ES2350152T3

ES2350152T3 - Dispositivo estabilizador para la estabilización dinámica de vértebras.

Info

Publication number: ES2350152T3
Application number: ES08009018T
Authority: ES
Inventors: Jurgen Prof. Dr. Harms; Wilfried Matthis; Lutz Biedermann
Original assignee: Biedermann Motech GmbH and Co KG
Current assignee: Biedermann Motech GmbH and Co KG
Priority date: 2004-03-05
Filing date: 2005-02-17
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2025-02-17
Also published as: DE102004010844A1; DE502005004918D1; US20100049254A1; US8257400B2; EP1952775A2; EP1952775B1; EP1952775A3; EP1570795B1; US20050203518A1; ES2311889T3; US7601166B2; EP1570795A1; DE502005010152D1

Abstract

Dispositivo estabilizador para la estabilización dinámica de vértebras, con un primer elemento de fijación al hueso (2) y un segundo elemento de fijación al hueso (2') para la fijación en una primera vértebra (4), un tercer elemento de fijación al hueso (3) y un cuarto elemento de fijación al hueso (3') para la fijación en una segunda vértebra (5), un quinto elemento de fijación al hueso (2'') y un sexto elemento de fijación al hueso (3'') para la fijación en una tercera vértebra (5'), un primer elemento en forma de barra (1; 101), que está unido al primer o segundo elemento de fijación al hueso (2) y al tercer o cuarto elemento de fijación al hueso y al quinto o sexto elemento de fijación al hueso, y un segundo elemento en forma de barra (1'; 101') que está unido al segundo o al primer elemento de fijación al hueso y al cuarto o tercer elemento de fijación al hueso y al sexto o quinto elemento de fijación al hueso; siendo adecuados el primer y el segundo elemento en forma de barra (1; 101; 1'; 101') para unir respectivamente las apófisis diagonalmente opuestas de la vértebra vecina, presentando los elementos en forma de barra (1, 1'; 101; 101') entre los puntos de unión un tramo curvo (7) que se deforma elásticamente bajo el efecto de una fuerza que actúa sobre el elemento en forma de barra a través de un elemento de fijación; y siendo el número de elementos de fijación un múltiplo de dos y uniendo los elementos en forma de barra (101; 101') en cada caso más de dos elementos de fijación.

Description

La invención se refiere a un dispositivo estabilizador para la estabilización dinámica de vértebras o huesos y a un elemento en forma de barra para tal tipo de dispositivo estabilizador.

Por la EP 1 188 416 A1, se conoce un dispositivo estabilizador dinámico para la estabilización de vértebras dorsales vecinas, que incluye dos tornillos de apófisis y una cinta en forma de cable, cinta que es fijada a cada una de las piezas de alojamiento de los tornillos de apófisis a través de un tornillo de apriete y que incluye un elemento de apoyo en forma de un cuerpo resistente a la presión, zunchado sobre la cinta.

Por la US 2003/0109880 A1, es conocido un dispositivo estabilizador dinámico para vértebras, que incluye un primer y un segundo tornillo para ser fijado en una vértebra, con una pieza de alojamiento para cada tornillo para encajar un muelle que conecta los tornillos, además de tal muelle.

Por la US 5.415.661 y la US 2003/0191470 A1, se conoce un dispositivo estabilizador para la columna dorsal, que presenta una barra elástica curvada que, a través de elementos de fijación mediante un vástago, es anclada en sus extremos por el mismo lado en los apéndices de vértebras vecinas, de tal manera que la barra curvada y los vástagos se encuentran básicamente en planos paralelos. De este modo, la curvatura se encuentra en la dirección anterior/posterior. La curvatura asume la función de una barra muelle.

En los dispositivos estabilizadores conocidos, son utilizados en cada caso dos de estos dispositivos estabilizadores para la estabilización de dos vértebras vecinas, dispositivos que están anclados respectivamente a izquierda y derecha del eje longitudinal central de la columna vertebral.

