ES2333706T3 - Conjunto y dispositivo de tornillo y barra de fijacion. - Google Patents

Abstract

Un conjunto (10) de fijación de vástago y tornillo para fijar un tornillo (12) y un vástago (16) que comprende: un tornillo que incluye una cabeza de tornillo; medios (18) de fijación para fijar dicho tornillo contra el movimiento relativo a dicho conjunto, dichos medios de fijación incluyen una pared (20) de superficie interna que tiene una parte (22) de agarre y una parte (24) que no es de agarre; un anillo (26) substancialmente anular que incluye una parte del borde que se extiende alrededor de un eje central, dicha parte (30) de borde tiene una superficie frusto-cónica que se estrecha hacia fuera hacia dicha parte de borde para acoplarse con dicha cabeza de tornillo mientras que permite que una parte de dicho tornillo pase a través; medios de asiento de vástago acoplados funcionalmente (28) con dichos medios de fijación para asentar un vástago en él que incluye al menos una parte flexible (46) capaz de ser comprimida contra un vástago asentado dentro de dichos medios de asiento de vástago, en el que dicha al menos una parte flexible tiene un extremo de superficie externa estrechada; y medios (36) de bloqueo para asegurar y acoplarse al vástago y medios de asiento de vástago que incluyen al menos una parte flexible (46), dichos medios de bloqueo incluyen medios (38) de desviación para desviar dicha al menos una parte flexible de los medios de asiento de vástago contra y alrededor del vástago cuando dichos medios de bloqueo se acoplan adicionalmente a dicha al menos una parte flexible de dichos medios de asiento de vástago, caracterizado porque una parte de dicha pared de superficie interna de dichos medios (18) de fijación está roscada y dichos medios (36) de bloqueo tiene una superficie externa (48) con rosca para acoplarse funcionalmente a dicha superficie interna con rosca de dichos medios de fijación.

Description

Conjunto y dispositivo de tornillo y barra de fijación.

La presente invención se refiere a conjuntos de fijación. Más particularmente, la presente invención se refiere a conjuntos de fijación de tornillos para el uso con sistemas de fijación de huesos.

Se han desarrollado varias técnicas para corregir y estabilizar la columna vertebral y para facilitar la fusión en varios niveles de la columna vertebral. La estabilización de la columna vertebral para varios estados, incluyendo enfermedad degenerativa de discos, escoliosis, espondilolistesis y estenosis de la columna vertebral, requieren a menudo sujetar implantes a la columna vertebral y después asegurar los implantes a los vástagos de la columna vertebral. Dichos dispositivos de fijación de la columna vertebral pueden inmovilizar las vértebras de la columna vertebral y pueden alterar la alineación de la columna vertebral sobre un gran número de vértebras al conectar al menos un vástago alargado a la secuencia de vértebras seleccionadas. Estos vástagos pueden abarcar un gran número de vértebras, tales como tres o cuatro. La anatomía de la columna vertebral, sin embargo, raramente permite que tres o más implantes estén directamente en línea. Para permitir esta irregularidad, el vástago debe estar contorneado al plano coronal.

La fijación de la columna vertebral se ha convertido en una solución común para la fusión de vértebras y tratamiento de fracturas y los desórdenes de columna vertebral enumerados antes. Un dispositivo común usado para la fijación de la columna vertebral es un conjunto de placas de fijación de huesos. Los conjuntos típicos de placas para fijación de huesos tienen una placa rectangular relativamente plana con una pluralidad de aberturas a través de ella. Conjuntos adicionales incluyen un sistema de fijación de implante que bloquea un vástago en varias vértebras. En estos conjuntos, como en otros sistemas de fijación de la columna vertebral, se utilizan diversos sujetadores, tales como tornillos de hueso, para asegurar el conjunto de placas de fijación de hueso o el conjunto de fijación de implante a la vértebra objetivo y deseada del paciente. Estos tornillos pueden variar en diseño y forma dependiendo de su ubicación deseada y su uso.

En particular, con estos dispositivos se usan tornillos de bloqueo poliaxiales. La clave de los tornillos poliaxiales usados con estos sistemas es que la cabeza del tornillo sea sujetada con seguridad a las vértebras y a su conjunto. Así, los tornillos poliaxiales deben ser usados junto con un tipo de dispositivo de fijación de la cabeza del tornillo que proporcione un fuerte bloqueo para el tornillo poliaxial. Cualquier movimiento del tornillo puede ser perjudicial para el proceso de curación de la columna vertebral. Además, puede aparecer un daño adicional si hay movimiento del tornillo una vez que ha sido fijado a las vértebras. Por lo tanto, el movimiento del tornillo debe ser disminuido o eliminado.

Hay numerosos tornillos poliaxiales existentes en el mercado actual y conocidos en la técnica anterior. Adicionalmente, existen numerosos dispositivos que proporcionan unos medios de seguridad para bloquear el tornillo poliaxial. Por ejemplo, la patente de EEUU número 5.554.157, la patente de EEUU número 5.549.608 y la patente de EEUU número 5.586.984 todas para Errico y otros describen tornillos de bloqueo poliaxiales y dispositivos de elementos de acoplamiento para el uso con un aparato de fijación de vástago. La patente '157 describe un elemento de acoplamiento que incluye un paso axial interior que tiene una superficie interior que está curvada hacia dentro en su parte inferior de forma que comprende un receptáculo para retener poliaxialmente una cabeza esférica de un tornillo. El elemento de acoplamiento incluye además un par de canales opuestos orientados verticalmente que se extienden hacia abajo desde la parte superior del elemento de acoplamiento, que definen entremedio un asiento de recepción de vástago. El canal proporciona además paredes de la parte superior a un par de miembros que se extienden hacia arriba, cada uno incluye una rosca exterior dispuesta en su parte más alta para recibir una tuerca de bloqueo. Durante el implante del conjunto, la tuerca de bloqueo se cierra contra la parte superior del vástago que a su vez se asienta en la parte superior de la cabeza del tornillo. La tuerca provoca que el vástago sea bloqueado entre la tuerca y el tornillo y el tornillo sea bloqueado en el receptáculo.

La patente '608 describe una modificación en la que hay dispuesto un anillo de bloqueo alrededor del exterior de la parte inferior del elemento de acoplamiento y proporciona una fuerza hacia dentro en una parte estrechada hacia fuera tras su movimiento de traslación hacia abajo. Como resultado, la cámara interior bloquea por aplastamiento una cabeza de tornillo en ella para eliminar la naturaleza poliaxial del acoplamiento del elemento de corte.

La patente '984 describe un dispositivo ortopédico poliaxial que incluye un elemento de acoplamiento que tiene una parte inferior estrechada que tiene una cámara interior ranurada en la que una cabeza curvada de un tornillo está dispuesta inicialmente de forma poliaxial. El elemento de acoplamiento incluye un rebaje para recibir un vástago del aparato de implante. Un anillo de bloqueo está dispuesto alrededor de la parte inferior del elemento de acoplamiento y proporciona una fuerza hacia dentro en la parte estrechada hacia fuera tras su traslación hacia abajo. Las ranuras verticales están previstas para cerrarse y aplastarse, bloqueando por tanto la cabeza del tornillo dentro de su cámara interior.

La patente de EEUU número 6.280.442 para Barker y otros describe un mecanismo de bloqueo complejo que tiene una cabeza de tornillo con una geometría de cabeza compleja, un miembro de corona y un cuerpo rígido externo. El bloqueo sucede por compresión del miembro de corona contra la cabeza compleja, lo que comprime la cabeza contra el asiento rígido. Esta compresión aplasta las nervaduras de máquina en la cabeza y asegura el tornillo en ella.

Otro ejemplo de un mecanismo de bloqueo común es un tipo de collar que tiene un asiento esférico con una parte flexible que está diseñada para doblarse alrededor del tornillo. Al comprimir la parte flexible contra una pared externa rígida, el collar es comprimido contra la cabeza para provocar el bloqueo ahí. Ejemplos de estos collares se encuentran en numerosas patentes. Por ejemplo, la patente de EEUU número 6.053.917 para Sherman y otros describe un conjunto de tornillos poliaxiales de hueso que incluye un tornillo de hueso que tiene una cabeza parcialmente esférica. Adicionalmente, el conjunto incluye un miembro receptor que tiene un hueso central que define un rebaje estrechado para recibir a un collar de contracción que lleva la cabeza del tornillo de hueso. El collar define un rebaje parcialmente esférico para recibir la cabeza del tornillo de hueso e incluye dedos que se pueden doblar que rodean sustancialmente la cabeza del tornillo. Cuando un tornillo de fijación es apretado en el miembro receptor, el tornillo de fijación comprime el vástago contra el collar, que presiona el collar en el rebaje estrechado del miembro receptor, doblando por tanto los dedos del collar contra la cabeza del tornillo de hueso.

