IT201800009434A1 - Sistema di accoppiamento poliassiale a stabilità angolare - Google Patents

Description

SISTEMA DI ACCOPPIAMENTO POLIASSIALE A STABILITA’ ANGOLARE

DESCRIZIONE

Campo tecnico dell’invenzione

La presente invenzione si riferisce ad un sistema di accoppiamento meccanico poliassiale a stabilità angolare. L’invenzione si colloca in generale nel settore dei supporti meccanici, quali ad esempio piastre o placche di supporto.

Forme di realizzazione dell’invenzione si collocano tra gli elementi medici di supporto, idonei all’applicazione a strutture ossee del corpo umano. Una variante preferita dell’invenzione si riferisce ad una placca impiantabile quale una placca a stabilità angolare, configurata per il trattamento chirurgico di fratture ossee.

Background

Nell’ambito della meccanica sono diffusi supporti di varia geometria, idonei ad essere applicati a corpi o dispositivi implementando appunto accoppiamenti di tipo meccanico.

Tali accoppiamenti prevedono l’interposizione di mezzi di fissaggio che consentono di realizzare una connessione stabile tra il supporto e i suddetti corpi/dispositivi. Gli accoppiamenti sono tradizionalmente implementati mediante mezzi di fissaggio meccanici, quali viti o più in generale elementi filettati, conformati per inserirsi in rispettive sedi o fori del supporto, al fine di implementare un’unica configurazione di accoppiamento tra il supporto e il corpo/dispositivo.

Gli accoppiamenti di tipo noto che prevedono modalità di connessione meccanica sono dunque configurati per realizzare una configurazione finale di accoppiamento in cui la posizione relativa tra il supporto e il corpo/dispositivo è univocamente predeterminata. Solitamente, la configurazione di accoppiamento è tale che l’inclinazione dell’asse di sviluppo principale dell’elemento di fissaggio inserito nel rispettivo foro è coincidente con l’asse di sviluppo principale del foro stesso.

Tale effetto tecnico può risultare svantaggioso per applicazioni in cui il corpo/dispositivo a cui il supporto va applicato presenta dimensioni variabili, o in generale non standardizzabili.

Svantaggiosamente, in tal caso è richiesta di volta in volta la predisposizione di un supporto ad hoc, configurato e dimensionato in maniera tale che quell’unica configurazione di connessione meccanica implementabile sia tale da risultare in una reciproca inclinazione dell’asse dell’elemento di fissaggio e del foro in cui esso è inserito che sia idonea alla specifica destinazione d’uso.

Tale problematica è avvertita in disparati settori ed in particolar modo nell’ambito biomedicale, in cui elementi meccanici di supporto quali placche o piastre biocompatibili sono impiantate nel corpo umano e connesse meccanicamente a porzioni di osso, che possono avere le più disparate dimensioni e conformazioni.

Ad esempio, placche di supporto sono applicate a strutture ossee danneggiate per il trattamento chirurgico di fratture, con lo scopo di ricostruire la struttura ossea e di favorire il recupero della mobilità e della funzionalità della regione corporea interessata.

Sommario dell’invenzione

Il problema tecnico posto e risolto dalla presente invenzione è pertanto quello di fornire un elemento di supporto meccanico che consenta di ovviare agli inconvenienti sopra menzionati con riferimento alla tecnica nota.

I suddetti inconvenienti sono risolti da un elemento di supporto meccanico secondo la rivendicazione indipendente 1, nonché da una vite di fissaggio secondo la rivendicazione indipendente 10 e da un sistema secondo la rivendicazione indipendente 11.

Caratteristiche preferite della presente invenzione sono oggetto delle rivendicazioni dipendenti.

La presente invenzione fornisce un elemento di supporto meccanico migliorato configurato per essere applicato ad un corpo/dispositivo, in cui l’elemento di supporto reca almeno un foro di accoppiamento configurato per impegnarsi con un rispettivo mezzo di fissaggio.

Secondo un primo aspetto innovativo dell’invenzione, il foro è configurato in maniera tale che il posizionamento dell’elemento di supporto stesso (che reca il foro) rispetto al rispettivo mezzo di fissaggio (che si impegna con il foro) possa essere regolato prima dell’instaurazione dell’accoppiamento. Tale regolazione è da intendersi in termini di scelta dell’inclinazione di un asse di sviluppo principale del mezzo di fissaggio rispetto all’asse di sviluppo principale del rispettivo foro. Naturalmente, dopo che si è instaurato l’accoppiamento, le posizioni reciproche rispettivamente del supporto e dei mezzi di fissaggio con esso impegnati risultano fisse.

L’accoppiamento implementato mediante il sistema dell’invenzione risulta pertanto instaurato in maniera stabile, e non conserva gradi di libertà relativi tra il mezzo di fissaggio e il rispettivo foro.

