ПЛАСТИНА ДЛЯ КОСТИ
BONE PLATE

Изобретение относится к пластине для кости, имеющей сквозное отверстие, которое проходит от верхней стороны до обращенной к кости нижней стороны пластины для кости. В сквозном отверстии выполнена кромка, причем эта кромка выступает от боковой поверхности сквозного отверстия и проходит в направлении по окружности сквозного отверстия.
Такие пластины для кости предназначены для соединения с костью. Они могут быть использованы, например, для стабилизации кости после перелома. Для этой цели пластину для кости располагают так, чтобы она проходила через место перелома, и затем ее закрепляют на отломках кости. Место перелома за счет этого иммобилизуется, и кость способна сращиваться. Пластина для кости также может быть использована для других целей и, например, может быть элементом эндопротеза, соединяемым с костью.
Для закрепления пластины для кости на кости винт для кости вводят в сквозное отверстие, причем упомянутый винт снабжен резьбой на теле и на головке. Тело винта проходит настолько далеко в вещество кости, насколько головка винта входит в сквозное отверстие пластины для кости. Головка винта для кости имеет такой размер, что ее наружный диаметр больше, чем наименьший диаметр отверстия в пластине, например, на уровне кромки материала. При вкручивании винта для кости дальше кромка деформируется, так что образуется резьбовое соединение между головкой винта для кости и кромкой в сквозном отверстии винта для кости. Поскольку существует резьбовое соединение как между телом винта для кости и веществом кости, так и между головкой винта и пластиной для кости, достигается надежное соединение между пластиной для кости и костью. Поскольку резьбовое соединение между головкой винта для кости и пластиной для кости образуется только путем деформации при ввинчивании винта, не нужно, чтобы винт для кости ввинчивали в пластину для кости под конкретным заданным углом. Вместо этого угол может быть выбран свободно в определенных пределах. Это создает для хирурга высокий уровень гибкости во время операции.
В известных пластинах для кости кромка проходит вдоль всей окружности сквозного отверстия. Для того чтобы создать стабильное резьбовое соединение, винт ввинчивают настолько далеко в кромку, пока не будет существовать резьбовое соединение с кромкой вдоль всей окружности головки винта. Для того чтобы это достигнуть, винт должен быть ввинчен на существенную величину дальше после первого зацепления с кромкой, при этом материал кромки деформируется в значительной мере.
Во время каждой деформации материала существует риск того, что небольшие частицы могут быть сняты с поверхности материала. Если эти частицы будут распределены в среде этого места на кости и вступят в контакт с тканью, могут возникнуть осложнения, которые затрудняют прогресс сращивания.
Изобретение основано на цели введения пластины для кости, при которой риск осложнений снижен. Исходя из известного уровня техники, упомянутого в начале, эта цель достигнута признаками независимого пункта формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления описаны в зависимых пунктах формулы.
Согласно изобретению кромка проходит по части окружности сквозного отверстия. Часть окружности, расположенная напротив кромки боковой поверхности, не имеет кромки, причем эта часть окружности составляет, по меньшей мере, 120°.
Сначала будет объяснен ряд терминов. Кромка обозначает область, где толщина материала уменьшена по сравнению с толщиной материала пластины для кости. Кромка выступает из боковой поверхности сквозного отверстия в направлении центра сквозного отверстия. Кромка имеет продольный размер по окружности сквозного отверстия.
Когда боковая поверхность не имеет кромки в части, расположенной напротив кромки, это означает, что головка винта, которая входит в сквозное отверстие и находится в контакте с кромкой на одной стороне, находится в прямом контакте с боковой поверхностью сквозного отверстия на другой стороне.
Поскольку кромка проходит только вдоль части окружности сквозного отверстия, деформация материала происходит только в этой области. Чем дальше головка винта входит в кромку, тем больше становится усилие, с которым головка винта прижимается к противоположной боковой поверхности. Поскольку головка винта входит в резьбовое соединение с кромкой на одной стороне и прижимается к боковой поверхности на другой стороне, головка финта надежно фиксируется в сквозном отверстии. Однако по сравнению с кромкой, которая проходит вдоль всей окружности сквозного отверстия, материал деформируется только в намного меньшей степени. Риск осложнений из-за отделившихся частиц снижается в той же степени.
На другой стороне сквозного отверстия головка винта должна прилегать как можно ровнее к боковой поверхности, чтобы удерживаться надежно. Это требует, чтобы достаточно большая часть боковой поверхности не имела кромки. Предпочтительно, способная к сцеплению часть окружности, боковая поверхность которой не имеет кромки, составляет, по меньшей мере, 180°, более предпочтительно, по меньшей мере, 240°. Остальная окружность сквозного отверстия может иметь непрерывную кромку.
Также возможна кромка, состоящая из некоторого числа частей.
