ITBO20010310A1

ITBO20010310A1 - EXTERNAL BONE FIXER

Info

Publication number: ITBO20010310A1
Application number: IT2001BO000310A
Authority: IT
Inventors: Walter Piperno; Ferdinando Cassese
Original assignee: Agenzia Spaziale Italiana; Design And Technologies For Hi
Priority date: 2001-05-18
Filing date: 2001-05-18
Publication date: 2002-11-18
Also published as: EP1392189A1; WO2002094112A1; WO2002094112A8; ITBO20010310A0

Description

D E S C R I Z ION E DESCRIPTION

del brevetto per invenzione industriale of the patent for industrial invention

La presente invenzione è relativa ad un fissatore osseo esterno utilizzato per la riduzione di fratture ossee. The present invention relates to an external bone fixator used for the reduction of bone fractures.

Nel settore dell'ortopedia è noto realizzare un fissatore osseo esterno del tipo comprendente due bracci montabili su rispettive porzioni dell'osso fratturato; e mezzi di accoppiamento per accoppiare fra loro i due bracci. In the field of orthopedics it is known to produce an external bone fixator of the type comprising two arms which can be mounted on respective portions of the fractured bone; and coupling means for coupling the two arms together.

I citati mezzi di accoppiamento comprendono mezzi a giunto, generalmente mezzi a giunto di tipo sferico, che collegano i due bracci tra loro, e consentono di controllare selettivamente la posizione dei bracci stessi uno rispetto all'altro in modo da consentire all'ortopedico di posizionare in maniera corretta le due porzioni dell'osso fratturato, e mezzi di serraggio dei mezzi a giunto stessi. The aforementioned coupling means comprise joint means, generally spherical joint means, which connect the two arms to each other, and allow to selectively control the position of the arms relative to each other so as to allow the orthopedist to position in a correct manner the two portions of the fractured bone, and means for tightening the joint means themselves.

Dal momento che i citati mezzi di accoppiamento sono realizzati, normalmente, in materiale metallico, e sono disposti, quando il fissatore è applicato sul paziente, in corrispondenza della frattura, i fissatori noti del tipo sopra descritto presentano alcuni inconvenienti, il principale dei quali è costituito dal fatto che i mezzi di accoppiamento non sono radiotrasparenti e non consentono, quindi, di eseguire in maniera corretta le radiografie necessarie sia in fase operatoria, sia in fase post-operatoria per verificare la corretta posizione delle porzioni dell'osso fratturato una rispetto all'altra. Since the aforementioned coupling means are normally made of metallic material, and are arranged, when the fixator is applied to the patient, in correspondence with the fracture, known fixators of the type described above have some drawbacks, the main one being constituted by the fact that the coupling means are not radiolucent and therefore do not allow the necessary radiographs to be performed correctly both in the operative phase and in the post-operative phase to verify the correct position of the portions of the fractured bone, one with respect to the 'other.

Scopo della presente invenzione è di realizzare un fissatore osseo esterno che sia esente dagli inconvenienti sopra esposti. The object of the present invention is to provide an external bone fixator which is free from the drawbacks described above.

Secondo la presente invenzione viene realizzato un fissatore osseo esterno per la riduzione di una frattura di un osso, il fissatore comprendendo due bracci montabili su rispettive porzioni dell'osso fratturato; e mezzi di accoppiamento dei detti bracci per controllare selettivamente la posizione dei bracci stessi uno rispetto all'altro; ed essendo caratterizzato dal fatto che i detti mezzi di accoppiamento sono realizzati almeno parzialmente in un materiale radiotrasparente. According to the present invention, an external bone fixator is provided for reducing a fracture of a bone, the fixator comprising two arms which can be mounted on respective portions of the fractured bone; and means for coupling said arms for selectively controlling the position of said arms relative to each other; and being characterized in that said coupling means are at least partially made of a radiolucent material.

La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui: The present invention will now be described with reference to the attached drawings, which illustrate a non-limiting example of embodiment, in which:

la figura 1 è una vista prospettica di una preferita forma di attuazione del fissatore osseo della presente invenzione; Figure 1 is a perspective view of a preferred embodiment of the bone fixator of the present invention;

la figura 2 è una vista laterale, con parti in sezione e con parti asportate per chiarezza, del fissatore della figura 1; e Figure 2 is a side view, with parts in section and with parts removed for clarity, of the fixator of Figure 1; And

la figura 3 è una vista laterale, con parti in sezione e con parti asportate per chiarezza, di una variante del fissatore della figura 1. Figure 3 is a side view, with parts in section and with parts removed for clarity, of a variant of the fixator of Figure 1.

