ITBO20090291A1 - Dispositivo ortopedico perfezionato. - Google Patents

Description

DISPOSITIVO ORTOPEDICO PERFEZIONATO

La presente invenzione à ̈ relativa ad un dispositivo ortopedico perfezionato ed in particolare ad un dispositivo ortopedico artificiale destinato a coadiuvare o sostituire articolazioni degenerate.

I dispositivi ortopedici artificiali noti, fra i quali si distinguono le protesi esterne o arti protesici, i tutori od ortesi e le protesi interne o protesi articolari, trovano largo impiego in campo medico chirurgico .

Nelle articolazioni (qui si fa riferimento ad una generica articolazione anche se, per semplicità di trattazione verrà indicata di preferenza l'articolazione del ginocchio) vengono in contatto delle superfici cosiddette articolari che hanno fra loro un determinato moto relativo.

Tale moto relativo à ̈ definito, sostanzialmente, da un moto relativo di rotolamento e da un moto relativo di strisciamento fra le superfici articolari.

II moto relativo à ̈ garantito da strutture articolari quali legamenti, muscoli e strutture cartilaginee deputate, nello specifico, a mantenere la reciproca posizione fra le superfici articolari.

Quando, a seguito di varie patologie, le superfici articolari sono degenerate, si cerca di sostituirne la funzionalità ricorrendo a protesi interne.

Le protesi articolari tentano di replicare, sostituendole, le naturali superfici articolari degenerate utilizzando camme, superfici di lavoro ed elementi intermedi (ad esempio inserti di materiale plastico) che riproducano il movimento relativo dell'articolazione naturale.

In particolare, il movimento originale viene replicato in parte affidandosi alla forma di superfici coniugate in contatto nella protesi, superfici che vengono costruite emulando la forma tipica delle superfici naturali, ed in parte alle strutture articolari naturali non sacrificate durante l'intervento chirurgico necessario per impiantare la protesi stessa.

E' opportuno infatti osservare che, durante l'impianto di una protesi articolare, le più importanti strutture articolari che si trovano in corrispondenza dell'articolazione da sostituire, ad esempio i legamenti crociati nelle protesi al ginocchio, vengono frequentemente recise per consentire l'inserimento della protesi .

Le modalità di inserimento della protesi sono spesso tali da far venir meno le condizioni ottimali di mantenimento della posizione relativa fra le superfici articolari.

In generale, nella maggior parte delle protesi note, le superfici coniugate che vengono in contatto durante il movimento subiscono forti strisciamenti con conseguente elevata usura dovuta all'attrito e agli elevati carichi specifici.

Per ovviare a tali inconvenienti sono state studiate delle protesi come quelle descritte nella domanda internazionale di brevetto W02007/074387 basate su una particolare conformazione delle superfici coniugate, in particolare le superfici coniugate di lavoro, descritte in tale domanda internazionale, sono o definite come porzioni di superfici rigate a direttrice curvilinea aventi come direttrici le polari di un moto relativo piano o realizzate coincidenti con le superfici assoidi di un moto relativo sferico.

II moto relativo piano o sferico ad 1 grado di libertà rappresenta un'approssimazione del moto spaziale reale dell'articolazione naturale, in modo che il moto relativo fra le stesse superfici assoidi sia di puro rotolamento senza strisciamento.

Una protesi di questo tipo, come illustrata nella suddetta domanda W02007/074387 richiede tuttavia, in particolare nel caso di protesi di ginocchio, un'eccessiva asportazione di materiale osseo dal femore. In questo contesto, il compito tecnico precipuo della presente invenzione à ̈ proporre un dispositivo ortopedico perfezionato rispetto a quelli noti.

Scopo della presente invenzione à ̈ proporre un dispositivo ortopedico che possa replicare al meglio il movimento naturale dell'articolazione sostituita e sia anche di facile impianto.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva di un dispositivo ortopedico come illustrato negli uniti disegni, in cui:

la figura 1 illustra una schematizzazione dell'articolazione del ginocchio funzionale alla definizione di una protesi secondo la presente invenzione;

- la figura 2 illustra uno schema di principio di una protesi di ginocchio secondo la presente invenzione in una vista frontale schematica;

la figura 3 illustra una prima forma realìzzativa di una protesi secondo la presente invenzione, in una vista frontale schematica;

la figura 4 illustra una seconda forma realizzativa del dispositivo ortopedico secondo la presente invenzione, in una vista frontale schematica;

la figura 5 illustra una terza forma realizzativa del dispositivo ortopedico secondo la presente invenzione, in una vista frontale schematica;

la figura 6 illustra un particolare della protesi di figura 5 in una vista prospettica schematica;

la figura 7 illustra una quarta forma realizzativa del dispositivo ortopedico secondo la presente invenzione, in una vista frontale schematica;

la figura 8 illustra una schematizzazione di un particolare del dispositivo ortopedico di figura 7, in una vista prospettica schematica.

Conformemente ai disegni allegati e con particolare riferimento alle figure 3, 4, 5 e 7, con il numero 1 Ã ̈ indicato un dispositivo ortopedico o, in generale, protesi, secondo la presente invenzione.

