WO2012097955A1 - Vis de fixation sécable - Google Patents
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- WO2012097955A1 WO2012097955A1 PCT/EP2011/074331 EP2011074331W WO2012097955A1 WO 2012097955 A1 WO2012097955 A1 WO 2012097955A1 EP 2011074331 W EP2011074331 W EP 2011074331W WO 2012097955 A1 WO2012097955 A1 WO 2012097955A1
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- A61B17/58—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor for osteosynthesis, e.g. bone plates, screws, setting implements or the like
- A61B17/68—Internal fixation devices, including fasteners and spinal fixators, even if a part thereof projects from the skin
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- A61B17/86—Pins or screws or threaded wires; nuts therefor
- A61B17/8605—Heads, i.e. proximal ends projecting from bone
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- A61C8/00—Means to be fixed to the jaw-bone for consolidating natural teeth or for fixing dental prostheses thereon; Dental implants; Implanting tools
- A61C8/0048—Connecting the upper structure to the implant, e.g. bridging bars
- A61C8/005—Connecting devices for joining an upper structure with an implant member, e.g. spacers
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- A61C8/0068—Connecting devices for joining an upper structure with an implant member, e.g. spacers with an additional screw
Definitions
- the invention relates to a breakable fixing screw.
- a screw is intended for the biomedical field, in general. It is particularly suitable for fixing a suprastructure on an intraosseous implant, in particular periodontal. It is more particularly, but not exclusively adapted to the installation of suprastructures on such implants when they are made of a ceramic material, especially zirconia.
- the present invention allows the use of a screw itself made of ceramic, including yttrié zirconia.
- the screw which is the subject of the invention can also be used as an intraosseous implant, definitive or temporary, in particular for fixation of osteosynthesis plates.
- EP-B-1 034 750 discloses a device for attaching a suprastructure to an intraosseous implant comprising an internal thread.
- Such a device known as transfixation, is commonly used, in particular to fix false stumps or abutments on a periodontal implant, which false abutments constitute supports for the crowns.
- the fixing is performed by a transfixation screw comprising a screw head comprising a bearing surface and a thread, the screw head being connected to the thread by a groove.
- the end of the thread on the screw head side comprises two flats.
- the throat in the screw constitutes a fusible zone, the rupture of which makes it possible to limit the force transmitted to the implant, in order to avoid degrading the bone in which it is implanted.
- the flats allow disassembly in said screw after the screw head has been disconnected from the thread following such an event.
- the protection of the implant and the bone tissue in the event of impact or major stress on the suprastructures is of particular importance when said implant is made of a ceramic material whose elastic modulus and hardness are high. Indeed, under these conditions, the difference in elastic modulus between the bone and the implant leads to incompatibility constraints of elastic deformation between the bone and the implant, constraints which are limited in usual life conditions but which can become important in extreme situations and lead to rupture of the tissue and / or implant.
- the hardness of the implant makes the removal of the latter problematic as soon as its osseointegration is achieved, so that it is essential to preserve the integrity of the implant in all circumstances, including these extreme circumstances.
- the coefficient of concentration of stress Kt related to the presence of the groove is between 1, 60 and 2.1 according to the modes of solicitation, that is to say of the same order of magnitude that what differentiates a usual solicitation and vis-à-vis which the screw must resist, especially fatigue, an exceptional solicitation under which it must break.
- the problem is even more critical when the screw is made of a material such as a ceramic that does not have many faculties of accommodation by plastic deformation able to slow or stop the progression of cracks and whose resistance ratio in fatigue compared to the static resistance is low.
- the invention proposes a screw, in particular for fixing a suprastructure on an intraosseous implant, said screw extending along a longitudinal axis and comprising:
- a head comprising a bearing surface capable of cooperating with a bearing surface of the suprastructure for maintaining said superstructure in position;
- a thread capable of cooperating with a tapping for clamping the bearing surfaces of the suprastructure and the screw;
- which screw comprises, between the support surface and the thread, a portion, called security portion, comprising a functional form, called operation, and a fusible section at the connection between said safety portion and the head of the screw so that the form of maneuver remains attached to the thread in case of rupture of the fuse part.
- the screw in question comprises a preferred rupture zone, or fuse, under the screw head, which allows to keep intact a functional form called maneuver in case of rupture of this fusible zone.
- maneuver in case of rupture of this fusible zone.
- the functional form is said to maneuver because in most applications this form is able to manipulate the screw to achieve its loosening.
- said shape can also be used in other objectives in particular to serve as a centering, support or sealing to a superstructure without departing from the scope of the invention.
- the invention can be implemented according to the advantageous embodiments described below, which can be considered individually or in any technically operative combination.
- the security portion is conical with respect to the longitudinal axis, the smallest section of said portion being on the side of the bearing surface of the head and the large section of said portion being less than or equal to the bottom thread section of the thread, the smallest section being the fuse section.
- the security portion comprises an internal recess adapted to create a fusible zone at the connection between the security portion and the head.
- This embodiment simplifies the shape of the screw and keeps a constant perimeter maneuvering shape over its entire height when this form of maneuver is prominent with respect to the implantation of the thread. Both embodiments can be combined.
