Brevet FR2846223A1 — publié le 20040430

DISPOSITIF DE LIAISON VERTEBRALE SOUPLE ET MODULAIRE COMPORTANT UN ELEMENT REGLABLE PERMETTANT DE TRAVAILLER DE MANIERE MULTIDIRECTIONNELLE DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne un dispositif de liaison vertébrale postérieure modulaire qui stabilise les vertèbres dans toutes les directions, amortit toutes les sollicitations mécaniques en ne bloquant aucun 10 degré de liberté. Ce dispositif stabilise les vertèbres en permettant un réglage de l'écartement intervertébral ainsi qu'un choix de rigidité compatible avec les trois modes de travaux: compression torsion, flexion. ART ANTERIEUR: On connaissait dans un art très antérieur de nombreux systèmes de fixations vertébrales postérieures rigidifiant un certain nombre de vertèbres en les privant de toute mobilité pour permettre ainsi d'encaisser toutes les contraintes mécaniques. Cependant, la première vertèbre adjacente à ce bloc rigide garde toute sa mobilité 20 et cette discontinuité brutale entre le bloc rigide et cette vertèbre libre engendre très souvent une hypersollicitation des éléments de liaison. Il s'en suit une accélération de la dégénérescence de ce niveau. Dans un art antérieur plus récent on évite de rigidifier ou de bloquer les vertèbres en proposant des dispositifs admettant une 25 certaine mobilité; C'est ainsi que le brevet EP 0669 109 AI propose un premier type de dispositif amortisseur comme le montre la figure 1 de cet art antérieur récent qui permet de stabiliser les vertèbres lors des sollicitations. Dans cette invention une corde sans rigidité au départ traverse les têtes de vis fixées aux vertèbres; 30 elle est mise en place puis tirée pour assurer une rigidité, des petites vis (moyens 8) permettent de conserver cette rigidité après mise en place, et tension de ce ligament de liaison ( moyen 1), l'inconvénient d'un tel système est de ne pas être modulaire. Si on est amené à le démonter, on est obligé de relâcher toute la chaîne vertébrale pour refaire un montage complet, ce qui présente d'énormes inconvénients, temps d'intervention allongés, difficulté de remise en place... tous ces ennuis indésirables lors d'une intervention sont résolus par la présente invention. Le brevet EP 0516567A, décrit et revendique un autre dispositif de stabilisation qui comprend un amortisseur possédant un corps avec un renflement et des extrémités sphériques moyen 1 10 de la figure 2 de l'art antérieur, ce dispositif fonctionne essentiellement en traction compression, l'élément amortisseur de ce dispositif peut comporter en son centre une tige précontrainte en fabrication pour pouvoir travailler sans se rompre dans le mode de travail précédemment explicité, ce dispositif outre les difficultés 15 de fabrication qui lui sont inhérentes est fragile dans les deux autre modes de travail que sont la flexion et la torsion. La présente invention résout ces difficultés par son aspect de démontage modulaire qui peut ne concerner qu'un seul espace entre deux vertèbres sans affecter les dispositifs voisins Contrairement aux 20 inventions citées de l'art antérieur, elle permet des actions localisées sur les éléments à bloquer, et ceux qui doivent rester souples dans la chaîne des liaisons intervertébrales, elle autorise aussi des amortissements suivant des angles et des directions privilégiés. La présente invention, en améliorant par la simplicité des 25 moyens mis en oeuvre et les fonctions des inventions de l'art antérieur notamment citées; à savoir: fonctionnement multidirectionnel et amortissement des sollicitations dynamiques, qui résolvent également les problèmes de manière simple et efficace Les dessins permettant de comprendre l'invention sont Figures 1 et 2 de la planche 1/8: inventions de l'art antérieur Figure 3 de la planche 2/8: schéma du dispositif de liaison vertébral avec ses moyens en vue éclatée Figures 4, 5, et 6 de la planche 2/8: vue en perpective du dispositif permettant aux vis d'être en diverses positions figure 4: vue de profil du dispositif permettant aux vis d'être en fermeture ( resserrement) figure 5:vue de profil du dispositif permettant aux vis d'être en réglage neutre ( vis parallèles) figure 6: vue de profil du dispositif permettant aux vis d'être en ouverture (écartement) figure 7 planche 3/8: moyen essentiel du dispositif en 15 position neutre figure 8 planche 3/8 moyen essentiel