СИСТЕМА, ВКЛЮЧАЮЩАЯ ПЛАСТИНУ ДЛЯ КОСТИ И ВИНТ ДЛЯ КОСТИ
SYSTEM, INCLUDING BONE PLATE AND BONE SCREW

Изобретение относится к системе, включающей пластину для кости и винт для кости. Пластина для кости снабжена сквозным отверстием, которое проходит от верхней поверхности пластины, для кости до ее нижней поверхности, обращенной к кости. В сквозном отверстии выполнена кромка, которая выступает из изогнутой поверхности сквозного отверстия и проходит в окружном направлении сквозного отверстия. Винт для кости имеет резьбу головки, которая предназначена для изменения формы кромки в сквозном отверстии, чтобы получить резьбовое соединение.
Пластины для кости этого типа 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, соединяемого 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 кромки. 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 резьба головки винта для кости вскоре после начального зацепления должна смещать весьма большой объем материала, чтобы сформировать резьбу. Зацепление резьбы головки в кромке становится таким образом затруднительным.
Цель изобретения заключается в том, чтобы предложить систему, включающую пластину для кости и винт для кости, причем в этой системе винт для кости может легко входить в зацепление с кромкой. Исходя из известного уровня техники, изложенного во вводной части, эта цель достигнута признаками независимого пункта формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изложены в зависимых пунктах формулы.
Согласно изобретению кромка имеет уступ, расположенный между изогнутой поверхностью сквозного отверстия и центральной областью кромки, причем уступ проходит вдоль кромки.
Сначала будет объяснен ряд терминов. Кромка обозначает область, где толщина материала уменьшена по сравнению с толщиной материала пластины для кости. Кромка выступает из изогнутой поверхности сквозного отверстия в направлении центра сквозного отверстия. Кромка имеет продольный размер по окружности сквозного отверстия. Кромка предпочтительно проходит без разрыва по всей окружности сквозного отверстия. Уступ может проходить по всей длине кромки. Кромка имеет верхнюю поверхность, направленную к верхней поверхности пластины для кости, и нижнюю сторону, направленную к нижней поверхности пластины для кости, причем каждая из упомянутых верхней поверхности и нижней стороны имеет некоторую протяженность в окружном направлении и некоторую протяженность в радиальном направлении. Нижняя сторона пластины для кости лежит на кости, когда пластина для кости установлена.
Если кромка снабжена уступом, это означает, что, начиная с центра и двигаясь наружу в радиальном направлении, 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.
Посредством уступа становится возможным, чтобы кромка имела в центральной области часть, толщина материала которой небольшая. Винт для кости, который входит в зацепление с этой частью кромки, вначале должен смещать только небольшой объем материала. Тем не менее, сразу же после первого зацепления все еще существует надежная направляющая, так что винт для кости при ввинчивании дальше движется по определенному пути. Только когда винт для кости зайдет в область уступа, тогда потребуется сместить больший объем материала. Резьбовое соединение между головкой винта для кости и кромкой таким образом формируется в два этапа. На первом этапе резьба головки входит в зацепление в области небольшой толщины материала, так что начальное зацепление происходит легко и с приложением небольшого усилия. Только, когда резьба головки зашла в область уступа, смещается такой большой объем материала, что резьбовое соединение получает достаточную стабильность.
Кромка может быть снабжена уступом на ее верхней поверхности. Альтернативно или в дополнение к этому уступ может быть выполнен на нижней стороне кромки.
Изобретение охватывает варианты осуществления, в которых периферический конец уступа плавно переходит в изогнутую поверхность сквозного отверстия. Градиент уступа тогда составляет предпочтительно по меньшей мере на 20°, предпочтительно по меньшей мере на 30°, более предпочтительно по меньшей мере на 45° меньше градиента изогнутой поверхности сквозного отверстия. Изогнутая поверхность сквозного отверстия может иметь градиент 90°. Для того чтобы обеспечить наличие достаточного пространства над кромкой для головки винта для кости так, чтобы винт для кости можно было вворачивать под разными углами без столкновения с изогнутой поверхностью сквозного отверстия, градиент изогнутой поверхности также может быть меньше 90°.
Альтернативно, кромка может включать периферическую область, которая проходит между уступом и изогнутой поверхностью сквозного отверстия. Градиент в периферической области меньше, чем градиент уступа. Если уступ расположен на некотором расстоянии от изогнутой поверхности сквозного отверстия, винт для кости может быть введен в сквозное отверстие под разными углами без столкновения с изогнутой поверхностью.
Когда резьба головки введена в область уступа, надежное резьбовое зацепление уже существует. Поэтому больше не существует опасности соскальзывания резьбы головки на кромке, даже если резьба головки теперь должна войти в зацепление с более крутым уступом. Хирург чувствует уступ по заметно повышенному сопротивлению, когда он ввинчивает винт. Когда градиент уступа достаточно большой, с этой точки достаточно ограниченного угла поворота, чтобы сформировать конечное резьбовое соединение. Это повышает хорошее состояние пользователя, поскольку указание на то, что винт для кости должен быть еще повернут, например, на 90° или 180°, хирургу выполнить легче, чем следить за определенным заданным крутящим моментом. В одном предпочтительном варианте осуществления градиент уступа поэтому больше 45°, предпочтительно больше 60°, более предпочтительно больше 75°.
