ES2230879T3 - Jaula expansible para fusion intercorporal. - Google Patents

Abstract

Jaula expansible de fusión (10) adaptada para ser insertada entre un par de cuerpos de vértebra (80, 82), que comprende: un cuerpo (20) que presenta una superficie externa de unión con el hueso y una superficie interna que define una cámara interna (17) y presentando un mecanismo de retención, definiendo dicho cuerpo (20) por lo menos una primera rama (24, 26), dicha rama (24, 26) una parte fija conectada a un primer extremo de dicho cuerpo (20) y una parte expansible (18) que puede desplazarse lateralmente con relación a un eje longitudinal de dicho cuerpo (20), y definiendo dicho cuerpo (20) por lo menos una segunda rama (40) conectada a dicho primer extremo de dicho cuerpo (20), y un mecanismo de expansión (50) dimensionado para ser recibido por lo menos parcialmente dentro de dicha cámara interna (17) y para unir dicha parte expansible (18), presentando dicho mecanismo de expansión (50) una superficie externa adaptada para acoplarse con dicho mecanismo de retención, en el que el movimiento de dicho mecanismo de expansión en el interior de dicha cámara interna (17) fuerza dicha primera parte (18) de la rama expansible (24, 26) a desplazarse lateralmente con relación a dicho eje longitudinal de dicho cuerpo (20) expandiendo de este modo dicho cuerpo (20); y caracterizado porque dicho mecanismo de expansión desplaza la parte expansible (18) de dicha primera rama (24, 26) en una proporción mayor que dicha segunda rama (40), estando dicho mecanismo de expansión retenido en su posición por la inserción en dicho mecanismo de retención del cuerpo (20)

Description

Jaula expansible para fusión intercorporal.

La presente invención se refiere a un dispositivo implantable con el fin de promover la fusión entre dos estructuras óseas adyacentes. Más particularmente, la invención se refiere a una jaula de fusión expansible que puede insertarse, en una configuración de tamaño reducido, en el espacio intervertebral y que se puede expandir después de la inserción para proporcionar un tamaño deseado. Mientras que el dispositivo según la presente invención puede tener aplicaciones en otras partes del cuerpo, la presente invención se utiliza preferiblemente para la fusión vertebral intercorporal.

Se han realizado un gran número de intentos para desarrollar un implante intradiscal excepcional que pueda utilizarse para reemplazar un disco dañado y mantener todavía la estabilidad del espacio interdiscal entre las vértebras adyacentes, por lo menos hasta que se logre la artrodesis completa. Estos "dispositivos de fusión intercorporal" han adoptado varias formas. Por ejemplo, uno de los diseños más utilizados toma la forma de un implante cilíndrico. Estos tipos de implantes se presentan en las patentes de Bagby, patente U.S. nº 4.501.269; Brantigan, patente U.S. nº 4.878.915; Ray, patente U.S. nº 4.961.740 y nº 5.055.104; y Michelson, patente U.S. nº 5.015.247. En los implantes cilíndricos, la parte externa del cilindro puede roscarse para facilitar la inserción del dispositivo de fusión intercorporal, tal como se representa en las patentes de Ray, Brantigan y Michelson. De modo alternativo, algunos de los implantes de fusión están diseñados para ser insertados por impacto en el espacio intradiscal. Este tipo de dispositivos se encuentra representado por la patente de Brantigan.

Generalmente, los dispositivos de fusión intercorporal pueden dividirse en dos categorías básicas: es decir, implantes macizos e implantes que están diseñados para permitir el crecimiento del hueso por su interior. Los implantes macizos están representados por las patentes US nº 4.879.915, nº 4.743.256, nº 4.349.921, y nº 4.714.469. El resto de patentes mencionadas con anterioridad incluyen algunos aspectos que permiten que el hueso crezca a través del implante. Se ha constatado que los dispositivos que promueven el crecimiento natural del hueso por su interior logran una artrodesis más rápida y estable. El dispositivo mostrado en la patente de Michelson es representativo de este tipo de implante hueco que habitualmente se llena con un material que induce al crecimiento del hueso con el fin de promover el crecimiento del hueso en el interior y a través del dispositivo. Este implante incluye una pluralidad de aberturas circulares que comunican con el interior hueco del implante, proporcionando así un camino para el crecimiento del tejido entre las placas del extremo de las vértebras y el material de crecimiento del hueso provisto en el interior del implante. Cuando se prepara el espacio intradiscal, se reducen preferiblemente las placas del extremo para provocar que el hueso sangre y facilitar así el crecimiento del tejido por su interior. Durante la fusión, la estructura metálica provista por el implante de Michelson ayuda a mantener la persistencia y estabilidad del segmento móvil que debe fusionarse. Adicionalmente, una vez que se logra la artrodesis, el mismo implante sirve como un tipo de ancla para la masa sólida del hueso.

Un problema que no se ha resuelto con los dispositivos mencionados anteriormente consiste en el mantenimiento y restauración de la anatomía normal del segmento espinal fusionado. Naturalmente, una vez que se retira el disco, la curvatura normal lordósica y cifósica de la columna vertebral se elimina. Con los dispositivos según la técnica anterior, no se resuelve la necesidad de restaurar esta curvatura. Por ejemplo, los cuerpos vertebrales adyacentes se pueden mandrinar con un mandril cilíndrico que se adapta a este implante en particular. En algunos casos, la curvatura normal se establece con anterioridad al mandrinado y a continuación se inserta el implante. Sin embargo, este sobre-mandrinado de la parte posterior no es generalmente bien aceptado porque se elimina hueso de las vértebras que soportan cargas y porque habitualmente es difícil mandrinar a través de la parte posterior del segmento lumbar inferior donde la lordosis es mayor. En la mayoría de los casos, cuando se utilizan implantes de este tipo, no se realiza ningún esfuerzo para restaurar la curvatura lordósica y de esta forma el implante cilíndrico probablemente causará una deformidad cifósica al asentarse las vértebras alrededor del implante. Este fenómeno puede a menudo provocar la necesidad de realizar revisiones quirúrgicas debidas a que la columna vertebral se desequilibra.

