PL206106B1

PL206106B1 - Implant for fixing bones

Info

Publication number: PL206106B1
Application number: PL376151A
Authority: PL
Inventors: Claude Mathieu; Robert Frigg; Marco Spichiger; Beat Lechmann
Original assignee: Synthes Gmbhsynthes Gmbh
Priority date: 2002-12-02
Filing date: 2002-12-02
Publication date: 2010-07-30
Also published as: PL376151A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest implant do łączenia kości wykonany przynajmniej z dwóch materiałów, a mianowicie: metalu i tworzywa sztucznego i zaopatrzony przynajmniej w jeden otwór przechodzący przez implant, o osi prostopadłej względnie nachylonej do jego powierzchni, służący do osadzenia elementu do łączenia kości.The subject of the invention is a bone-connecting implant made of at least two materials, namely metal and plastic, and provided with at least one hole through the implant, with an axis perpendicular or inclined to its surface, for mounting the bone-connecting element.

W stanie techniki znane są pł ytki do łączenia odł amów kostnych wykonane z metali, ze stopów metali względnie z tworzyw sztucznych, zwłaszcza z polimerów, jednakże podstawową wadą płytek metalowych jest ich zbyt duża sztywność, zaś płytek z tworzyw sztucznych, które są bardziej elastyczne - niedostateczna wytrzymałość. Ta ostatnia wada występuje zwłaszcza w przypadku, gdy płytki z tworzywa sztucznego są mocowane do kości metalowymi śrubami kostnymi, powodującymi często odłamanie się końcówki płytki.The prior art knows plates for joining bone fractures made of metals, metal alloys or plastics, especially polymers, but the main disadvantage of metal plates is their too high stiffness, and plastic plates, which are more flexible - insufficient strength. The latter drawback occurs especially in the case where the plastic plates are attached to the bone by metal bone screws, often causing the plate tip to break off.

Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych AP nr US 2 001/0014814 A1 znany jest sposób i zespół elementów mających zastosowanie w chirurgii kostnej i służących do łączenia implantów i odłamów kostnych w sposób umożliwiający ich wzajemne zrastanie się . Elementy przeznaczone do zrastania się z kośćmi są wykonane z tworzywa sztucznego, mającego właściwości łączenia się z kośćmi pod działaniem doprowadzonego do nich ciepła. Korzystnie jest to materiał polimerowy albo kompozytowy ulegający resorpcji biologicznej. Opisany system wspomagania zrostu kości może być również stosowany dla kości łączonych przy użyciu implantów, płytek i śrub kostnych.A method and a set of elements used in bone surgery and for connecting implants and bone fragments in a manner enabling their mutual fusion is known from the United States patent application No. US 2,001 / 0014814 A1. The elements intended to fuse with the bones are made of plastic, which has the property of connecting with the bones under the action of heat applied to them. It is preferably a bioresorbable polymer or composite material. The described bone union support system can also be used for bones connected with implants, plates and bone screws.

Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych AP nr US 5 578 034 znany jest system mocowania odłamów kostnych za pomocą płytki mocującej, zaopatrzonej w kilka otworów dla śrub. Śruby kostne, przeznaczone do mocowania płytki do kości, są zaopatrzone w część gwintowaną, gładką część walcową o zmniejszonej średnicy i poszerzony łeb. Łeb ten jest osadzany w zagłębieniach wykonanych wokół otworów na górnej powierzchni płytki. Śruby kostne są zaopatrzone w sprężysty pierścień z kołnierzem, który po przesunięciu go przez gwintowaną część śruby zaciska się na jej gładkiej, walcowej, środkowej części, unieruchamiając śrubę względem płytki. Przedmiot wynalazku nie dotyczy jednak konstrukcji płytki do łączenia ze sobą odłamów kości, a jedynie konstrukcji śruby zapewniającej dobre unieruchomienie płytki względem kości.U.S. Patent No. 5,578,034 discloses a system for securing bone fragments by means of a mounting plate provided with several screw holes. Bone screws, intended for fixing the plate to the bone, have a threaded portion, a smooth cylindrical portion of reduced diameter, and a widened head. The head is set in the recesses made around the holes on the top surface of the plate. Bone screws are provided with a resilient ring with a collar, which, when passed through the threaded part of the screw, clamps onto its smooth, cylindrical, central part, locking the screw against the plate. The subject of the invention, however, does not concern the construction of the plate for joining together bone fragments, but only the construction of the screw ensuring good fixation of the plate with respect to the bone.