Por la US 6.440.169 B1, se conoce un dispositivo estabilizador para la columna vertebral, que presenta un cuerpo elástico a base de un muelle de lámina que se extiende entre puntos de fijación en vértebras vecinas y que está construido de tal modo que forma la pared de una abertura, extendiéndose la abertura en la dirección anterior/posterior con referencia al cuerpo del paciente, y estando cerrada en la dirección medial/lateral.

Especialmente cuando existe un disco intervertebral defectuoso o artificial, es deseable apoyarlo de manera determinada respecto a las fuerzas transmitidas, mediante un dispositivo estabilizador dinámico posterior, y controlar el movimiento. Con ello debe ser posible una flexión y una extensión de la columna vertebral o del segmento que contiene el disco intervertebral afectado, como puede verse en la figura 8a, mientras que un movimiento de traslación lateral, así como una torsión en torno al eje longitudinal central de la columna vertebral, como se muestra en la figura 8b, no son deseables.

Por la DE 101 17 426 A1 y GB 2 294 394 A, se conocen otros dispositivos estabilizadores para la estabilización dinámica de vértebras. En cada caso se utiliza un punto de intersección en forma de X de los elementos en forma de barra. Por la US 2003/0060823 A1, se conoce otro dispositivo estabilizador.

El cometido de la invención es poner a disposición un dispositivo estabilizador dinámico para la estabilización y para la limitación del movimiento de vértebras o huesos vecinos, que esté construido de manera fácil y con el cual se pueda conseguir una limitación del movimiento tal que permita una flexión y una extensión en cierta medida, pero que impida en gran medida un movimiento de traslación lateral o un movimiento de rotación correlativa de las vértebras o de los huesos.

Este cometido es solucionado mediante un dispositivo estabilizador según la reivindicación 1.

En las subreivindicaciones se indican desarrollos ulteriores de la invención.

La invención presenta la ventaja de que se puede obtener una limitación de movimiento deseada de manera fácil mediante la elección de elementos en forma de barra de dimensiones adecuadas. Los elementos en forma de barra del dispositivo de estabilización son además de fácil fabricación. El dispositivo de estabilización se puede utilizar ventajosamente para la estabilización de vértebras en caso de aplicación de discos intervertebrales artificiales.

Otras características y funcionalidades de la invención se deducen de la descripción de ejemplos de construcción con referencia a las figuras.

Las figuras muestran

-: La figura 1: Planta de un dispositivo estabilizador que no corresponde a la invención, según una primera forma de construcción, visto desde el lado posterior de la columna vertebral.

-: La figura 2a: Una vista en perspectiva de un elemento en forma de barra del dispositivo estabilizador según la figura 1.

-: La figura 2b: Una vista en perspectiva desde arriba del dispositivo estabilizador de la figura 1, con configuración preferente de los elementos en forma de barra y sin representación de los dos elementos de fijación superiores.

-: La figura 3: Una vista en sección parcial de un elemento de fijación para la fijación del elemento en forma de barra de la figura 2, según una primera forma de construcción.

-: La figura 4: Una representación en explosión y en sección parcial de un elemento de fijación para fijar el elemento en forma de barra de la figura 2, según una segunda forma de construcción.

-: La figura 5: Una vista en sección parcial del elemento de fijación de la figura 4, en combinación con el elemento en forma de barra.

-: La figura 6a: Una representación esquemática de la posibilidad de movimiento de un elemento en forma de barra del dispositivo estabilizador de la figura 1.

-: La figura 6b: Una representación esquemática del modo de funcionamiento del dispositivo estabilizador según la primera forma de

construcción.

-: La figura 7: Una variante según la invención del dispositivo estabilizador según la primera forma de construcción.

-: La figura 8a: Una representación de un tramo de la columna vertebral vista de lado.

-: La figura 8b: Una representación de un tramo de la columna vertebral vista desde atrás.

