Фиксирующая конструкция для соединительного стержня для стабилизации позвоночника - RU2565484C2

Чертежи

Показать все 18 чертежа(ей)

Описание

Данное изобретение относится к фиксирующему устройству для соединительного стержня для стабилизации позвоночника согласно преамбуле пункта 1 формулы изобретения.

Для стабилизации позвоночника в него вставляют педикулярные винты, головки которых соединяют стержнем. Для поддержания динамических характеристик описано использование эластичных стержней в качестве альтернативы жестким металлическим стержням.

Так как эластичные стержни зачастую производятся из пластических материалов, а пластики, как правило, подвержены деформациям (смещению), пластиковые стержни нельзя просто зажать прессовой посадкой, что совершенно приемлемо, например, для металлических стержней.

Поэтому для надежного долгосрочного закрепления пластиковых стержней (например, изготовленных из полимерного материала) необходимо использовать особые устройства.

К настоящему моменту из уровня техники известно лишь несколько таких способов. Ниже дано их описание и представлены их недостатки по сравнению с данным изобретением.

Изобретения, согласно описаниям к патенту ЕР 1364622 В1 (Фродигер) и ЕР 1527742 В1 (Фродигер), представляют собой надежные или основанные на соответствии форме фиксирующие устройства. Стержень и его гнездо в головке винта оснащены пазами для взаимной геометрической подгонки. Однако размещение поверхностей с пазами требует прецизионно точного введения, чтобы избежать перекоса. Кроме того, поверхности с пазами не позволяют осуществлять непрерывное введение (размещение).

Изобретение согласно описанию к патенту ЕР 1759646 В1 (Фродигер) представляет собой фрикционное фиксирующее устройство с непрямым соответствием форме. Соединительный стержень является гладким и зажат между двумя элементами - головкой винта и боковой направляющей прокладкой, контур которой номинально отклоняется от контура стержня в области контакта. Таким образом, данное номинальное отклонение контура локально проникает в стержень, за счет чего возникают напряжения высокой интенсивности на зажатых участках и относительные перемещения вследствие деформации сдвига на незажатых участках. Кроме того, материал, из которого изготовлен стержень, может течь между зажатыми участками, если они не образуют замкнутую клетку.

Таким образом, предметом данного изобретения является фиксирующее устройство для соединительного стержня, оказывающее меньшее деформирующее давление на стержень при сохранении точности размещения.

Такое фиксирующее устройство раскрыто в пункте 1 формулы изобретения. В последующих пунктах формулы изобретения раскрыты предпочтительные варианты воплощения изобретения.

Далее изобретение объяснено с помощью предпочтительных вариантов воплощения, приведенных в качестве примеров со ссылками на фигуры, на которых приведены следующие схематические изображения:

Фиг. 1 - Круглый стержень между двумя полукольцами (уровень техники).

Фиг. 2а - Пример поперечного сечения, имеющего 4 стороны.

Фиг. 2b - Пример поперечного сечения, имеющего 5 сторон.

Фиг. 2с - Пример поперечного сечения, имеющего 6 сторон.

Фиг. 3а - Типичное поперечное сечение, имеющее 5 сторон и скос.

Фиг. 3b - Отверстие между головкой винта и прокладкой, контур которой конгруэнтен стержню.

Фиг. 3с - Стержень в установленном состоянии в варианте с внешней гайкой и отдельной прокладкой.

Фиг. 4а - Отверстие стержня с кольцевым зажимным выступом.

Фиг. 4b - Прокладка с зажимным выступом.

Фиг. 5а - Отверстие стержня с двумя кольцевыми зажимными выступами.

Фиг. 5b - Прокладка с двумя зажимными выступами.

Фиг. 6 - Вариант с использованием внутренней гайки и отдельной прокладки.

Фиг. 7 - Вариант с использованием внешней гайки и интегрированной прокладки.

Фиг. 8 - Вариант с использованием внутренней гайки и интегрированной прокладки.

Пластиковый стержень 1 фиксирован в педикулярном винте 2 таким образом, что он может быть введен в непрерывном режиме без создания пиков напряжения (давления) в области фиксации благодаря локальному закреплению в результате наклонных контуров и без какого-либо изменения поперечного сечения стержня вследствие течения материала.

Более того, фиксация способна передавать как силу растяжения, так и силу сжатия, а также сдвигающую и закручивающую силы от стержня к винту.

Фиксацию выполняют таким образом, что действие по закреплению (зажимающее действие, зажим) оказывается равномерным по окружности (ср. Фигуры 2а-2с), т.е. вокруг всего поперечного сечения, благодаря тому, что контур поперечного сечения стержня номинально точно совпадает с контуром отверстия в головке винта и прокладки в области контакта, т.е. конгруэнтен им. В частности, крепление по окружности предназначено действовать как «клетка» и создавать гидростатические свойства в плоскости закрепления, что может достигаться только при поперечном сечении, имеющем, по меньшей мере, две плоскопараллельные поверхности.

