Brevet FR2861581A1 — publié le 20050506

L'invention concerne une prothèse de disques intervertébraux destinée à remplacer le disque naturel assurant la liaison entre deux vertèbres de la colonne vertébrale. Les disques intervertébraux de la colonne vertébrale sont constitués: d'un élément central appelé nucleus pulposus enfermé dans un enroulement de fibres appelé annulus. Le disque assure la liaison entre deux corps vertébraux et i o contrôle les mouvements de flexion, d'inclinaison et de rotation de la colonne vertébrale. Ce disque est amené à se dégrader sous l'effet du temps, des efforts ou de certaines maladies dégénératives. Il en résulte alors un tassement et/ou un mauvais fonctionnement de celui-ci. Ceci peut entraîner différents types de pathologies occasionnant de multiples douleurs plus ou moins intenses ainsi que des handicaps plus ou moins importants. Le traitement de ce type de pathologie s'est longtemps limité à l'ablation du disque malade avec ou sans fixation de l'articulation concernée. Aujourd'hui il semble que le remplacement du disque par un élément mobile apporte un plus thérapeutique au patient opéré. Plusieurs types de prothèses ont été proposés pour remplacer le disque intervertébral, on peut distinguer quatre familles de prothèse discale: 1/ Prothèse à base de matériaux élastomères destinée à reproduire les mouvements du disque mais aussi ses fonctions amortissantes ( Brevet: WO/03/003952), 2/ Prothèse constituée de deux plateaux ( inférieur et supérieur) l'inférieur recevant un élément intermédiaire en dôme sphérique fixé sur celui-ci et s'articulant sur le plateaux supérieur qui possède une forme concave sphérique destinée à 1 o recevoir de façon congruente l'élément intermédiaire (brevet: 2 659 226), 3/ Prothèse constituée de deux plateaux (inférieur et supérieur) l'inférieur possédant une face supérieure plane sur laquelle peut glisser un élément intermédiaire dont la face inférieure est plane et la face supérieur est en dôme sphérique pour s'articuler sur la partie inférieure concave sphérique du plateau supérieur (brevet: W0/00/53127), 4 /Prothèse constituée de deux éléments concaves et en regard entre lesquels est disposée une lentille biconvexe assurant l'articulation des deux élément (brevet: DE 30 23 353). Les prothèses à base d'élastomère ont vite montré les limites de ce type de matériaux en terme de longévité. En effet, les différents essais ont montré une détérioration prématurée des éléments élastiques en présence. La technique semble donc s'orienter vers des systémes utilisant des matériaux conventionnels en chirurgie orthopédique ( Chrome-Cobalt, polyéthylène haute densité, titane). La prothèse (décrite dans le brevet 2659226) autorise parfaitement les mouvements de flexion et d'inclinaison de la colonne vertébrale, cependant elle ne permet pas la rotation selon un axe vertical (appelée rotation verticale dans la suite du document) car l'axe naturel de cette rotation n'est pas du tout confondu avec celui de la prothèse. Il en résulte des efforts anormaux sur les éléments entourant l'articulation (facettes articulaires, ligaments) risquant de provoquer des douleurs et des usures prématurées de ces éléments, il en résulte aussi un blocage de la rotation verticale de l'articulation. Les articulations adjacentes devront donc compenser cette absence de rotation en travaillant beaucoup plus, ceci est encore plus vrai dans le cas d'implantation de prothèses sur plusieurs disques. Les disques adjacents risquent donc de se détériorer plus vite entraînant les pathologies correspondantes. La prothèse (décrite dans le brevet: W0/00/53127) permettra aisément le mouvement de rotation verticale de la colonne grâce à son contact plan horizontal. Cependant, il est aisé de comprendre que ce contact plan ne guide pas la rotation verticale et qu'il autorise des mouvements de translation (glissement vers l'avant du plateau supérieur) dans le plan horizontal engendrant des efforts de cisaillement sur les éléments postérieurs de la colonne vertébrale (facettes articulaires).Les facettes articulaires étant des élément particulièrement hyperalgiques il va en résulter des douleurs postérieures importantes. La prothèse (brevet: DE 30 23 353) présente l'avantage de posséder deux surfaces mobiles améliorant les qualités de résistance à l'usure, cependant son concept présente des risques de descellement important par le mouvement d'écartement des plateaux lors des mouvements de la 1 o prothèse. Par ailleurs les prothèses connues possèdent des éléments sensiblement plans en contact avec les vertèbres qui