ES2857583T3 - Tornillo de anclaje con atributos de condensación - Google Patents

Abstract

Un anclaje (38) del tipo atornillado en un material anfitrión (22), comprendiendo dicho anclaje (38): un cuerpo que tiene un extremo apical (40) y un extremo coronal (42), extendiéndose una región central (44) de dicho cuerpo entre dicho extremo apical (40) y dicho extremo coronal (42); teniendo dicho extremo apical (40) un perfil (46) de rosca apical para hacer avanzar de manera progresiva dicho cuerpo más profundamente en un agujero (20) en el material anfitrión (22) según se hace girar a la fuerza dicho cuerpo en una primera dirección de rotación; incluyendo dicha región central (44) un conjunto de acanaladuras que se extienden longitudinalmente con partes planas intermedias (50), teniendo cada acanaladura una profundidad, formando cada parte plana (50) referida un borde (56) de compactación configurado para aplicar una deformación general por compresión circunferencialmente sobre la superficie interior del material anfitrión (22) con una acción de densificación mientras se atornilla dicho anclaje (38) en su posición; y caracterizado porque al menos un surco helicoidal (58) que se extiende en espiral a lo largo de dicha región central (44) e intersecta cada uno de dichos bordes (56) de compactación al menos una vez, de forma que dicho surco (58) interrumpa dicho borde (56) de compactación según lo atraviesa, y teniendo dicho surco helicoidal (58) una profundidad igual o mayor que la profundidad de dichas acanaladuras.

Description

DESCRIPCIÓN

Tomillo de anclaje con atributos de condensación

Campo de la invención

La invención versa, en general, acerca de anclajes concebidos para proporcionar una fijación en un material anfitrión y, más en particular, acerca de anclajes diseñados para producir compactación en el material anfitrión según se atornilla el anclaje en su posición y, aún más en particular, acerca de tales anclajes colocados en materiales orgánicos vivos como hueso.

Descripción de la técnica relacionada

Los anclajes para atornillar son utilizados en muchas aplicaciones. Por ejemplo, en entornos industriales y de construcción, en los que el material anfitrión es madera u hormigón o metal o polímero, se puede colocar un anclaje en una pared u otro miembro para proporcionar un punto fijo de conexión para fijar otro elemento. Los anclajes para atornillar son muy utilizados en aplicaciones médicas, en las que el material anfitrión es hueso, para proporcionar un punto fijo de conexión para placas metálicas, pasadores, varillas, alambres de Kirschner y dispositivos intramedulares tales como el clavo de Küntscher y el clavo de enclavamiento, entre muchos otros usos.

Los anclajes dentales son otra forma de anclaje para atornillar en los que el material anfitrión es hueso. Un anclaje dental, también conocido como implante o accesorio endostial, es un dispositivo quirúrgico utilizado para soportar una corona, un puente de dientes, una dentadura postiza, una prótesis facial o para actuar como un anclaje ortodóncico. Normalmente, tales anclajes están diseñados como implantes ahusados roscados que no se cargan inmediatamente después de asentarse para que pueda lograrse una estabilidad completa con el paso del tiempo según crece el hueso circundante en las hendiduras del anclaje, y en torno al mismo. Pueden requerirse varios meses para el recrecimiento óseo hasta que el anclaje logre una estabilidad suficiente para que sea puesto en servicio de forma normal.

En muchas aplicaciones, la estabilidad del anclaje es una consideración clave debido a que el anclaje debe poder soportar la carga prevista. Cuando el material anfitrión no es tejido vivo orgánico, la máxima estabilidad del anclaje se logra normalmente inmediatamente después de su colocación. Para estas situaciones, el anclaje debería estar diseñado para maximizar la estabilidad inicial. En aplicaciones en las que el material anfitrión es un material vivo orgánico, como hueso o madera, por ejemplo, alcanzar una estabilidad completa del anclaje puede requerir el paso de tiempo para la cicatrización y el recrecimiento después de su colocación. En estos últimos casos, cuanto más rápido pueda lograr un anclaje una estabilidad suficiente, mejor.

Los anclajes que poseen suficiente estabilidad en el momento de una colocación inicial son muy preciados. Por ejemplo, el documento WO 2014/093487, publicado el 19 de junio de 2014, da a conocer un implante óseo dotado de un conjunto de bordes de bruñido que se extienden longitudinalmente. Los bordes de bruñido aplican una deformación general por compresión circunferencialmente sobre la superficie interior de la osteotomía con una acción de bruñido mientras se atornilla el implante en su posición. Aunque la técnica anterior está compuesta de muchísimos diseños y conceptos distintos que tienen como objetivo mejorar la estabilidad del anclaje —tanto inicial como a largo plazo— sigue habiendo un deseo continuo de mejora. Específicamente, la estabilidad del anclaje sigue siendo una necesidad largamente anhelada en la técnica en la que se adoptan las mejoras rápidamente.

Breve sumario de la invención

Según un aspecto, la presente invención versa acerca de un anclaje del tipo que se enrosca en un material anfitrión según se reivindica en la reivindicación 1. El material anfitrión puede ser de cualquier tipo adecuado. El anclaje comprende un cuerpo que tiene un extremo apical y un extremo coronal y una región central. La región central está dispuesta entre el extremo apical y el extremo coronal. El extremo apical tiene un perfil de rosca apical, cuyo fin es hacer avanzar de manera progresiva el cuerpo más profundamente en el agujero según se hace girar a la fuerza en una primera dirección de giro. La región central incluye un conjunto de acanaladuras que se extienden longitudinalmente con partes planas intermedias. Cada acanaladura tiene una profundidad. Cada parte plana forma un borde de compactación que está configurado para aplicar una deformación general por compresión circunferencialmente sobre la superficie interior del material anfitrión con una acción de densificación mientras se atornilla el anclaje en su posición. Y al menos un surco helicoidal se extiende en espiral a lo largo de la región central e intersecta cada borde de compactación al menos una vez.

La presente descripción también da a conocer un tornillo pedicular que comprende un cuerpo que tiene un extremo apical y un extremo coronal. Una región central del cuerpo se extiende entre el extremo apical y el extremo coronal. El extremo apical tiene un perfil de rosca apical para hacer avanzar de manera progresiva el cuerpo más profundamente en una osteotomía según se hace girar a la fuerza en una primera dirección de giro. La región central incluye un conjunto de acanaladuras que se extienden longitudinalmente con partes planas intermedias. Cada acanaladura tiene una profundidad. Cada parte plana forma un borde de compactación configurado para aplicar una deformación general por compresión circunferencialmente sobre la superficie interior de la osteotomía con una acción de densificación mientras el tornillo pedicular está siendo atornillado en la osteotomía. Al menos un surco helicoidal se extiende en espiral a lo largo de la región central e intersecta cada borde de compactación al menos una vez.

Se contempla el anclaje dado a conocer en la presente memoria para su uso en un procedimiento para atornillar un anclaje en su posición, en la que el material anfitrión atrapado entre el perfil de la rosca apical y el interior del surco helicoidal es apretado y manipulado progresivamente según se atornilla el anclaje en su lugar. Este apriete y este desplazamiento densifican el material anfitrión en contacto con el anclaje, lo que tiene como resultado una mayor estabilidad primaria entre el material anfitrión y el anclaje. En casos en los que el material anfitrión es un material orgánico vivo, como hueso o madera, este apriete y este desplazamiento progresivo fomentan nuevas formaciones de crecimiento rápido.

