BRPI0720495A2

BRPI0720495A2 - Suporte de carga para um sistema de fixação de osso

Info

Publication number: BRPI0720495A2
Application number: BRPI0720495-7A
Authority: BR
Inventors: Dietmar Wolter
Original assignee: Dietmar Wolter
Priority date: 2006-12-20
Filing date: 2007-12-11
Publication date: 2014-02-04
Also published as: DE102006060935A1; WO2008077482A1; EA016252B9; ES2529590T3; US20100082069A1; EP2124786A1; EA016252B1; EA200970593A1; US8460347B2; JP2010512872A; EP2124786B1; CN101668491A; JP5237963B2

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SUPORTE DE CARGA PARA UM SISTEMA DE FIXAÇÃO DE OSSO".

A invenção refere-se a um suporte de carga para um sistema de fixação de osso, e a um método para sua produção.

Sistemas de fixação para ossos com um suporte de carga e pa-

rafusos ósseos que podem ser inseridos e fixados no suporte de carga, por exemplo, placa, pino e sistemas fixadores, são usados a fim de conectar ci- rurgicamente fragmentos ósseos uns com os outros.

Parafuso ósseo e placa óssea neste caso também podem ser travados um com o outro em um ângulo fixo. Esta nova geração de implan- tes, tendo uma conexão de ângulo fixo multidirecionalmente entre a cabeça de parafuso e o furo de placa óssea, é distinguida por uma maior capacidade com invariável ou reduzido gasto de material.

Pesquisas têm mostrado que o fluxo de carga nestes sistemas 15 de ângulo fixo é caracterizado pelo fato de que as cargas não são transferi- das uniformemente, por meio dos parafusos, de um fragmento ósseo para a placa óssea e, por meio da placa e dos parafusos, para o outro fragmento ósseo, mas que o primeiro parafuso adjacente à fratura e os componentes de placa circundando o furo de placa transferem aproximadamente 50% a 20 60% das forças e cargas totais, o parafuso seguinte, isto é, o segundo, e os componentes de placa circundando o furo de placa transferem 20% a 30%, e o próximo parafuso, isto é, o terceiro, e os componentes de placa circundan- do o furo de placa transferem aproximadamente 10%.

A razão pela qual este fato é de grande importância é porque, 25 quando é assumido o projeto de placa usado anteriormente, existe um peri- go de falha do sistema na região do primeiro furo de placa adjacente à fratu- ra, para ser preciso de um tal modo que a região de pescoço do parafuso ou a placa, em nível com este primeiro furo, se deforma ou rompe como resul- tado de sobrecarga ou fadiga.

Este problema é resolvido na Patente Européia 1 211 994 B1 por

causa do fato de que o suporte de carga é reforçado por alargamento ou tem uma região com material mais forte. O dito material é mais forte na região do primeiro furo para o parafuso ósseo, localizado proximalmente à zona de fratura ou de instabilidade; ele é menos forte na região do segundo furo sub- sequente distalmente; e mais fraco na região do terceiro furo subsequente distalmente.

5 Além disso, é possível reagir ao aumentar simultaneamente a

espessura do núcleo de parafuso, e consequentemente do parafuso, de ma- neira que a estabilidade de carga da respectiva unidade furo de pla- ca/parafuso constitui um aumento da resistência da placa e da resistência do parafuso.

A desvantagem reside em maiores dimensões e assim uma co-

bertura aumentada da superfície óssea, e elevação aumentada das partes macias que chegam a se firmar acima da placa. Isto é, o equivalente de au- mentar o ferimento cirúrgico e consequentemente também de aumentar a complexidade do procedimento cirúrgico. Em certas áreas de aplicação, nas 15 quais o tamanho dos implantes é limitado pela anatomia, por exemplo, na região da mão, os sistemas de fixação revelados na EP 1 211 994 B1 dificil- mente podem ser usados, não menos por causa do alargamento adicional ou espessura aumentada do suporte de carga.

A invenção é baseada no objetivo de fornecer um suporte de carga para um sistema de fixação de osso que evite as desvantagens men- cionadas anteriormente tanto quanto possível.

A invenção alcança este objetivo com um suporte de carga tendo os recursos da reivindicação 1, e um método tendo os recursos da reivindi- cação 11. As reivindicações dependentes revelam modalidades vantajosas da invenção.