In accordo ad un secondo aspetto dell’invenzione, è fornito un supporto meccanico secondo quanto già illustrato, in associazione a rispettivi mezzi di fissaggio, in cui il modulo elastico del supporto è diverso dal modulo elastico dei mezzi di fissaggio.

Secondo tale aspetto, i mezzi di fissaggio presentano una configurazione tale da realizzare un accoppiamento con interferenza con il rispettivo foro recato sul supporto meccanico. Pertanto, l’instaurazione dell’accoppiamento comporta una deformazione dei mezzi di fissaggio o del foro, a seconda del rispettivo valore di modulo elastico.

In accordo ad una forma di realizzazione particolarmente preferita, il modulo elastico del supporto è inferiore rispetto al modulo elastico dei mezzi di fissaggio. In accordo a tale implementazione, i suddetti mezzi di fissaggio sono inseriti forzatamente entro il foro a deformarne la sezione minima (che corrisponde alla sezione di diametro d di Figura 2), realizzando un incastro.

Nella realizzazione dell’incastro, viene mantenuto un angolo predeterminato di inclinazione di un asse di sviluppo principale del mezzo di fissaggio rispetto all’asse di sviluppo principale del rispettivo foro, e tale configurazione è fissa una volta che l’accoppiamento si è instaurato.

In sostanza, il sistema dell’invenzione prevede di ottenere un accoppiamento che presenta un predeterminato valore dell’angolo di inclinazione dell’asse di sviluppo principale del mezzo di fissaggio rispetto all’asse di sviluppo principale del rispettivo foro, in cui tale valore può essere scelto a priori e fissato una volta che l’elemento di supporto e il corpo/dispositivo a cui quest’ultimo è applicato sono resi solidali tra loro mediante l’interposizione di mezzi di fissaggio. L’accoppiamento prevede una deformazione plastica del foro da parte del rispettivo mezzo di fissaggio ivi inserito (o viceversa una deformazione del mezzo di fissaggio) grazie all’utilizzo di materiali con moduli di elasticità diversi per la realizzazione rispettivamente del supporto e dei mezzi di fissaggio.

Vantaggiosamente, la particolare inclinazione data alla vite nella realizzazione dell’incastro si mantiene ad accoppiamento ottenuto, garantendo allo stesso tempo la versatilità dell’invenzione e l’efficacia e la stabilità della connessione ottenuta.

Ancor più vantaggiosamente, non è necessario ricorrere ad ulteriori elementi accessori da inserire all’interno del foro per ottenere un accoppiamento stabile.

Secondo un altro aspetto dell’invenzione, il foro reca una sezione di passaggio per il rispettivo mezzo di fissaggio che presenta un’ampiezza variabile, che in particolare aumenta andando verso le sezioni di ingresso/uscita del mezzo di fissaggio nel/dal supporto.

Secondo una variante preferita dell’invenzione, la geometria del foro di accoppiamento è tale da consentire di ottenere una angolazione del mezzo di fissaggio rispetto all’asse di sviluppo principale del rispettivo foro compresa tra circa 0° e circa 12°. È da intendersi che un’angolazione del mezzo di fissaggio pari a circa 0° corrisponde ad una configurazione in cui la direzione di sviluppo principale del medesimo mezzo di fissaggio sia ortogonale rispetto alla sezione di passaggio del rispettivo foro, in maniera tale che l’asse di sviluppo principale del foro e del mezzo di fissaggio siano sostanzialmente coincidenti.

Secondo una forma di realizzazione preferita dell’invenzione, il supporto meccanico è inteso a realizzare una placca per impianto osseo, per effettuare una operazione di riduzione chirurgica di fratture.

Secondo un aspetto particolarmente preferito dell’invenzione, il supporto meccanico realizza una placca a stabilità angolare, idonea a favorire un processo di osteosintesi.

Vantaggiosamente, l’innovativo accoppiamento vite/placca rende tale placca a stabilità angolare particolarmente efficace nel trattamento di fratture ossee.

Infine, in accordo ad un ancora ulteriore aspetto, l’invenzione fornisce mezzi di fissaggio migliorati implementati medianti viti di fissaggio configurate per accoppiarsi ad un elemento di supporto secondo quanto già illustrato. Le viti di fissaggio dell’invenzione, come mostrato a titolo esemplificativo nella Figura 7 allegata, presentano una regione di gambo sostanzialmente cilindrica e una regione di testa sostanzialmente tronco-conica, con un angolo di conicità αC preferibilmente pari a circa 18,3°.

Altri vantaggi, caratteristiche e le modalità di impiego della presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di alcune forme di realizzazione, presentate a scopo esemplificativo e non limitativo.