Celem wynalazku jest opracowanie takiego implantu do łączenia kości, który zapewni jego właściwą elastyczność oraz dostateczną wytrzymałość, zwłaszcza w miejscach zetknięcia się z metalowymi śrubami kostnymi.The object of the invention is to provide a bone-connecting implant that will ensure its proper flexibility and sufficient strength, especially at the points of contact with metal bone screws.

Cel ten realizuje implant do łączenia kości, stanowiący zwłaszcza płytkę do łączenia odłamów kostnych według wynalazku, który charakteryzuje się tym, że otwór względnie otwory implantu są wyposażone w metalową osłonę, korzystnie w postaci wkładki wykonanej z metalu lub ze stopu metalu różniącego się od materiału implantu i trwale połączonej, korzystnie przez stopienie, z tworzywem sztucznym, z którego wykonany jest implant.This aim is achieved by a bone-connecting implant, in particular the plate for connecting bone fragments according to the invention, characterized in that the hole or holes of the implant are provided with a metal cover, preferably in the form of an insert made of a metal or a metal alloy different from the material of the implant. and permanently connected, preferably by fusion, to the plastic of which the implant is made.

Wkładka ma korzystnie kształt tulei względnie pierścienia, których powierzchnia wewnętrzna stanowi otwór implantu.The insert is preferably in the shape of a sleeve or ring, the inner surface of which forms the implant bore.

Zewnętrzna postać wkładki ma korzystnie w przekroju prostopadłym do osi otworu kształt wielokąta.The outer form of the insert preferably has a polygonal cross-section perpendicular to the axis of the opening.

Implant według wynalazku stanowi korzystnie płytka do łączenia odłamów kostnych, której przynajmniej powierzchnia dolna ma właściwości resorpcji biologicznej z kością, przy czym otwór łączy powierzchnię dolną płytki z jej powierzchnią górnąThe implant according to the invention is preferably a plate for joining bone fragments, at least the lower surface of which has biological resorption properties with the bone, the opening connecting the lower surface of the plate with its upper surface.

Płytka jest wykonana korzystnie z tworzywa sztucznego, zaś jej wkładki są wykonane z metalu względnie ze stopu metalu.The plate is preferably made of plastic and its inserts are made of metal or a metal alloy.

Implant według wynalazku jest korzystnie wykonany z tworzywa sztucznego wybranego z grupy poliaryloeteroketonowej (PAEK).The implant according to the invention is preferably made of a plastic selected from the group of polyaryl ether ketone (PAEK).

Implant według wynalazku jest korzystnie wykonany z tworzywa sztucznego stanowiącego polieteroeteroketon (PEEK).The implant according to the invention is preferably made of a plastic polyetheretherketone (PEEK).

Implant według wynalazku jest korzystnie wykonany z tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknami węglowymi lub włóknami z polieteroeteroketonu.The implant according to the invention is preferably made of a plastic reinforced with carbon fibers or polyetheretherketone fibers.

Wkładki implantu lub inne osłony otworów są korzystnie wykonane z tytanu albo ze stopu tytanu, względnie ze stali implantacyjnej.The implant inserts or other hole covers are preferably made of titanium or a titanium alloy or implantable steel.

Części implantu wykonane z tworzywa sztucznego są korzystnie pokryte warstwą tytanu albo warstwą hydroksylapatytu.The plastic parts of the implant are preferably covered with a titanium layer or a hydroxylapatite layer.

Wkładka imefplantu, stanowiąca osłonę otworu, jest korzystnie zaopatrzona w wystającą z powierzchni implantu tuleję do osadzenia wystającej części śruby kostnej.The implant insert, which is the cover of the opening, is preferably provided with a sleeve protruding from the surface of the implant for mounting the protruding part of the bone screw.