A invenção tem concretizado que um suporte de carga integral, com resistências de material variando localmente em diferentes regiões do suporte de carga e com elasticidade de material invariável, pode ser adapta- do em função do fluxo de carga no implante. Se a resistência de material do 30 suporte de carga estiver casada com a respectiva carga das regiões aplica- das às diferentes regiões do suporte de carga, o alargamento e aumento em espessura da seção transversal de suporte de carga revelado na EP 1 211 994 B1 pode ser dispensado com a maior extensão possível e os suportes de carga, que assim têm menores dimensões, mas apesar disso são refor- çados, podem ser usados em regiões igualmente críticas, por exemplo, para implantes de mão.

5 A invenção tem, além disso, concretizado que suportes de carga

compostos de um metal ou de uma liga de metal, preferivelmente titânio ou uma liga de titânio, são particularmente adequados como o suporte de car- ga. As propriedades de material deste material podem ser particularmente bem mudadas por compressão de material de tal maneira que isto resulta 10 em um aumento na resistência do suporte de carga, correspondendo à força e fluxo de carga, enquanto que a elasticidade permanece inalterada. A elas- ticidade de material invariável, isto é, a capacidade para se opor a uma car- ga que age sobre ele com resistência mecânica e para retornar à sua forma original depois do descarregamento, é um recurso essencial do suporte de 15 carga. Como resultado da elasticidade invariável, mesmo em regiões de re- sistência de material aumentada, o suporte de carga de acordo com a inven- ção não têm regiões com material mais frágil que seria o primeiro a reagir com falha (ruptura) quando carregado.

O suporte de carga de acordo com a invenção, o qual é distin- guido, por um lado, ao variar localmente resistências de material e, por outro lado, por elasticidade de material invariável, pode ser produzido em uma fer- ramenta de forma de pressão de modelagem ao deformar um produto semi- acabado de suporte de carga que tem um volume aumentado de material nas regiões onde o suporte de carga é pretendido para ter resistência de material aumentada quando comparadas às regiões que são pretendidas para ter menor resistência de material. A ferramenta de forma de pressão tem uma ferramenta superior e uma ferramenta inferior entre as quais o pro- duto semiacabado de suporte de carga é deformado. As superfícies da fer- ramenta superior e da ferramenta inferior, as quais entram em contato com o suporte de carga durante a deformação, podem ter superfícies planas ou de moldagem para dentro ou para fora, as quais, após a deformação na ferra- menta de forma de pressão, podem ser encontradas simetricamente espe- Ihadas na superfície do suporte de carga, preferivelmente nas regiões que são pretendidas para ter alta resistência de material.

Convenientemente, a deformação é uma formação a frio, isto é, no caso de materiais metálicos, uma deformação de modelagem em uma 5 temperatura significativamente abaixo da temperatura de recristalização, por exemplo, em temperatura ambiente. No processo, a carga de deformação agindo sobre o produto semiacabado na ferramenta de forma de pressão reduz a altura e/ou largura e seção transversal do produto semiacabado, respectivamente, nas regiões que são pretendidas para ter alta resistência 10 de material. No processo, uma pressão uniaxial pode ser aplicada ao produ- to semiacabado de suporte de carga, tal como é o caso em recalcamento, ou uma pressão biaxial pode ser aplicada, tal como é o caso em laminação. Du- rante o uso de um material contendo titânio, o último é vantajoso porque, além do material ser comprimido, as fibras se alinham na direção de Iamina- 15 ção durante a laminação, o que permite um aumento adicional na estabilida- de porque as fibras podem ser alinhadas em um modo direcionado na dire- ção do eixo geométrico de carregamento principal do suporte de carga por meio de uma direção de laminação predeterminada.

Convenientemente, o suporte de carga de acordo com a inven- ção tem pelo menos dois furos adjacentes para reter parafusos ósseos. Os furos são preferivelmente providos com um dispositivo adequado para inter- travamento com um parafuso ósseo, preferivelmente uma beira de material. Isto já pode ser considerado durante a deformação do produto semiacabado de suporte de carga no método de acordo com a invenção para produzir um suporte de carga como este, pela ferramenta superior e/ou ferramenta inferi- or tendo receptáculos, preferivelmente furos, os quais impedem endureci- mento de material significativo nas regiões do produto semiacabado de su- porte de carga que se situam opostas aos receptáculos durante a deforma- ção na etapa b), e cujos furos, os quais são pretendidos para ser inseridos, são fornecidos para fixar o suporte de carga ao osso.

