Костная пластина и фиксирующая система с костной пластиной - RU2560903C2

Чертежи

Показать все 17 чертежа(ей)

Описание

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к костной пластине с несколькими выполненными в направлении ее продольной оси отверстиями для вставки костных винтов, а также к фиксирующей системе для костей с костной пластиной.

Уровень техники

В известной костной пластине этого типа (EP 0760632 B1) отверстия в направлении ее верхней стороны выполнены сферическими, чтобы костный винт мог опираться шаровой нижней стороной своей головки в разных угловых положениях. На нижней стороне пластины рядом с костью отверстия имеют участок меньшего диаметра с частичной резьбой для размещения также костного винта с цилиндрической резьбовой головкой, который должен быть утоплен перпендикулярно плоскости пластины.

В другой костной пластине упомянутого типа (EP 1158915 B1 и EP 1198916 B1) выполнены удлиненные отверстия с внутренней резьбой, которая проходит на одном конце отверстия от верхней стороны костной пластины до ее нижней стороны и имеет периферийный или центральный угол в диапазоне 190-280°. Внутренняя резьба занимает всю глубину удлиненного отверстия, конически сужается к нижней стороне костной пластины и имеет угол конуса 5-20°.

В другой известной костной пластине (EP 1255498 B1) выполнены удлиненные отверстия, которые могут быть овальными, эллиптическими или же прямоугольными или иметь комбинацию этих форм; лишь круглые отверстия явно исключены из этого определения. Удлиненное отверстие комбинировано с круглым отверстием, которое снабжено трехмерным структурированием, которое имеет форму внутренней резьбы или периферийной ламели или язычка. Изображена коническая внутренняя резьба, которая проходит от верхней стороны костной пластины до ее нижней стороны и имеет периферийный или центральный угол 190-280°.

Из DE 19858889 A1 известна фиксирующая система для костей с костной пластиной, имеющей удлиненные отверстия, которые вблизи своей обращенной к кости нижней стороны имеет выступы, проходящие в нижней части отверстия параллельно плоскости пластины. В направлении верхней стороны костной пластины имеются посадочные отверстия для сферических головок костных винтов. Для взаимодействия с выступами костной пластины костный винт имеет под сферической головкой короткую резьбу, которая способна деформировать выступы в отверстии и приспособиться к ним. При этом можно вкручивать костный винт в разных угловых положениях относительно оси сквозных отверстий.

Раскрытие изобретения

В основе изобретения лежит задача создания костной пластины, в которой могут использоваться костные винты разного рода - с коническими и сферическими посадочными поверхностями для удовлетворения различных требований при фиксации сломанной или поврежденной кости. В частности, при фиксации костные фрагменты должны иметь возможность смещения по отношению друг к другу.

Костная пластина имеет преимущественно продолговатое тело из совместимого с тканью жесткого материала, определяющее верхнюю и нижнюю стороны и продольную ось. Поперек плоскости пластины выполнены проемы, состоящие из первого большего и второго меньшего круглых отверстий, причем отверстия пересекаются, образуя кромки, между которыми образован проход для стержня костного винта. Вокруг обоих круглых отверстий предусмотрено радиальное ребро, которое отходит от их стенок и проходит в одной плоскости к центру отверстий. Также в рамках изобретения это ребро проходит в одной плоскости, но не имеет подъема, как резьба. За счет этого в вариантах с огибающим или кольцеобразно замкнутым ребром, что было бы принципиально невозможно в случае нитки резьбы, можно достичь повышения прочности, в частности жесткости.

Костный винт с резьбой на головке может опираться на ребро меньшего круглого отверстия и обеспечивать зацепление для ребра большего круглого отверстия, в результате чего происходит взаимный зажим.

Согласно изобретению этот зажим может привести также к упругой деформации, которая, однако, после вывинчивания костного винта из костной пластины, в основном, не оставляет остаточной деформированной доли, т.е. эта деформация не включает в себя еще пластическую деформацию за пределами чисто упругой доли. Следовательно, после вывинчивания костного винта из костной пластины на нем или на ней не видны никакие заусенцы или канавки. Если же из-за ненадлежащего обращения возникнут поверхностные повреждения, то они имеют обычно вид не канавок, бороздок или заусенцев, а, скорее, поверхностных потертостей.