Secondo quanto illustrato nella domanda di brevetto W02007/074387, che qui si richiama integralmente per completezza di descrizione, il moto di un'articolazione à ̈ approssimabile ad un moto sferico ovvero à ̈ riconducibile ad una successione di rotazioni istantanee attorno ad un asse di direzione variabile ma passante per un punto fisso ai due membri.

In generale un moto sferico definito da una coppia sferica ha tre gradi di libertà; il moto sferico che approssima il moto del ginocchio, cui si farà nel seguito esplicito riferimento senza per questo perdere di generalità, ha, invece, un solo grado di libertà.

Secondo quanto illustrato nella figura 1, un'articolazione 2 à ̈ quindi schematizzabile e riconducibile ad un cinematismo spaziale ad un grado di libertà ad essa equivalente.

Considerando a titolo di esempio non limitativo un ginocchio 3, lo stesso si può ricondurre (figura 1) ad un modello 100 comprendente un primo segmento 4 osseo accoppiato ad un secondo segmento 5 osseo mediante una coppia cinematica sferica 6.

Il moto reale del ginocchio 3 à ̈ infatti vincolato dalle strutture anatomiche legamentose naturali, quali i legamenti crociati ed i legamenti collaterali così che il moto sferico di approssimazione possa essere ritenuto presentare un solo grado di libertà.

Nel seguito si farà per semplicità esplicito riferimento ad una coppia sferica, intendendo una coppia cinematica sferica ovvero una coppia cinematica che consente tre gradi di libertà nello spazio ovvero le rotazioni attorno a tre assi passanti per il centro della coppia stessa.

I segmenti ossei 4 e 5 sono fra loro vincolati mediante una prima asta 7 ed una seconda asta 8.

La prima asta 7 Ã ̈ collegata al primo segmento osseo 4 in un primo punto di ancoraggio 7a ed al secondo segmento osseo 5 in un secondo punto di ancoraggio 7b.

La seconda asta 8 à ̈ collegata al primo segmento osseo 4 in un primo punto 8a di ancoraggio ed al secondo segmento osseo 5 in un secondo punto di ancoraggio 8b. Nel moto sferico ad un grado di libertà che approssima il moto dell'articolazione del ginocchio, l'asse elicoidale del moto o asse R0 di istantanea rotazione à ̈ l'asse definito dall'intersezione di un primo piano πΠ, individuato dal centro "0" della coppia sferica 6 e dai due punti di ancoraggio 7a, 7b della prima asta 7 ai segmenti ossei 4, 5, con un secondo piano Ï€2, individuato dal centro "0" della coppia sferica 6 e dai due punti di ancoraggio 8a, 8b della seconda asta 8 ai segmenti ossei 4, 5.

L'asse RO di istantanea rotazione, pur continuando a passare per il punto "0" fisso nel moto relativo, modifica la sua direzione a seguito del moto relativo fra i membri 4 e 5.

Con riferimento alla figura 1, il luogo geometrico delle posizioni occupate dall'asse RO dì istantanea rotazione durante il moto à ̈ una prima superficie conica SI per il primo membro 4 ed una seconda superficie conica S2 per il secondo membro 5.

La prima e la seconda superficie Si, S2 sono, in altre parole, superfici rigate a direttrice curvilinea nelle quali la retta generatrice R0 si muove su una corrispondente direttrice curvilinea passando per un punto fisso nel moto relativo dei membri 4 e 5 (punto "O" di figura 1).

La prima e la seconda superficie SI, S2 sono gli assordi del moto sferico a cui à ̈ riconducibile il moto dell'articolazione 2.

Il moto dell'articolazione 2 Ã ̈ in pratica ricondotto ad una successione di rotazioni istantanee attorno ad un asse di direzione variabile passante per il punto fisso

"0" .

Il moto dell'articolazione 2 Ã ̈ completamente definito dal rotolamento sulla prima superficie conica SI della seconda superficie conica S2.

È opportuno osservare che le superfici coniche SI, S2 assordi del moto sferico, hanno in comune il vertice e si toccano in ogni istante lungo una generatrice che coincide con l'asse R0 di istantanea rotazione nell'istante considerato.

Si osservi che in tale moto le superfici assoidi del moto sferico ruotano una sull'altra senza strisciare. Le superfici Si, S2 assordi del moto sono dedotte a partire dal modello 100 spaziale assunto come meccanismo equivalente all'articolazione 2.

Con riferimento alla figura 2, considerando come esempio preferito l'articolazione del ginocchio 3, il primo segmento osseo 4 risulta definito dal femore mentre il secondo segmento osseo 5 risulta definito dalla tibia. Gli assoidi SI, S2 del moto risultano posizionati come illustrato nella figura 2 ed il centro "0" fisso à ̈ da ritenersi sostanzialmente posizionato nel condilo 9 mediale del femore 4.

Secondo quanto illustrato, il centro "0" si localizza in una posizione mediale rispetto al piano medio sagittale del ginocchio.

Più in particolare, il posizionamento del punto "0" à ̈ un'ottimizzazione di dati ottenuti sperimentalmente su campioni che portano a definire il moto sferico che simula il moto generale reale del ginocchio naturale. Una prima preferita forma realizzativa di un dispositivo 1 ortopedico secondo la presente invenzione, illustrata nella figura 3, comprende un primo componente 10 destinato ad essere rigidamente accoppiato con il femore 4 ed un secondo componente 11 destinato ad essere rigidamente accoppiato con la tibia 5.

