[go: up one dir, main page]

RU194022U1 - Osteosynthesis screw - Google Patents

Osteosynthesis screw Download PDF

Info

Publication number
RU194022U1
RU194022U1 RU2019127168U RU2019127168U RU194022U1 RU 194022 U1 RU194022 U1 RU 194022U1 RU 2019127168 U RU2019127168 U RU 2019127168U RU 2019127168 U RU2019127168 U RU 2019127168U RU 194022 U1 RU194022 U1 RU 194022U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
screw
profile
osteosynthesis
key
head
Prior art date
Application number
RU2019127168U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дарья Георгиевна Балова
Денис Сергеевич Реченко
Андрей Юрьевич Попов
Ренат Уахитович Каменов
Азиза Кайржановна Аубакирова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ)
Priority to RU2019127168U priority Critical patent/RU194022U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU194022U1 publication Critical patent/RU194022U1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00Surgical instruments, devices or methods
    • A61B17/56Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor
    • A61B17/58Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor for osteosynthesis, e.g. bone plates, screws or setting implements
    • A61B17/68Internal fixation devices, including fasteners and spinal fixators, even if a part thereof projects from the skin
    • A61B17/84Fasteners therefor or fasteners being internal fixation devices
    • A61B17/86Pins or screws or threaded wires; nuts therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B23/00Specially shaped nuts or heads of bolts or screws for rotations by a tool

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Neurology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к медицине. Винт для остеосинтеза представляет собой цилиндрический стержень, в нижней части которого выполнена резьба с заходным витком и головку с углублением под ключ в форме профиля скругленного треугольника. Изобретение обеспечивает надежную фиксацию и упрощение операции остеосинтеза. 1 табл., 3 ил.The utility model relates to medicine. The screw for osteosynthesis is a cylindrical rod, in the lower part of which a thread is made with a lead-in turn and a head with a turn-key indentation in the form of a profile of a rounded triangle. The invention provides reliable fixation and simplification of the operation of osteosynthesis. 1 tablet, 3 ill.

Description

Полезная модель относится к медицинской технике, травматологии и ортопедии, в частности к устройствам для крепления костных фрагментов при лечении переломов костей.The utility model relates to medical equipment, traumatology and orthopedics, in particular to devices for fastening bone fragments in the treatment of bone fractures.

Известен винт для остеосинтеза локтевого отростка, содержащий тело с резьбовой частью и головку, которая выполнена в виде сегмента шара с плоской опорной поверхностью и снабжена круговой канавкой переменной глубины, образующей эксцентрик (патент № 18630 RU, МПК А61В 17/58, опубл. 10.07.2001, бюл. № 19. С.Б. Королев, С.В. Турушкин, Винт для остеосинтеза локтевого отростка).Known screw for osteosynthesis of the ulnar process, containing a body with a threaded part and a head, which is made in the form of a segment of the ball with a flat supporting surface and provided with a circular groove of variable depth, forming an eccentric (RU Patent No. 18630, IPC АВВ 17/58, publ. 10.07. 2001, Bulletin No. 19. S.B. Korolev, S.V. Turushkin, Screw for osteosynthesis of the ulnar process).

В качестве прототипа выбран винт для остеосинтеза, выполненный из титанового сплава, содержащий цилиндрический стержень, в нижней части которого выполнена резьба с заходным витком и головку с внутренним шестигранником (патент № 26396 RU, МПК А61В 17/00, опубл. 10.12.2002, бюл. № 34. И.К. Маслов, Ю.П. Жижин, А.И. Терещенко, А.С. Овчинников, А.Д. Шавелкин, О.Б. Сайгушев, Винт для остеосинтеза).As a prototype, a screw for osteosynthesis made of a titanium alloy containing a cylindrical rod with a thread with a lead-in thread and a head with an internal hexagon (patent No. 26396 RU, IPC АВВ 17/00, publ. 10.12.2002, bull. No. 34. I.K. Maslov, Yu.P. Zhizhin, A.I. Tereshchenko, A.S. Ovchinnikov, A.D. Shavelkin, O. B. Saigushev, Screw for osteosynthesis).