- the screw comprises a connection of progressive section between the small section of the maneuvering form and the screw head.
- This progressive connection makes it possible to reduce the coefficient of concentration of stress between the fuse section and the screw head.
- the form of maneuver is prominent with respect to the implantation of the thread.
- This embodiment is more particularly advantageous when the screw is used as a transfixation element, the threading of said screw being implanted in the tapping of an intraosseous implant.
- the maneuvering form remains easily accessible for disassembly of the screw in case of rupture while the implant is implanted in vivo.
- the form of maneuver is a polygonal shape. This can be easily maneuvered using a key. Unlike the prior art represented by the European patent EP-B 1 034 750 and where the flats on the threaded portion allow only two angular positions of the key at the initiation of loosening in case of rupture, the polygonal shape allows at least four positions of the operating key and more depending on the number of sides of the polygon, which is advantageous when the implant is in a place difficult to access, for example in the case of a periodontal implant.
- the taper angle of the maneuvering form is between 5 ° and 6 °. This taper value provides a particularly advantageous compromise between the length of the maneuver shape and the section reduction effect.
- the ratio of the surfaces of the small section and the large section of the conical portion is between 0.75 and 0.9. This ratio range makes it possible to find the best compromise between static resistance and fatigue resistance regardless of the material, in particular the metal or ceramic constituting the screw.
- the maneuvering shape of the security portion comprises conical sections according to a polygonal base in section and protruding lugs from said panels, said ears extending without conicity in the axial direction of the screw.
- said recess constitutes a form of maneuver.
- the screw can be shorter with equivalent functionality.
- the recess is an internal thread.
- This variant embodiment is more particularly adapted to cases where the screw itself is implanted in the connective tissue. It is thus possible, in case of accidental or deliberate breakage of the screw head, on the one hand, to precisely locate the rupture zone on the fusible zone, and on the other hand, to use the recess thus discovered to reinstall a fastener, or as a sealing base.
- the screw object of the invention consists of a stainless steel. This material offers maximum safety against fatigue stresses.
- the screw object of the invention consists of yttrié zirconia.
- the addition of Yttrium makes it possible to increase the fatigue strength of zirconia, the particular design of the screw makes this material suitable for this type of use and thus to create an intraosseous implantation device associated with suprastructures the whole being free of metal.
- the invention also relates to a method of manufacturing a screw according to embodiments of the invention comprising a recess which method comprises a step of obtaining a blank of said screw by an additive machining method.
- This type of method is advantageously used, by constructing the volume in successive layers to achieve any form of recess.
- the invention also relates to a key comprising a conical recess complementary to the form of operation of a screw according to any one of the preceding claims adapted to maneuver said screw in rotation about the longitudinal axis when the connection between the screw head and the form of maneuver is broken.
- FIGS. 1 to 4 show a front view of an embodiment of a transfixation screw according to the invention
- FIG. 2 is a front view in a section C-C defined in Figure 1 of an embodiment of a screw according to the invention having an internal recess connection to the security portion and the screw head;
- FIG. 3 shows in a perspective view and a section B-B defined on the same view, an embodiment of a screw according to the invention comprising a safety portion with a form of wing maneuver;
- FIG. 4 is a longitudinal sectional view (CC) of a screw according to an embodiment of the invention in which the internal recess also fulfills the function of operating form, FIG. 4A in the form of a tapered tapping; and FIG. 4B in the form of a polygonal imprint according to a partial view Z, defined in FIG. 4A.
- CC longitudinal sectional view
- the fixing screw (100) object of the invention comprises a screw head (120) and a threaded portion (130) coaxial along a longitudinal axis (1 10).
- the screw head (120) comprises a form of maneuver (121) for example in the form of a hexagonal imprint.
- the other end of the head (120), thread side (130) comprises a bearing surface (122) which is, according to this embodiment, a flat surface, but which may be a conical surface, spherical or any other shape adapted to provide a contact surface for producing a clamp on a complementary surface fitted to a superstructure.
- the threaded portion (130) of the screw is housed in the tapping of an intraosseous implant, after said implant has been implanted in the recipient tissue.
- the bearing surface (122) of the screw head (120) and the thread (130) thus cooperate to maintain in position by clamping a suprastructure such as a false abutment or abutment on said implant.
- a safety portion (140) comprises a form of maneuver (142) for example polygonal.
- this safety portion (140) is of conical shape, the small section is on the screw head side, the polygonal maneuver shape following the taper of said security portion .
- section AA the polygon is a square.
- the taper (141) of this safety zone is advantageously between 5 ° and 6 °. Due to this taper, there is a reduced section (143) between the thread and the screw head, the area of this section being between 0.75 and 0.9 times the cross-sectional area of the connecting portion. safety (140) and threading.
- the end of the security portion comprises a progressive connection, for example in the form of a connection radius (144).
- a progressive connection for example in the form of a connection radius (144).
- the fuse zone (143) is obtained by practicing a recess (243) inside the portion (140) of security, said safety portion not being conical according to this embodiment.