Secondo quanto illustrato, i componenti 10 e 11 comprendono delle superfici 10b e llb di lavoro o di carico fra loro in contatto.

Approssimando, come indicato, il moto dell'articolazione del ginocchio 3 con un moto sferico ad un grado di libertà, le superfici 10b, llb di carico sono preferibilmente realizzate mediante le superfici coniche SI, S2 assoidi del moto sferico.

Più precisamente, le superfici 10b, ad esempio realizzate come replica dei condili naturali, sono attaccate alla superficie assoide Si.

Dalla rotazione della superficie Si sulla superficie S2, assordi del moto, si costruiscono le superfici llb associate alla superficie S2 stessa.

Alternativamente le superfici 10b di carico sono preferibilmente realizzate come porzioni di superfici coniche a direttrice curvilinea aventi vertice in "0", approssimanti i condili naturali.

Vantaggiosamente, le superfici llb di carico costruite con la stessa procedura illustrata in precedenza risultano anch'esse porzioni di superfici coniche a direttrice curvilinea aventi vertice in "O".

In altre parole, le superfici 10b, llb di carico sono definite come superfici rigate coniche.

Le superfici 10b, llb rigate coniche si toccano pertanto lungo un segmento, risultano maggiormente vincolate rispetto a superfici qualsiasi e le pressioni di contatto risultano inferiori rispetto a quelle riscontrabili nel caso di superfici di contatto generiche .

Vantaggiosamente, secondo lo stesso principio, Ã ̈ possibile operare anche in maniera inversa ovvero costruire il piatto tibiale (superficie llb) e generare la superficie coniugata 10b corrispondente ai condili del femore.

Le superfici 10b, llb coniugate di carico servono quindi per trasmettere prevalentemente le forze fra i segmenti 4, 5 ossei.

Il componente 10 della protesi 1 associabile al femore 4 presenta pertanto la superficie 10b di carico e, specularmente, il componente 11 della protesi 2 associabile alla tibia presenta la superficie llb coniugata della prima superficie 10b di carico prevista nel primo componente 10.

Nella configurazione illustrata, il moto del ginocchio 3 à ̈ vincolato dalle strutture anatomiche legamentose naturali, quali i legamenti crociati, indicati con i riferimenti 20 e 21, ed i legamenti collaterali, indicati con i riferimenti 30 e 31, così che il moto sferico di approssimazione presenti un solo grado di libertà.

In pratica, il moto relativo dei componenti 10 e 11 avviene come se gli stessi fossero vincolati da una coppia sferica ed i gradi di libertà limitati ad uno dalle strutture anatomiche "molli" o legamentose naturali .

In una seconda forma realizzativa illustrata nella figura 4, il dispositivo 1 ortopedico secondo la presente invenzione comprende ancora un primo componente 10 destinato ad essere rigidamente accoppiato con il femore 4 ed un secondo componente 11 destinato ad essere rigidamente accoppiato con la tibia 5.

11 dispositivo 1 ortopedico secondo la presente invenzione comprende inoltre una coppia sferica 17 per vincolare il femore 4 e la tibia 5.

La coppia sferica 17 ha centro in corrispondenza del citato punto fisso "O" localizzato nel condilo 9 del femore .

La coppia sferica 17 comprende, nella seconda preferita forma realizzativa illustrata a titolo di esempio, una sede 18 sferica ricavata nel componente 11 entro la quale si muove una porzione 19 di sfera ricavata nel primo componente 10.

In altre parole, la sede 18 presenta una concavità sferica all<7>interno della quale à ̈ innestata la porzione 19 sferica convessa.

Tale tipo di accoppiamento comporta tre gradi di libertà fra femore 4 e tibia 5 e per ricondursi ad un moto sferico ad un grado di libertà, à ̈ necessario eliminarne due.

Vantaggiosamente, il dispositivo ortopedico illustrato nella figura 4 comprende una prima ed una seconda asta, o elementi di collegamento, 20, 21 vincolate al primo ed al secondo segmento osseo 4, 5 o al primo e secondo componente 10, 11.

Si osservi che gli elementi 20, 21 di collegamento sono preferibilmente definiti da porzioni di legamento naturale o artificiale o biologico.

Le aste 20 e 21 sono previste per guidare il moto relativo dei componenti 10 e 11 ovvero per guidare il dispositivo 1.

Più precisamente, si sono ricavati sperimentalmente quattro punti di ancoraggio A, B, C, D che permettono di definire, in combinazione con la coppia sferica 17, il citato moto sferico ad un grado di libertà che consente al dispositivo 1 ortopedico di replicare il moto reale del ginocchio 3.

I punti A, C di ancoraggio sono previsti sul femore 4 mentre i punti B, D di ancoraggio sono previsti sulla tibia 5 e sono disposti come indicato in figura 4.

Secondo quanto illustrato, i punti A, B, C e D sono indifferentemente previsti sul segmento 4, 5 osseo o sui componenti 10 e/o 11.

L'asta 20 Ã ̈ vincolata al femore 4 e alla tibia 5 nei punti A e B di ancoraggio.