В предпочтительном варианте осуществления кромка имеет уступ, расположенный между боковой поверхностью сквозного отверстия и центральной областью кромки, причем упомянутый уступ проходит вдоль кромки. Тогда кромка имеет в центральной области часть, толщина материала которой небольшая. Винт для кости, который входит в зацепление с этой частью кромки, сначала должен сместить только небольшой объем материала. Тем не менее, сразу же после первого зацепления существует надежное наведение, так что винт для кости движется по определенному пути, когда его ввинчивают дальше. Только когда винт для кости пройдет в область уступа, смещать материал не требуется. Резьбовое соединение между головкой винта для кости и кромкой таким образом формируется в две стадии. На первой стадии резьба головки входит в зацепление в области с низкой толщиной материала, так что первое зацепление происходит легко и при малом усилии. Только когда резьба головки прошла в область уступа, смещается столь много материала, что резьбовое соединение приобретает достаточную стабильность.
Если кромка снабжена уступом, это означает, что, двигаясь наружу в радиальном направлении от центра, кромка имеет больший градиент в области уступа, чем в области центральной части. Начиная с центра сквозного отверстия, уступ следует центральной части в периферическом направлении. Градиент означает угол, который верхняя поверхность кромки или нижняя поверхность кромки образует с плоскостью, проходящей поперечно по отношению к осевому направлению сквозного отверстия.
Также может быть предпочтительным для зацепления винта в кромке, если кромка выполнена волнообразно в направлении по окружности. Если верхняя поверхность кромки имеет грань наклона, которая наклонена в направлении по окружности, движение, которое следует этой волне в направлении по окружности, имеет направленный вверх компонент в направлении верхней стороны пластины для кости и направленный вниз компонент в направлении нижней стороны пластины для кости. Преимущество здесь заключается в том, что первый контакт происходит под менее острым углом, когда резьба головки винта доходит до грани наклона. За счет этого менее острого угла риск скольжения резьбы по верхней поверхности кромки вместо того, чтобы врезаться в кромку и деформировать последнюю, снижается. Резьбовое соединение между винтом для кости и пластиной для кости таким образом формируется точно в том положении, в котором находится пластина для кости, когда резьба впервые входит в зацепление с кромкой.
Предпочтительно, если головка винта для кости, ввинченная в пластину для кости, выступает как можно меньше над пластиной для кости, поскольку в ином случае существует опасность раздражения окружающей ткани. Если кромка расположена в (нижней) половине сквозного отверстия рядом с нижней поверхностью пластины для кости, то существует пространство выше кромки, чтобы утопить головку винта для кости в пластине для кости. (Верхняя) половина сквозного отверстия рядом с верхней поверхностью пластины для кости тогда сформирована боковой поверхностью сквозного отверстия и, таким образом, не имеет кромки.
Пластина для кости с кромкой в сквозном отверстии может быть выполнена как одно целое. Альтернативно, возможно, что область, окружающую сквозное отверстие, вводят в форме вставки в пластину для кости. Вставка с кромкой сначала может быть выполнена как отдельная деталь и затем может быть соединена с пластиной для кости. Для того чтобы облегчить формирование резьбового соединения, вставка может быть изготовлена из более мягкого материала, чем пластина для кости.
Для того чтобы позволить хирургу, по выбору, использовать известные винты для кости, у которых головка не снабжена резьбой, боковая поверхность сквозного отверстия может быть расширена наружу выше кромки. Тогда эта часть боковой поверхности может формировать поверхность примыкания для головки известного винта. В поперечном сечении расширение может иметь форму, например, сегмента круга.
Изобретение также относится к системе, состоящей из такой пластины для кости и винта для кости. Винт для кости имеет резьбу головки, которая предназначена для деформации кромки в сквозном отверстии, чтобы сформировать резьбовое соединение. Для того чтобы можно было выполнить надежное крепление к кости, пластина для кости обычно имеет некоторое число сквозных отверстий. Соответственно, система также может включать некоторое число винтов для кости.
Деформация материала, происходящая во время формирования резьбового соединения, должна вызывать наименьшее возможное истирание кромки. Испытания показали, что истирание кромки поддерживается на низком уровне, если головка винта имеет коническую боковую поверхность, и угол, который боковая поверхность образует с осью винта, составляет от 19° до 28°.
Изобретение описано ниже как пример на основе предпочтительных вариантов осуществления и со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг. 1 - вид сверху пластины для кости согласно изобретению;
Фиг. 2 - поперечное сечение пластины с Фиг. 1 по линии I-I;
Фиг. 3 - вид с Фиг. 2 в еще одном варианте осуществления изобретения;
Фиг. 4 - вид с центра сквозного отверстия в направлении боковой поверхности в еще одном варианте осуществления изобретения;
Фиг. 5 и 6 - вид с Фиг. 2 в других вариантах осуществления изобретения;
Фиг. 7 - винт для кости, предназначенный для пластины для кости согласно изобретению.
В соответствии с Фиг. 1 и 2 пластина для кости согласно изобретению имеет шесть сквозных отверстий 14, которые проходят от верхней стороны 15 пластины для кости до нижней поверхности 16 пластины для кости. Кромка 17 выполнена на части окружности в каждом сквозном отверстии 14, причем кромка 17 выступает от боковой поверхности 18 в направлении центра сквозного отверстия 14. Кромка 17 проходит вдоль боковой поверхности 18 по части окружности, составляющей 180°. На остальной части боковой поверхности, составляющей 180°, кромки нет. Кромка 17 заканчивается на нижней поверхности 16 пластины для кости, так что выше кромки 17 остается возможно больше пространства для приема головки винта.