Descrizione breve delle figure

Verrà fatto riferimento alle Figure allegate, in cui:

− le Figure 1 e 2 mostrano rispettivamente una vista in pianta e una vista in dettaglio in sezione longitudinale di una forma di realizzazione preferita di un elemento di supporto meccanico secondo la presente invenzione, recante una prima forma di realizzazione preferita di un foro configurato per impegnarsi con rispettivi mezzi di fissaggio;

− le Figure da 3 e 4 mostrano rispettivamente una vista in sezione trasversale di implementazioni dell’accoppiamento tra un foro dell’elemento di supporto meccanico di Figura 1 e 2 e una rispettiva vite di fissaggio;

− la Figura 5 mostra una vista prospettica, in sezione trasversale, di una configurazione di accoppiamento con interferenza tra un foro dell’elemento di supporto meccanico di Figura 1 e 2 e una rispettiva vite di fissaggio, in cui le regioni di interferenza sono denotate con i;

− la Figura 6 mostra una vista in sezione trasversale di una implementazione dell’accoppiamento tra un foro secondo la forma di realizzazione mostrata nelle Figure 1 e 2 e una rispettiva vite di fissaggio, in cui l’inclinazione β dei mezzi di fissaggio rispetto al foro è diversa da 0°;

− la Figura 7 mostra una vista in sezione longitudinale di una forma di realizzazione preferita di una vite di fissaggio secondo la presente invenzione;

− la Figura 8 mostra una vista in pianta della forma di realizzazione preferita della vite di fissaggio di Figura 7.

Le Figure suindicate sono da intendersi esclusivamente a fini esemplificativi e non limitativi.

Descrizione dettagliata di forme di realizzazione preferite

La presente invenzione si riferisce principalmente ad un elemento di supporto meccanico atto a realizzare un accoppiamento poliassiale a stabilità angolare con un ulteriore corpo esterno, mediante l’interposizione di mezzi di fissaggio.

L’elemento di supporto reca a tale scopo una o più sedi, configurate come fori passanti, per consentire l’inserimento dei suddetti mezzi di fissaggio. Tali sedi o fori sono configurati in maniera tale che l’orientamento dei mezzi di fissaggio rispetto al foro in cui sono inseriti sia regolabile prima dell’instaurazione dell’accoppiamento stesso, come spiegato più dettagliatamente a seguire.

Con riferimento inizialmente alla Figura 1, una forma di realizzazione esemplificativa di un elemento di supporto meccanico secondo la presente invenzione è implementata mediante una placca o piastra, denotata complessivamente con 1. I mezzi di fissaggio sono invece preferibilmente implementati mediante viti di fissaggio, di cui si discuterà più avanti.

In accordo a varianti preferite dell’invenzione, l’elemento di supporto può essere una placca ad uso medico idonea ad essere impiantata nel corpo umano, in particolare una placca a stabilità angolare per la riduzione di fratture ossee.

La placca 1 comprende (o consiste di) un corpo principale 2, preferibilmente complessivamente conformato a piastra. Il corpo principale 2 reca una prima superficie principale P1, visibile in Figura 1, e una seconda superficie principale P2, reciprocamente opposte. Preferibilmente, le superfici P1 e P2 recano uno sviluppo prevalentemente piano e ancora più preferibilmente sono sostanzialmente parallele tra loro. Tali superfici si estendono sostanzialmente secondo due direzioni principali di sviluppo, quali una direzione longitudinale L e una direzione trasversale T.

Inoltre, la placca 1 presenta una terza direzione di sviluppo sagittale Z, ortogonale rispetto alle direzioni longitudinale L e trasversale T già menzionate. Preferibilmente, il corpo principale 2 presenta uno spessore Sp costante, misurato appunto lungo la direzione sagittale Z e visibile in Figura 2.

Vista su un piano definito dalle due direzioni principali di sviluppo L e T, la placca 1 può presentare una conformazione sostanzialmente allungata, preferibilmente rastremata in corrispondenza di almeno una delle due estremità terminali lungo la direzione longitudinale L.

Sempre considerando una vista in accordo al suddetto piano, preferibilmente la placca 1 può recare bordi perimetrali che presentano smussi, e in generale profili curvi, con assenza di spigoli vivi. Nel caso in cui la placca sia destinata ad applicazioni biomedicali, tale conformazione è idonea a preservare i tessuti molli che potrebbero venire a contatto con essa.

Come anticipato, la placca 1 è configurata per consentire la sua applicazione ad un ulteriore corpo/dispositivo mediante l’impiego di appositi mezzi di fissaggio, in particolare viti di fissaggio. A tale scopo, la placca 1 reca appunto uno o più fori 3 passanti, preferibilmente di sezione circolare. In particolare, tali fori 3 si estendono dalla prima superficie principale P1 alla seconda superficie principale P2, secondo la direzione sagittale Z.

Preferibilmente, l’asse A di sviluppo del foro 3 (che può coincidere anche con un asse di simmetria dello stesso) è sostanzialmente ortogonale almeno rispetto ad una di tali prima superficie principale P1 e seconda superficie principale P2, e ancora più preferibilmente è ortogonale ad entrambe le superfici P1, P2, come mostrato nella vista in dettaglio di Figura 2.