Согласно предпочтительному варианту большее круглое отверстие имеет три участка, а именно верхний, в форме галтели участок над огибающим ребром, средний, также в форме галтели участок под огибающим ребром и нижний, в форме усеченного конуса участок, который сужается к нижней стороне тела пластины и наибольший диаметр которого меньше диаметра верхнего или среднего участка. Меньшее круглое отверстие имеет верхний участок с наклонной переходной зоной к верхней стороне пластины, средний участок под плоскостью огибающего ребра и наклонно-скругленной поверхностью и нижний цилиндрический или конический участок, диаметр которого меньше диаметра верхнего или среднего участка.

Во всех вариантах используются костные винты с головкой, которая в своей верхней части снабжена резьбой, а в нижней - конической посадочной поверхностью, а именно таким образом, что при ввинчивании вертикально в кость происходит смещение головки относительно проема так, что костные фрагменты при фиксации могут приближаться друг к другу. Предложенная костная пластина обеспечивает также использование костных винтов со сферической посадочной поверхностью на нижней стороне головки. Такие винты со сферической головкой могут ввинчиваться под углом к костной пластине, как это иногда необходимо.

Краткое описание чертежей

Другие подробности изобретения приведены в описании изложенных примеров его осуществления и прилагаемой формуле изобретения.

Чертежи

На чертежах показано:

фиг.1 - вид сверху на проем в костной пластине;

фиг.2 - разрез проема;

фиг.3 - проем в перспективе;

фиг.4 - костный винт в зацеплении с проемом;

фиг.5 - второй вариант костной пластины в перспективе;

фиг.6 - вид проема в разрезе;

фиг.7 - вид проема сбоку;

фиг.8 - костный винт в зацеплении с проемом вместе с увеличенным фрагментом;

фиг.9 - другой вариант костной пластины с огибающим ребром разной высоты в радиальном направлении;

фиг.10 - увеличенный фрагмент части сечения по линии АА и, тем самым, параллельно продольной оси варианта костной пластины из фиг.9 вместе с ввинченным костным винтом;

фиг.11 - сечение по линии АА и, тем самым, параллельно продольной оси варианта костной пластины из фиг.9 вместе с ввинченным костным винтом;

фиг.12 - увеличенный фрагмент части сечения по линии ВВ и, тем самым, параллельно продольной оси варианта костной пластины из фиг.9 вместе с ввинченным костным винтом;

фиг.13 - сечение по линии ВВ и, тем самым, параллельно продольной оси варианта костной пластины из фиг.9 вместе с ввинченным костным винтом;

фиг.14 - еще один вариант костной пластины с огибающим ребром разной высоты в радиальном направлении, в котором ось симметрии огибающего ребра расположена со смещением относительно оси симметрии находящегося под ребром конического участка большего круглого отверстия, а соответствующие радиусы вокруг соответствующей оси симметрии обозначены штрихпунктиром для пояснения их относительного смещения;

фиг.15 - еще один вариант костной пластины из фиг.14 с огибающим ребром разной высоты в радиальном направлении, однако без соответствующих радиусов вокруг соответствующей оси симметрии для пояснения их действительной формы;

фиг.16 - сечение еще одного варианта из фиг.14 и 15 по линии, которая соответствует линии АА из фиг.9 и, тем самым, параллельна продольной оси варианта из фиг.14 и 15, однако без ввинченного костного винта;

фиг.17 - сечение еще одного варианта из фиг.14 и 15 по линии, которая соответствует линии ВВ из фиг.9 и, тем самым, параллельна продольной оси варианта из фиг.14 и 15, однако без ввинченного костного винта.

Подробное описание предпочтительных вариантов

В нижеследующем подробном описании предпочтительных вариантов одинаковыми ссылочными позициями для ясности обозначены, в основном, одинаковые части.

На фигурах изображена часть костной пластины, которая состоит из преимущественно продолговатого тела 1 из совместимого с тканью жесткого материала, в котором выполнен ряд проемов, из которых изображен только один 2. Тело 1 пластины может быть выполнено не только продолговатым, но и овальным, круглым или многоугольным или по своей форме соответствовать соответствующему применению.

Под совместимым с тканью материалом понимаются, например, металлы и их сплавы, обычно применяемые для изготовления имплантатов. Предпочтительные металлы включают в себя титан в любом виде, преимущественно также его сплавы T1A16V4 и TiCp. Предпочтительно могут применяться также стали, например имплантатные стали, например сплав 1.4441.

