FR2691626A1 - Expansible two-part self-tapping orthopaedic bone screw - has auxiliary screw fitting into threaded portion of main screw body with radially-slotted threaded shank to cause radial expansion - Google Patents
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Abstract
Description
"Vis orthopédique autotaraudeuse à expansion"
L'invention se rapporte à une vis orthopédique expansible, notamment pour l'ancrage dans un os d'éléments de prothèses articulaires, tels que cotyle, comportant une tête de diamètre supérieur à celui d'un corps cylindrique pourvu de filets autotaraudants et présentant une extrémité distale fendue définissant une pluralité de lamelles séparées par autant de fentes radiales, un canal central se rétrécissant de la tête à l'extrémité distale, apte à recevoir un moyen d'expansion de la partie distale."Self-tapping expansion orthopedic screw"
The invention relates to an expandable orthopedic screw, in particular for anchoring in a bone of elements of articular prostheses, such as acetabulum, comprising a head of diameter greater than that of a cylindrical body provided with self-tapping threads and having a split distal end defining a plurality of lamellae separated by as many radial slots, a central channel narrowing from the head to the distal end, capable of receiving a means for expanding the distal part.
En chirurgie orthopédique, il est nécessaire d'ancrer de façon stable des éléments de prothèse articulaire, tels que des cupules cotyloïdes ou des plateaux tibiaux. Or l'os sous-jacent est plus ou moins spongieux, et de surcroît la nécessité de poser une prothèse articulaire vient souvent d'une dégénérescence des os de l'articulation. I1 est dès lors à craindre que les vis orthopédiques utilisées pour ancrer les éléments de prothèse prennent du jeu à plus ou moins court terme. In orthopedic surgery, it is necessary to stably anchor joint prosthesis elements, such as acetabular cups or tibial trays. However, the underlying bone is more or less spongy, and in addition the need to place a joint prosthesis often comes from a degeneration of the bones of the joint. It is therefore to be feared that the orthopedic screws used to anchor the prosthesis elements will take up play in the more or less short term.
L'utilisation de vis autotaraudeuses, dont les filets d'entrée sont interrompus par des fraisures pour leur donner la faculté de former le taraudage dans l'os sans soumettre l'os à des efforts transversaux, augmente le risque de prise de jeu par suppression de la tendance au frettage par l'os des vis à corps légèrement conique. The use of self-tapping screws, the input threads of which are interrupted by countersinks to give them the ability to form tapping in the bone without subjecting the bone to transverse forces, increases the risk of taking play by removal of the tendency for hooping of screws with slightly tapered bodies.
Dans l'état de la technique, décrit notamment par le document US-A-4 013 071, on a utilisé des vis creuses dont l'extrémité distale est expansible en y ménageant des fentes radiales qui définissent des lamelles distales expansibles, l'expansion étant provoquée par une tige interne dont la tête se visse dans celle de la vis orthopédique, et dont la pointe sollicite en écartement en
V les lamelles distales.In the state of the art, described in particular by document US-A-4,013,071, hollow screws have been used, the distal end of which is expandable by providing radial slots therein which define expandable distal lamellae, the expansion being caused by an internal rod, the head of which screws into that of the orthopedic screw, and the tip of which requests spacing in
V the distal lamellae.
Plus précisément, l'écartement en V des lamelles est obtenu par la pression exercée par la pointe de la tige interne contre le rétrécissement du canal traversant la vis creuse, à proximité immédiate de l'extrémité distale de la vis orthopédique. More precisely, the V-shaped spacing of the lamellae is obtained by the pressure exerted by the tip of the internal rod against the narrowing of the channel passing through the hollow screw, in the immediate vicinity of the distal end of the orthopedic screw.
Les documents FR-A-2 615 726 et US-A-2 490 364 décrivent également des dispositifs d'ancrage à expansion à usage prothétique, qui ne sont pas à proprement parler des vis. Documents FR-A-2 615 726 and US-A-2 490 364 also describe expansion anchoring devices for prosthetic use, which are not strictly speaking screws.