Однако, недостатком данных винтов является возможность поломки винта из-за высоких напряжений, возникающих в его головке, что может привести к повреждению мягких тканей в ходе оперативного вмешательства.However, the disadvantage of these screws is the possibility of screw breakage due to high stresses arising in its head, which can lead to damage to soft tissues during surgery.

Задачей предлагаемой полезной модели является снижение напряжений, возникающих в головке винта для остеосинтеза и как следствие повышение надежности за счет применения разработанного специального профиля углубления под ключ в головке винта.The objective of the proposed utility model is to reduce the stresses arising in the screw head for osteosynthesis and, as a result, to increase reliability due to the use of the developed special profile of a turn-key recess in the screw head.

Поставленная задача решается за счет того, что в винте, содержащем тело с резьбовой частью и головку, углубление под ключ в головке винта выполнено в виде профиля скругленного треугольника, представляющего собой геометрическую фигуру постоянной ширины, это означает, что во всех сечениях его ширина будет одинакова.The problem is solved due to the fact that in a screw containing a body with a threaded part and a head, a turn-key recess in the screw head is made in the form of a profile of a rounded triangle, which is a geometric figure of constant width, which means that in all sections its width will be the same .

На фиг. 1 представлен общий вид винта для остеосинтеза, а на фиг. 2 – вид специального профиля отверстия под ключ. А на фиг. 3 – схемы работы пары «ключ-отверстие» для профилей типа «шестигранник» (а), «квадрат» (б), «треугольник» (в) и «скругленный треугольник» (г).In FIG. 1 shows a general view of a screw for osteosynthesis, and FIG. 2 is a view of a special turnkey hole profile. And in FIG. 3 - diagrams of the operation of the key-hole pair for profiles of the type “hexagon” (a), “square” (b), “triangle” (c) and “rounded triangle” (d).

Винт для остеосинтеза, выполненный из титанового сплава, содержит цилиндрический стержень 1, в нижней части которого выполнена резьба 2 с заходным витком 3 и головку 4 с углублением под ключ в форме специального профиля 5. При этом профиль имеет следующие расчетные параметры:The screw for osteosynthesis made of a titanium alloy contains a cylindrical rod 1, in the lower part of which there is a thread 2 with a lead-in turn 3 and a head 4 with a turn-key recess in the form of a special profile 5. The profile has the following calculated parameters:

D – диаметр вписанной окружности профиля (основной параметр), мм;D is the diameter of the inscribed circle of the profile (main parameter), mm;

R – большой радиус профиля, мм; R = 3D;R is the large radius of the profile, mm; R = 3D;

r – малый радиус профиля, мм; r = 0,355D;r is the small radius of the profile, mm; r = 0.355D;

H – расстояние центра большого радиуса профиля от основного центра, мм; H = 2,5D;H is the distance of the center of the large radius of the profile from the main center, mm; H = 2.5 D;

h – расстояние центра малого радиуса профиля от основного центра, мм; h = 0,27D.h is the distance of the center of the small radius of the profile from the main center, mm; h = 0.27D.