Otra patente, la patente de EEUU número 5.964.760 para Richelsoph, describe un conjunto de fijación de implante de columna vertebral que incluye un miembro de fijación de hueso. Un asiento de recepción de vástago está conectado funcionalmente al elemento de fijación de hueso para asentar una parte de un vástago en él. Un mecanismo de bloqueo, en forma de una tuerca y un anillo de bloqueo, se acoplan al asiento de recepción de vástago para obligar a una pared interna del asiento de recepción de vástago a contornearse alrededor del vástago asentado en él y acoplarse a él y para bloquear y fijar el vástago con relación al alojamiento interno. El conjunto incluye además una pieza inserta de recepción de cabeza de tornillo para obtener una cabeza de un tornillo en ella. La pieza inserta se puede mover dentro del conjunto entre una posición bloqueada que atrapa la cabeza del tornillo y una posición desbloqueada en la que la cabeza del tornillo entra o se escapa.

Otras patentes de tornillos poliaxiales que utilizan un collar similar se describen en la patente de EEUU número 6.010.503 para Richelsoph, la patente de EEUU número 5.910.142 para Tatar (que describe el uso de un collar esférico que es comprimido entre la cabeza del tornillo y el vástago), y la patente de EEUU número 5.791.145 para Morrison y otros (que describe el uso de un mecanismo de bloqueo en doble cuña muy complejo).

Más específicamente, la patente '142 para Tatar describe un tornillo poliaxial de pedículo para el uso con un aparato de implante de vástago, que utiliza una argolla montada en vástago. El dispositivo incluye además un tornillo que tiene una cabeza curvada y un cuerpo de recepción de vástago. El cuerpo tiene un canal de recepción de vástago y un agujero axial dentro del que se inserta la cabeza del tornillo. La argolla montada en vástago se asienta en un pequeño rebaje curvado en la parte superior de la cabeza del tornillo de forma que el vástago puede entrar al cuerpo con una variedad de ángulos a la vez que mantiene un asiento seguro contra la cabeza del tornillo. La inserción de un tornillo de fijación superior comprime hacia abajo sobre la argolla, bloqueando el vástago en su sitio y sobre la cabeza del tornillo. Además, el cuerpo es bloqueado en su sitio para asegurar completamente el conjunto.

La patente '145 para Morrison y otros describe un conjunto de fijación de columna vertebral que incluye un sujetador de acoplamiento al hueso y un miembro alargado tal como un vástago de columna vertebral. El conjunto de fijación es un conjunto multiaxial que permite la fijación del sujetador de acoplamiento de hueso al vástago de columna vertebral en cualquiera de los intervalos continuos de ángulos con relación al vástago en el espacio tridimensional. El conjunto de fijación incluye un miembro receptor que tiene un agujero pasante, las paredes del cual se estrechan cerca del fondo, y un canal que se comunica con el agujero que tiene una abertura superior en la parte superior del miembro receptor para la inserción de un vástago de columna vertebral. También se incluyen un miembro de cuña externo y un miembro de cuña interno. Ambos miembros tienen la forma general de una arandela y un agujero pasante. En cada miembro de cuña, el agujero respectivo no es paralelo al eje central del miembro de cuña respectivo. Adicionalmente, las superficies exteriores de los miembros de cuña pueden estrecharse y los agujeros respectivos pueden estrecharse para bloquearse automáticamente cuando están asentadas y apretadas. El sujetador de acoplamiento al hueso se ajusta dentro de hueso del miembro de cuña interno, que a su vez se ajusta dentro del agujero del miembro de cuña externo, que a su vez se ajusta dentro de los lados estrechados del miembro receptor. Cuando se obtiene la posición deseada del sujetador de acoplamiento al hueso en el espacio tridimensional, los componentes son asentados para conseguir un ajuste apretado por fricción.

La patente de EEUU número 6.063.089 para Errico y otros describe un dispositivo ortopédico poliaxial para el uso con un aparato de implante de vástago que incluye un tornillo que tiene una cabeza, un cuerpo tubular que tiene agujeros en su parte superior, lateral e inferior y un elemento de acoplamiento al vástago. La cabeza del tornillo está dispuesta en el cuerpo con el tronco del tornillo extendiéndose fuera del agujero inferior, de forma que el cuerpo y el tornillo pueden girar inicialmente entre sí. El elemento de acoplamiento al vástago tiene un extremo con forma de bola que se asienta en el cuerpo con el resto del elemento de acoplamiento al vástago extendiéndose fuera del agujero lateral del cuerpo, de forma que el elemento de acoplamiento al vástago y el cuerpo son acoplados inicialmente de forma poliaxial uno con relación al otro. El extremo de bola del elemento de acoplamiento al vástago está dispuesto en la parte superior de la cabeza del tornillo. Se proporciona un tornillo de ajuste en la parte superior del cuerpo, cuyo apriete provoca que la bola, cabeza y cuerpo sean aplastados juntos bloqueándose, evitando por tanto un movimiento relativo adicional.

En toda la técnica anterior existente, particularmente la descrita en esta memoria, los tornillos poliaxiales utilizan un mecanismo de bloqueo complejo y piezas de bloqueo adicionales para evitar el movimiento del tornillo poliaxial. Típicamente, contra más complejo es el mecanismo de bloqueo, se necesitan componentes más grandes y los costes de fabricación son caros. Con más piezas el bloqueo y la consecución de valores de sujeción fuertes se hace más difícil. Además, los tamaños de las diversas placas de fijación y los conjuntos de fijación son críticos en estos tipos de cirugía. Componentes voluminosos pueden provocar irritación del tejido blando, además de comprometer las uniones de facetas en el extremo de una fusión. Disminuir el tamaño de los implantes usados es crítico en la cirugía de columna vertebral. La irritación del tejido blando resultante de extensiones de implantes es una situación común. Muchas veces, es provocado porque el implante es grueso con relación a su entorno. Por ejemplo, implantes pueden ser demasiado gruesos para ser cubiertos suficientemente dentro del tejido muscular. Por tanto, una reducción del grosor global del implante es una ventaja crítica.

Correspondientemente, existe la necesidad de un dispositivo o mecanismo de afianzamiento de cabeza de tornillo que proporcione un bloqueo seguro, efectivo y fuerte de la cabeza del tornillo en su posición deseada. Adicionalmente, existe la necesidad de un mecanismo de afianzamiento de cabeza de tornillo que sea de tamaño mínimo y tenga una cantidad reducida de componentes para proporcionar un dispositivo más simple, más efectivo y menos engorroso para fijar tornillos.

Sumario de la invención

De acuerdo con la presente invención, se proporciona un dispositivo de fijación de tornillo como se expone en la reivindicación 1.

Descripción de los dibujos

Otras ventajas de la presente invención se aprecian fácilmente ya que la misma se entiende mejor haciendo referencia a la siguiente descripción detallada cuando se considera con relación a los dibujos que se acompañan, en los que:

La figura 1 es una vista en sección transversal de una realización de un mecanismo de fijación que puede ser usado con la presente invención, en la que la figura 1A muestra una cabeza de tornillo (como se indica por el círculo) que se puede mover libremente dentro de una parte sin agarre del mecanismo de fijación y la figura 1B muestra la cabeza del tornillo fijada con seguridad dentro de una parte de agarre de una pared de superficie interna de un mecanismo de fijación;

La figura 2 es una vista detallada en sección transversal de una realización de un conjunto de fijación de vástago y tornillo que no son parte de la invención reivindicada;

La figura 3 es una vista detallada en sección transversal de un mecanismo de fijación, en el que el mecanismo de fijación se estrecha interiormente en un extremo distal;

La figura 4 ilustra otro conjunto de fijación de vástago y tornillo en el que la cabeza del tornillo está fijada con seguridad dentro de un mecanismo de fijación, en el que se utiliza una mínima cantidad de material para el mecanismo de fijación para minimizar la obstrucción a los rayos X;