En todas las patentes expuestas anteriormente, la sección transversal del implante es sustancialmente constante en toda su longitud y presenta normalmente la forma de un cilindro circular recto. Se han desarrollado otros implantes para la fusión intercorporal que no presentan una sección transversal constante. Por ejemplo, la patente U.S. nº 4.714.469 de McKenna muestra un implante hemisférico con protuberancias alargadas que se proyectan en el interior de la placa del extremo de la vértebra. Adicionalmente, la patente U.S. 5.669.909 de Zdeblick et al muestra un implante cónico truncado adaptado para ser insertado mediante rosca en el espacio intervertebral. Sin embargo, estos dispositivos requieren una abertura que sea por lo menos tan grande como la del segmento mayor del dispositivo. Los requisitos para una abertura relativamente grande pueden limitar el uso de estos dispositivos, particularmente en las zonas en las que el acceso a la columna queda limitado debido la obstrucción por vasos y estructuras neurológicas.

Además, se han desarrollado unos implantes que proporcionan la capacidad de ajustar el tamaño del implante después de su inserción. Las patentes U.S. nº 5.665.122 de Kambin, nº 5.554.191 de LaHille et al y nº 5.653.763 de Errico et al dan a conocer implantes que proporcionan por lo menos algún grado de posibilidad de ajuste de la altura del implante para recuperar la lordosis. Sin embargo, esos implantes no permiten que el dispositivo pueda insertarse fácilmente y de forma segura en el espacio discal y el mecanismo interno de expansión limita la capacidad de rellenar el interior con una gran cantidad de material de crecimiento del hueso.

El documento FR 2.753.368 da a conocer un implante intercorporal formado por una jaula que presenta cuatro ramas laterales que pueden expandirse radialmente simultáneamente por un medio de cuña.

El documento WO 97/00054 expone un implante en dos elementos separados, conectados por un mediante un procedimiento complejo con una parte final que presenta una forma tal para poder mantener un ángulo entre estos elementos.

El documento US-A-5.683.394 da a conocer un implante formado por una jaula integral con un tapón final.

El documento US-A-5.702.455 se refiere a un implante formado por dos elementos tubulares que presentan orificios y que están conectados por un tubo roscado.

A la vista de las limitaciones de los dispositivos anteriores, persiste la necesidad de una jaula de fusión intercorporal capaz de estabilizar la columna vertebral de una forma comparable a los diseños de implantes intercorporales que se utilizan actualmente, y al mismo tiempo proporcionar un mecanismo para restaurar la lordosis normal de la columna vertebral. Después de la expansión, el implante debería presentar una cavidad interna adaptada para recibir injerto de hueso o sustituto de hueso para favorecer el crecimiento del hueso en el implante expandido.

Sumario de la invención

En respuesta a las necesidades que todavía quedan sin resolver en los dispositivos anteriores, la presente invención contempla una jaula de fusión expansible adaptada para su inserción entre un par de cuerpos de vértebras para recuperar la relación angular normal entre vértebras adyacentes. En particular, un dispositivo según la presente invención comprende un cuerpo que presenta una superficie externa de anclaje con el hueso y una superficie interna que define una cámara interna y un mecanismo de retención. El cuerpo presenta una parte fija y una parte expansible. La parte expansible está dividida en por lo menos una primera rama y una segunda rama, interconectadas con la parte fija. La primera rama se puede desplazar con relación a la segunda rama en la parte expansible para expandir el tamaño global de la jaula de fusión. Un elemento de expansión está dimensionado para alojarse por lo menos parcialmente en la cámara interna y presenta una superficie externa adaptada para acoplarse con el mecanismo de retención. El movimiento del elemento de expansión en el interior de la cámara interna fuerza el movimiento de la primera rama con relación a la segunda rama expandiendo de esta forma la parte expansible. El elemento de expansión queda retenido en su posición insertándose en el mecanismo de retención del cuerpo.

En una forma de realización, una jaula expansible intersomática presenta un cuerpo tubular que presenta una superficie externa de acoplamiento con el hueso y una superficie interna que define una cámara interna. La superficie interna define adicionalmente una superficie inclinada y un mecanismo de retención. El cuerpo define una parte fija y una parte móvil, la superficie inclinada se encuentra dispuesta de modo adyacente a la parte móvil. Se incluye un elemento expansible que presenta una superficie externa configurada para conectar la superficie inclinada y la parte de retención. El movimiento del elemento de expansión contra la superficie inclinada desplaza la parte móvil para expandir la jaula. El elemento de expansión permanece retenido en su posición por la inserción en el mecanismo de retención.

En otra forma de realización, la invención contempla un instrumento de inserción que puede cooperar con un implante de fusión expansible. El instrumento de inserción se puede accionar para insertar el implante y desplazar el elemento de expansión para expandir la jaula. Una jaula según la presente invención se utiliza con un instrumento de inserción que presenta una vaina externa adaptada para acoplarse con el cuerpo de la jaula para transmitir el esfuerzo de compresión a la jaula. El instrumento de inserción incluye adicionalmente un eje interno que se puede desplazar dispuesto en el interior de la vaina externa. El eje interno está dimensionado para insertarse en por lo menos una parte de la cámara interna de la jaula. El eje interno presenta un extremo distal configurado para acoplarse de modo amovible con el elemento de expansión, de modo que el movimiento del eje interno con respecto a la vaina externa desplaza el elemento de expansión con relación a la jaula.

Adicionalmente, se describen métodos para efectuar la inserción de un dispositivo expansible intersomático. En otro aspecto, un dispositivo según la presente invención se inserta en el espacio del disco. La parte móvil del dispositivo se coloca adyacente a una parte de la vértebra que requiere espacio adicional. A continuación, el elemento de expansión se desplaza dentro de la cámara interna y contra la parte móvil para expandir la jaula a la altura deseada. El elemento de expansión puede acoplarse con el mecanismo de retención para limitar el movimiento del elemento de expansión.