- This recess is made by machining or during the molding operation of the screw (200).
- the recess is obtained by inserting a core or insert into the injection mold.
- said core is of calcinable type and disappears during sintering of the screw.
- this machining is performed when the ceramic is in the green state, before sintering, when the screw is made of such a material.
- this machining uses a so-called “recessing” tool, that is to say a rotating tool comprising a body supporting radially extending machining grains, the eccentricity of said grains with respect to the body being able to be modified during processing. 'machining.
- a rotating tool comprising a body supporting radially extending machining grains, the eccentricity of said grains with respect to the body being able to be modified during processing. 'machining.
- Such a tool makes it possible to drill a first bore (223) of diameter substantially smaller than that of the recess (243) and then to make said recess by off-centering the boring grains.
- such a recess (243) can be combined with a tapered safety portion (140) to provide the fuse section (143).
- the rupture of the fusible zone (143) discovers the recess.
- said recess can also used for functional purposes after breaking the fuse box.
- the recess (243) and the protruding security portion (140) cooperate to install a superstructure, said superstructure being centered on the protruding portion and sealed thereon, for example, by means of cement or resin poured into the recess (243).
- the portion (140) of security is advantageously tapered to facilitate the centering of the suprastructure thereon during installation after rupture of the fuse zone.
- the section of the safety portion (140) is not limited to a polygonal shape and may be any section adapted to a maneuver shape function.
- the section of the portion (140) of security may be of multi-lobed shape, or describe a curvilinear polygon.
- the form (340) for maneuvering the portion (140) of safety comprises conical panels (341) according to a polygonal base in section and ears ( 342) protruding from said flaps (341), said flanges extending without taper in the axial direction (1 10).
- the key used to maneuver this form acts on the protruding ears, so that it is not necessary that the operating footprint of said key is tapered.
- the screw (100, 200, 300) consists of a stainless steel, for example an AISI 316L steel in a so-called super-hardened state.
- austenitic stainless steel typically comprising 18% chromium and 10% nickel and a carbon content of less than 0.03%. Because of the low carbon content, this steel can not be hardened by heat treatment and hardening can greatly increase the mechanical properties.
- a ferritic stainless steel type F16PH can also be used for its corrosion resistance and mechanical properties.
- said screw (100, 200, 300) is made of a ceramic, especially a yttria-type zirconia. (Zr0 2 , 3Y 2 O 3 ). While not equalizing the fatigue strength characteristics of metallic materials, the presence of yttrium oxide slows crack propagation. The combination of this characteristic intrinsic to the material with the The structural features of the screw according to the invention makes it possible to produce an implant, suprastructure and transfixation screw assembly in ceramic, more particularly in zirconia, with a high degree of safety with respect to the risks of rupture of the implant, protected by the fusible area of the screw and take full advantage of the bio-compatibility, longevity and the advantageous color of this material for this type of applications.
- the safety portion (140) is prominent with respect to the implant when the screw (100, 200, 300) is screwed into the internal thread of said implant.
- the suprastructure is released and the form of maneuver protrudes. It is then easy to extract said screw from the implant simply by unscrewing with a wrench, of the pipe-type type, comprising a cavity of complementary shape, recessed, that of the security portion (140).
- Figure 4 according to another embodiment of the security portion is of reduced height, the fuse zone (143) being placed close to the birth of the thread (130).
- the recess (443, 444) has the function of both creating the fusible zone and constituting a form of maneuver remaining linked to the threading after rupture of said fusible zone (143).
- the recess (444) is of polygonal shape. This embodiment makes it possible to reduce the height of the screw (400) in particular for transfixation applications.
- the recess (443) is a tapping, for example a tapered tapping.
- This last embodiment is more particularly adapted to a screw (400) used in direct implantation in a connective tissue, in particular for fixing a prosthesis or an osteosynthesis plate.
- the presence of the fusible zone can be advantageously used to deliberately break the screw head. The recess, discovered during this rupture, makes it possible to fix suprastructures on the portion of screw bio-integrated to the fabric.
- FIG. 4, of the screw (400) which is the subject of the invention is advantageously manufactured by an additive machining method.
- Such a method uses a construction of the screw (400) in successive layers and thus allows any form of non-opening recess to be made.
- Processes such as laser sintering or laser projection-melting are particularly suitable for this embodiment, whether the screw is made of a metallic material or a ceramic.
- the screw object of the invention defines a zone (143) fuse capable of breaking under predefined solicitations retaining functionality to the broken part not released by this break.
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Abstract
L'invention concerne une vis (100), notamment pour la fixation d'une suprastructure sur un implant intra-osseux, ladite vis s'étendant selon un axe longitudinal (110) et comprenant : a. une tête (120) comportant une surface d'appui (122) apte à coopérer avec une surface d'appui de la suprastructure pour le maintien en position de ladite suprastructure; b. un filetage (130) apte à coopérer avec un taraudage pour réaliser un serrage des surfaces d'appui de la suprastructure et de la vis; c. caractérisée en ce qu'elle comprend, entre la surface d'appui (122) et le filetage (130), une portion (140), dite de sécurité, comportant une forme fonctionnelle (142), dite de manœuvre, et une zone (143) fusible au raccordement entre ladite portion (140) de sécurité et la tête (120) de la vis de sorte que la forme de manoeuvre reste fixée au filetage (130) en cas de rupture de la zone (143) fusible.