Almeno uno dei fori passanti della placca 1 è configurato per consentire l’accoppiamento con una rispettiva vite 6 di fissaggio del corpo principale 2 all’ulteriore corpo/dispositivo.

Con riferimento alla variante preferita mostrata in Figura 2, il foro 3 è configurato in maniera tale da consentire la regolazione dell’accoppiamento in termini di inclinazione dell’elemento di fissaggio rispetto al foro, comunque garantendo un accoppiamento sicuro e stabile tra la placca 1 e l’ulteriore corpo/dispositivo a cui è applicata.

Per realizzare tale effetto tecnico, il suddetto foro 3 è conformato a presentare una regione di ingresso 7 della vite, una regione di uscita 8 della vite e una regione intermedia 9, in cui la regione intermedia è interposta e/o in comunicazione con le suddette regioni di ingresso 7 e di uscita 8, come mostrato in Figura 2. La configurazione è tale che la regione di ingresso 7 si affaccia sulla prima superficie principale P1, mentre la regione di uscita 8 si affaccia sulla seconda superficie principale P2.

La regione di ingresso 7 e/o la regione di uscita 8 preferibilmente presentano una sezione circolare costante, ancora più preferibilmente recante uno spessore costante misurato lungo la direzione sagittale Z.

La regione intermedia 9 reca una sezione di passaggio minima 90 (in Figura 2 coincidente con la sezione di mezzeria), presentante un’area di passaggio inferiore rispetto ad una prima area di passaggio della regione di ingresso 7 e rispetto ad una seconda area di passaggio della regione di uscita 8. In altre parole, la regione intermedia 9 reca il massimo restringimento della sezione di passaggio del foro 3, in cui l’area libera per l’inserimento della vite di fissaggio è minima.

Secondo la forma di realizzazione preferita illustrata nelle Figure allegate, la regione intermedia 9 reca una sezione di passaggio variabile, che presenta un’area libera di passaggio che aumenta andando dalla sezione di passaggio minima 90 verso la regione di uscita 8, e altresì andando dalla sezione di passaggio minima 90 verso la regione di ingresso 7.

In particolare, la regione intermedia 9 è complessivamente conformata come un iperboloide ad una falda.

Scendendo maggiormente nel dettaglio, la regione intermedia 9 può comprendere una prima porzione di superficie laterale 16 e una seconda porzione di superficie laterale 17, contrapposte rispetto alla sezione di passaggio minima lungo la direzione sagittale Z. La prima porzione di superficie laterale 16 e la seconda porzione di superficie laterale 17 preferibilmente presentano un’inclinazione rispetto alla direzione trasversale T tale che l’angolo α, che è un angolo compreso, o meglio definito da, la prima porzione di superficie laterale 16 e la seconda porzione di superficie laterale 17, sia compreso tra circa 50° e circa 70°. Preferibilmente, l’angolo α è pari a circa 59°.

In altre parole, considerando la vista in sezione del foro 3 su un piano definito dalla direzione sagittale Z e la direzione trasversale T, l’angolo α è definito dalla reciproca inclinazione della prima porzione di superficie laterale 16 e della seconda porzione di superficie laterale 17, che convergono verso la sezione di passaggio minima 90.

L’inclinazione della prima porzione di superficie laterale 16 e della seconda porzione di superficie laterale 17 determina un progressivo aumento della sezione di passaggio della regione intermedia 9, procedendo dalla sezione di passaggio minima 90 verso le superfici principali P1 e P2.

In particolare, tale sezione di passaggio minima 90 è recata in corrispondenza di una porzione della regione di passaggio 9 che reca una concavità rivolta verso la superficie laterale del foro 3, e che presenta in sezione trasversale (Figura 2) un profilo conformato ad arco di circonferenza, in cui la circonferenza ha raggio R.

Preferibilmente, nonostante la presenza di una reciproca inclinazione tra la prima porzione di superficie laterale 16 e la seconda porzione di superficie laterale 17, il profilo interno del foro 3 in corrispondenza della regione intermedia 9 non presenta spigoli vivi.

Secondo una variante preferita dell’invenzione, il foro 3 presenta un primo asse di simmetria radiale A, che si sviluppa preferibilmente secondo la direzione sagittale Z. In altre parole, la regione di ingresso 7, la regione di uscita 8 e la regione intermedia 9 presentano uno sviluppo simmetrico rispetto al primo asse di simmetria A.

Preferibilmente, il foro 3 presenta ulteriormente un piano di simmetria M, che si sviluppa preferibilmente secondo la direzione trasversale T, e preferibilmente è parallelo ad entrambe le superficie P1 e P2. In tal caso, la geometria del foro 3 è tale che la regione di ingresso 7 e la regione di uscita 8 risultano speculari rispetto al piano M, passante in corrispondenza della mezzeria della regione intermedia 9.