Breve descripción de las varias vistas de los dibujos

Estas y otras características y ventajas de la presente invención serán apreciadas más fácilmente cuando sean consideradas en conexión con la descripción detallada y los dibujos adjuntos siguientes, en los que:

La Figura 1 es una vista fragmentaria en perspectiva que muestra un procedimiento quirúrgico lumbar, en el que se emplean anclajes en forma de tornillos pediculares;

la Figura 2 es una vista en sección transversal tomada, en general, a lo largo de las líneas 2-2 de la Figura 1 que muestra cómo se colocan normalmente los tornillos pediculares en el cuerpo vertebral a través de los pedículos de una vértebra;

la Figura 3 es una vista simplificada en sección transversal que muestra un procedimiento preparatorio de formación de agujeros utilizando una herramienta denominada, en la presente memoria, fresa y que, en una de las aplicaciones contempladas, puede llevarse a cabo en un material anfitrión compuesto de hueso in vivo;

la Figura 4 es una sección transversal exagerada a través de un agujero utilizando una serie progresivamente mayor de fresas como en la Figura 3, con el extremo apical de una fresa mostrada en diversas etapas del procedimiento de expansión para describir las zonas del material anfitrión circundante que experimentan amolado, compactación y autoinjerto con cada etapa del procedimiento de formación de agujeros;

la Figura 5 es una vista en perspectiva del extremo apical de la fresa como en la Figura 3 que ilustra la región del extremo apical en el que las partículas del material anfitrión son encaminadas para su reincorporación a las paredes circundantes del agujero;

la Figura 6 es una vista como en la Figura 3, pero que muestra la fresa presionada hacia abajo haciendo contacto con la pared lateral interna del agujero en combinación con una irrigación abundante externa, lo que tiene como resultado cambios en la presión aplicada a la pared lateral interna del agujero debido a efectos hidrodinámicos; la Figura 7 es un alzado lateral de un anclaje de gran diámetro según una realización de la presente invención; la Figura 8 es una vista en sección transversal a través de la región central del anclaje tomada, en general, a lo largo de las líneas 8-8 de la Figura 7;

la Figura 9 es un alzado lateral como en la Figura 7 pero que muestra un anclaje de tamaño ligeramente menor para una comparación;

la Figura 10 es una vista en sección transversal a través de la región central del anclaje tomada, en general, a lo largo de las líneas 10-10 de la Figura 9;

la Figura 11 es una vista en perspectiva del anclaje de menor tamaño de la Figura 9 con acotaciones que identifican distintas secciones del mismo;

la Figura 12 es una vista en perspectiva del anclaje de mayor tamaño de la Figura 7 con acotaciones que identifican las distintas secciones;

la Figura 13 es un alzado lateral de un anclaje como en la Figura 7 con líneas de construcción añadidas para describir ciertos atributos comunes;

la Figura 14 es una vista muy ampliada de un único borde de compactación del anclaje según roza la superficie interna de un agujero, desplazando hacia fuera e induciendo, de ese modo, una deformación residual en el material anfitrión circundante;

la Figura 15 es otra vista muy ampliada de un único borde de compactación del anclaje después de un periodo de tiempo, de forma que el material anfitrión circundante exhiba una respuesta resiliente y quizás incluso etapas iniciales de recrecimiento, tales como podrían producirse en aplicaciones en las que el material anfitrión es hueso in vivo;

la Figura 16 es una vista en sección transversal que muestra la porción embebida de un anclaje en el interior de un agujero en un material anfitrión;

las Figuras 16A-16G son secciones transversales del material anfitrión tomadas dentro del perfil de la rosca apical y el surco helicoidal en las ubicaciones respectivas 16A, 16B, 16C, 16D, 16E, 16F y 16G en la Figura 16, indicando las flechas la presión; y

la Figura 17 es una vista en perspectiva de una realización alternativa de anclaje que no se encuentra dentro del alcance de las reivindicaciones.

Descripción detallada de la invención

La presente invención está dirigida hacia un anclaje del tipo atornillado en un material anfitrión para una variedad de aplicaciones. El anclaje es muy adecuado para instalaciones en las que se prepara en primer lugar un agujero dimensionado de forma óptima en el material anfitrión, sin embargo también son posibles aplicaciones autoperforantes. Además, el anclaje es quizás óptimamente adecuado para aplicaciones en las que el material anfitrión tiene algunas propiedades elásticas, y aún más idealmente a materiales anfitriones que tienen propiedades viscoelásticas que exhiben un grado de deformación dependiente del tiempo. Los materiales anfitriones incluyen, sin limitación, hueso, madera, composiciones celulares, metales alveolares, polímeros amorfos, polímeros semicristalinos, biopolímeros y similares. Un material anfitrión preferido en la actualidad es hueso in vivo, utilizándose el anclaje para proporcionar una base firme para un implante u otro dispositivo quirúrgico. Se debe comprender que, aunque las siguientes descripciones hacen referencia frecuente a ciertas aplicaciones quirúrgicas/ortopédicas, el anclaje puede ser utilizado con gran efecto en diversos entornos industriales y otros no quirúrgicos.

Las Figuras 1 y 2 muestran una aplicación ortopédica ejemplar en forma de estabilización de la columna vertebral. La estabilización de la columna vertebral, también conocida como fusión de la columna vertebral, es un tipo invasivo de cirugía llevada a cabo habitualmente para abordar problemas de dolor de la parte baja de la espalda. La fusión de la columna vertebral conecta permanentemente dos o más vértebras en la columna vertebral, eliminando el movimiento relativo entre las mismas. En muchos casos, los cirujanos utilizarán placas, anclajes (conocidos en este contexto como un tornillo pedicular) y varillas para contribuir a inmovilizar la columna vertebral, de forma que las vértebras puedan cicatrizar formando una unidad maciza. Estas ilustraciones demuestran ejemplos comunes de la técnica anterior, mostrándose dos tornillos pediculares en la Figura 2 en sección transversal que penetran bajando por el istmo de los pedículos al interior del cuerpo vertebral. Se tiene un cuidado extremo para evitar la penetración del canal vertebral al igual que la corteza del cuerpo vertebral a la profundidad de la inserción. Idealmente, los dos tornillos pediculares deberían permanecer por entero en la corteza de los pedículos y del cuerpo vertebral.

Han surgido sistemas de fijación pedicular como estos como una técnica popular, sin embargo los casos de fallo de fusión son inaceptablemente elevados. Un modo bien documentado de fallo es atribuido a la inestabilidad de los tornillos pediculares. Debido a que se aplican fuerzas significativas a la columna vertebral a través de los puntos de fijación de los tornillos pediculares en hueso relativamente blando, con el paso del tiempo existe un riesgo elevado de fallo en la unión entre hueso y metal.

Los tornillos pediculares al igual que otras formas de anclajes roscados son insertados a menudo en agujeros preparados de antemano. Esto es así particularmente cuando el material anfitrión es hueso, pero igualmente común para muchos otros tipos de materiales anfitriones. Un agujero formado en hueso a veces es denominado osteotomía. Con independencia de la composición del material anfitrión, la técnica utilizada para formar el agujero puede tener un impacto significativo sobre los atributos o propiedades físicos de las paredes laterales para establecer la periferia interior del agujero. Es decir, la manera en la que se forma el agujero puede afectar a la estabilidad de la unión de anclaje a anfitrión. Por ejemplo, se conoce una técnica estándar de taladrado que utiliza un taladro para cortar y excavar el material anfitrión para formar el agujero. En estos casos, las paredes laterales interiores del agujero conservarán una composición muy similar al material anfitrión circundante general en términos de densidad, de deformación residual y similares. Con referencia a las Figuras 3-6 se describe un ejemplo completamente distinto de formación de agujeros. Esta última técnica, conocida de forma diversa como densificación giratoria, compactación giratoria y oseodensificación (en aplicaciones óseas), se caracteriza por la expansión de un agujero piloto mientras se autoinjertan las pequeñas cantidades de material particulado creado de nuevo en las paredes laterales, de manera que se elimine poco material anfitrión o no se elimine ninguno. Se puede encontrar una descripción detallada de esta técnica en los documentos WO 2015/138842, publicado el 17 de septiembre de 2016 y WO 2014/077920, publicado el 22 de mayo de 2014, ambos cedidos al solicitante de la presente invención.

En el ejemplo de las Figuras 3-6, se forma un agujero 20 en un material anfitrión 22 en preparación para recibir un anclaje para atornillar como el mostrado en las Figuras 11, 12 o 17. Estos ejemplos contemplan una aplicación en la que el material anfitrión 22 es hueso, en cuyo caso el agujero 20 puede ser denominado osteotomía. En tales casos, el anclaje previsto que ha de ser instalado en el agujero 20 completamente preparado tendrá una longitud conocida de tomillo y un diámetro conocido seleccionados especialmente para satisfacer los requisitos de la aplicación. Las dimensiones del anclaje son un factor importante en la preparación del agujero 20. En el caso de un tornillo pedicular, por ejemplo, la longitud implantada del anclaje puede ser del orden de aproximadamente 42 mm y el diámetro puede encontrarse en el intervalo de aproximadamente 4,5 mm hasta aproximadamente 6,5 mm. En el caso de un implante dental, como otro ejemplo, el diámetro implantado del anclaje puede ser del orden de aproximadamente 3-9 mm y la longitud puede encontrarse en el intervalo de aproximadamente 5-20 mm. Por supuesto, estas son mediciones ejemplares, la aplicación específica dictará las dimensiones deseadas del anclaje. Normalmente, la profundidad del agujero 20 completamente formado será aproximadamente igual a la longitud del anclaje que ha de ser insertado posteriormente en el agujero 20.