Description
VIS DE FIXATION SÉCABLE
L'invention concerne une vis de fixation sécable. Une telle vis est destinée au domaine biomédical, en général. Elle notamment adaptée pour la fixation d'une suprastructure sur un implant intra-osseux, notamment parodontal. Il est plus particulièrement, mais non exclusivement adaptée à l'installation de suprastructures sur de tels implants lorsqu'ils sont constitués d'un matériau céramique, notamment de la zircone. Selon une application particulièrement avantageuse, la présente invention permet l'utilisation d'une vis elle-même constituée de céramique, notamment de la zircone yttriée. La vis objet de l'invention peut également être utilisée comme implant intra-osseux, définitif ou provisoire, notamment pour la fixation de plaques d'ostéosynthèse.
Le brevet EP-B-1 034 750 décrit un dispositif de fixation d'une suprastructure sur un implant intra-osseux comprenant un filetage intérieur. Un tel dispositif, dit de transfixation, est utilisé couramment, notamment pour fixer des faux moignons ou piliers sur un implant parodontal, lesquels faux moignons constituent des supports pour les couronnes. Selon cet art antérieur, la fixation est réalisée par une vis de transfixation comprenant, une tête de vis comportant une surface d'appui et un filetage, la tête de vis étant connectée au filetage par une gorge. L'extrémité du filetage côté tête de vis comprend deux méplats. Ainsi en cas de choc violent sur la couronne, la gorge dans la vis constitue une zone fusible, dont la rupture permet de limiter l'effort transmis à l'implant, afin d'éviter de dégrader l'os dans lequel il est implanté. Les méplats permettent le démontage dans ladite vis après que la tête de vis ait été désolidarisée du filetage suite à un tel événement.
La protection de l'implant et du tissu osseux en cas de choc ou d'effort important sur les suprastructures revêt une importance particulière lorsque ledit implant est constitué d'un matériau céramique dont le module élastique et la dureté sont élevés. En effet, dans ces conditions, la différence de module élastique entre l'os et l'implant conduit à des contraintes d'incompatibilité de déformation élastique entre l'os et l'implant, contraintes qui restent limitées en conditions de vies habituelles mais qui peuvent devenir importantes dans des situations extrêmes et conduire à des ruptures du tissu et/ou de l'implant. La
dureté de l'implant rend l'élimination de celui-ci problématique dès lors que son ostéo-intégration est réalisé, de sorte qu'il est indispensable de préserver l'intégrité de l'implant en toutes circonstances, y compris ces circonstances extrêmes. En contrepartie de cette sécurité, la réalisation d'une gorge trop profonde créant une section fusible trop affaiblie est susceptible de créer une zone particulièrement défavorable vis-à-vis des sollicitations de fatigue. De telles sollicitations de fatigue se produisent par exemple sur les systèmes d'implantation parodontaux lors de la mastication ou lorsque le sujet recevant l'implantation grince des dents. Or, la création d'une gorge, telle que l'enseigne l'art antérieur conduit non seulement à une réduction locale de la section résistante, souhaitable pour créer la zone fusible, mais également à un coefficient de concentration de contrainte, Kt, lequel affecte tous les modes de sollicitation de cette partie et produit un effet défavorable y compris pour les sollicitations dont le niveau est nettement inférieur à celui conduisant à la rupture. Ainsi dans cet exemple de l'art antérieur, le coefficient de concentration de contrainte Kt lié à la présence de la gorge est compris entre 1 ,60 et 2,1 selon les modes de sollicitation, c'est-à-dire du même ordre de grandeur que ce qui différencie une sollicitation habituelle et vis-à-vis de laquelle la vis doit résister, notamment en fatigue, d'une sollicitation exceptionnelle sous laquelle elle doit se rompre. Le problème est encore plus critique lorsque la vis est constituée d'un matériau tel qu'une céramique qui ne dispose pas de beaucoup de facultés d'accommodation par déformation plastique apte à ralentir ou stopper la progression de fissures et dont le ratio de la résistance en fatigue par rapport à la résistance statique est faible.
Pour résoudre ces inconvénients de l'art antérieur l'invention propose une vis, notamment pour la fixation d'une suprastructure sur un implant intra-osseux, ladite vis s'étendant selon un axe longitudinal et comprenant :
a. une tête comportant une surface d'appui apte à coopérer avec une surface d'appui de la suprastructure pour le maintien en position de ladite suprastructure ;
b. un filetage apte à coopérer avec un taraudage pour réaliser un serrage des surfaces d'appui de la suprastructure et de la vis ; c. laquelle vis comprend, entre la surface d'appui et le filetage, une portion, dite de sécurité, comportant une forme fonctionnelle, dite de
manœuvre, et une section fusible au raccordement entre ladite portion de sécurité et la tête de la vis de sorte que la forme de manoeuvre reste fixée au filetage en cas de rupture de la partie fusible.