Un objetivo de la presente invención consiste en proporcionar un implante que presente un tamaño de inserción reducido y que sea expansible desde la configuración de inserción a una configuración
mayor.

Otro objetivo de la presente invención consiste en proporcionar un implante expansible que presente una cámara interna sustancialmente no obstruida para recibir material que induce al crecimiento del hueso.

Todavía otro objetivo de la presente invención consiste en proporcionar una jaula de fusión configurada para una inserción fácil y expansible a un tamaño mayor para establecer lordosis.

Unos objetivos relacionados, así como las ventajas de la presente invención se pondrán de manifiesto a partir de la descripción siguiente.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista en planta de una jaula expansible según una forma de realización de la presente invención.

La figura 2a es una vista en sección transversal del dispositivo de la figura 1.

La figura 2b es el dispositivo de la figura 2a incluyendo una cuña de expansión según una forma de realización de la presente invención.

La figura 3 es una vista en perspectiva en sección transversal parcial de la jaula expansible de la figura 1, sin un perfil de rosca externa.

La figura 4 es una vista en perspectiva de la cuña de expansión de la figura 2b.

La figura 5 es una vista frontal de la cuña de expansión de la figura 4.

La figura 6 es una vista en alzado de un instrumento de inserción según una forma de realización de la presente invención.

La figura 7a es una vista de un plano sagital que muestra una vista en sección transversal parcial de la jaula expansible de la figura 2b insertada entre las vértebras adyacentes en una configuración de inserción según una forma de realización de la presente invención.

La figura 7b representa la caja de la figura 7a mostrada en una posición de expansión según una forma de realización de la presente invención.

La figura 8 es una vista en planta de una forma de realización alternativa de la jaula expansible de la figura 1.

La figura 9 es una vista en sección transversal de la jaula expansible de la figura 8.

La figura 10 es una vista en perspectiva seccionada transversalmente de la jaula expansible de la figura 8, sin un perfil de rosca externa.

La figura 11 es una vista en planta de una forma de realización adicional de una jaula de expansión según la presente invención.

La figura 12 es una vista lateral en sección transversal parcial de la jaula de expansible de la figura 11.

La figura 13 es una vista en perspectiva en sección transversal parcial de la jaula expansible de la figura 11, sin un perfil de rosca externa.

La figura 14 es una vista lateral en sección transversal parcial de una forma de realización adicional de la presente invención.

La figura 15 es una vista lateral en sección transversal parcial de todavía una forma de realización adicional de la presente invención.

Descripción de las formas de realización preferidas

Con vistas a mejorar la comprensión de los principios de la invención, a continuación se hará referencia a las formas de realización ilustradas en los dibujos y se empleará un lenguaje específico para su descripción. Se entenderá, sin embargo, que con ello no se pretende establecer limitación alguna en el alcance de la invención, y se contemplan tales alteraciones y modificaciones adicionales en los dibujos ilustrados, y tales aplicaciones adicionales de los principios de la invención tal como se han ilustrado, en la medida en que estén comprendidas en el alcance de las reivindicaciones anexas.

Haciendo referencia ahora a las figuras 1 a 3, se muestra una primera forma de realización de una jaula expansible 10 según la presente invención. En esta forma de realización de la invención, una jaula expansible 10 presenta una superficie externa cilíndrica 11 que define un perfil de rosca externa 12 (no mostrado en la figura 3) adaptado para unir dos vértebras adyacentes (ver figuras 7a y 7b) y para desplazar la jaula en el espacio interdiscal al girar la jaula 10 sobre el eje longitudinal 13. Tal como se muestra con mayor claridad en la figura 3, una jaula expansible 10 es sustancialmente hueca con su superficie interna 21 definiendo una cavidad interna 17. La jaula expansible 10 incluye una ventana 16 para el crecimiento del hueso en su interior formada a través de la rama expansible 24 y una ventana 19 idéntica para el crecimiento del hueso en su interior formada a través de la rama expansible 26. Estas ventanas para el crecimiento en el interior se encuentran adaptadas para permitir la comunicación entre los cuerpos de las vértebras (figura 7) y la cámara interna 17. En la mayor parte de las aplicaciones, el material para inducir al crecimiento del hueso se situará en el interior de la cámara interna 17 de la jaula expansible 10 con el fin de promover el crecimiento del hueso en el interior y a través del dispositivo de fusión 10.

Tal como se muestra en los dibujos adjuntos, la jaula expansible 10 está preferiblemente compuesta por cuatro ramas separadas, cada una de ellas separadas en su extremo expansible 18 por un canal que se extiende longitudinalmente desde el extremo expansible 18 hasta el extremo fijo 20. En relación ahora a la figura 2a, la primera rama expansible 24 está separada de la primera rama fija 40 por un canal 14. De forma similar, la segunda rama expansible 26 está separada de la primera rama fija 40 por el canal 22. Cada uno de los canales 14 y 22 se extiende desde el extremo expansible 18 hacia el extremo fijo 20. Los canales terminan en una abertura con un radio que presenta un diámetro ligeramente mayor que actúa a modo de bisagra durante la expansión del dispositivo para concentrar tensiones y deformaciones en las proximidades del extremo fijo 20. De forma similar, tal como se muestra en la figura 3, la segunda rama fija 41 está separada de la primera rama expansible 24 por el canal 15 y de la segunda rama expansible 26 por un canal similar (no mostrado). De este modo, la jaula expansible 10 se encuentra formada por cuatro ramas, cada una de ellas separada de las otras en un extremo expansible 18 por canales que se extienden desde la superficie externa 11 hasta una cámara interna 17. Las ramas están conectadas en un extremo fijo 20 por un área de unión 44 de tal forma que cada una de las ramas puede desplazarse de forma sustancialmente independiente de las otras en el extremo expansible 18 y al mismo tiempo permanece conectada con el dispositivo mediante el área de unión 44. Aunque la presente forma de realización utiliza ramas formadas integralmente, se contempla sin desviarse por ello de la invención la posibilidad de poder ensamblar componentes separados para formar la jaula expansible.