Continuando con el contexto quirúrgico como ejemplo, el procedimiento de oseodensificación de formación de agujeros comienza por taladrar un agujero piloto hasta una profundidad especificada. La profundidad especificada puede ser igual, o ligeramente mayor, o ligeramente menor, que la longitud implantada del anclaje. El diámetro del agujero piloto puede, por ejemplo, ser del orden de 1,5 mm para un diámetro de anclaje en el intervalo de aproximadamente 3-7 mm. Una fresa 24 diseñada especialmente está acoplada con un taladro (no mostrado) de alta velocidad. La fresa 24 tiene un cuerpo ahusado formado con acanaladuras helicoidales y cuchillas. Cada cuchilla tiene un borde de trabajo que frota las paredes interiores del agujero sin cortar cuando se hace girar la fresa 24 a alta velocidad en una dirección no de corte. El rozamiento y el calor creados por la acción de frotamiento son controlados sobre la marcha alterando la presión y/o el flujo de irrigación. Debido a que el cuerpo de la fresa 24 está ahusado, el cirujano/operario puede levantar, en cualquier momento, los bordes de trabajo alejándolos de un contacto con las superficies interiores del agujero para permitir el enfriamiento. Esto puede hacerse de una forma de “rebote” controlado, como se indica en la Figura 3, en la que se aplica presión en impulsos cortos con el cirujano/operario monitorizando continuamente el progreso y realizando correcciones y ajustes finos. Según aumenta la fuerza aplicada hacia abajo, las tensiones en el material anfitrión 22 terminan superando su límite de deformación. Cuando esto ocurre, los bordes de trabajo crearán ranuras a través de la superficie, aumentando progresivamente el diámetro del agujero 20 hasta que la fresa 24 alcance la profundidad total/máxima. Se retira la fresa 24 y se utiliza una fresa mayor 24 distinta para repetir el procedimiento y lograr, de ese modo, la expansión del agujero 20. Se repite este procedimiento según sea necesario hasta que se dimensione el diámetro del agujero 20 para recibir el anclaje previsto.

La Figura 4 ilustra la capacidad de la fresa 24 para autoinjertar y compactar simultáneamente las partículas del material anfitrión 22. El aspecto de compactación puede definirse como el empuje suave de la estructura del material anfitrión lateralmente hacia fuera para compactar las moléculas constituyentes en toda la región que rodea el agujero 20. En la Figura 4, se muestra un agujero 20 formado mediante el procedimiento de compactación giratoria con un ahusamiento exagerado del orden de -7° (en comparación con un ángulo de ahusamiento más típico en el intervalo de aproximadamente 2°- 3°) para realzar el amolado necesario de una pequeña cantidad de partículas anfitrionas con cada fresa 24 progresivamente mayor.

En la Figura 4, la superficie 26 indica la pared interna del agujero 20 como habría sido preparada en una operación precedente de expansión por medio de una fresa distinta (no mostrada) de tamaño ligeramente menor. Se muestra el extremo delantero de la fresa 24 del siguiente tamaño incrementalmente mayor en línea continua a punto de entrar en la osteotomía y se muestra de nuevo aproximadamente 2/3 en el interior del agujero 20. La línea 28 de construcción indica el recorrido cilíndrico del extremo delantero de la fresa según se mueve de arriba abajo en el interior del agujero 20. El diámetro del recorrido 28 del extremo delantero naturalmente permanece constante toda la distancia que se desplaza. Cuando la fresa 24 entra por primera vez en el agujero 20 según se muestra en línea continua, el diámetro interno del agujero anterior 26 es aproximadamente igual al diámetro del recorrido 28 del extremo delantero. Sin embargo, el diámetro interno del agujero anterior 26 se estrecha progresivamente (es decir, se ahúsa hacia dentro) hacia la parte inferior del agujero 20 debido a la forma ahusada de la fresa anterior (no mostrada) de un tamaño más pequeño. Según se hace avanzar la fresa actual 24 más profundamente hacia la parte inferior del agujero 20, se amuela y/o se desplaza cada vez más material anfitrión 22 para hacer hueco para su extremo delantero en su avance. La región 30 de amolado, definida como el espacio entre las superficies 26 y 28, representa el material anfitrión 22 que es molido y/o desplazado por los bordes más externos del extremo delantero según se abre camino hasta la profundidad total del agujero 20. La región molida o amolada 30 incluye no solo las paredes laterales, sino también el extremo delantero de la fresa 24.

Permaneciendo dentro del contexto de la Figura 4, la superficie 32 indica la pared externa del agujero 20 preparada por la operación de expansión de la fresa 24 cuando su extremo delantero alcanza la parte inferior. La superficie 32 es un negativo sustancialmente perfecto del cuerpo giratorio de la fresa 24. En otras palabras, la superficie 32 tendrá un ahusamiento igual al del cuerpo de la fresa 24, y una impresión inferior creada por el extremo giratorio de la fresa. La región 34 de compresión, definida como el espacio entre las superficies 28 y 32, representa el material anfitrión 22 que se desplaza plásticamente según se abre camino el cuerpo de la fresa 24 hasta la profundidad total del agujero 20. Todo el material anfitrión 22 en la región 34 es compactado radialmente hacia fuera en la estructura circundante sin cortar y, por lo tanto, representa una zona de material densificado.

Siempre que los bordes más externos de la punta delantera hacen contacto con el material anfitrión (es decir, la región 30 de amolado), la abrasión provoca que el material anfitrión 22 sea amolado formando partículas. Algunas de las partículas anfitrionas son distribuidas subiendo por las acanaladuras (véase la Figura 5) donde se hace que rocen y se compacten en las paredes del agujero 20. El resto de las partículas anfitrionas son llevadas hasta la parte inferior del agujero 20 y ahí se hace que rocen y sean presionadas contra la parte inferior. Como resultado, se desarrolla una región 36 de autoinjerto en torno a la región 34 de compactación, según se muestra en la Figura 4.

La Figura 6 muestra, gráficamente, los gradientes de presión que se ejercen contra las paredes laterales internas del agujero 20 cuando se combina el procedimiento de compactación giratoria con un flujo continuo de fluido de irrigación. La torsión inversa de las acanaladuras de la fresa impulsa (bombea) el fluido de irrigación hacia la parte inferior del agujero 20. El exceso de fluido de irrigación es empujado continuamente fuera del agujero 20 en el hueco en torno a la fresa 24. Se crea una presión hidráulica en el interior del agujero 20 según los principios generales de la hidráulica y la fluidodinámica. El gradiente de presión empuja contra las paredes laterales, preparando y preacondicionando la superficie interior del agujero 20. Este gradiente de presión aumentará y disminuirá en respuesta directa a la cantidad de fuerza aplicada por el operario según hace avanzar y relaja reiteradamente la fresa giratoria 24 en el agujero 20. Al modular la posición de la fresa 24 en combinación con un suministro continuo de fluido de irrigación, el operario puede aplicar una presión expansiva distribuida uniformemente con un efecto similar a un pistón al interior del agujero 20 —solo tocando intermitentemente las paredes del agujero 20 con los bordes de trabajo de la fresa 24— . Este efecto hidráulico pulsátil tiene muchas ventajas de preacondicionamiento, que incluyen: 1) una tensión previa suave de la estructura anfitriona del agujero 20, 2) una información táctil de retorno transmitida a través de la fresa 24 que permite al operario distinguir tácticamente la presión aplicada de manera instantánea antes del contacto real entre la fresa 24 y las paredes laterales, 3) una hidratación mejorada de la estructura anfitriona que aumenta la resiliencia del anfitrión y aumenta la plasticidad del anfitrión, 4) una infusión asistida hidráulicamente de fragmentos anfitriones en el material anfitrión circundante 22, 5) una menor transferencia de calor, 6) una lubricidad hidrodinámica, 7) una amortiguación o amortiguamiento del trauma experimentado por el material anfitrión, o a través del mismo, (por ejemplo, por un paciente en el caso de aplicaciones quirúrgicas), etcétera.

Cuando los bordes de trabajo de la fresa 24 atraviesan la capa hidrodinámica, llevarán a cabo la acción descrita de compactación. En la región de contacto directo, el gradiente de presión experimentará un aumento brusco como resultado de la presión aplicada mecánicamente a través de los bordes de trabajo, lo que, a su vez, provoca que la estructura anfitriona se deforme plásticamente. Entre tanto, el fluido de irrigación atrapado debajo de la fresa 24 continuará aplicando una presión hidrostática de preacondicionamiento. Al golpear axialmente el cuerpo giratorio de la fresa 24 en el interior del agujero 20, la presión hidráulica en su interior puede ser muy modulada.

