ES2309646T3 - Dispositivo estabilizador flexible para la estabilizacion dinamica de huesos o vertebras. - Google Patents

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Lutz Biedermann
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Abstract

Dispositivo de estabilización flexible para la estabilización dinámica de huesos o vértebras que comprende - un sistema de varilla (20, 40; 200, 400; 201, 401) que incluye una varilla (20; 200; 201) hecha de un material elastomérico, teniendo la varilla una primera sección de conexión (20a), una segunda sección de conexión (20b) y una tercera sección (20c) entre las mismas, pudiendo conectarse la primera y segunda sección de conexión (20a, 20b) con un dispositivo de anclaje para huesos, respectivamente, y - una camisa (40; 400; 401) prevista en, como mínimo, una parte de la tercera sección (20c) de la varilla, siendo la longitud de la camisa menor que la longitud de la varilla de manera que por lo menos la primera y la segunda sección de conexión (20a, 20b) quedan expuestas.

Description

Dispositivo estabilizador flexible para la estabilización dinámica de huesos o vértebras.
La invención se refiere a un dispositivo estabilizador flexible para la estabilización dinámica de huecos o vértebras, dispositivo que comprende un sistema de varilla hecho de un material elastomérico.
Por la EP 0 669 109 B1 se conoce un dispositivo de estabilización flexible para estabilizar vértebras adyacentes. En este dispositivo de estabilización se conectan tornillos monoaxiales para huesos colocados en vértebras adyacentes mediante una banda elástica. La banda se fija en los tornillos para huesos de forma pretensada. Un cuerpo soporte resistente a la compresión rodea la banda entre los tornillos para huesos para transmitir fuerzas de compresión. El cuerpo soporte, las cabezas de los tornillos para huesos y la banda elástica forman un tipo de junta que permite un movimiento limitado de las vértebras.
La US 2003/0220643 A1, revela un dispositivo para conectar cuerpos vertebrales adyacentes en el que se interconectan mediante un muelle tornillos monoaxiales de pedículo. El muelle permite una flexión espinal y un grado limitado de flexión lateral y rotación axial mientras que impide la extensión espinal sin necesidad de un elemento transversal. Por encima del muelle se coloca una camisa. El choque entre la camisa y los tornillos de pedículo ayudan al muelle para impedir la extensión espinal La longitud del muelle es predeterminada. Una adaptación de la longitud por el cirujano no es posible.
La WO 2004/105577 A2, revela un sistema de estabilización de la espina dorsal con uno o varios elementos flexibles que tienen una abertura o rendija en forma de un dibujo helicoidal. No se puede ajustar el sistema durante la operación con relación a sus características de flexibilidad.
Por la EP 1 364 622 A2, se conoce un dispositivo de anclaje para huesos que comprende un tornillo monoaxial para huesos y una varilla flexible hecha de un material elástico. Las características de elasticidad del dispositivo de anclaje para huesos quedan determinadas por el material y la forma de la varilla que no pueden ser modificados por el cirujano. Además, el uso de tornillos monoaxiales para huesos limita la posibilidad de ajuste de la posición del vástago con relación a la varilla.
El objetivo de la presente invención consiste en proporcionar un dispositivo flexible para la estabilización dinámica de huesos o vértebras que permite modificar las características de elasticidad del dispositivo y al mismo tiempo la adaptación de la longitud del sistema de varilla durante la operación.
Este objetivo se alcanza con un dispositivo de anclaje para huesos de acuerdo con la reivindicación 1. En las subreivindicaciones se indican otros desarrollos.
El sistema de varilla flexible consiste en una varilla interior y una varilla exterior o camisa hecha de un material elastomérico que permite con un gran alcance un ajuste de las características de elasticidad del dispositivo de estabilización. Mediante la selección de una varilla y una camisa con las propiedades elásticas adecuadas que pueden diferir entre sí, es posible una adaptación de las características de elasticidad del sistema de varilla al movimiento de un segmento espinal específico. En particular, la flexión y compresión de la espina dorsal se pueden controlar por medio de las características elásticas de la varilla interior, mientras que la extensión de la espina dorsal puede controlarse por la elección de una camisa apropiada. La separación de la amortiguación con relación a los movimientos de flexión/compresión y extensión produce un comportamiento armónico de los segmentos vertebrales bajo control del movimiento del elemento. Debido a ello se puede impedir que se suelten los tornillos para huesos. Otra ventaja consiste en la posibilidad de ajustar la longitud de la varilla interior y de la camisa. Por lo tanto se proporciona un sistema modular que permite la adaptación en el momento de la operación. Las posibilidades de adaptación se aumentan todavía más en combinación con tornillos poliaxiales.