du dispositif en position angulaire pour resserrement ou écartement Figures 9,10,11 et 12 de la planche 4/8 détails des moyens suivants: figure 9: détail de la tête de vis figure 10:anneau fileté à six pans figure Il rondelle d'appui figure 12: anneau fileté à six pans assemblé avec la rondelle d'appui. (vue de dessous) Figure 13 de la planche 4/8 dispositif prêt à être assemblé 25 Figure 14 de la planche 6/8 montre le dispositif implanté Figure 15 de la planche 6/8 montre une vue de profil de plusieurs dispositifs implantés de manière récurente Figures 16 et 17 de la planche 7/8 montrent une variante du dispositif amortisseur ( vue de dessous) et monté sur les vis Figures 18 planche 8/8: chaîne du dispositif assemblé admetttant une angulation Dans un premier mode de réalisation, le dispositif de liaison vertébral souple et modulaire 1 est constitué de deux vis identiques 11 d'un système ou moyen de liaison 12 qui joue le rôle 5 d'amortisseur suivant trois degrés de liberté ( flexion, compression, torsion) dont la forme a été particulièrement étudiée pour assurer diverses fonctions: écartements ou resserrements des vis résistance aux contraintes 10 statiques et dynamiques de l'environnement dans ces diverses positions Le moyen 12 s'intègre dans la tête de vis 11,en restant solidaire de celle-ci; ses extrémités 125 s'intègrent parfaitement dans des cavités 111 des têtes de vis 11 conçues pour cette fonction, 15 la pièce de liaison 12 reste ainsi parfaitement prisonnière dans tous les cas, ceci grâce à des moyens tels que des anneaux filetés à six pans creux 13, qui viennent fermer les cavités 111 des têtes de vis. Pour éviter que le serrage de l'anneau fileté 13 vienne détériorer le moyen de liaison 12,une rondelle 14 est associée à un 20 pion de guidage 141 situé sur ladite rondelle 14. Ce pion de guidage 141 s'emboîte dans un orifice ajusté 142 placé sur l'anneau fileté 13, il assure ainsi une parfaite mise en place de l'ensemble; en évitant lors du serrage des effets de rotation préjudiciables au moyen 12. La combinaison de ces moyens 13 et 25 14 évite tout déchaussement de la pièce de liaison 12, vis à vis des têtes de vis.Le corps 124 du moyen de liaison 12 est de préférence cylindrique,il peut être une pièce moulée en matériau élastomère parfaitement adaptée aux diverses sollicitations qu'il subira au cours de sa vie. Il comporte des plans d'appui 1240 sur la vis 1 1( haut et 30 bas) dont on peut choisir au départ l'angle d'inclinaison. De chaque coté du corps 124 il existe au moins une face 1250 (verticale et de préférence plane ou à courbure imposée) qui comprend un dégagement horizontal 1200 qui permet au moyen 12 d'éviter de toucher les tissus environnant (fig 11). Le moyen de liaison 12 comporte deux extrémités 125 en forme de demicylindre inversés reliées au corps 124 par une liaison de préférence cylindrique 126 Le moyen de liaison 12 possède deux fonctions essentielles combinées -rigidité déterminée pour obtenir une bonne tenue mécanique lors des sollicitations notamment celles transmises par les vis -souplesse déterminée et combinée avec cette rigidité pour jouer le rôle d'amortisseur. En fonction des rigidités et de la souplesse à adopter on choisit les matériaux appropriés, dont la gamme peut aller de l'élastomère souple jusqu'à des matériaux métalliques tels que 15 acier inoxydable, titane, ou autre matériaux tels que composites avec ou sans fibres, pourvu qu'ils soient biocompatibles avec le milieu environnant.Ce moyen 12 doit pouvoir travailler soit: en traction compression uniquement, en flexion pure en torsion pure ou simultanément suivant les trois degrés de libertés dans les modes de travail combinés et précédemment cités. Ce moyen 12, satisfait aux précédentes fonctions, mais permet d'assurer de plus les fonctions suivantes: réglage optimisé de la distance 1 entre les 2 vis 1 1 réglage en resserrements ou en écartements des vis 11 à tête creuse (voir figures 2, 3 et 4) avec orientations angulaires possibles desdites vis 11. Il est également possible d'associer ou de combiner plusieurs 30 types de dispositifs 1 en choisissant un ou des moyens 12 de géométrie et de caractéristiques mécaniques différentes et appropriées à chaque cas. ceci, en fonction du positionnement du dispositif 1 à prendre en considération dans le milieu. Dans un deuxième mode de réalisation, le dispositif vertébral 