Una vez se ha preparado el agujero 20, se puede atornillar en el mismo un anclaje adecuado. En las Figuras 7-16, se muestra en general, en 38, un anclaje según una realización ejemplar de la presente invención. Preferiblemente, el anclaje 38 es insertado en un agujero 20 preparado utilizando el procedimiento de compactación descrito anteriormente. No obstante, el anclaje 38 no está limitado a su uso en agujeros 20 formados de esta manera. En efecto, se puede formar un agujero adecuado 20 para el anclaje 38 utilizando técnicas tradicionales de taladrado/excavado. Y en algunas aplicaciones, incluso puede no requerirse un agujero preparado, especialmente si el anclaje 38 está dotado de roscas autoperforantes de avance como las mostradas en el ejemplo alternativo de la Figura 17.

El anclaje ilustrado 38 está adaptado, en particular, para su uso como un tornillo pedicular; sin embargo, ciertamente son posibles otros usos/aplicaciones con alguna alteración de las proporciones, incluyendo ortopédicos no vertebrales y dentales al igual que una amplia variedad de usos industriales. En las Figuras 7-12 se muestran dos anclajes 38 de distinto tamaño, con fines comparativos. En las Figuras 7-8 y 12 se muestra un anclaje 38 de mayor tamaño. En las Figuras 9-11 se muestra un anclaje 38 de menor tamaño. Se muestra que tanto los anclajes 38 grandes como los pequeños tienen la misma longitud, que puede ser 45 mm en total. El anclaje 38 de mayor tamaño puede estar dimensionado para que tenga un diámetro de aproximadamente 6,5 mm, mientras que el anclaje 38 de menor tamaño puede estar dimensionado para que tenga un diámetro de aproximadamente 4,5 mm. Por supuesto, estas dimensiones están configuradas para la aplicación media de un tornillo pedicular. Otras aplicaciones requerirán muy probablemente una alteración de las proporciones dimensionales.

En las Figuras 11-13 se muestra el anclaje 38 que comprende un cuerpo formado con un perfil externo ligeramente ahusado. Las líneas paralelas A de construcción en la Figura 13 revelan que el ahusamiento puede ser muy ligero, uno del orden de 1° o menos. El cuerpo tiene al menos tres secciones diferenciables: un extremo apical 40 y un extremo coronal 42 y una región central 44. El extremo apical 40 forma el extremo delantero del anclaje 38 y, en uso, se inserta primero en el agujero preparado 20. La región central 44 del cuerpo se extiende entre el extremo apical 40 y el extremo coronal 42. En la práctica, las longitudes relativas del extremo apical 40, del extremo coronal 42 y de la región central 44 pueden variar con respecto a la longitud longitudinal completa del cuerpo. En los ejemplos ilustrados, el extremo apical 40 se extiende aproximadamente % de la longitud total del cuerpo, la región central 44 se extiende aproximadamente A de la longitud del cuerpo, y el extremo coronal 42 se extiende aproximadamente % de la longitud total del cuerpo.

El extremo apical 40 está formado con un perfil 46 de rosca apical que se muestra, en un ejemplo, como un diseño agresivo de tipo sencillo con forma de V. El perfil 46 de rosca apical tiene una torsión a la derecha para hacer avanzar de manera progresiva el anclaje 38 más profundamente en el agujero 20, según se hace girar a la fuerza el cuerpo en una dirección en el sentido de las agujas del reloj. Es decir, el perfil 46 de rosca apical forma una característica de tomillo de avance que corta simultáneamente en las paredes laterales del agujero 20 y labra un recorrido descendente. El perfil 46 de rosca apical tiene un paso apical y un avance apical como se entienden estas expresiones, en general, en el contexto de roscas de tornillo. Es decir, el avance es la distancia longitudinal avanzada con una rotación completa (360°) del anclaje. El paso es la distancia desde la cresta de una rosca hasta la siguiente. Si el perfil 46 de rosca apical está diseñado como una forma de rosca sencilla, el avance apical y el paso apical serán idénticos. Tal es el caso en los ejemplos ilustrados que muestran el perfil 46 de rosca apical como una configuración de rosca sencilla. Sin embargo, el perfil 46 de rosca apical podría estar formado, de forma alternativa, como un patrón de doble rosca (de doble enrollamiento), lo que significa que existen dos aristas no intersectantes del perfil 46 de la rosca envuelta en torno al cuerpo del anclaje.

Las crestas, es decir las aristas helicoidales más externas, del perfil 46 de la rosca apical se ahúsan muy ligeramente en diámetro. Compárense con las líneas paralelas A de construcción en la Figura 13. Sin embargo, el fondo o núcleo del anclaje 38 está ahusado de forma mucho más agresiva como puede observarse mediante las líneas superpuestas B de construcción. La forma ahusada del fondo o núcleo del anclaje 38 tiene el efecto de compactar hacia fuera el material anfitrión 22 que queda atrapado entre filetes de la rosca según se atornilla el anclaje 38 en su posición. El paso del perfil 46 de rosca apical permanece generalmente constante en todo el extremo apical 40; sin embargo, el grosor de las formas de la rosca puede (opcionalmente) aumentar progresivamente según se aproxima a la región central 44. Se puede observar que el grosor de la rosca aumenta progresivamente en los ejemplos de anclaje 38 de mayor diámetro de las Figuras 7 y 13. Sin embargo, se ve que el grosor de la rosca es generalmente constante en el ejemplo de anclaje 38 de menor diámetro de la Figura 9. La punta misma de avance del perfil 46 de rosca apical puede estar configurada con una característica perforante 48 similar a una cuchilla afilada. En estos ejemplos, la característica perforante 48 adopta la forma de una amoladora concebida para ayudar a hacer avanzar las roscas de forma eficaz cortando en el material anfitrión 22. Se pueden considerar otras estrategias para ayudar a la forma 46 de rosca apical a perforar una forma de rosca negativa en las paredes laterales del agujero 20. A continuación se describe un planteamiento alternativo en conexión con la Figura 17. Aunque no se muestra, el vértice terminal del extremo apical 40 puede estar algo abovedado o romo para ayudar a evitar una inserción excesiva tras alcanzar la parte inferior del agujero 20.

La región central 44 se caracteriza por una pluralidad de acanaladuras superficiales similares a depresiones dispuestas en torno al cuerpo. Por ejemplo, en la Figura 8 se muestra que el anclaje 38 de gran diámetro tiene doce acanaladuras. El anclaje 38 de pequeño diámetro de la Figura 10 solo tiene diez acanaladuras. Naturalmente, los diámetros más grandes son más adecuados para más acanaladuras. Las acanaladuras pueden estar dispuestas uniformemente de manera circunferencial en torno al cuerpo para ayudar a mantener la estabilidad durante la inserción. Aunque las acanaladuras podrían ser axiales rectas, en la realización preferida las acanaladuras tienen una torsión helicoidal de gran avance en la dirección a la izquierda. Es decir, las acanaladuras tienen, preferiblemente, una torsión contraria con respecto a la dirección extendida en espiral del perfil 46 de rosca apical.

Con referencia también a las imágenes muy ampliadas de las Figuras 14 y 15, se forma una parte plana 50 entre cada dos acanaladuras adyacentes. Cada parte plana 50 tiene una cara delantera 52 y una cara trasera opuesta 54. Es decir, según se atornilla el anclaje 38 en el agujero 20, la cara delantera 52 de cada parte plana 50 va delante y el flanco trasero 54 va detrás. Cada parte plana 50 forma una característica similar a una arista que tiene una torsión helicoidal inversa correspondiente a la torsión helicoidal inversa de las acanaladuras intercaladas. En la intersección de cada parte plana 50 y su cara trasera 54 hay un borde 56 de compactación. El borde 56 de compactación puede carecer sustancialmente de márgenes, lo que significa que toda la cara de cada parte plana 50 cae por delante del borde 56 de compactación para proporcionar un despeje completo excepto por el borde de compactación durante la rotación. El ángulo de ahusamiento primario de despeje, es decir, el ángulo entre una tangente del borde 56 de compactación y cada parte plana 50, puede encontrarse en cualquier punto entre 1° y 30° dependiendo de la aplicación. Por lo tanto, la parte plana 50 se inclina en la dirección de rotación y sirve de rampa o cuña por delante del borde 56 de compactación, de forma que no se corte el material anfitrión 22 de la pared interna del agujero 20. Por lo tanto, los bordes 56 de compactación son fijos (con respecto al cuerpo del anclaje 38) en una dirección no de corte, lo que significa que los bordes 56 de compactación se arrastran o rozan contra la pared interior del agujero 20 con una inclinación negativa considerable en vez de cortar las paredes interiores como un escariador.

