Brevet FR2811543A1 — publié le 20020118

La présente invention concerne un implant intersomatique destiné notamment à immobiliser un greffon osseux entre deux vertèbres, et plus particulièrement une cage apte à contenir les greffons. Les domaines d'application de l'invention sont notamment les traitements chirurgicaux des disques dégénératifs. Ces traitements comportent généralement une intervention visant à bloquer ensemble deux vertèbres contiguës, et ce en interposant entre elles des greffons osseux qui, après que la greffe ait pris, les rendront solidaires. Cependant, compte tenu des contraintes mécaniques exercées sur les greffons par les deux vertèbres, ces derniers risquent notamment d'être expulsés ou de s'effondrer. Pour pallier cet inconvénient il est connu d'immobiliser les greffons au moyen de cages dont les extrémités supérieures et inférieures, contre les bords desquelles s'appuient les vertèbres, sont ouvertes de façon à permettre le contact des greffons avec le plateau vertébral supérieur et le plateau vertébral inférieur. Le blocage de deux vertèbres ensemble par un élément osseux présente l'avantage d'obtenir un élément vertébral dont les propriétés mécaniques sont homogènes. En particulier, la déformation élastique de l'ensemble ainsi formé, caractérisée par le module d'élasticité, est homogène. Or, les cages généralement utilisées sont en alliage de titane et le module d'élasticité de ces alliages est au moins dix fois supérieur au module d'élasticité de l'os des vertèbres. Ainsi, les cages intersomatiques, restant à demeure entre les vertèbres créent-elles une discontinuité des propriétés mécaniques dans l'ensemble formé par les deux vertèbres soudées. Afin de conserver une déformation élastique homogène on a proposé d'utiliser des cages en matériaux macromoléculaires dont les modules d'élasticité sont de l'ordre de ceux de l'os. Cependant, les cages, de forme générale annulaire, en matières plastiques, sont plus fragiles que les cages en alliage de titane et leur introduction à force entre les vertèbres peut provoquer la rupture de leur bord. La solution qui consiste à élargir leur bord diminue le volume disponible pour les greffons et donc la force de liaison entre les deux vertèbres. Un objet de la présente invention est de fournir un implant intersomatique en matériaux macromoléculaires de type cage présentant une ouverture supérieure et une ouverture inférieure du même ordre de grandeur que celles des cages en alliage de titane de façon à conserver une surface de greffe sensiblement égale. A cet effet, la présente invention propose un implant intersomatique apte à contenir au moins un greffon osseux et à être inséré dans l'espace intervertébral selon une direction prédéterminée, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une seule pièce comportant: - une première partie, de forme générale annulaire, entourant un évidement et présentant un bord supérieur et un bord inférieur, et, - une seconde partie de forme allongée selon son axe principal, constituant un élément de renfort reliant deux portions opposées en regard de ladite première partie, ladite seconde partie s'étendant selon ladite direction prédéterminée et divisant ledit évidement en deux logements aptes à contenir ledit greffon osseux, par quoi ledit implant conserve sa forme lorsqu'il est inséré à force dans ledit espace intervertébral. Ainsi, une caractéristique essentielle de l'implant intersomatique réside dans le renforcement de ladite première partie de forme générale annulaire par une seconde partie allongée située dans la direction prédéterminée d'enfoncement dudit implant entre les vertèbres. De la sorte, malgré les contraintes exercées sur la première partie lors de son impaction entre les vertèbres, et qui tendent à la déformer selon son plan moyen de façon à rapprocher les deux portions sensiblement opposées, ladite seconde partie conserve sa forme générale annulaire. En outre, les surfaces d'ouverture supérieure et inférieure, divisées en deux par ladite seconde partie sont du même ordre de grandeur que les surfaces d'un implant intersomatique en alliage de titane ce qui permet d'obtenir une surface de greffe sensiblement identique. Une autre caractéristique avantageuse de l'invention réside dans la réalisation d'une seconde partie présentant des bords inférieur et supérieur de forme curviligne dont les extrémités rejoignent respectivement lesdits bords inférieur et supérieur de ladite première partie et dont au moins la portion médiane fait saillie en dehors de l'espace défini par lesdits bords inférieur et supérieur de ladite première partie. Ainsi, I'implant est non seulement maintenu entre les vertèbres par contact des bords de ladite première partie contre les plateaux vertébraux, mais il est également maintenu par ladite deuxième partie de forme allongée qui fait saillie en dehors de ladite première partie et qui épouse la forme biconcave des plateaux vertébraux. L'immobilisation de l'implant objet de l'invention, entre les