1 souple et modulaire est constitué des moyens suivants qui améliorent les performances du dispositif 1 tout en gardant la configuration générale: de deux vis 1l' dont la tête est de forme cylindrique -d'un moyen 12' permettant une meilleure réponse mécanique et une plus grande élasticité en torsion et flexion. Ce moyen 12' est lui même constitué de deux composants -d'un moyen central 121':pièce fabriquée dans un alliage de caractéristiques particulières permettant à la fois d'obtenir solidité et souplesse, il s'agit d'un alliage titane nickel biocompatible du type Titane ASTM B 265- 98 grade 2, Nickel, selon la norme ASTM B39-79 -d'un moyen périphérique 122': pièce fabriquée en matériau élastique qui entoure le moyen 121' tout en trouvant appui sur les vis vertébrales 1l' en épousant la forme cylindrique de leur tête. La combinaison des moyen 121' et 122' donne les rigidités et souplesses désirées en évitant au moyen 121' le risque de subir 20 une rupture par flambage sans cette combinaison. Le moyen 12' a comme caractéristique de pouvoir se monter avec bon ajustage dans les têtes de vis (ouverture ou cavité 1 1 1') Le moyen 121' qui fait partie du moyen 12' est une tige 25 surmontée de deux têtes 121'a et b qui a comme autre caractéristique essentielle de pouvoir tourner dans l'ouverture 111', sans interférer avec l'autre tête voisine 121' b, ceci grâce aux rayons 1211' et 1212' spécialement étudiés pour cet effet, et situées aux extrémités 121' a et b; il est donc possible d'intervenir sur un 30 module sans interaction ni obligation d'agir sur les autres moyens 12' adjacents à celui sur lequel on agit. Il est donc possible d'orienter les moyens 12', les uns par rapport aux autres avec un angle pouvant aller de 0 à 300, ceci grâce au fait que les moyens 121 'a et b (extrémités de 121') peuvent s'orienter dans la cavité 111' des vis. Cette orientation des moyens 5 12' entre deux vis n'interfère en rien dans l'orientation du ou des moyens adjacents. L'aspect modulaire est donc ici fondamental: on peut changer un élément du moyen 12' sans intervention sur la chaîne 10 vertébrale qui reste en place. On peut également envisager l'assemblage de plusieurs dispositifs 1 comportant plusieurs moyens 12' et 11'. En plus des possibilités déjà décrites dans la combinaison de plusieurs dispositifs, ce second mode de réalisation apporte une 15 réponse mécanique appropriée en tolérant un désalignement relativement important des vis 11'. Cet aspect modularité en combinaison avec la rigidité et la souplesse apportées permettent des écartements et des orientations du dispositif 1 grâce au moyen 12' séparant les 2 vis, ce moyen est 20 primordial, il est interchangeable module par module sans perturber la chaîne intervertébrale. Dans ce deuxième mode de réalisation à noter que les anneaux filetés 13'viennent fixer le dispositif 12'aux têtes de vis par simple serrage des têtes 121' a et b 25 REVENDICATIONS 1- Dispositif de liaison vertébral souple et modulaire comportant deux vis d'accrochages aux vertèbres (1 1) caractérisé 5 en ce qu'il possède un moyen de liaison (12) fabriqué dans un matériau souple, ayant une forme particulière constitué d'un corps cylindrique (124) aux extrémités duquel on trouve deux têtes de fixation identiques et symétriques (125) permettant au moyen (12) 10 d'être facilement monté et démonté de manière modulaire, ledit moyen (12) jouant le rôle d'un amortissseur suivant trois degrés de liberté, la forme et les matériaux ayant été particulièrement étudiés pour assurer diverses fonctions essentielles notamment: écartements ou resserrements des vis, résistance aux contraintes statiques et 15 dynamiques de l'environnement dans diverses positions, grâce à son aptitude aux montages et démontages. 2- Dispositif de liaison vertébral souple et modulaire selon la revendication 1 caractérisé en ce que les extrémités (125) du moyen (12) s'intègrent parfaitement dans les cavités (111) des têtes de vis 20 (11) conçues pour cette fonction, ladite pièce de liaison (12) restant parfaitement prisonnière dans tous les cas, ceci grâce à des moyens tels que anneaux filetés à six pans creux (13) qui viennent fermer les cavités (111) des têtes de vis. 3- Dispositif de liaison vertébral souple et modulaire selon les 25 revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le moyen de liaison (12) est relié à une rondelle (14), elle même associée à un pion de guidage (141) situé sur ladite rondelle (14), ce pion de guidage (141) s'emboîtant dans un orifice de guidage ajusté (142) placé sur l'anneau fileté (13), cette combinaison de moyens assurant ainsi 30 une parfaite mise en place de l'ensemble, en évitant les effets de rotation et de déchaussement préjudiciables au moyen (12) lors des divers sollicitations appliquées ou subies. 