n'ont pas de surfaces véritablement planes. Il en résulte des concentrations de contrainte sur de petites surfaces qui entraînent parfois une impaction des éléments dans les corps des vertèbres au contact. La présente invention remédie à ces inconvénients en proposant une solution autorisant et guidant la rotation d'axe vertical de l'articulation vertébrale. Ceci tout en évitant les mouvements de translation pure vers l'avant de la vertèbre supérieure par rapport à la vertèbre inférieure, qui induiraient des efforts de cisaillement nuisibles aux facettes articulaires postérieures de la colonne vertébrale. La présente invention est une prothèse de disque intervertébraux constituée de trois éléments, un plateau supérieur, un plateau inférieur et un élément intermédiaire, qui selon une première particularité a au moins un des plateaux qui possède sur sa surface interne au moins un guide permettant de faire coulisser 1' élément intermédiaire selon une trajectoire sensiblement en arc de cercle afin de permettre la rotation naturelle par rapport à l'axe vertical de io l'articulation vertébrale, le guidage peut-être complet ou unilatéral, c'est-à-dire autoriser une dé coaptation dans un sens uniquement. Par ailleurs, le guide peut posséder sur ses extrémités un rebord destiné à éviter la sortie en bout de course de l'élément intermédiaire. Un des plateau possède sur sa face interne une calotte sphérique en contact congruent avec le dôme sphérique de l'élément intermédiaire afin d'éviter les mouvements de translation. Cette particularité peut se déclinée selon quatre modes de réalisation non limitatifs: (a) Prothèse caractérisée en ce que le guide est une rainure dans laquelle vient se loger une partie de l'élément intermédiaire. (b) Prothèse caractérisée en ce que le guide est un rail qui vient se loger dans une partie de l'élément intermédiaire. (d) Prothèse caractérisée en ce que le guide est un rail de dimension légèrement inférieure à la rainure de l'élément intermédiaire dans laquelle il vient se loger, de façon à autoriser une dé coaptation des éléments. Par ailleurs, les éléments sont fabriqués dans des matériaux déjà éprouvés en chirurgie orthopédique afin d'éviter toute dégradation prématurée des éléments. Selon une autre particularité l'invention se caractérise en ce que au moins un plateau possède sur sa face externe une forme proéminente (un dôme par exemple) qui épouse la forme du plateau du corps vertébral de la vertèbre au contact, ceci est destiné à éviter les descellements et les enfoncements de la prothèse. Selon une autre particularité l'invention se caractérise en que au moins un plateau possède sur le centre géométrique de sa face externe un repère de préférence triangulaire destiné à repérer la position de la prothèse en vue de face et en vue de profil par imagerie aux rayons X pour contrôler le positionnement de la prothèse. Selon une autre particularité l'invention se caractérise en ce que le ou les parois latérales du guide présentent une inclinaison vers l'intérieur ou l'extérieur afin d'éviter l'expulsion de l'élément intermédiaire. Selon une autre particularité, l'invention se caractérise en ce que le plateau supérieur et le plateau inférieur peuvent être inversés. Selon une autre particularité, l'invention se caractérise en ce que l'élément intermédiaire peut être réalisé en plusieurs parties, chacune ayant des qualités spécifiques: résistance à l'usure, amortissement par exemple. Les éléments sont réalisés dans les matériaux utilisés classiquement en chirurgie orthopédique. Les plateaux sont en titane allié, en inox, en alliage de chrome-cobalt ou en céramique. Les éléments intermédiaires sont en polyéthylène, en céramique, ou en tout autre matériau connu pour ses qualités de résistance à l'usure et d'amortissement. Selon un mode de réalisation préféré, la prothèse se compose de trois éléments (deux plateaux et un élément intermédiaire) ; le plateau inférieur possède sur sa face supérieure une rainure en arc de cercle recevant un élément intermédiaire en polyéthylène qui peut coulisser librement le long de la rainure, la face supérieure de l'élément intermédiaire possède une forme convexe en contact avec la face concave inférieure du plateau supérieur. Le plateau supérieur possède sur sa face supérieure un dôme positionné sensiblement au milieu de la surface. Chaque plateau possède au centre géométrique de sa surface externe un triangle plat de petite dimension. Par ailleurs les plateaux possèdent sur leur pourtour, des trous, encoches ou formes particulières destinées à recevoir les instruments de