Otras características y ventajas de la invención quedarán claras y se comprenderán mejor en la siguiente descripción detallada de tipos de ejecución junto con los correspondientes dibujos.
La figura 1a: muestra una perspectiva de una vista de despiece de un sistema de varilla de acuerdo con un tipo de ejecución de la invención.
La figura 1b: muestra el sistema de varilla de la figura 1a en estado montado.
La figura 2: muestra una vista de despiece de un dispositivo de estabilización que comprende el sistema de varilla de la figura 1a.
La figura 3: muestra esquemáticamente una vista de despiece del alojamiento de la varilla de la figura 1a en la parte receptora de un tornillo poliaxial para huesos.
La figura 4: muestra una sección de las partes montadas de la figura 2.
\newpage
La figura 5: muestra esquemáticamente el dispositivo de estabilización ensamblado de la figura 2 aplicado en vértebras adyacentes de la columna vertebral.
La figura 6a: muestra esquemáticamente el dispositivo de estabilización de la figura 5 estando la columna vertebral flexionada.
La figura 6b: muestra esquemáticamente el dispositivo de estabilización de la figura 5 estando la columna vertebral extendida.
La figura 7: ilustra de modo esquemático las direcciones de desplazamiento del sistema de varilla de la figura 1b.
La figura 8a: muestra esquemáticamente el sistema de varilla en un estado flexionado de acuerdo con la figura 6a.
La figura 8b: muestra esquemáticamente el sistema de varilla en estado extendido de acuerdo con la figura 6b.
Las figuras 9a y 9b: muestran otro ejemplo de la aplicación del dispositivo de estabilización visto desde arriba.
La figura 10: muestra una modificación del sistema de varilla en sección.
Según se puede ver de las figuras 1a y 1b, el dispositivo flexible de estabilización comprende un sistema de varilla que incluye una varilla 20 de material elastomérico y una camisa 40 también hecha de un material elastomérico. La varilla tiene en el tipo de ejecución representado una forma cilíndrica con una superficie lisa. La varilla es parcialmente o por completo flexible debido al material elastomérico. Por ejemplo, la varilla 20 está hecha de un material plástico biocompatible como por ejemplo un polímero sobre la base del poliuretano, polisilicona o PEEK. Un material particularmente adecuado es el uretano de policarbonato. El material de la varilla tiene propiedades elásticas bien definidas y la varilla tiene una elasticidad de flexión, una elasticidad de compresión y una elasticidad a la tracción.
El material elastomérico de la camisa 40 también es un material plástico biocompatible como por ejemplo un polímero sobre la base del poliuretano, la polisilicona o PEEK que tiene propiedades elásticas que pueden seleccionarse independientemente de las propiedades elásticas de la varilla 20. El uretano de policarbonato también es particularmente adecuado para la camisa. La camisa 40 tiene una forma tubular que comprende un canal 41 cuyo diámetro es ligeramente mayor que el diámetro exterior de la varilla 20 de manera que se puede insertar la varilla en el canal 41 según se puede ver en la figura 1b. La longitud de la camisa 40 se selecciona menor que la longitud de la varilla 20 de modo que una primera sección de conexión 20a y una segunda sección de conexión 20b de la varilla 20 sobresalen del canal 41 en estado ensamblado según se muestra en la figura 1b. Una sección 20c entre la primera sección de conexión 20a y la segunda sección de conexión 20b de la varilla 20 se aloja en el canal 41 de la camisa 40. La longitud de la camisa corresponde, de preferencia, aproximadamente a la distancia entre las partes receptoras del dispositivo de anclaje para huesos o puede ser ligeramente mayor.
En lo que se refiere a las figuras 2 a 4 se explica la conexión de la varilla 20 con la parte receptora 6 de un elemento de anclaje 1 para huesos. Para la explicación se omite la camisa en la representación de la figura 3. La camisa se coloca sobre la varilla 20 antes de asegurar la última en las partes receptoras 6 respectivas del elemento de anclaje 1 para huesos.
