КОСТНЫЙ ВИНТ Российский патент 2014 года по МПК A61B17/86 

Область техники

Настоящее изобретение относится к костному винту с заостренным стержнем, ось которого совпадает с продольной осью винта. Винт предназначен для закрепления в кости или ее фрагменте и снабжен головкой, прикрепленной на стержне винта и имеющей приемное средство.

Уровень техники

Костные винты указанного типа известны. Их применяют, например, для фиксирования кости в ходе остеосинтеза и, конкретно, для прикрепления пластины или соединительного штыря к позвоночнику. Винты подвергаются существенным нагрузкам, например, при затягивании соединения между винтом и соединительным штырем или пластиной. Костный винт этого типа, описанный, например, в US 5466237, используется для прикрепления соединительного штыря к позвоночнику, причем указанный штырь жестко зажимают между головкой винта и гайкой.

В ЕР 0507162 А представлен костный винт, применяемый для прикрепления пластины, фиксирующей отломки кости к позвоночнику. Винт удерживается в указанной пластине посредством втулки.

В ЕР 1191891 А представлен костный винт, головка которого в осевом направлении состоит из двух частей. Такая конструкция предназначена для облегчения введения отвертки в головку винта.

Указанные костные винты изготовлены из металла, в частности из титана. Они отличаются высоким уровнем прочности, т.е. могут выдерживать высокие нагрузки при ввинчивании и присоединении к имплантату. Однако их недостатком является непрозрачность по отношению к рентгеновским лучам.

Раскрытие изобретения

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в разработке эффективного костного винта, относящегося к типу, описанному выше, и по меньшей мере в некоторых своих зонах обладающего высокой прозрачностью по отношению к рентгеновским лучам, сохраняя тем не менее функциональную надежность.

Указанная задача решается за счет того, что стержень винта изготовлен из пластика, по существу, прозрачного по отношению к рентгеновским лучам, а по меньшей мере в одной зоне, воспринимающей нагрузку, имеется компонент, материал которого отличается от материала сердечника, образующего основу стержня винта. Прозрачность костного винта согласно изобретению по отношению к рентгеновским лучам достигается посредством изготовления стержня винта из пластика, пропускающего указанные лучи, например, из полиэфирэфиркетона (ПЭЭК) или из ПЭЭК, армированного волокном. В обоих случаях пластик прозрачен по отношению к рентгеновским лучам и относительно прочен. Однако в армированном варианте этот материал приобретает относительную хрупкость. Тем не менее, несмотря на этот недостаток, применение стержня винта из ПЭЭК, армированного волокном, вполне возможно, поскольку по меньшей мере в одной зоне стержня, воспринимающей нагрузку, имеется компонент, который выполнен из другого материала. Таким материалом может быть металл или ПЭЭК. В предпочтительном варианте данный компонент размещен на головке винта и снабжен указанным приемным средством. Если компонент выполнен из металла, костный винт непрозрачен по отношению к рентгеновским лучам только в зоне своей головки. Как и обычный титановый винт, такой винт можно ввинчивать посредством отвертки, установленной на головку, а также затягивать. Зона, воспринимающая нагрузку, представляет собой участок, нагружаемый в наибольшей степени, в частности головку и/или заостренный кончик винта.

Согласно одному из вариантов осуществления указанный компонент находится на оконечности стержня винта. Он специально снабжен резьбой и позволяет винту проявить хорошие свойства, связанные со сверлением и нарезанием резьбы. Предусмотрена дополнительная возможность выполнить сверлящий заостренный наконечник самонарезающим. Тем не менее, в зоне своего стержня костный винт согласно изобретению, по существу, прозрачен по отношению к рентгеновским лучам.

Согласно другому варианту осуществления указанный компонент имеет форму втулки, позволяющей присоединить его к стержню винта, например посредством прессовой посадки или адгезионного связывания. В данном случае наличие втулки предусмотрено для улучшения сопротивления сдвигу. Предпочтительно поместить такую втулку в центральной зоне стержня винта между его головкой и заостренным кончиком.