Se muestran los bordes 56 de compactación extendiéndose generalmente toda la longitud de la región central 44, es decir, entre el perfil 46 de rosca apical y el inicio del extremo coronal 42. Como las acanaladuras intermedias, los bordes 56 de compactación comparten una torsión helicoidal a la izquierda, aunque también son posibles configuraciones axiales rectas. Se contemplan grandes avances, del orden de 1 a 3 veces la longitud total del cuerpo del anclaje 38, para el tendido de los bordes 56 de compactación. La medida radial de cada borde 56 de compactación, es decir, la distancia desde un eje central del anclaje 38 hasta el arco del borde 56 de compactación (Figura 15), es una función del ahusamiento suave establecido por el perfil 46 de rosca apical. Es decir, en comparación con las líneas paralelas de construcción en la Figura 13, puede observarse que los bordes 56 de compactación continúan el ligero ahusamiento de las crestas del perfil 46 de rosca apical.

Cada borde 56 de compactación está interrumpido por un surco helicoidal 58. Preferiblemente, tanto el conjunto superficial de acanaladuras como las partes planas 50 que rodean la región central 44 son interrumpidos por un surco helicoidal relativamente profundo 58. Es decir, la base del surco helicoidal 58 similar a un canal es, preferiblemente, al menos tan profunda como las acanaladuras, de manera que se interrumpa toda la característica de las partes planas 50 y las acanaladuras en cada intersección en toda la longitud de la región central 44. Más preferiblemente aún, el surco helicoidal 58 se encuentra por debajo de la base de las acanaladuras, teniendo un perfil entre aproximadamente uno y cuatro veces (1X-4X) más profundo que la profundidad de las acanaladuras. La relación de profundidad relativa entre las acanaladuras y el surco helicoidal 58 puede mantenerse constante en toda la longitud de la región central 44 o hacerse que sea variable. En los ejemplos mostrados, el surco helicoidal 58 es aproximadamente tres veces (3X) más profundo que las acanaladuras adyacentes al extremo apical 40, y aproximadamente el doble (2X) de profundo que las acanaladuras adyacentes al extremo coronal 42. Este cambio en profundidad es debido al diámetro en la base del surco helicoidal 58 está ahusado generalmente a lo largo de las mismas líneas B de construcción del fondo que el extremo apical 40. Es decir, en la presente realización, la profundidad del surco helicoidal 58 por toda la región central 44, y la profundidad del fondo del perfil 46 de rosca apical, comparten un ahusamiento cónico común, lo que tiene como resultado un diámetro del núcleo que disminuye progresivamente alejándose del extremo apical 40. Las líneas B-B de construcción confirman esto. Como se ha indicado anteriormente, la geometría cónica del surco helicoidal 58 y del fondo de la rosca apical está diseñada para soportar una estabilidad primaria y protocolos de carga mejorados.

El surco helicoidal 58 se conecta uniformemente con el patrón del fondo helicoidal establecido entre el perfil 46 de rosca apical en el extremo apical 40. Es decir, trazar el patrón del fondo helicoidal hacia arriba desde el extremo apical 40 llevará directamente y casi imperceptiblemente al surco helicoidal 58. Los ejemplos ilustrados muestran el perfil 46 de rosca apical como un diseño de rosca sencilla, y en este caso el surco helicoidal 58 es, asimismo, un único enrollamiento. De forma alternativa, si el perfil 46 de rosca apical fuese de tipo doble, entonces, posiblemente, dos surcos helicoidales entrelazados estarían enrollados a lo largo de la región central 44.

En los ejemplos ilustrados, la anchura axial del surco helicoidal 58 permanece generalmente constante en toda la longitud de la región central 44, sin embargo, el paso del surco helicoidal 58 cambia. Preferiblemente, pero no necesariamente, el patrón de enrollamiento del surco helicoidal 58 se estira o crece según se enrolla hacia el extremo coronal 42. Por lo tanto, a diferencia del patrón del fondo helicoidal del extremo apical 40 que tiene un paso que permanece generalmente constante (es posible algún cambio menor), el paso del surco helicoidal 58 aumenta progresivamente. En la unión del extremo apical 40 y de la región central 44, el paso del surco helicoidal 58 es sustancialmente idéntico al paso del patrón del fondo helicoidal del perfil 46 de rosca apical, lo que permite una transición suave. Esto proporciona el aspecto de que el surco helicoidal 58 sea una extensión continua del patrón del fondo helicoidal del perfil 46 de rosca apical. Sin embargo, en la unión de la región central 44 con el extremo coronal 42, el paso del surco helicoidal 58 es aproximadamente el doble (2X) del paso del patrón del fondo helicoidal del perfil 46 de la rosca apical. Este cambio del paso es uniformemente progresivo, es decir, el paso aumenta grácilmente desde ~1X hasta ~2X del paso relativamente constante del perfil 46 de rosca apical. La forma ahusada del fondo o núcleo del anclaje 38 (líneas B-B de construcción en la Figura 13), en combinación con el paso progresivamente variable del surco helicoidal 58, tiene el efecto de apretar y manipular progresivamente ese material anfitrión afectado 22 según se atornilla el anclaje 38 en su lugar en el agujero 20. El efecto de apriete no es demasiado distinto del producido por algunos tornillos en las técnicas de moldeo por inyección de plástico o la sección del compresor de un motor a reacción.

A lo largo del cuerpo del anclaje 38, la propagación del surco helicoidal 58 bisecciona helicoidalmente cada borde 56 de compactación y cada acanaladura al menos una vez. El número real de puntos de intersección para el surco helicoidal 58 con cada acanaladura/borde 58 de compactación es dictado por el paso del surco helicoidal 58, la torsión a la izquierda de los bordes/acanaladuras 58 de compactación y la longitud de la región central 44. En el ejemplo de las Figuras 7 y 9, el surco helicoidal 58 realiza aproximadamente cuatro giros y medio (41^ ) y bisecciona cada acanaladura/borde 56 de compactación tres o cuatro veces. Debido a que el surco helicoidal 58 tiene aproximadamente la misma anchura y la misma profundidad que el patrón del fondo helicoidal del perfil 46 de rosca apical, los bordes 56 de compactación en la región central 44 adoptan el aspecto de una forma de rosca que se ensancha, la arista de cuya cresta tiene los bordes 56 de compactación. De esta forma, el perfil 46 de rosca apical y los bordes interrumpidos helicoidalmente 56 de compactación, en combinación, crean el aspecto de un patrón unificado de rosca con torsión a la derecha que se extiende, de forma generalmente ininterrumpida pero cambiando continuamente de tamaño, desde el extremo apical 40 hasta su finalización en la unión con una característica de estrechamiento de transición del extremo coronal 42. Se describirán ahora algunos de los beneficios logrados por esta configuración única.

En la Figura 16, se muestra un anclaje 38 completamente asentado en un material anfitrión 22. Las secciones transversales de impresiones dejadas por el patrón de fondo helicoidal son muestreadas en las ubicaciones 16A, 16B, 16C, 16D, 16E, 16F y 16G. Se debe hacer notar que las separaciones axiales entre las ubicaciones 16A, 16B, 16C y 16D son relativamente idénticas, mientras que la separación axial entre las ubicaciones 16D, 16E, 16F y 16G se hace progresivamente mayor. Esto ilustra el paso variable del surco helicoidal 58 en comparación con el paso relativamente constante del perfil 46 de la rosca apical. Las Figuras 16A-G ofrecen una vista muy simplificada de cada una de estas ubicaciones, respectivamente. Cada imagen representa el material anfitrión 22 que queda atrapado y es manipulado en el valle espiral tras la colocación del anclaje 38. El efecto de apriete mencionado anteriormente puede apreciarse más fácilmente según penetra el anclaje 38 más profundamente en el material anfitrión 22. Además de apretarse, el material anfitrión atrapado 22 que rodea la región central 44 del anclaje 38 también es desplazado axialmente debido al paso variable del surco helicoidal 58. Este apriete, junto con el desplazamiento, densifica el material anfitrión 22 en contacto con el anclaje 38, lo que tiene como resultado una mayor estabilidad primaria debido al enervamiento físico (mayores grados de contacto) entre el material anfitrión 22 y el anclaje 38. En casos en los que el material anfitrión 22 es hueso, este apriete y este desplazamiento progresivos fomentan una nueva formación rápida de crecimiento óseo debido a osteoblastos que forman núcleos en el hueso en proximidad estrecha con el anclaje 38. Los datos histomorfológicos han demostrado que los fragmentos óseos autólogos actúan como superficies formadoras de núcleos que fomentan una nueva formación ósea en torno a un anclaje, proporcionando, por lo tanto, una mayor estabilidad y un mayor contacto entre hueso e implante. Además, el surco helicoidal 58 y las acanaladuras y otras hendiduras actuarán como cámaras que alojarán fragmentos de material como autoinjerto de compactación, lo que fomentará y mejorará la cicatrización en aplicaciones óseas.