L'inconvénient majeur de l'expansion en V des lamelles distales de la vis orthopédique creuse, fendue et expansible décrite par le document US-A-4 013 071, considéré ici comme reflétant l'état de la technique le plus proche de la présente invention, est que l'expansion intéresse seulement la partie distale de la vis, et maximale à son extrémité, s'annule après quelques filets. The major drawback of the V-shaped expansion of the distal lamellae of the hollow, slotted and expandable orthopedic screw described by document US-A-4,013,071, considered here as reflecting the state of the art closest to the present invention, is that the expansion concerns only the distal part of the screw, and maximum at its end, cancels out after a few threads.
Ainsi l'amélioration de la prise ne touche que ces filets terminaux et dans la mesure où les lamelles sont écartées à leur hauteur. Et de surcroît l'expansion se produit là où l'os est le moins résistant, sa consistance allant décroissant avec la distance à l'articulation.Thus the improvement of the grip affects only these end threads and insofar as the strips are spread apart at their height. And in addition, expansion occurs where the bone is least resistant, its consistency decreasing with distance from the joint.
La présente invention a pour but de réaliser une vis orthopédique expansible qui répond aux nécessités de la pratique mieux que les vis de l'état de la technique prévues pour le même usage, notamment en fournissaA une expansion radiale mieux répartie sur la longueur de la vis, et intéressant des régions plus consistantes de l'os où elles sont vissées. The object of the present invention is to produce an expandable orthopedic screw which meets the needs of practice better than the screws of the state of the art provided for the same use, in particular by providing a radial expansion better distributed over the length of the screw. , and of interest to the more consistent regions of the bone where they are screwed.
A cet effet l'invention propose une vis orthopédique expansible, notamment pour l'ancrage dans un os d'éléments de prothèses articulaires, tels que cotyle, comportant une tête de diamètre supérieur à celui d'un corps cylindrique pourvu de filets autotaraudants et présentant une extrémité distale fendue définissant une pluralité de lamelles séparées par autant de fentes radiales, un canal central se rétrécissant de la tête à l'extrémité distale apte à recevoir un moyen d'expansion de la partie distale, caractérisée en ce que le canal central comprend, de part et d'autre d'une partie médiane filetée intérieurement, un premier conduit débouchant dans la tête avec un diamètre supérieur au diamètre à fond de filet de la partie médiane et un second conduit s'étendant dans la partie distale avec un diamètre inférieur au diamètre entre arêtes de filets de la partie médiane, tandis que le moyen d'expansion est une vis auxiliaire apte à s'engager à partir de la tête, dans le filetage de la partie médiane et expanser la partie distale en forçant dans le second conduit. To this end the invention provides an expandable orthopedic screw, in particular for anchoring in a bone of elements of joint prostheses, such as acetabulum, comprising a head of diameter greater than that of a cylindrical body provided with self-tapping threads and having a split distal end defining a plurality of lamellae separated by as many radial slots, a central channel narrowing from the head to the distal end capable of receiving a means for expanding the distal part, characterized in that the central channel comprises , on either side of an internally threaded middle part, a first conduit opening into the head with a diameter greater than the diameter at the bottom of the thread of the median part and a second conduit extending in the distal part with a diameter less than the diameter between the thread edges of the middle part, while the expansion means is an auxiliary screw capable of engaging apart ir of the head, in the thread of the middle part and expand the distal part by forcing in the second conduit.