vertèbres est assurée de manière plus fiable que pour un implant classique présentant uniquement une structure annulaire. Selon un mode préférentiel de mise en oeuvre de l'invention ladite première partie est percée latéralement selon ledit axe principal de ladite seconde partie de façon à ménager un trou borgne se prolongeant dans ladite seconde partie, ledit trou borgne étant apte à recevoir un outil d'insertion. Comme on l'expliquera plus en détails, selon ce mode préféré de mise en oeuvre, l'insertion de l'implant se fait à force entre deux vertèbres adjacentes et il est nécessaire de maîtriser parfaitement la direction de l'insertion. Afin de conserver un angle d'impact constant, I'outil que l'on applique contre ledit implant est introduit dans un trou borgne qui se prolonge dans la seconde partie. Ainsi, I'extrémité de l'outil appliquée contre l'implant est prisonnière dudit implant durant l'impact et ne risque pas de perforer un tissu situé dans l'environnement de l'intervention. De façon avantageuse lesdits bords inférieurs et supérieurs desdites première et seconde parties présentent des cannelures aptes à constituer des points d'ancrage dans lesdites vertèbres. Ainsi, la portion aiguë des cannelures pénètre dans la paroi des plateaux vertébraux. De la sorte, I'implant est maintenu entre les vertèbres sans possibilité de jeu latéral, ce qui est favorable à la prise des greffons osseux. De manière préférentielle ladite première partie de forme générale annulaire présente au moins un axe de symétrie et avantageusement ladite seconde partie relie lesdites deux portions opposées de ladite première partie selon ledit axe de symétrie. Cette configuration permet d'adapter parfaitement l'implant à la forme des vertèbres et notamment des corps vertébraux. Ladite seconde partie étant disposée selon l'axe de symétrie, les contraintes exercées sur I'implant lors de l'impaction sont uniformément réparties. Selon un autre mode préférentiel de mise en oeuvre de l'invention, ladite seconde partie relie lesdites deux portions opposées de ladite première partie selon une direction faisant un angle compris entre O et 90 avec ledit axe de symétrie. Ainsi, I'insertion de l'implant entre les vertèbres peut se faire de manière plus aisée lorsque le niveau auquel elle est réalisée ne permet pas d'effectuer l'intervention symétriquement par rapport à la colonne vertébrale. En effet, il est toujours nécessaire d'enfoncer l'implant selon l'axe de ladite seconde partie pour ne pas rompre ladite première partie, et certains niveaux vertébraux ne sont accessibles que latéralement. Dans ce cas, ladite seconde partie est disposée de façon oblique par rapport à l'axe de symétrie dudit implant. Préférentiellement, ladite première partie présente une forme générale sensiblement hémicirculaire. Selon encore un autre mode préféré de mise en oeuvre de l'invention ladite pièce est moulée dans un matériau macromoléculaire. Ainsi, elle est produite à des conditions économiques avantageuses. Préférentiellement ladite pièce est en polyéther-éther-cétone, qui est facilement moulable et présente des propriétés élastiques proches de celles de l'os. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après de modes de réalisation particuliers de l'invention, donnés à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la Figure 1 est une vue schématique partielle latérale montrant la position de l'implant intersomatique, selon l'invention, entre deux vertèbres contiguës, - la Figure 2, est une vue schématique en perspective montrant l'implant intersomatique selon un premier mode de réalisation et partiellement, la portion de l'outil d'insertion appliquée contre l'implant, et, - la Figure 3 est une vue schématique en perspective montrant I'implant intersomatique selon un autre mode de mise en oeuvre. La Figure 1 illustre l'implant intersomatique inséré entre deux vertèbres contiguës. On se référera également à la Figure 2 pour décrire l'implant conforme à l'invention. L'implant intersomatique présente une première partie 10 vue de profil sur la Figure 1. Le versant antérieur Ra du rachis fait face à la paroi avant du corps et le versant postérieur Rp du rachis fait face à la paroi arrière du corps. L'implant intersomatique est destiné à immobiliser des greffons osseux entre deux vertèbres de façon à remplacer le disque intervertébral. Sur la Figure 1, le disque intervertébral DIV1 est représenté intact entre les vertèbre V2 et V3. Le canal rachidien s'étendant le long du rachis selon l'axe R contient la moelle épinière et on comprend, en raison de la fragilité de cette dernière, que l'insertion de l'implant entre deux vertèbres se fait, préférentiellement, selon une voie d'abord antérieure. C'est notamment le cas dans la majorité des interventions pour les hernies discales cervicales. Sur la Figure 2, o l'implant intervertébral est représenté de profil, on retrouve la première partie 10 de forme générale annulaire et définissant un évidement 11 divisé en deux par une seconde partie 