RU2112451C1 - Fastening element implantable into body tissue for fixing prostheses, artificial joints, etc - Google Patents
Fastening element implantable into body tissue for fixing prostheses, artificial joints, etc Download PDFInfo
- Publication number
- RU2112451C1 RU2112451C1 RU94013448A RU94013448A RU2112451C1 RU 2112451 C1 RU2112451 C1 RU 2112451C1 RU 94013448 A RU94013448 A RU 94013448A RU 94013448 A RU94013448 A RU 94013448A RU 2112451 C1 RU2112451 C1 RU 2112451C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thread
- grooves
- fastener according
- groove
- tissue
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к крепежным элементам, имплантируемым в ткань для закрепления протезов, например, ампутационных протезов, частей искусственных суставов и т.п., изготавливаемым из материалов, совместимых с тканью. Более конкретно, изобретение относится к крепежным элементам, имеющим форму тела вращения с наружной резьбой, выполненной по меньшей мере на части их окружной поверхности, начиная от входного конца. The invention relates to fasteners implanted in a fabric for fixing prostheses, for example, amputation prostheses, parts of artificial joints, etc., made from materials compatible with the fabric. More specifically, the invention relates to fasteners having the form of a body of revolution with an external thread made at least on a part of their circumferential surface, starting from the input end.
В области стоматологии, например, имплантируемые штифты описанного выше типа на протяжении многих лет используются с большим успехом для закрепления одиночных искусственных зубов и зубных мостов. Например, патент из US-A-5064425 описывает такие крепежные элементы, или штифты, предназначенные для установки в предварительно высверленное в костной ткани отверстие. После ввинчивания штифта в отверстие он соединяется с тканью путем сращивания на протяжении довольно длительного промежутка времени (около 4 месяцев). После этого верхняя часть штифта подготавливается для присоединения зуба или зубного моста, в большинстве случаев, с использованием соответствующих проставок. In the field of dentistry, for example, implantable pins of the type described above have been used for many years to fix single artificial teeth and dental bridges. For example, the patent from US-A-5064425 describes such fasteners, or pins, intended for installation in a pre-drilled hole in the bone tissue. After screwing the pin into the hole, it connects to the fabric by splicing over a rather long period of time (about 4 months). After that, the upper part of the pin is prepared for joining a tooth or dental bridge, in most cases, using the appropriate spacers.
Обычно такой крепежный элемент или штифт содержит титановый стержень с наружной резьбой, окружная поверхность которого, контактирующая с тканью, включая, таким образом, и резьбу, для оптимального соединения с окружающей тканью имеет особую структуру. Эта особенность состоит в том, что поверхность имеет большое количество микроуглублений, образующих точки соединения с примыкающими клетками ткани и приростом этих клеток (US-A-43330891 и EP-0338576). С помощью передовой хирургической техники, специально разработанной для этих целей, достигнуто требуемое взаимодействие между имеющей микроуглубления поверхностью имплантируемого элемента и клетками ткани и приростом этих клеток, обеспечивающее требуемое биологическое закрепление. Typically, such a fastener or pin comprises a titanium rod with an external thread, the circumferential surface of which is in contact with the fabric, including, thus, the thread, for optimal connection with the surrounding fabric has a special structure. This feature consists in the fact that the surface has a large number of microdepths that form connection points with adjacent tissue cells and the growth of these cells (US-A-43330891 and EP-0338576). With the help of advanced surgical equipment specially developed for these purposes, the required interaction between the micro-recessed surface of the implantable element and tissue cells and the growth of these cells, which provides the required biological fixation, is achieved.
Сравнительные клинические испытания таких имплантантов показали, что штифты имеют отличные крепежные свойства с точки зрения противостояния осевым нагрузкам. Comparative clinical trials of such implants showed that the pins have excellent fastening properties in terms of withstanding axial loads.