Aunque en una forma de realización preferida se muestran cuatro ramas separadas, se contempla sin desviarse del alcance de la invención que se puedan utilizar mayor o menor número de ramas. Adicionalmente, aunque en una forma de realización preferida los canales se extienden desde la superficie externa 11 a la cámara interna 17, se contempla la posibilidad de que los canales puedan no extenderse a la cámara interna. Un canal de este tipo puede formarse por una interfaz de solape entre dos ramas adyacentes sin crear una abertura para el crecimiento del hueso hacia el interior en la cámara interna 17. Adicionalmente, aunque los canales se muestran como si estuvieran preformados en la jaula expansible, se contempla que los canales puedan formarse al expandirse el implante. A título de ejemplo, y sin que constituya una limitación, esto podría ocurrir al romper una parte que presentara predisposición a la rotura entre ramas adyacentes o al deformar material dispuesto entre ramas adyacentes.

En un aspecto de la invención, la cámara interna 17 comprende la mayor parte del volumen de la jaula completa 10. Haciendo referencia específica a la figura 2a, la superficie externa 11 define un diámetro 63, excluyendo la rosca 12. La cámara interna 17 presenta un diámetro de por lo menos el valor del numeral 64, es decir el diámetro del numeral 63 menos dos veces el espesor de la rama 62.

En una forma de realización preferida, el espesor de la rama 62 se selecciona de tal forma que el volumen de la cámara interna 17, en particular con la inclusión de los huecos creados por las ventanas para el crecimiento en el interior 16 y 19 y los diversos canales ocupa la mayor parte del volumen completo de la jaula 10. En consecuencia, la presente invención proporciona espacio para que pueda insertarse en el dispositivo una gran cantidad de material para inducir al crecimiento de hueso con el fin de promover el crecimiento del hueso en su interior.

Adyacente al extremo expansible 18, tal como se muestra en la figura 2a con relación a las ramas 24, 40 y 26, cada una de las ramas incluye superficies inclinadas 28, 34 y 30, respectivamente. Adyacente al final en el interior de cada una de las superficies inclinadas 28, 34 y 30 se forma un hombro interno 36, 42 y 38, respectivamente. Con relación a la figura 3, la rama 41 incluye una superficie inclinada similar 35 y un hombro interno 43. Tal como se muestra en la figura 2a, las superficies inclinadas en arco 28 y 30 están inclinadas formando un ángulo 32 entre sí. En una forma de realización preferida, este ángulo es de aproximadamente 96º, aunque se comprende que pueden emplearse varios ángulos dependiendo del grado de expansión deseado, y de la distancia que un elemento de expansión necesita recorrer para crear la expansión.

En relación ahora a la figura 2b, la jaula 10 se muestra con la inclusión de la cuña de expansión 50 dispuesta adyacente al extremo expansible 18. La cuña de expansión 50 se ilustra adicionalmente en las figuras 4 y 5. La cuña de expansión 50 incluye una primera y una segunda rampas 52 y 54 de cuña, opuestas de expansión, que presentan una superficie en forma de arco cónico que se ajusta y se corresponde con las superficies inclinadas 28 y 30 de las ramas 24 y 26, respectivamente. La cuña 50 incluye paredes laterales 58 y 60 con superficies sustancialmente planas que se adaptan para acoplarse con las superficies inclinadas 34 y 35 de las ramas fijas 40 y 41, respectivamente. Adicionalmente, la cuña de expansión 50 incluye una abertura central 56 que se adapta para recibir un instrumento de accionamiento. En una forma de realización preferida, la abertura central 56 está roscada para recibir el extremo roscado correspondiente de un instrumento de accionamiento.

Deberá entenderse que al avanzar la cuña 50 hacia el extremo fijo 20, las superficies inclinadas 52 y 54 actúan sobre superficies inclinadas 28 y 30, respectivamente, para contribuyendo a separar las ramas 24 y 26 una de la otra en un extremo expansible 18. Al estar la cuña de expansión 50 insertada a lo largo de las superficies inclinadas 28 y 30, las ramas 24 y 26 tenderán a expandirse en el extremo expansible 18 al deformarse el extremo fijo adyacente 20.

El material de unión 44 sustancialmente continuo une todas las ramas y no permite su expansión en el extremo libre 20. En el movimiento de avance adicional de la cuña 50 hacia el extremo fijo 20, la cuña es empujada más allá de los hombros 36 y 38, de tal forma que la cuña 50 queda capturada en el interior de la jaula 10. Como resultado de la unión de la superficie posterior 55 de la cuña contra los hombros 36 y 38, se evita que la cuña de expansión 50 sea expulsada de la jaula, y la jaula se mantiene en una condición expandida con la cuña mantenida de forma segura en su posición. Se comprenderá que la unión de las superficies planas 58 y 60 en ramas fijas 40 y 41, respectivamente, tiende a expandir poco o nada de forma deformable estas ramas y por lo tanto permanecen sustancialmente fijas en sus posiciones originales. Adicionalmente, las ramas fijas 40 y 41 cada una incluye hombros 42 y 43 que se acoplan con la superficie posterior 55 de la cuña 50 una vez que ha pasado más allá del hombro. De este modo, las ramas fijas 40 y 41 tienden también a mantener la cuña en su posición y evitan su expulsión desde la cámara interna 17.