Con riferimento alle figure 1 e 2, con 1 è indicato, nel suo complesso, un fissatore osseo esterno, il quale viene utilizzato per la riduzione di fratture ossee, e comprende due bracci 2, 3 montabili su rispettive porzioni di un osso fratturato, ed un dispositivo 4 di accoppiamento dei due bracci 2, 3 fra loro atto a controllare selettivamente la posizione dei bracci 2, 3 stessi uno rispetto all'altro. I due bracci 2, 3 sono realizzati in un materiale composito comprendente una matrice resinosa ed una pluralità di fibre di rinforzo, le quali sono disperse nella matrice resinosa, e sono realizzate, preferibilmente, in vetro, carbonio o Kevlar. With reference to Figures 1 and 2, 1 indicates, as a whole, an external bone fixator, which is used for the reduction of bone fractures, and comprises two arms 2, 3 which can be mounted on respective portions of a fractured bone, and a device 4 for coupling the two arms 2, 3 to each other adapted to selectively control the position of the arms 2, 3 relative to each other. The two arms 2, 3 are made of a composite material comprising a resinous matrix and a plurality of reinforcing fibers, which are dispersed in the resinous matrix, and are preferably made of glass, carbon or Kevlar.

Il braccio 2 comprende un corpo 5 tubolare, il quale presenta un asse 6 longitudinale, ed è provvisto di una estremità 7 chiusa sostanzialmente sferica disposta in posizione affacciata al braccio 3; ed il braccio 3 comprende un corpo 8 tubolare, il quale presenta un asse 9 longitudinale, ed è provvisto di una estremità 10 aperta, che è disposta in posizione affacciata al braccio 2, ed è conformata in modo da definire una sede 11 sostanzialmente sferica atta ad accogliere l'estremità 7. The arm 2 comprises a tubular body 5, which has a longitudinal axis 6, and is provided with a substantially spherical closed end 7 arranged in a position facing the arm 3; and the arm 3 comprises a tubular body 8, which has a longitudinal axis 9, and is provided with an open end 10, which is arranged in a position facing the arm 2, and is shaped so as to define a substantially spherical seat 11 suitable for to accommodate the end 7.

Le due estremità 7 e 10 definiscono un giunto 12 sferico definente, a sua volta, parte del dispositivo 4, il quale comprende, inoltre, due elementi 13, 14 di serraggio del giunto 12 stesso realizzati nel materiale composito sopra menzionato, oppure in un materiale tecnopolimero scelto nel gruppo formato da poliammidi (PA), policarbonato (PC), resine acriliche (PMMA), resine acetaliche (POM), resine cellulosiche (CA, CAB, CAP, CN), polietetrafluoretilene (PTFE), oppure in un materiale superpolimero scelto nel gruppo formato da polietereterchetone (PEEK), solfuro di polifenilene (PPS), poliammide-imide (PAI), poliimmide (PI), polibenzimidazole (PBI), polisulfone (PSU), polietereimide (PEI). The two ends 7 and 10 define a spherical joint 12 defining, in turn, part of the device 4, which also comprises two elements 13, 14 for tightening the joint 12 itself made of the aforementioned composite material, or of a material technopolymer chosen from the group formed by polyamides (PA), polycarbonate (PC), acrylic resins (PMMA), acetal resins (POM), cellulosic resins (CA, CAB, CAP, CN), polyetetrafluoroethylene (PTFE), or in a superpolymer material selected from the group formed by polyetheretherketone (PEEK), polyphenylene sulphide (PPS), polyamide-imide (PAI), polyimide (PI), polybenzimidazole (PBI), polysulfone (PSU), polyetherimide (PEI).