Однако, в связи с предполагаемым в настоящее время использованием таких штифтов для закрепления частей протезов, в частности, различного рода искусственных суставов, таких как суставы пальцев, бедра, рук и т.п., становится очевидным, что необходимо также обратить внимание на устойчивость штифта против к кручения, которое может возникнуть из-за неосевых нагрузок. Такая устойчивость необходима, чтобы предотвратить выпадение штифта, которое может явиться результатом повторяющихся скручивающих нагрузок, если они каждый раз будут вызывать поворот штифта. Даже если штифт после подобного поворота прочно срастется с тканью в своем новом положении, его способность удерживаться в окружающей ткани будет существенно понижена. However, in connection with the currently proposed use of such pins to secure parts of prostheses, in particular, various kinds of artificial joints, such as the joints of the fingers, thighs, arms, etc., it becomes obvious that it is also necessary to pay attention to the stability of the pin against torsion, which may occur due to non-axial loads. Such stability is necessary to prevent the pin from falling out, which may result from repeated torsional loads if they cause the pin to rotate each time. Even if the pin after such a rotation firmly fuses with the fabric in its new position, its ability to retain in the surrounding tissue will be significantly reduced.
Целью настоящего изобретения является преодоление описанных выше проблем и трудностей и создание штифта, обладающего существенно повышенной устойчивостью против кручения при его использовании по сравнению с известными штифтами, сохраняющего в тоже время способность противостоять осевым нагрузкам и таким образом, менее склонного к выпадению. The aim of the present invention is to overcome the above problems and difficulties and to create a pin with significantly increased resistance to torsion when used in comparison with the known pins, while maintaining the ability to withstand axial loads and, thus, less prone to loss.
В соответствии с одним аспектом изобретения предлагается крепежный элемент для имплантации в ткань из материала, совместимого с тканью, в форме по существу осесимметричного тела вращения, имеющего центральную ось, имеющий внешнюю окружную поверхность с винтовой резьбой и паз, выполненный по меньшей мере поперек одного ее витка с возможностью врастания в него ткани после имплантации в нее крепежного элемента с образованием стопора, предотвращающего вращение указанного элемента в ткани. In accordance with one aspect of the invention, there is provided a fastener for implanting into a fabric from a material compatible with the fabric, in the form of a substantially axisymmetric rotation body having a central axis having an outer circumferential surface with a screw thread and a groove made at least across one of its turns with the possibility of tissue ingrowth into it after implantation of a fastening element into it with the formation of a stopper that prevents rotation of the specified element in the tissue.
Глубина пазов предпочтительно соответствует глубине резьбы. The depth of the grooves preferably corresponds to the depth of the thread.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения пазы образованы по меньшей мере одной пересекающей витки резьбы спирально выполненной канавкой, шаг которой существенно больше шага резьбы. Пазы могут быть также образованы канавками, проходящими параллельно оси штифта и пересекающими витки резьбы. In a preferred embodiment of the invention, the grooves are formed of at least one intersecting thread winding in a helically grooved, the pitch of which is substantially greater than the thread pitch. The grooves can also be formed by grooves running parallel to the axis of the pin and intersecting the threads.
Если канавка выполнена в форме спирали, желательно, чтобы ее шаг был по меньшей мере в три раза больше, чем шаг резьбы. If the groove is in the form of a spiral, it is desirable that its pitch is at least three times greater than the pitch of the thread.
Пазы в соседних витках могут быть расположены на расстоянии друг от друга вдоль воображаемой спиральной линии. The grooves in adjacent turns can be spaced apart from each other along an imaginary spiral line.
Две или более спиральных канавки могут быть выполнены на окружной поверхности элемента. Например, несколько спиральных канавок одного направления и шага могут быть выполнены на некотором расстоянии друг от друга по окружности штифта. Каждая из этих канавок может проходить по всей его резьбовой поверхности. Two or more spiral grooves can be made on the circumferential surface of the element. For example, several spiral grooves of the same direction and pitch can be made at some distance from each other around the circumference of the pin. Each of these grooves may extend over its entire threaded surface.