La figura 5 ilustra otro mecanismo de fijación que utiliza material polímero compuesto en el revestimiento externo con un componente interno metálico para formar una estructura híbrida de reparto de carga para fijar con seguridad la cabeza del tornillo dentro del mecanismo de fijación;

La figura 6 es una vista en perspectiva de un anillo substancialmente anular usado en una realización del conjunto de fijación de tornillo y vástago en el que el anillo substancialmente anular tiene una muesca esférica y una parte plana además de un agujero pasante y la pieza inserta puede tener cualquier forma para proporcionar fuerza de fricción y/o mecánica a la cabeza del tornillo;

La figura 7 es una vista en perspectiva de un mecanismo de asiento de vástago acorde con la invención que incluye una superficie externa estrechada y/o cilíndrica que tiene partes flexibles extensibles para acoplarse a un vástago de columna vertebral cuando un mecanismo de bloqueo es apretado sobre las partes flexibles extensibles, desviando por tanto las partes flexibles extensibles alrededor del vástago situado ahí;

La figura 8 es una vista en sección trasversal del mecanismo de asiento de vástago mostrado en la figura 7;

La figura 9 es una vista en perspectiva del mecanismo de bloqueo (un tornillo de fijación) para el uso con el mecanismo de asiento de vástago mostrado en la figura 7, en el que el mecanismo de bloqueo tiene una cámara interna o parte esférica que se acopla con las partes flexibles extensibles del mecanismo de bloqueo para asegurar que las partes flexibles extensibles son desviadas hacia dentro y contorneadas alrededor del vástago asentado ahí;

La figura 10 es una vista en perspectiva de una realización del conjunto de fijación de vástago y tornillo que incluye un tornillo, un mecanismo de fijación, el mecanismo de asiento de vástago y el mecanismo de bloqueo, en el que la cabeza del tornillo tiene textura para mejorar el bloqueo de la cabeza del tornillo dentro del mecanismo de fijación.

La figura 11 es un dibujo en perspectiva en línea del conjunto de fijación de vástago y tornillo ilustrado en la figura 10;

La figura 12A es una vista lateral agrandada del mecanismo de asiento de vástago de una realización de la presente invención, en la que el mecanismo de asiento de vástago asienta el vástago en él y las partes flexibles extensibles del mecanismo de asiento de vástago están en estado extendido, mientras que la figura 12B es una vista en sección transversal que ilustra el mecanismo de asiento de vástago con las partes flexibles extensibles en un estado comprimido contorneado alrededor del vástago en ellas y acoplándose contra él;

La figura 13 es una ilustración en perspectiva vista desde un lado de otra realización del conjunto de fijación de vástago y tornillo que incluye un anillo sólido substancialmente anular;

La figura 14 es una vista lateral en perspectiva del conjunto de fijación de vástago y tornillo que incluye un anillo substancialmente anular que está partido para permitir máxima flexibilidad del anillo substancialmente anular dentro del mecanismo de fijación;

La figura 15 es una vista en perspectiva del mecanismo de fijación en el que una superficie externa es un polímero, material compuesto u otro material y el mecanismo de fijación incluye un asiento esférico de tornillo que está situado dentro de la parte de agarre de la pared de superficie interna que permite también la desviación en ella;

La figura 16 es una vista lateral del mecanismo de fijación no parte de la invención reivindicada que incluye un mecanismo de asiento de vástago en el que el mecanismo de asiento de vástago se dobla sobre el vástago cuando es empujado dentro del cuerpo del mecanismo de fijación y lengüetas en el lado del mecanismo de asiento del vástago se acoplan en aberturas o muescas en el cuerpo del mecanismo de fijación para asegurar que el mecanismo de asiento de vástago permanece bloqueado;

La figura 17 es una vista en perspectiva de otro mecanismo de fijación en el que un mecanismo de bloqueo con rosca es presionado en el cuerpo substancialmente tubular del mecanismo de fijación después de que el vástago es introducido en el mecanismo de fijación en él, que se acopla a una ranura en la pared de superficie interna y el mecanismo de bloqueo es apretado para bloquear todo el conjunto de fijación de vástago y tornillo; y

La figura 18 es una vista en sección transversal de un conjunto de fijación de vástago y tornillo en el que la cabeza de una estructura, cuando está opuesta a un tornillo, está dentro de la parte de agarre del mecanismo de fijación, y el movimiento de la cabeza de la estructura más allá dentro de la parte de agarre bloquea el conjunto de fijación de vástago y tornillo.

Descripción detallada de la invención

Un conjunto de fijación de vástago y tornillo es indicado genéricamente por 10 en las figuras. Generalmente, el conjunto 10 de fijación de vástago y tornillo fija y/o bloquea un tornillo y opcionalmente un vástago. Adicionalmente, el conjunto 10 de fijación de vástago y tornillo incluye varios componentes en diferentes combinaciones. Por ejemplo, el conjunto 10 de fijación de vástago y tornillo incluye un mecanismo de fijación y puede incluir cualquiera, todas, combinaciones de un tornillo, mecanismo de fijación, anillo substancialmente anular, mecanismo de asiento de vástago y mecanismo de bloqueo.

La presente invención permite el bloqueo de una cabeza de tornillo sin ninguna manipulación de su mecanismo de fijación. El mecanismo de fijación agarra inherentemente la cabeza del tornillo de forma rígida, evitando el movimiento de la cabeza del tornillo que puede suceder debido al movimiento de las vértebras, sin aplicación de fuerza o manipulación del mecanismo de fijación según se requiera para asegurar el agarre fijo. En cambio, la entrada de la cabeza del tornillo en la parte de agarre o bloqueo del mecanismo de fijación provoca que el bloqueo suceda alrededor de la cabeza del tornillo por medio de fuerza de compresión en él. Básicamente, el mecanismo de fijación es un pasaje que incluye paredes laterales y un mecanismo de bloqueo inherente para agarrar y bloquear la cabeza del tornillo cuando la cabeza del tornillo entra a través del pasaje y dentro del mecanismo de fijación. El pasaje puede ser un cuerpo substancialmente tubular y estar compuesto de material semi-flexible.

La presente invención tiene numerosas ventajas sobre la técnica anterior. Estas ventajas incluyen, aunque no están limitadas a lo siguiente, simplificar los conjuntos de fijación de tornillo poliaxial existentes actualmente. Por ejemplo, con la presente invención se usa un collar barato u otros mecanismos similares de sustentación de cabeza de tornillo. Adicionalmente, la presente invención es de dimensiones generales, circunferencia, diámetro y tamaño significativamente más pequeños que otros dispositivos existentes en la técnica anterior. Como la presente invención no utiliza ningún componente adicional tal como un collar, corona o tapón que exceda el diámetro de la cabeza del tornillo, el tamaño de la presente invención se reduce enormemente. Así, la presente invención, y en particular el mecanismo de fijación, solo necesita ser suficientemente grande para permitir que el tornillo entre o se asiente en él. Otra ventaja de la presente invención es que el tornillo y/o cabeza de tornillo está afianzado de manera más uniforme y de una manera más controlada.

Además, se eliminan los problemas de tolerancia de diseños de collar, coronas, tapones, y geometrías complejas de mecanismo de retención de tornillo. Además de esto, el tornillo situado en la presente invención puede ser bloqueado con seguridad sin ningún mecanismo interno para crear un tornillo fijo. Un instrumento puede empujar fácilmente hacia abajo el tornillo hacia la posición apropiada de asiento para crear un tornillo bloqueado con cualquier ángulo deseado, incluso después de que el instrumento es retirado.

El término "campo elástico" tal como se usa en esta memoria es el límite de esfuerzo en el que la deformación de un cuerpo de material desaparece completamente después de la eliminación de tensión, esfuerzo y/o fuerza sobre el cuerpo de material. La elasticidad es la capacidad de un material para volver a sus dimensiones originales después de la retirada del esfuerzo, tensión o fuerza aplicada sobre el material. Sin embargo, una vez que el esfuerzo, tensión o fuerzas superan el campo elástico, el material no puede volver a sus dimensiones originales y se deforma para siempre.

El término "campo de deformación" tal como se usa en esta memoria significa la cantidad excesiva de tensión, fuerza o carga fuera del campo elástico en el que la deformación se mantiene y el cuerpo de material ya no puede volver a sus dimensiones originales. Básicamente, la deformación sucede cuando se produce un cambio de forma por fuerzas o cargas externas que actúan en el cuerpo de material.