Ainsi la vis en question comprend, une zone de rupture privilégiée, ou fusible, sous la tête de vis, qui permet de conserver intacte une forme fonctionnelle dite de manœuvre en cas de rupture de cette zone fusible. En l'absence de gorge, le coefficient de concentration de contrainte est nettement réduit et permet à cette section de jouer son rôle fusible sans dégrader outre mesure la résistance en fatigue de ladite zone vis-à-vis des sollicitations habituelles. La forme fonctionnelle est dite de manoeuvre car dans la majorité des applications cette forme est apte à manoeuvrer la vis pour réaliser son desserrage. Toutefois, ladite forme peut également être utilisée dans d'autres objectifs notamment pour servir de centrage, de support ou de scellement à une suprastructure sans sortir du cadre de l'invention.
L'invention peut être mise en œuvre selon les modes de réalisation avantageux exposés ci-après, lesquels peuvent être considérés individuellement ou selon toute combinaison techniquement opérante.
Selon un premier mode de réalisation de la vis objet de l'invention, la portion de sécurité est conique par rapport à l'axe longitudinal, la plus petite section de ladite portion se trouvant du côté de la surface d'appui de la tête et la grande section de ladite portion étant inférieure ou égale à la section en fond de filet du filetage, la plus petite section étant la section fusible. Ainsi, la section de la forme de manœuvre côté filetage étant égale ou supérieure à la section en fond de filet, elle écarte tout risque de rupture de la forme de manœuvre au niveau de son raccordement avec le filetage et assure la conservation de ladite forme de manœuvre après rupture éventuelle de la section fusible.
Selon un deuxième mode de réalisation de la vis objet de l'invention, la portion de sécurité comprend un évidement interne apte à créer une zone fusible au raccordement entre la portion de sécurité et la tête. Ce mode de réalisation simplifie la forme de la vis et permet de conserver une forme de manœuvre de périmètre constant sur toute sa hauteur lorsque cette forme de manoeuvre est proéminente par rapport à l'implantation du filetage.
Les deux modes de réalisation peuvent être combinés.
Avantageusement, la vis comprend un raccordement de section progressive entre la petite section de la forme de manœuvre et la tête de vis. Ce raccordement progressif permet de réduire le coefficient de concentration de contrainte entre la section fusible et la tête de vis.
Avantageusement la forme de manœuvre est proéminente par rapport à l'implantation du filetage. Ce mode de réalisation est plus particulièrement avantageux lorsque la vis est utilisé comme élément de transfixation, le filetage de ladite vis étant implanté dans le taraudage d'un implant intra-osseux. Ainsi la forme de manœuvre reste facilement accessible pour le démontage de la vis en cas de rupture alors que l'implant est implanté in vivo.
Selon un mode de réalisation avantageux, la forme de manœuvre est une forme polygonale. Celle-ci peut ainsi être facilement manœuvrée à l'aide d'une clé. À la différence de l'art antérieur représenté par le brevet européen EP-B 1 034 750 et où les méplats sur la partie filetée ne permettent que deux positions angulaires de la clé à l'initiation du desserrage en cas de rupture, la forme polygonale permet au moins quatre positions de la clé de manœuvre et plus selon le nombre de côtés du polygone, ce qui est avantageux lorsque l'implant se trouve dans une place difficile d'accès, par exemple dans le cas d'un implant parodontal.
Avantageusement, l'angle de conicité de la forme de manœuvre est compris entre 5° et 6°. Cette valeur de conicité fournit un compromis particulièrement avantageux entre la longueur de la forme de manœuvre et l'effet de réduction de section.
Selon un mode de réalisation avantageux, le ratio des surfaces de la petite section et de la grande section de la partie conique est compris entre 0,75 et 0,9. Cette plage de ratio permet de trouver le meilleur compromis entre résistance statique et résistance en fatigue quel que soit le matériau, notamment métallique ou céramique constituant la vis.
Selon une variante de réalisation, la forme de manœuvre de la portion de sécurité, comprend des pans coniques selon une base polygonale en section et des oreilles en protrusion depuis lesdits pans, lesdites oreilles s'étendant sans conicité selon la direction axiale de la vis. Cette variante permet de conserver une forme de manœuvre de périmètre constant sur toute la hauteur de la portion de
sécurité tout en réalisant une réduction progressive de la section de ladite portion de sécurité.
Selon un mode de réalisation particulier, adapté au cas où la vis comprend un évidement dans la section fusible, ledit évidement constitue une forme de manoeuvre. Ainsi la vis peut être plus courte à fonctionnalités équivalentes.
Selon une variante avantageuse de ce mode de réalisation particulier de la vis objet de l'invention, l'évidement est un taraudage intérieur. Cette variante de réalisation est plus particulièrement adaptée aux cas où la vis est elle même implantée dans le tissu conjonctif. Il est ainsi possible, en cas de rupture accidentelle ou volontaire de la tête de vis, d'une part, de localiser précisément la zone de rupture sur la zone fusible, et d'autre part, d'utiliser l'évidement ainsi découvert pour réinstaller une fixation, ou encore comme base de scellement.