Пазы также могут быть образованы канавками, проходящими параллельно оси элемента. В предпочтительном варианте выполнения такие канавки проходят по меньшей мере через пять соседних витков резьбы. Такие осевые канавки также могут быть смещены одна относительно другой в продольном направлении. Grooves can also be formed by grooves running parallel to the axis of the element. In a preferred embodiment, such grooves extend through at least five adjacent threads. Such axial grooves can also be offset relative to one another in the longitudinal direction.
В предпочтительном варианте эти канавки имеют клиновидную форму поперечного сечения. Гребни витков резьбы в предпочтительном варианте скруглены, а ширина определяющей внутренний диаметр резьбы впадины между двумя соседними поверхностями резьбовой выемки существенно больше, чем у обычных винтов для общетехнических целей. In a preferred embodiment, these grooves are wedge-shaped in cross section. The threads of the thread turns are preferably rounded, and the width of the depression determining the internal diameter of the thread between the two adjacent surfaces of the threaded recess is substantially larger than that of conventional screws for general technical purposes.
Примеры предпочтительных вариантов выполнения изобретения описаны ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, где на фиг. 1 изображен общий вид сбоку обычного штифта; на фиг. 2 - вид сверху на элемент, представленный на фиг. 1; на фиг. 3 - часть поперечного сечения резьбы элемента, изображенного на фиг. 1, и показывает профиль резьбы; на фиг. 4 - вид в аксонометрии штифта, выполненного согласно первому варианту изобретения; на фиг. 5 - вид в аксонометрии части штифта, выполненного согласно второму варианту изобретения; на фиг. 6 - в увеличенном виде часть фиг.5 и подробно показывает внешнюю окружную поверхность штифта. Examples of preferred embodiments of the invention are described below with reference to the accompanying drawings, in which FIG. 1 is a side elevational view of a conventional pin; in FIG. 2 is a plan view of the element of FIG. one; in FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the thread of the element of FIG. 1, and shows a thread profile; in FIG. 4 is a perspective view of a pin made according to a first embodiment of the invention; in FIG. 5 is a perspective view of a portion of a pin according to a second embodiment of the invention; in FIG. 6 is an enlarged view of part of FIG. 5 and shows in detail the outer circumferential surface of the pin.
На всех чертежах штифт, предназначенный для имплантации в ткань, например в кость, обозначен цифрой 1. In all the drawings, a pin intended for implantation in tissue, such as bone, is indicated by the
На фиг. 1-3 показан обычный штифт. Такой штифт 1 изготовлен из материала, совместимого с тканью, например из титана, и содержит верхнюю соединительную часть 2 для присоединения элементов протеза, частей искусственного сустава и т.п., и нижнюю крепежную часть 3, которая имеет на своей внешней окружной поверхности винтовую резьбу 4, продолжающуюся до нижнего, или входного конца 6 элемента 1, т.е. того, которым при установке вводят штифт в отверстие, подготовленное в кости или в иной ткани, в которую осуществляется имплантация. На элементе, показанном здесь, резьба 4 - правосторонняя. Подходящая форма профиля такой внешней резьбы показана на фиг 3. На чертеже видно, что вершины 4а профиля резьбы скруглены, а впадины между соседними поверхностями резьбовых выемок спрямлены. In FIG. 1-3, a conventional pin is shown. Such a
Позиция 4b обозначает воображаемую часть резьбовой выемки, которая существовала бы, если бы ее боковые поверхности продолжались наклонно до пересечения. Position 4b denotes the imaginary part of the threaded recess that would exist if its lateral surfaces continued obliquely to the intersection.