Пластина для кости предназначена для размещения нижней поверхностью 16 на кости, так что пластина для кости проходит по месту перелома кости. После возврата кости в правильное положение пластину для кости соединяют с отломками кости. Затем кость фиксируют в этом положении, и она способна сращиваться.
Для соединения пластины для кости с костью используют винты 31 для кости, которые показаны на Фиг. 7. Винты 31 для кости имеют тело 27, которое снабжено резьбой 28, и головку 29, наружная поверхность которой имеет резьбу 30 меньшего шага. Боковая поверхность головки 29 винта образует угол 25° с осью винта. Винт для кости ввинчивают в кость до тех пор, пока головка 29 винта не войдет в сквозное отверстие 14. В этом случае угол, который винт для кости образует с осью сквозного отверстия, может быть свободно выбран в интервале от приблизительно 0° до 15°. Если винт для кости затем ввинчивать дальше, резьба 30 головки винта 31 для кости входит в зацепление с кромкой 17.
В этом случае сначала кромка 17 деформируется так, что формируется резьбовое соединение между головкой 29 винта для кости 31 и кромкой 17. Помимо этого, за счет повышенного давления, которое возникает во время ввинчивания в кромку 17, головка винта 29 проталкивается к боковой поверхности 18 на противоположной стороне сквозного отверстия 14.
Для облегчения формирования резьбового соединения винт 31 для кости может быть изготовлен из более твердого материала, чем пластина для кости. Например, пластина для кости может быть изготовлена из чистого титана, а винт 31 для кости изготовлен из титанового сплава TiAl6V4.
Согласно Фиг. 3 кромка 17 включает периферическую область 35, уступ 36 и центральную область 37. В периферической области 35 и в центральной области 37 градиент поверхности кромки небольшой и составляет, например, приблизительно 15°. В области уступа 36, который соединяет центральную область 37 и периферическую область 35, градиент значительно больше и составляет, например, 75°.
Если винт 31 для кости ввинчивать в сквозное отверстие 14, резьба 30 головки сначала входит в зацепление с центральной областью 37 кромки 17. Кромка в центральной области 37 тонкая, так что после вхождения резьбы 30 головки смещается только небольшой объем материала. Хирург, который ввинчивает винт, вряд ли заметит какое-либо повышение сопротивления. При продолжении ввинчивания резьба 30 головки заходит дальше в центральную область 37 и приближается к уступу 36. Когда резьба 30 головки достигнет уступа 36, резьба уже будет сформирована в такой степени, которая обеспечивает надежную направляющую для винта для кости. Когда резьба 30 головки дойдет до уступа 36, сопротивление, которое необходимо преодолевать при дальнейшем ввинчивании винта, увеличится, поскольку теперь необходимо деформировать больший объем материала. Начиная с точки увеличения сопротивления, винт для кости 31 ввинчивают еще на 90°, так что на одной стороне формируется стабильное. резьбовое соединение, а на другой стороне головка винта 29 прижата с достаточной силой к боковой поверхности 18. Таким образом достигается конечное состояние, и резьба 30 головки надежно зафиксирована в кромке 17.
На Фиг. 4 показан вид, на котором вид в плане боковой поверхности 18, если смотреть от центра сквозного отверстия 14, проецирован на плоскость. Та область боковой поверхности, которая не имеет кромки 17, на Фиг. 4 невидима. В этом варианте осуществления кромка 17 имеет волнообразную форму. При ввинчивании винта для кости первый виток резьбы головки входит в контакт с кромкой 17 в какой-то конкретный момент времени. Поскольку этот виток резьбы приближается к кромке 17 по косой сверху, как показано в позиции 23 на Фиг. 4, существует высокая вероятность того, что первый контакт между резьбой головки и кромкой 17 произойдет в области с большим градиентом. Этот виток резьбы затем подходит к поверхности кромки 17 по существу под прямым углом, так что он может сразу же врезаться в кромку 17 и деформирует последнюю. Резьбовое соединение формируется в области кромки 17, при этом одновременно достигается тот результат, что головка винта 29 прижимается к боковой поверхности на другой стороне сквозного отверстия 14. В результате головка винта 29 надежно фиксируется в сквозном отверстии 14.
На Фиг. 5 боковая поверхность 18 выше кромки 17 имеет расширение 34, которое в поперечном сечении имеет форму сегмента круга. В этом варианте осуществления, по выбору, можно использовать известные винты для кости, головка которых не имеет резьбы. Тогда расширение 34 формирует поверхность примыкания для винта для кости с полусферической головкой, так что винт для кости может быть введен под разными углами в сквозное отверстие 14.
На Фиг. 6 показан вариант осуществления, в котором вставка введена в пластину для кости. Вставка 26 изготовлена из более мягкого материала, чем пластина для кости, и формирует кромку 17, а также окружение сквозного отверстия 14.