Haciendo referencia ahora a las figuras 8 a 10, se muestra una forma de realización alternativa de la jaula expansible de la presente invención. En esta forma de realización, la jaula expansible 310 presenta una superficie externa 311 y un perfil externo de rosca 312 (no mostrado en la figura 10). Como ocurre en la forma de realización de la figura 1, la jaula expansible 310 incluye dos ramas expansibles opuestas 324 y 324, y dos ramas fijas opuestas 340 y 341 unidas en el extremo fijo 320. Cada una de estas ramas definen superficies inclinadas y hombros internos adyacentes al extremo expansible 318 adaptados para unir y recibir la cuña de expansión 350. Por el contrario, en la forma de realización de la figura 1, la rama expansible 324 incluye dos ventanas para el crecimiento del hueso hacia el interior 316 y 317, separadas por el nervio 330. De forma similar, la rama expansible 326 incluye dos ventanas de crecimiento del hueso por el interior 322 y 323 separadas por el nervio 332. El uso de una pluralidad de ventanas para el crecimiento del hueso por el interior en las ramas que se pueden expandir incrementa la resistencia global de la rama lo cual puede ser necesario para jaulas más largas o jaulas construidas con materiales relativamente frágiles. Mientras esta forma de realización se ha mostrado con dos ventanas por cada rama expansible, se contempla sin desviarse del alcance de la invención que se utilicen más de dos ventanas para el crecimiento del hueso hacia el interior.

En relación ahora a la figura 6, se muestra un instrumento de inserción 70 adecuado para su utilización con una jaula expansible según la presente invención. El instrumento de inserción 70 incluye una funda externa 72 que presenta una proyección de accionamiento 73 adaptada para acoplarse con la ranura de accionamiento 46 de la jaula expansible 10. Aunque el instrumento de inserción 70 se ilustra con una única proyección 73, se entenderá que el dispositivo incluye una proyección opuesta (no se muestra) para acoplarse con una ranura de accionamiento (no se muestra) dispuesta en posición opuesta a la ranura de accionamiento 46 en la jaula 10. El instrumento de inserción 70 incluye adicionalmente el mango 71 adaptado para transmitir fuerza de rotación a la funda externa 72 para insertar de forma rotatoria la jaula 10. La funda externa 72 incluye una cámara interna, que está ocupada por el eje interno 75 del instrumento de inserción. En el extremo distal 77, el eje interno del instrumento de inserción 75 incluye un área roscada externamente adaptada para acoplarse en la correspondiente abertura central roscada internamente 56 del elemento de expansión 50. En el extremo proximal del eje interno 75 se ha provisto un mango 76 para proporcionar fuerza de rotación al eje interno 75. En el eje interno 75 adyacente al mango 76 se forman una serie de hilos de rosca externa 78. Se dispone una tuerca roscada internamente 79 cerca del eje interno 75 y está adaptada para alojar la rosca 78 para desplazar el eje interno 75 con relación a la funda externa 72.

Cuando está funcionando, el instrumento de inserción 70 está unido con la jaula expansible 10, tal como se muestra en la figura 7a. La proyección de accionamiento 73 del tubo externo 72 se acopla con la ranura de accionamiento 46 de la jaula expansible 10 y el extremo distal roscado 77 del eje interno 75 está unido mediante una rosca con la abertura roscada 56 de la cuña de expansión 50. De esta forma, la cuña de expansión 50 se mantiene de forma segura en la posición adyacente al extremo expansible 18, mientras que la jaula roscada cilíndrica se inserta en el espacio intervertebral. En una forma de realización preferida, este dispositivo se utiliza desde una aproximación posterior a la columna vertebral con la cuña de expansión 50 situada en el extremo conductor del dispositivo.

Con referencia a la figura 7a, la jaula expansible 10 está roscada en el espacio intervertebral 92 con un perfil de rosca 12 que une las vértebras 80 y 82 para permitir el avance de la jaula en el espacio interdiscal y mantenerla de forma segura en su posición una vez que ha alcanzado su posición final, tal como se muestra en la figura 7a. Puesto que la jaula expansible es preferentemente un cilindro que presenta un diámetro uniforme, puede insertarse a través de un tubo de inserción que presenta un diámetro sustancialmente igual al diámetro roscado de la jaula 10. Tal como se muestra en la figura 7a, la superficie 88 de la vértebra 80 está en contacto con la superficie externa 11 de la jaula 10. Se entenderá que en muchas aplicaciones, una parte de la placa final vertebral sea eliminada con anterioridad a la inserción de la jaula, de tal forma que la jaula 10 une el hueso trabecular de la vértebra. De modo similar, la superficie 90 de la vértebra 82 está en contacto con la superficie externa 11 de la jaula 10. En su posición inicial de inserción, la alineación 84 de las vértebras 80 y la alineación 86 de las vértebras 82 está en alineación sustancialmente paralela con el eje longitudinal 13 y las ramas expansibles 24 y 26 de la jaula 10.

En relación ahora con la figura 7b, encontrándose el extremo roscado 77 del dispositivo de inserción firmemente unido en la abertura roscada 56 de la cuña de expansión 50 y la proyección de accionamiento 73 unida a la ranura de accionamiento 46, la tuerca roscada internamente 79 gira alrededor de su rosca externa 78 para retirar el eje 75 con el tubo externo 72 (figura 6), y de este modo provocar el avance de la cuña de expansión 50 hacia el extremo fijo 20. Al avanzar la cuña de expansión 50 hacia el extremo fijo 20, las superficies inclinadas de la cuña de expansión 50 fuerzan las ramas expansibles 24 y 26 alejándolas del extremo expansible adyacente 18. De forma similar, las vértebras 80 y 82 se fuerzan para separarlas en el adyacente extremo expansible 18 de tal forma que la alineación 84 y 86 permanece sustancialmente paralela a las ramas expansibles 24 y 26, respectivamente, y no con el eje longitudinal 13 de la jaula 10. De este modo, la curva lordósica de la columna vertebral puede establecerse y mantenerse durante el proceso de curación. Adicionalmente, la unión de la cuña de expansión 50 con los hombros anteriormente descritos de cada una de las ramas evita que la cuña de expansión sea expulsada de desde la jaula 10. El instrumento de inserción puede retirarse y el área sustancialmente no obstruida en el interior de la cámara 17 puede rellenarse con un material que induce al crecimiento del hueso con el fin de promover el crecimiento del hueso a través del dispositivo. Este material que induce al crecimiento del hueso puede incluir hueso autógeno, alógeno, proteínas morfológicas del hueso en un excipiente, u otros materiales conocidos que inducen al crecimiento del hueso. La inserción y expansión de la forma de realización alternativa mostrada en las figuras 8 a 10 se cumple sustancialmente de la misma forma.

