresiva de los huesos, que pueden soportar las cargas de locomoción del individuo afectado durante el proceso de crecimiento y endurecimiento óseo. Se citan a continuación las siguientes patentes:

La patente US20110060336 de Scott Pool y Blair Walker presenta un dispositivo de elongación ósea con un sistema telescópico de guiado de rodadura a base de un cojinete de bolas sobre unas ranuras longitudinales. El sistema de roscado es movido por un reductor que a su vez es girado por un bobinado que hace las 5 funciones de rotor, de forma que no existe un motor como tal. Es necesario colocar un devanado que hace las funciones del estator en el exterior de la pierna para que provoque la inducción en las espiras del rotor que está en el interior del hueso para que este pueda a girar. La prótesis citada por tanto no es una prótesis autónoma ya que necesita de otro mecanismo externo para conseguir el 10 movimiento de giro y producir alargamiento.

El dispositivo propuesto en cambio, es totalmente autónomo ya que lleva un motor paso a paso completo en el interior del cilindro fijo y movido por la energía acumulada en la batería anexa al motor, dentro del propio dispositivo

Además el sistema de traslación en la invención que se presenta en este 15 documento no es rodante, sino deslizante evitando la rotación relativa de ambos cilindros telescópicos gracias a una ranura cóncavo-convexa.

La patente ES2069602 procedente de patente europea con número de solicitud 89420176.3 y US5074882(A) de Paul Grammont y Jean Marc Guichet no es una prótesis motorizada, sino que es el propio paciente el que tiene que producir el 20 alargamiento mediante una rotación angular de la parte distal de la pierna con respecto a la parte proximal de ésta, de forma tal que debido a su mecanismo interno permite transformar pequeños ángulos de giro en un sentido en el desplazamiento longitudinal o alargamiento de la prótesis. El retorno a su posición angular inicial no permite la rotación del roscado que produce el desplazamiento, 25 pudiéndose hacer este efecto de giro relativo entre ambas partes de la pierna de forma repetitiva para alcanzar la longitud deseada. Esta prótesis presenta el inconveniente de que al hacer los pequeños giros relativos, entre ambas partes de la pierna se producen unas distorsiones transversales en ambos sentidos en el callo óseo que se está formando lo cual supone un inconveniente en la 30 uniformidad de este. La prótesis que se presenta en esta invención no precisa este movimiento relativo de rotación entre ambas partes de la prótesis, sino que el movimiento es exclusivamente longitudinal.

La patente US005704938A con número 5704938 correspondiente a los inventores John H. Staehlin et al. tampoco es motorizada y lleva una lógica de alargamiento 5 similar a la de Grammont y Guichet, pero con un mecanismo interno distinto. Es preciso que el paciente rote ángulos pequeños de una parte de la prótesis unida a una parte del hueso, con respecto a la otra parte de la prótesis unida a la otra parte del hueso. El incremento de longitud que produce el sistema roscado es mediante un mecanismo tipo trinquete que solamente produce elongación en uno 10 de los sentidos de giro y no en el giro de retorno. Uno de los inconvenientes de esta prótesis es que, como se ha comentado en la anterior, los giros relativos y repetidos entre ambas partes de la prótesis provocan distorsiones transversales en el callo blando que se está formando.

Según lo anteriormente comentado, la presente invención comprende la 15 utilización de un mecanismo de accionamiento por motor paso a paso, autónomo cuyo movimiento provocado en ambas partes de la pierna es exclusivamente de traslación en sentido creciente, de forma que se evitan los giros relativos y repetitivos sobre ambos extremos del hueso seccionado y por ende no se distorsiona el hueso blando que se está formando. 20

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención queda establecida y caracterizada en las reivindicaciones independientes, mientras que las reivindicaciones dependientes describen otras características de la misma. 25