Comme la sollicitation en expansion de la vis se produit au raccordement entre la partie médiane du canal central et le second conduit, la force avec laquelle les lamelles sont appliquées sur l'os est répartie sur toute la longueur du second conduit. L'expansion va donc renforcer la prise des filets sur une longueur importante de la vis et donc dans des régions où l'os a une consistance proche du cortex. Mais l'expansion se produit sur toute la longueur fendue, de sorte qu'une grande longueur de filetage participe au maintien de la vis dans l'os. As the expanding stress of the screw occurs at the connection between the middle part of the central channel and the second conduit, the force with which the lamellae are applied to the bone is distributed over the entire length of the second conduit. The expansion will therefore strengthen the grip of the threads over a long length of the screw and therefore in regions where the bone has a consistency close to the cortex. However, the expansion occurs over the entire split length, so that a long thread length contributes to the maintenance of the screw in the bone.
De préférence la vis auxiliaire présente une tige portant un filetage de longueur intermédiaire entre celle de la partie médiane du canal central et la longueur cumulée de cette partie médiane et du second conduit. Ainsi l'expansion est obtenue à coup sur avant que la tête de la vis auxiliaire porte sur l'entrée du filetage interne de la partie médiane, mais en aucun cas la pointe de la vis auxiliaire ne dépassera celle de la vis orthopédique. Preferably the auxiliary screw has a rod carrying a thread of intermediate length between that of the middle part of the central channel and the cumulative length of this middle part and of the second conduit. Thus the expansion is obtained suddenly before the head of the auxiliary screw bears on the entry of the internal thread of the middle part, but in no case will the point of the auxiliary screw exceed that of the orthopedic screw.
De préférence la vis auxiliaire présente une pointe tronconique complémentaire d'un tronc de cône raccordant la partie médiane au second conduit. L'expansion résultera essentiellement de l'effort de la pointe tronconique sur le raccordement en tronc de cône. Preferably the auxiliary screw has a frustoconical point complementary to a frustoconical cone connecting the middle part to the second conduit. The expansion will essentially result from the effort of the frustoconical point on the truncated cone connection.
En disposition préférée la vis auxiliaire et la vis orthopédique seront munies de têtes à six pans creux, ce qui permet l'usage de clés en tiges à sections hexagonales classiques, qui ne dépassent pas la section de la vis correspondante, et permettent un guidage précis. In preferred arrangement, the auxiliary screw and the orthopedic screw will be provided with hexagon socket heads, which allows the use of rod keys with conventional hexagonal sections, which do not exceed the section of the corresponding screw, and allow precise guidance. .
De préférence les fentes s'étendent depuis l'extrémité distale au moins jusqu'à l'origine du premier conduit. La longueur de fente est ainsi suffisante pour que les lamelles ne subissent pas, à l'expansion, une concentration des efforts de flexion à leur racine. Preferably the slots extend from the distal end at least to the origin of the first conduit. The slot length is thus sufficient so that the lamellae do not undergo, upon expansion, a concentration of the bending forces at their root.
De préférence encore, les lamelles et les fentes radiales qui les séparent sont respectivement au nombre de deux. La section des lamelles est alors suffisante pour que les efforts au vissage ne provoquent une torsion des lamelles autour de l'axe de la vis. More preferably, there are two lamellae and the radial slots which separate them. The section of the strips is then sufficient so that the forces when screwing do not cause the strips to twist around the axis of the screw.
Des caractéristiques secondaires et des avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels
la figure 1 représente une vis orthopédique autotaraudeuse selon l'invention
la figure 2 représente une vis auxiliaire propre à s'insérer dans la vis de la figure 1.Secondary characteristics and advantages of the invention will also emerge from the description which follows, by way of example, with reference to the accompanying drawings in which
FIG. 1 represents a self-tapping orthopedic screw according to the invention
FIG. 2 represents an auxiliary screw suitable for insertion into the screw of FIG. 1.