4 -Dispositif de liaison vertébral souple et modulaire selon les revendications 1, 2 et 3 caractérisé en ce que le moyen de liaison (12) possède un corps (124) dont la forme est de préférence cylindrique, fabriquée en matériau élastomère parfaitement adaptée aux diverses sollicitations à subir, ledit corps (124) comportant des plans d'appui (1240) dont on peut choisir au départ l'angle d'inclinaison au moins une face (1250), de préférence plane ou à courbure 10 imposée, elle même comprenant un dégagement horizontal (1200) permettant audit moyen (12) de ne pas toucher les tissus environnants. -Dispositif de liaison vertébral souple et modulaire selon les revendication 4 caractérisé en ce que le moyen de liaison (12) 15 comporte deux extrémités (125) en forme de demi-cylindre inversés reliés au corps (124) par une liaison de préférence cylindrique (126) procurant ainsi deux fonctions essentielles -rigidité déterminée pour obtenir une bonne tenue mécanique lors des sollicitations notamment celles transmises par les vis -souplesse déterminée et combinée à cette rigidité pour jouer le rôle d'amortisseur. 6 -Dispositif de liaison vertébral souple et modulaire selon l'une quelconque des précédentes revendications caractérisé en ce 25 que le moyen (12) essentiel à ce dispositif est fabriqué dans un choix de matériaux dont la rigidité et la souplesse sont prédéterminées en fonction de chaque cas, la gamme et la nature de ces matériaux, pouvant aller de l'élastomère souple jusqu'à des matériaux très rigides par exemple métalliques tels que acier inoxydable, titane, 30 ou autres matériaux composites adaptés et biocompatibles avec le milieu environnant, ainsi que des matériaux composites contenant des fibres. - 7-Dispositif de liaison vertébral souple et modulaire (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il possède: -deux vis (11') dont la tête est de forme cylindrique -un moyen (12') composé lui-même de deux moyens (121' 5 et 122') permettant une bonne réponse mécanique de manière multidirectionnelle et une grande élasticité en torsion et flexion du dispositif (1) 8-Dispositif de liaison vertébral souple et modulaire (1) selon 10 la revendication 7 caractérisé en ce que que les moyens ('121') et (122') ont les caractéristiques mécaniques suivantes: moyen central (121'): pièce fabriquée dans un alliage de caractéristiques particulières permettant à la fois d'obtenir solidité et souplesse. moyen périphérique (122') pièce fabriquée en matériau élastique entourant le moyen (121'), tout en trouvant appui sur les vis vertébrales (11'), en épousant la forme cylindrique de leur tête, la combinaison des moyens (121' et 122') donnant les rigidités et souplesses désirées en évitant au moyen (121') le risque de subir 20 une rupture par flambage sans cette combinaison. 9-Dispositif de liaison vertébral souple et modulaire (1) selon les revendications 1, 7 et 8 caractérisé en ce que le moyen (121') est une tige surmontée de deux têtes (121'a et b) qui peut se monter avec un bon ajustage dans les têtes de vis (ouverture 111'). 10-Dispositif de liaison vertébral souple et modulaire (1) selon les revendications 1,7, 8 et 9 caractérisé en ce que le moyen (12') possède des têtes (121'a et b) ayant des rayons (1211' et 1212') situés aux extrémités desdites têtes (121' a et b) permettant une rotation dans l'ouverture (111 ') du moyen (12'), ceci se traduisant 30 par une possible intervention sur un module du dispositif (1) sans interaction ni obligation d'agir sur les autres moyens (12') du ou des modules adjacents. 11- Dispositif de liaison vertébral souple et modulaire (1) selon la revendication 10 caractérisé en ce que les modules (12') par l'orientation possible des moyens ( 121') dans l'ouverture (11 1') 5 de la vis (11') et selon la position des vis (11') dans la chaine vertébrale admettent un désalignement des uns par rapport aux autres, pouvant atteindre 300, ceci sans interférence avec les moyens adjacents.