La presente invención se refiere a un dispositivo telescópico intramedular para la elongación de huesos largos, que comprende dos elementos tubulares cilíndricos (2) y (3) estando el (3) en el interior del (2), de forma tal que el cilindro exterior (2) se une fijamente mediante tornillos (16) a una de las dos partes del hueso (1) a alargar, y el tubo deslizante interior (3) se une por el otro extremo mediante 30 tornillos (17) a la otra parte del hueso (1). El tubo externo (2) lleva en su interior en su extremo, un acumulador de energía eléctrica o batería (8) que suministra su energía a un micromotor (6) reductor (5) anexo de tipo paso a paso, cuyo eje de este reductor (5) de engranajes planetarios está unido a una varilla roscada (4) 5 que girará con velocidad lenta al activarse el micromotor 6 eléctrico que está solidario al tubo externo (2). Junto a la batería (8) se dispone de un microprocesador (7) con antena, que regula la activación del micromotor 6 en función de las órdenes recibidas desde un emisor de radio externo próximo al paciente. El tubo interno (3) extensible, está roscado internamente en gran parte 10 de su longitud y unido a la varilla roscada (4) antes citada, que es girada por el eje de salida del reductor (5). Al activarse el micromotor (6), el eje de salida del reductor (5) también lo hace en el mismo sentido pero a una velocidad de rotación muy inferior a la del motor, aunque con un par torsor muy superior. Este hace girar la varilla (4) roscada solidaria a él, produciendo una separación por 15 traslación del tubo telescópico interno (3), roscado a la varilla (4) y cuyo avance será proporcional al angulo o número de vueltas giradas por la varilla roscada 4. Ambos tubos teléscópicos (2) y (3) llevan una entalla longitudinal cóncavo-convexa (9), (10) para evitar el movimiento relativo de rotación entre ambos cilindros (2) y (3) durante la elongación, de forma tal que el alargamiento es por 20 traslación pura del cilindro interno (3) móvil fijado a una de las partes del hueso (1), respecto del cilindro externo (2) fijado a la otra parte del hueso (1), saliendo del interior del cilindro hueco externo (2).

La recarga de la batería (8) que acciona al micromotor-reductor (6) y (5) se hace 25 por inducción eléctrica sin ningún tipo de contacto del dispositivo tanto con el exterior del hueso (1) o periostio, como con el exterior de la pierna (12) para evitar así todo tipo de riesgo de entrada de infecciones bien por vía sanguínea o por el ambiente externo. El elemento de inducción es una banda magnética (11) independiente, que se abraza por el exterior de la pierna 11 alrededor de la parte 30 distal del muslo junto a la rodilla.

El especialista dispondrá de un terminal con los datos para cada paciente, desde el que manda la información vía radio al procesador (7) situado dentro del dispositivo extensible.

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DESCRIPCION DE LAS FIGURAS

Se complementa la presente memoria descriptiva con un conjunto de figuras, ilustrativas del ejemplo preferente y nunca limitativo de la invención.

La figura 1 representa una vista en perspectiva del dispositivo progresivo en su estado de elongación cero. Pueden observarse la colocación de los tornillos 10 paralelos (16) (uno de mayor longitud que el otro) transversalmente al cilindro fijo externo (2), así como los tornillos (17) paralelos longitudinalmente en el extremo del cilindro interior (3) extensible.

La figura 2 muestra el dispositivo en su estado de elongación cero con las vistas anexas de las sección longitudinal A-A y transversal B-B indicadas en dicha 15 figura.

La figura 3 puede verse una perspectiva del dispositivo en su estado de elongación máxima.

La figura 4 muestra el dispositivo con indicación del corte para ver la sección longitudinal A-A de los elementos en su estado de apertura máxima, así como una 20 vista de la sección transversal B-B.

La figura 5 muestra un hueso largo, en concreto un fémur humano en el que se ha indicado el corte cuya sección anexa nos muestra los elementos del dispositivo instalado dentro del hueso en estado de elongación cero

La figura 6 permite ver el dispositivo instalado dentro del hueso 1 en su estado de 25 elongación intermedia, así como el agujero del taladro (14) en el trocánter mayor por el que se ha introducido la prótesis en el cilindrado medular realizado.

La figura 7 muestra el dispositivo instalado dentro del hueso 1 con la dirección del corte cuya vista de la sección longitudinal A-A permite ver la situación relativa de los cilindros telescópicos (2) y (3), la abrazadera (15) y tornillos de fijación (17) 30

La figura 8 muestra un esquema de la colocación de la banda de inducción (11) para la recarga de la batería (8) sita dentro de la prótesis, con su fuente de alimentación (13) y enchufe a red eléctrica monofásica.