Selon le mode d'exécution choisi et représenté aux figures 1 et 2, une vis orthopédique 10 dans son ensemble, réalisée en matériau biocompatible, dans le présent cas en
Titane TA6V, comporte une tête 11 avec une empreinte creuse hexagonale 17 prévue pour recevoir une clé six pans, et un corps 12 fileté sur toute sa longueur. Le corps est traversé, axialement, par un canal qui comporte, de part et d'autre d'une partie médiane 18a filetée intérieurement, du côté tête 11, un premier conduit 18 cylindrique de diamètre supérieur au diamètre à fond de filet de la partie médiane, et du côté de l'extrémité distale 15, un second conduit cylindrique 19 de diamètre inférieur au diamètre entre arêtes du filetage intérieur de la partie médiane 18a. Le raccordement 18b entre la partie médiane 18a et le second conduit 19 est en tronc de cône avec la pointe tournée vers l'extrémité distale. Une fente 14 étendue longitudinalement et passant par l'axe de la vis 10 entaille le corps depuis l'extrémité distale jusqu'au premier conduit 18. Cette fente, ou paire de fentes radiales 14 si l'on considère que le canal central s'interpose entre elles, définit deux lamelles 16 susceptibles de s'écarter par déformation élastique ou plastique du matériau dont est constituée la vis 10.According to the embodiment chosen and shown in Figures 1 and 2, an orthopedic screw 10 as a whole, made of biocompatible material, in this case in
Titanium TA6V, comprises a head 11 with a hexagonal hollow imprint 17 intended to receive a hexagon key, and a body 12 threaded over its entire length. The body is crossed, axially, by a channel which comprises, on either side of a median part 18a internally threaded, on the head side 11, a first cylindrical conduit 18 with a diameter greater than the diameter at the bottom of the thread of the part median, and on the side of the distal end 15, a second cylindrical conduit 19 of diameter less than the diameter between edges of the internal thread of the median part 18a. The connection 18b between the middle part 18a and the second conduit 19 is in a truncated cone with the point facing the distal end. A slot 14 extended longitudinally and passing through the axis of the screw 10 cuts the body from the distal end to the first conduit 18. This slot, or pair of radial slots 14 if we consider that the central channel interposed between them, defines two strips 16 capable of deviating by elastic or plastic deformation of the material from which the screw 10 is made.
On notera que la tête 11 est cylindrique sur environ deux tiers de son étendue longitudinale, puis s'évase en tronc de cône jusqu'à sa tranche proximale. Cet évasement se logera dans une fraisure tronconique de l'élément prothétique à ancrer, ici une cupule cotyloïde, pour dégager un espace hémisphérique creux destiné à recevoir une tête de fémur, généralement prothétique elle aussi. It will be noted that the head 11 is cylindrical over approximately two thirds of its longitudinal extent, then widens in a truncated cone to its proximal edge. This flare will be housed in a frustoconical countersink of the prosthetic element to be anchored, here an acetabulum, to release a hollow hemispherical space intended to receive a femur head, also generally prosthetic.
Une fraisure entame, le long d'une fente 14, le filetage extérieur de la vis prothétique à partir de la partie distale, en sorte de ménager une arête tranchante des filets en arrière de la fente dans le sens de vissage, pour permettre aux filets de tailler le filetage complémentaire dans l'os. En outre l'extrémité distale de la vis 10 est en pointe tronconique, pour permettre l'engagement de cette extrémité distale dans un avant-trou de diamètre plus faible ménagé dans l'os avant la mise en place de la vis. A countersink starts, along a slot 14, the external thread of the prosthetic screw from the distal part, so as to provide a cutting edge of the threads behind the slot in the screwing direction, to allow the threads to cut the complementary thread in the bone. In addition, the distal end of the screw 10 is in frustoconical point, to allow the engagement of this distal end in a pilot hole of smaller diameter formed in the bone before the establishment of the screw.