La Figura 14 representa una región muy ampliada de material anfitrión 22 sobre la que se actúa por medio de un borde 56 de compactación según se atornilla el anclaje 38 en su lugar. Aquí, se ve que el borde 56 de compactación aplica una deformación general por compresión circunferencialmente sobre la superficie interior del agujero 20. El borde 56 de compactación roza y frota contra la pared interior del agujero 20, lo que provoca una ampliación simultánea del agujero 20 al igual que una densificación de las moléculas que componen el material anfitrión 22. Según se introduce el anclaje 38 más profundamente en el agujero 20 por sí solo, la ampliación y la densificación simultáneas del material anfitrión 22 provocadas por los esfuerzos concertados de todos los bordes 56 de compactación producen efectos progresivamente mayores debido al ligero ahusamiento del anclaje 38 y también al paso variable del surco helicoidal 58. Cuando se forman los bordes 56 de compactación con una torsión helicoidal a la izquierda, según se muestra en las Figuras 7-13, se generará una ligera fuerza axial opuesta de reacción por medio de los bordes 56 de compactación que se arrastran por la superficie del hueso. La combinación de las componentes de la fuerza de reacción (normal, tangencial y axial) coopera para someter a tensión el material óseo más allá de su límite de deformación, permitiendo que los bordes 56 de compactación creen ranuras a través de la superficie y amplíen progresivamente el agujero 20 mientras se acumulan tensiones simultáneamente en el material anfitrión 22.

Cuando el anclaje 38 alcanza una profundidad máxima en el agujero 20, las tensiones acumuladas en el material anfitrión 22 comienzan a acumularse, casi inmediatamente, en las acanaladuras y en torno a los bordes 56 de compactación, según se muestra en la Figura 15. Esta respuesta elástica rápida del material anfitrión circundante 22 bloquea automáticamente con rapidez el anclaje 38 en su posición, de forma que no pueda ser desatornillado fácilmente, proporcionando, de ese modo, al anclaje 38 una estabilidad elevada. Una vez que se ha disipado toda la deformación residual en el material anfitrión 22 y se ha alcanzado un estado de equilibrio, el anclaje 38 quedará bloqueado en su lugar con una máxima fuerza de fijación. Dependiendo de las características de la composición del material anfitrión 22, el equilibrio puede tener como resultado, o no, que todos los surcos y acanaladuras y fondos sean llenados por completo.

Sin embargo, en casos en los que el material anfitrión 22 es hueso, la regeneración natural y el recrecimiento rellenarán los vacíos por completo, con el paso del tiempo. Poco después de su colocación, el hueso se dilatará y comenzará a crecer en las hendiduras por todo el anclaje 38. La dilatación del hueso en torno a la región central 44 bloquea automáticamente con mayor apriete el anclaje 38 en el agujero 20. Puede ser posible en una etapa temprana al menos cierta capacidad de soporte de carga del anclaje 38. Con el paso del tiempo (por ejemplo, aproximadamente 2-4 semanas en hueso sano normal), se producirá un recrecimiento óseo casi completo en las hendiduras del anclaje 38. El anclaje 38 está bloqueado de forma completamente mecánica en el hueso cuando la cicatrización está efectivamente completa.

El extremo coronal 42 comprende una plataforma 60 que define una característica más distal del anclaje 38. En uso, la plataforma 60 permanece expuesta una vez que el anclaje 38 está completamente asentado en el agujero 20. En algunos casos, tales como implantes dentales y anclajes de pared, por ejemplo, la plataforma 60 incluirá una conexión interna que se extiende bajando hacia el interior del cuerpo del anclaje 38. Una conexión interna es una característica estándar similar a una cavidad encontrada en muchos diseños de anclaje de la técnica anterior para aplicaciones adaptadas para recibir el poste roscado de un miembro de contacto. De forma alternativa, la plataforma 60 podría ser relativamente plana, como una cabeza de arandela, para distribuir la fuerza por la superficie del material anfitrión 22. En los ejemplos ilustrados, que están configurados para ser utilizados como tornillos pediculares, la plataforma 60 tiene una característica de conexión externa similar a una bola que casa con elementos adecuados de fijación utilizados normalmente en situaciones de estabilización de la columna vertebral como los ilustrados en las Figuras 1 y 2. Naturalmente, el diseño/forma de la plataforma 60, ya sea interna o externa o de otra manera, puede adaptarse a lo que se adecue a las necesidades de la aplicación prevista, sea la que sea.

Como puede verse parcialmente en las Figuras 11 y 12, los extremos de la plataforma 60 pueden incluir una cabeza hueca 62 de recepción de una herramienta. Estos ejemplos muestran la cabeza hueca 62 en forma de un receptáculo de tipo punta en estrella o hexalobular para una cabeza atornilladora de forma complementaria. Por supuesto, la forma de la cabeza hueca 62 de recepción de una herramienta irá aparejada a la aplicación y a los estándares de la industria/técnica de uso relevante.

El extremo coronal 42 puede formarse, opcionalmente, con un elemento 64 de taponamiento. El elemento 64 de taponamiento está diseñado para mejorar el contacto entre anfitrión y anclaje en el punto de entrada, y para ayudar a reducir, si no eliminar, casos de expansión similar a un volcán en el material anfitrión 22 que rodea el agujero 20. Por lo tanto, el elemento 64 de taponamiento permite que el extremo coronal instalado 42 se asiente limpiamente en la superficie, o cerca de la misma, del material anfitrión 22, produciendo, por lo tanto, una instalación mejorada. Se menciona que el elemento 64 de taponamiento es opcional porque se puede concebir un anclaje 38 en el que no se incorpore tal característica de taponamiento pero que tenga otros atributos y ventajas de la presente invención. El elemento 64 de taponamiento puede formarse de diversas maneras para lograr resultados similares —aunque, quizás, algo variados—. En los ejemplos ilustrados, el elemento 64 de taponamiento comprende un perfil de rosca coronal que tiene una torsión a la derecha. Aquí, el perfil de la rosca coronal es un patrón de rosca sencilla que tiene un paso que es notablemente menor que el paso de la rosca apical. En particular, el paso del perfil de la rosca coronal es aproximadamente un 40% más corto que el paso del perfil 46 de rosca apical. Una sección de estrechamiento anular forma una transición suave corta entre la región central 44 y el perfil de la rosca coronal. El diámetro de esta sección de estrechamiento puede ser aproximadamente igual a la profundidad del surco helicoidal 58 colindante, facilitando, de ese modo, un flujo uniforme de partículas atrapadas de material anfitrión desde el surco helicoidal 58 al interior de la sección de estrechamiento. Se hace referencia de nuevo a las líneas B-B de construcción en la Figura 13, que llevan a puntos de terminación en la sección de estrechamiento anular. De esta forma, la sección de estrechamiento sirve de área útil de etapa previa para partículas atrapadas de material anfitrión antes de que las partículas del material anfitrión se encuentren con el perfil de la rosca coronal.

El perfil de la rosca coronal puede estar configurado con una forma de nervadura. En maquinaria, la forma de rosca en nervadura está diseñada para soportar un empuje axial sumamente elevado en una dirección. La cara de la rosca de soporte de carga (en la dirección de extracción) es perpendicular al eje longitudinal o tiene una ligera inclinación (normalmente no más de 7°). La otra cara está inclinada aproximadamente 45°. Cuando se atornilla el anclaje 38 en el agujero hasta una profundidad suficiente, el perfil de la rosca coronal se acopla con la pared interna del agujero 20 y comienza a desplazar el material anfitrión 22 en una dirección de rozamiento descendente. Se debería hacer notar que debido a que el paso coronal, en este ejemplo, es menor que el paso apical, el perfil de la rosca coronal será traccionado por el perfil 46 de rosca apical hacia el interior de la osteotomía más rápidamente de lo que tenderían de lo contrario a avanzar con una rotación en el sentido de las agujas del reloj. Esta acción provoca que la cresta helicoidal del perfil de la rosca coronal traccione o raspe el material anfitrión 22 hacia abajo en el interior del agujero 20, incluyendo cualquier material anfitrión 22 que pueda haber comenzado ya a expandirse en torno a los bordes del agujero 20, lo que tiene como resultado una superficie más lisa, menos interrumpida en torno al agujero 20. Por supuesto, el patrón de rosca coronal puede adoptar muchos perfiles y formas distintos.