Для достижения биологически оптимального закрепления в ткани поверхность по меньшей мере тех участков штифта 1, которые контактируют с тканью, имеет особую структуру, а именно - микроуглубления, расположенные в непосредственной близости друг от друга. В соответствии с принятой в этой области терминологией под термином "микроуглубления" подразумеваются поверхностные углубления размерами от 10 до 300 нм, а под термином "макроуглубления" - от нескольких микрометров до 200 мкм и более. Известны различные методы выполнения микроуглублений и макроуглублений, например описанные соответственно в из US-A-4330891 И EP-0338576. To achieve biologically optimal fixation in the tissue, the surface of at least those portions of the
Эти микроуглубления предназначены для того, чтобы образовывать опорные точки соединения с клетками ткани и приростом этих клеток, и в комбинации с передовой хирургической технологией обеспечивают требуемые условия для желаемого биологического взаимодействия между поверхностью имплантируемого элемента и окружающей тканью. Сравнительные клинические испытания продемонстрировали, что такая структура поверхности обеспечивает превосходное соединение между поверхностью имплантируемого элемента и окружающими клетками ткани. Такая техника закрепления носит название остеоинтеграции. These microdeeps are intended to form reference points of connection with tissue cells and the growth of these cells, and in combination with advanced surgical technology provide the required conditions for the desired biological interaction between the surface of the implanted element and the surrounding tissue. Comparative clinical trials have demonstrated that such a surface structure provides an excellent connection between the surface of the implantable element and the surrounding tissue cells. This fixing technique is called osseointegration.
На фиг. 4-6 показаны два различных варианта формы предлагаемого штифта. В каждом из них штифт имеет форму тела вращения, симметричного относительно центральной оси. Более конкретно, штифт в этих вариантах выполнен в форме цилиндра и имеет на своей внешней поверхности винтовую резьбу 4, форма которой предпочтительно соответствует изображенной на фиг. 3. В каждом из вариантов штифт предпочтительно выполнен из титана или имеет наружный слой титанового покрытия для контакта с костью или иной тканью, в которую он имплантируется. Вариант штифта, изображенный на фиг.4, имеет канавку 5, проходящую по спирали вокруг него относительно его оси от верхнего конца 2 элемента до его нижнего входного конца 6, пересекая каждый виток резьбы 4. Глубина спиральной канавки 5 в точности соответствует глубине резьбы 4. Канавка 5 в предпочтительном варианте имеет клиновидное поперечное сечение поэтому на наружном диаметре резьбы она шире, чем на ее внутреннем диаметре. Как видно из фиг. 4, канавка 5, имеет существенно больший шаг, чем резьба 4, и таким образом образует пазы 7 в каждом витке 8 резьбы 4. Форма поперечного сечения паза 7 соответствует поперечному сечению канавки 5. Во избежание неблагоприятного влияния спиральной канавки при завинчивании штифта в предварительно подготовленное отверстие, она должна огибать его в том же направлении, т.е. быть однонаправленный с резьбой 4. In FIG. 4-6 show two different shape variations of the proposed pin. In each of them, the pin has the shape of a body of revolution symmetrical about the central axis. More specifically, the pin in these embodiments is in the form of a cylinder and has a screw thread 4 on its outer surface, the shape of which preferably corresponds to that depicted in FIG. 3. In each embodiment, the pin is preferably made of titanium or has an outer layer of a titanium coating for contact with bone or other tissue into which it is implanted. The pin variant shown in FIG. 4 has a groove 5 that extends in a spiral around it about its axis from the