Другой класс материалов включает в себя для этого также резорбируемые материалы, такие как магний, или резорбируемые полимеры, такие как полилактидный полимер. Это биосовместимый резорбируемый полимер из химически связанных между собой молекул молочной кислоты, который может применяться, как и другие резорбируемые полимеры.

Жесткой костная пластина считается тогда, когда она конструктивно обеспечивает необходимую для ее использования и назначения жесткость. В зависимости от применяемого совместимого с тканью материала это можно гарантировать за счет толщины и ширины пластины.

Так, например, костные пластины для небольших и менее нагруженных участков тела, например костей рук и ног, тоньше и часто менее широкие, чем костные пластины для крупных и сильнее нагруженных участков, например участков голени и бедра.

Костная пластина имеет верхнюю 11 и нижнюю 12 стороны, обычно параллельные ее плоскости, причем нижняя сторона обращена к фиксируемой кости. Проемы 2 выполнены в ряд вдоль продольной оси продолговатого тела 1 пластины и состоят из двух выполненных ступенчатыми круглых отверстий 21, 22, которые проходят поперек плоскости костной пластины и оси 21а, 22а которых пересекают ее продольную ось. Наименьший диаметр отверстия 21 больше наименьшего диаметра отверстия 22, а расстояние между обеими осями 21а, 22а больше наименьшего диаметра отверстия 21.

За счет перекрытия отверстий 21, 22 возникают кромки 23, 24, которые ограничивают друг от друга зоны отверстий и оставляют открытым проход для относительно тонкого стержня костного винта, когда в наклонном положении костного винта он входит из одного отверстия в другое. Периферийные углы стенок отверстий 21, 22 составляют 250° большего отверстия и 220° меньшего отверстия. Возможны колебания на 10° в меньшую и на 20° в большую стороны.

Вследствие жесткости отверстий 21, 22 можно различать верхнюю 25 и нижнюю 26 области отверстия 21, а также верхнюю 27 и нижнюю 28 области отверстия 22.

Верхние области 25, 27 выполнены чашеобразно выступающими, а нижние области 26, 28 образуют боковые поверхности с прямыми образующими. Диаметры верхних областей 25, 27 больше диаметров нижних областей 26, 28. Нижняя область 26 образует участок в форме усеченного конуса, сужающийся к нижней стороне тела 1 пластины. Нижняя область 28 выполнена цилиндрической, однако может быть выполнена также в форме усеченного конуса.

В то время как обе верхние области 25, 27 обоих отверстий 21, 22 выполнены, в целом, чашеобразными, вокруг проема 2 от стенок отверстий в одной плоскости проходит радиальное ребро 33. Оно огибает проем 2 и имеет клиновидное сечение, которое сужается к центру соответствующего отверстия. При виде сверху ребро 33 похоже на восьмерку.

В то время как ребро 33 может огибать проем равномерно, для выполненной на большем отверстии 21 части ребра 33 параллельно плоскости последнего на наружном краю отверстия 21 выполнен выступ 61, в результате чего образуется кромка 24 в направлении отверстия 22. От продольной оси тела 1 пластины высота выступа 61 в направлении края тела 1 возрастает, как это лучше всего видно из сравнения фиг.4 и 3. Между выступом 61 и ребром 33 образован виток, который способствует зацеплению резьбы 41 костного винта 40.

Каждое из отверстий 21, 22 разделено на три участка. Большее отверстие 21 имеет над ребром 33 верхний, в форме галтели участок 31 с выступом 61 или без него, а под ребром 33 расположены средний, также в форме галтели участок 36 и нижний, в форме усеченного конуса или конический участок 26. Меньшее отверстие 22 имеет верхний участок 35 с вводным скосом 62, средний участок 36 с наклонно-скругленной поверхностью 63 под плоскостью ребра 33 и нижний участок 28, который выполнен преимущественно цилиндрическим, однако может быть также коническим.

Костная пластина выполнена для взаимодействия с костными винтами, по меньшей мере, двух видов.

Костный винт одного вида имеет головку с частично-сферической нижней стороной, которая может опираться на наклонно-скругленную поверхность 63. При этом возможно также наклонное положение оси винта относительно плоскости пластины, а именно в продольном и (в меньшей степени) в поперечном направлении к ней. Это обеспечивается расстоянием между кромками 23, которое выбирается в соответствии с назначением.

Другой вид используемого костного винта 4 изображен на фиг.4. Он содержит головку 40 с внутренним углублением под ключ и наружной резьбой 41 на верхнем конце, а также с конической опорной поверхностью 42 на нижнем конце, наклон конуса которой соответствует наклону конуса нижней области 26 отверстия 21.