В предпочтительном варианте указанный компонент помещен на головке винта, однако, приемлем также вариант осуществления, в котором на головке находится первый компонент, в то время как второй компонент помещен на оконечности стержня винта. С одной стороны, такая конструкция обеспечивает очень хорошие свойства, связанные с нарезанием резьбы и сверлением, а, с другой, - высокий уровень способности костного винта выдерживать нагрузку в зоне головки. В таком варианте стержень винта, по существу, также прозрачен по отношению к рентгеновским лучам.

Краткое описание чертежей

Далее изобретение будет описано более подробно на примере нескольких вариантов его осуществления со ссылками на чертежи.

На фиг.1-5 винты согласно изобретению схематично представлены в продольных разрезах.

Осуществление изобретения

На фиг.1 показан винт 1, стержень 15 которого сформирован сердечником 3 и, по существу, по всей своей длине снабжен наружной резьбой 4. Ось стержня 15 совпадает с продольной осью 27 винта. Сердечник 3 выполнен из пластика, прозрачного по отношению к рентгеновским лучам, например, из ПЭЭК или из ПЭЭК, армированного волокном (предпочтительно углеродным). Волокна могут быть как длинными, так и короткими. Однако приемлемы также и другие биологически совместимые пластики, прозрачные по отношению к рентгеновским лучам, например поликарбонат, полиэтилен, полиэфиркетон или полиэфирэфиркетонэфиркетон. Как можно видеть на чертеже, ось стержня 15 совпадает с продольной осью 27 винта.

Головка 14, компонент 5 которой представляет собой втулку, расположена на противоположном конце стержня 15 относительно заостренного кончика 13. Компонент 5 жестко присоединен к сердечнику 3 посредством, например, прессовой посадки или адгезионного связывания и выполнен из металла, такого как титан или сталь. В варианте с сердечником 3 из ПЭЭК, армированного углеродным волокном, компонент 5 можно выполнить из ПЭЭК, т.е. армированные волокна находятся только в сердечнике 3. В случае прижатия, например, к пластине или соединительному штырю компонент 5 представляет собой участок, воспринимающий нагрузку. Для ввинчивания винта 1 в кость или ее фрагмент головка 14 снабжена внутренним приемным гнездом 6, например углублением в виде многогранника. Однако средство для взаимодействия с инструментом может находиться и вне компонента 5.

На фиг.2 показан винт 2, сконструированный в самонарезном варианте и также имеющий сердечник 3′ из ПЭЭК или из ПЭЭК, армированного волокном. На сердечник 3′ нанесена резьба 4′, которая также является наружной и используется для закрепления в кости или ее фрагменте. Оконечность стержня 15′ выполнена в данном случае в виде заостренного наконечника 7, материал которого отличается от материала сердечника 3′. Предусмотрена возможность нанести на наконечник 7 резьбу 28, которая может быть наружной резьбой, предназначенной для самонарезания и представляющей собой продолжение в зоне наконечника резьбы 4′. Предпочтительно выполнить наконечник 7 из сравнительно твердого материала, например из титана или стали. Для прикрепления наконечника 7 к сердечнику 3′ использованы те же приемы, что и в предыдущем варианте, т.е. прессовая посадка или адгезионное связывание, а также навинчивание по резьбе 8, однако, возможны и другие типы соединения.

Головка 14′ винта в данном случае сформирована стаканом 5′, материал которого отличается от материала сердечника 3′. Стакан 5′, жестко присоединенный к сердечнику 3′, изготовлен, например, из металла, в частности из титана, или из ПЭЭК (если сердечник 3′ выполнен из ПЭЭК, армированного волокном), и снабжен внутренним приемным гнездом 6′. На головке 14′ винта нарезана коническая резьба 31, выполненная с возможностью закрепления в соответствующем отверстии пластины (на чертеже не показана).

