Brevet FR2717370A1 — publié le 19950922

PROTHESE INTERVERTEBRALE DE STABILISATION L'invention est du domaine des prothèses articulaires destinées à suppléer les déficiences de stabilisation dans les affections articulaires tout particulièrement intervertébrales dans lesquelles le disque en coopération avec les apophyses n'assure plus ses fonctions d'origine. Le cas limite type est une arthrodèse dans laquelle la mobilité entre deux ou plusieurs vertèbres est gênée ou supprime, ce qui implique la pose d'un pont rigide conduisant & moyen terme, a la destruction des disques sus et sous-jacents. On connait de nombreux brevets relatifs à de tels systèmes et en particulier le brevet FR 2631540 permettant, par un jeu de plaques cintrées possédant des trous d'écartements différents, de bloquer les pédicules lombo-sacrés par des cannelures longitudinales. Certains systèmes préconisent, tels les brevets FR 2681525, FR2676911 et EP 346269, l'aménagement d'un amortisseur intervertébral. Une étude antérieure des demandeurs avait d'ailleurs mis en évidence le fait qu'avec la pose d'un ressort hélicoïdal interapcphysaire vertébral postérieur, le comportement du rachis lombaire se trouvait mélioré en flexion-extension tout en conservant sa mobilité globale. Une étude plus fine du phénomène intervertébral montre que l'analyse doit s'orienter vers un concept de choc mécanique, plus exact dans la raite transmis selon l'axe vertébral théorique et se répartissant selon trois points d'application ; le disque et les deux apophyses articulaires constituant ainsi l'assiette intervertébrale d'assise. Le rôle d'un stabilisateur dans l'esprit de l'invention est d'absorber les chocs en lieu et place des systèmes défaillants tout en conservant l'assiette intervertébrale en considérant que le disque peut etre envisagé comme un amortisseur idéal alors que les ligaments interépineux jouent le rôle d'un système élastique. On peut constater de la sorte que ni les moyens mettant en oeuvre des ressorts ni ceux utilisant des amortisseurs ne peuvent, pris isolément, donner satisfaction au problème posé. te diagramme forces-déformation d'un ressort est en effet représente par une droite selon laquelle les forces appliquées sont proportionnelles aux fleches tandis que celui d'un amortisseur est représenté par une courbe décroissante selon laquelle les forces appliquées sont sensiblement inversement proportionnelles aux flèches. Un ressort ne possède pas de propriétés élastiques isotropes ; il est anisotrope par définition et sa direction élastique est donnee sensiblement, au flambage près, par son axe géométrique. Un solide élastique tel qu'un élastomère par exemple est isotrope par définition et sa capacite élastique ne dépend que de sa capacité d'adaptation aux déformations omnidirectionnelles (solide HOOKEEN). Lorsqu'un solide élastique est mis en oeuvre en tant qu amortisseur, ses propriétés sont en relation avec sa contention ce qui fait que e'il est contenu dans un volume donné, ses propriétés élastiques s'en trouvent modifiées. C'est le cas type d'un cylindre en caoutchouc ajusté dans un cylindre et sollicité en compression. Ainsi donc, tout système élastique tel qu'avec ressort ou tout système d'amortissement quel qu'il soit, ne peut répondre isolément aux contraintes mécaniques posées au niveau d'une liaison intervertébrale pour la simple raison évoquée cidessus, a savoir que le disque est un amortisseur travaillant conjointement et univoquement avec ses éléments élastique. complémentaires environnants. Pour cette raison, les systèmes antérieurs connus ne peuvent donner sastisfaction. L'invention propose une prothèse intervertébrale de stabilisation selon laquelle l'assiette de la liason intervertébrale tend å être conservée tout en permettant rassurer, A ladite liaison, ses fonctions originales d'amortissement et d'élasticité. De plus la prothèse proposée est simple dans sa mise an oeuvre, de volume reduit et de réglage de positionnement aisé lors de l'intervention chirurgicale. La suite du texte va en donner la description en référence aux dessins annexés selon lesquels la figure 1 est un schéma en perspective montrant une liaison intervertébrale type; les figures 2 et 3 sont des vues en coupes d'une liaison type L4/L5 en configuratin de flexion et d'extension; la figure 4 représente des diagramme6 relatifs & des