En relación ahora a las figuras 11 a 13, se muestra una forma de realización adicional de una jaula expansible según la presente invención. Tal como sucedía con las formas de realización de la invención descritas anteriormente, la jaula 110 es un dispositivo sustancialmente cilíndrico que presenta una superficie externa 111 que define un perfil externo roscado 112. La jaula 110 define una cámara interna sustancialmente cilíndrica 117. La jaula 110 incluye un par de ramas expansibles opuestas 152 y 154 separadas por un par de ramas fijas opuestas 148 y 150. La rama fija 148 está separada de las ramas expansibles 152 y 154 por canales 144 y 146 respectivamente. La rama fija 150 está separada de las ramas expansibles 154 y 152 por el canal 147 y un canal similar (no se muestra), respectivamente. La jaula 110 incluye adicionalmente ventanas para el crecimiento del hueso hacia el interior 129 y 120 formadas a través de la rama expansible 152, y un par idéntico de ventanas para el crecimiento del hueso hacia en interior 119 y 121 formadas a través de la rama expansible 154. Cada una de las ventanas de crecimiento del hueso hacia el interior se extiende desde la superficie externa 111 a la cámara interna 117. Al igual que con las formas de realización anteriormente descritas, la jaula 110 incluye un gran cámara interna no obstruida 117 que se extiende a lo largo del eje longitudinal 113 desde el extremo expansible adyacente 118 hacia el extremo fijo 114. En la forma de realización mostrada en las figuras 11 a 13, las ventanas 120 y 121 incluyen cada una de ellas una regata 122 y 123 adyacentes al extremo expansible 118, respectivamente.

El expansor 130 está dimensionado para alojarse dentro de la cámara interna 117. El expansor 130 incluye una primera parte 125 que presenta una proyección 126 que se extiende en el interior de la regata 122, y una segunda parte opuesta 127 que presenta una proyección 128 que se extiende en el interior de la regata 123. Las proyecciones 126 y 128 actúan en conjunción con un tope 124 roscado externamente para mantener la posición del expansor 130 en el interior de la jaula 110. El expansor 130 incluye asimismo una escuadra 132. Aunque en la forma de realización preferida pueda utilizarse una escuadra, se comprenderá que el expansor 130 puede incluir un doblez o una bisagra entre las partes 125 y 127, que permiten una adaptación en la configuración de tamaño reducido mostrada en la figura 12. La primera parte 125 incluye un eje longitudinal 72 y una segunda parte 127 que incluye un eje longitudinal 70. En la configuración de tamaño reducido mostrada en la figura 12, el eje longitudinal 70 forma un ángulo 162 con relación al eje longitudinal 72. En una forma de realización preferida, el ángulo 162 es de aproximadamente 90º, si bien pueden contemplarse otros ángulos. En una configuración expandida (no se muestra), el ángulo entre los ejes longitudinales 70 y 72 puede aproximarse a 180º, con un ángulo de 180º que proporciona la máxima expansión del dispositivo.

La cámara interna 117 está definida por las cuatro ramas descritas con anterioridad 148, 150, 152 y 154, cada una de ellas define una parte de perfil de rosca 160 (sólo mostrado parcialmente en la figura 12). El tope 124 incluye una correspondiente rosca externa adaptada para roscar con el perfil de rosca 160. En una forma de realización preferida, una parte de conexión 149 se extiende entre las ramas fijas 148 y 150 para limitar la deflexión de las ramas fijas al avanzar el tope roscado 124 hacia el extremo expansible 118. El tope roscado 124 incluye adicionalmente una abertura central 136 adaptada para unirse a una extensión de un instrumento de inserción. En una forma de realización preferida, la abertura central 136 está formada por un perfil hexagonal para aceptar un instrumento de inserción de forma hexagonal similar (no mostrado). La jaula 110 incluye además una ranura de accionamiento 142 adyacente al extremo fijo 114, adaptada para la unión con una proyección de una herramienta de accionamiento para permitir la inserción de la jaula 110 entre dos estructuras óseas adyacentes. El instrumento de accionamiento de la figura 6 puede utilizarse con la jaula 110 con excepción de que el eje interno 75 del instrumento de accionamiento podría incluir una parte de forma hexagonal en el extremo distal 77. Se entenderá que al avanzar el tope roscado 124 hacia el extremo expansible 118, fuerza el expansor 130 a una condición expandida, y forzando de este modo a que las ramas 152 y 154 se separen. Tal como se muestra en la figura 13, el mecanismo de expansión de la presente invención proporciona una cámara interna de gran tamaño para recibir un material que induce al crecimiento del hueso.