Возможны и многие другие варианты конструкции, изображенной на фиг. 4, в рамках настоящего изобретения. Так, возможно выполнение спиральной канавки 5 только на резьбовом участке цилиндрической поверхности элемента 1. В этом случае канавка 5 предпочтительно проходит по меньшей мере через пять витков резьбы 4. Кроме того, несколько спиральных канавок 5, желательно одного и того же направления и шага, могут быть выполнены на некотором расстоянии одна от другой по окружности элемента 1. В другом варианте резьбовая поверхность штифта может быть покрыта короткими продольными канавками, каждая из которых образует паз только на одном витке резьбы, или на нескольких витках. В этом случае отдельные короткие канавки или образованные ими пазы могут лежать на воображаемой спиральной линии, проходящей по окружной поверхности штифта. Штифт, изображенный на фиг. 4, выполнен с возможностью самонарезания резьбы, и может, например, иметь форму, описанную в патенте из US-5064425. Это означает, что он может иметь закрытый входной конец 9 и несколько прорезей 10, проходящих в осевом направлении от входного конца и взаимодействующих со впадинами 11, выполненными в штифте 1 для сбора частиц стружки, образующихся при завинчивании штифта в предварительно выполненное в ткани отверстие. В этой связи прорези 10 имеют соответствующие режущие кромки. Many other variations of the design shown in FIG. 4, within the scope of the present invention. Thus, it is possible to make the spiral groove 5 only on the threaded portion of the cylindrical surface of the
На фиг. 5 и 6 показан другой вариант выполнения пазов 7 поперек винтовой резьбы для предотвращения поворота элемента в соответствии с целью изобретения. В этом варианте вместо спиральных канавок, показанных на фиг. 4, на окружной поверхности опорного элемента выполнены канавки 13, направленные параллельно оси элемента, пересекающие витки резьбы и образующие соответствующие пазы. Канавки 13, как и пазы 7, могут иметь форму клина в поперечном сечении. Кроме того эти канавки в предпочтительном варианте имеют ту же глубину, что и резьба 4, и могут быть расположены как в непосредственной близости друг от друга, так и на большем расстоянии. Эти канавки также могут быть смещены в продольном 'направлении друг относительно друга. Длина канавок позволяет образовывать пазы 12 в нескольких соседних витках 8 резьбы, предпочтительно по меньшей мере в трех соседних витках 8. In FIG. 5 and 6 show another embodiment of the grooves 7 across the screw thread to prevent rotation of the element in accordance with the purpose of the invention. In this embodiment, instead of the spiral grooves shown in FIG. 4,
Как показано на фиг. 5, такие осевые канавки 13 выполнены на каждом из нескольких участков резьбовой поверхности штифта 1, отделенных друг от друга некоторыми промежутками в осевом направлении. В этом случае они должны быть выполнены по меньшей мере на тех участках штифта 1, которые должны нести нагрузку и контактируют с окружающей костной тканью. Из фиг. 6 видно, как канавки 13 образуют пазы 12 в витках резьбы 3. Эксперименты показали, что предлагаемый штифт, снабженный указанными пазами, обладает существенно повышенной устойчивостью против вращения по сравнению с известными. После имплантации штифта окружающая его ткань врастает в эти пазы, образуя эффективные стопоры, предотвращающие его проворачивание под воздействием крутящей нагрузки и таким образом, возможность его вывинчивания. В то же время было замечено, что пазы, предлагаемые в настоящем изобретении, не оказывают вредного влияния ни на функционирование резьбы 4, позволяя завинтить штифт в отверстие, подготовленное в кости или в иной ткани для имплантации, ни на устойчивость штифта в осевом направлении, которая обеспечивается внешней резьбой. As shown in FIG. 5, such
Конечно, важное значение имеет тот факт, что применение канавки, проложенной по внешней резьбе в форме спирали, не ограничивается штифтами, изображенными на фиг. 4 и 5 и обладающими особенностями, описанными в US-A-5064425. Как канавка, показанная на фиг. 4, так и осевые канавки, показанные на фиг. 5, могут, конечно, использоваться для штифтов, не имеющих закрытого входного конца и. свойств самонарезания. Изобретение не ограничивается вариантами, описанными выше со ссылками на чертежи, но допускает и другие варианты в рамках объема, изложенного ниже в формуле изобретения. Так, размеры внешней резьбы 4, вообще говоря, могут не совпадать с размерами, показанными на фиг. 3. Кроме того, такие штифты могут использоваться для внедрения в кожу и для других целей, например в качестве электрических проводников. Штифт в варианте, предложенном в изобретении, может также использоваться для присоединения суставов бедра, но такие штифты, конечно, должны иметь подходящую длину, чтобы обеспечить