ressorts et amortisseurs; la figure 5 est une vue en perspective a grande échelle du dispositf selon l'invention dans lequel une partie a été arrachée. Sur la figure 1 représentant schématiquement en perspective une liaison intervertébrale type telle qu'entre les vertèbres L4 et L5 par exemple,ou l'on reconnalt en partie supérieure L4 le corps cervical Cv, les apophyses transverses Atd (droite) et Atg (gauche), les apophyses articulaires Aad (droite) et Aag (gauche), l'apophyse épineuse Ae et le disque Di est interposé entre les deux coups cervicaux CvL4 et CvL5. L'assiette du système est assurée par la mise en appui des corps cervicaux sur le disque qui joue le rôle damortisseur et l'assise est complétée par les deux apophyses articulaires pour lesquelles les ligaments associés, notament le ligament interepineux Le, assurent la fonction élastique de l'ensemble. Le débattement du point virtuel v par lequel passe théoriquement et instantanément la force F résultant de la charge statique augmentée des chocs dynamiques, s'effectue dans un ellipsoïde E limité par les débattements possibles le long des axes x-x' y-y' et z-z et des rotations X-Y et Z autour de ces axes, en notant que tous ces déplacements sont anormaux lorsqu'ils restent permanents et que les rotations sont normales dans les limites adimissibles généralement d^^-minFes selon le tableau ci-après Zones inclinaison Concernées Flexion Extension latérale Rotation Rachis cervical 60' 649 80 165' Rachis dorsal 35 50 peu étendue 20' Rachis lombaire 60' 45 limitée limitée Le point virtuel v peut donc se situer instantanément dans lEellipsolde E, image des débattements possibles maximum et la force @ se décompose elle-même en trois forces fl, f2 et f3 dont les points d'appui sont, d'une part, le disque Di et d'autre part les assises des apophyses articulaires Aad et Aag et le triangle ainsi constitué réalise l'assiette du système intervertébral. La figure 2 montre schématiquement un défaut intervertebral en flexion frelon lequel le disque Di est sollicité vers la partie externe et la figure 3 montre un défaut inverse où le disque est cette foi6 sollicité vers la partie interne ; dans les deux cas présentés connus on constate que l'assiette convenable n'est pas conservée 60it par écrasement vers l'avant (figure 2) (flexion) soit par écrasement vers l'arrière (figure 3) (extension). La figure 4 montre des diagrammes relatifs aux fonctions mécaniques des différents dispositifs d'amortissement qui peuvent etre envisagés. SWr cette figure, le diagramme A représente le cas d'un amortisseur idéal h accélération constante F # = forces appliquées - &alpha; = flèche) ; le diagramme B est representatif du ce d'un ressort classique où la force est proportionnelle a la @@@@@ @@ @@@@@@@@ @ montre un amortisseur type t"1 qu'a liquide visqueux sensiblement a accélération constante ; le diagramme C retenu dans le cadre de l'application de l'invention, résulte de la mise en oeuvre conjointe d'un ressort (8) avec un amortisseur (D) réalisant ainsi, au plus près, le cas type d'un amortisseur idéal. La prothèse intervertébrale représentée dans son ensemble sur la figure 5, comporte un corps de révolution oblong creux 1, cylindrique sur la figure, qui est fendu radialement et/ou hélicoïdalement comme représenté sur cette figure, afin de le rcndre élastique axialement et les sections 4 entre fentes 3 présentent une conformation polygonale, telle que rectangulaire dans l'exemple, tandis que les parties 2a supérieure et 2b inferieure sont massives et taraudées axialement, pas droite pas A gauche, pour recevoir des chapes filetées 5 et 6 et la partie centrale creuse du corps 1 est remplie au repos d'un produit viscoélastique d'amortissement 15 flué en débordement interfentes 15a de telle sorte que l'ensemble ainsi réalisé constitue un tendeur élastique avec amortissement, a réglage micrométrique blocable par des écrous autofreinés 7 et 8 tandis que les chapes 5 et 6, & oeilletons sur la figure, viennent s'encastrer dans les moyens d'ancrage 11 et 12 fixés dans les parties osseuses 9 et 10, qui peuvent par ailleurs être un endroit apte quelconque de chaque vertèbre. Chaque moyen d'ancrage peut être quelconque, mais préférentiellement tel que représenté sur la figure 5, constitue de moyens d'ancrage li et 12 comportant d'un côté une vis taraudPue lia ou 12a