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MODO DE REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

A la vista de lo anteriormente enunciado, la patente de invención se refiere a un dispositivo telescópico intramedular para la elongación progresiva de huesos largos (1) que comprende dos elementos cilíndricos huecos, uno exterior (2) y otro interior (3) que se desplaza con un movimiento de traslación respecto del anterior 10 2 al ser accionado mediante una varilla roscada (4) que está unida rígidamente al eje de salida del reductor planetario (5) que a su vez tiene su eje de entrada unido al eje del micromotor eléctrico (6).

El cilindro exterior (2) dispone de una entalla longitudinal cóncava (9) que hace de guía por la que transcurre la entalla convexa (10) del cilindro interior (3) durante el 15 movimiento de extensión del cilindro interior 3, para evitar la rotación relativa entre ambos cilindros (2) y (3).

El micromotor eléctrico (6) recibe la energía de una batería (8) anexa a él y su funcionamiento viene dictaminado por un microprocesador (7) que recibe las órdenes desde el exterior por ondas de radio, gracias a la antena que le comunica 20 con el aparato emisor que maneja el traumatólogo, el ortopeda o el propio paciente, a través de una consola o pantalla de ordenador.

Por otro lado la prótesis progresiva es estanca y hermética para evitar que los componentes internos de la prótesis como la varilla roscada (4) el reductor planetario (5) el micromotor (6), el microprocesador (7) con antena y la batería (8) 25 puedan entrar en contacto con las células vivas del hueso (1). Por otro lado la hermeticidad de la prótesis y su aislamiento del exterior al no existir ningún elemento de unión con el exterior evitará la transmisión de posibles infecciones desde el exterior.

Para la recarga de la batería (8) se dispone de una banda magnética (1)1 de carga sin contacto por inducción magnética. La banda magnética (11) externa es elástica y se coloca abrazando al extremo del muslo (12) del paciente, próximo a la rodilla, para coincidir con la bobina de inducción magnética interna que recarga 5 la batería (8). La banda magnética (11) recibe la energía eléctrica procedente de una fuente de alimentación (13) que dispone de transfomador de tensión que reduce la tensión eléctrica para la recarga de la batería (8) y de un rectificador de corriente alterna (C.A.) a corriente continua (C.C). suministrado por cable y enchufe a la red doméstica monofásica disponible en el domicilio del paciente o 10 en la sala de tratamiento en la clínica de rehabilitación de la clínica u hospital.

Claims

REIVINDICACIONES

1.-Dispositivo telescópico intramedular para elongación de huesos largos caracterizado porque comprende dos cilindros huecos, uno exterior (2) y otro interior (3) cuyo 5 movimiento relativo de extensión entre ambos es de traslación guiada mediante entalla longitudinal cóncava (9) entre el cilindro exterior (2) y otra entalla longitudinal convexa (10) en el cilindro interior (3) y cuyo movimiento de separación de ambos cilindros (2) y (3) es forzado mediante el giro de una varilla roscada maciza (4) con el hueco roscado del cilindro interior (3) y cuyo movimiento de rotación de la varilla (4) se consigue 10 mediante el par torsor producido por un micromotor (6) a través de un sistema reductor de engranajes planetarios (5) cuyo eje de salida es solidario con el eje de la varilla roscada (4) y cuya energía de activación del motor proviene de la energía eléctrica acumulada en una batería (8) anexa al micromotor (6) cuyo movimiento es controlado por un microprocesador (7) que recibe las ordenes por ondas de radio mediante antena 15 desde un emisor externo, y cuya recarga de la batería (8) es por inducción magnética producida por una banda magnética (11) abrazada al exterior de la pierna (12), sin cables de unión, y que esta banda magnética (11) a su vez se conecta, vía cable mediante una fuente de alimentación (13) con transformador y rectificador de C.A. a C.C. y un enchufe a la red doméstica monofásica de corriente alterna. 20
2.- Dispositivo telescópico intramedular según reivindicación 1, caracterizado porque los cilindros (2) y (3) y varilla roscada (4) están realizados en aleación de titanio biocompatible con el organismo y que por sus propiedades resistentes, el paciente puede realizar movimientos de locomoción con sus propias piernas durante el proceso de 25 alargamiento y endurecimiento del hueso (1),
3.- Dispositivo telescópico intramedular según reivindicaciones 1 y 2 caracterizado porque el mecanismo resistente compuesto por los elementos (2), (3) y (4) pueden ser realizados en otro tipo de material biocompatible distinto del titanio bien sea metálico, cerámico o 30 sintético.

FIGURAS

Fig. 1

Fig. 2