Brevet FR2805733A1 — publié le 20010907

L'objet de l'invention concerne une prothèse discale pour vertèbres cervicales, destinée à être substituée au disque fibro-cartilagineux assurant la liaison entre les vertèbres cervicales de la colonne vertébrale. Il est connu qu'un disque intervertébral peut subir des altérations, telles que tassement, déformation, déplacement ou usure et plus, généralement, une dégénérescence associée à des contraintes mécaniques qui lui sont appliquées et conduisent à une destruction anatomique et fonctionnelle du disque du segment vertébral. Cette altération discale modifie le comportement mécanique du disque et aboutit à une diminution de la hauteur de l'espace intersomatique, laquelle entraîne une perturbation de l'ensemble fonctionnel articulaire. Il en résulte instabilité induisant, en particulier, une réaction arthrosique, source de douleurs de processus ostéophytiques. Il a donc été proposé de remplacer le disque déficient par un disque artificiel dont différents types de réalisation ont été envisagés. Ainsi, il est connu, par exemple par le brevet FR 2 718 635, une prothèse discale pour vertèbres cervicales comprenant une première et une deuxième plaques destinées à être fixées à vertèbres cervicales voisines. Cette prothèse comporte également une rotule d'articulation interposée entre les deux plaques montées en position superposée. La rotule est composée d'une calotte sphérique réalisée en un matériau synthétique, tel que polyéthylène, montée sur l'une des plaques et destinée à coopérer avec une cupule sphérique aménagée sur l'autre plaque réalisée en un matériau métallique, tel qu'en titane par exemple. Si une telle prothèse cervicale permet de restaurer une hauteur convenable à l'espace intersomatique, la rotule d'articulation de cette prothèse présente des frottements importants la rendant sensible à l'usure, la conséquence de cette usure étant que cette prothèse ne donne pas entière satisfaction en raison de sa relative instabilité, notamment lors des mouvements de flexion. Il est connu, par ailleurs, notamment par le brevet US 5 562 738, une prothèse discale pour vertèbres lombaires comportant une première et une deuxième plaques de fixation aux vertèbres voisines, réalisées en un matériau métallique, tel qu'en titane. Entre les plaques, est interposée une rotule d'articulation comportant un premier insert monté sur l'une des plaques et composé d'une calotte sphérique coopérant avec une cupule sphérique d'un deuxième insert monté sur l'autre plaque. Les inserts sont réalisés en un matériau céramique biocompatible présentant des caractéristiques tribologiques améliorées, notamment en ce qui concerne sa résistance à l'usure. Toutefois, une telle prothèse discale pour vertèbres lombaires, ne se trouve pas adaptée pour remplacer le disque des vertèbres cervicales, dans la mesure où une telle prothèse ne permet pas aux vertèbres cervicales de retrouver leur mobilité naturelle. Il s'avère également que la rotule d'articulation presente une forme de réalisation relativement difficile à mener à bien et sensible aux phénomènes de brisure ou de fêlure, réduisant ainsi la durée de vie de la prothèse. L'objet de la présente invention vise donc à remédier inconvénients de l'état de la technique en proposant une prothèse discale pour vertèbres cervicales conçue pour présenter une durée de vie relativement longue, en etant pratiquement insensible aux phénomènes d'usure et de brisure, tout en étant adaptée pour autoriser une mobilité physiologique entre les deux vertèbres cervicales instrumentées. Pour atteindre un tel objectif, la prothèse selon l'invention est du type comportant - une première et une deuxième plaques destinées à être fixées à des vertèbres cervicales voisines, - et une rotule d'articulation interposée entre les deux plaques montées en position superposée, la rotule étant composée d'une calotte sphérique coopérant avec une cupule sphérique. Selon l'invention # la calotte sphérique est aménagée sur un premier insert, tandis que la cupule sphérique est aménagée sur un deuxième insert, # chaque insert est réalisé en un matériau céramique et possède une base de section droite transversale circulaire, # l'un des inserts est monté sur la première plaque, tandis que l'autre des inserts est monté sur la deuxième plaque, de manière que le centre d'articulation de la rotule se trouve sensiblement centré par rapport aux bords des plaques, en vue d'être centré dans le plan sagittal et dans le plan frontal des vertèbres, la cupule sphérique possède une surface de contact au moins égale à celle de la calotte sphérique et se trouve raccordée, une moulure annulaire, à la base de l'insert, et la plaque munie de l'insert présentant la calotte sphérique comporte un dégagement annulaire pour autoriser le débattement de la moulure annulaire de la cupule sphérique lors du mouvement des plaques. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples limitatifs, des formes de réalisation et de mise en oeuvre de l'objet de l'invention. La fig. 1 est une coupe en élévation d'un premier exemple de réalisation d'une prothèse conforme à l'invention. La fig. 2 est une vue intérieure prise sensiblement selon la flèche Fl, d'une première plaque faisant partie de la prothèse selon l'invention. La fig. 3 est une vue intérieure prise sensiblement selon la flèche FZ, d'une deuxième plaque faisant partie de la prothèse selon l'invention. La fig. 4 est une vue de dessus avec une coupe partielle de la prothèse illustrée ' la fig. 1. La fig. 5 est une vue en élévation d'un deuxième exemple de réalisation d'une prothèse selon l'invention. La fig. 6 est une vue de dessus de la prothèse illustrée à la fig. 5. Tel que cela ressort plus précisément des fig. 1 a 4, l'objet de l'invention concerne une prothèse discale 1 destinée à être implantée à la place d'un disque, entre deux vertèbres cervicales adjacentes. La prothèse cervicale 1 selon l'invention comporte une première plaque 2, dite supérieure dans l'exemple illustré, et une deuxième plaque 3, dite inférieure. Les plaques 2 et 3 sont destinées à être fixées à des vertèbres cervicales voisines et présentent chacune une face externe respectivement 21, 31 de dimensions sensiblement similaires et adaptée pour épouser approximativement le contour des surfaces articulaires associées. Chaque plaque 2, 3 comporte également une face interne, respectivement 22, 32 s'étendant en vis-à-vis l'une de l'autre. Chaque plaque 2, 3 présente une forme générale parallélèpipédique en possédant un bord postérieur respectivement 2a, 3a s'étendant à l'opposé d'un bord antérieur 2b, 3b, respectivement. Le bord antérieur 2b, 3b de chaque plaque 2, 3 est relié au bord postérieur 2a, 3a respectif, à l'aide de deux bords latéraux 2c, 3c opposés l'un de l'autre. De préférence, les bords 2a, 2b, 2c et 3a, 3b, 3c présentent un profil droit et sont reliés entre-eux par des congés de raccordement. De 'férence, le bord postérieur 2a, 3a de chaque plaque présente, dans un plan transversal T, un profil convexe, tandis que le bord antérieur 2b, 3b présente un profil concave. prothèse cervicale 1 selon l'invention comporte également rotule d'articulation 4 interposée entre les deux plaques 2 et 3 qui se trouvent montées en position superposée. La rotule d'articulation 4 est constituée par un premier insert 5 présentant calotte sphérique 6 et par un deuxième insert 7 présentant cupule sphérique coopérant avec la calotte sphérique 6. Chaque insert 5, 7 est destiné à être monté dans un logement 11, de préférence borgne, réalisé à partir de la face interne 22,32 de chaque plaque 2 et 3. Chaque insert 5, 7 présente une forme générale de révolution possède respectivement une base 12, 13 de section droite transversale circulaire dont l'une des extrémités est aménagée pour présenter la calotte sphérique 6 ou la cupule sphérique 8. La section droite transversale de la base 12, 13 de chaque insert 5, 7 constante ou, de préférence, décroissante à partir de la calotte sphérique 6 ou de la cupule sphérique 8. Selon cette dernière forme préférée de réalisation, chaque logement de réception 11 présente une forme conjuguée à celle de l'insert 5, 7 pour permettre un assemblage conique des inserts 5, 7 sur les plaques 2, 3. Bien entendu, il peut être envisagé un type d'assemblage différent pour les inserts, par exemple collage, par sertissage. Selon une forme de réalisation, il pourrait être prévu de monter au fond du logement borgne 11, un élément d'amortissement destiné à être interposé entre un insert et la plaque, de manière à amortir les sollicitations axiales exercées sur la prothèse. Selon une forme préférée de réalisation, l'insert 5 pourvu de la calotte sphérique est monté sur la plaque dite supérieure 2, tandis que l'insert 7 pourvu de la cupule sphérique 8 est monté sur la plaque inférieure 3. Une telle disposition permet à la rotule d'articulation 4 de mieux encaisser les efforts qu'elle subit. La calotte sphérique 6 est délimitée par une surface de contact présentant un rayon de courbure qui est égal au rayon de courbure de la surface de contact délimitant la cupule sphérique 8, de manière à former une articulation à rotule. La calotte sphérique 6 est reliée à la base 12 du premier insert 5 par l'intermédiaire d'un congé de raccordement 14, tandis que la cupule sphérique 8 est raccordée à la base 13 du deuxième insert 7 par l'intermédiaire d'un congé de raccordement formant une moulure annulaire 15. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, la cupule sphérique 8 possède une surface de contact au moins égale à celle de la calotte sphérique 6, d'obtenir une bonne tenue mécanique entre la calotte sphérique 6 et la cupule sphérique 8. En d'autres termes, la base 13 du deuxième insert 7 pourvu de la cupule sphérique 8, présente donc une section droite transversale circulaire supérieure à section droite transversale de la base 12 du premier insert 5 pourvu de la calotte sphérique 6, en raison de la présence de la moulure annulaire 15. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, la plaque 2 munie de premier insert 5 présentant la calotte sphérique 6, comporte un dégagement annulaire 18 bordant le logement 11 pour autoriser le débattement de la moulure annulaire 15 de la cupule sphérique 5, lors des mouvements des plaques 2, 3. Bien entendu, le premier insert 5 est monté sur la plaque 2, de manière à s'étendre en saillie par rapport à la face interne 22 pour permettre qu'il coopère avec la cupule sphérique 8. De même, le deuxième insert 7 est monté pour s'étendre en saillie par rapport à la face interne 32 de la plaque pour obtenir un débattement angulaire suffisant entre les plaques sans que celles-ci viennent en contact l'une contre l'autre. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, les inserts 5, 7 sont réalisés en un matériau céramique. De préférence, chaque insert 5, 7 réalisé en un matériau céramique de dureté différente. Par exemple, le deuxième insert 7 muni de la cupule sphérique 8 est réalisé en oxyde de zirconium (Zr02), tandis le premier insert 5 muni de la calotte sphérique 6 est réalisé en oxyde d'aluminium (A1203). Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, les inserts 5, 7 sont montés sur les plaques 2 et 3, de manière que le centre d'articulation de la rotule 4 se trouve sensiblement centré par rapport, d'une part, aux bords latéraux 2c, 3c des plaques pour être centré dans le plan sagittal ou antéro-postérieur S et, d'autre part, aux bords antérieur 2a, 3a et postérieur 2b, 3b des plaques, afin d'être centré dans le plan frontal F des vertèbres. Une telle disposition centrée du centre de rotation de la rotule 4 permet à la prothèse 1 de retrouver les mouvements naturels du disque intervertébral des vertèbres cervicales. Grâce au dimensionnement approprié de la rotule 4 et la position de son centre d'articulation, tel que défini ci-dessus, les efforts appliqués sur les surfaces en contact sont limités. Il est à noter que les surfaces en contact correspondent à la calotte sphérique 6 et à la cupule sphérique, pour un débattement angulaire égal ou inférieur à 10 degrés, de sorte que les frottements apparaissent toujours entre les inserts 5, 7, c'est-à-dire entre des surfaces réalisées en matière céramique. Il en résulte une usure réduite des inserts. La limitation de l'amplitude des mouvements est obtenue par mise en contact des plaques 2, 3 entre elles. Par ailleurs l'emboîtement de la calotte sphérique 6 à l'intérieur de la cupule sphérique 8 permet d'obtenir une stabilité pour l'articulation 4 tout en lui assurant une mobilité tridimensionnelle convenable pratiquement identique à celle d'un disque naturel. Les plaques 2, 3 peuvent être avantageusement exécutées en titane et les surfaces de contact avec les plateaux vertébraux des vertèbres, à savoir les faces externes 21, 31, sont de préférence recouvertes d'hydroxy apatite ou de titane à effet de surface par exemple, afin d'améliorer l'ancrage entre la prothèse et l'os adjacent. Il est à noter qu'il peut être prévu des plaques 2, 3 formes différentes adaptées à différents morphotypes possibles des corps vertébraux. Ainsi, il peut être prévu que la ou les plaques 2, 3 peuvent présenter des hauteurs différentes pour permettre de s'adapter à la hauteur de l'espace intersomatique ` rétablir. Par ailleurs, comme dans l'exemple illustré à la fig. 1, il peut être prévu que les faces externes 21, 31 plaques 2 et 3 présentent un profil plan équipé ou non d'éléments d'ancrage 20 dans les vertèbres. Dans l'exemple illustré aux fig. 1 et 4, chaque face externe 21, 31 possède des crans d'ancrage 20. Dans l'exemple illustré aux fig. 5, 6, la face externe 21 de la première plaque 2 comporte, en tant qu'élément d'ancrage 20, des crans parallèles entre-eux et au plan frontal F. Il peut être envisagé que la plaque supérieure 2 présente un profil convexe selon le plan sagittal, comme illustré à la fig. 5. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'une et/ou l'autre des faces externes 21, 31 des plaques 2, 3 est pourvue de deux picots d'ancrage non représentés et suffisamment longs pour traverser chaque plateau des vertèbres pour éviter un glissement de la cage. Tel que cela apparaît plus précisément aux fig. 2 et 4, chaque plaque 2, 3 est pourvue, sur ses bords postérieurs 2a, 3a de deux trous de positionnement 22 pour les embouts d'un outil assurant la préhension simultanée des deux plaques. Il est à noter que dans cette position, telle qu'illustrée à la fig. 1, les plaques 2, 3 forment un angle dans le plan sagittal S, pour faciliter l'introduction de la cage dans l'espace intersomatique. En effet, il apparaît que hauteur h de la prothèse 1 au niveau de sa face avant définie par les bords antérieurs 2b, 3b, est inférieure à sa hauteur H de sa partie arrière définie par les bords postérieurs 2a, 3a. Selon une caractéristique préférée de réalisation, les trous de positionnement 22 d'une même plaque convergent entre-eux pour faciliter le retrait de l'outil de positionnement. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Prothèse discale pour vertèbres cervicales, du type comportant - une première (2) et une deuxième (3) plaques destinées à être fixées à des vertèbres cervicales voisines, - et rotule d'articulation (4) interposée entre les deux plaques (2, 3) montées en position superposée, la rotule étant composée d'une calotte sphérique (6) cooperant avec une cupule sphérique (8), caractérisée en ce que # la calotte sphérique (6) est aménagée sur un premier insert (5), tandis que la cupule sphérique (8) est aménagée sur un deuxième insert (7), # chaque insert (5, 7) est réalisé en un matériau céramique possède une base (12, 13) de section droite transversale circulaire, # l'un des inserts (5, 7) est monté sur la première plaque (2), tandis que l'autre des inserts (5, 7) est monté sur la deuxième plaque (3), de manière que le centre d'articulation de la rotule (4) se trouve sensiblement centré par rapport aux bords des plaques, en vue d'être centré dans le plan sagittal (S) et dans le plan frontal (F) des vertèbres, la cupule sphérique (8) possède une surface de contact au moins égale à celle de la calotte sphérique (6) et se trouve raccordée, une moulure annulaire (15), à la base de l'insert, et la plaque munie de l'insert présentant 1a calotte sphérique (8) comporte un dégagement annulaire (18) pour autoriser le débattement la moulure annulaire (15) de la cupule sphérique (8) lors des mouvements des plaques. 2 - Prothèse discale selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque plaque (2, 3) est aménagée pour présenter un logement borgne (11) de reception pour un insert. 3 - Prothèse discale selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que chaque insert (5, 7) possède une base (12, 13) dont la section droite transversale circulaire décroît à partir de la calotte sphérique (6) ou de la cupule sphérique (8), et se trouve adaptée au logement borgne (11) de profil conjugué. 4 - Prothèse discale selon la revendication 1, caractérisée en que chaque insert (5, 7) est réalisé en un matériau céramique de dureté différente. 5 - Prothèse discale selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'insert muni de la cupule sphérique (8) est réalisé en oxyde de zirconium, tandis que l'insert muni de la calotte sphérique (6) est réalisé en oxyde d'aluminium. 6 - Prothèse discale selon la revendication caractérisée en ce qu'elle comporte un élément d'amortissement monté dans le fond du logement borgne (11) destiné à être interposé entre l'insert et la plaque. 7 - Prothèse discale selon la revendication caractérisée en ce que la plaque (2) équipée de la calotte sphérique (6) s'étend dessus de la plaque (3) équipée de la cupule sphérique (8). 8 - Prothèse discale selon la revendication 1 caractérisée en ce que la plaque (2) s'étendant au-dessus de l'autre plaque (3) présente une face externe supérieure présentant un profil convexe selon le plan sagittal (S). 9 - Prothèse discale selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque plaque (2, 3) possède une face externe de profil plan. 10 - Prothèse discale selon la revendication 8 ou 9, caractérisée en ce que la face externe de l'une et/ou de l'autre des plaques est pourvue de crans d'ancrage (20) dans les vertèbres. 11 - Prothèse discale selon la revendication caractérisée en ce que les crans d'ancrage (20) sont constitués par des nervures parallèles entre elles et par rapport aux bords postérieurs des plaques. 12 - Prothèse discale selon la revendication 8 9, caractérisée en ce que la face externe (21, 31) de l'une et/ou l'autre des plaques est pourvue deux picots permettant d'éviter le glissement de la cage. 13 - Prothèse discale selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque plaque (2, 3) est pourvue sur ses bords postérieurs, de deux trous de positionnement (22) pour les picots d'un outil assurant la préhension simultanée des deux plaques qui dans cette position, forment dans le plan sagittal un cône d'introduction. 14 - Prothèse discale selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque plaque (2, 3) présente un bord antérieur (2b, 3b) profil concave dans le plan transversal.