El término "tornillo" 12 tal como se usa en esta memoria significa una máquina simple de tipo plano inclinado que incluye un cilindro sólido con una ranura en espiral y un cilindro hueco con una ranura correspondiente en el que se fija. El tornillo 12 puede ser cualquier tipo de tornillo tal como un tornillo de fijación y puede ser de cualquier tamaño, forma o diseño como es conocido por los expertos en la técnica. En determinados casos, puede ser deseable tener un tornillo 12 que tenga una cabeza 14 de tornillo con otra forma y/o tamaño.

El término "vástago" 16 tal como se usa en esta memoria significa un cuerpo substancialmente cilíndrico que tiene una longitud deseada. Con vistas a la presente invención, el vástago 16 es típicamente un vástago 16 usado dentro de un cuerpo humano para ayudar a la alineación de huesos, particularmente las vértebras.

Un rasgo importante del conjunto 10 de fijación de tornillo, y más particularmente del mecanismo de fijación, es el uso de un material semi-flexible en oposición a un material rígido. Como es conocido por los expertos en la técnica de resistencia de materiales, materiales tales como metales y materiales compuestos de ellos tienen un campo elástico y un campo de deformación. Por ejemplo, si una muestra de material es situada en tensión y no se le permite exceder el campo elástico, la muestra se estirará.

El estiramiento elástico ocurre de tal manera que tras la relajación de la tensión, el material volverá a sus dimensiones originales. Adaptando esta propiedad a la presente invención, la pared del mecanismo de fijación actúa como un resorte controlable que puede se usado con efectividad para ejercer una carga compresiva uniforme en una parte de la cabeza de un tornillo, tronco u otro componente. El estiramiento elástico ocurre al introducir una parte de la cabeza que es más grande que las dimensiones internas del mecanismo de fijación. Esto obliga al mecanismo de fijación a expandirse para aceptar la parte de cabeza. En una manera similar a un resorte, el mecanismo de fijación volvería a sus dimensiones originales tras la retirada de la parte de cabeza. Sin embargo, mientras que la parte de la cabeza está dentro del mecanismo de fijación, el mecanismo de fijación ejerce una fuerza compresiva en la parte de la cabeza. Por tanto, el mecanismo de fijación funciona agarrando inherentemente de forma rígida la cabeza del tornillo, evitando el movimiento de la cabeza del tornillo sin la aplicación de fuerza o manipulación del mecanismo de fijación por otros medios.

Esta propiedad de la expansión de la pared del mecanismo de fijación dentro de este campo elástico y la fuerza resultante generada hacia dentro alrededor de la parte de la cabeza recibe la referencia de "reacción de resorte". Fuera de este campo elástico, el material se deforma permanentemente y no volverá a sus dimensiones originales. Por lo tanto, es esencial estar dentro del campo elástico del material para tener una reacción controlable en la que usar las fuerzas compresibles creadas en él.

Las fuerzas compresivas creadas por la expansión de la pared del mecanismo de fijación pueden ser controladas fácilmente alterando el material, el grosor del material, revestimientos, modificando de otra forma el material del mecanismo de fijación. La parte de cabeza puede ser alterada también para ser de cualquier material y dureza. Un material más blando permitiría mayor compensación de tolerancias en las dimensiones de los componentes, mientras que un material más duro proporcionaría una expansión más controlada del mecanismo de fijación.

La entrada de la cabeza del tornillo en la parte de bloqueo o agarre del mecanismo de fijación provoca que el agarre o bloqueo suceda alrededor de la cabeza del tornillo por medio de fuerza de compresión en él. Generalmente, el mecanismo de fijación es un pasaje que incluye paredes laterales y un mecanismo de bloqueo inherente para agarrar y bloquear la cabeza del tornillo cuando la cabeza del tornillo entra a través del pasaje y dentro del mecanismo de bloqueo. El pasaje es un cuerpo substancialmente tubular, mientras que el mecanismo de bloqueo inherente es una parte semi-flexible de la pared lateral. Otra manera en la que describir el mecanismo de bloqueo es que es un recipiente de una sola pared hecho de material semi-flexible.

La presente invención puede ser construida de cualquier material adecuado conocido por los expertos en la técnica. Preferiblemente, la presente invención está construida de material que es compatible con el uso en los ambientes dentro de los que son colocados. La presente invención puede ser construida de varios materiales metálicos que incluyen, pero no está limitados a los siguientes, titanio, acero inoxidable y cualquier otra aleación metálica conocida por los expertos en la técnica. También se pueden emplear materiales adicionales bien solos o en combinación con los materiales metálicos descritos antes. Por ejemplo, se pueden usar varios plásticos, fibras y otros polímeros junto con los varios materiales metálicos. Estas combinaciones pueden ser usadas para construir varios componentes o partes de la presente invención. Además de esto, otros tipos de revestimientos pueden ser situados en varias partes de la presente invención para mejorar su durabilidad, resistencia y utilización. Típicamente, en cambio, cualquier material usado para construir la presente invención debe ser muy fuerte, no reactivo y no antigénico a sistemas biológicos si se usan en ese ambiente. Si la presente invención se usa fuera de sistemas biológicos, sin embargo, las características mencionadas antes no son necesariamente requeridas.

Hay numerosas realizaciones de la presente invención. Tal así, estructuras similares entre las varias realizaciones se muestran por números de preferencia en las diversas figuras. Aunque hay numerosas realizaciones descritas y mostradas en esta memoria, cada una de las realizaciones incluye una variación del mecanismo de fijación de la presente invención.

El conjunto 10 de fijación de vástago y tornillo de las figuras 10 y 11, que no es parte de la invención reivindicada, incluye un tornillo 12 que tiene una cabeza 14 de tornillo. El conjunto 10 de fijación de vástago y tornillo y más específicamente el mecanismo 18 de fijación agarra y asegura la cabeza 14 del tornillo. Opcionalmente, el conjunto de fijación de vástago y tornillo fija un vástago 16. El conjunto 10 de fijación de vástago y tornillo incluye un mecanismo 18 de fijación para fijar la cabeza 14 del tornillo contra el movimiento relativo con el conjunto 10 de fijación de vástago y tornillo. El mecanismo 18 de fijación incluye una pared 20 de superficie interna que tiene una parte 22 de agarre y una parte 24 que no es de agarre. El mecanismo 18 de fijación se acopla funcionalmente a la cabeza 14 del tornillo y en último lugar al tornillo 12. El mecanismo de fijación es básicamente un pasaje o recipiente de pared sencilla hecho de material semi-flexible. Como se ha descrito antes, el mecanismo 18 de fijación, y más particularmente la parte 22 de agarre, agarra con seguridad la cabeza 14 del tornillo por medio de fuerzas de compresión generadas por la reacción de resorte del material semi-flexible. Para reiterar, la reacción de resorte ocurre desde la cabeza 14 del tornillo que estira la parte 22 de agarre más allá de sus dimensiones originales, pero dentro del campo elástico del material. Por tanto, la parte 22 de agarre tiene una reacción de resorte para volver a sus dimensiones originales que da lugar a la creación de fuerzas de compresión sobre la cabeza 14 del tornillo. Como resultado, la cabeza 14 del tornillo es agarrada con seguridad dentro de la parte 22 de agarre.

De acuerdo con realizaciones de la presente invención, mostradas en las figuras 13 y 14, el conjunto 10 de fijación de vástago y tornillo incluye un anillo 26 sustancialmente anular, para guiar la cabeza 14 del tornillo y proporcionarle fuerzas de fricción y mecánicas. Además de esto, el conjunto 10 de fijación de tornillo incluye un mecanismo 28 de asiento de vástago acoplado funcionalmente a la cabeza 14 del tornillo que tiene al menos una parte flexible 46 capaz de ser comprimida contra el vástago 16 asentado dentro del mecanismo 28 de asiento de vástago. El mecanismo 28 de asiento de vástago incluye también un extremo externo estrechado 34 de superficie. Alternativamente, el mecanismo 28 de asiento de vástago puede ser de forma cilíndrica.

