Brevet FR2745706A1 — publié le 19970912

La présente invention se rapporte aux prothèses intervertébrales et concerne plus particulière:nent celle assujetties aux vertèbres par des vis pédiculaires. Les prothèses de ce genre sont constituées en quasi-totalité de tiges rigides telles que celles représentées par exemple, dans de nombreux brevets. (î) L'expérience montre que des ruptures se produisent prématurèment du fait du nombre élevé de contraintes alternatives appliquées d'origines diverses (pilonement du à la marche, etc..) dépassant 10 000 000 cycles, ce qui nécessite trés souvent, le remplacement de la prothèse. Selon l'application des règles de fatigue des matériaux, la limite élastique d'un matériau donné diminue progressivement lorsque ledit matériau est soumis à un nombre de sollicitations alternées produisant la rupture aprés que soient apparus, dans le métal, une période de germination d'amorçages puis de fissures. La contrainte axiale appliquée à une tige rigide variera selon le même cycle en oscillant entre deux valeurs #max positive, sollicitation en traction et #min négative, sollicitation en compression; cette contrainte étant la contrainte alternée symétrique de fatigue axiale,la contrainte moyenne: # m = #max + #min étant nulle dans ce cas. 2 .# min est égal à - 6 max dans ce cas, selon la représentation conforme à la figure 1 ci-aprés. Les contraintes réelles exercées sur une prothèse à tige, en traction/compression/flexion/torsion sont de fait, encores plus contraignantes. (1) FR - 2693365/2692471/2687561/2684866/2682280/2680461/2676354/2659546/ 2659225/2658414/26584l3/2657775/256l992/26 50173/2645732/2645427/ 2642642/26404g3/2638e32/2636227/26a3177/2631 54o/22472O/2623390/ 2621476/2515095. PCT- 93-13722/93-12737/93-10726/93-10717/93-07823/89-08431/89-00028 88-06024. EP - 578320/565149/564046/558883/487895/487830/348581/330881/284559. Les prothèses intervertébrales rigides à tiges, bien que risquant d'être rompues prématurément, présentaient néamoins un avantage incontestable lié au fait qu'elles assuraient la conservation de la géométrie du trou de conjugaison intervertébral empêchant par la même, la compression des racines nerveuses. Afin d'éviter les risques de ruptures prématurées et d'amèliorer le confort du patient, on eut l'idée de substituer aux tiges rigides un dispositif d'amortissement pouvant être élastique. On trouve à cet effet, de nombreux brevets et publications (2) ainsi qu'une propre demande antérieure du demandeur (EP NO 95 40 0558), dans laquelle on prévoyait des systèmes élastiques avec amortissement, soit directionnels en vue de corriger certains défauts spécifiques tels que scolioses par exémple, soit encore omnidirectionnels. De tels systèmes souples amélioraient incontestablement le confort du patient, supprimaient pratiquement les risques de rupture mais introduisaient par contre, un défaut inhérent à leur souplesse même qui était de restreindre la géométrie du trou de conjugaison comprimant alors les racines nerveuses. Il restait à concevoir un système qui présentait les avantages des prothèses rigides, quant au respect de la géométrie du trou de conjugaison et des prothèses souples, et leur tenue mécanique ainsi qu'au confort apporté au patient. (2) - Three-dimensional properties of the human cervical... (European spine journal 1993) - A biomechanical analysis of short segment spinal...(Spine Vol 18 N. 5 PP 536/545 - 1993) - Tfree dimensional geometrical and mechanical...(Biomechanical Vol. 25 NO 10 P.P. 1164/1992) - Influence of geometrical factors...( European spine journal - 1994j - Comportement bio-mécar.ique d'uc ressort ir.ter-apophysa:-e vertébral (rachis 1993 - Vol.5 NO 2) -Clinical Bionechanical Vol. 7 NO 4 Nov '992. - Brevets: F 2681525/2683445/2674264/EP 516567/576379/538133/188954 L' invention sera bien comprise dans la suite du texte qui va montrer à l'appui des dessins annexés, une forme de réalisation de cette invention. La figure 1 représente conventionnellement, le graphique des contraintes apparaissant sur une pièce rigide soumise à des efforts de tractions/compression alternés. Les figures 2 et 3 représentent en coupe et vue latérale conventionnelles, la conformation de deux vertèbres telles que lombaires par exemple, La figure 4 représente schèmatiquement une tige rigide subissant un travail de traction/compression, la figure 5 un ressort hélicoidal subissant un travail équivalent ou l'on sait qu'il est soumis à une contrainte de cisaillement et la figure 6, le dispositif selon l'invention qui travaille cette fois en flexion. La figure 7a représente en vue latérale, l'un des deux dispositif selon l'invention disposé entre deux vertèbres et la figure 7b, est une coupe transversale selon a-a' dudit dispositif. La figure 8 est une section transversale selon b-b' de la vertèbre supérieure de la figure 7a. Les figures 2 et 3 montrent respectivement, une vue en coupe au niveau d?,ne interface normaentre un nucléus pulposus et deux vertèbres sus et sous jascentes et la vue en projection latérale selon F de cet ensemble vertébral. Selon la figure 2 on peut tout d'abord distinguer de manière