La distanza tra il piano M e la prima superficie principale P1 è indicata con S1 in Figura 2 ed è preferibilmente pari a circa 1 mm, e nella forma di realizzazione preferita illustrata è uguale alla distanza S2 tra il piano M e la seconda superficie principale P2. In particolare, in corrispondenza della mezzeria della regione intermedia 9 è presente la sezione di passaggio minima 90 del foro 3.

La configurazione geometrica del foro 3 è tale da consentire la possibilità di inclinare l’asse di sviluppo principale dei mezzi di fissaggio rispetto all’asse di simmetria A del foro 3 di un angolo al massimo pari a circa 12°, e mantenere poi tale angolazione fissa una volta instaurato l’accoppiamento.

Preferibilmente, il foro 3 può comprendere in associazione a ciascuna delle regioni di ingresso e uscita dei mezzi di fissaggio una rispettiva regione di invito 20, 21, di sezione preferibilmente circolare e ancor più preferibilmente variabile. La sezione di area minima della regione di invito 20, 21 è una sezione di connessione rispettivamente con la regione di ingresso e con la sezione di uscita. In particolare, la sezione di area minima della regione di invito 20, 21 presenta un’area coincidente con quella delle rispettive sezioni di ingresso e di uscita.

Preferibilmente, la regione di invito 20 associata alla regione di ingresso presenta una sezione crescente verso la prima superficie principale P1, mentre la regione di invito 21 associata alla regione di uscita presenta una sezione crescente verso la seconda superficie principale P2, in cui ciascuna delle regioni di invito 20, 21 presenta sostanzialmente una conformazione troncoconica. Inoltre, può essere presente una regione smussata di sbocco di ciascuna delle regioni di invito 20, 21 sulla rispettiva superficie principale P1, P2.

Secondo una forma di realizzazione particolarmente preferita dell’invenzione, il foro 3 può recare le seguenti specifiche dimensionali:

Diametro D della sezione di ingresso 7= circa 4 mm.

Spessore t della sezione di invito 20, misurato lungo la direzione sagittale Z= circa 0,3 mm.

Diametro d della sezione minima 90 della regione intermedia 9= circa 2,8 mm.

Distanza S1 della sezione minima 90 dalla prima superficie principale P1= circa 1 mm.

Distanza S2 della sezione minima 90 dalla seconda superficie principale P2= circa 1 mm.

Inclinazione λ della prima porzione di superficie laterale 16 rispetto al piano di mezzeria M della regione intermedia (in corrispondenza del quale è recata la sezione minima 90 del foro)= circa 29,5°.

Raggio R dell’arco di circonferenza in corrispondenza della sezione minima 90 della regione intermedia 9= circa 0,2 mm.

Differenza p tra il raggio della regione di ingresso e della rispettiva regione di invito 20= circa 0,3 mm.

Preferibilmente, per l’applicazione della placca 1 ad un osso da trattare, sono impiegabili quali mezzi di fissaggio viti a doppio principio, che consentono di dimezzare il numero di giri necessari ad inserirle efficacemente nei fori 3 e nell’osso.

Ancora più preferibilmente, le viti da accoppiare alla placca presentano lungo tutta la loro estensione un filetto a doppio principio di tipo metrico ed un incasso Torx T8 sulla testa.

Secondo un ulteriore aspetto dell’invenzione, è possibile impiegare viti di fissaggio che sono realizzate in materiale diverso rispetto al materiale della placca entro cui sono inserite, in particolare i diversi materiali di viti e placca presentano un rispettivo diverso modulo elastico.

La funzionalità della stabilità angolare poliassiale della placca 1 in accordo alla presente invenzione è infatti ulteriormente fortemente migliorata quando si realizza un accoppiamento vite/foro a deformazione. La deformazione è consentita appunto dalla diversità di valore del modulo elastico del materiale della vite rispetto al modulo elastico del materiale con cui la vite viene a contatto, che può essere il materiale: in cui è realizzata la placca 1, o in cui è eventualmente rivestita la superficie interna del foro 3 o in cui è realizzato un eventuale inserto in cui è ricavato il foro 3, ove tale inserto presenti un modulo elastico diverso da quello dalla placca.

In particolare, la deformazione di uno dei due componenti dell’accoppiamento, quali l’elemento di supporto e i mezzi di fissaggio, consente di ottenere e mantenere una predeterminata inclinazione del mezzo di fissaggio rispetto all’asse di sviluppo principale del foro.

Ancora più in particolare, la presente invenzione fornisce un supporto meccanico in associazione a rispettivi mezzi di fissaggio, in cui il modulo elastico del supporto è inferiore rispetto al modulo elastico dei mezzi di fissaggio.

Secondo tale implementazione, i mezzi di fissaggio presentano una configurazione tale da realizzare un accoppiamento con interferenza con il rispettivo foro recato sul supporto meccanico. In particolare, l’ingombro della sezione di accoppiamento dei mezzi di fissaggio è maggiore dell’area della sezione di passaggio minima del foro.