Следовательно, данное изобретение относится к поперечному сечению стержня, раскрытому в пункте 1, имеющему, по меньшей мере, две плоскопараллельные стороны, что позволяет осуществлять процесс равномерного закрепления (зажима) по всей окружности, т.е. по периферии. Благодаря равномерному зажиму поддерживается максимальная безопасность стержня в области фиксации, что позволяет ему надежно и продолжительно передавать силы, возникающие у пациента, на верхний и нижний педикулярный винты. Кроме того, зажимающему действию могут способствовать кольцевые выступы в одной или множестве плоскостей. Действие по закреплению (зажим) осуществляют с помощью либо внешней, либо внутренней гайки с отдельной прокладкой, или с помощью внешней или внутренней гайки с интегрированной прокладкой.

Еще одним преимуществом плоскопараллельного поперечного сечения является изменяемость жесткости в различных направлениях. Таким образом, например, жесткость в направлении вперед/назад можно повысить заданным образом с минимальным увеличением объема, что может быть значимым преимуществом для пациентов, страдающих позвоночным смещением (спондилолистезом).

Кроме того, наиболее предпочтительно, чтобы плоскопараллельные стороны были снабжены скосом, каждый торец которого образует угол 37, составляющий как минимум 10°, по отношению к фронтальной плоскости стержня, что способствует его введению в педикулярные винты, которые не параллельны.

На Фиг. 1 представлена опасная ситуация, возникающая, когда круглый стержень 30 зажат между двумя полукольцами 31, 32. Полукольца 31, 32 должны сохранять способность к взаимопроникновению. Это в действительности было бы возможно с помощью сложных гребневидных скошенных участков, но пластиковый стержень 30 неминуемо будет попадать (течь) в отверстия в гребешках и разрушится.

В качестве примера на Фиг. 2а показано поперечное сечение, имеющее 4 стороны, по меньшей мере, две из которых 35, 36 являются плоскопараллельными. Таким образом, равномерная круговая (кольцевая, периферийная) фиксация может быть достигнута за счет зажимающего действия (стрелка 38, зажимное устройство 4), параллельного плоскопараллельным боковым поверхностям. Для этой цели расстояние между боковыми стенками 39 отверстия 3 точно соответствует расстоянию между боковыми сторонами 35, 36 стержня 1, так что стержень плотно зажат между боковыми стенками 39, практически без какого-либо бокового (поперечного) люфта. В качестве дополнения, нижняя сторона 41 отверстия 3 имеет форму, комплементарную форме нижней части 44 стержня 1, так что все стороны стержня 1, находящиеся напротив сторон 39, 41 отверстия 3, плотно, без люфта прилегают к этим сторонам, когда стержень 1 помещен в отверстие 3.

На Фиг. 2b в качестве второго примера показано поперечное сечение, имеющее 5 сторон с теми же свойствами, что и на Фиг. 2а, в частности, две параллельные стороны 35, 36.

На Фиг. 2с в качестве третьего примера показано поперечное сечение, имеющее 6 сторон с теми же свойствами, что и на Фиг. 2а.

На Фиг. 3а в качестве примера показан стержень 1, имеющий 5 сторон, две из которых, 35 и 36, являются плоскопараллельными, а две боковые стороны 42, 43 являются скошенными. Угол скоса 37 боковых скошенных сторон 42, 43 составляет, по меньшей мере, 10° по отношению к фронтальной плоскости 45 стержня, с любой из сторон. Следовательно, фронтальная плоскость 45 является виртуальной плоскостью, перпендикулярной параллельным сторонам 35, 36.

На Фиг. 3b показан соответствующий педикулярный винт 2 с контуром отверстия 3, который соответствует (конгруэнтен) стержню 1, представленному на Фиг. 3, головкой винта 51, винтовой резьбой 59, зажимным устройством 4, включающим прокладку 5 и зажимной элемент 6.

На Фиг. 3с показан стержень 1, винт 2, прокладка 5 и внешняя гайка 7 в качестве зажимного элемента 6. Гайка 7 навинчена на резьбу 59, причем гайка 7 находится снаружи (окружает) головку 51 в собранном состоянии, представленном в разрезе.

На Фиг. 4а представлено отверстие 3 в головке винта 51 с центральным выступом 8.

На Фиг. 4b, 4с и 4d представлена соответствующая прокладка 5 с боковыми выемками 90, комплементарными выступу 8. Прокладка 5 имеет выступ 9, дополняющий (достраивающий, «окончательно комплектующий») выступ 8 до кругового (кольцевого) выступа (валика), когда прокладка 5 помещается в отверстие 3.

На Фиг. 5а представлено отверстие 3 в головке винта 51 с верхним выступом 10а и нижним выступом 10b.

На Фиг. 5b, 5с и 5d представлена соответствующая прокладка 5 с верхними боковыми выемками 110а и нижними боковыми выемками 110b. Выемки комплементарны по форме выступам 10. Аналогично указанному выше, эта прокладка 5 имеет верхний выступ 11а и нижний выступ 11b, дополняющие (достраивающие) соответствующие выступы 10 a/b до полного кольцевого выступа (валика).

В данных вариантах воплощения кольцевой валик или выступы образуют область контакта, контур которой по существу идентичен контуру стержня.