Une vis auxiliaire 20 qui présente une tige pleine 23 avec un filetage 24 complémentaire du filetage intérieur de la partie médiane 18a du canal central, est prévue pour provoquer l'expansion de la vis orthopédique 10. La vis 20 présente une tête cylindrique 21, prévue pour passer librement dans le premier conduit 18, et munie d'une empreinte creuse à section hexagonale 22 prévue pour recevoir une clé en tige à six pans. A l'extrémité opposée à la tête 21, la vis se termine en tronc de cône 25, de même angle au sommet que le raccordement 18b entre la partie médiane 18a et le second conduit 19. La longueur filetée de la vis 20 est intermédiaire entre celle de la partie médiane filetée 18a et les longueurs cumulées de cette partie médiane 18a et du second conduit 19. An auxiliary screw 20 which has a solid rod 23 with a thread 24 complementary to the internal thread of the central part 18a of the central channel, is provided to cause the expansion of the orthopedic screw 10. The screw 20 has a cylindrical head 21, provided to pass freely in the first conduit 18, and provided with a hollow cavity with a hexagonal section 22 provided for receiving a hexagonal key. At the end opposite the head 21, the screw ends in a truncated cone 25, at the same angle at the top as the connection 18b between the middle part 18a and the second conduit 19. The threaded length of the screw 20 is intermediate between that of the threaded middle part 18a and the cumulative lengths of this middle part 18a and of the second conduit 19.
En utilisation, après que la position de la cupule cotyloïde prothétique ait été assurée, des avant-trous sont pratiqués dans l'os iliaque sous-jacent avec un diamètre un peu supérieur à celui de la tranche distale de la vis, puis des vis sont engagées dans les avant-trous et vissées à l'aide d'une clé six pans adaptée, en pratiquant le filetage interne dans l'os. In use, after the position of the prosthetic acetabular cup has been ensured, pilot holes are made in the underlying iliac bone with a diameter slightly greater than that of the distal edge of the screw, then screws are engaged in the pilot holes and screwed using an appropriate hexagon wrench, using internal threading in the bone.
Puis une vis auxiliaire 20 est engagée dans la partie médiane 18a du canal central jusqu'à ce que la pointe tronconique 25 prenne contact avec le raccordement tronconique 18b. Ensuite, à l'aide d'une clé six pans engagée dans l'empreinte 22, on visse à force la vis auxiliaire 20 pour provoquer une expansion des lamelles 16 par écartement. L'expansion serait maximale à hauteur de la pointe 25 de la vis 20 si l'os présentait une résistance uniforme avec l'accroissement de profondeur. En fait, en raison de l'élasticité des lamelles 16 et de leur capacité de déformation plastique, l'expansion maximale peut être plus éloignée de la tête si l'os cède plus facilement. Then an auxiliary screw 20 is engaged in the middle part 18a of the central channel until the frustoconical tip 25 makes contact with the frustoconical connection 18b. Then, using a hexagon key engaged in the cavity 22, the auxiliary screw 20 is forcibly screwed to cause expansion of the strips 16 by spacing. The expansion would be maximum at the point 25 of the screw 20 if the bone exhibited a uniform resistance with increasing depth. In fact, due to the elasticity of the lamellae 16 and their capacity for plastic deformation, the maximum expansion may be further from the head if the bone yields more easily.
Néanmoins la vis auxiliaire est trop courte pour pénétrer dans le second conduit jusqu'à l'extrémité distale de la vis 10, de sorte qu'à cette extrémité distale l'expansion est tempérée par la souplesse des lamelles 16. En fait, l'expansion de la vis 10, et donc l'enfoncement de la vis auxiliaire 20 seront déterminés par le chirurgien-opérateur pour un ancrage sur sans excès d'expansion.However, the auxiliary screw is too short to enter the second conduit up to the distal end of the screw 10, so that at this distal end the expansion is tempered by the flexibility of the lamellae 16. In fact, the expansion of the screw 10, and therefore the driving of the auxiliary screw 20 will be determined by the surgeon-operator for anchoring on without excess expansion.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple décrit, mais en embrasse toutes les variantes d' exécution. Of course, the invention is not limited to the example described, but embraces all of the variants.
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