En este tipo de ejecución el elemento de anclaje para huesos 1 es un tornillo poliaxial para huesos con un vástago 2 provisto de una rosca para huesos, una punta 3 en un extremo y una cabeza esférica 4 en el extremo opuesto. En el lado de la cabeza 4 opuesta al vástago se ha previsto un entrante 5 para encajar una herramienta de atornillado. La parte receptora 6 tiene un primer extremo 7 y un segundo extremo 8 opuesto al primer extremo y un eje longitudinal 9 que forma una intersección con el plano del primer extremo y del segundo extremo. Coaxialmente con el eje longitudinal 9 se ha previsto un taladro 10 que se extiende desde el primer extremo 7 hasta una distancia predeterminada del segundo extremo 8. En el segundo extremo 8 se ha previsto una abertura 11 cuyo diámetro es menor que el diámetro del taladro 10. Se ha previsto una sección 12 esférica o cónica, adyacente a la abertura 11 que forma un asiento para la cabeza esférica 4.
La parte receptora 6 tiene, además, un entrante 13 en forma de U que comienza en el primer extremo 7 y se extiende hacia el segundo extremo 8 hasta una distancia predeterminada de dicho segundo extremo. Mediante el entrante 13 en forma de U se forman dos brazos libres 14, 15 que se extienden hacia el primer extremo 7. Adyacente al primer extremo 7 la parte receptora 6 tiene una rosca interna 16 en dichos brazos 14, 15.
Como se puede ver en la figura 3, se ha previsto un primer elemento de presión 17 que tiene una forma cilíndrica con un diámetro exterior que es sólo ligeramente menor que el diámetro interior del taladro 10 para permitir la introducción del primer elemento de presión 17 en el taladro 10 y su movimiento en dirección axial. En su lado inferior que mira hacia el segundo extremo 8 el elemento de presión 17 tiene un entrante esférico 18 cuyo radio corresponde al radio de la cabeza esférica 4 del tornillo para huesos. El primer elemento de presión 17 tiene en el lado opuesto un entrante cilíndrico 19 que se extiende transversalmente al eje longitudinal 9. El diámetro lateral de este entrante se elige de modo que cada sección de conexión 20a ó 20b de sección transversal circular, de la varilla que ha de alojarse en la parte receptora, puede insertarse en el entrante 19 y es guiada lateralmente en el mismo. La profundidad del entrante cilíndrico 19 se selecciona de modo que en estado montado cuando la sección de conexión de la varilla 20 se encuentra introducida y apretada contra el fondo del entrante en forma de U 13, el primer elemento de presión 17 ejerce una presión sobre la cabeza 5. Además, la profundidad es, de preferencia, aproximadamente la mitad del diámetro de la sección de conexión de la varilla 20. Como se puede ver en la figura 3, el primer elemento de presión 17 tiene un taladro coaxial 21 para guiar una herramienta de atornillado.
Como se muestra en las figuras 3 y 4, el elemento de anclaje para huesos comprende, además, un segundo elemento de presión 23 con un primer extremo 24 y un segundo extremo 25. El ancho del segundo elemento de presión es tal que el segundo elemento de presión puede introducirse en el entrante en forma de U 13 de la parte receptora 6. El segundo elemento de presión tiene en lados opuestos dos proyecciones 26 que se adaptan en el espacio limitado por la rosca interna 16 para deslizarse a lo largo de esta rosca interna cuando se introduce el segundo elemento de
presión.
Como se puede ver en la figura 2, el segundo elemento de presión 23 tiene, además, un entrante cilíndrico 27 que se extiende desde el segundo extremo 25 en dirección al primer extremo 24 cuyo eje cilíndrico es perpendicular al de las proyecciones 26 cilíndricas. Las proyecciones cilíndricas 26 tienen en el lado del segundo extremo cantos inferiores 26a. El diámetro del entrante cilíndrico 27 corresponde al diámetro de la sección de conexión de la varilla 20 y su profundidad es la mitad o menos de la mitad del diámetro de la sección de conexión.
El elemento de anclaje para huesos tiene, además, un tornillo interior 30 que se atornilla entre los brazos 14, 15. La rosca interna 16 y la correspondiente rosca del tornillo interior 30 pueden tener cualquier perfil de rosca conocido. Una rosca plana o una rosca de ángulo negativo ofrece la ventaja de que impide el ensanchamiento de los brazos
14, 15.
La parte receptora 6 y el primer elemento de presión 17 pueden tener taladros aboquillados 32, 33 correspondientes en los lados opuestos mediante los cuales el tornillo 1, la parte receptora 6 y el primer elemento de presión 17 pueden ensamblarse de forma suelta. Según se muestra en las figuras 3 y 4, el primer elemento de presión y el segundo elemento de presión 23 pueden tener proyecciones 22, 28 respectivas que pueden ayudar a fijar la varilla elástica 20.
Las otras partes del dispositivo flexible de estabilización excepto la varilla y la camisa están hechas de materiales biocompatibles normalmente usados, como acero inoxidable o titanio o cualquier otro material adecuado para un tornillo para huesos.