Avantageusement, la vis objet de l'invention est constituée d'un acier inoxydable. Ce matériau offre le maximum de sécurité vis-à-vis des sollicitations de fatigue.
Alternativement, la vis objet de l'invention est constituée de zircone yttriée. L'ajout d'Yttrium permet d'augmenter la résistance en fatigue de l'a zircone, la conception particulière de la vis rend ce matériau apte à ce type d'utilisation et ainsi de créer un dispositif d'implantation intra-osseux associé à des suprastructures le tout étant exempt de métal.
L'invention concerne également un procédé de fabrication d'une vis selon des modes de réalisation de l'invention comprenant un évidement lequel procédé comprend une étape consistant à obtenir une ébauche de ladite vis par un procédé d'usinage additif. Ce type de procédé est avantageusement utilisé, en construisant le volume par strates successives de réaliser n'importe quelle forme d'évidement.
L'invention concerne également une clé comportant une empreinte conique complémentaire à la forme de manœuvre d'une vis selon l'une quelconque des revendications précédentes apte à manœuvrer ladite vis en rotation autour de l'axe longitudinal lorsque la liaison entre la tête de vis et la forme de manœuvre est rompue.
L'invention est exposée ci-après, selon ses modes de réalisation préférés, nullement limitatifs, et en référence aux figures 1 à 4 dans les quelles :
- la figure 1 représente en vue de face un exemple de réalisation d'une vis de transfixation selon l'invention ;
- la figure 2 est une vue de face selon une coupe C-C définie figure 1 d'un exemple de réalisation d'une vis selon l'invention comportant un évidement interne au raccordement entre la portion de sécurité et la tête de vis ;
- la figure 3 montre selon une vue en perspective et une section B-B définie sur cette même vue, un exemple de réalisation d'une vis selon l'invention comportant une portion de sécurité avec une forme de manœuvre à oreilles ;
- la figure 4 est une vue en coupe longitudinale (C-C) d'une vis selon un mode de réalisation de l'invention où l'évidement interne rempli également la fonction de forme de manoeuvre, figure 4A sous la forme d'un taraudage conique, et figure 4B sous la forme d'une empreinte polygonale selon une vue partielle Z, définie figure 4A..
Figure 1 , selon un premier exemple de réalisation, la vis de fixation (100) objet de l'invention, comprend une tête de vis (120) et une partie filetée (130) coaxiales selon un axe longitudinal (1 10). La tête de vis (120) comprend une forme de manœuvre (121 ) par exemple sous la forme d'une empreinte hexagonale. L'autre extrémité de la tête (120), côté filetage (130) comprend une surface d'appui (122) qui est, selon cet exemple de réalisation, une surface plane, mais qui peut être une surface conique, sphérique ou toute autre forme apte à réaliser une surface de contact en vue de produire un serrage sur une surface complémentaire adaptée sur une suprastructure. La partie filetée (130) de la vis vient se loger dans le taraudage d'un implant intra-osseux, après que ledit implant ait été implanté dans le tissu receveur. La surface d'appui (122) de la tête de vis (120) et le filetage (130) coopèrent ainsi au maintien en position par serrage d'une suprastructure telle qu'un faux moignon ou pilier sur ledit implant.
Entre la surface d'appui (122) et la naissance du filetage (130) une portion de sécurité (140), comprend une forme de manœuvre (142) par exemple polygonale. Selon ce premier exemple de réalisation de la vis objet de l'invention cette portion de sécurité (140) est de forme conique, dont la petite section se trouve côté tête de vis, la forme de manœuvre polygonale suivant la conicité de ladite portion de sécurité. Selon un exemple de réalisation, section AA, le
polygone est un carré.
La conicité (141 ) de cette zone de sécurité est avantageusement comprise entre 5° et 6°. Du fait de cette conicité, il existe une section réduite (143) entre le filetage et la tête de vis, la surface de cette section étant comprise entre 0,75 et 0,9 fois la surface de la section de raccordement entre la portion de sécurité (140) et le filetage.
Avantageusement, l'extrémité de la portion de sécurité comprend un raccordement progressif, par exemple sous la forme d'un rayon de raccordement (144). Cette caractéristique permet de limiter la concentration de contrainte au raccordement avec la surface d'appui (122) et ainsi d'assurer la présence d'une zone fusible (143) vis-à-vis des sollicitations exceptionnelles, sans dégrader la tenue en fatigue de la pièce.