Una forma de realización adicional según la presente invención se muestra en la figura 14. La jaula 180 está configurada de forma similar a la jaula 110 con excepción de que incluye varias ventanas más reducidas para crecimiento de hueso hacia el interior en lugar de dos grandes ventanas en las ramas expansibles 192 y 194. La presente invención contempla las variaciones en número, tamaño, forma y posición de las ventanas para el crecimiento de hueso hacia el interior ya que pueden depender de las características deseadas del crecimiento de hueso hacia el interior y de las propiedades del material de la jaula. Adicionalmente, los mecanismos para la expansión difieren en que el expansor 184 es un dispositivo sustancialmente plano, es decir, no se dobla ni actúa como bisagra, presentando un eje longitudinal 198. El expansor 184 es sustancialmente plano y presenta un primer extremo 188 unido en la esquina 186 formada entre la rama expansible 194 y la pared 199. El extremo opuesto 190 se une y se desplaza a lo largo de la superficie interna 193 de la rama expansible 192. El tope roscado 182 se rosca al perfil roscado interno 196 formado a lo largo de las superficies internas de las ramas. Se entenderá que en la condición no expandida, el eje 198 está inclinado respecto al eje longitudinal 197 de la jaula 180. Sin embargo, al avanzar el tope roscado 182 hacia el extremo expansible 181, el expansor 184 se desplaza hacia una posición vertical desplazándose su eje 198 hacia una disposición perpendicular respecto al eje 197. El movimiento del expansor 184 hacia una posición vertical expande la jaula 180. En la posición expandida, se presenta una gran cámara interna no obstruida 189 que se extiende desde la abertura 182 a la abertura 187 adyacente al extremo fijo 195. En consecuencia, la gran cámara interna 189 puede rellenarse con un material que induce el crecimiento del hueso con el fin de promover la fusión entre vértebras adyacentes.

En referencia ahora a la figura 15, se muestra todavía una forma de realización adicional de la presente invención. La jaula 210 incluye una superficie externa 211 que presenta un perfil de rosca 212 definido anteriormente. La jaula 210 incluye una ranura de accionamiento 246 adaptada para recibir un instrumento de accionamiento tal como el que se ha dado a conocer con anterioridad en el presente documento. La jaula 210 incluye adicionalmente una pluralidad de ventanas 214 que comunican la superficie externa 211 con una cámara interna 217. La cámara interna 217 está definida por superficies inclinadas 216 y 215 (mostradas con líneas de trazos), que se extienden en pendiente desde el extremo expansible 222 hacia el extremo fijo 224. La pendiente de las superficies inclinadas 216 y 215 podría también invertirse para permitir la expansión por el movimiento del tope 218 en dirección opuesta. El elemento de tope 218 incluye un perfil de rosca externa adaptado para roscar con el perfil de rosca 220 de las superficies 216 y 215. Deberá entenderse que cuando el elemento de tope 218 se rosca y avanza hacia el extremo fijo 224, las ramas 230 y 231 se separan una de la otra. Tal como se muestra en la figura 15, la rama 230 incluye un área de anchura reducida 225, adaptada para deformarse a medida que el elemento de tope 218 avanza. Tal como se muestra, el elemento de tope 218 incluye una abertura central 237 adaptada para recibir una extensión de un instrumento de inserción para proporcionar fuerza de rotación. Adicionalmente, mientras la ranura de accionamiento 246 se muestra formada en el extremo expansible 222, se puede comprender que para algunas técnicas de inserción, será deseable disponer de una ranura 246 de instrumento de inserción formado en el extremo fijo 224. Adicionalmente, puede formarse una abertura central a través del extremo fijo 224 para el paso de una extensión de un instrumento de inserción para su acoplamiento con el tope 218.

Mientras que los topes 124 según la forma de realización de la figura 11, el tope 182 de la forma de realización de la figura 14 y el tope 218 de la forma de realización de la figura 15 se han mostrado y se han descrito estando provistos de una serie de hilos de rosca externos para su roscado con el perfil de rosca correspondiente definido en las ramas del dispositivo, deberá entenderse que todas las ramas, o sólo las ramas fijas de cada uno de los dispositivos pueden formarse para definir una serie de trinquetes. Con una configuración con trinquetes, cada uno de los topes 124, 182, y 218 podría formarse con una superficie externa adaptada para avanzar por los trinquetes para expandir el dispositivo al tiempo que dispone de una parte seguidora adaptada para acoplarse con los trinquetes para evitar la expulsión. De esta forma, los topes pueden avanzarse sin estar roscados. Cuando se utiliza esta técnica, el instrumento de inserción puede adaptarse para sujetar de forma segura la jaula externa para evitar su avance adicional como resultado de la fuerza de inserción o extracción ejercida en los elementos de tope. Además de las modificaciones en el tope, la propia jaula puede configurarse para la inserción a presión y puede presentar otras formas que no sean cilíndricas.

Las jaulas según la presente invención están formadas preferentemente con un material biocompatible provisto de resistencia suficiente para soportar las cargas a las que estará sometido para una aplicación dada. Adicionalmente, en las formas de realización preferidas el material debería poseer suficiente flexibilidad para sufrir por lo menos una deformación de valor reducido como resultado del proceso de expansión. De modo alternativo, para algunos dispositivos, podría ser deseable disponer de puntos de articulación en lugar de permitir que el material sufra una deformación. Preferentemente, el material utilizado para formar las jaulas según la presente invención se trata de una aleación de titanio de grado médico. Sin embargo, los dispositivos podrían realizarse en acero inoxidable, diversos tipos de plástico, diversos tipos de materiales compuestos incluyendo dispositivos de fibras de carbono, y hueso o sustitutos del hueso.

Aunque la invención se ha ilustrado y descrito en detalle en los dibujos y en la descripción anterior, deberá considerarse que ésta se ha proporcionado con fines ilustrativos y no limitativos, debiendo entenderse que se ha mostrado y descrito únicamente la forma de realización preferida y que se pretende proteger todos aquellos cambios y modificaciones que estén comprendidos dentro del alcance de las reivindicaciones anexas.