надежное закрепление внутри кости. В отношении протезов бедра потребность в крепежных элементах, устойчивых против вращения, особенно велика, поскольку ранее известным устройствам крепления присущи значительные недостатки. Известные устройства крепления очень часто имеют тенденцию к выпаданию после относительно короткого срока службы. Of course, it is important that the use of grooves laid along the external thread in the form of a spiral is not limited to the pins shown in FIG. 4 and 5 and having the features described in US-A-5064425. Like the groove shown in FIG. 4 and the axial grooves shown in FIG. 5 can, of course, be used for pins that do not have a closed input end and. self-tapping properties. The invention is not limited to the options described above with reference to the drawings, but allows other options within the scope set forth below in the claims. Thus, the dimensions of the external thread 4, generally speaking, may not coincide with the dimensions shown in FIG. 3. In addition, such pins can be used for insertion into the skin and for other purposes, for example, as electrical conductors. The pin in the embodiment proposed in the invention can also be used to attach the joints of the thigh, but such pins, of course, must have a suitable length to ensure reliable fixation inside the bone. With respect to hip prostheses, the need for anti-rotation fasteners is especially great since previously known fastening devices have significant disadvantages. Known fastening devices very often tend to fall out after a relatively short service life.
Claims (16)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94013448A RU2112451C1 (en) | 1994-04-22 | 1994-04-22 | Fastening element implantable into body tissue for fixing prostheses, artificial joints, etc |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE9301407-4 | 1993-04-27 | ||
RU94013448A RU2112451C1 (en) | 1994-04-22 | 1994-04-22 | Fastening element implantable into body tissue for fixing prostheses, artificial joints, etc |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94013448A RU94013448A (en) | 1996-01-27 |
RU2112451C1 true RU2112451C1 (en) | 1998-06-10 |
Family
ID=20154802
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94013448A RU2112451C1 (en) | 1994-04-22 | 1994-04-22 | Fastening element implantable into body tissue for fixing prostheses, artificial joints, etc |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2112451C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2773293C1 (en) * | 2021-07-29 | 2022-06-01 | Государственное бюджетное учреждение здравоохранения города Москвы городская клиническая больница имени С.П. Боткина департамента здравоохранения города Москвы (ГБУЗ ГКБ им. С.П. Боткина ДЗМ) | Method for blocking the intramedullary rod |
-
1994
- 1994-04-22 RU RU94013448A patent/RU2112451C1/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2773293C1 (en) * | 2021-07-29 | 2022-06-01 | Государственное бюджетное учреждение здравоохранения города Москвы городская клиническая больница имени С.П. Боткина департамента здравоохранения города Москвы (ГБУЗ ГКБ им. С.П. Боткина ДЗМ) | Method for blocking the intramedullary rod |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100295127B1 (en) | Fixed elements implanted in biological tissues to secure prosthetics, artificial joint elements, etc. | |
EP2233108B1 (en) | Bone fixture | |
US6824564B2 (en) | Two-part intersomatic implant | |
JP4278305B2 (en) | Implant | |
EP0531396B1 (en) | Fixture for anchoring in bone tissue | |
RU2114578C1 (en) | Fastening member, device used in prosthetic surgery, method of fixing of fastening member for prosthesis of joint bone tissue and device for securing of load carrying prosthesis in bone tissue | |
US5362236A (en) | Method for attaching a dental fixture in bone tissue | |
EP0237505A1 (en) | Anchoring member for permanent anchorage in bone tissue | |
CN107249509A (en) | A kind of implant | |
CZ284323B6 (en) | Anchoring element for fastening prosthesis or joint mechanism for a reconstructed joint | |
RU2112451C1 (en) | Fastening element implantable into body tissue for fixing prostheses, artificial joints, etc | |
EP0667134B1 (en) | Orthopaedic bone implant | |
RU2063724C1 (en) | Dowel for prosthetics of dental and bone tissues | |
KR20190107462A (en) | Implant fixture |