Como se puede percibir en la figura 1, el dispositivo estabilizador incluye, en una primera forma de construcción, un primer y un segundo elemento en forma de barra 1, 1'. Estos elementos están unidos respectivamente a dos elementos de fijación, en el ejemplo de construcción con tornillos de apófisis 2, 3 y 2', 3', los cuales están fijados en las apófisis transversales de dos vértebras vecinas 4, 5. El primer tornillo de apófisis 2 del elemento en forma de barra 1 está fijado en la apófisis derecha de la vértebra inferior 4, mientras el segundo tornillo de apófisis 3 del elemento en forma de barra 1 está fijado en la apófisis izquierda de la vértebra superior 5. Simétricamente, el primer tornillo 2' del elemento en forma de barra 1' está fijado en la apófisis izquierda de la vértebra inferior 4, mientras el segundo tornillo de apófisis 3' del elemento en forma de barra 1' está fijado en la apófisis derecha de la vértebra superior 5. De esta manera los elementos en forma de barra 1, 1' se cruzan en un punto K en el plano de simetría.

Como se puede apreciar en la figura 2a, el primer elemento en forma de barra 1 está construido a modo de barra curvada con un perfil rectangular. El elemento en forma de barra 1 presenta un primer tramo recto 6 con una longitud L1, a continuación un tramo curvado 7 con una longitud L2, y a continuación de nuevo un tramo recto 8 con una longitud L3. En el ejemplo de construcción mostrado los ejes longitudinales centrales M1 y M2 de los tramos rectos abarcan conjuntamente un ángulo obtuso α. En el ejemplo de construcción mostrado la longitud L1 del primer tramo recto es aproximadamente el triple que la longitud L3 del segundo tramo recto 8. La curvatura transcurre sobre la superficie ancha B del elemento en forma de barra. La resistencia a la flexión ante una componente de fuerza que actúe perpendicularmente sobre su lado ancho B, es menor que ante una componente de fuerza que actúe perpendicularmente sobre su lado estrecho S. Además la resistencia a la flexión del elemento en forma de barra es, a causa del efecto de palanca por las diferentes longitudes L1 y L3 de los tramos rectos 6, 8, menor ante una componente de fuerza que ataque perpendicularmente a la barra en el extremo del tramo largo 6, que ante una componente de fuerza que ataque perpendicularmente en el extremo del tramo corto 8.

El elemento en forma de barra tiene por tanto una resistencia a la flexión orientada, que es ajustable en la construcción según se desee, mediante la elección del perfil, de la curvatura y de la longitud. El elemento en forma de barra 1 está además construido de una pieza de un material compatible con el cuerpo, como por ejemplo titanio, y preferentemente fresado de un todo.

El segundo elemento en forma de barra 1', en la forma más sencilla de construcción, está fijado simétricamente con respecto al primer elemento en forma de barra 1, de manera que los tramos curvados están orientados en dirección contraria.

La figura 2b muestra el dispositivo estabilizador de la figura 1 visto desde arriba, con una construcción preferente de los elementos en forma de barra 1, 1', no estando representados los respectivos elementos superiores de fijación. En un área 1a, 1a’ limítrofe con el tramo con el que están sujetos al elemento de fijación, los elementos en forma de barra 1, 1’ están curvados hacia afuera en el plano definido por los puntos de unión, de tal manera que en régimen de funcionamiento del dispositivo de estabilización pueden pasar uno al lado del otro sin impedirse. Esto permite que los puntos que unen los elementos de fijación con los elementos estabilizadores en forma de barra estén todos en un plano perpendicular al plano mediano sugerido en la figura 8a.

Como se muestra en la figura 3, en una primera forma de construcción el elemento estabilizador 1, 1’ está fijado en un tornillo de apófisis monoaxial. Éste presenta un vástago de rosca 10 con una rosca de hueso, y una pieza de alojamiento 11 unida rígidamente a él. La pieza de alojamiento 11 está construida esencialmente con forma cilíndrica y presenta una escotadura 12 con sección transversal rectangular, que se extiende desde su extremo libre apartado del vástago de rosca 10 hacia el vástago de rosca, y la cual tiene tales dimensiones que puede introducirse en ella el elemento en forma de barra 1, 1’ de forma desplazable en dirección de su eje longitudinal. La escotadura 12 está construida de modo que el lado estrecho S del elemento en forma de barra 1 descansa en el fondo de la escotadura. Partiendo de su extremo libre, la pieza de alojamiento presenta una rosca exterior 13 que se extiende un trecho predeterminado con tales dimensiones que, estando el elemento en forma de barra metido, la rosca exterior llega hasta por debajo de su lado superior. Para la fijación del elemento en forma de barra en la pieza de alojamiento se prevé una tuerca 14 enroscable en la rosca exterior.