El conjunto 10 de fijación de vástago y tornillo incluye un mecanismo de bloqueo, mostrado generalmente como 36 en las figuras. El mecanismo 36 de bloqueo se acopla al vástago 16 y al mecanismo 28 de asiento de vástago. El mecanismo 36 de bloqueo incluye un mecanismo 38 de desviación para doblar al menos una parte flexible 46 del mecanismo 28 de asiento de vástago contra y alrededor del vástago 16, cuando el mecanismo 36 de bloqueo se acopla adicionalmente a la al menos una parte flexible 46 del mecanismo 28 de asiento de vástago. El mecanismo 38 de desviación se acopla específicamente y desvía el extremo externo estrechado 34 de superficie.

El mecanismo 18 de fijación incluye un cuerpo 40 substancialmente tubular. Como se ha indicado antes, el mecanismo 18 de fijación incluye la parte 22 de agarre y la parte 24 que no es de agarre. Es este mecanismo 18 de fijación el que está incluido en todas las diversas realizaciones descritas en esta memoria. Como se ha descrito anteriormente, el mecanismo 18 de fijación, específicamente la parte 22 de agarre, utiliza material semi-flexible que crea fuerzas de compresión sobre la cabeza 14 del tornillo que es acoplada con la parte 22 de agarre cuando la parte 22 de agarre es estirada más allá de sus dimensiones originales y vuelve a su dimensiones originales. La parte 22 de agarre es una parte del cuerpo 40 substancialmente tubular que agarra y asegura la cabeza 14 del tornillo una vez que el tornillo 12 está insertado en la parte 22 de agarre. La parte 22 de agarre agarra y asegura la cabeza 14 del tornillo por la reacción de resorte del material que compone el mecanismo 18 de fijación. Por tanto, la cabeza 14 de tornillo del tornillo 12 extiende la pared interna 20 de superficie dentro de su campo elástico de manera que no se deforma permanentemente. Como resultado de la elasticidad del material de la pared 20 de superficie interna, la reacción de resorte del material crea fuerza suficiente sobre la cabeza 14 del tornillo para fijar con seguridad la cabeza 14 del tornillo y en último lugar el tornillo 12 en su sitio.

Como para la parte 24 que no es de agarre, el tornillo 12 y la cabeza 14 de tornillo no extienden la pared 20 de superficie interna. En cambio, el tornillo 12 y la cabeza 14 de tornillo se pueden mover libremente dentro del área rodeada por la parte 24 que no es de agarre de la pared 20 de superficie interna del mecanismo 18 de fijación. La parte 22 de agarre y la parte 24 que no es de agarre de la pared 20 de superficie interna pueden estar hechas del mismo material o materiales diferentes dependiendo del diseño. Por ejemplo la parte 22 de agarre puede tener un revestimiento añadido o material para proporcionar una resistencia y/o flexibilidad añadidas. Preferiblemente, todo el mecanismo 18 de fijación está hecho de material semi-flexible, especialmente en el extremo de la parte 22 de agarre. Por supuesto, la parte 24 que no es de agarre también puede estar hecha de un material semi-flexible. El material semi-flexible incluye, aunque no está limitado a lo siguiente, metal, plástico, aleaciones, polímeros, fibras, combinaciones de ellos, y cualquiera otros materiales similares que tengan una elasticidad y campo elástico deseados. Por tanto, el bloqueo de la cabeza 14 de tornillo no requiere otra manipulación del mecanismo de fijación que la cabeza 14 del tornillo entrando en la parte 22 de agarre del cuerpo 40 substancialmente tubular.

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El cuerpo 40 substancialmente tubular del mecanismo 18 de fijación puede tener varios diseños. Aunque se utiliza un cuerpo 40 substancialmente tubular, se puede utilizar cualquier otra forma del cuerpo similar conocida por los expertos en la técnica. El cuerpo 40 substancialmente tubular varía también en dimensiones globales dependiendo de su uso deseado. Además, el cuerpo 40 substancialmente tubular puede estar segmentado de manera que partes del cuerpo 40 substancialmente tubular pueden ser encajadas. Además, el cuerpo 40 substancialmente tubular puede ser con rosca o liso. La rosca puede estar en su superficie exterior o en su superficie interior. La rosca es útil cuando el mecanismo 18 de fijación se usa junto con un mecanismo 36 de bloqueo con rosca similar como se describe con detalle más adelante.

Un ejemplo del mecanismo 18 de fijación se ilustra en las figuras 1A y 1B. En esta realización, el mecanismo 18 de fijación utiliza un cuerpo 40 substancialmente tubular, de pared relativamente delgada. El cuerpo 40 substancialmente tubular tiene un diámetro externo y un diámetro interno de forma que una parte del diámetro interno es de menor diámetro que la cabeza 14 de tornillo (es decir, la parte 22 de agarre de la pared 20 de superficie interna). Cuando la cabeza 14 de tornillo es empujada hacia abajo dentro del cuerpo 40 substancialmente tubular, la cabeza 14 del tornillo obliga al menor diámetro interno a expandirse, pero permanece dentro de su campo elástico. Con la pared 20 de superficie interna permaneciendo elástica, la reacción de resorte de la pared 20 de superficie interna en la parte 22 de agarre crea una fuerza de compresión considerable ya que la pared 20 de superficie interna vuelve naturalmente desde un estado de formado a su estado original. Esta fuerza o reacción de resorte es equivalente a una variante mecánica de un recipiente de presión que crea un esfuerzo circular en la pared 20 de superficie interna. Siempre y cuando esta tensión permanezca dentro del campo elástico del material de la pared 20 de superficie interna, la carga o fuerza sobre la cabeza 14 de tornillo permanece constante. Además, la fuerza ejercida en la cabeza 14 de tornillo está directamente relacionada con la capacidad de la parte 22 de agarre de la pared 20 de superficie interna para resistir la desviación o expansión en este caso. Así, cuanto más gruesa es la pared 20 de superficie interna en la parte 22 de agarre, más fuerzas de compresión y reacción de resorte son generadas y aplicadas a la cabeza 14 de tornillo. Por supuesto, cuanto más tiene que ser empujada la cabeza 14 de tornillo dentro de la zona de menor diámetro (parte 22 de agarre) y cuanto más gruesa es la pared 20 de superficie interna en ella, más fuerza se requiere para llevar la cabeza 14 del tornillo más allá dentro del área del diámetro pequeño (parte 22 de agarre).

Para un experto en la técnica, hay varias formas de estrechar el diámetro interno del mecanismo 18 de fijación. Un método de producir el miembro interno con técnicas simples de taladrado (figuras 1A y 1B). Adicionalmente, se pueden crear varios moldes para formar el mismo diseño.

En otra realización de un mecanismo 18' de fijación, la pared de superficie interna está estrechada interiormente en él y la pared 20' de superficie interior también está con rosca 25. (Figura 2). Como se muestra en la figura 2, el mecanismo 18' de fijación es un cuerpo 40 substancialmente tubular o un recipiente de pared sencilla. El mecanismo 18' de fijación, más particularmente en la parte 22' de agarre, está hecho de un material semi-flexible descrito antes. La parte 22' de agarre, debido al material semi-flexible, crea suficiente fuerza de compresión sobre la cabeza 14 del tornillo para fijarlo en él cuando la parte 22' de agarre es estirada más allá de sus dimensiones originales por la cabeza 14 del tornillo. La parte 22' de agarre tiene una reacción de resorte cuando vuelve a sus dimensiones originales que puede ser deformada temporalmente por la cabeza 14 de tornillo después de que la cabeza de tornillo entra en la parte 23 interior de la parte 22' de agarre en ella.

El interior de la parte 22' de agarre del mecanismo 18' de fijación tiene forma esférica. Por tanto, cuando el mecanismo 36' de bloqueo es insertado dentro del mecanismo 18' de fijación, la cabeza 14 del tornillo se acopla a la parte 22' de agarre con forma 23 de esférica. Contra más es empujada la cabeza 14 del tornillo, más interferencia se genera, que es compensada por la expansión de la estructura tubular para crear la fuerza comprensiva sobre la cabeza 14 del tornillo (por ejemplo, reacción de resorte). En esta realización, el mecanismo 18' de fijación incluye un par de brazos separados 42 sustancialmente paralelos que se extienden desde el cuerpo 40' substancialmente tubular. Estos brazos 42, como se muestra la figura 2, puede ser encajados opcionalmente desde el cuerpo 40' substancialmente tubular después de que el montaje el conjunto 10' de fijación de tornillo está completado.