L'asta 21 Ã ̈ vincolata al femore 4 e alla tibia 5 nei punti C e D di ancoraggio.

Vantaggiosamente, i punti di ancoraggio A, B sono collegati mediante l'asta 20 in maniera incrociata con i punti C, D di ancoraggio collegati mediante l'asta 21. Preferibilmente, i punti A, B, C e D di ancoraggio sono localizzati in corrispondenza di una cavità 12 che si sviluppa nel femore 4 stesso fra i due condili 9, 9'. Le aste 20 e 21 attraversano tale cavità 12 per incrociarsi e connettere i rispetti punti di ancoraggio. Preferibilmente le aste 20, 21 risultano disposte in una posizione mediana nell'articolazione 2.

Vantaggiosamente, come accennato, le aste 20, 21 sono preferibilmente definite da porzioni di legamento.

E' importante osservare che le aste 20, 21 di vincolo sono preferibilmente costituite dai legamenti crociati naturali qualora non siano compromessi o danneggiati. In generale, le aste 20, 21 sono ancorate al femore 4 e alla tibia 5 sostanzialmente come i legamenti crociati naturali .

Le porzioni di legamento, reagiscono solamente a trazione pertanto, per evitare che diventino lassi al fine della replica del moto, il dispositivo 1 ortopedico comprende delle superfici 10b e llb di carico.

Le superfici 10b e llb di carico, del tipo descritto in precedenza, sono modellate rispettivamente nel primo componente 10 e nel secondo componente 11 dal lato anatomico opposto alla coppia sferica 17 rispetto alle aste 20 e 21.

Preferibilmente, la prima superficie 10b di carico à ̈ associata al segmento 4 osseo mediante il componente 10 in corrispondenza del condilo 9' del quale riprende la forma.

In altre parole, viene sostanzialmente costruita la superficie 10b come il condilo 9' naturale e la superficie llb viene preferibilmente generata come superficie coniugata della superficie 10b secondo il citato moto di tipo sferico ad un grado di libertà.

Alternativamente, la superficie 10b viene costruita come porzione di superficie conica a direttrice curvilinea, avente vertice in "0" ed approssimante il condilo 9' naturale.

La superficie llb viene generata come superficie coniugata della superficie 10b secondo il citato moto di tipo sferico ad un grado di libertà.

In pratica, secondo quanto illustrato nella figura 4, il dispositivo 1 ortopedico comprende una coppia 17 sferica in corrispondenza del primo condilo 9, le superfici 10b, llb di carico in corrispondenza del secondo condilo 9' e le aste 20, 21 fra il primo ed il secondo condilo 9, 9', in corrispondenza della cavità 12.

Tale forma realizzativa del dispositivo 1 consente di preservare le parti sane dell'articolazione 2, come ad esempio i legamenti crociati, senza dover necessariamente recidere o manipolare tutta la zona dell'articolazione .

La protesi 1 così definita presenta quindi un accoppiamento sferico, comunemente noto come "ball and socket" e due legamenti che servono per vincolare il moto e ridurre i gradi di libertà da tre a uno.

Non essendo questi legamenti, unitamente al "ball and socket" in grado di sopportare elevati carichi di compressione, la protesi 1 comprende delle superfici coniugate di carico per portare i carichi, dove tali superfici di carico non impediscono il moto del dispositivo 1.

Una terza preferita forma realizzativa di un dispositivo I ortopedico secondo la presente invenzione, illustrata nelle figure 5 e 6, comprende anch/essa un primo componente 10 destinato ad essere rigidamente accoppiato con il femore 4 ed un secondo componente 11 destinato ad essere rigidamente accoppiato con la tibia 5.

II primo ed il secondo componente 10, 11 presentano una rispettiva superficie IOa, Ila di guida e/o di contatto del dispositivo 1 che lavorano a contatto fra loro.

In altre parole, le superfici IOa e Ila sono le superfici di contatto fra i componenti 10 e 11 destinate a guidare il dispositivo 1 ortopedico.

Le superfici IOa e Ila sono definite come porzioni rispettivamente della citata superficie conica SI e della citata superficie conica S2.

Vantaggiosamente, i componenti 10 e 11 sono realizzati in modo che le superfici IOa, Ila di contatto destinate a guidare l'articolazione siano posizionate fra i due condili 9, 9' del femore.

In pratica, per realizzare le superfici IOa ed Ila à ̈ stata selezionata la corrispondente porzione delle superfici Si ed S2 assoidi del moto localizzata fra i condili 9, 9' del femore 4.

Tale posizione à ̈ la preferita in quanto nel femore 4 à ̈ normalmente presente la citata cavità 12 che si sviluppa nel femore 4 stesso fra i due condili 9, 9' fino ad essere molto prossima agli assordi Si, S2 del moto sferico al quale à ̈ stato approssimato il moto reale dell'articolazione 2.

Selezionando le superfici IOa, Ila di contatto esclusivamente in tale posizione pertanto à ̈ richiesta una minima lavorazione sulle ossa, sia sul femore 4 che sulla tibia 5.

Secondo quanto meglio illustrato nella figura 6, in tale posizione sono altresì previsti dei mezzi 13 di collegamento delle due superfici IOa e Ila.