El elemento 64 de taponamiento, si es utilizado, puede adoptar muchas configuraciones distintas. Las roscas de torsión a la derecha solo son una posibilidad. Otras posibilidades incluyen, sin limitación, roscas de torsión a la izquierda, que tendrían un efecto agresivo de rozamiento descendente, nervaduras anulares y similares.

En uso, normalmente, se prepara con antelación un agujero 20 que tiene un diámetro aproximadamente tan grande como el diámetro del fondo en el extremo apical 40 para que reciba el anclaje 38. En algunas aplicaciones autoperforantes, puede ser aceptable atornillar el anclaje 38 directamente en el material anfitrión 22 sin un agujero preparado 20. Preferiblemente, pero no necesariamente, la preparación del agujero 20 se lleva a cabo utilizando la técnica mencionada anteriormente de densificación/autoinjerto de las Figuras 3-6. Cuando se atornilla inicialmente el anclaje 38 en el agujero 20, su perfil 46 de rosca apical corta inmediatamente la superficie interna del material anfitrión 22 y propaga un recorrido en espiral hacia abajo que tracciona el cuerpo restante del anclaje 38 hacia la profundidad completamente asentada. Cuando los bordes 56 de compactación entran en el agujero 20, comienzan a aplicar una deformación general por compresión circunferencialmente sobre la superficie interior del agujero 20 con una acción de compactación. Cuanto más profundamente descienda el anclaje 38 en el agujero 20, mayor será el grado en el que los bordes 56 de compactación rozan y frotan contra el material anfitrión 22. Esto se ilustra de forma algo exagerada en la Figura 14. Sin embargo, debido a que es probable que el material anfitrión 22 tenga propiedades elásticas hasta cierto grado, habrá algo de “recuperación” después de que pase cada borde 56 de compactación. De esta forma, la pluralidad de bordes 56 de compactación rozan las paredes interiores del agujero 20, uno tras otro, según se tracciona el anclaje 38 hacia abajo, ayudando, por lo tanto, a crear una deformación residual en el material anfitrión 22.

Dado que los bordes 56 de compactación se arrastran por el material anfitrión 22, se pueden descomponer las fuerzas sobre cada borde 56 de compactación en dos fuerzas componentes: una normal a la superficie del material anfitrión 22, presionándolo hacia fuera, y la otra tangencial, arrastrándolo a lo largo de la superficie interna del agujero 20. Se podría hacer notar también que debido a la torsión helicoidal a la izquierda, los bordes 56 de compactación también generarán una ligera fuerza opuesta de reacción axial cuando se haga que avancen simultáneamente a la fuerza en el agujero 20. Esta fuerza opuesta de reacción axial actúa contra la dirección axial de avance de la inserción del anclaje 38 aplicando fuerza en una dirección que empuja al anclaje 38 fuera del agujero 20, pero es demasiado débil para superar la tracción del perfil 46 de rosca apical. Según se aumenta la componente tangencial mediante una rotación en el sentido de las agujas del reloj, los bordes 56 de compactación se deslizan a lo largo de las superficies interiores del agujero 20. Al mismo tiempo, las fuerzas normales (es decir, radiales) a lo largo de los bordes 56 de compactación deformarán el material anfitrión 22, especialmente si es relativamente blando como hueso trabecular, por ejemplo. La deformación residual introducida, de esta manera, en la superficie del material anfitrión 22 superará su límite de deformación, permitiendo que los bordes 56 de compactación creen ranuras a través de la superficie como una operación de bruñido. La acción de los bordes 56 de compactación de formación de ranuras, según se muestra en la Figura 14, afecta, de esta manera, a las propiedades mecánicas de toda la superficie interior del agujero 20.

Las tensiones aplicadas a través de los bordes 56 de compactación continúan acumulándose por todo el agujero 20. Cuando el anclaje 38 alcanza una profundidad total y deja de girar, las tensiones acumuladas en el material anfitrión 22 son liberadas de la cautividad por así decirlo, provocando, por lo tanto, la acción de recuperación descrita anteriormente para bloquear los bordes 56 de compactación en la posición mostrada gráficamente en la Figura 15. Esta respuesta elástica casi inmediata del material anfitrión 22 a la carga de tensiones procedentes de la operación de atornillado, y también posiblemente habiéndose acumulado durante la anterior preparación del agujero, proporciona una elevada estabilidad inicial favorable del anclaje 38. Además, las porciones del material anfitrión 22 que se expanden elásticamente en las acanaladuras bloquean automáticamente de manera eficaz el anclaje 38 en su posición, de manera que no pueda ser retirado con facilidad mediante desatornillado. Otro beneficio de este anclaje 38 con los bordes 56 de compactación es su capacidad para reforzar la estructura de ciertos tipos de materiales anfitriones 22. Por ejemplo, cuando se somete a hueso o a madera o a espuma (por nombrar algunos) a tensión en la región entre su límite de elasticidad y su resistencia a la tracción, el material experimenta un endurecimiento por deformación plástica. El endurecimiento por deformación plástica, también conocido como endurecimiento por medios mecánicos o trabajo en frío, es el reforzamiento de un material dúctil mediante deformación plástica. Este reforzamiento se produce debido a movimientos de dislocación y a la generación de dislocaciones en la estructura cristalina del material. Otro beneficio más de este anclaje 38 se encuentra específicamente en aplicaciones óseas en las que los bordes 56 de compactación y otros atributos especiales tienen la capacidad para activar una regeneración ósea natural.

El procedimiento de uso puede describirse, por lo tanto, como el atornillado de manera progresiva de un anclaje 30 más profundamente en un agujero preparado 20 mientras se aplica simultáneamente una deformación general por compresión circunferencialmente sobre la superficie interior del agujero 20 con un conjunto de bordes 56 de compactación. Según se arrastran los bordes 56 de compactación por la superficie interna del agujero 20, se acumulan tensiones en las paredes laterales. Cuando el anclaje 38 alcanza una profundidad total y deja de girar, las tensiones acumuladas ya no están limitadas, por lo que el material anfitrión 22 se rellena en torno a los bordes 56 de compactación. Una respuesta elástica rápida proporciona una elevada estabilidad inicial favorable del anclaje 38, bloquea automáticamente el anclaje 38 en su posición, de manera que no pueda ser retirado con facilidad mediante desatornillado y refuerza las paredes circundantes del agujero 20. En aplicaciones óseas, se estimula la regeneración ósea natural para una estabilidad con éxito a largo plazo del anclaje 38.

La Figura 17 muestra una realización alternativa que no se encuentra dentro del alcance de las reivindicaciones. En este ejemplo, las características del anclaje 138 correspondientes a las descritas en los ejemplos precedentes son identificadas con números similares de referencia pero con un prefijo de 1 (es decir, sumándoles 100). Este ejemplo también está configurado para aplicaciones ortopédicas como el contexto mencionado anteriormente de tornillo pedicular de las Figuras 1 y 2. Los extremos apical 140 y coronal 142 son relativamente cortos en comparación con la región central 144. Puede decirse que cada uno del extremo apical 140 y del extremo coronal 142 son un 1/5 de la longitud total del anclaje 138. Y la región central 144 es aproximadamente 3/5 de la longitud total del anclaje 138. El perfil 146 de rosca apical está diseñado para hacer que el anclaje 138 sea autoperforante sin un agujero piloto o quizás simplemente un agujero piloto relativamente pequeño. Autoperforante indica la capacidad del anclaje 138 para avanzar cuando es girado, mientras crea su propia rosca. Esta capacidad de autoperforación es facilitada amolando al menos un receptáculo 148 en la continuidad del perfil 146 de rosca apical. El o los receptáculos 148 ayudan a cortar roscas complementarias en las paredes circundantes del agujero según se atornilla el anclaje 138 en la dirección en el sentido de las agujas del reloj. El receptáculo 148 recogerá fragmentos anfitriones durante la inserción.