bloquée dans les on 9 ou 10 et d'un autre côté, une partie filetée llb ou 12b recouvrant les oeilletons des chapes 5 ou 6 qui se trouvent encastrés par l'effet de blocage des écrous autofreinés 13 ou 14. Bien évidemment l'aspect intérieur et extérieur du corps 1 est indifférent et c'est ainsi que, lorsque cet aspect extérieur est cylindrique selon la figure 5, des trous 2c sont menaces pour l'introduction de broches 16 permettant la mise en rotation ou l'immobilisation dudit corps 1 complétée par le blocage des écrous 7 et 8 également munis de trous Hans l'exemple présenté afin de permettre l'introduction desdites broches 16. On peut bien entendu envisager toute autre conformations extérieures telles que méplate, hExagonale... pour le corps 1 et/ou les écrous 7, 8. De même le corps 1 est rendu élastique axialement par des fentes qui peuvent être radiales et/ou hélicoldales en toute configuration et combinaison possibles, dans la mesure ou sont obtenus conjointement l'effet élastique recherché avec l'effet de rigidite souhaité. Ces deux effets peuvent être préprogrammés par des moyens informatiques resultant par exemple d'examens radio ou RNN préalables et permettre ainsi la conformation informatisee des fentes au moyen d'un usinage adequat par commandes numériques ceci pouvant avoir une certaine incidence sur les colts de réalisation ou la rapidité d'execution. Par ai1 leurs, la determination dimensionnelle du ressort constitué du corps 1 fendu, peut être aidée par les formulations en usage (normes...) telles que par exemple celle. données dans l'ouvrage Les Ressorts Hélicoldaux, RPt TechnoNathan-Lavoisier", en particulier pour lu prise en compte des contraintes admissibles # pour le matériau constitutif utilisé. Enfin une gaine protectrice souple 17 peut etre disposez le long du corps 1 de manière A éviter des risques de projection de brisures du produit viscoélastique 15, dans la masse ligamentaire environnante. La mise en oeuvre d'une telle prothèse intervertabrale permet de restaurer, dans une certaine mesure, leb débattements du point virtue; v a l'intérieur de l'ellipsoïde E et ce par sollicitation conjointe du rassort et du produit viscoelastique qui peut être un élastomère (par exemple) en notant que tous les materiaux utilisés sont biocompatibles comme relà est d'usage et que les dites prothèses peuvent etre disposées en nombres convenables notamment deux å deux entre chaque vertèbre aux lieux et emplacements convenables. REVENDICATIONS 1) Prothèse intervertébrale de stabilisation caractérisée en ce qu'elle comporte un corps de révolution oblong creux 1 tel que cylindrique fendu radialement et/ou hélicoïdalement afin de le rendre élastique axialement et les sections 4 entre fentes 3 présentent une conformation polygonale de préférence rectangulaire, tandis que les parties supérieures 2a et inferieure 2b dudit corps 1 sont massives et taraudées axialement pas a droite-pas à gauche pour recevoir des chapes filetées 5 et 6 et la partie centrale creuse du corps 1 est remplie au repos d'un produit viscoélastique d'amortlssement 15 flué en débordement interfen-es 15a ; I'ensemble constituant ainsi un tendeur élastique b amortissements et réglage micrométrique blocable par des écrous autofreinés 7 et 8 alors que les chapes 5 et 6 viennent 'encastrer dans les moyens ancrage il et 12 préfixés dans les parties osseuses 9 et 10. 2) Prothèse intervertébrale de stabilisation selon la revendication 1 caractérisée en ce que chaque moyen d'ancrage 11 ou 12 comporte d'un côté, une vis taraudeuse lia ou 12a bloquée dans les os 9 ou 10 et d'un autre côté une partie filetée llb ou 12b recevant une chape 5 ou 6 qui se trouve encastrée par l'effet de blocage d'écrous autofreinés 13 ou 14. 3) Prothese intervertébrale de stabilisation selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisée en ce que, lorsque le corps 1 et les écrou. autofreinés 7 et 8 sont cylindriques, des trous de réglage, de positionnement et de blocage 2c, 7a, Sa sont ménagés sur l'extérieur et recevable d'une broche 16. 4) Prothèse intervertébrale de stabilisation selon l'une quelconque des revendications 1 - 2 ou 3 caractérisée en ce que, lorsTIe le corps 1 et les écrous autofreinés 7 et 8 sont non cylindriques tel qu'hexagonaux par exemple, le réglage, le positionnement et le blocage seffectuent avec une clé plate ordinaire.