Наклон конуса нижней области 26 отверстия 21 и наклон конуса опорной поверхности 42 на нижнем конце головки 40 костного винта 4 имеют угол относительно продольной оси или оси симметрии костного винта или отверстия 21 в диапазоне 3-30°. Предпочтительно этот угол конуса лежит в диапазоне 6-20° и наиболее предпочтительно в диапазоне 8-12°. Особенно предпочтительная конструктивная форма весьма зарекомендовала себя с углом конуса около 10°, высокими значениями предела усталости и хорошей разъемностью соединения между костным винтом и костной пластиной.

В диапазоне углов 8-12° достигаются очень высокие значения устойчивости от наклона костного винта относительно костной пластины при одновременном, лишь умеренном самостопорении.

В связи с костной пластиной костный винт 4 может использоваться для взаимного сближения и сжатия костных фрагментов. Для этого костный винт 4 приставляется своей осью параллельно оси 22а отверстия 22. Как только нижний край конической опорной поверхности 42 достигнет вводного скоса 62 отверстия 22, на головку 40 винта при его вкручивании будет воздействовать боковое усилие, что приведет к смещению фиксируемого костного фрагмента относительно костной пластины. Если костный фрагмент уже прочно соединен с костной пластиной, то он смещается к фиксируемому костному фрагменту, как это и требуется.

Следует указать на то, что из-за большого периферийного угла конической поверхности нижней области 26, лежащего в диапазоне 250-290°, при прочно сидящей головке 40 костного винта 4 между ним и телом 1 пластины создается достаточно сильное соединение, поскольку огибающее ребро 33 после зажима витков 41 резьбы создает достаточно упругое зажимное усилие, чтобы удерживать конические поверхности 26, 42 прижатыми друг к другу.

На фиг.5-8 изображен другой вариант костной пластины, причем соответствующие части обозначены теми же ссылочными позициями.

Главное отличие заключается в выполнении огибающего радиального ребра 33. Оно частично срезано в зоне отверстия 22 для образования наклонно-скругленной поверхности скольжения 35а и переходной поверхности 35b. Возникает остаточное ребро 37, которое возрастает до полной величины ребра 33 в зоне отверстия 21. Оставшаяся краевая кромка 34 проходит по углу менее 180°, обеспечивая таким образом боковой ввод костных винтов от отверстия 22 в отверстие 21.

Ниже дана ссылка на фиг.9, на которой изображен другой вариант костной пластины 1 с огибающим ребром 33, причем оно имеет разную высоту в радиальном направлении, т.е. в направлении оси симметрии, которая обозначена поз.71 и определена пересечением плоскостей АА и ВВ.

В эту костную пластину на фиг.9 ввинчен костный винт 4.

Огибающее ребро 33 костной пластины 1 имеет клиновидное сечение, однако его высота в радиальном направлении вдоль периферии непостоянная, т.е. не имеет одинакового значения для каждого участка.

В этом варианте клиновидное сечение огибающего ребра 33 на отдельных участках уплощено, как это особенно хорошо видно на фиг.10, на которой изображен увеличенный фрагмент части сечения по линии АА и, тем самым, параллельно продольной оси варианта костной пластины 1 из фиг.9.

Уплощение 72 определенно уменьшает радиальную высоту, так что в этом варианте возникают меньшие зажимные усилия за счет шага резьбы костного винта 4. В зоне уплощения 72 резьба может располагаться свободно перед огибающим ребром 33, что хорошо видно также на фиг.11 по отношению к расположению костного винта 4 относительно костной пластины 1. За счет этого происходит, в основном, лишь двухстороннее зацепление огибающего ребра 33 за резьбу костного винта 4, как это видно, например, на фиг.12 и 13.

На фиг.12 изображен увеличенный фрагмент части сечения из фиг.13 по линии ВВ и, тем самым, поперек продольной оси варианта из фиг.9 с ввинченным костным винтом, на которой хорошо видно, что левая и правая стороны резьбы костного винта находятся в зацеплении с ребром 33. Благодаря этому выполнению можно немного уменьшить вызванное трением стопорящее действие шага резьбы, и могут быть целенаправленно созданы также меньшие силы трения и самостопорения, чем у ребра 33 такой же радиальной высоты.

При этом также в рамках изобретения высота в радиальном направлении клиновидного сечения огибающего ребра 33 на отдельных участках принимает, в основном, нулевое значение.