En la región central 144, no hay un surco helicoidal que conecte el fondo del perfil 146 de rosca apical como en los ejemplos anteriores. Sin embargo, las acanaladuras y las partes planas 50 no son continuas. Una forma 166 de rosca intermedia interrumpe los bordes 156 de compactación en la región central 144. La forma 166 de rosca intermedia puede tener o no un paso que sea generalmente igual al paso del perfil 146 de rosca apical. Cuando se inserta el anclaje 138 en un agujero, la forma 166 de rosca intermedia sirve de intensificador para que los esfuerzos de tracción del perfil 146 de rosca apical ayuden a evitar que se estropee el perfil 146 de rosca apical en materiales anfitriones más blandos.

En el extremo coronal 142, los perfiles de rosca coronal forman un elemento 164 de taponamiento. Una sección de estrechamiento anular sirve de transición para los perfiles de rosca coronal desde la región central 144. Estos perfiles de rosca coronal comparten aproximadamente el mismo paso que el del perfil 146 de rosca apical y el de la forma 166 de rosca intermedia. Con pasos generalmente coincidentes, los tres conjuntos de roscas (uno en cada sección 140, 142, 144) cooperan durante la inserción.

En aplicaciones ortopédicas, un anclaje 38 según la presente invención es capaz de alcanzar suficiente estabilidad del anclaje en el momento de su colocación inicial. Además, debido a su capacidad única para fomentar la regeneración ósea, la estabilidad a largo plazo del anclaje es tanto mejorada como acelerada. Los atributos únicos de compactación de la presente invención son compatibles con muchas de las variaciones de la técnica anterior en forma de rosca, textura superficial y/o revestimientos especiales.

Además, los conceptos de la presente invención pueden adaptarse para formar anclajes relativamente cortos utilizados como implantes dentales siguiendo las líneas descritas en la solicitud de patente del solicitante WO 2014/093487 publicada el 19 de junio de 2014.

Por reiterar, los principios de la presente invención no están limitados a hueso como el material anfitrión 22. En efecto, el anclaje 38, 138 de compactación de la presente invención puede estar configurado para establecer una fijación en casi cualquier tipo de material, tanto celular como no celular, siempre que tenga características adecuadas de respuesta elástica de manera que cuando el anclaje 38, 138 alcance una profundidad total, la deformación acumulada en el material circundante se acumulará en torno a los bordes 56, 156 de compactación y otras hendiduras más o menos como se ilustra en la Figura 15. Esta respuesta elástica del material circundante bloquea automáticamente el anclaje 38, 138 en su posición de forma que no pueda ser desatornillado con facilidad, proporcionando, de ese modo, al anclaje 38, 138 una estabilidad inicial elevada. Cuando el material anfitrión 22 tiene una característica viva, el recrecimiento inducido por la cicatrización proporcionará una fuerza aún mayor. Por ejemplo, cuando se atornilla el anclaje 38, 138 en un árbol vivo, las células vivas de la madera crecerán en las hendiduras del anclaje 38. Asimismo, cuando se atornilla el anclaje 38, 138 en hueso in vivo, el recrecimiento descrito anteriormente proporcionará una fijación mejorada sustancialmente. No deben menospreciarse las aplicaciones no orgánicas. Por ejemplo, el anclaje 38, 138 puede ser utilizado en espuma metálica del tipo utilizado ampliamente en la industria aeroespacial, de aislamiento térmico y otras aplicaciones críticas. Una aplicación contemplada adicional del anclaje 38, 138 incluye escenarios de ingeniería civil en agujeros térreos en tierras blandas y sueltas y barro. En efecto, también puede haber presentes muchas otras aplicaciones debido a las cualidades de compactación únicas del anclaje 38, 138.

En toda la presente descripción, se hace referencia a roscas a la derecha y a la izquierda. Las roscas a la derecha avanzan con una rotación en el sentido de las agujas del reloj y, al contrario, las roscas a la izquierda avanzan con una rotación en contra del sentido de las agujas del reloj. Las roscas a la derecha son, por una proporción apabullante, más comunes y, por lo tanto, tal uso se ha trasladado a toda la presente descripción. Sin embargo, se debería entender que es posible la inversión de todos los patrones de rosca de derechas a izquierdas (y viceversa) y tendrá como resultado características sustancialmente idénticas de rendimiento con una rotación en contra del sentido de las agujas del reloj tras su inserción. Por lo tanto, la torsión a la izquierda para el perfil 46 de rosca apical es considerado un mero equivalente estructural de lo divulgado y reivindicado en las realizaciones en la presente memoria. Dicho de otra forma, si se considera una de las direcciones en el sentido de las agujas del reloj y en contra del sentido de las agujas del reloj una “primera” dirección de rotación y se considera la otra de las direcciones en el sentido de las agujas del reloj y en contra del sentido de las agujas del reloj una “segunda” dirección de rotación, entonces sería preciso decir que si se forma el perfil 46, 146 de rosca apical en la primera dirección de rotación, entonces la torsión helicoidal de los bordes 56, 156 de compactación es, preferiblemente, en la segunda dirección de rotación o recta (es decir, un avance infinito) e inclinada en una dirección no de corte, de manera que no corte material de la pared interna del agujero 20.

La anterior invención ha sido descrita según los estándares legales relevantes, por lo tanto, la descripción es de naturaleza ejemplar más que limitante. Por lo tanto, no se debe interpretar restringidamente que el uso de cualquier término que pueda asociarse normalmente con un campo particular limite la supuesta aplicación de la invención a ese campo particular de uso. Pueden ser evidentes variaciones y modificaciones de la realización divulgada para los expertos en la técnica y se encuentran dentro del alcance de la invención.

Claims (8)

REIVINDICACIONES

1. Un anclaje (38) del tipo atornillado en un material anfitrión (22), comprendiendo dicho anclaje (38):

un cuerpo que tiene un extremo apical (40) y un extremo coronal (42), extendiéndose una región central (44) de dicho cuerpo entre dicho extremo apical (40) y dicho extremo coronal (42);

teniendo dicho extremo apical (40) un perfil (46) de rosca apical para hacer avanzar de manera progresiva dicho cuerpo más profundamente en un agujero (20) en el material anfitrión (22) según se hace girar a la fuerza dicho cuerpo en una primera dirección de rotación;

incluyendo dicha región central (44) un conjunto de acanaladuras que se extienden longitudinalmente con partes planas intermedias (50), teniendo cada acanaladura una profundidad, formando cada parte plana (50) referida un borde (56) de compactación configurado para aplicar una deformación general por compresión circunferencialmente sobre la superficie interior del material anfitrión (22) con una acción de densificación mientras se atornilla dicho anclaje (38) en su posición; y caracterizado porque

al menos un surco helicoidal (58) que se extiende en espiral a lo largo de dicha región central (44) e intersecta cada uno de dichos bordes (56) de compactación al menos una vez, de forma que dicho surco (58) interrumpa dicho borde (56) de compactación según lo atraviesa, y teniendo dicho surco helicoidal (58) una profundidad igual o mayor que la profundidad de dichas acanaladuras.

2. El anclaje (38) de la reivindicación 1, en el que la profundidad de dicho surco helicoidal (58) se encuentra entre aproximadamente una y cuatro veces las profundidades de dichas acanaladuras.

3. El anclaje (38) de la reivindicación 1, en el que dicho perfil (46) de rosca apical forma al menos un patrón de fondo helicoidal, colindando dicho surco helicoidal (58) directamente dicho patrón de fondo helicoidal como una extensión continua del mismo.

4. El anclaje (38) de la reivindicación 3,

en el que dicho perfil (46) de rosca apical tiene un paso generalmente constante, teniendo dicho surco helicoidal (58) un paso variable.

5. El anclaje (38) de la reivindicación 4,

en el que dicho paso variable de dicho surco helicoidal (58) es generalmente igual a dicho paso de dicho perfil (46) de rosca apical adyacente a dicho extremo apical (40), y dicho paso variable de dicho surco helicoidal (58) es mayor que dicho paso de dicho perfil (46) de rosca apical adyacente a dicho extremo coronal (42).

6. El anclaje (38) de la reivindicación 3,

en el que dicho anclaje (38) tiene un diámetro continuamente ahusado de fondo o núcleo en dicha región central (44) y dicho extremo apical (40).

7. El anclaje (38) de la reivindicación 3,

en el que dicho perfil (46) de rosca apical es de tipo sencillo.

8. El anclaje (38) de la reivindicación 1, en el que dicho perfil (46) de rosca apical tiene una torsión a la derecha y cada uno de dichos bordes (56) de compactación tiene una torsión helicoidal a la izquierda, teniendo dichas acanaladuras una torsión helicoidal a la izquierda correspondiente a dicha torsión a la izquierda de dichos bordes (56) de compactación.