connue: le corps vertébral repéré CV, le nucleus pulposus NP, l'apophyse épineuse AE, le ligament jaune LJ, la dure mère DM, l'espace épidural EE, puis la moelle épinière ME, donnant naissance aux ganglions rachidiens GR puis aux racines gauche RAg et droites RAd par les racines antérieures RAa et postérieures RAp. Les trous de corwugaison TGg (gauche) et TSd (droite) assurent normalement le passage des racines. Selon la figure 3 on peut reconnaltre tous les éléments repérés ci dessus avec en plus, les apohhyses articulaires antérieures AA, l'apophyse transverse AT, le corps vertébral supérieur CVs, le corps vertébral inférieur CVi; le nucléus pulposus NP étant représenté en position présumée normale. Une détérioration notée DET de ce nucléus pulposus NP et représentée en pointillé sur la figure 3, peut comprimer les racines hA et en tout état de cause nécessiter la pose d'une prothèse. C'est dans de tels cas que l'on recours soit aux prothèses rigides conventionnelles soit aux prothèses souples plus récentes, comme cela a déja été précédemment mentionné. Sur les figures 7a et 7b on voit le positionnement classique des vis pédiculaires notées 1-2 sur la vertèbre supérieure et 3 4 sur la vertèbre inférieure déterminant le positionnement 1-3 en partie droite et 2-4 en partie gauche. Ces vis pédiculaires incluent leurs colliers et leurs écrous de serrage de manière connue. Chaque dispositif selon l'invention repéré 5 dans son ensemble et représenté sur les figures 7 et 8, comporte une tige flexible centrale 6 entourée coaxialement et hélicoidalement, d'une pluralité de tiges flexibles 71,72 de section inférieure; toutes lesdites tiges flexibles étant asssujetties sur des capuchons supérieurs 81,et inférieur 82. Dans une forme de réalisation préférée donnée purement à titre d'exemple; la tige centrale 6 présente un diamètre de 2,2 mm et chaque tige périphérique 7...au nombre de 8, a un diamètre de 1,8 mm conduisant à un diamètre extérieur de capuchon 8 de 7 mm de diamètre pour une épaisseur de paroi de 0,6 mm; lesdits capuchons étant terminés par une calotte sphérique. le pas des hélices des tiges 7, est de l'ordre de 2 mm et la fixation de toutes les tiges sur leurs capuchons est assurpar soudage par faisceau d'électrons ou laser. La hauteur de chaque dispositif ainsi constitué, qui est de l'ordre de 46 mm ou plus pour 2 étages, 3 étages etc..., est compatible avec les écartements habituels entre vis pédiculaires de vertébres lombaires et peut bien entendu être adapté pour toutes autres fixations intervertébrales. On constate que le dispositif intervertébral flexible selon l'invention peut se substituer à tous les systèmes rigides ou élastiques existants relevant d'un mode de fixation par vis pédiculaires à colliers serrés par vis comme représenté sur les différentes figures. Il ne présente aucun des inconvènients précités soit de rupture pour les prothèses rigides soit de compression des racines pour les prothèses élastiques ou souples; ceci résultant de son mode de travail particulier en flexion assurant une rigidité suffisante associée à une certaine souplesse dans tous les mouvements exercés par le patient. Les matériaux utilisés sont biocompatibles et l'aspect extérieur est poli miroir ou mat. Des essais en fatigue effectués par le Laboratoire National D'Essais ont montré que la limite de fatigue de 10 cycles avait été dépassée, sans rupture, sur un dispositif selon l'invention ce qui caractèrise le fait que, statistiquement en conformité avec la courbe de Wohler, aucun changement structurel ne devrait plus apparaître au cours de la poursuite de l'essais. Le système offre une rigidité progressive dans les mouvements permis (plus l'amplitude du mouvement est grande, plus la force de flexion est grande). Enfin des greffons osseux (9) implantés au moment de l'intervention chirurgicale dans les interstices osseux, enrobent la prothèse de manière à reconstituer ainsi, un pont intervertébral de consolidation. REVENDICATIONS 1 - Dispositif prothètique à vis pédiculaires caractérisé en ce qu'il comporte une tige flexible centrale (6) entourée coaxialement et hélicoidalement d'une pluralité de tiges flexibles (71,72. ); lesdites tiges étant réunies et fixées solidairement en chacune de leur extrémité par un capuchon (81b,82), ce qui permet audit dispositif d'être fixé auxdites vis pédiculaires selon la manière habituelle. 2 - Dispositif prothètique à vis pédiculaires selon la revendication 1 caractérisé en ce que le mode de fixation des tiges (6-71,72...) dans les capuchons (81,82) est réalisé par soudage laser ou faisceaux d'électrons. 3 - Dispositif prothètique selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que le dispositif est réalisé en des matériaux biocompatibles et présente un état de surface poli miroir ou mat. 4 - Dispositif prothètique selon la revendication 1 caractérisé en ce que des greffons osseux (9) sont implantés dans les interstices et enrobent la prothèse de manière à consolider de pont intervertébral. 5 - Dispositif prothètique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'il peut intéresser plusieurs étages vertébraux.