Tali mezzi 13 di collegamento comprendono degli elementi flessibili del tutto analoghi, come forma e funzionalità, a quelli descritti nella domanda di brevetto W02007/074387 e di seguito brevemente descritti.

I mezzi 13 di collegamento comprendono una serie di elementi 14, 15 e 16 flessibili, preferibilmente di tipo laminare.

Tali elementi 14, 15, 16 sono vincolati alle superfici IOa, Ila di guida e sono anch'essi localizzati in corrispondenza della cavità 12.

In particolare, l'elemento 14 à ̈ fissato, in sostanziale corrispondenza di una propria prima estremità, in una porzione dell'elemento 11 in corrispondenza della superficie Ila.

L'elemento 14 à ̈ altresì fissato, in sostanziale corrispondenza di una sua seconda estremità in una porzione dell'elemento 10 in corrispondenza della superficie IOa.

L'elemento 14 si colloca in parte sulla superficie Ila, dalla porzione del componente 11 in cui à ̈ attaccato allo stesso fino all'asse istantaneo di rotazione nell'istante considerato e si avvolge in parte sulla superficie IOa, dall'asse istantaneo di rotazione nell'istante considerato fino alla porzione del componente 10 al quale à ̈ attaccato.

Man mano che la tibia 5 si muove relativamente al femore 4 l'elemento 14 flessibile si svolge dalla superficie 10a e si dispone sulla superficie Ila o viceversa.

L'elemento 15 à ̈ fissato, in sostanziale corrispondenza di una propria prima estremità, in una seconda porzione dell'elemento 10 in corrispondenza della superficie IOa. L'elemento 15 à ̈ altresì fissato, in sostanziale corrispondenza di una sua seconda estremità in una seconda porzione dell'elemento 11 in corrispondenza della superficie Ila.

L'elemento 15 si avvolge in parte sulla superficie IOa, dalla porzione del componente 10 in cui à ̈ attaccato allo stesso fino all'asse istantaneo di rotazione nell'istante considerato ed in parte sulla superficie Ila, dall'asse istantaneo di rotazione nell'istante considerato fino alla porzione del componente 11 al quale à ̈ attaccato.

Man mano che la tibia 5 si muove relativamente al femore 4 l'elemento 15 flessibile si svolge dalla superficie 10a e si avvolge alla superficie Ila o viceversa.

Preferibilmente, l'elemento 15 flessibile à ̈ avvolto alle superfici IOa, Ila di guida con modalità speculare rispetto all'elemento 14 flessibile.

L'elemento 16 flessibile à ̈ disposto simmetricamente all'elemento 14 flessibile rispetto all'elemento 15 flessibile .

L'elemento 16 à ̈ fissato, in sostanziale corrispondenza di una propria prima estremità, in una porzione dell'elemento 11 in corrispondenza della superficie Ila, da parte opposta dell'elemento 14 flessibile rispetto all'elemento 15 flessibile.

L'elemento 16 à ̈ altresì fissato, in sostanziale corrispondenza di una sua seconda estremità in una porzione dell'elemento 10 in corrispondenza della superficie IOa, da parte opposta dell'elemento 14 flessibile rispetto all'elemento 15 flessibile.

L'elemento 16 si colloca in parte sulla superficie Ila, dalla porzione del componente 11 in cui à ̈ attaccato allo stesso fino all'asse istantaneo di rotazione nell'istante considerato e si avvolge in parte sulla superficie IOa, dall'asse istantaneo di rotazione nell'istante considerato fino alla porzione del componente 10 al quale à ̈ attaccato.

Man mano che la tibia 5 si muove relativamente al femore 4 l'elemento 16 flessibile si svolge dalla superficie 10a e si dispone sulla superficie Ila o viceversa.

Gli elementi 14, 15 e 16 come disposti consentono alle superfici IOa e Ila cioà ̈ ai componenti 10 e 11 della protesi 1 di rotolare l'uno sull'altro senza strisciare. Vantaggiosamente le superfici IOa, Ila di guida destinate a rotolare una sull'altra senza strisciare sono altresì opportunamente sagomate per tenere conto dello spessore non nullo degli elementi 14, 15, 16 flessibili .

Si osservi che in questa configurazione sono necessari tre elementi flessibili perché il punto "0" centro del moto sferico à ̈ virtuale, cioà ̈ non definito fisicamente mediante un accoppiamento sferico come nella soluzione precedente ed in quella che sarà meglio descritta in seguito.

Secondo quanto illustrato in particolare nella figura 5, i componenti 9 e 10 comprendono delle superfici 10b e llb di lavoro o di carico fra loro in contatto, sostanzialmente analoghe a quelle descritte in precedenza.

La presenza di tali superfici 10b e llb di carico à ̈ particolarmente vantaggiosa in quanto le superfici 10a e Ila che servono per guidare l'articolazione 2 hanno preferibilmente una ridotta estensione medio laterale. Preferibilmente, come accennato, le superfici 10b, llb di carico sono realizzate mediante le superfici coniche SI, S2 assoidi del moto.

Più precisamente, le superfici 10b, realizzate come replica dei condili naturali, sono attaccate alla superficie assoide Si.