En la figura 3, se ilustra otro mecanismo 18'' de fijación. Esta realización es similar a la realización ilustrada en la figura 2; sin embargo, esta realización del mecanismo 18'' de fijación tiene una superficie exterior 27 con rosca opuesta a una superficie interior 25 con rosca. De nuevo, el mecanismo 18'' de fijación, y más particularmente la parte 22'' de agarre, está hecho de material semi-flexible descrito anteriormente en el que la parte 22'' de agarre crea fuerzas de compresión en la cabeza 14 del tornillo cuando la parte 22'' de agarre vuelve a sus dimensiones originales después de ser estirada por la cabeza 14 del tornillo insertada en ella. La realización del mecanismo 18'' de fijación ilustrada en la figura 3 usa un mecanismo 36'' de bloqueo diferente que es similar a una tuerca u otro dispositivo. La realización del mecanismo 18'' de fijación de la figura 3 incluye también un par de brazos separados 42' sustancialmente paralelos que se extienden desde el cuerpo 40'' substancialmente tubular.

En incluso otro mecanismo 18''' de fijación (figura 4), se utiliza metal o metal y material compuesto (por ejemplo polímeros). El material compuesto puede ser mezclado con el metal o ser usado como un revestimiento de cubrimiento externo. El material compuesto todavía es semi-flexible de forma que se generan fuerzas de compresión cuando la parte 22''' de agarre es estirada, pero vuelve a sus dimensiones originales. Además, la parte 22''' de agarre del mecanismo 18''' de fijación ilustrado en ella usa una cantidad mínima de material para minimizar la solución a los rayos X a la vez que todavía se proporciona suficiente reacción de resorte para asegurar la cabeza del tornillo. La cabeza 14 del tornillo usada con este mecanismo 18''' fijación particular tiene forma esférica.

La figura 5 ilustra otro mecanismo 18'''' de fijación tal que se usa un material compuesto. El mecanismo 18'''' de fijación incluye un revestimiento externo de polímero/material compuesto que tiene un componente metálico interno para formar una estructura híbrida de reparto de carga. De nuevo, el mecanismo 18'''' de fijación y más particularmente la parte 22'''' de agarre, utiliza material semi-flexible de forma que se generan suficientes fuerzas de compresión en la cabeza 14 del tornillo cuando la parte 22'''' de agarre vuelve a sus dimensiones originales después de ser estirada por la cabeza 14 del tornillo insertada en ella. El mecanismo 18'''' de fijación, como se muestra en la figura 5, es básicamente un pasaje o recipiente de pared sencilla que puede acomodar en ella la cabeza 14 del tornillo.

En la figura 15, se muestra el mecanismo 18''''' de fijación acorde con la invención. El mecanismo 18''''' de fijación está compuesto de un polímero que es semi-flexible. El mecanismo 18''''' de fijación incluye un cuerpo 40''''' substancialmente tubular con un anillo metálico en la ubicación de la cabeza 14 del tornillo. Como se ha descrito anteriormente, el mecanismo 18''''' de fijación semi-flexible, y más específicamente la parte 22''''' de agarre, genera fuerzas de compresión sobre la cabeza 14 del tornillo cuando la parte 22''''' de agarre vuelve a sus dimensiones originales después de ser estirada por la cabeza 14 del tornillo. El mecanismo 18''''' de fijación incluye además un asiento esférico 23 de tornillo. El asiento esférico 23 de tornillo generalmente está mecanizado en el cuerpo 40''''' substancialmente tubular. El asiento esférico 23 de tornillo permite la desviación y el agarre. Esta realización es muy útil en casos en los que el cuerpo 40''''' substancialmente tubular no es suficientemente fuerte para proporcionar amplia fuerza o reacción de resorte en la cabeza 14 del tornillo o suficiente fuerza de mantenimiento por fricción. Este es un ejemplo de una estructura de material compuesto de reparto de carga.

Opcionalmente, el conjunto 10 de fijación de vástago y tornillo puede incluir un anillo 26 sustancialmente anular que tiene una parte 30 de arista que se extiende alrededor de un eje centrado. El anillo anular 26 funciona junto con el mecanismo 18 de fijación que incluye un cuerpo 40 substancialmente tubular que forma un pasaje o recipiente descrito en él. Mientras el mecanismo 18 de fijación no crea suficientes fuerzas de compresión debido a la reacción de resorte del material que compone el mecanismo 18 de fijación y más específicamente la parte 22 de agarre (la reacción de resorte genera fuerzas de compresión cuando la parte de agarre está volviendo a sus dimensiones originales después de ser estirada), a veces que se requieren fuerzas mecánicas y/o de fricción adicionales.

La parte 30 de borde del anillo anular 26 tiene una superficie frusto-cónica que se estrecha hacia fuera hacia la parte 30 de borde para acoplarse a la cabeza 14 del tornillo, a la vez que permite que una parte del tornillo 12 pase a través de ella. El anillo 26 sustancialmente anular guía la cabeza 14 del tornillo y proporciona fuerzas de fricción y mecánicas adicionales sobre la cabeza 14 del tornillo. El conjunto 10 de fijación de vástago y tornillo requiere ambos bloqueos de fricción y mecánico. Sostener el vástago 16 requiere principalmente bloqueo por fricción, mientras que asegurar la cabeza 14 del tornillo requiere tanto bloqueo por fricción como mecánico. El material diverso utilizado para componer el mecanismo 18 de fijación no puede proporcionar necesariamente suficiente fuerza de bloqueo por fricción y/o mecánica. Por tanto, al usar un anillo 26 sustancialmente anular más pequeño dentro del mecanismo 18 de fijación, se puede proporcionar en él suficiente fuerza de bloqueo por fricción y/o mecánica. El bloqueo puede ser repartido por la parte metálica del anillo 26 sustancialmente anular, a la vez que la parte reforzada de polímero/fibra crea una interfaz más fuerte. El uso del anillo 26 sustancialmente anular es opcional. Así, el conjunto 10 de fijación de vástago y tornillo puede incluirlo. Alternativamente, una realización del conjunto 10 de fijación de vástago y tornillo puede excluirlo de forma que el conjunto 10 de fijación de vástago y tornillo incluye sólo un tornillo 14, un mecanismo 18 de fijación, un mecanismo 28 de asiento de vástago y un mecanismo 36 de bloqueo.

La presente invención proporciona además un mecanismo 28 de asiento de vástago acoplado funcionalmente con el mecanismo 18 de fijación. El mecanismo 28 de asiento de vástago incluye además al menos una parte flexible 46 capaz de ser comprimida contra el vástago 16 asentado dentro del mecanismo 28 de asiento de vástago. La parte flexible 46 tiene un extremo externo estrechado 34 de superficie. El mecanismo 28 de asiento de vástago tiene una parte 44 de cuerpo. En las realizaciones mostradas en las figuras 7, 10-14 y 16, hay dos partes flexibles o brazos 46 que son sustancialmente paralelos entre sí. En estas situaciones, las dos partes flexibles 46 y la parte 44 de cuerpo forman una pared interna 32 con forma sustancialmente de U que definen el primer asiento 30 en él. Además, las partes flexibles 46 incluyen un extremo externo estrechado 34 de superficie.

La al menos una parte flexible 46 del mecanismo 28 de asiento de vástago se acopla con seguridad al vástago 16 en ella contorneándose alrededor de la superficie o circunferencia externa del vástago 16. El mecanismo 28 de asiento de vástago está alterado para permitir que las partes flexibles 46 que se pueden doblar se acoplen con el vástago 16 cuando el mecanismo 36 de bloqueo es apretado ahí (figuras 7 y 8). Así, cuando el mecanismo 36 de bloqueo, como se ilustra la figura 9, se hace avanzar dentro del mecanismo 18 de fijación, las partes flexibles son empujadas sobre la parte superior del vástago 16 aumentando por tanto el área de contacto de las partes flexibles 46 sobre el vástago 16 y aumentando adicionalmente la fuerza de fricción sobre él (figuras 12A y 12B). La figura 12A ilustra el mecanismo 28 de asiento de vástago en el que el vástago 16 está sentado y las partes flexibles 46 se extienden por encima del vástago 16. La figura 12B ilustra el mecanismo 28 de asiento de vástago que tiene las partes flexibles 46 que están comprimidas contra el vástago 16 y alrededor de él como resultado de que el mecanismo 36 de bloqueo está apretado alrededor de las partes flexibles 46. Las partes flexibles 46 están desviadas hacia dentro por el mecanismo 36 de bloqueo para comprimir las partes flexibles 46 alrededor y contra el vástago 16. En las figuras 12A y 12B, no se muestra el mecanismo 36 de bloqueo para clarificar e ilustrar adicionalmente el doblado de las partes flexibles 46.