PL 206 106 B1PL 206 106 B1

Tuleja, której otwór stanowi przedłużenie otworu, jest korzystnie wykonana z tworzywa sztucznego.The sleeve, the opening of which is an extension of the opening, is preferably made of plastic.

Wkładka jest korzystnie osadzona w otaczającym go tworzywie sztucznym, z którego wykonany jest implant poniżej jego górnej powierzchni.The insert is preferably embedded in the surrounding plastic of which the implant is made below its upper surface.

Wystająca ponad górną powierzchnię implantu powierzchnia wkładki jest korzystnie nachylona pod kątem od 0,1° do 20° w stosunku do górnej powierzchni implantu.The surface of the insert projecting above the upper surface of the implant is preferably inclined by 0.1 ° to 20 ° with respect to the upper surface of the implant.

Implant według wynalazku jest korzystnie zaopatrzony przynajmniej w dwa otwory, służące do osadzenia w nich elementów mocujących, zwłaszcza śrub kostnych.The implant according to the invention is preferably provided with at least two holes for the mounting of fastening elements, in particular bone screws.

Przynajmniej dwa otwory implantu mają korzystnie osłony, zwłaszcza w postaci wkładek wykonanych z materiału innego niż materiał implantu.The at least two implant holes are preferably provided with covers, in particular in the form of inserts made of a material other than the material of the implant.

Para najbliższych, sąsiadujących ze sobą otworów jest korzystnie wykonana w jednej podwójnej wkładce z metalu.The pair of closest adjacent openings are preferably made in one double metal insert.

Jedna wkładka implantu jest korzystnie wyposażona w kilka otworów, stanowiąc ich osłonę.One implant insert is preferably provided with several holes to cover them.

Implant według wynalazku jest korzystnie wyposażony przynajmniej w jeden element do łączenia kości, osadzony w otworze i stanowiący korzystnie śrubę kostną.The implant according to the invention is preferably provided with at least one bone-connecting element embedded in the hole and preferably constituting a bone screw.

Osadzona w otworze śruba kostna jest korzystnie nachylona względem prostopadłej do powierzchni górnej względnie powierzchni dolnej implantu.The bone screw inserted in the hole is preferably inclined with respect to the perpendicular to the upper surface or the lower surface of the implant.

Badania pacjentów, którym zaszczepiono implant do łączenia kości według wynalazku wykazały, że jest on wystarczająco wytrzymały, a równocześnie elastyczny i po pewnym czasie ulega resorpcji z połączonymi odłamami kostnymi, zapewniając trwałość i odpowiednie cechy fizjologiczne uzyskanego połączenia.Studies of patients who have been vaccinated with the bone fusion implant according to the invention have shown that it is sufficiently strong and at the same time flexible and that it resorbs over time with the connected bone fragments, ensuring the durability and physiological characteristics of the obtained connection.

Implant do łączenia kości według wynalazku jest uwidoczniony w przykładowych rozwiązaniach konstrukcyjnych na rysunku, na którym: fig. 1 - przedstawia płytkę do łączenia odłamów kostnych wykonaną z tworzywa sztucznego i zaopatrzoną w cztery otwory z metalową, prostopadłościenną osłoną, w widoku z góry; fig. 2 - tę samą pł ytkę w przekroju wzdł u ż nym wzdł u ż linii ll-ll na fig. 1; fig. 3 - kszta ł tową płytkę do łączenia odłamów kostnych z osłonami otworów w postaci tulei metalowych, w widoku perspektywicznym; fig. 4 - płytkę według fig. 3 w widoku z góry, a fig. 5 - odmianę konstrukcyjną kształtowej płytki do łączenia odłamów kostnych z przedłużoną osłoną tulejową jednego z otworów.The bone-connecting implant according to the invention is shown in the drawing in exemplary constructional solutions, in which: Fig. 1 - shows a plate for connecting bone fragments made of plastic and provided with four holes with a metal cuboidal cover in top view; Fig. 2 shows the same plate in a longitudinal section along line II-II in Fig. 1; Fig. 3 is a perspective view of a shaped plate for joining bone fragments with hole covers in the form of metal sleeves; Fig. 4 shows the plate according to Fig. 3 in top view, and Fig. 5 - a constructional variant of a shaped plate for joining bone fragments with an extended sleeve casing of one of the openings.