На фиг.3 показан винт 10″, выполненный с возможностью использования в качестве трансламинарного штифта. Данный винт имеет сердечник 3″ из ПЭЭК или из ПЭЭК, армированного волокном. Примерно посередине между заостренным кончиком 13″ и головкой 14″ в сердечнике 3″ выполнен кольцеобразный вырез 16 в виде канавки, в который вставлена втулка 9. Она зафиксирована по меньшей мере в осевом направлении и изготовлена из материала, отличающегося от материала сердечника 3″. Втулка 9 предназначена для повышения сопротивления сдвигу в центральной зоне сердечника 3″, однако, ее можно поместить также и на другом участке сердечника, например ближе к заостренному кончику 13″ или к головке 14″. Предпочтительно выполнить втулку 9 из подходящего металла, например из стали или титана. Втулка 9 размещена заподлицо с периферийной поверхностью 17 винта. Головка 14″ снабжена втулкой 5″ с наружной резьбой 4″. Как можно видеть на чертеже, втулка 5″ имеет предпочтительно цилиндрическую форму и жестко прикреплена к сердечнику 3″, например посредством адгезионного связывания с ним. Как и в предыдущих вариантах, головка 14″ имеет внутреннее приемное гнездо 6″.

На фиг.4 показан винт 11 с сердечником 3′′′, как и в предыдущих вариантах выполненным из ПЭЭК или из ПЭЭК, армированного волокном. У переднего конца сердечник 3′′′ имеет вырез 19, в который вставлен заостренный наконечник 7′′′, причем материал, из которого изготовлен наконечник, значительно тверже материала сердечника 3′′′.

Сердечник 3′′′ снабжен дополнительно вырезом 18, в который вставлена деталь 5′′′, жестко присоединенная к сердечнику. Деталь 5′′′ образует головку 14′′′, которая имеет сферическую наружную поверхность 29 и внутреннее приемное гнездо 6′′′. Предпочтительно сконструировать винт 11 в самонарезном варианте. Между наконечником 7′′′ и головкой 14′′′ винт прозрачен по отношению к рентгеновским лучам. Головка 14′′′ пригодна, например, для установки по нескольким осям в соответствующей конкретной системе. В частности, головку 14′′′ можно установить и жестко зажать в ответном вырезе пластины. Деталь 5′′′ изготовлена, например, из титана или пригодной стали.

На фиг.5 представлен винт 12 для шейки бедра, который, как можно видеть на чертеже, в продольном направлении образует ступенчатую структуру с увеличенным наружным диаметром у переднего конца, причем на указанном участке нанесена цилиндрическая резьба 26. Винт имеет сердечник 30, в котором выполнен канал 22, проходящий в осевом направлении. Канал 22, связанный с резьбовым приемным гнездом 23, открыт у обоих концов сердечника 30. У переднего заостренного конца в сердечнике 30 выполнен периферийный вырез 20, в который введен наконечник 7″ в виде втулки. Указанный наконечник 7″ жестко присоединен к сердечнику 30, например посредством адгезионного связывания. Однако приемлемо также соединение 21 типа прессовой посадки или навинчивания. У конца, противоположного наконечнику 7″, сформирована втулка 24, которая также жестко присоединена к сердечнику 30. Во втулке 24 имеется углубление 25, выполненное, например, в форме паза, который ориентирован в осевом направлении и у которого винт 12 можно застопорить, предотвращая его вращение. Как и в предыдущих вариантах, наконечник 7″ и втулка 24 изготовлены из материала, отличающегося от материала сердечника 30 (имеются в виду материалы, уже упомянутые выше). Более конкретно, по сравнению с сердечником 30 для наконечника 7″ и втулки 24 использован существенно более твердый материал. В принципе, к каждому из предлагаемых стержней или наконечников можно присоединить любую из головок 14-14′′′, представленных на фиг.1-5. Кроме того, канал 22, показанный на фиг.5, можно также выполнить и в винтах по фиг.1-4. В любом случае винты можно дополнительно снабдить маркерами, известными per se, например танталовыми волокнами или сульфатом бария. Приемлемы также покрытия, например, из титана или гидроксиапатита.