На Фиг. 6 представлен вариант с использованием внутренней гайки 12 с отдельной прокладкой 5 в качестве зажимного устройства 4. Соответственно, резьба 63 для удержания зажимного устройства 4 находится внутри отверстия 3.

На Фиг. 7 представлен вариант воплощения с использованием внешней гайки 13 с интегрированной прокладкой 5 в качестве зажимного устройства 4.

На Фиг. 8 представлен вариант воплощения изобретения с использованием внутренней гайки 14 с интегрированной прокладкой 5 в качестве зажимного устройства 4.

Таким образом, изобретение представляет собой фиксирующее устройство для соединительного стержня для хирургического лечения позвоночника, содержащее пластиковый соединительный стержень (1), множество костных винтов (2), каждый из которых имеет отверстие (3) для стержня (1), и зажимное устройство (4), отличающееся тем, что пластиковый стержень имеет, по меньшей мере, две плоскопараллельные поверхности (35, 36) и тем, что расстояние между боковыми стенками (39) отверстия соответствует расстоянию между плоскопараллельными поверхностями (35, 36) в области контакта, так что стержень скользит в отверстии с плотным прилеганием.

Согласно одному из вариантов выполнения изобретения нижняя поверхность (44) отверстия (3), находящегося между боковыми стенками (39), и соответствующая фронтальная поверхность стержня (1) плотно пригнаны друг к другу, так что стержень (1) помещается в отверстие практически без люфта.

Согласно другому варианту выполнения изобретения стержень (1) зажимается по всей окружности за счет того, что зажимающее действие зажимного устройства (4) параллельно плоскопараллельным поверхностям (35, 36).

Согласно другому варианту выполнения изобретения пластиковый стержень (1) имеет, по меньшей мере, 4 стороны.

Согласно другому варианту выполнения изобретения, как минимум, один эффективный скошенный участок (42, 43) фронтальной поверхности (44) стержня (1), который значительно ограничен по ребру передним ребром одной из плоскопараллельных поверхностей (35, 36), является скошенным для облегчения введения стержня в отверстие (3), при этом каждый скошенный участок является скошенным предпочтительно под углом, как минимум, 10° относительно плоскости, перпендикулярной плоскопараллельным плоскостям (35, 36), предпочтительно, под углом, максимум, 80°, и более предпочтительно, приблизительно 60°.

Согласно другому варианту выполнения изобретения скошенные участки (42, 43) в основном образуют фронтальную поверхность (44) стержня (1), находящуюся между плоскопараллельными поверхностями (35, 36).

Согласно другому варианту выполнения изобретения зажимающее действие производят с помощью, по меньшей мере, одной кольцевой конструкции выступ-выемка (8, 9) в отверстии (3) и, соответственно, стержне (1).

Согласно другому варианту выполнения изобретения зажимающее действие производят с помощью множества кольцевых выступов (10a, 10b, 11a, 11b) и комплементарных выемок (110a, 110b) в различных плоскостях.

Согласно другому варианту выполнения изобретения зажимное устройство (4) содержит прокладку (5) и зажимной элемент (6), при этом прокладка, имеющая фронтальную поверхность, комплементарную по форме задней стороне стержня (1), не располагается напротив стороны отверстия (3), а зажимной элемент имеет форму, подходящую для фиксации на головке костного винта (2).

Согласно другому варианту выполнения изобретения зажимной элемент (6) представляет собой внешнюю (7) или внутреннюю (11) гайку с прокладкой (5), являющейся отдельной частью.

Согласно другому варианту выполнения изобретения зажимное устройство (4) представляет собой цельную внешнюю (13) или внутреннюю (14) гайку с интегрированной прокладкой (5).

Согласно другому варианту выполнения изобретения пластиковый стержень (1) изготовлен из поликарбонатуретана.

На основании предшествующего описания специалист в области техники может представить множество других вариантов воплощения изобретения, не выходя за рамки данного изобретения, раскрытого в Формуле Изобретения. К такого рода модификациям могут относиться:

- Угол скоса скошенных боковых сторон может быть разным.

- Часть между скошенными сторонами может быть округлой (см. Фиг. 3а), образованной, по существу, краевой линией или, в более общем виде, ломаной линией, причем часть или все углы могут быть закруглены или нет.

- Угол скоса выбирается в диапазоне от 10° до 80°, и предпочтительно он составляет приблизительно 60°.

Реферат

Изобретение относится к медицине. Фиксирующее устройство для соединительного стержня для хирургического лечения позвоночника, содержащее пластиковый соединительный стержень, множество костных винтов, каждый из которых имеет отверстие для стержня, и зажимное устройство. Пластиковый стержень имеет, по меньшей мере, две плоскопараллельные поверхности. Расстояние между боковыми стенками отверстия соответствует расстоянию между плоскопараллельными поверхностями в области контакта, так что стержень скользит в отверстии с плотным прилеганием. Изобретение обеспечивает меньшее деформирующее давление на стержень при сохранении точности размещения. 11 з.п. ф-лы, 8 ил.

Формула