Como se ha mencionado anteriormente, es posible añadir un anillo 26 sustancialmente anular o casquillo interno 26 para mejorar el agarre o actuar como un separador entre el mecanismo 18 de fijación y la cabeza 14 del tornillo. Cuando se mejora el agarre, un material que tiene una composición más blanda o diferente que la pared externa 21 de superficie del cuerpo 40 substancialmente tubular puede ser situado en la pared 20 de superficie interna para que la cabeza 14 del tornillo se comprima contra en vez de directamente contra la pared 21 de superficie externa. Por ejemplo, un anillo 26 sustancialmente anular o casquillo 26 puramente comercial y blando está dentro de un cuerpo más duro de Ti-6Al-4V. En este caso, la superficie externa 21 actúa como un resorte tubular pero el interior más blando, que potencialmente sería demasiado débil para permitir la reacción de resorte, permitirá que la cabeza 14 del tornillo se clave dentro del material más blando para un bloqueo de tornillo mejorado (figuras 13 y 14). Además, para la fabricación, puede ser ventajoso taladrar con más tamaño el interior del cuerpo 40 substancialmente tubular y añadir un anillo 26 sustancialmente anular o casquillo 26. Dicho casquillo 26 puede ser una pared sólida delgada o una pared partida que tenga un hueco 29 como se muestra en las figuras 13 y 14 respectivamente. El corte o hueco 29 permite que el casquillo 26 se flexione sin interferir con la superficie externa 21 del cuerpo 40 substancialmente tubular. El casquillo 26 puede ser ajustado por presión o tener algo de holgura para un montaje más fácil. Se puede usar un material compuesto o polímero semi-flexible para el cuerpo 40 substancialmente tubular y un material diferente tal como titanio se puede usar para el casquillo 26, para proporcionar bien refuerzo adicional, o mejor bloqueo del tornillo 12 y/o mejor acoplamiento al vástago 16.

Con relación al mecanismo 36 de bloqueo de la presente invención, el mecanismo 36 de bloqueo se acopla a un vástago 16 y al mecanismo 28 de recepción de vástago. El mecanismo de bloqueo que trabaja junto con el mecanismo 18 de fijación, en que el mecanismo 18 de fijación es típicamente un cuerpo 40 substancialmente tubular que puede acomodar en él al mecanismo 36 de bloqueo. De nuevo, el mecanismo 18 de fijación es básicamente un pasaje o recipiente de pared simple hecho de material semi-flexible. El mecanismo 18 de fijación, por medio de la parte 22 de agarre, coloca fuerzas de compresión sobre la cabeza 14 del tornillo como resultado de la reacción de resorte creada cuando la parte 22 de agarre vuelve a sus dimensiones originales después de ser estirada dentro de su campo elástico por la cabeza 14 de tornillo insertada en él.

El mecanismo 36 de bloqueo asegura y aprieta todo el conjunto 10 de fijación de vástago y tornillo. El mecanismo 36 de bloqueo incluye un mecanismo 38 de desviación para desviar al menos una parte flexible 46 del mecanismo 28 de asiento de vástago contra y alrededor del vástago 16 cuando dicho mecanismo 36 de bloqueo se acopla adicionalmente a al menos una parte flexible 46 del mecanismo 28 de asiento de vástago. El mecanismo 38 de desviación puede ser una superficie interna o parte del propio mecanismo 36 de bloqueo. El mecanismo 38 de desviación se acopla adicionalmente a la superficie externa estrechada 34.

El mecanismo 36 de bloqueo puede ser una tuerca, tornillo, tornillo de fijación u otro mecanismo similar 36 de bloqueo como se conoce bien por los expertos en la técnica. El mecanismo 36 de bloqueo está roscado usualmente en al menos una superficie suya. Las figuras 9, 10, 11, 13 y 14 ilustran realizaciones del mecanismo 36 de bloqueo. Como se ha representado, el mecanismo 36 de bloqueo es preferiblemente un tornillo de fijación que incluye una superficie externa 48 con rosca para acoplarse funcionalmente a una superficie interna 25 con rosca del mecanismo 18 de fijación. Alternativamente, el mecanismo 36 de bloqueo puede ser una tuerca de bloqueo que incluye una superficie interna 50 con rosca para acoplarse funcionalmente a una superficie 27 con rosca externa del mecanismo 18 de fijación, como se ha descrito en esta memoria.

El mecanismo 36 de bloqueo puede incluir adicionalmente una cámara interna esférica 39 para acomodar al menos una parte flexible 46 del mecanismo 28 de asiento de vástago cuando la al menos una parte flexible 46 está contorneada alrededor del vástago 16 situado en ella. La cámara interna esférica 39 también puede ser útil para acomodar cualquier tipo instrumento.

En otras variaciones no parte de la invención reivindicada, no se incluye un mecanismo 36 de bloqueo; en cambio, se puede usar un tipo diferente del mecanismo 28'''''' de asiento de vástago. En esta realización particular, el mecanismo 28'''''' de asiento de vástago es insertado directamente dentro del mecanismo 18'''''' de fijación. El mecanismo 28'''''' de asiento de vástago se acopla funcionalmente al mecanismo 18'''''' de fijación. De nuevo, el mecanismo 18'''''' de fijación está hecho de material semi-flexible que genera fuerzas de compresión que son aplicadas a la cabeza 14 del tornillo cuando el mecanismo 18 de fijación (más específicamente la parte 22'''''' de agarre) vuelve a sus dimensiones originales después de ser estirado dentro de su campo elástico por la cabeza 14 del tornillo insertada en él.

El mecanismo 28'''''' de asiento de vástago incluye los mismos componentes estructurales que el mecanismo 28 de asiento de vástago descrito antes. El mecanismo 28'''''' de asiento de vástago incluye al menos una parte flexible 46'''''' que tiene una superficie externa estrechada 34'''''' con al menos un mecanismo 31 de lengüeta que se extiende radialmente desde la superficie externa estrechada 34'''''' para acoplarse funcionalmente e insertarse dentro de al menos una muesca 33 o abertura 35 situada en las pared 24'''''' de superficie interna del cuerpo 40'''''' substancialmente tubular del mecanismo 18'''''' de fijación. El tamaño, forma y dimensiones del mecanismo 31 de lengüeta varía de acuerdo al tamaño deseado de la estructura general del mecanismo 28'''''' de recepción de vástago. Igualmente, la muesca 33 o abertura 35, que se extienden a través de la pared 24 '''''' de superficie interna, varían de acuerdo al diseño (figura 16).

Cuando el mecanismo 28'''''' de asiento de vástago es insertado dentro del mecanismo 18'''''' de fijación y sobre la cabeza 14 del tornillo, las partes flexibles 46'''''' del mecanismo 28'''''' de asiento de vástago se contornean alrededor y comprimen el vástago insertado 16 situado ahí, debido a desviación del mecanismo 31 de lengüeta provocada por interferencia creada por la pared 24'''''' de superficie interna del mecanismo 18'''''' de fijación. Una vez que los mecanismos 31 de lengüeta se acoplan con cualquiera de las muestras 33 o las aberturas 35, las partes flexibles 46 del mecanismo 28'''''' de asiento de vástago permanecen bloqueadas en un estado comprimido contorneadas alrededor del vástago 16. Para liberar el mecanismo 26'''''' de asiento de vástago desde su estado comprimido, un instrumento sólo necesita ser insertado entre el mecanismo 26'''''' de asiento de vástago y el mecanismo 18'''''' de fijación.

En incluso otra variación de la presente invención, el mecanismo 28 de asiento de vástago está eliminado y sustituido por una realización diferente del mecanismo 36''''''' de bloqueo, en el que el mecanismo 36''''''' de bloqueo es un mecanismo 52 de tapón de seguridad (figura 17) que está insertado dentro del conjunto 10 de fijación de vástago y tornillo y sobre el vástago 16 después de que el vástago 16 es introducido dentro del mecanismo 18''''''' de fijación. Como con las otras realizaciones, el mecanismo 18''''''' de fijación está hecho de material semi-flexible. De nuevo, debido al material semi-flexible, el mecanismo 18''''''' de fijación, y particularmente la parte 22''''''' de agarre, genera fuerzas de compresión que son aplicadas a la cabeza 14 del tornillo una vez que la parte 22''''''' de agarre vuelve a sus dimensiones originales después de ser estirada dentro de su campo elástico.