Claims (17)

1. Jaula expansible de fusión (10) adaptada para ser insertada entre un par de cuerpos de vértebra (80, 82), que comprende:

un cuerpo (20) que presenta una superficie externa de unión con el hueso y una superficie interna que define una cámara interna (17) y presentando un mecanismo de retención, definiendo dicho cuerpo (20) por lo menos una primera rama (24, 26), dicha rama (24, 26) una parte fija conectada a un primer extremo de dicho cuerpo (20) y una parte expansible (18) que puede desplazarse lateralmente con relación a un eje longitudinal de dicho cuerpo (20), y definiendo dicho cuerpo (20) por lo menos una segunda rama (40) conectada a dicho primer extremo de dicho cuerpo (20), y

un mecanismo de expansión (50) dimensionado para ser recibido por lo menos parcialmente dentro de dicha cámara interna (17) y para unir dicha parte expansible (18), presentando dicho mecanismo de expansión (50) una superficie externa adaptada para acoplarse con dicho mecanismo de retención, en el que el movimiento de dicho mecanismo de expansión en el interior de dicha cámara interna (17) fuerza dicha primera parte (18) de la rama expansible (24, 26) a desplazarse lateralmente con relación a dicho eje longitudinal de dicho cuerpo (20) expandiendo de este modo dicho cuerpo (20); y

caracterizado porque dicho mecanismo de expansión desplaza la parte expansible (18) de dicha primera rama (24, 26) en una proporción mayor que dicha segunda rama (40), estando dicho mecanismo de expansión retenido en su posición por la inserción en dicho mecanismo de retención del cuerpo (20)

2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que dicha superficie de unión con el hueso es una rosca externa (12).

3. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que dicho mecanismo de retención es un perfil de rosca (160) definido en dicha superficie interna y dicho mecanismo de expansión incluye un tope (124) roscado externamente configurado para acoplarse con dicho perfil de rosca (160).

4. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que dicho mecanismo de retención es un hombro interno (28) y dicho mecanismo de expansión es una cuña (50) adaptada para acoplarse con dicho hombro (28).

5. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que dicho cuerpo define una tercera rama (26) opuesta a dicha primera rama (24), presentando dicha tercera rama (26) una parte fija conectada a dicho primer extremo de dicho cuerpo (20) y una parte expansible (19), en el que el movimiento de dicho mecanismo de expansión (50) en el interior de dicha cámara interna (17) fuerza tanto a dicha primera (24) como a dicha tercera (26) ramas a separarse.

6. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que dicho cuerpo (20) incluye un extremo fijo (20) y un extremo expansible (18) y que incluye además cuatro canales longitudinales (14, 22, 15) que se extienden entre dicha superficie externa y dicha superficie interna y a partir de dicho extremo expansible (18) hacia dicho extremo fijo (20), definiendo dichos canales (14, 22, 15) un par opuesto de dichas primera (24) y segunda (26) ramas separadas por un par opuesto de la tercera rama (40) y de la cuarta rama (41), expandiendo dicho mecanismo de expansión dichas primera (24) y segunda (26) ramas opuestas en una proporción sustancialmente mayor que la tercera (40) y cuarta (41) ramas opuestas.

7. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que dicho mecanismo de retención incluye por lo menos un reborde (28) dispuesto de modo adyacente a dicha superficie interna y dicho mecanismo de expansión (50) incluye un hombro (52) que coopera con dicho reborde (28) para mantener la posición de dicho mecanismo de expansión (50).

8. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que dicho mecanismo de retención es un perfil roscado (12) y dicho mecanismo de expansión (50) incluye un correspondiente perfil de rosca externo.

9. Dispositivo según la reivindicación 1, que comprende además un material para inducir al crecimiento del hueso dispuesto en el interior de dicha cámara interna (17).

10. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que dicha cámara interna (217) presenta una superficie inclinada roscada (215, 216), estando dispuesta dicha superficie inclinada (215, 216) adyacente a por lo menos dicha parte expansible; y

dicho mecanismo de expansión presenta una superficie roscada externa configurada para unir dichas superficies inclinadas roscadas (215, 216), en el que dicho mecanismo de expansión avanza al ser roscado a lo largo de dicha superficie inclinada roscada (215, 216) para desplazar dicha parte que puede desplazarse con el fin de expandir dicho cuerpo (210), estando dicho mecanismo de expansión retenido en su posición por acoplamiento con dicha superficie inclinada roscada (215, 216).

11. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que dicho cuerpo (20) define además unas aberturas (16) para el crecimiento de hueso hacia el interior entre dicha superficie interna y dicha superficie externa.

12. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que dicha cámara interna (17) comprende por lo menos el 50% del volumen del dispositivo, permitiendo de este modo un aumento sustancial en la cantidad de material que induce al crecimiento del hueso que se puede insertar en el interior de la cámara interna (17).

13. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que dicho mecanismo de expansión define una abertura central (56) que proporciona comunicación con dicha cámara interna (17).

14. Dispositivo de fusión intercorporal, que comprende: una jaula de fusión expansible según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo incluye un instrumento de inserción (70) que presenta una funda externa (72) adaptada para acoplarse con dicho cuerpo (20) con el fin de transmitir fuerza de compresión y un eje interno (75), dispuesto de modo que se puede desplazar en el interior de dicha funda externa (72) y dimensionada para ser insertada en por lo menos una parte de dicha cámara interna (17), presentando dicho eje interno (75) un extremo proximal y un extremo distal (77), y estando dicho extremo distal (77) configurado para acoplarse de forma amovible con dicho elemento de expansión (50), en el que el movimiento de dicho eje interno (75) con relación a dicha funda externa (72) desplaza dicho elemento de expansión (50) en relación con dicho cuerpo (20).

15. Dispositivo según la reivindicación 14, en el que dicho mecanismo de expansión (50) incluye una abertura central (56) que presenta un perfil roscado y dicho extremo distal (77) de dicho eje interno (75) incluye un perfil externo roscado (78) correspondiente.

16. Dispositivo según la reivindicación 14, en el que dicho mecanismo de expansión (124) incluye una abertura central (136) hexagonal y dicho extremo distal de dicho eje interno (75) incluye una correspondiente forma externa hexagonal.

17. Dispositivo según la reivindicación 14, en el que dicho cuerpo (20) define además una ranura de accionamiento (46) y dicha funda externa (72) define un correspondiente resalte equivalente de accionamiento.