mise en place de la prothèse. Les matériaux utilisés pour la fabrication de la prothèse sont ceux utilisés généralement en chirurgie orthopédique, les plateaux sont en titane allié ou dans un alliage de chrome-cobalt, l'élément intermédiaire est en polyéthylène haute densité ou en tout autre matériau connu lo pour ses qualités de résistance à l'usure, les plateaux seront revêtus sur ' leur surface externe de titane poreux et/ou d' hydroxyapatite. La description faite relativement aux dessins portés en 15 annexe donnera une vision plus claire de l'invention et de ses avantages. La figure 1(cas de la solution (a)) représente la prothèse avec une rainure (9) dans le plateau inférieur (2) dans laquelle vient se loger un élément intermédiaire (3). Il s'agit d'une vue de profil en coupe. Les vertèbres (101)et (102) au contact sont aussi représentées en vue de profil. La figure 2 (cas de la solution (a)) représente l'élément intermédiaire (3) et le plateau inférieur (2) avec sa rainure (9) en vue de dessus avec les vertèbres adjacentes (101) et (102) modélisées afin de définir la position du centre naturel de rotation d'axe vertical (100). La figure 3 (cas de la solution (a)) représente la prothèse avec la rainure (9) dans le plateau inférieur (2) en coupe AA. La figure 4 (cas de la solution (b)) représente la prothèse avec un rail (9) dans le plateau inférieur (2) sur lequel se loge une partie de l'élément intermédiaire (3) en vue de profil (coupe BB) implantée entre deux vertèbres (101) et (102). La figure 5 (cas de la solution (b)) représente la prothèse lo en coupe AA. La figure 6 (cas de la solution (b)) représente l'élément intermédiaire (3) et le plateau inférieur (2) avec son rail (9) en vue de dessus avec les vertèbres adjacentes (101) et (102) modélisées afin de définir la position du centre naturel de rotation d'axe vertical (100). La figure 7 (cas de la solution (c)) représente la prothèse avec l'épaulement (9) jouant le rôle de guide dans le plateau inférieur (2) en coupe BB, de profil. La figure 8 (cas de la solution (c)) représente le plateau 20 inférieur (2) avec son épaulement (9) et l'élément intermédiaire (3) en vue de dessus, de plus l'axe de rotation vertical (100) des vertèbres est représenté. La figure 9 (cas de la solution (d)) représente la prothèse avec le rail (9) dans le plateau inférieur (2) et la rainure (13) 25 dans l'élément intermédiaire (3) en coupe BB, de profil. La figure 10 (cas de la solution (d)) représente le plateau inférieur (2) avec son rail (9) et l'élément intermédiaire (3) avec sa rainure (13) surdimensionnée, en vue de dessus. La figure 11 représente une coupe de l'ensemble constitué du plateau (1,2) , du guide (9) et de l'élément intermédiaire (3). En référence aux figures 1, 2 et 3 le dispositif concerne le premier mode de réalisation (a), il comporte un plateau inférieur (2) dans lequel est taillé une rainure (9) de forme 1 o courbe (en arc de cercle par exemple), un élément intermédiaire (3) est placé dans cette rainure de façon à ce qu'il puisse glisser dans celle-ci selon le mouvement de rotation (200) d'axe (100). Cet élément intermédiaire (3) comporte sur sa partie supérieure une surface convexe sphérique (8) qui vient en contact avec le plateau supérieur (1) sur sa surface interne (7) concave sphérique. Le plateau inférieur (2) comporte au milieu de sa surface externe (10) une saillie (5) (triangulaire par exemple) destinée à être repérée par contrôle de face et de profil aux rayons X. Le plateau supérieur (1) présente sur sa surface externe (4) une forme de dôme destiné à épouser la forme du plateau de la vertèbre sus-jacente (101). Le plateau supérieur (1) comporte au milieu de sa surface externe (4) une saillie (5) de préférence triangulaire destinée à être repérée par un contrôle de face et de profil aux rayons X. On remarque sur la figure 1 que le plateau supérieur (1) a un mouvement de rotation (300) par rapport au plateau inférieur (2) correspondant sensiblement au glissement des facettes articulaires (103) des vertèbres (101) et (102), il s'agit du mouvement de flexion de la colonne vertébrale. En figure 2 on remarque que l'élément intermédiaire (3) décrit un mouvement de rotation (200) d'axe (100) sur le plateau inférieur (2) correspondant sensiblement au glissement des facettes articulaires (103) des vertèbres (101) et (102). La forme en dôme (8) de l'élément intermédiaire (3) entraîne dans son mouvement de rotation (200) le plateau supérieur (1), il s'agit du mouvement de rotation de la colonne vertébrale. En figure 3 on remarque que le plateau supérieur (1) décrit