Secondo una variante non illustrata, le due estremità 7, 10 definenti il giunto 12 vengono realizzate separatamente dai relativi corpi 5, 8, e vengono bloccate sui relativi corpi 5, 8 stessi preferibilmente, ma non necessariamente, tramite incollaggio. In questo caso, i due corpi 5, 8 possono essere realizzati in materiale metallico. According to a variant not shown, the two ends 7, 10 defining the joint 12 are made separately from the relative bodies 5, 8, and are blocked on the relative bodies 5, 8 themselves preferably, but not necessarily, by gluing. In this case, the two bodies 5, 8 can be made of metallic material.

L'elemento 13 comprende un corpo 15 tubolare, il quale è sostanzialmente coassiale all'asse 9, è accoppiato in maniera girevole ed assialmente scorrevole al corpo 5, ed è limitato internamente da una superficie 16 comprendente, a sua volta, una porzione 17 filettata, ed una porzione 18, che è conformata secondo un settore sferico avente un raggio di curvatura sostanzialmente pari al raggio di curvatura dell'estremità 7. The element 13 comprises a tubular body 15, which is substantially coaxial to the axis 9, is coupled in a rotatable and axially sliding manner to the body 5, and is internally limited by a surface 16 comprising, in turn, a threaded portion 17 , and a portion 18, which is shaped according to a spherical sector having a radius of curvature substantially equal to the radius of curvature of the end 7.

L'elemento 14 comprende un corpo 19 tubolare, il quale è sostanzialmente coassiale all'asse 9, è accoppiato in maniera girevole ed assialmente scorrevole al corpo 8, è limitato esternamente da una superficie 20 cilindrica almeno parzialmente filettata, ed è limitato assialmente, in corrispondenza di una sua estremità, da una superficie 21, che è conformata secondo un settore sferico avente un raggio di curvatura sostanzialmente pari al raggio di curvatura dell'estremità 10. The element 14 comprises a tubular body 19, which is substantially coaxial to the axis 9, is coupled in a rotatable and axially sliding manner to the body 8, is limited externally by an at least partially threaded cylindrical surface 20, and is limited axially, in correspondence of one of its ends, by a surface 21, which is shaped according to a spherical sector having a radius of curvature substantially equal to the radius of curvature of the end 10.

In uso, l'elemento 14 viene avvitato nell'elemento 13 in modo tale che la porzione 18 e la superficie 21 si dispongano a contatto delle estremità 7 e, rispettivamente, 10 per serrare fra loro le due estremità 7 e 10 e, quindi, il giunto 12 sferico. In use, the element 14 is screwed into the element 13 in such a way that the portion 18 and the surface 21 are arranged in contact with the ends 7 and, respectively, 10 to clamp the two ends 7 and 10 together and, therefore, the ball joint 12.

Il braccio 3 è un braccio telescopico comprendente, inoltre, un manicotto 22, il quale si estende attorno al corpo 8 coassialmente all'asse 9, ed è accoppiato in maniera scorrevole ed angolarmente fissa al corpo 8 tramite un accoppiamento 23 prismatico in modo da compiere, rispetto al corpo 8 stesso e sotto la spinta di un dispositivo 24 di azionamento, spostamenti rettilinei lungo l'asse 9. Il manicotto 22 è, inoltre, provvisto, in corrispondenza di una sua estremità libera, di una boccola 25, la quale è fissata sul manicotto 22 stesso coassialmente all'asse 9, e presenta una flangia 26 anulare interna estendentesi radialmente verso l'interno dalla superficie interna della boccola 25 stessa. The arm 3 is a telescopic arm further comprising a sleeve 22, which extends around the body 8 coaxially to the axis 9, and is coupled in a sliding and angularly fixed manner to the body 8 by means of a prismatic coupling 23 so as to perform , with respect to the body 8 itself and under the thrust of an actuation device 24, rectilinear displacements along the axis 9. The sleeve 22 is also provided, at one of its free ends, with a bushing 25, which is fixed on the sleeve 22 itself coaxially to the axis 9, and has an inner annular flange 26 extending radially inwards from the inner surface of the bush 25 itself.