Pertanto, quando i suddetti mezzi di fissaggio sono inseriti nel foro, ne deformano la sezione minima, realizzando un incastro con la superficie interna del foro stesso. In altre parole, l’accoppiamento è ottenuto per deformazione della sezione minima del foro da parte del mezzo di fissaggio ivi inserito. La particolare inclinazione data alla vite durante l’inserimento nel foro e la realizzazione dell’incastro si mantiene ad accoppiamento ottenuto, garantendo l’efficacia e la stabilità della connessione. Tale inclinazione, come anticipato nella trattazione, può essere compresa tra circa 0° e circa 12°.

A seguire, con riferimento alle Figure 3, 4, 5 e 6 verrà descritta una forma di realizzazione preferita di un sistema 100 di accoppiamento poliassiale a stabilità angolare comprendente una placca secondo quanto già descritto ed una o più rispettive viti di fissaggio, con specifico riferimento all’accoppiamento tra una vite di fissaggio 6 e un foro 3 di detta piastra.

La vite di fissaggio 6 è realizzata preferibilmente in una lega di titanio (in particolare Ti6Al4V ELI), mentre la placca è realizzata preferibilmente interamente in titanio puro (Ti). In questo modo, sarà la vite, che presenta un maggiore modulo elastico, a deformare il foro presente sulla placca, che presenta invece un minore modulo elastico.

Con riferimento nuovamente per semplicità alla Figura 2, si specificano le caratteristiche tecniche e i parametri dimensionali che saranno trattati a seguire.

Diametro del foro interno d: questo parametro influenza la correttezza dell’accoppiamento e la posizione di bloccaggio della testa della vite di fissaggio.

Angolo α (o angolo del profilo del foro): questo parametro influenza il corretto accoppiamento tra vite e placca. Più grande è l’angolo α e maggiori saranno le forze di contatto, pertanto maggiore è la possibilità di non riuscire ad avvitare la vite. Di contro, più piccolo è l’angolo α e più facile è che l’accoppiamento fallisca.

Distanza S1 tra il piano di simmetria M e la prima superficie principale P1, cioè la profondità di posizionamento del profilo più interno del foro nello spessore della placca, cioè lungo la direzione sagittale Z.

Preferibilmente, il centro di rotazione C è posizionato ad una distanza di 0,5 mm dalla prima superficie principale P1 della placca 1 (in corrispondenza della quale avviene l’inserimento della vite di fissaggio 6), lungo la direzione sagittale Z.

Secondo ulteriori forme di realizzazione preferite, il foro presenta un diametro D della regione di ingresso compreso tra circa 2,5 mm e 3 circa mm, un angolo α compreso tra circa 55° e circa 65° ed un raggio R compreso tra circa 0,1 mm e circa 0,4 mm. Una geometria particolarmente preferita di foro 3 presenta un diametro della regione di ingresso D pari a circa 2,8 mm, un angolo α pari a circa 59° ed un raggio R pari a circa 0,2 mm.

La testa della vite 6 presenta preferibilmente un profilo di tipo conico per permettere un agevole inserimento della stessa all’interno del foro 3 ed una graduale deformazione plastica della superficie interna del foro, proporzionale all’avanzamento della testa, come mostrato in Figura 5.

A seguire è descritta una modalità di applicazione preferita di una placca impiantabile secondo la presente invenzione ad un osso da trattare.

Inizialmente, si posiziona la placca sul distretto osseo interessato e si realizzano dei pre-fori. Una vite a stabilità angolare viene fatta avanzare all’interno del foro (Figura 3) fin quando il diametro della testa conica eguaglia quello del foro (Figura 4). Da questo momento in poi, un ulteriore avanzamento della vite causa una deformazione plastica del foro (Figura 5), che può essere favorito dalla scelta di materiali per la vite e per la placca tali da presentare un diverso modulo elastico -dove in particolare il modulo elastico della placca è inferiore a quello della vite- nonché dalla conicità del profilo della testa della vite, secondo quanto già descritto.

Tale deformazione si manifesta sul profilo interno del foro in modo proporzionale alla regione di interferenza i che ne deriva (che corrisponde all’area tratteggiata in Figura 5). La deformazione può avvenire sia posizionando la vite in maniera coassiale all’asse del foro, sia posizionando la vite con una determinata inclinazione rispetto all’asse del foro.

In particolare, come mostrato in Figura 6, l’inclinazione β dell’asse di sviluppo principale della vite 6 rispetto all’asse del foro 3 è preferibilmente compresa tra circa 0° e circa 12°.

Il tipo di accoppiamento che ne risulta dipende sia da un vincolo di tipo geometrico derivante dalla deformazione plastica (maschiatura) del materiale con minore modulo elastico (ad esempio la placca) sia dalla forza di attrito presente tra la superficie del foro e quella della vite.