16 de forme allongée selon un axe A, ladite seconde partie 16 reliant deux portions en regard de la première partie 10. Le bord supérieur 12 de la première partie 10 est sensiblement situé dans un plan parallèle au plan défini par le bord inférieur 14 de la première partie 10. Chacun de ces bords, 12, 14, lorsque l'implant est inséré entre les vertèbres, est en contact avec le plateau vertébral qui lui correspond. Les évidements 11 sont destinés à recevoir les greffons osseux qui sont en contact dans leur partie supérieure avec le plateau vertébral inférieur de la vertèbre supérieure et dans leur partie inférieure avec le plateau vertébral supérieur de la vertèbre inférieure. Ainsi, les greffons sont contenus et immobilisés entre les vertèbres de manière à permettre à la greffe de prendre et de solidariser l'ensemble. Ces greffons sont généralement des greffons corticaux prélevés sur la crête iliaque antérieure dont l'épaisseur correspond sensiblement à l'espace intersomatique. Il va de soi que, lorsque la liaison osseuse entre les vertèbres est établie, les implants intervertébraux restent à demeure et font partie intégrante de la liaison. Afin que l'implant soit aussi stable que possible après son insertion entre les vertèbres, la seconde partie 16, qui relie les deux bords opposés de la première partie 10, présente des bords inférieurs 18 et supérieurs 20 de forme curviligne faisant saillie en dehors de la première partie 10. Cette géométrie permet de respecter la forme biconcave de l'espace intersomatique et de constituer des points d'appui supplé- mentaires de l'implant contre les plateaux vertébraux dans leur partie centrale. En préalable à l'insertion de l'implant muni de ses greffons osseux, le disque intervertébral endommagé est extrait de manière à permettre l'enfoncement de l'implant. Ensuite l'implant est enfoncé dans l'espace intervertébral selon une direction prédéterminée. Cette direction prédéterminée dépend du niveau vertébral auquel l'intervention est réalisée et de l'indication thérapeutique. L'implant intersomatique tel que représenté sur la Figure 2 est destiné à être inséré sur le versant antérieur du rachis. Il présente un trou borgne 22 percé dans la paroi de la première partie 10 de forme annulaire et se prolonge dans la seconde partie 16 selon son axe principal A, lequel est confondu avec l'axe de symétrie S de la première partie 10. L'extrémité de l'outil d'insertion est introduite dans le trou borgne 22 et prend appui dans ladite seconde partie 16 de renfort de façon à maintenir et à guider l'implant lors de son enfoncement dans l'espace inter- somatique. En effet, une caractéristique essentielle de l'invention réside dans l'insertion de la seconde partie 16 de forme allongée dans la première partie afin de permettre à cette dernière de résister aux contraintes qui lui sont appliquées lors de l'impaction. Pour que la résistance de l'implant à la déformation soit optimale les impacts doivent être appliqués selon l'axe A de la seconde partie 16. Or, le trou borgne 22 maintient l'outil d'impaction dans une direction constante par rapport à l'implant, selon l'axe A de ladite pièce. Par ailleurs, le fait que l'extrémité de l'outil d'insertion soit partiellement solidaire de l'implant permet de maîtriser la trajectoire de l'implant entre les corps vertébraux. Le blocage de l'implant entre les vertèbres est fonction des forces de frottement s'exerçant à l'interface entre les bords 12, 14, 18 et 20 de la première partie 10 et de la seconde partie 16 et les plateaux vertébraux. Afin d'augmenter ces forces de frottement, les bords 12, 14, 18 et 20 présentent des cannelures formant des points d'ancrage dans les plateaux vertébraux. Selon un mode particulier de mise en oeuvre, les cannelures sont inclinées dans le sens opposé à la direction d'insertion, de sorte que dans le sens de l'insertion les forces de frottement de l'implant contre les vertèbres sont inférieures aux forces de frottement apparaissant dans le sens opposé. Ainsi, I'implant est il bloqué dans le sens opposé à sa direction d'insertion. La première partie 10 de forme annulaire tel que représentée sur la Figure 2 présente un axe de symétrie S, lequel est confondu avec l'axe de symétrie longitudinal de la seconde partie 16, ce qui permet une insertion perpendiculaire au versant antérieur du rachis. Par ailleurs, la forme générale de ladite première partie 10 est sensiblement hémi- circulaire de manière à correspondre sensiblement à la forme des plateaux vertébraux. Ainsi, la surface de greffe définie par l'implant est elle optimale. Selon un autre mode particulier de mise en ceuvre de l'invention, illustré par la Figure 3, la seconde partie 16 est oblique par rapport à l'axe de symétrie S de la première partie 10. De même, le trou borgne 22, perçant le bord latéral de la première partie 10 de forme annulaire, se prolonge dans ladite seconde partie 16 selon son axe A, oblique par rapport à l'axe de symétrie S. Cette configuration permet une insertion de l'implant