Il dispositivo 24 comprende una vite 27, la quale si estende attraverso la boccola 25 e coassialmente all'asse 9 per impegnare il corpo 8, presenta una flangia 28 anulare esterna estendentesi radialmente verso l'esterno dalla superficie esterna della vite 27 stessa, ed è accoppiata in maniera girevole ed assialmente fissa al manicotto 22 tramite la flangia 28, che viene bloccata assialmente tra la flangia 26 ed una ghiera 29 di serraggio avvitata nella boccola 25 stessa. The device 24 comprises a screw 27, which extends through the bushing 25 and coaxially to the axis 9 to engage the body 8, has an external annular flange 28 extending radially outwards from the external surface of the screw 27 itself, and is coupled in a rotatably and axially fixed manner to the sleeve 22 by means of the flange 28, which is axially locked between the flange 26 and a tightening ring nut 29 screwed into the bush 25 itself.

I due bracci 2, 3 vengono fissati a rispettive porzioni dell'osso fratturato (non illustrato) tramite rispettivi dispositivi 30 di fissaggio di tipo noto comprendenti, ciascuno, una rispettiva slitta 31, la quale è disposta coassialmente al relativo asse 6, 9, è accoppiata in maniera girevole ed assialmente scorrevole al relativo corpo 5 o manicotto 22, e viene bloccata sul relativo corpo 5 o manicotto 22 stesso tramite una vite 32 di bloccaggio estendentesi trasversalmente al relativo asse 6, 9. The two arms 2, 3 are fixed to respective portions of the fractured bone (not shown) by means of respective fastening devices 30 of a known type each comprising a respective slide 31, which is arranged coaxially to the relative axis 6, 9, is coupled in a rotatable and axially sliding manner to the relative body 5 or sleeve 22, and is locked on the relative body 5 or sleeve 22 itself by means of a locking screw 32 extending transversely to the relative axis 6, 9.

Da quanto sopra esposto, discende che, quando le due slitte 31 sono bloccate lungo i relativi corpo 5 o manicotto 22, il dispositivo 24 consente di controllare selettivamente la posizione del manicotto 22 rispetto al corpo 5, vale a dire la posizione dei due dispositivi 30 uno rispetto all'altro. From the above, it follows that, when the two slides 31 are blocked along the relative body 5 or sleeve 22, the device 24 allows to selectively control the position of the sleeve 22 with respect to the body 5, i.e. the position of the two devices 30 one over the other.

Ciascun dispositivo 30 comprende, inoltre, un elemento 33 a pinza, una cui prima ganascia 34 è accoppiata in modo noto alla relativa slitta 31 per ruotare, rispetto alla relativa slitta 31 stessa, attorno a due assi (non illustrati) trasversali fra loro, ed una cui seconda ganascia 35 è atta a bloccare contro la ganascia 34 stessa due aste 36 provviste di rispettive estremità filettate atte ad impegnare la relativa porzione dell'osso fratturato (non illustrato). Each device 30 also comprises a gripper element 33, a first jaw 34 of which is coupled in a known manner to the relative slide 31 to rotate, with respect to the relative slide 31 itself, around two axes (not shown) transversal to each other, and a second jaw 35 of which is suitable for locking against the jaw 34 itself two rods 36 provided with respective threaded ends suitable for engaging the relative portion of the fractured bone (not shown).

La figura 3 è una figura analoga alla figura 2 ed illustra un fissatore 37 osseo esterno comprendente una biella 38 tubolare, la quale presenta due estremità 39 conformate in modo da definire, ciascuna, una rispettiva sede 40 sostanzialmente sferica atta ad accogliere una estremità 41 sostanzialmente sferica di un relativo braccio 42. Figure 3 is a figure similar to Figure 2 and illustrates an external bone fixator 37 comprising a tubular connecting rod 38, which has two ends 39 shaped in such a way as to define, each, a respective substantially spherical seat 40 suitable for receiving a substantially spherical end 41 spherical of a relative arm 42.

La biella 38 definisce, unitamente alle due estremità 41, un giunto 43 sferico doppio, il quale costituisce parte di un dispositivo 44 di accoppiamento dei due bracci 42 fra loro comprendente, inoltre, due elementi 45 di serraggio analoghi agli elementi 13 ed avvitabili sulla biella 38 per serrare il giunto 43. The connecting rod 38 defines, together with the two ends 41, a double spherical joint 43, which forms part of a device 44 for coupling the two arms 42 together, furthermore comprising two clamping elements 45 similar to the elements 13 and screwable on the connecting rod 38 to tighten the joint 43.