Винт для остеосинтеза устанавливают следующим образом: осуществляют доступ к отломкам и сопоставляют их. Предварительно в соединяемых отломках выполняется отверстие под винты диаметром, равным или близким к диаметру цилиндрического стержня 1. При малых диаметрах винта для остеосинтеза целесообразно метчиком нарезать предварительную резьбу. После этого в полученное отверстие ввертывается винт для остеосинтеза своей резьбовой частью 2. В случае, если резьба предварительно не нарезается, то для облегчения вхождения винта в отверстие и качественного соединения винта с костной тканью на резьбовой части 2 винта выполняют заходный виток 3 меньшего диаметра. Для меньшего усиления вворачивания в головке 4 винта выполняют углубление под ключ в форме скругленного треугольника профиля 5, куда устанавливают ключ, при вращении которого осуществляется установка винта в костной ткани.The screw for osteosynthesis is set as follows: access to the fragments and compare them. Previously, in the connected fragments, a hole is made for screws with a diameter equal to or close to the diameter of the cylindrical rod 1. For small screw diameters for osteosynthesis, it is advisable to cut a preliminary thread with a tap. After that, a screw for osteosynthesis is screwed into the hole obtained with its threaded part 2. If the thread is not pre-cut, then, to facilitate screw entry into the hole and high-quality connection of the screw with bone tissue, a lead-in turn 3 of smaller diameter is performed on the threaded part 2 of the screw. For less tightening of the screw in the head 4 of the screw, a turn-key recess is made in the form of a rounded triangle of profile 5, where a key is installed, during rotation of which the screw is installed in the bone tissue.

Между ключом и углублением под ключ головки винта есть технологический зазор, который зависит он номинальных размеров винта и определяется допуском на размер, в среднем он находится в пределах 0,005-0,03мм. Из-за этого ключ имеет свободный ход и у форм профиля углубления под ключ с острыми кромками площадь контакта между ключом и углублением в момент приложения силы, необходимой для вворачивания винта, очень мала (фиг. 3а, 3б, 3в). Поэтому в момент приложения силы либо сминаются углы ключа, в следствие чего ключ приходит в неработоспособное состояние, либо эти острые углы на ключе сминают профиль углубления в головке винта и винт становится непригодным для дальнейшего использования. There is a technological gap between the key and the key-hole recess of the screw head, which depends on the nominal size of the screw and is determined by the size tolerance, on average it is in the range of 0.005-0.03 mm. Because of this, the key has a free path and for the profile forms of a turnkey recess with sharp edges, the contact area between the key and the recess at the moment of applying the force necessary to screw in the screw is very small (Fig. 3a, 3b, 3c). Therefore, at the moment of application of force, the corners of the key are crushed, as a result of which the key becomes inoperative, or these sharp corners on the key crush the profile of the recess in the screw head and the screw becomes unsuitable for further use.

Профили углублений, не имеющие острых углов, практически не подвергаются смятию за счет того, что имеют бóльшую площадь контакта (фиг. 3г).The profiles of the recesses that do not have sharp angles practically do not collapse due to the fact that they have a larger contact area (Fig. 3d).

Моделирование напряженно-деформированного состояния головки винта проводилось с помощью программного обеспечения SolidWorks, критерий напряжений в данной программе оценивается по Мизесу. Так как наиболее часто применяют винты для остеосинтеза с номинальным диаметром резьбы 3,5 мм, именно под эти параметры и были смоделированы головки в соответствии с ГОСТ Р 50582-93 (ИСО 5835-91). Выбор материала определялся с учетом требований, предъявляемых к металлическим материалам, предназначенных для использования в производстве хирургических имплантов согласно ГОСТ Р ИСО 5832-2-2014. Поэтому в качестве материала при моделировании напряженно-деформированного состояния головок винтов для остеосинтеза применялся химически чистый титан Ti.The stress-strain state of the screw head was simulated using the SolidWorks software, the stress criterion in this program is estimated according to Mises. Since the most commonly used screws for osteosynthesis with a nominal thread diameter of 3.5 mm, it was under these parameters that the heads were modeled in accordance with GOST R 50582-93 (ISO 5835-91). The choice of material was determined taking into account the requirements for metallic materials intended for use in the production of surgical implants according to GOST R ISO 5832-2-2014. Therefore, chemically pure titanium Ti was used as material for modeling the stress-strain state of screw heads for osteosynthesis.