El mecanismo 52 de tapón de seguridad puede ser cualquier dispositivo de tipo de tornillo tal como el tornillo 36'''''' de fijación. El mecanismo 52 de tapón de seguridad hace contacto con al menos una parte o partes del vástago 16 para fijar con seguridad el vástago 16 situado en él y todo el conjunto 10''''''' de fijación de vástago y tornillo. El mecanismo 52 de tapón de seguridad es de forma substancialmente cilíndrica y es capaz de insertarse dentro de un cuerpo 40 substancialmente tubular del mecanismo 18''''''' de fijación. El mecanismo 52 de tapón de seguridad incluye también al menos un mecanismo 55 de lengüeta que se extiende estrechando hacia fuera para bloquear el mecanismo 53 de tapón de seguridad sobre el vástago 16. El mecanismo 55 de lengüeta extensible se acopla funcionalmente a al menos una muesca 33' o abertura 35' situada dentro de la pared 20''''''' de superficie interna del cuerpo 40''''''' substancialmente tubular del mecanismo 18''''''' de fijación. El tamaño, forma y dimensiones del mecanismo 55 de lengüeta extensible varían de acuerdo a un tamaño deseado de la estructura general del mecanismo 18''''''' de fijación. Igualmente, la muesca 33' en la pared 20''''''' de superficie interna o la abertura 35' que se extiende a través de la pared 20''''''' de superficie interna varía correspondiente (figura 17).

Cuando el mecanismo 52 de tapón de seguridad es insertado dentro del mecanismo 18''''''' de fijación y sobre el vástago 16, el mecanismo 52 de tapón de seguridad se comprime contra el vástago insertado 16 situado dentro del primer asiento 30'''''''. Después, cuando el mecanismo 55 de lengüetas extensibles se acopla con bien la muesca 33' o la abertura 35', el mecanismo 52 de tapón de seguridad permanece bloqueado en un estado comprimido sobre el vástago 16.

Opcionalmente, el mecanismo 52 de tapón de seguridad incluye adicionalmente una superficie interna 33 con rosca para acoplarse funcionalmente a cualquier tipo de tornillo adicional 12 para el apriete adicional del vástago 16. Por tanto, el tornillo 12 puede ser insertado y atornillado dentro del mecanismo 52 de tapón. Alternativamente, la superficie externa 57 del mecanismo 22 de tapón de seguridad puede ser roscado para acoplarse a la pared 20''''''' de superficie interna con rosca del cuerpo 40''''''' substancialmente tubular del mecanismo 18''''''' de fijación.

La presente invención no está limitada al uso con solo un tornillo 12 de hueso. Por ejemplo, el mecanismo 18'''''''' de fijación puede ser extendido para ser usado con otros tipos de tornillos, piezas mecánicas y/o estructuras. El mecanismo 18'''''''' de fijación todavía utiliza, como con las otras realizaciones, material semi-flexible para crear fuerzas de compresión resultantes de la reacción de resorte creada cuando el mecanismo 18'''''''' de fijación vuelve a sus dimensiones originales después de ser estirado dentro de su campo elástico.

Las otras partes que pueden ser usadas con la presente invención incluyen otros implantes, tales como una rótula 58 para un conector de enlace cruzado que puede ser fijado con la presente invención (figura 28). En esta situación, una cabeza esférica 54 es obligada dentro de una sección 56 de diámetro reducido que ejerce una fuerza sobre la cabeza esférica 54 para bloquearla con seguridad. En la figura 18, se muestra la cabeza esférica dentro de la parte de tubo y el movimiento de la cabeza esférica dentro de la parte 22 de agarre bloquea todo el conjunto. El conjunto 10'''''''' como se muestra la figura 18 puede ser bloqueado adicionalmente por el mecanismo 36 de bloqueo como se ha descrito en esta memoria. Adicionalmente, se puede utilizar un instrumento para bloquear simplemente el conjunto 10. Tirando simplemente en los dos componentes con una amplia fuerza en direcciones opuestas bloqueará los dos componentes con seguridad cuando la pared se expanda y ejerza fuerzas de compresión sobre la parte de cabeza como se ilustra en esta memoria en la figura 18.

Los componentes para el dispositivo y el conjunto de fijación de tornillo expuestos y descritos en esta memoria pueden ser fabricados con varios métodos conocidos por los expertos en la técnica. Por ejemplo, el conjunto y dispositivo pueden ser hechos troquelando primero la forma externa desde un material en una barra redonda. Después, sosteniendo en el extremo roscado o una extensión del extremo roscado, se hace un agujero en el extremo opuesto. Este agujero está dimensionado más pequeño con relación al estrechamiento para permitir que el estrechamiento sea cortado con una sola herramienta. Mientras la pieza gira en un torno, una barra de taladrado que tiene una punta pequeña de corte es introducida dentro del agujero y el corte de rebaje y estrechamiento. Las roscas son cortadas después, cualquier extensión cortada y la ranura fresada o cortada para ser más compatible.

Los otros diversos componentes pueden ser hechos cortando la forma cilíndrica externa con una extensión para sostenerla en un torno. Un agujero es taladrado en un extremo y una barra de taladro con una punta pequeña de corte se usa para entrar en el agujero y cortar del asiento esférico. Las ranuras externas y los detalles de bisagra se cortan bien por corte longitudinal con una sierra o cable.

Claims (6)

1. Un conjunto (10) de fijación de vástago y tornillo para fijar un tornillo (12) y un vástago (16) que comprende:

un tornillo que incluye una cabeza de tornillo;

medios (18) de fijación para fijar dicho tornillo contra el movimiento relativo a dicho conjunto, dichos medios de fijación incluyen una pared (20) de superficie interna que tiene una parte (22) de agarre y una parte (24) que no es de agarre;

un anillo (26) substancialmente anular que incluye una parte del borde que se extiende alrededor de un eje central, dicha parte (30) de borde tiene una superficie frusto-cónica que se estrecha hacia fuera hacia dicha parte de borde para acoplarse con dicha cabeza de tornillo mientras que permite que una parte de dicho tornillo pase a través;

medios de asiento de vástago acoplados funcionalmente (28) con dichos medios de fijación para asentar un vástago en él que incluye al menos una parte flexible (46) capaz de ser comprimida contra un vástago asentado dentro de dichos medios de asiento de vástago, en el que dicha al menos una parte flexible tiene un extremo de superficie externa estrechada; y

medios (36) de bloqueo para asegurar y acoplarse al vástago y medios de asiento de vástago que incluyen al menos una parte flexible (46), dichos medios de bloqueo incluyen medios (38) de desviación para desviar dicha al menos una parte flexible de los medios de asiento de vástago contra y alrededor del vástago cuando dichos medios de bloqueo se acoplan adicionalmente a dicha al menos una parte flexible de dichos medios de asiento de vástago,

caracterizado porque una parte de dicha pared de superficie interna de dichos medios (18) de fijación está roscada y dichos medios (36) de bloqueo tiene una superficie externa (48) con rosca para acoplarse funcionalmente a dicha superficie interna con rosca de dichos medios de fijación.

2. El conjunto de fijación de vástago y tornillo acorde con la reivindicación 1, en el que dichos medios de fijación incluyen un cuerpo (40) substancialmente tubular.

3. El conjunto de fijación de vástago y tornillo acorde con la reivindicación 2, en el que dicho cuerpo substancialmente tubular incluye además brazos separados (42) substancialmente paralelos que se extienden desde dicho cuerpo substancialmente tubular.

4. El conjunto de fijación de vástago y tornillo acorde con la reivindicación 1, en el que dicha parte de agarre de dicha pared de superficie interna de dichos medios de fijación se expande dentro de un campo elástico de dicha pared de superficie interna por dicha cabeza de tornillo.

5. El conjunto de fijación de vástago y tornillo acorde con la reivindicación 1, en el que dichos medios de asiento de vástago incluyen una parte (44) de cuerpo desde la que se extiende al menos una de dichas partes flexibles.

6. El conjunto de fijación de vástago y tornillo acorde con la reivindicación 1, en el que dichos medios de bloqueo son un tornillo de fijación que incluye además una cámara interna esférica (39) para acomodar dicha al menos una parte flexible cuando dicha al menos una parte flexible está contorneada alrededor del vástago situado en ella.