(73) Titular(es): (72) Inventor(es): (74) Mandatário:

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1 (11) Número de Publicação: PT (51) Classificação Internacional: A61B 17/62 (2006) A61B 17/66 (2006) (12) FASCÍCULO DE PATENTE DE INVENÇÃO (22) Data de pedido: (30) Prioridade(s): PT PT (43) Data de publicação do pedido: (73) Titular(es): INSTITUTO POLITÉCNICO DE LEIRIA RUA GENERAL NORTON DE MATOS, APARTADO LEIRIA PT (72) Inventor(es): CARLOS ALEXANDRE BENTO CAPELA PT PATRÍCIA MANUELA ALCOBIA CAMAÑO LUÍS MIGUEL SANTANA DE OLIVEIRA ISABEL VITORIA ALCOBIA CAMAÑO GARCIA PAULO JORGE DA SILVA BÁRTOLO PT PT PT PT (74) Mandatário: (54) Epígrafe: FIXADOR EXTERNO CIRCULAR COM MOTORIZAÇÃO (57) Resumo: O PRESENTE INVENTO REFERE-SE A UM FIXADOR EXTERNO CIRCULAR, FABRICADO EM MATERIAL SANDUÍCHE DE MATRIZ POLIMÉRICA BIOCOMPATIVEL COM FIBRAS DE CARBONO E DIFERENTES FRACÇÕES VOLÚMICAS DE MICRO-ESFERAS DE VIDRO OCAS. O FIXADOR EXTERNO CIRCULAR POSSUI UM SISTEMA ELECTROMECÂNICO DE TRANSMISSÃO DE BINÁRIO QUE PERMITIRÁ UTILIZAR CARGAS DE COMPRESSÃO E TRACÇÃO NO OSSO EM TRATAMENTO. ESTE INVENTO APRESENTA UMA CARACTERÍSTICA INOVADORA COMPARADO COM O QUE EXISTE ACTUALMENTE, SENDO CONSTITUÍDO POR COMPÓSITO DE MATRIZ POLIMERICA COM ENCHIMENTO DE MICROESFERAS DE VIDRO E REVESTIDO A FIBRA DE CARBONO QUE CONTRIBUI PARA A LEVEZA DO MATERIAL CONSTITUINTE DOS ANÉIS DO FIXADOR EXTERNO CIRCULAR E A SUA PERMEABILIDADE Á RADIAÇÃO RAIO-X, ALÉM DE POSSUIR UM SISTEMA ELECTROMECÂNICO DE TRANSMISSÃO DE BINÁRIO QUE PERMITE A APLICAÇÃO DE UMA FORÇA CONSTANTE, DURANTE O PERÍODO DE TRATAMENTO. EM SUMA, O PRESENTE INVENTO APRESENTA UMA INOVAÇÃO FACE AOS EXISTENTES, UM MATERIAL INOVADOR DE BAIXO PESO QUE PERMITE A VISUALIZAÇÃO DA ZONA A TRATAR NAS RADIOGRAFIAS ACOMPANHADO DE UM SISTEMA MOTORIZADO QUE PERMITE CONTROLAR AS FORÇAS DE TRACÇÃO/COMPRESSÃO A APLICAR NA ZONA EM TRATAMENTO.

2 RESUMO Fixador externo circular com motorização O presente invento refere-se a um Fixador Externo Circular, fabricado em material sanduíche de matriz polimérica biocompativel com fibras de carbono e diferentes fracções volúmicas de micro-esferas de vidro ocas. O Fixador Externo Circular possui um sistema electromecânico de transmissão de binário que permitirá utilizar cargas de compressão e tracção no osso em tratamento. Este invento apresenta uma característica inovadora comparado com o que existe actualmente, sendo constituído por compósito de matriz polimerica com enchimento de microesferas de vidro e revestido a fibra de carbono que contribui para a leveza do material constituinte dos anéis do Fixador Externo Circular e a sua permeabilidade á radiação raio-x, além de possuir um sistema electromecânico de transmissão de binário que permite a aplicação de uma força constante, durante o período de tratamento. Em suma, o presente invento apresenta uma inovação face aos existentes, um material inovador de baixo peso que permite a visualização da zona a tratar nas radiografias acompanhado de um sistema motorizado que permite controlar as forças de tracção/compressão a aplicar na zona em tratamento.