Sostanzialmente, le fasi di realizzazione dell’accoppiamento tra un elemento di supporto meccanico secondo la presente invenzione e un ulteriore corpo esterno sono così riassumibili:

- si accosta il mezzo di supporto meccanico al corpo esterno;

- si inseriscono i mezzi di fissaggio nei rispettivi fori ricavati sul mezzo di supporto meccanico;

- si serrano i mezzi di fissaggio nei fori in maniera tale da farli penetrare entro il corpo esterno, fino a che i mezzi di fissaggio, il mezzo di supporto meccanico e il corpo esterno sono reciprocamente in battuta.

Preferibilmente, per la migliore realizzazione dell’accoppiamento a deformazione è risultato necessario scegliere un materiale più duro per la vite e uno più tenero per la placca. A titolo esemplificativo, è possibile scegliere Titanio Ti (Grado 2) secondo norma ISO 5832-2 per la realizzazione della placca e lega di titanio Ti6Al4V (Grado 23), con caratteristiche definite dalla norma ISO 5832-3, per la realizzazione delle viti.

Con riferimento alle Figure 7 e 8, si descrive a seguire una forma di realizzazione preferita di una vite di fissaggio 6 secondo la presente invenzione.

Preferibilmente, la vite di fissaggio 6 presenta una configurazione tale da realizzare un accoppiamento con interferenza con un rispettivo foro 3 recato sull’elemento di supporto meccanico 1. In particolare, l’ingombro della sezione di accoppiamento della vite 6 è maggiore dell’area della sezione di passaggio minima 90 del foro 3.

La vite di fissaggio 6 secondo la presente invenzione comprende una porzione di gambo 61 e una porzione di testa 62, in cui la porzione di testa 62 si estende per una lunghezza compresa tra 1/4 e un 1/3 della lunghezza totale della vite 6, misurata lungo un asse di sviluppo principale longitudinale V. Tale asse di sviluppo longitudinale V può essere anche un asse di simmetria della vite 6. Preferibilmente, la lunghezza L1 della porzione di testa 62 lungo l’asse V è pari a circa 16,9 mm.

La porzione di gambo 61 presenta una conformazione sostanzialmente cilindrica, recante una filettatura continua, la quale filettatura presenta preferibilmente un diametro del nocciolo Df1 pari a circa 1,7 mm e un diametro esterno Df2 della filettatura, calcolato in corrispondenza della cresta del filetto, pari a circa 2,5 mm.

La vite 6 reca ulteriormente una porzione di testa 62 dal profilo complessivamente tronco-conico, con angolo di conicità αC preferibilmente pari a circa a 18,3°, compreso tra i profili esterni della porzione di testa considerati in una vista trasversale in sezione centrale (come in Figura 7). L’angolo di conicità αC è tale che i suddetti profili esterni divergano procedendo in accordo ad una direzione che va dalla porzione di gambo 61 verso la porzione di testa 62 della vite 6, cioè in altre parole che il diametro esterno della vite 6 sia crescente in accordo a tale direzione.

La conformazione tronco-conica della testa 62 della vite 6 è tale che l’avanzamento della vite entro un foro 3, realizzato in accordo a quanto già descritto, causi gradualmente la deformazione del foro 3 stesso. In particolare, la configurazione del sistema 100 può essere tale che il diametro della sezione di passaggio minima 90 del foro 3 sia maggiore del diametro esterno della regione di gambo 61 della vite 6, ma inferiore al diametro esterno della regione di testa 62.

Ancora, la vite 6 presenta un primo scasso 63 centrato in corrispondenza della regione di testa 62, preferibilmente conformato quale un attacco Torx (cioè come un incavo a forma di stella a sei punte), come nella vista in pianta di Figura 8, per consentire la manipolazione della vite stessa mediante mezzi di serraggio opportunamente configurati. Il diametro massimo Ds in corrispondenza dei bracci della stessa è circa pari a 3,4 mm. Lo scasso 63 presenta una profondità circa L2 pari a 1,2 mm, procedendo verso il gambo 61.

La presente invenzione è stata fin qui descritta con riferimento a forme preferite di realizzazione. È da intendersi che possano esistere altre forme di realizzazione che afferiscono al medesimo nucleo inventivo, come definito dall’ambito di protezione delle rivendicazioni qui di seguito riportate.