В таблице приведены максимальные значения напряжений, полученные в результате трехмерного моделирования процесса вворачивания винтов с различными профилями углублений под ключ. The table shows the maximum values of stresses obtained as a result of three-dimensional modeling of the process of screwing screws with different profiles of turnkey indentations.

Таблица – Максимальные значения напряжений с применением различных стандартных профилейTable - Maximum stress values using various standard profiles

Форма профиляProfile form Максимальное напряжение, σ МПаMaximum stress, σ MPa ТреугольныйTriangular 4273242732 КвадратныйSquare 3503935039 ШестигранныйHexagon 2741827418 Скругленный треугольникRounded triangle 2135121351

Из полученных результатов видно, что при равном усилии вворачивания винтов, наименьшие напряжения возникают в предлагаемом профиле в виде скругленного треугольника. Это означает, что при одинаковых условиях эксплуатации, винт с профилем отверстия под ключ в виде скругленного треугольника обеспечит более надежную фиксацию, чем винты с треугольным, квадратным и шестигранным профилями углублений под ключ.From the results obtained, it can be seen that with equal force of screw tightening, the smallest stresses occur in the proposed profile in the form of a rounded triangle. This means that under the same operating conditions, a screw with a profile of a turn-key hole in the form of a rounded triangle will provide a more reliable fixation than screws with a triangular, square and hexagonal profiles of key-hole recesses.

Практическая реализация шестигранного и треугольного профилей показывает нестабильные результаты при установке винтов для остеосинтеза, то есть в процессе их вворачивания и эксплуатации возникает риск поломки головки винта для остеосинтеза в результате смятия. При этом при изготовлении шестигранного и треугольного профилей углубления под ключ возникают определенные сложности в следствие того, что существующий техпроцесс изготовления винтов предусматривает получение профиля под ключ с помощью операций штамповки, из-за чего углы профиля получаются скругленными. При этом соответствующие ключи таких скруглений не имеют, в результате чего данная разность форм ключа и профиля углубления под ключ приводит к неравномерному распределению напряжений в головке винта.The practical implementation of the hexagonal and triangular profiles shows unstable results when installing screws for osteosynthesis, that is, during their screwing and operation, there is a risk of breaking the screw head for osteosynthesis as a result of crushing. At the same time, in the manufacture of turnkey hexagonal and triangular profiles of the recess, certain difficulties arise due to the fact that the existing screw manufacturing process involves obtaining a turnkey profile using stamping operations, due to which the profile angles are rounded. At the same time, the corresponding keys do not have such rounding, as a result of which this difference in the shape of the key and the profile of the turn-key recess leads to an uneven distribution of stresses in the screw head.

Применение профилей углублений под ключ не имеющих острых углов позволяет облегчить процесс изготовления винтов и повысить их качество. Бóльшая площадь контакта между ключом и профилем, по сравнению с шестигранным и треугольным профилями обеспечивает равномерное распределение напряжений внутри головки винта для остеосинтеза, тем самым снижая количество поломок.The use of turn-key deepening profiles without sharp corners makes it easier to manufacture screws and improve their quality. The larger contact area between the key and the profile, in comparison with the hexagonal and triangular profiles, provides an even distribution of stresses inside the screw head for osteosynthesis, thereby reducing the number of breakdowns.

Учитывая полученные значения напряжений, площадь контакта между ключом и профилем углубления под ключ, а также технологичность изготовления использования профиля в виде скругленного треугольника позволит повысить надежность и точность изготовления винтов для остеосинтеза.Given the obtained voltage values, the contact area between the key and the profile of the turn-key recess, as well as the manufacturability of using the profile in the form of a rounded triangle, will increase the reliability and accuracy of the manufacture of screws for osteosynthesis.