Figure 2, selon un deuxième mode de réalisation de la vis (200) objet de l'invention, la zone fusible (143) est obtenue en pratiquant un évidement (243) à l'intérieur de la portion (140) de sécurité, ladite portion de sécurité n'étant pas conique selon cet exemple de réalisation. Cet évidement est réalisé par usinage ou lors de l'opération de moulage de la vis (200). Selon ce dernier mode de fabrication, l'évidement est obtenu par l'insertion d'un noyau ou d'un insert dans le moule d'injection. Selon un mode de réalisation adapté à une vis constituée d'une céramique frittée, ledit noyau est de type calcinable et disparaît lors du frittage de la vis. Dans le cas où l'évidement (243) est obtenu par usinage, cet usinage est réalisé lorsque la céramique se trouve à l'état vert, avant frittage, lorsque la vis est constituée d'un tel matériau. Avantageusement cet usinage utilise un outil dit « recessing », c'est-à-dire un outil tournant comprenant un corps supportant des grains d'usinage s'étendant radialement, l'excentricité desdits grains par rapport au corps pouvant être modifiée en cours d'usinage. Un tel outil permet de percer un premier alésage (223) de diamètre nettement inférieur à celui de l'évidement (243) puis de réaliser ledit évidement en excentrant les grains d'alésage.
Selon un mode de réalisation alternatif, un tel évidement (243) peut être combiné à une portion (140) de sécurité conique pour réaliser la section fusible (143).
La rupture delà zone fusible (143) découvre l'évidement. Ainsi ledit
évidement peut également utilisé à des fins fonctionnelles après rupture de la zone fusible. À titre d'exemple non limitatif, l'évidement (243) et la portion (140) de sécurité proéminente, coopèrent pour installer une suprastructure, ladite suprastructure étant centrée sur la portion proéminente et scellée sur celle-ci, par exemple, au moyen de ciment ou d'une résine coulés dans l'évidement (243). Selon cet exemple, la portion (140) de sécurité est avantageusement conique pour faciliter le centrage de la suprastructure sur celle-ci lors de l'installation après rupture de la zone fusible.
Figure 3, la section de la portion (140) de sécurité n'est pas limitée à une forme polygonale et peut être toute section adaptée à une fonction de forme de manœuvre. À titre d'exemples non limitatifs, la section de la portion (140) de sécurité peut être de forme polylobée, ou décrire un polygone curviligne. Selon un exemple de réalisation de la vis (300) objet de l'invention, la forme (340) de manœuvre de la portion (140) de sécurité, comprend des pans coniques (341 ) selon une base polygonale en section et des oreilles (342) en protrusion depuis lesdits pans (341 ), lesdites oreilles s'étendant sans conicité selon la direction axiale (1 10). La clé utilisée pour manœuvrer cette forme agit sur les oreilles en protrusion, de sorte qu'il n'est alors pas nécessaire que l'empreinte de manœuvre de ladite clé ne soit conique.
Selon une variante de réalisation la vis (100, 200, 300) est constituée d'un acier inoxydable, par exemple un acier AISI 316L dans un état dit super-écroui.
Il s'agit d'un acier inoxydable austénitique comprenant typiquement 18 % de chrome et 10 % de Nickel et une teneur en carbone inférieure à 0,03 %. Du fait de la faible teneur en carbone, cet acier ne peut être durci par traitement thermique et l'écrouissage permet d'en augmenter considérablement les caractéristiques mécaniques. Alternativement un acier inoxydable ferritique de type F16PH peut également être utilisé pour sa résistance à la corrosion et ses caractéristiques mécaniques.
Selon un mode de réalisation préféré ladite vis (100, 200, 300) est constituée d'une céramique notamment une zircone yttriée. (Zr02, 3Y203). Sans pour autant égaler les caractéristiques de résistance en fatigue des matériaux métalliques, la présence d'oxyde d'yttrium permet de ralentir la propagation des fissures. La combinaison de cette caractéristique intrinsèque au matériau avec les
caractéristiques structurelles de la vis selon l'invention permet de réaliser un ensemble implant, suprastructure et vis de transfixation en céramique, plus particulièrement en zircone, avec une grande sécurité vis-à-vis des risques de rupture de l'implant, protégé par la zone fusible de la vis et de profiter pleinement de la bio-compatibilité, de la longévité et de la couleur avantageuse de ce matériau pour ce type d'applications.
Selon des exemples de réalisation, figures 1 à 3, la portion de sécurité (140) est proéminente par rapport à l'implant lorsque la vis (100, 200, 300) est vissée dans le taraudage interne dudit implant. Ainsi, en cas de rupture de la section fusible (143), la suprastructure est libérée et la forme de manœuvre fait saillie. Il est alors facile d'extraire ladite vis de l'implant par simple dévissage avec une clé, de type clé à pipe, comprenant une empreinte de forme complémentaire, en creux, de celle de la portion de sécurité (140).
Figure 4, selon un autre exemple de réalisation la portion de sécurité est de hauteur réduite, la zone fusible (143) étant placée proche de la naissance du filetage (130). Selon cet exemple de réalisation, l'évidement (443, 444) a pour fonction, à la fois, de créer la zone fusible et de constituer une forme de manœuvre restant liée au filetage après rupture de ladite zone (143) fusible. Figure 4B, selon un exemple de réalisation, l'évidement (444) est de forme polygonale. Ce mode de réalisation permet de réduire la hauteur de la vis (400) notamment pour des applications de transfixation. Figure 4A, selon un autre exemple de réalisation, l'évidement (443) est un taraudage, par exemple un taraudage conique. Ce dernier mode de réalisation est plus particulièrement adapté à une vis (400) utilisée en implantation direct dans un tissus conjonctif, notamment pour la fixation d'une prothèse ou d'une plaque d'ostéosynthèse. Selon ce mode de réalisation, la présence de la zone fusible peut être avantageusement utilisée pour casser volontairement la tête de vis. L'évidement, découvert lors de cette rupture, permet de fixer des suprastructures sur la portion de vis bio-intégrée au tissu.