Центральная область кромки служит главным образом для легкого зацепления резьбы головки, тогда как резьба головки фактически удерживается в тех частях кромки, которые расположены дальше наружу. Для первого зацепления достаточно, если центральная область составляет только небольшую часть кромки. Предпочтительно, расстояние от центрального конца кромки до центрального конца уступа не больше чем 50%, предпочтительно не больше чем 30%, более предпочтительно не больше чем 20% расстояния от центрального конца кромки до изогнутой поверхности сквозного отверстия.
Градиент уступа должен быть намного больше, чем градиент в центральной области. Предпочтительно, градиент уступа по меньшей мере на 20°, предпочтительно по меньшей мере на 30°, более предпочтительно по меньшей мере на 45° больше, чем градиент центральной области. Градиент центральной области может составлять, например, от 0° до 40°, предпочтительно от 20° до 30°. Уступ может иметь градиент, например, от 60° до 90°. Если кромка включает периферическую область, градиент там может также составлять от 0° до 40°, предпочтительно от 20° до 30°.
Для того чтобы быть достаточно легко деформируемой, кромка, даже в ее самой толстой точке, предпочтительно намного тоньше чем пластина для кости. Предпочтительно, самая толстая точка кромки проходит не более чем по 80%, предпочтительно не более чем по 60%, более предпочтительно не более чем по 50% длины сквозного отверстия.
Предпочтительно, если винт для кости, ввинченный 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 изогнутой поверхностью сквозного отверстия, другими словами, без 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 хирург имел выбор использования известных винтов для кости, у которых головка не имеет резьбы, изогнутая поверхность сквозного отверстия может быть расширена наружу выше кромки. Тогда эта часть изогнутой 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 изменения формы 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 изогнутую поверхность и угол, который изогнутая 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 1-1;
Фиг. 3 - увеличенный вид детали А с Фиг. 1;
Фиг. 4-7 - разные варианты осуществления кромок согласно изобретению;
Фиг. 8 и 9 - вид с Фиг.2 в других вариантах осуществления изобретения;
Фиг. 10 - 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 поверхности 15 пластины для кости до нижней поверхности 16 пластины для кости. Кромка 17 выполнена в каждом сквозном отверстии 14, причем кромка 17 выступает от изогнутой поверхности 18 в направлении центра сквозного отверстия 14. Кромка 17 является непрерывной кромкой, которая проходит без разрыва по всей окружности сквозного отверстия. Кромка 17 имеет верхнюю поверхность 19, направленную к верхней поверхности 15 пластины для кости, и нижнюю сторону 20, направленную к нижней поверхности 16 пластины для кости. 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. 10. Винты 31 для кости имеют тело 27, которое снабжено резьбой 28, и головку 29, наружная поверхность которой имеет резьбу 30 меньшего шага. Изогнутая 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. Угол, который винт для кости образует с осью сквозного отверстия, может быть свободно выбран в интервале от приблизительно 0° до 15°. Когда винт для кости затем ввинчивают дальше, резьба 30 головки винта 31 для кости входит в зацепление с кромкой 17. Кромка 17 деформируется и между головкой 29 винта 31 для кости и кромкой 17 формируется резьбовое соединение. 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. Кромка и области 35, 36, 37 проходят по всей окружности сквозного отверстия 14. В периферической области 35 и в центральной области 37 градиент верхней 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°.
Когда винт 31 для кости ввинчивают 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 увеличится, так что его нужно будет преодолевать при дальнейшем ввинчивании винта, поскольку теперь должна быть изменена форма большего объема материала. Начиная с точки увеличения сопротивления, винт для кости 31 ввинчивают еще на 90°, так что формируется резьбовое соединение, которое проходит приблизительно по всей окружности винта 31 для кости. Этим достигается конечное состояние и резьба 30 головки надежно фиксируется в кромке 17.
На Фиг. 4 показан вариант осуществления, в котором уступ 36 имеет градиент 90°. Уступ 36 поэтому параллелен изогнутой поверхности 18 сквозного отверстия 14. Центральная область 37 кромки 17 составляет только небольшую часть кромки 17. Расстояние 38 между центральным концом кромки и уступом 36 составляет только приблизительно четверть от расстояния 39 между центральным концом кромки 17 и изогнутой поверхностью 18 сквозного отверстия 14.
В варианте осуществления на Фиг. 5 кромка 17 состоит только из центральной области 37 и уступа 36. Уступ 36 проходит от периферического конца центральной области 37 до изогнутой поверхности 18 сквозного отверстия 14. На Фиг. 6 и верхняя поверхность 19 кромки, и нижняя сторона 20 кромки снабжены уступом 36. К уступу 36 примыкает как на верхней поверхности 19 кромки, так и на нижней стороне 20 кромки периферическая область 35, у которой градиент намного меньше, чем на уступе 36. В варианте осуществления на Фиг. 7 только нижняя сторона 20 кромки имеет уступ 36. Изогнутая поверхность 18 сквозного отверстия 14 немного наклонена наружу, так что для приема головки винта остается больше пространства.
На Фиг. 9 показан вариант осуществления, в котором вставка 26 введена в пластину для кости. Вставка 26 изготовлена из более мягкого материала, чем пластина для кости, и формирует кромку 17 и окружение сквозного отверстия 14. Кромка включает центральную область 37 и периферическую область 35, на которых градиент равен 0°. Уступ 36 имеет градиент 90°.
На Фиг. 8 изогнутая поверхность 18 выше кромки 17 имеет расширение 34, которое в поперечном сечении имеет форму сегмента круга. В этом варианте осуществления существует возможность использования известных винтов для кости, головка которых не имеет резьбы. Расширение 34 формирует поверхность примыкания для винта для кости с полусферической головкой, так что винт для кости может быть ввинчен под разными углами в сквозное отверстие 14.