Durante la utilización se anclan en el hueso, por lo menos, dos dispositivos de anclaje para huesos. Después se seleccionan la varilla 20 y la camisa 40 y se combinan para obtener las características elásticas deseadas del dispositivo flexible de estabilización. Si se conectan, por ejemplo, más de dos vértebras, se pueden elegir diferentes camisas 40 con diferentes características elásticas y pueden preverse entre diferentes vértebras. De esta manera se pueden ajustar las características elásticas del dispositivo de estabilización en el momento de la operación. De preferencia se selecciona la camisa de modo que tenga una longitud correspondiente a la distancia de las dos partes receptoras cuando se atornillan los tornillos de pedículo en vértebras adyacentes. Debido a que la varilla 20 y la camisa 40 están hechas de material elastomérico es posible acortarlos durante la operación. Después se inserta en las partes receptoras 6 de los elementos de anclaje para huesos la varilla 20 con la camisa 40 o, si se ha de estabilizar más de un segmento de movimiento con una sola varilla, con una pluralidad de camisas. En la posición equilibrada de las dos vértebras adyacentes, la camisa está, de preferencia, en contacto con las partes receptoras.
A continuación se introduce el segundo elemento de presión 23 en la parte receptora y se atornilla el tornillo interior entre los brazos. Después de ajustar la posición angular del tornillo para huesos se aprieta el tornillo interior 30. Debido a la presión ejercida por el tornillo interior 30 sobre el segundo elemento de presión 23 se sujeta la varilla 20 entre el primero y segundo elementos de presión y simultáneamente se enclava la cabeza 4 del tornillo para huesos en su posición de ángulo.
A continuación se describen las características elásticas del dispositivo flexible de estabilización haciendo referencia a las figuras 5 a 8b. En la figura 5 se muestra el dispositivo de estabilización ensamblado con la varilla 20 y la camisa dispuestas para conectar dos tornillos poliaxiales de pedículo que se sitúan en vértebras adyacentes W para formar un segmento de movimiento. Las posiciones de los vástagos de los tornillos de pedículo se indican con líneas de rayas y puntos. Como se puede ver en la figura 5, las partes receptoras 6 del elemento de anclaje 1 para huesos están a una distancia x en la posición equilibrada en la que la varilla 20 y la camisa 40 están en estado sin tensión.
La figura 6a muestra el dispositivo de estabilización en estado flexionado. Durante la flexión se aplica un esfuerzo de tracción sobre la varilla 20 lo que produce un alargamiento de la varilla. La distancia entre los elementos de anclaje para huesos aumenta a x + \DeltaX_{1}. El aumento \DeltaX_{1} de la distancia queda limitado por la fuerza de recuperación producida por la varilla 20 debido a sus características elásticas. El aumento de la distancia puede quedar, por ejemplo, en el rango de aproximadamente 1,5 mm. Por lo tanto, se controla la flexión/compresión principalmente por la varilla
interior 20.
La figura 6b muestra el dispositivo de estabilización en estado extendido. Durante la extensión se aplica una fuerza de compresión sobre la varilla 20 y la camisa 40 por las partes receptoras 6 de los elementos de anclaje 1 para huesos. La elasticidad de la varilla 20 y de la camisa 40 permite una reducción de la distancia entre las partes receptoras 6 a una distancia de x - \DeltaX_{2}. Debido a las características elásticas de la varilla 20 y de la camisa 40 actúa una fuerza de recuperación sobre las partes receptoras 6 que limita la reducción de la distancia. La distancia puede reducirse, por ejemplo, aproximadamente 0,5 mm. La extensión se controla, por lo tanto, por la capacidad de compresión de la varilla interior 20 y queda limitada por la camisa.
En un tipo alternativo de aplicación se puede comprimir previamente la camisa en estado de equilibrio y/o la varilla puede tensarse previamente en el estado de equilibrio.
La figura 7 muestra las posibles deformaciones que pueden sufrir la varilla 20 y la camisa 40. Las figuras 8a y 8b muestran la deformación de la varilla 20 y de la camisa 40 bajo flexión (figura 8a) y bajo extensión (figura 8b).