En otra forma de construcción se prevé un tornillo mostrado en las figuras 4 y 5, para su unión con el elemento en forma de barra 1, 1’. Dicho tornillo presenta un elemento de tornillo 15 con un vástago de rosca 16 con una rosca de huesos y una cabeza en forma de segmento esférico 17 con una escotadura para enroscar no representada. Además se prevé una pieza de alojamiento 18 que se puede unir al elemento de tornillo 15. La pieza de alojamiento 18 está construida en forma esencialmente cilíndrica y tiene en uno de sus extremos un primer taladro 19 orientado en simetría axial, cuyo diámetro es menor que el de la cabeza 17. Además, la pieza de alojamiento 18 presenta un segundo taladro coaxial 20, abierto por el extremo situado al otro lado del primer taladro 19 y cuyo diámetro tiene tal tamaño, que puede introducirse el elemento de tornillo 15 por el extremo abierto, con su vástago de rosca a través del primer taladro 19 y con su cabeza 17 hasta el fondo del segundo taladro 20. Entre el primer y el segundo taladro se prevé un tramo esférico 21 en que se apoya la cabeza 17.

La pieza de alojamiento 18 presenta además una escotadura 22 dispuesta simétricamente con el eje de la pieza, con sección transversal rectangular para la admisión del elemento en forma de barra 1, 1’, y que forma dos alas libres 23,

24. En un área limítrofe a su extremo libre las alas 23, 24 presentan en esta forma de construcción una rosca exterior 25 y una rosca interior 26.

Se prevé además un elemento de presión 27 desplazable en el taladro 20 en dirección a la cabeza. El elemento de presión 27 presenta un taladro coaxial 28 para el paso de un destornillador, así como por el lado orientado hacia la cabeza 17 una escotadura esférica 29 para dicha cabeza 17. Por el lado apartado de la cabeza, el elemento de presión 27 tiene una escotadura 30 con sección transversal rectangular para la admisión del elemento en forma de barra 1, 1’. La anchura de la escotadura 30 es justo un poco más grande que el lado estrecho S del elemento en forma de barra 1, 1’, de modo que éste es introducible con su lado estrecho S hacia el fondo de la escotadura y es desplazable en el interior de la escotadura en sentido longitudinal. La profundidad de la escotadura 30 es algo menor que la altura B del elemento en forma de barra.

Para la fijación del elemento en forma de barra 1, 1’ en la pieza de alojamiento y para la fijación de la posición angular del elemento de tornillo 15 en relación con la pieza de alojamiento, se prevé además un tornillo interior 31 enroscable entre las alas, y además, para asegurar la sujeción, una tuerca 32 enroscable sobre las alas.

En funcionamiento, se enroscan primero los tornillos de apófisis 2, 3, 2’, 3’ en las vértebras 4, 5 que han de ser unidas al dispositivo de estabilización. En el caso de los tornillos monoaxiales según la figura 4 los vástagos de rosca 10 son enroscados hasta el punto en que las piezas de alojamiento 11 de los tornillos de apófisis 2, 3 y 2’, 3’, que han de ser unidos a un elemento en forma de barra 1, 1’ respectivamente, están orientadas una con respecto a la otra de tal modo que pueda introducirse el elemento en forma de barra sin ladearse. A continuación es fijado el elemento en forma de barra mediante enroscamiento de la tuerca 14.

En el caso de los tornillos poliaxiales según las figuras 4 y 5 es introducido primero el elemento de tornillo 15 en la pieza de alojamiento 18, luego es aplicado el elemento de presión 27 y a continuación el elemento de tornillo es enroscado en la apófisis. Después es introducido el elemento de forma de barra 1 y 1’ en las piezas de alojamiento. Las piezas de alojamiento 18 de sendos tornillos de apófisis 2, 3, así como 2’, 3’ a unir con los elementos en forma de barra 1 y 1’ se orientan por sí mismas correctamente en el sentido de la barra, a causa de la unión articulada entre la cabeza 17 y la pieza de alojamiento 18, lo cual es ventajoso dada la disposición cruzada de los elementos en forma de barra. A continuación las piezas de alojamiento son fijadas con relación a la cabeza y a la barra, mediante el tornillo interior y la tuerca.