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1. Elemento di supporto meccanico (1) configurato per essere connesso meccanicamente ad un corpo esterno mediante applicazione di mezzi di fissaggio (6) a realizzare un sistema (100) di accoppiamento poliassiale a stabilità angolare, detto elemento di supporto meccanico (1) comprendendo: un corpo principale (2), preferibilmente conformato a piastra, recante una prima superficie principale (P1) e una seconda superficie principale (P2) reciprocamente opposte, in cui detto corpo principale (2) reca almeno un foro (3) passante, estendentesi da detta prima superficie principale (P1) a detta seconda superficie principale (P2) e configurato per consentire l’accoppiamento con un rispettivo mezzo di fissaggio (6), in cui detto almeno un foro (3) presenta: − una regione di ingresso (7) del mezzo di fissaggio (6), affacciata su detta prima superficie principale (P1); − una regione di uscita (8) del mezzo di fissaggio (6) affacciata su detta seconda superficie principale (P2); e − una regione intermedia (9) in comunicazione con detta regione di ingresso (7) e detta regione di uscita (8), la quale regione intermedia (9) reca una sezione di passaggio minima (90) del mezzo di fissaggio (6), la quale sezione di passaggio minima (90) presenta un’area di passaggio inferiore rispetto ad una prima area di passaggio minima di detta regione di ingresso (7) e ad una seconda area di passaggio minima di detta regione di uscita (8), in cui detta regione intermedia (9) presenta una sezione di passaggio di area variabile, la quale area variabile aumenta andando da detta sezione di passaggio minima (90) verso detta regione di uscita (8) e da detta sezione di passaggio minima (90) verso detta regione di ingresso (7).
2. 2. Elemento di supporto meccanico (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detta regione intermedia (9) è conformata come un iperboloide ad una falda.
3. 3. Elemento di supporto meccanico (1) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detta regione intermedia (9) comprende una prima porzione di superficie laterale (16) e una seconda porzione di superficie laterale (17) contrapposte rispetto a detta sezione di passaggio minima (90), in cui dette prima porzione di superficie laterale (16) e seconda porzione di superficie laterale (17) presentano un’inclinazione rispetto a una direzione trasversale (T), tale che un angolo (α) compreso tra detta prima porzione di superficie laterale (16) e detta seconda porzione di superficie laterale (17) presenti un’ampiezza compresa tra circa 50° e circa 70°.
4. 4. Elemento di supporto meccanico (1) secondo la rivendicazione precedente, in cui detto angolo (α) presenta un’ampiezza pari a circa 59°.
5. 5. Elemento di supporto meccanico (1) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto foro (3) si estende secondo una direzione sagittale (Z) sostanzialmente ortogonale almeno rispetto ad una di dette prima superficie principale (P1) e seconda superficie principale (P2).
6. 6. Elemento di supporto meccanico (1) secondo la rivendicazione precedente, in cui detto foro (3) presenta un asse di simmetria (A) che si sviluppa secondo detta direzione sagittale (Z), in cui detta regione di ingresso (7), detta regione di uscita (8) e detta regione intermedia (9) presentano uno sviluppo simmetrico rispetto a detto asse di simmetria (A).
7. 7. Elemento di supporto meccanico (1) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detta regione di ingresso (7) e/o detta regione di uscita (8) presentano una sezione circolare costante, recante uno spessore costante misurato lungo una direzione sagittale (Z).
8. 8. Elemento di supporto meccanico (1) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto corpo principale (2) presenta uno spessore costante, misurato lungo una direzione sagittale (Z) sostanzialmente ortogonale almeno rispetto ad una di dette prima superficie principale (P1) e seconda superficie principale (P2).
9. 9. Elemento di supporto meccanico (1) secondo una delle rivendicazioni precedenti, che è una placca di tipo impiantabile per il trattamento chirurgico di una frattura di un osso, preferibilmente una piastra a stabilità angolare.
10. 10. Vite di fissaggio (6) configurata per essere accoppiata con un foro (3) di un elemento di supporto meccanico (1) secondo una delle rivendicazioni precedenti, comprendente una porzione di gambo (61) e una porzione di testa (62), in cui la porzione di testa (62) si estende per una lunghezza compresa tra circa 1/4 e circa un 1/3 della lunghezza totale di detta vite di fissaggio (6) misurata lungo un asse di sviluppo principale longitudinale (V), in cui detta porzione di testa (62) presenta un profilo complessivamente troncoconico, con angolo di conicità (αC) divergente andando da detta porzione di gambo (61) verso detta porzione di testa (62) e preferibilmente pari circa a 18,3°.
11. 11. Sistema (100) di accoppiamento poliassiale a stabilità angolare, comprendente un elemento di supporto meccanico (1) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 9 e mezzi di fissaggio comprendenti almeno una vite di fissaggio (6) secondo la rivendicazione 10, in cui detto elemento di supporto meccanico (1) e detta almeno una vite di fissaggio (6) sono realizzati in materiali presentanti un diverso modulo elastico, la configurazione di detto sistema (100) essendo tale che detto elemento di supporto meccanico (1) e detta almeno una vite di fissaggio (6) sono conformati a realizzare un accoppiamento con interferenza, in cui detto elemento di supporto meccanico (1) o detta almeno una vite di fissaggio (6) è deformato durante detto accoppiamento.
12. 12. Sistema (100) secondo la rivendicazione precedente, in cui detto elemento di supporto meccanico (1) è realizzato in un materiale che presenta un modulo elastico inferiore rispetto al modulo elastico del materiale in cui è realizzata detta almeno una vite di fissaggio.