Implant 1 do łączenia kości przedstawiony na fig. 1 i 2 stanowi płytkę służącą do łączenia odłamów kostnych i wykonaną z resorbującego się biologicznie z kością tworzywa sztucznego 7, na przykład polieteroeteroketonu (PEEK). Płytka jest zaopatrzona w cztery okrągłe otwory 2 o osiach 3 prostopadłych do powierzchni płytki i służących do osadzenia nieprzedstawionych na rysunku śrub kostnych. Dolna powierzchnia 5 płytki ma fakturę dostosowaną do zetknięcia z kością. Otwory 2 są wykonane w metalowych wkładkach 4, wykonanych na przykład z tytanu i osadzonych w otaczającym je tworzywie sztucznym 7, korzystnie w trakcie wykonywania płytki w matrycy wtryskarki. Wkładki 4 z tytanu, przedstawione w prawej części fig. 3, mają wysokość mniejszą od grubości płytki i są osadzone w środkowej części otworów 2. Dzięki zastosowaniu wkładek 4, stanowiących metalową osłonę otworów 2, uzyskuje się dokładne i wytrzymałe osadzenie śrub kostnych w otworach płytki, a dzięki temu jej trwałe połączenie z odłamkami kostnymi. Górna powierzchnia 6 płytki z tworzywa sztucznego zapewnia, po określonym czasie, jej resorpcję z organizmem pacjenta.The bone-bonding implant 1 shown in Figs. 1 and 2 is a plate for joining bone fragments and made of a bio-resorbable plastic material 7, for example polyetheretherketone (PEEK). The plate is provided with four round holes 2 with axes 3 perpendicular to the surface of the plate and for the seating of bone screws not shown. The lower surface 5 of the plate is textured to conform to bone contact. The holes 2 are made in metal inserts 4, made for example of titanium and embedded in the surrounding plastic 7, preferably during the making of the plate in the die of the injection molding machine. The titanium inserts 4, shown in the right part of Fig. 3, have a height that is smaller than the thickness of the plate and are embedded in the central part of the holes 2. Due to the use of the inserts 4, which constitute a metal cover of the holes 2, accurate and firm seating of bone screws in the holes of the plate is obtained and thus its permanent connection with bone fragments. The upper surface 6 of the plastic plate ensures its absorption into the patient's body after a certain period of time.

Fig. 3 i 4 przedstawiają implant stanowiący kształtową płytkę do łączenia odłamów kostnych, wykonaną z polieteroeteroketonu (PEEK) i zaopatrzoną w sześć otworów 2, przy czym każda para sąsiadujących obok siebie otworów jest wykonana w jednej wkładce tytanowej 4, mającej w widoku z góry kształt zbliżony do cyfry 8. Otaczające trzy wkładki 4 tworzywo sztuczne stanowi polieteroeteroketon (PEEK) dodatkowo wzmocniony włóknami z PEEK. Wkładki 4 z otworami 2, stanowiącymi gniazda do osadzenia śrub kostnych lub innych elementów mocujących płytkę do kości, są korzystnie osadzane w tworzywie sztucznym w procesie wytwarzania płytki przez umieszczenie ich w matrycy wtryskarki.Figures 3 and 4 show an implant constituting a shaped plate for joining bone fragments, made of polyetheretherketone (PEEK) and provided with six holes 2, each pair of adjacent holes is made in one titanium insert 4 having the shape in top view. similar to number 8. The plastic surrounding the three inserts 4 is made of polyetheretherketone (PEEK) additionally reinforced with PEEK fibers. The inserts 4 with holes 2, constituting the seats for the bone screws or other elements securing the plate to the bone, are preferably embedded in the plastic during the plate-making process by placing them in the die of the injection molding machine.