Las figuras 6a y 6b muestran esquemáticamente el modo de funcionamiento del dispositivo estabilizador. Como muestra la figura 6a, el elemento en forma de barra 1 en estado no cargado puede contemplarse de forma idealizada como una palanca angular con un brazo de palanca largo 6 y un brazo de palanca corto 8. En caso de carga por flexión o extensión del segmento de la columna vertebral, una componente de fuerza pequeña que ataca perpendicularmente al brazo de palanca largo 6 en los puntos de fijación, conduce a la deformación elástica del elemento en forma de barra 1, siendo desviado el brazo de palanca largo, y aumentando el radio de curvatura con relación al estado de reposo en caso de flexión y disminuyendo en caso de extensión.

En la figura 6b las líneas de trazo continuo representan los elementos en forma de barra 1, 1’ en un primer estado, y las líneas de trazo discontinuo en un segundo estado, que en este caso es una flexión del segmento de columna vertebral. En el primer estado los tornillos de apófisis 2’, 3 a los que está unido el elemento en forma de barra 1, tienen una separación H en el sentido del eje longitudinal central M de la columna vertebral. Al flexionar el segmento de columna vertebral se produce una flexión del elemento en forma de barra 1, aumentando el radio de curvatura y aumentando así hasta H’, en el segundo estado representado, la separación de los tornillos de apófisis en la dirección del eje longitudinal central. Por el contrario, en el caso de una extensión del segmento de columna vertebral el radio de curvatura del elemento en forma de barra disminuye. Con ello se acorta la separación entre los tornillos de apófisis.

En caso de actuar una componente de fuerza perpendicularmente al brazo de palanca corto, se dificulta o se hace imposible una variación de la curvatura de los elementos en forma de barra, al ser necesaria una fuerza mayor. De este modo se impide un movimiento de traslación lateral. A causa de la construcción alargada de los elementos en forma de barra, existe además en gran medida estabilidad de rotación con respecto a un movimiento mutuo de rotación de las vértebras.

La figura 7 muestra una segunda forma de construcción. El dispositivo estabilizador se extiende a dos segmentos de movimiento, que consisten en las vértebras 4, 5 y 5, 5’ respectivamente. Se prevén elementos en forma de barra 101, 101', cuya forma se produce por proyección simétrica de un elemento en forma de barra 1, 1' de la primera forma de construcción, en un plano que pasa perpendicularmente por los extremos libres del tramo corto. Los elementos en forma de barra 101, 101' están fijados por sus extremos, a través de tornillos de apófisis 2, 2'' y 2', 3'' respectivamente, en las apófisis al mismo lado de las vértebras respectivamente siguientes a la próxima 4, 5', y están fijados por su tramo central, a través de tornillos de apófisis 3 y 3', en las apófisis del lado contrario de la vértebra 5 situada entremedias.

También es posible una construcción de varios segmentos.

Las formas de construcción antes descritas, admiten variantes. Así, las longitudes de los diferentes tramos de los elementos en forma de barra se eligen según las dimensiones de las vértebras a unir. La primera forma de construcción no se limita a que los elementos en forma de barra del dispositivo estabilizador presenten un tramo recto largo y otro corto. Puede existir solo un tramo largo y otro curvo. En el dispositivo estabilizador según la segunda forma de construcción los tramos rectos también pueden tener una longitud diferente, lo esencial es que el elemento en forma de barra presente entre los dos puntos de fijación una curvatura, para que el elemento en forma de barra produzca, bajo el efecto de momentos de flexión, una modificación de la distancia entre los puntos de fijación.

Además, se pueden combinar características de las formas de construcción descritas. El dispositivo de estabilización de la primera forma de construcción puede presentar también elementos en forma de barra con sección transversal circular. También es posible una sección cuadrada de la barra, aunque en ese

5 caso se suprime un grado de libertad en la elección de las características de elasticidad y flexibilidad del elemento en forma de barra.