Os furos correspondentes podem ser abertos através das regi- ões que são fornecidas para os parafusos ósseos e que não têm, para a maior extensão possível, material endurecido, e um dispositivo para intertra- vamento com os parafusos ósseos, por exemplo, uma beira de material, po- de ser fornecido na região de borda dos furos.

Além da região do suporte de carga se estender sobre a zona de fratura ou de instabilidade, as regiões em volta dos primeiros furos do supor- te de carga na zona de fratura ou de instabilidade em particular são particu- larmente propensas a fraturamento, tal como mencionado inicialmente. A- proximadamente 50%-60% de todas as cargas e forças são transferidas a- través desta região. De acordo com uma modalidade preferida da invenção, esta região utilizada particularmente de forma pesada tem uma resistência de material aumentada. A dita resistência de material é preferivelmente au- mentada por pelo menos 40%, preferivelmente por pelo menos 60%, mais preferivelmente por pelo menos 80% na região carregada mais pesadamen- te quando comparada à resistência de material na dita região antes da de- formação.

Nos possíveis furos adicionais, os quais são localizados distal- mente dos primeiros furos, o suporte de carga não necessita ter regiões de resistência de material aumentada. Entretanto, uma vez que pode ser assu- mido que, tal como mencionado inicialmente, o suporte de carga também 20 deve suportar uma carga aumentada nos furos seguintes, o furo seguinte e o próximo furo que pode se seguir depois desse também têm uma resistência de material aumentada nas regiões em volta dos furos, cuja resistência de material é reduzida com o aumento da distância em relação à zona de fratu- ra ou de instabilidade do osso de acordo com a carga nestas regiões. A título 25 de exemplo, a resistência de material no caso de um suporte de carga é as- sim só aproximadamente metade da resistência na região em volta do se- gundo furo quando comparada à resistência de material na região em volta do primeiro furo, e a resistência de material na região em volta do terceiro furo é no máximo metade da resistência da resistência de material na região 30 em volta do segundo furo. Convenientemente, a resistência de material no suporte de carga varia continuamente na transição das regiões de resistên- cia de material aumentada para regiões de resistência de material reduzida. A invenção será explicada com mais detalhes a seguir com base nos desenhos anexos de modalidades exemplares. Nos desenhos:

Afigura 1 mostra uma vista plana de uma placa óssea de 6 furos de acordo com a invenção;

A figura 2 mostra uma seção longitudinal de um produto semia-

cabado de placa óssea de 6 furos;

A figura 3 mostra uma seção longitudinal de um produto semia- cabado de placa óssea de 6 furos após a deformação;

Afigura 4 mostra uma seção longitudinal de uma placa óssea de 6 furos de acordo com a invenção;

A figura 5 mostra uma forma de pressão endurecida para uma placa óssea de 6 furos que age sobre um produto semiacabado de placa óssea;

A figura 6 mostra uma seção seccional transversal da figura 5 durante a deformação;

A figura 7 mostra uma seção seccional transversal do produto semiacabado de placa óssea após a deformação; e

A figura 8 mostra uma seção seccional transversal através de um furo de uma placa óssea de 6 furos endurecida.

A figura 1 mostra uma placa óssea de 6 furos 1, tal como pode

ser obtida a partir do produto semiacabado de placa óssea de 6 furos 5 tal como ilustrado na figura 2. A placa óssea 1 tem em cada caso um par de furos 2, 3 e 4. Destes, o furo de placa 2 é arranjado proximalmente, o furo de placa 4 é arranjado distalmente e o furo de placa 3 é arranjado entre os furos 25 de placa 2 e 4 com relação à zona de fratura ou de instabilidade de um osso. A placa óssea 1 tem uma região de resistência de material aumentada em volta do furo 2 e, comparada à região em volta do furo 2, uma região de re- sistência de material reduzida em volta do furo 3 e uma região de resistência de material ainda mais reduzida em volta do furo 4. A resistência de material 30 destas regiões corresponde à sua transmissão de carga que é de aproxima- damente 50%-60% na região em volta do furo de placa 2, aproximadamente 20%-30% na região em volta do furo de placa 3 e de aproximadamente 10% na região em volta do furo de placa 4. A intensidade da resistência de mate- rial está ilustrada esquematicamente pela intensidade do sombreado. A re- sistência de material é maior nas regiões com sombreado intenso. A placa óssea 1 tem uma parte superior plana e lado inferior. As diferentes resistên- 5 cias de material nas regiões da placa óssea 1 correspondem ao volume de material do produto semiacabado de placa óssea 5 presente nestas regiões antes do procedimento de pressionamento para aumentar a densidade de material, tal como ilustrado na figura 2. A seção lateral do produto semiaca- bado de placa óssea 5 na figura 2 mostra que o produto semiacabado de 10 placa óssea 5 tem espessuras e furos diferentes. O produto semiacabado de placa óssea 5 pode ser formado para ser plano na parte superior e no lado inferior ao usar uma ferramenta de forma de pressão de modelagem com faces planas, de maneira que parte do material escoa para dentro dos furos do produto semiacabado de placa óssea 5 durante a deformação.