На фиг.14 изображен еще один вариант костной пластины 1 с огибающим ребром 33 разной высоты в радиальном направлении, у которой ось 71 его симметрии расположена со смещением относительно оси симметрии лежащего под ребром участка 26 большего отверстия, а соответствующие радиусы 72, 73 вокруг соответствующей оси симметрии обозначены штрихпунктиром и соответствующими кружками для пояснения их соответствующего смещения.

Огибающее ребро может иметь также одинаковую радиальную высоту по всей периферии и только за счет смещения более или менее входит в зацепление с резьбой головки костного винта 4.

При этом образованная радиусом 72 окружность симметрична оси симметрии 71 огибающего радиального ребра 33, а образованная радиусом 73 окружность симметрична оси симметрии 74 конического участка большего отверстия.

Обозначенное на фиг.14 буквой х смещение осей симметрии 73, 74 определяет изменение радиальной высоты ребра 33.

Это смещение не ограничено показанным на фиг.14 направлением, а может располагаться также в любом другом направлении.

Если это смещение в одном направлении равно или больше радиальной высоты огибающего ребра 33, то за счет этого возникают зоны 75, в которых радиальная высота его клиновидного сечения принимает, в основном, нулевое значение.

Эти зоны особенно хорошо видны на фиг.15-17.

На фиг.15 изображен вариант из фиг.14, однако без соответствующих радиусов 72, 73 вокруг своей оси симметрии 71, 74 для пояснения их действительной формы.

На фиг.16 изображено сечение варианта костной пластины 1 из фиг.14, 15 параллельно ее продольной оси, однако без ввинченного костного винта 4 для пояснения контура ребра 33.

На фиг.17 изображено сечение варианта костной пластины 1 из фиг.14, 15 поперек ее продольной оси также без ввинченного костного винта 4 для пояснения и в этом случае контура ребра 33.

Как и в варианте на фиг.9-13, в зависимости от смещения х создается задаваемое им уменьшающееся зацепление резьбы костного винта 4 за ребро 33, и также в этом случае можно уменьшить трение резьбы костного винта 4 о ребро 33 по сравнению с ребром постоянной радиальной высоты.

На фиг.17 показано расположение, при котором, в основном, как и на фиг.13, происходит лишь двухстороннее зацепление ребра 33 за резьбу костного винта 4.

Огибающее ребро 33 может действовать подобно фаске, что противодействует тенденциям снижения сопротивления растрескиванию и разрушению при более высоких нагрузках костной пластины, таких как изгибающие нагрузки.

За счет этого варианты с огибающим ребром 33, в которых его радиальная высота остается постоянной, имеют очень большое преимущество для прочности и изгибного нагружения костной пластины 1.

Благодаря изобретению создана фиксирующая система для костей с костной пластиной и костными винтами, в которой костные винты с круглой головкой могут ввинчиваться под разными косыми углами к костной пластине. Кроме того, при использовании костных винтов с конической головкой фиксирующая система обеспечивает относительное смещение фиксируемого костного фрагмента и костной пластины, что дает возможность хирургу смещать костные фрагменты по отношению друг к другу при фиксации.

Реферат

Группа изобретений относится к медицине. Костная пластина для взаимодействия с костными винтами включает в себя преимущественно продолговатое тело из совместимого с тканью, преимущественно жесткого материала, определяющее плоскость пластины и продольную ось, проемы поперек плоскости пластины, состоящие из первого и второго круглых отверстий, пересекающихся с образованием кромок, и единственное огибающее радиальное ребро в обоих круглых отверстиях, которое отходит от их стенок и проходит вокруг отверстий в одной плоскости к их центру. Первое круглое отверстие больше, чем второе круглое отверстие. Винты состоят из головки и стержня для фиксации частей сломанной или поврежденной кости. Огибающее ребро в первом круглом отверстии при воздействии костного винта выполнено с возможностью зажима с резьбой, выполненной на головке винта. Фиксирующая система с костной пластиной и костными винтами для фиксации костей, в которой могут использоваться вышеуказанная костная пластина и, по меньшей мере, два вида костных винтов, а именно костные винты с частично сферической нижней стороной головки и костные винты с резьбой на головке. Изобретения обеспечивают возможность использования костных винтов разного рода - с коническими и сферическими посадочными поверхностями для удовлетворения различных требований при фиксации сломанной или поврежденной кости. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 17 ил.

Формула