Dalla rotazione della superficie SI sulla superficie S2 assoidi del moto si costruiscono le superfici llb associate alla superficie S2 stessa.

Alternativamente le superfici 10b di carico sono preferibilmente realizzate come porzioni di superfici coniche a direttrice curvilinea aventi vertice in "0", approssimanti i condili naturali.

Vantaggiosamente, le superfici llb di carico costruite con la stessa procedura illustrata in precedenza risultano anch'esse porzioni di superfici coniche a direttrice curvilinea aventi vertice in "0".

Le superfici 10b, llb coniugate di carico servono per trasmettere prevalentemente le forze fra i segmenti 4, 5 ossei.

Il componente 10 della protesi 1 associabile al femore 4 presenta pertanto, con riferimento alla figura 5 guardandola da sinistra verso destra, una prima parte presentante la superficie 10b di carico, una parte centrale, superficie IOa, definita come porzione della superficie SI assoide del moto sferico ed una terza parte presentante nuovamente una superficie 10b di carico.

Specularmente, il componente 11 della protesi 2 associabile alla tibia presenta, con riferimento alla figura 5 guardandola da sinistra verso destra, una prima porzione modellata come superficie llb coniugata della prima superficie 10b di carico prevista nel primo componente 10, una parte centrale modellata come una porzione dell'assoide S2 del moto sferico ed una terza porzione modellata come superficie llb coniugata della seconda superficie 10b di carico del componente 10.

In pratica, in questa forma realizzativa, il moto relativo dei componenti 10 e 11 avviene come se gli stessi fossero vincolati da una coppia sferica e lo stesso moto relativo vincolato dalle superfici 10a ed Ila, che definiscono proprio delle superfici di guida, in modo da lasciare un solo grado di libertà al dispositivo 1.

Con riferimento alla figura 7, si osserva una quarta forma realizzativa di un dispositivo 1 ortopedico secondo la presente invenzione. In tale quarta forma realizzativa, il dispositivo 1 ortopedico secondo la presente invenzione comprende ancora un primo componente 10 destinato ad essere rigidamente accoppiato con il femore 4 ed un secondo componente 11 destinato ad essere rigidamente accoppiato con la tibia 5.

Il dispositivo 1 comprende un accoppiamento sferico cioà ̈ una coppia sferica 22 centrata nel citato punto fisso "0" del moto sferico localizzato nel condilo 9 del femore 4.

La coppia sferica 22 comprende, nella preferita forma realizzativa illustrata a titolo di esempio, una sede 23 sferica ricavata nel componente 11 entro la quale si muove una porzione 24 di sfera ricavata nel primo componente 10.

In altre parole la coppia sferica 22 comprende la porzione 24 sferica convessa associata al femore 4 ed una corrispondente porzione concava della superficie 23 sferica associata alla tibia 5 dove la prima superficie 24 sferica à ̈ impegnata nella seconda superficie 23 sferica a definire la coppia sferica 22.

Per guidare e vincolare la coppia 22 sferica e quindi il dispositivo 1, lo stesso comprende una seconda coppia di superfici 25, 26, la prima associata al femore 4 e la seconda associata alla tibia 5.

Le superfici 25, 26 coniugate sono porzioni delle citate superfici coniche Si, S2 che sono le superfici assordi del moto sferico opportunamente replicate nella zona di interesse.

In pratica, il componente 10 presenta la superficie 25 di guida ed il componente 11 presenta la superficie 26 di guida coniugata della superficie 25.

Le superfici 25, 26 di guida assolvono, in pratica, lo stesso compito deputato alle superfici 10a, Ila di guida della forma realizzativa illustrata nella figura 5.

Vantaggiosamente le superfici 25, 26 sono previste e posizionate lateralmente nel condilo 9', rimanendo preferibilmente nell'ingombro naturale del ginocchio 3. Secondo quanto schematizzato in particolare nella figura 8, le superfici 25, 26 coniche sono vincolate a rotolare l'una sull'altra mediante dei mezzi 27 di collegamento. I mezzi 27 di collegamento comprendono una coppia di elementi 28, 29 flessibili.

Gli elementi 28, 29 flessibili sono disposti in modo da consentire alle superfici 25 e 26 di rotolare l'una sull'altra senza strisciare.

Si osservi che, come accennato, in questa forma realizzativa à ̈ prevista una sola coppia di elementi flessibili in quanto i segmenti ossei 4, 5 sono fra loro vincolati anche mediante la coppia sferica 22.

Gli elementi 28, 29 sono vincolati alle superfici 25, 26 di guida e sono anch'essi localizzati lateralmente nel condilo 9'.

In particolare, l'elemento 28 à ̈ fissato, in sostanziale corrispondenza di una propria prima estremità, in una porzione dell'elemento 11 in corrispondenza della superficie assoide 26.

L'elemento 28 à ̈ altresì fissato, in sostanziale corrispondenza di una sua seconda estremità in un una porzione dell'elemento 10 in corrispondenza della superficie assoide 25.

L'elemento 28 si colloca in parte sulla superficie 26, dalla porzione del componente 11 in cui à ̈ attaccato allo stesso fino all'asse istantaneo di rotazione nell'istante considerato e si avvolge in parte sulla superficie 25, dall'asse istantaneo di rotazione nell'istante considerato fino alla porzione del componente 10 al quale à ̈ attaccato.