O produto semiacabado de placa óssea 5 obtido após a defor-

mação está ilustrado na figura 3. O material que tenha escoado para dentro dos furos durante a deformação não é significativamente endurecido, de maneira que durante retrabalho este pode ser processado para uma beira de material macio 7 para deformação e intertravamento com a cabeça de para- fuso, tal como ilustrado na figura 4.

A figura 5 mostra um produto semiacabado de placa óssea ma- cio 5 sobre o qual uma forma de pressão endurecida com furos é pressiona- da na direção da seta. Durante o procedimento de pressionamento, o mate- rial macio do produto semiacabado de placa óssea 5 escoa para trás para dentro dos furos da ferramenta de formação.

A figura 6 mostra uma seção do fluxo reverso de material para dentro dos furos quando a forma de pressionamento é pressionada sobre o produto semiacabado de placa óssea macio 5, enquanto formando o cresci- mento de material no produto semiacabado de placa óssea deformado 5 vi- sível na figura 7.

A figura 8 mostra essa região do crescimento de material da figu- ra 7 que foi retrabalhada. O material macio do crescimento de material serve como o material da parede perfurada da placa óssea 1, da qual uma beira de material horizontal 7 e uma parede anular 6 em volta do furo 2, 3, 4 foram esculpidas. A parede anular 6 aumenta a estabilidade na região do furo e protege a cabeça de parafuso (não ilustrada) contra o tecido se estendendo 5 sobre ela (não ilustrado), de maneira que o último não é irritado por partes aguçadas da cabeça de parafuso.

Claims

1. Suporte de carga (1) para um sistema de fixação de osso, ca- racterizado pelo fato de que o suporte de carga (1) tem uma resistência de material variando localmente com elasticidade de material invariável.

2. Suporte de carga (1) de acordo com a reivindicação 1, carac- terizado pelo fato de que a resistência de material variando localmente cor- responde à respectiva carga agindo nestas regiões.

3. Suporte de carga (1) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o suporte de carga (1) tem dois furos adjacentes (2) para reter parafusos ósseos, os quais são para ser arranjados em lados diferentes de uma zona de fratura ou de instabilidade de um osso, e o suporte de carga (1) tem uma resistência de material aumentada localmente nas regiões em volta dos furos adjacentes (2), ou nas regiões em volta dos furos adjacentes (2) e na região se esten- dendo sobre a zona de fratura ou de instabilidade entre os furos adjacentes (2).

4. Suporte de carga (1) de acordo com a reivindicação 3, carac- terizado pelo fato de que o suporte de carga (1) tem pelo menos um furo a- dicional (3) que é arranjado mais distalmente da zona de fratura ou de insta- bilidade do osso quando comparado aos primeiros furos adjacentes (2).

5. Suporte de carga (1) de acordo com a reivindicação 4, carac- terizado pelo fato de que o suporte de carga (1) igualmente tem uma resis- tência de material aumentada na região em volta do furo adicional (3) como resultado de compressão de material, entretanto o dito aumento é menor que, de forma preferível só aproximadamente tão forte quanto metade de, a resistência de material na região em volta dos primeiros furos adjacentes (2).

6. Suporte de carga (1) de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que o suporte de carga (1) tem pelo menos um furo adicional (4), o qual é arranjado mais distalmente da zona de fratura ou de instabilidade do osso quando comparado ao segundo furo (3) e, igual- mente, tem de forma preferível resistência de material aumentada na região em volta do furo adicional (4) como resultado de compressão de material, entretanto o dito aumento é menor que, preferivelmente no máximo tão forte quanto metade de, a resistência de material na região em volta do segundo furo (3).

7. Suporte de carga (1) de acordo com uma das reivindicações 3 a 6, caracterizado pelo fato de que a parede perfurada dos furos (2, 3, 4) no suporte de carga (1) é provida com um dispositivo (7) adequado para inter- travamento com um parafuso ósseo, preferivelmente uma beira de material.