Selon ces modes de réalisation, figure 4, de la vis (400) objet de l'invention, celle-ci est avantageusement fabriquée par un procédé d'usinage additif. Un tel procédé utilise une construction de la vis (400) par strates successives et permet ainsi de réaliser toute forme d'évidement non débouchant. Des procédés tels que
le frittage laser ou la projection - fusion laser sont particulièrement adaptés à ce mode de réalisation, que la vis soit constituée d'un matériau métallique ou d'une céramique.
La description et les exemples de réalisation ci-avant montrent clairement que l'invention atteint objectifs visés en particulier, la vis objet de l'invention, dite sécable, permet de définir une zone (143) fusible apte à se rompre sous des sollicitations prédéfinies en conservant des fonctionnalités à la partie rompue non libérée par cette rupture. Ces fonctionnalités peuvent notamment permettre l'enlèvement facile de cette partie non libérée ou la capacité de réutiliser cette portion à des fins de fixation ou de scellement.
Claims
REVENDICATIONS
Vis (100, 200, 300, 400), notamment pour la fixation d'une suprastructure sur un implant intra-osseux, ladite vis s'étendant selon un axe longitudinal et comprenant :
a. une tête (120) comportant une surface d'appui (122) apte à coopérer avec une surface d'appui de la suprastructure pour le maintien en position de ladite suprastructure ;
b. un filetage (130) apte à coopérer avec un taraudage pour réaliser un serrage des surfaces d'appui de la suprastructure et de la vis ;
c. caractérisée en ce qu'elle comprend, entre la surface d'appui (122) et le filetage (130), une portion (140), dite de sécurité, comportant une forme fonctionnelle (142, 340, 444, 443), dite de manœuvre, et une zone (143) fusible au raccordement entre ladite portion (140) de sécurité et la tête (120) de la vis de sorte que la forme de manoeuvre reste fixée au filetage (130) en cas de rupture de la zone(143) fusible.
Vis (100, 300) selon la revendication 1 , caractérisée en ce que la portion (140) de sécurité est conique par rapport à l'axe longitudinal (110), la plus petite section (143) de ladite portion se trouvant du côté de la surface d'appui (122) de la tête (120) et la grande section de ladite portion étant inférieure ou égale à la section en fond de filet du filetage (130), la plus petite section étant la section fusible.
Vis (200) selon la revendication 1 , caractérisée en ce que la portion de sécurité (140) comprend un évidement (243, 443, 444) interne apte à créer une zone fusible (143) au raccordement entre la portion (140) de sécurité et la tête (120).
Vis (100, 200, 300, 400) selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'elle comprend un raccordement (144) de section progressive de la portion (140) de sécurité et de la surface d'appui (122) de la tête
(120).
5. Vis (100, 200, 300) selon la revendication 1 , caractérisée en ce que la forme de manoeuvre (142) est proéminente par rapport à l'implantation du filetage. 6. Vis selon la revendication 1 , caractérisée en ce que la forme de manoeuvre (340, 142, 444) est une forme polygonale.
7. Vis (100, 300) selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'angle de conicité (141 ) de la forme de manoeuvre est compris entre 5° et 6°. 8. Vis (100, 300) selon la revendication 2, caractérisée en ce que le ratio des surfaces de la petite section (143) et de la grande section de la portion (140) de sécurité est compris entre 0,75 et 0,9.
9. Vis (300) selon la revendication 2, caractérisée en ce que la forme
(340) de manoeuvre de la portion (140) de sécurité, comprend des pans coniques (341 ) selon une base polygonale en section et des oreilles (342) en protrusion depuis lesdits pans (341 ), lesdites oreilles s'étendant sans conicité selon la direction axiale de la vis.
10. Vis (200, 400) selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'évidement (443, 444) constitue une forme de manoeuvre. 11. Vis (400) selon la revendication 10, caractérisée en ce que l'évidement (443) est un taraudage intérieur.
12. Vis (100, 200, 300, 400) selon la revendication 1 , caractérisée en ce qu'elle est constituée d'un acier inoxydable.
13. Vis (100, 200, 300, 400) selon la revendication 1 , caractérisée en ce qu'elle est constituée de zircone yttriée.
14. Procédé pour la fabrication d'une vis (200, 400) selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend une étape
consistant à obtenir une ébauche de la vis comprenant l'évidemment (243, 443, 444) par un procédé d'usinage additif.
Clé comportant une forme complémentaire à la forme de manoeuvre (142, 340, 444) d'une vis (100, 300, 400) selon l'une quelconque des revendications précédentes apte à manoeuvrer ladite vis en rotation autour de l'axe longitudinal (1 10) lorsque la liaison entre la tête (120) de vis et la portion (140) de sécurité est rompue.
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