Las figuras 9a y 9b muestran un ejemplo de aplicación del dispositivo de estabilización. La figura 9a muestra dos vértebras adyacentes V, V' inclinadas medio-lateralmente entre sí, en el caso de existir escoliosis. Para estabilizar dinámicamente y corregir este desplazamiento se pueden utilizar varillas de segmento 200, 200' con diferentes camisas 400, 400' en el lado izquierdo y en el lado derecho. La camisa 400 utilizada en la varilla 200 del lado izquierdo 200 tiene una longitud mayor que la camisa 400' utilizada en la varilla 200' del lado derecho. Así es posible eliminar la inclinación de las dos vértebras en el lado izquierdo. Además, el diámetro exterior de la camisa 400 puede ser diferente del diámetro de la camisa 400' con el fin de tener un diferente control del movimiento con relación al lado izquierdo y al lado derecho.
Los tipos de ejecución arriba descritos pueden admitir modificaciones. En la ejecución antes descrita la camisa 40 tiene forma de un cilindro hueco; sin embargo son posibles otras formas de la camisa. Por ejemplo, es posible una forma de barril. La longitud de la camisa puede diferir de las configuraciones mostradas. La varilla 20 puede tener también sección transversal rectangular, cuadrada, ovalada o triangular o cualquier otra forma apropiada de sección transversal. En este caso se adapta correspondientemente la forma de la camisa 40. Es posible, particularmente, formar la varilla y/o la camisa con un perfil que varíe en dirección longitudinal. La varilla y la camisa pueden formarse de modo que sean muy flexibles o poco flexibles.
La superficie de la varilla y/o de la camisa puede ser texturada o estructurada. La figura 10 muestra un ejemplo de una varilla 201 interior que tiene una superficie corrugada con estrías 300 previstas en dirección circunferencial. La pared interior de la camisa 401 tiene estrías correspondientes que cooperan con las de la varilla. Así se evita o reduce el desplazamiento de la camisa con relación a la varilla.
En el ejemplo del elemento de anclaje para huesos arriba descrito, la conexión de los vástagos 2 de los elementos de anclaje 1 para huesos con las correspondientes partes receptoras es poliaxial. Sin embargo, también es posible prever una conexión monoaxial.
Para el tornillo interior 30 se pueden utilizar todas las variantes conocidas. Esto incluye también la utilización de un anillo o una tuerca exterior.
En la ejecución descrita se introduce el elemento de anclaje para huesos desde arriba al interior de la parte receptora. Sin embargo, también se puede introducir el elemento de anclaje para huesos desde la parte inferior de la parte receptora si ésta está diseñada de modo que ello sea posible.
La cabeza del elemento de anclaje para huesos y el vástago pueden construirse como componentes separados que se pueden unir.
La invención no se limita a tornillos como elementos de anclaje para huesos sino puede realizarse con grapones para huesos u otros elementos de anclaje para huesos.

Claims (9)

1. Dispositivo de estabilización flexible para la estabilización dinámica de huesos o vértebras que comprende
-
un sistema de varilla (20, 40; 200, 400; 201, 401) que incluye una varilla (20; 200; 201) hecha de un material elastomérico, teniendo la varilla una primera sección de conexión (20a), una segunda sección de conexión (20b) y una tercera sección (20c) entre las mismas, pudiendo conectarse la primera y segunda sección de conexión (20a, 20b) con un dispositivo de anclaje para huesos, respectivamente, y
-
una camisa (40; 400; 401) prevista en, como mínimo, una parte de la tercera sección (20c) de la varilla, siendo la longitud de la camisa menor que la longitud de la varilla de manera que por lo menos la primera y la segunda sección de conexión (20a, 20b) quedan expuestas.
2. Dispositivo de estabilización flexible según la reivindicación 1, caracterizado porque la camisa (40; 400; 401) está hecha de un material elastomérico.
3. Dispositivo de estabilización flexible según la reivindicación 2, caracterizado porque las características de elasticidad de la varilla y de la camisa son diferentes.
4. Dispositivo de estabilización flexible según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el material elastomérico es un material plástico biocompatible como el poliuretano o la polisilicona.
5. Dispositivo de estabilización flexible según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la pared interior de la camisa está en contacto con la superficie de la varilla.
6. Dispositivo de estabilización flexible según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la pared interior de la camisa (401) tiene una estructura que engrana con la estructura de la superficie de la varilla (201).
7. Dispositivo de estabilización flexible según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque comprende, además, como mínimo un primer dispositivo y un segundo dispositivo de anclaje para huesos (1) conectados con el sistema de varilla.
8. Dispositivo de estabilización flexible según la reivindicación 7, caracterizado porque, como mínimo uno de los dispositivos de anclaje para huesos ha sido construido de modo que permite una conexión poliaxial entre su vástago (2) y la varilla (20).
9. Dispositivo de estabilización flexible según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la varilla tiene una pluralidad de secciones de conexión y una pluralidad de camisas entre las mismas.
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