Płytka do łączenia odłamów kostnych przedstawiona na fig. 5 tym różni się od płytki według fig. 3 i 4, że jeden z otworów 2 płytki (prawy górny na fig. 5) jest zaopatrzony w wystającą z jej górnej powierzchni 7 tuleję 8, służącą do osadzenia w niej wystającej częściowo z płytki śruby kostnej.The plate for joining bone fragments shown in Fig. 5 differs from the plate according to Figs. 3 and 4 in that one of the plate holes 2 (upper right in Fig. 5) is provided with a sleeve 8 protruding from its upper surface 7, serving for embedding a bone screw partially protruding from the plate.

Claims

1. A bone-connecting implant made of at least two materials, namely: metal and plastic, and provided with at least one hole through the implant with an axis perpendicular to its inclined surface, for embedding the bone-connecting element, characterized in that the implant hole or holes (2) are provided with a metal cover, preferably in the form of an insert (4) made of metal or a metal alloy different from the implant material and permanently connected, preferably by fusion, to the plastic (7) of which it is made there is an implant.

2. Implant according to claim Device according to claim 1, characterized in that the insert (4) has the shape of a sleeve or ring, the inner surface of which forms the implant opening (2).

3. Implant according to claim A method according to claim 2, characterized in that the outer shape of the insert (4) has the shape of a polygon in the cross section perpendicular to the axis (2) of the opening.

4. Implant according to claim A plate as claimed in claim 1, characterized in that it is a plate for joining bone fragments, at least the lower surface (5) of which has biological resorption properties with the bone, the opening (2) connecting the lower surface (5) of the plate with its upper surface (6).

5. The implant according to claim 1 A method as claimed in claim 4, characterized in that the plate (1) is made of plastic and its inserts (4) are made of metal or metal alloy.

6. Implant according to claim The process of claim 1 or 4, characterized in that it is made of a plastic selected from the group of polyaryl ether ketone (PAEK).

7. The implant according to claim 1 The process of claim 6, characterized in that it is made of a plastic consisting of polyetheretherketone (PEEK).

8. Implant according to claim The process of claim 5, characterized in that it is made of a plastic reinforced with carbon fibers or polyetheretherketone fibers.

9. The implant according to claim 1 A method according to claim 6, characterized in that its inserts (4) or other opening covers (2) are made of titanium or a titanium alloy, or of implantable steel.

10. The implant according to claim 1 A method as claimed in claim 1, characterized in that its plastic parts are covered with a layer of titanium or a layer of hydroxylapatite.

11. The implant according to claim 1 A device according to claim 1, characterized in that its insert (4), which is the cover of the opening (2), is provided with a sleeve (8) protruding from the surface of the implant for mounting a protruding part of the bone screw.

12. The implant according to claim 1 The sleeve (8), the opening of which is an extension of the opening (2), is made of plastic material.

13. The implant according to claim 1 A device according to claim 1, characterized in that its insert (4) is embedded in the surrounding plastic (7) of which the implant is made below its upper surface (6).

14. The implant according to claim 1 A method according to claim 1 or 4, characterized in that the surface of the insert (4) protruding above the upper surface (6) of the insert (4) is inclined at an angle of 0.1 ° to 20 ° with respect to the upper surface (6) of the implant.

15. The implant according to claim 1 A method as claimed in claim 1, characterized in that it is provided with at least two holes (2) for mounting fastening elements, in particular bone screws.

16. The implant according to claim 16 A device according to claim 1, characterized in that at least two of its openings (2) have covers, in particular in the form of inserts (4) made of a material other than the implant material.

17. The implant according to claim 1 16. A method as claimed in claim 16, characterized in that the pair of closest adjacent openings (2) are made in one double metal insert (4).

18. The implant according to claim 1 17. A method according to claim 17, characterized in that one insert (4) is provided with several openings (2), constituting a cover for them.

19. The implant according to claim 1 A method as claimed in claim 1, characterized in that it is provided with at least one bone-connecting element embedded in the hole (2) and is preferably a bone screw.

20. The implant according to claim 1 19. The method according to claim 19, characterized in that the bone screw set in the hole (2) is inclined with respect to the perpendicular to the upper surface (5) or the lower surface (6) of the implant.