Man mano che la tibia 5 si muove relativamente al femore 4 l'elemento 28 flessibile si svolge dalla superficie 25 e si dispone sulla superficie 26 o viceversa.

L'elemento 29 à ̈ fissato, in sostanziale corrispondenza di una propria prima estremità, in una seconda porzione dell'elemento 10 in corrispondenza della superficie 25. L'elemento 29 à ̈ altresì fissato, in sostanziale corrispondenza di una sua seconda estremità in un una seconda porzione dell'elemento 11 in corrispondenza della superficie 26.

L'elemento 29 si avvolge in parte sulla superficie 25, dalla porzione del componente 10 in cui à ̈ attaccato allo stesso fino all'asse istantaneo di rotazione nell'istante considerato ed in parte sulla superficie 26, dall'asse istantaneo di rotazione nell'istante considerato fino alla porzione del componente 11 al quale à ̈ attaccato.

Man mano che la tibia 5 si muove relativamente al femore 4 l'elemento 28 flessibile si svolge dalla superficie 25 e si avvolge alla superficie 26 o viceversa.

Preferibilmente, l'elemento 29 flessibile à ̈ avvolto alle superfici 25, 26 di lavoro con modalità speculare rispetto all'elemento 28 flessibile.

Preferibilmente, le superfici 25 e 26 di guida nonché i mezzi 27 di collegamento flessibili sono previsti dalla parte del condilo 9' mentre la coppia sferica 22 à ̈ prevista in corrispondenza del primo condilo 9 mediale. Il dispositivo 1 ortopedico illustrato nella figura 7 comprende una coppia di superfici 10b, llb di carico fra loro coniugate.

Le superfici 10b, llb coniugate sono preferibilmente disposte in corrispondenza del condilo 9' e ricavate come superfici coniugate.

Preferibilmente, come accennato per altre forme realizzative, la superficie 10b à ̈ ricostruita come il condilo del femore e la corrispondente superficie llb à ̈ generata come profilo coniugato della superficie 10b sulla base del moto sferico che approssima il moto spaziale reale del ginocchio 3.

Alternativamente le superfici 10b di carico sono preferibilmente realizzate come porzioni di superfici coniche a direttrice curvilinea aventi vertice in "0", approssimanti i condili naturali.

Vantaggiosamente, le superfici llb di carico costruite con la stessa procedura illustrata in precedenza risultano anch'esse porzioni di superfici coniche a direttrice curvilinea aventi vertice in "O".

In pratica, in questa forma realizzativa, il moto relativo dei componenti 10 e 11 à ̈ definito dalla coppia sferica 22 ed à ̈ vincolato dalle superfici 25 e 26 in modo da lasciare un solo grado di libertà al dispositivo 1.

La terza e la quarta forma realizzativa illustrate in precedenza risultano estremamente vantaggiose se utilizzate come secondo impianto o impianto di revisione .

In taluni casi, nel fallimento della protesi primaria, o in presenza di distruzioni articolari massive, Ã ̈ infatti necessario utilizzare protesi maggiormente vincolate da impiantare con un secondo intervento di sostituzione della prima protesi con una seconda.

L'invenzione così concepita à ̈ suscettibile di evidente applicazione industriale; può essere altresì oggetto di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo; tutti i dettagli possono essere sostituiti, inoltre, da elementi tecnicamente equivalenti.