Claims (1)

Винт для остеосинтеза, выполненный из титанового сплава и содержащий головку, цилиндрический стержень, в нижней части которого выполнена резьба с заходным витком, отличающийся тем, что профиль углубления под ключ в головке винта представляет собой скругленный треугольник, являющийся фигурой постоянной ширины. A screw for osteosynthesis made of a titanium alloy and containing a head, a cylindrical rod, in the lower part of which there is a thread with a lead-in turn, characterized in that the profile of the keyed recess in the screw head is a rounded triangle, which is a figure of constant width.
RU2019127168U 2019-08-29 2019-08-29 Osteosynthesis screw RU194022U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019127168U RU194022U1 (en) 2019-08-29 2019-08-29 Osteosynthesis screw

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019127168U RU194022U1 (en) 2019-08-29 2019-08-29 Osteosynthesis screw

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU194022U1 true RU194022U1 (en) 2019-11-25

Family

ID=68652655

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019127168U RU194022U1 (en) 2019-08-29 2019-08-29 Osteosynthesis screw

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU194022U1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2138222C1 (en) * 1997-05-22 1999-09-27 Закрытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Салют-26" Screw for osteosynthesis
RU26396U1 (en) * 2002-06-11 2002-12-10 Ооо "Пктф" SCREW FOR OSTEOSYNTHESIS
WO2015117207A1 (en) * 2014-02-06 2015-08-13 Stanislav Georgiev Nestorov Tightening joints for versatile modular systems for osteosynthesis
JP2018521822A (en) * 2015-07-13 2018-08-09 イントラフューズ リミテッド ライアビリティ カンパニー Flexible bone screw member

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2138222C1 (en) * 1997-05-22 1999-09-27 Закрытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Салют-26" Screw for osteosynthesis
RU26396U1 (en) * 2002-06-11 2002-12-10 Ооо "Пктф" SCREW FOR OSTEOSYNTHESIS
WO2015117207A1 (en) * 2014-02-06 2015-08-13 Stanislav Georgiev Nestorov Tightening joints for versatile modular systems for osteosynthesis
JP2018521822A (en) * 2015-07-13 2018-08-09 イントラフューズ リミテッド ライアビリティ カンパニー Flexible bone screw member

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10130358B2 (en) Devices for controlling the unloading of superelastic and shape memory orthopedic implants
US20140046384A1 (en) Minimal incision removable bone screw, driver, and method of use
US9463056B2 (en) Universal length screw design and cutting instrument
US10716606B2 (en) Bone fixation system
US9381091B2 (en) Method of fixing first and second bones using an implant
CN105056309B (en) Magnesium metal bone screw that a kind of orientable degraded absorbs and preparation method thereof
RU194022U1 (en) Osteosynthesis screw
CN103845107A (en) Supporting fixing plate for posterior door-opening of cervical vertebra
US20210322074A1 (en) Orthopaedic bone stabilisation device
WO2019062070A1 (en) Adjustable double-slot spinal internal fixing device and bone screw
JP3220942U (en) Locking external fixation device for the treatment of tibial fractures
CN204033469U (en) A kind of multistage lead bone screw
CN203841777U (en) Customized absorbable bone setting device
CN102008348A (en) Steel plate screw system with universal locking screws
CN117651530A (en) Bone plate with polygonal locking hole with thread interruption and related systems
WO2019242300A1 (en) Anti-burst headless compression hollow screw
BRPI0902500B1 (en) DENTAL IMPLANT
WO2023202375A1 (en) Device for fixing animal spine
EP2995270B1 (en) The set of bone plate and bone screw used to stabilize fractures
CN203724200U (en) Calcaneus fracture fixing plate
CN103654931B (en) The locking metal bone fracture plate device that a kind of cortex bone and cancellous bone are general
WO2019210774A1 (en) Medical anti-loosening screw based on organism osteogenesis function
CN106344142A (en) Expandable bone nail convenient to remove and having fastness convenient to adjust
CN212140563U (en) Improved calcaneal anterior process dissection plate
CN204971528U (en) An exoskeleton fixator