8. Suporte de carga (1) de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o suporte de carga (1) é uma pla- ca óssea, um pino ou um fixador de osso.

9. Suporte de carga (1) de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o lado superior e/ou o lado inferior do suporte de carga (1) são planos.

10. Suporte de carga (1) de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o suporte de carga (1) é composto de um metal ou de uma liga de metal, preferivelmente titânio ou uma liga de titânio.

11. Método para produzir um suporte de carga (1) de acordo com uma das reivindicações 1 a 10, tendo as seguintes etapas: a) fornecer um produto semiacabado de suporte de carga (5) que tenha um maior volume de material nas regiões do suporte de carga (1) que são pretendidas para ter uma alta resistência de material do que nas regiões que são pretendidas para ter uma menor resistência de material; b) deformar o produto semiacabado de suporte de carga (5) por meio de uma ferramenta de forma de pressão de modelagem.

12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que, na etapa b), as fibras de um material fibroso contido no produto semiacabado de suporte de carga (5) se alinham pelo menos em parte na direção do eixo geométrico de carregamento principal do suporte de carga (1).

13. Método de acordo com a reivindicação 11 ou 12, caracteri- zado pelo fato de que a deformação por compressão é efetuada por meio de formação a frio, preferivelmente em temperatura ambiente.

14. Método de acordo com uma das reivindicações 11 a 13, ca- racterizado pelo fato de que, na etapa b), a altura do produto semiacabado de suporte de carga (5) é reduzida perpendicular à força de deformação nas regiões que são pretendidas para ter uma alta resistência de material.

15. Método de acordo com uma das reivindicações 11 a 14, ca- racterizado pelo fato de que o produto semiacabado de suporte de carga (5) é deformado entre uma ferramenta superior e uma ferramenta inferior de- terminando a forma do suporte de carga.

16. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pe- lo fato de que a ferramenta superior e/ou a ferramenta inferior têm receptá- culos, preferivelmente furos, os quais impedem endurecimento de material significativo nas regiões do produto semiacabado de suporte de carga (5) que se situam opostas aos receptáculos durante a deformação na etapa b), e cujos furos (2, 3, 4), os quais são pretendidos para ser inseridos, são for- necidos para fixar o suporte de carga (1) ao osso.

17. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pe- lo fato de que, em uma etapa adicional c), essas regiões, que se situam o- postas aos receptáculos durante a deformação na etapa b) e nas quais são fornecidos furos para fixar o suporte de carga (1) ao osso, são perfuradas e a borda do furo que não compreende material endurecido é preferivelmente provida com um dispositivo (7) que é adequado para intertravamento com um parafuso ósseo.

18. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pe- Io fato de que uma beira de material (7) é um dispositivo adequado para in- tertravamento com um parafuso ósseo.

19. Método de acordo com uma das reivindicações 15 a 18, ca- racterizado pelo fato de que a parte superior e/ou o lado inferior do produto semiacabado de suporte de carga (5) são modelados para ser planos em um ou nos dois lados por meio de uma superfície correspondente da ferramenta superior e/ou da ferramenta inferior.

20. Método de acordo com uma das reivindicações 15 a 18, ca- racterizado pelo fato de que a ferramenta superior e/ou a ferramenta inferior têm moldagem para dentro ou para fora, preferivelmente nas regiões corres- pondentes do suporte de carga (1) que são pretendidas para ter alta resis- tência de material, a qual espelha simetricamente imagem na superfície do suporte de carga pressionado (1).

21. Método de acordo com uma das reivindicações 11 a 20, ca- racterizado pelo fato de que, após a etapa de deformação b), o suporte de carga (1) tem pelo menos uma região na qual a resistência de material é aumentada por pelo menos 40%, preferivelmente por pelo menos 80%, quando comparada à resistência de material nesta região antes da deforma- ção.

22. Método de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pe- lo fato de que, após a etapa de deformação b), o suporte de carga (1) tem pelo menos uma segunda região adicional, na qual a resistência de material é menor que, preferivelmente no máximo metade de, a resistência da primei- ra região e maior que a resistência de material nesta região antes da defor- mação.

23. Método de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pe- lo fato de que, após a etapa de deformação b), o suporte de carga (1) tem pelo menos uma terceira região adicional, na qual a resistência de material é menor que, preferivelmente no máximo metade de, a resistência da segunda região e maior que a resistência de material nesta região antes da deforma- ção.