Claims (18)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo ortopedico per la connessione mobile di un primo ed un secondo segmento osseo (4, 5), detto dispositivo comprendendo un primo componente (10) associabile a detto primo segmento osseo (4) ed un secondo componente (11) associabile a detto secondo segmento osseo (5), dei mezzi (13, 17, 20, 21, 22, 27, 30, 31) di connessione di detto primo componente (10) e di detto secondo componente (11) per unire tra loro detti primo e secondo componente (10, 11), dei mezzi (10a, Ila, 17, 20, 21, 22, 25, 26, 30, 31) di vincolo del moto relativo fra detto primo componente (10) e detto secondo componente (11) per imporre a detti primo e secondo componente (10, 11) un moto relativo sferico ad un grado di libertà, il dispositivo ortopedico essendo caratterizzato dal fatto che tramite detti mezzi (13, 17, 20, 21, 22, 27, 30, 31) di connessione e detti mezzi (10a, Ila, 17, 20, 21, 22, 25, 26, 30, 31) di vincolo il primo ed il secondo componente (10, 11) risultano accoppiati virtualmente o fisicamente mediante una coppia cinematica sferica avente centro in corrispondenza di un punto (O) che à ̈ centro di un moto sferico approssimante il moto spaziale reale relativo fra il primo segmento (4) osseo ed il secondo segmento (5) osseo, detti mezzi (10a, Ila, 17, 20, 21, 22, 25, 26, 30, 31) di vincolo limitando ad uno i gradi di libertà di detta coppia cinematica sferica.
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto primo componente (10) presenta almeno una superficie (10b) di carico disposta in sostanziale corrispondenza di un condilo (9) di detto primo segmento (4) osseo, detto secondo componente (11) presentando una superficie (llb) di carico coniugata di detta superficie (10b) di carico prevista in detto primo componente (10).
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detto primo componente (10) presenta una seconda superficie (10b) di carico in corrispondenza di un secondo condilo (9')/detto secondo componente (11) presentando una seconda superficie (llb) di carico coniugata di detta seconda superficie (10b) di carico prevista in detto primo componente (10).
4. 4. Dispositivo ortopedico secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detta superficie (10b) di carico prevista in detto primo componente (10) replica un condilo (9) di detto primo segmento (4) osseo.
5. 5. Dispositivo ortopedico secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detta superficie (10b) di carico à ̈ realizzata come porzioni di superfici coniche a direttrice curvilinea aventi vertice in detto punto (O) centro del moto sferico approssimante il moto spaziale reale relativo fra il primo segmento (4) osseo ed il secondo segmento (5) osseo.
6. 6. Dispositivo ortopedico secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detta superficie (llb) di carico coniugata di detta superficie (10b) di carico prevista in detto primo componente (10)Ã ̈ definita come una porzione di una superficie conica a direttrice curvilinea aventi vertice in detto punto (O) centro del moto sferico approssimante il moto spaziale reale relativo fra il primo segmento (4) osseo ed il secondo segmento (5) osseo.
7. 7. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi (IOa, Ila, 17, 20, 21, 22, 25, 26, 30, 31) di vincolo comprendono delle aste (20, 21) di guida operativamente attive fra detto primo componente (10) e detto secondo componente (11).
8. 8. Dispositivo secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che dette prima e seconda asta (20, 21) sono posizionate come i legamenti crociati di un'articolazione di ginocchio, detti primo e secondo segmento (4, 5) osseo essendo rispettivamente definiti da femore (4) e tibia (5).
9. 9. Dispositivo secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che dette prima e seconda asta (20, 21) sono definite da detti legamenti crociati.
10. 10. Dispositivo ortopedico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 7 a 9, caratterizzato dal fatto che dette aste (20, 21) di guida sono definite da porzioni di legamento naturale o artificiale o biologico.
11. 11. Dispositivo ortopedico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detti mezzi (13, 17, 20, 21, 22, 27, 30, 31)di connessione comprendono una coppia (17, 22) sferica per l'accoppiamento di detto primo componente (10) con detto secondo componente (11), detta coppia sferica (17, 22) avendo centro in corrispondenza di detto punto (O) fisso.
12. 12. Dispositivo ortopedico secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detto primo componente (10) comprende una porzione (19, 24) conformata a sfera e detto secondo componente (11) comprende una sede (18, 24) sferica, detta porzione (19, 24) conformata a sfera essendo vincolata a muoversi in detta sede (18, 24) sferica.
13. 13. Dispositivo ortopedico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detti primo e secondo componente (10, 11) comprendono rispettivamente una prima ed una seconda superficie (IOa, H a, 25, 26) di guida fra loro coniugate e definite come porzione di una prima e di una seconda superficie (SI, S2) rigata a direttrice curvilinea assoidi di detto moto sferico avente centro in detto punto (O) fisso, detto moto sferico rappresentando l'approssimazione del moto spaziale reale relativo fra detto primo segmento (4) osseo e detto secondo segmento (5) osseo, dette prima e seconda superficie (IOa, Ila, 25, 26) di guida definendo almeno parzialmente detti mezzi (IOa, Ila, 17, 20, 21, 22, 25, 26, 30, 31) di vincolo.
14. 14. Dispositivo secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che detti mezzi (13, 17, 20, 21, 22, 27, 30, 31) di connessione comprendono almeno un primo ed un secondo elemento (14, 15, 28, 29) flessibile attaccati a detto primo e a detto secondo componente (10, 11) in corrispondenza di dette prima e seconda superficie (IOa, Ila) di guida.
15. 15. Dispositivo ortopedico secondo la rivendicazione 13 o 12, caratterizzato dal fatto che dette prima e seconda superficie (IOa, Ila) di guida sono posizionate in sostanziale corrispondenza di una porzione centrale di detti primo e secondo componente (10, 11) ovvero fra un primo ed un secondo condilo (9, 9') di detto segmento (4) osseo.
16. 16. Dispositivo ortopedico secondo la rivendicazione 13 o 12, caratterizzato dal fatto che dette prima e seconda superficie (IOa, Ila) di guida sono posizionate ad un'estremità laterale di detti primo e secondo componente (10, 11).
17. 17. Dispositivo ortopedico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto punto (O) centro di un moto sferico approssimante il moto spaziale reale relativo fra il primo segmento (4) osseo ed il secondo segmento (5) osseo, Ã ̈ posizionato nel condilo (9) mediale del femore (4), detti primo e secondo segmento (4, 5) osseo essendo rispettivamente definiti da femore (4) e tibia (5).
18. 18. Dispositivo ortopedico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto punto (0) centro di un moto sferico approssimante il moto spaziale reale relativo fra il primo segmento (4) osseo ed il secondo segmento (5) osseo, Ã ̈ localizzato in una posizione mediale rispetto al piano medio sagittale di un ginocchio, detti primo e secondo segmento (4, 5) osseo essendo rispettivamente definiti da femore (4) e tibia (5).