3 1 DESCRIÇÃO Fixador externo circular com motorização Domínio técnico da invenção A presente invenção diz respeito a um Fixador Externo Circular, fabricado em material sanduíche de matriz polimérica com fibras de carbono e diferentes fracções volúmicas de micro esferas de vidro ocas, fracção volúmica esta que pode variar conforme o doente e a força a ser aplicada, especificações a serem dadas pelos profissionais de saúde. O enchimento de microesferas de vidro proporciona uma diminuição da densidade do material, sendo que quanto maior for a fracção volúmica de microesferas de vidro menos denso será o material. O Fixador Externo Circular possui um sistema electromecânico de transmissão de binário que permitirá utilizar cargas de compressão e tracção no osso em tratamento, cargas estas aplicadas de forma constante e continua no osso. A reconstituição e crescimento ósseo é uma área bastante importante na medicina, pois possibilita, com equipamentos adequados, ajudar na reabilitação de pessoas que sofreram perdas ósseas ou múltiplas fracturas no mesmo osso. A regeneração do osso e avaliação da sua regeneração exige uma versatilidade de equipamentos, compatibilidade dos materiais dos equipamentos com os tecidos em que se encontram em contacto, permeabilidade aos raios-x e motorização. Assim o objectivo consiste em desenvolver um novo sistema para a reconstituição óssea que desempenha várias funções. Os fixadores circulares externos enquadram-se nos equipamentos de reconstituição e regeneração óssea, devido

4 2 a ajudarem ao crescimento e suporte do osso em regeneração ou reconstituição. A perda óssea ou fracturas múltiplas no mesmo osso podem dever-se a acidentes ou a problemas de saúde que ocorrem durante a vida. Os fixadores circulares externos existentes no mercado podem ser de ligas metálicas ou de materiais poliméricos. A diferença entre estes dois tipos de fixadores circulares externos é o peso que cada um deles tem, com todos os seus constituintes acoplados e o facto de serem ou não permeáveis aos raios-x. No seguimento da pesquisa, constatou-se que estes equipamentos possuem algumas limitações, tais como: rádio-opacidade, peso e necessidade de assistência por parte da equipa prestadora de cuidados de saúde para afinação do crescimento do osso. Como tal, o desenvolvimento de um novo equipamento terapêutico multifuncional é um desafio e tem como objectivo colmatar as lacunas existentes, permitindo, assim, abranger diversas terapias e faixas etárias que possuem diferentes alturas e patologias. Nesta patente, propõe-se um novo conceito de fixador circular externo que consiste num sistema multifuncional para a reconstituição e regeneração óssea, que tem o objectivo de melhorar a qualidade de vida da pessoa que o utiliza, melhorar a qualidade da análise visual da superfície de fractura, utilizando raio-x, por parte da equipa médica e diminuir a frequência da necessidade de assistência especializada para definir a velocidade de crescimento do osso através da motorização. Antecedentes da Invenção Segundo a pesquisa realizada sobre dispositivos de reconstituição e regeneração óssea, existem quatro equipamentos patenteados que possuem princípios semelhantes ao do sistema multifuncional para a reconstituição e

5 3 regeneração óssea. Estes sistemas de reabilitação estão referenciados, sendo o equipamento A respectivo ao documento WO A2, o B ao documento WO A1, o C ao documento EP A1 e o D ao documento US A1. O dispositivo A descreve um fixador externo que pode ser moldado segundo a forma desejada, fabricado em materiais termoplásticos reforçados com fibras de carbono ou de vidro que podem ser reaquecidos para modificar a forma. O dispositivo B descreve um fixador circular externo realizado em material compósito epoxy/fibra de carbono maioritariamente permeável aos raios-x, sendo os restantes componentes constituídos por ligas metálicas. O dispositivo C é constituído por um fixador ósseo feito de material resistente á corrosão, lavável, esterilizavel e permeável aos raios-x capaz de registar, com rigor, dados relativos ao crescimento ósseo. O dispositivo D é um fixador externo, aplicável aos ossos constituintes do esterno e permeáveis aos raios-x. Descrição geral da invenção O sistema multifuncional para a regeneração e reconstituição óssea é um equipamento que possibilita o crescimento ósseo assistido mecanicamente por um motor que transmite um binário, permitindo assim um crescimento do osso contínuo, com diminuição do número de intervenções da equipa médica, melhor monitorização da zona de fractura devido á permeabilidade aos raio-x e um conforto maior para o paciente devido ao baixo peso. A regulação do crescimento do osso é feita pelo técnico de saúde, programando os motores para a velocidade de crescimento do osso desejada. O sistema mecânico pode ser programado para que o crescimento do osso se faça de acordo com determinados parâmetros, como por exemplo velocidade de