En vez de los tornillos monoaxiales y de los tornillos poliaxiales descritos, pueden utilizarse también tornillos monoaxiales y poliaxiales en los que la 10 fijación de la cabeza o de la barra se realiza de otro modo.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo estabilizador para la estabilización dinámica de vértebras, con un primer elemento de fijación al hueso (2) y un segundo elemento de fijación al hueso (2') para la fijación en una primera vértebra (4), un tercer elemento de fijación al hueso (3) y un cuarto elemento de fijación al hueso (3') para la fijación en una segunda vértebra (5), un quinto elemento de fijación al hueso (2’’) y un sexto elemento de fijación al hueso (3’’) para la fijación en una tercera vértebra (5’),

un primer elemento en forma de barra (1; 101), que está unido al primer o segundo elemento de fijación al hueso (2) y al tercer o cuarto elemento de fijación al hueso y al quinto o sexto elemento de fijación al hueso, y

un segundo elemento en forma de barra (1'; 101') que está unido al segundo o al primer elemento de fijación al hueso y al cuarto o tercer elemento de fijación al hueso y al sexto o quinto elemento de fijación al hueso;

siendo adecuados el primer y el segundo elemento en forma de barra (1; 101; 1'; 101') para unir respectivamente las apófisis diagonalmente opuestas de la vértebra vecina,

presentando los elementos en forma de barra (1, 1'; 101; 101') entre los puntos de unión un tramo curvo (7) que se deforma elásticamente bajo el efecto de una fuerza que actúa sobre el elemento en forma de barra a través de un elemento de fijación; y

siendo el número de elementos de fijación un múltiplo de dos y uniendo los elementos en forma de barra (101; 101') en cada caso más de dos elementos de fijación.
2.

Dispositivo estabilizador según la reivindicación 1, caracterizado porque los elementos en forma de barra (1, 1'; 101, 101') están dispuestos de tal manera que se entrecruzan al menos dos veces.
3.

Dispositivo estabilizador según la reivindicación 1 ó 2, donde los elementos en forma de barra y los elementos de fijación están dispuestos en régimen de funcionamiento de tal manera que la deformación se efectúa bajo la acción de

una fuerza en una dirección principal de movimiento mutuo de las vértebras, mientras que se suprime una deformación bajo la acción de una fuerza en una dirección esencialmente perpendicular a la dirección principal de movimiento.
4.

Dispositivo estabilizador según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el primer (2) y el segundo (3) elemento de fijación al hueso están dispuestos opuestos y en diagonal a la dirección principal de movimiento.
5.

Dispositivo estabilizador según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el segundo (2') y el cuarto (3') elemento de fijación al hueso y el segundo elemento en forma de barra (1'; 101') que los une, están dispuestos simétricamente al primer (2) y tercer (3) elemento de fijación al hueso con el primer elemento en forma de barra (1; 101).
6.

Dispositivo estabilizador según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque los elementos de forma de barra están curvados esencialmente en forma de U.
7.

Dispositivo estabilizador según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque los elementos en forma de barra presentan una sección transversal rectangular o cuadrada.
8.

Dispositivo estabilizador según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque los elementos en forma de barra presentan una sección transversal circular.
9.

Dispositivo estabilizador según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el elemento de fijación presenta respectivamente un tramo de fijación (10; 15) para la fijación en una vértebra, y una pieza de alojamiento (11; 18) unida a éste, que tiene una escotadura (12; 22) adaptada a la sección transversal del respectivo elemento en forma de barra, para el alojamiento de dicho elemento de barra.
10.

Dispositivo estabilizador según la reivindicación 9, caracterizado porque el tramo de fijación (10) está unido monoaxialmente con la pieza de alojamiento (11).

5 11. Dispositivo estabilizador según la reivindicación 9, caracterizado porque el tramo de fijación (15) está unido poliaxialmente con la pieza de alojamiento (18).
12. Dispositivo estabilizador según una de las reivindicaciones anteriores, en

donde cada elemento de fijación al hueso está unido con un único elemento en 10 forma de barra.