Перечень обозначений

1 - винт

2 - винт

3 - сердечник

4 - резьба

5 - втулка или аналогичная деталь

6 - внутреннее приемное гнездо

7 - заостренный наконечник

8 - соединение (резьба)

9 - втулка

10 - винт

11 - винт

12 - винт

13 - заостренный кончик

14 - головка

15 - стержень

16 - вырез

17 - периферийная поверхность

18 - вырез

19 - вырез

20 - вырез

21 - соединение

22 - канал

23 - внутреннее приемное гнездо (резьба)

24 - втулка

25 - углубление

26 - резьба

27 - продольная ось винта

28 - резьба

29 - наружная лицевая поверхность

30 - сердечник

31 - резьба.

Изобретение относится к медицине. Костный винт содержит стержень, который имеет заостренный кончик, ось которого совпадает с продольной осью винта, сердечник, который образует основу стержня винта и имеет наружнюю резьбу для закрепления в кости или во фрагменте кости, и головку винта, которая закреплена на стержне винта и снабжена средством для приема инструмента. Стержень винта изготовлен из пластика, по существу, прозрачного по отношению к рентгеновским лучам. Первая зона, воспринимающая нагрузку, имеет первый компонент, а вторая зона, воспринимающая нагрузку, имеет второй компонент. Первая зона, воспринимающая нагрузку, и вторая зона, воспринимающая нагрузку, выполнены из металла или пластика. Первый компонент и второй компонент выполнены из другого материала, чем сердечник. Первый компонент помещен на головке винта, а второй компонент помещен на заостренном наконечнике стержня или между головкой винта и заостренным наконечником для повышения сопротивлению сдвига винта. Изобретение обеспечивает в некоторых зонах винта высокую прозрачность по отношению к рентгеновским лучам при сохранении функциональной надежности. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Костный винт, содержащий стержень (15), который имеет заостренный кончик (13), ось которого совпадает с продольной осью (27) винта, сердечник (3, 30), который образует основу стержня (15) винта и имеет наружнюю резьбу (4') для закрепления в кости или во фрагменте кости, и головку (14) винта, которая закреплена на стержне (15) винта и снабжена средством (6) для приема инструмента, при этом стержень (15) винта изготовлен из пластика, по существу, прозрачного по отношению к рентгеновским лучам, первая зона, воспринимающая нагрузку, имеет первый компонент (5, 24), а вторая зона, воспринимающая нагрузку, имеет второй компонент (7, 9), причем первая зона, воспринимающая нагрузку, и вторая зона, воспринимающая нагрузку, выполнены из металла или пластика, при этом первый компонент (5, 24) и второй компонент (7, 9) выполнены из другого материала, чем сердечник (3, 30), причем первый компонент (5, 24) помещен на головке (14) винта, а второй компонент (7, 9) помещен на заостренном наконечнике (7) стержня (15) или между головкой (14) винта и заостренным наконечником (7) для повышения сопротивлению сдвига винта.

2. Винт по п.1, отличающийся тем, что первая зона, воспринимающая нагрузку, и вторая зона, воспринимающая нагрузку, выполнены из полиэфирэфиркетона (ПЭЭК).

3. Винт по п.1, отличающийся тем, что второй компонент (7) образует по меньшей мере некоторые участки заостренного наконечника.

4. Винт по п.1, отличающийся тем, что первый компонент (5, 24) и/или второй компонент (7, 9) имеет форму втулки.

5. Винт по п.1, отличающийся тем, что первый компонент (5, 24) и второй компонент (7, 9) выполнены из титана или стали.

6. Винт по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что выполнен как одиночный винт, педикулярный винт, винт для шейки бедра, трансламинарный штифт или винт для закрепления пластины.