selon une direction oblique par rapport au versant antérieur du rachis, ce qui peut être nécessaire pour certains espaces intervertébraux difficilement accessibles. Telle que représentée sur la Figure 3 la seconde partie allongée d'axe A et l'axe de symétrie S de la première partie forment un angle sensiblement égal à 45 . Cependant, la seconde partie peut être disposée de façon à former un angle compris entre 0 et 90 avec ledit axe de symétrie S. Selon un mode préféré de mise en ceuvre l'implant est réalisé dans un matériau macromoléculaire présentant des propriétés de déformabilité élastique proches de celles de l'os et plus précisément comprises entre celles de l'os cortical et celles de l'os spongieux. Le module d'élasticité ou module d'Young, est pour l'os spongieux de l'ordre de 0,1 GPa et pour l'os cortical de l'ordre de 12 GPa. Par conséquent, le matériau macromoléculaire est choisi parmi les matériaux synthétiques présentant un module d'élasticité compris entre 0,1 et 12 GPa. De manière préférentielle le matériau présente un module d'élasticité compris entre 1 et 6 GPa de façon à constituer un bon compromis pour lequel, lorsqu'il est inséré entre deux vertèbres, il ne procure aucune discontinuité dans les propriétés mécaniques élastiques de l'ensemble formé par les vertèbres et l'implant. Avantageusement, I'implant est moulé d'une seule pièce en polyéther-éthercétone. Ce matériau présente un module d'élasticité de 3,5 GPa. Le fait de pouvoir mouler l'implant est économiquement avantageux et permet de produire des cages intersomatiques à un coût inférieur aux coûts de production des cages en alliage de titane. Selon encore un autre mode particulier de mise en oeuvre, la surface ouverte de l'implant correspondant à la somme des surfaces définies par l'intersection d'un plan moyen de l'implant et desdits deux logements, divisée par la surface totale définie par l'intersection du plan moyen avec les contours de ladite première partie correspond à un ratio compris entre 0,75 et 0,95. REVENDICATIONS 1. Implant intersomatique apte à contenir au moins un greffon osseux et à être inséré dans l'espace intervertébral selon une direction prédéterminée, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une seule pièce comportant: - une première partie (10), de forme générale annulaire, entourant un évidement et présentant un bord supérieur (12) et un bord inférieur (14), et, - une seconde partie (16) de forme allongée selon son axe principal (A), constituant un élément de renfort reliant deux portions opposées en regard de ladite première partie (10), ladite seconde partie s'étendant selon ladite direction prédéterminée et divisant ledit évidement en deux logements aptes à contenir ledit greffon osseux, par quoi ledit implant conserve sa forme lorsqu'il est inséré à force dans ledit espace intervertébral. 2. Implant intersomatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite seconde partie (16) présente des bords inférieur (18) et supérieur (20) de forme curviligne dont les extrémités rejoignent respectivement lesdits bords inférieur (14) et supérieur (12) de ladite première partie (10) et dont au moins la portion médiane fait saillie en dehors de l'espace défini par lesdits bords inférieur (14) et supérieur (12) de ladite première partie (10) 3. Implant intersomatique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite première partie (10) est percée latéralement selon ledit axe principal (A) de ladite seconde partie de façon à ménager un trou borgne (22) se prolongeant dans ladite seconde partie (16), ledit trou borgne (22) étant apte à recevoir un outil d'insertion. 4. Implant intersomatique selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits bords inférieurs et supérieurs (12, 14, 18, 20) desdites première et seconde parties présentent des cannelures aptes à constituer des points d'ancrage dans lesdites vertèbres. 5. Implant intersomatique selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite première partie (10) de forme générale annulaire présente au moins un axe de symétrie (S). 6. Implant intersomatique selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite seconde partie (16) relie lesdites deux portions opposées de ladite première partie (10) selon ledit axe de symétrie (S). 7. Implant intersomatique selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite seconde partie (16) relie lesdites deux portions opposées de ladite première partie (10) selon une direction faisant un angle compris entre 0 et 90 avec ledit axe de symétrie (S). 8. Implant intersomatique selon l'une quelconque des reven- dications 5 à 7, caractérisé en ce que ladite première partie (10) présente une forme générale sensiblement hémicirculaire 9. Implant intersomatique selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite pièce est moulée dans un matériau macromoléculaire. 10. Implant intersomatique selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 9, caractérisé en ce que ladite pièce est en polyétheréther- cétone.