un mouvement de rotation (400) par rapport au plateau inférieur (2). Il s'agit du mouvement d'inclinaison latérale de la colonne vertébrale. En référence aux dessins fig 4, fig 5 et fig 6 le dispositif concerne le second mode de réalisation (b). Ses caractéristiques et son fonctionnement sont identiques ou similaires au premier mode de réalisation (a) à la différence que les pièces mâle et femelle du système de guidage entre le plateau inférieur et l'élément intermédiaire sont inversées. En effet le plateau inférieur possède un rail (9) sur lequel vient se guider l'élément intermédiaire (3). En référence aux dessins fig 7 et fig 8 le dispositif 25 concerne le troisième mode de réalisation (c). Dans ce cas de figure, le dispositif permet à l'élément intermédiaire (3) d'être guidé en rotation d'axe vertical (100) par rapport au plateau inférieur (2), mais de plus, il peut glisser vers l'arrière sur la surface interne (15) du plateau inférieur (2). Dans ces mouvements il entraîne le plateau supérieur (1) grâce au contact entre son dôme sphérique (8) et la surface interne (7) concave sphérique du plateau supérieur (1). Ce contact sphérique sert comme dans les cas précédents à reproduire les mouvements de flexion et d'inclinaison latérale de la colonne vertébrale. En référence aux dessins fig 9 et fig 10, le dispositif concerne le quatrième mode de réalisation (d). Dans ce cas de figure, le dispositif permet à l'élément intermédiaire (3) d'être guidé en rotation d'axe vertical (100) par rapport au plateau inférieur (2), mais de plus, il peut glisser vers l'arrière sur la surface interne (15) du plateau inférieur (2). Dans ces mouvements il entraîne le plateau supérieur (1) grâce au contact entre son dôme sphérique (8) et la surface interne (7) concave sphérique du plateau supérieur (1). Ce contact sphérique sert comme dans les cas précédents à reproduire les mouvements de flexion et d'inclinaison latérale de la colonne vertébrale. En référence à la figure (11), le guide (9) présente de préference une ou des parois latérales comportant une inclinaison vers l'intérieur ou l'extérieur afin d'éviter l'expulsion de l'élément intermédiaire (3). A titre d'exemple non limitatif le dispositif peut avoir des dimensions de 28 mm de longueur par 35 mm de largeur avec une hauteur moyenne de 10 mm et un angle en vue de profil de 7 . L'invention ci-dessus décrite est destinée à la chirurgie de la colonne vertébrale. REVENDICATIONS 1. Prothèse de disque intervertébral constituée de trois éléments, un plateau supérieur (1), un plateau inférieur (2) et un élément intermédiaire (3), caractérisée en ce que au moins un des plateaux (1,2) possède sur sa surface interne (7,15) au moins un guide (9) permettant de faire coulisser l'élément intermédiaire (3) selon une trajectoire sensiblement en arc de cercle afin de permettre la rotation naturelle par rapport à l'axe vertical (100) de l'articulation vertébrale. 2. Prothèse, selon la revendication 1, caractérisée en ce que la surface externe (4,10) d'au moins un plateau possède une forme proéminente qui épouse la forme de la vertèbre en contact. 3. Prothèse selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce que le guide est une rainure (9, fig 1 à 3) dans laquelle vient se loger une partie de l'élément intermédiaire (3). 4. Prothèse selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce que le guide est un rail (9, fig 4 à 6) qui vient se loger dans une partie de l'élément intermédiaire (3). 5. Prothèse selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce que le guide est un épaulement (9, fig 7, 8) permettant la possibilité de dé coaptation de l'élément intermédiaire (3). 6. Prothèse selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce que le guide est un rail (9, fig 9,10) de dimension légèrement inférieure à la rainure (13) de l'élément intermédiaire (3) dans laquelle il vient se loger, de façon à autoriser une dé coaptation des éléments. 7. Prothèse selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que la ou les parois 1 o latérales (11) du guide (9) présentent une inclinaison vers l'intérieur ou l'extérieur afin d'éviter l'expulsion de l'élément intermédiaire (3). 8. Prothèse selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce qu'au moins un des plateaux possède sensiblement au centre géométrique de sa surface externe une saillie (5) destinée à repérer et à contrôler la position de la prothèse en vue de face et en vue de profil. 9. Prothèse selon la revendication 7 caractérisée en ce que la saillie (5) est un parallélépipède triangulaire de faible epaisseur.