A proposito del fissatore 37, è opportuno precisare, inoltre, che With regard to the fixator 37, it should also be noted that

la biella 38 può essere realizzata sia con uno dei citati materiali tecnopolimeri, sia con uno dei citati materiali superpolimeri, e può essere rinforzata con un'anima interna (non illustrata) realizzata in carbonio; the connecting rod 38 can be made either with one of the aforementioned technopolymer materials or with one of the aforementioned superpolymer materials, and can be reinforced with an internal core (not shown) made of carbon;

le estremità 41 sono realizzate nel citato materiale composito; e the ends 41 are made of the aforementioned composite material; And

i due elementi 45 possono essere realizzati sia con il citato materiale composito, sia con uno dei citati materiali tecnopolimeri, sia con uno dei citati materiali superpolimeri. the two elements 45 can be made either with the aforementioned composite material, or with one of the aforementioned technopolymer materials, or with one of the aforementioned superpolymer materials.

Il funzionamento dei due fissatori 1 e 37 è facilmente desumibile da quanto sopra esposto e non necessita di ulteriori spiegazioni. The operation of the two fixators 1 and 37 can be easily deduced from the above and does not require further explanations.

Claims

R IV E N D I C A Z I O N I 1.- External bone fixator for the reduction of a fracture of a bone, the fixator comprising two arms (2, 3; 42, 42) which can be mounted on respective portions of the fractured bone; and coupling means (4; 44) of said arms (2, 3; 42, 42) to selectively control the position of the arms (2, 3; 42, 42) themselves relative to each other; and being characterized in that said coupling means (4; 44) are at least partially made of a radiolucent material. 2.- Fastener according to claim 1, wherein said coupling means (4; 44) comprise joint means (12; 43) for coupling said arms (2, 3; 42, 42) to each other, and clamping means (13, 14; 45, 45) of the joint means (12; 43) themselves; said joint means (12; 43) being made at least partially in a composite material comprising a resinous matrix, and a plurality of reinforcing fibers dispersed in the matrix itself. 3. A fastener according to claim 2, wherein said reinforcing fibers are made of a material selected from the group formed by glass, carbon, Kevlar. 4.- Fastener according to Claim 2 or 3, in which said clamping means (13, 14; 45, 45) are made of said composite material. 5.- Fastener according to Claim 2 or 3, in which said clamping means (13, 14; 45, 45) are made of a technopolymer material chosen from the group formed by polyamides (PA), polycarbonate (PC), acrylic resins (PMMA), acetal resins (POM), cellulosic resins (CA, CAB, CAP, CN), polyetetrafluoroethylene (PTFE). 6.- Fastener according to claim 2 or 3, wherein said clamping means (13, 14; 45, 45) are made of a superpolymer material selected from the group formed by polyetheretherketone (PEEK), polyphenylene sulphide (PPS), polyamide-imide (PAI), polyimide (PI), polybenzimidazole (PBI), polysulfone (PSU), polyetherimide (PEI). 7.- Fastener according to any one of claims 2 to 6, wherein said clamping means (13, 14; 45, 45) are screw clamping means (13, 14; 45, 45). 8.- Fastener according to any one of claims 2 to 7, wherein said joint means (12) comprise a single ball joint for coupling said arms (2, 3) directly to each other; the said tightening means (13, 14) comprising at least one pair of threaded elements which can be screwed together to tighten the said single ball joint. 9.- Fastener according to any one of claims 2 to 7, wherein said joint means (43) comprise a double ball joint comprising, in turn, a coupling connecting rod (38) interposed between said arms (42, 42); said clamping means (45, 45) comprising at least two threaded elements which can be screwed onto said connecting rod (38) to tighten said double ball joint. 10.- Fastener according to claim 9, wherein said connecting rod (38) is made at least partially in a technopolymer material selected from the group formed by polyamides (PA), polycarbonate (PC), acrylic resins (PMMA), acetal resins (POM ), cellulosic resins (CA, CAB, CAP, CN), polyetetrafluoroethylene (PTFE). 11.- Fastener according to claim 9, wherein said connecting rod (38) is made at least partially in a superpolymer material selected from the group formed by polyetheretherketone (PEEK), polyphenylene sulphide (PPS), polyamide-imide (PAI), polyimide (PI), polybenzimidazole (PBI), polysulfone (PSU), polyetherimide (PEI).