6 4 aproximação/afastamento das superfícies de osso a unir/separar. Dado que o mecanismo procede á aproximação/afastamento das extremidades ósseas da fractura automaticamente, o mesmo possui mecanismos de segurança para que o osso não seja sujeito a sobrecargas nem subcargas. A funcionalidade presente no fixador circular externo, sendo independente, confere ao equipamento multifuncionalidade, tornando-o flexível na sua adequação a diversas patologias e faixas etárias. A inovação presente no equipamento, fixador circular externo com motorização, substitui a necessidade de várias visitas por parte da equipa médica para calibração manual do crescimento ósseo, sendo assegurado um crescimento em contínuo e a densidade variável consoante a fracção volúmica de microesferas de vidro utilizadas no enchimento do material compósito de matriz polimérica. Outras vantagens deste sistema residem na permeabilidade aos raios-x, facilitando o diagnóstico e seguimento do paciente e da evolução da superfície óssea; na leveza do material, tornando-o mais confortável para o paciente. O fixador circular externo com motorização é constituído por vários componentes, tais como: - Um chassi (1) que é a estrutura base do fixador circular externo, realizado em material compósito de matriz polimerica com enchimento de micro esferas de vidro e reforço de fibra de carbono e têm como principal objectivo suportar todos os componentes da invenção. - As hastes roscadas (2) que auxiliam o apoio dos diversos anéis (1) e onde estão colocados os motores. A sua configuração adequa-se às várias configurações necessárias para cada paciente.

7 5 Descrição das Figuras Figura 1: Esquema representativo do fixador externo com motorização: 1. Anéis 2. Hastes motorizadas 3. Fios de Kirchner Descrição detalhada da invenção O Fixador Circular Externo é constituído por anéis (1) em material compósito de matriz polimérica com enchimento de microesferas de vidro, em que essa matriz é de um material polimerico biocompativel e é reforçada por fibra de carbono na sua superfície. O esqueleto dos anéis é realizado em material compósito de matriz polimérica biocompativel com enchimento de micro esferas de vidro, em fracção volumétrica variável, consoante as necessidades especificas do paciente, através da moldação dos mesmos. Após a cura do material no interior do molde, tem que se proceder á pós cura do mesmo. A seguir á pós cura do esqueleto dos anéis, este é revestido com fibra de carbono bi-direccional 0-90º. Os diversos anéis encontram-se ligados por meio de hastes roscadas e porcas ajustáveis. As porcas encontram-se acopladas motores que transmitem um binário igual a todas as porcas. Esta união permite a transmissão de um binário para as hastes (2), através do movimento das porcas, as quais transmitem aos anéis o movimento esperado, promovendo assim o alongamento do osso ao longo do tempo e em contínuo. Cada haste (2) possui, obrigatoriamente, um motor. Cada motor possui sistemas se segurança incorporados por forma a garantir que o osso não é sobre ou subcarregado, garantindo a velocidade de extensão e,

8 6 consequentemente, de crescimento do osso. A ligação dos anéis ao osso é realizada através de fios de Kirchner (3). Exemplos de aplicação O fixador circular externo com foi desenvolvido com o intuito de, num só equipamento, englobar várias etapas e solucionar várias questões dos sistemas de auxílio ao crescimento e regeneração óssea para assim reabilitar um maior número de patologias em pessoas com perdas ósseas. Este equipamento tem a capacidade de, devido á permeabilidade aos raios-x, permitir á equipa médica uma melhor avalização da zona afectada; de, devido ao material compósito que o constitui, ser mais leve, levando a um maior conforto por parte do paciente; de, devido ao motor incorporado, reduzir-se a necessidade de visitas á equipa médica para afinação manual do fixador, a fim de definir o ritmo de regeneração óssea. Leiria, 29 de Outubro de 2010

9 1 REIVINDICAÇÕES 1. Fixador externo circular com motorização caracterizador por ser constituído em material compósito de matriz polimérica biocompatível com enchimento de micro esferas de vidro em fracções volúmicas variáveis, consoante o doente onde se aplicará o fixador, revestimento em fibra de carbono e motores em todas as hastes. Leiria, 29 de Outubro de 2010

10 1/1 Desenhos Figura 1