Brevet FR2864763A1 — publié le 20050708

L'objet de l'invention concerne une prothèse discale pour vertèbres destinée à être substituée au disque fibro-cartilagineux assurant la liaison entre les vertèbres de la colonne vertébrale. Un disque intervertébral qui est constitué d'un élément déformable appelé nucleus pulposus entouré de plusieurs couches fibreuses élastiques, 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. Il s'ensuit une destruction anatomique et fonctionnelle du disque et 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 une instabilité induisant, en particulier, une réaction arthrosique, source de douleurs et de processus ostéophytiques. Il a donc été proposé de remplacer le disque déficient par un disque artificiel conçu pour tenter de reproduire la cinématique du mouvement naturel. Ainsi, le brevet US 5 562 738 décrit une prothèse discale 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 ne permet pas aux vertèbres de retrouver leur mobilité naturelle. En effet, une telle prothèse possède des débattements limités selon certains plans qui dépendent des formes dissymétriques de réalisation de la rotule d'articulation. A cet égard, la rotule d'articulation présente 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. Afin de réaliser une prothèse reproduisant au mieux la cinématique du mouvement naturel, le brevet FR 2 730 159 décrit une prothèse comportant un noyau intermédiaire présentant deux faces sphériques orientées dans le même sens mais présentant des rayons différents. Un tel noyau intermédiaire est destiné à glisser sur une surface convexe appartenant à un plateau inférieur. Le noyau présente également une surface supérieure convexe sur laquelle glisse le plateau supérieur. Le noyau présente ainsi une mobilité dans le plan horizontal, de sorte qu'il est à même de s'écarter d'un côté lorsque les plateaux se rapprochent de l'autre côté. Une telle prothèse présente toutefois l'inconvénient d'une éjection du noyau vers l'extérieur de la prothèse. Pour interdire l'éjection du noyau de la prothèse, le brevet FR 2 659 226 décrit une prothèse dont le plateau supérieur présente une face concave qui vient glisser sur un noyau polyéthylène en forme de calotte sphérique, immobilisé dans une cavité du plateau inférieur. Les plateaux inférieur et supérieur en titane sont munis chacun d'ailerons d'ancrage dans une vertèbre respective pour éviter tout risque de désassemblage. Le débattement angulaire des plateaux inférieur et supérieur est limité par l'intermédiaire de collerettes à double redans de sections complémentaires situées respectivement sur le pourtour du plateau supérieur et sur le pourtour du plateau inférieur. Une telle prothèse ne donne pas satisfaction en pratique dans la mesure où les collerettes à double redans sont destinées à venir s'imbriquer l'une dans l'autre lors du décalage angulaire maximum entre les plateaux, ce qui conduit à des mouvements d'emboîtement avec frottement, voire blocage. De plus, une telle prothèse impose une implantation dans les plateaux vertébraux relativement traumatisante et ne permet pas d'assurer le transfert optimal de la poussée de la vertèbre supérieure sur la vertèbre inférieure. Enfin, l'interface de contact entre le noyau polyéthylène et un plateau en titane ne peut que se dégrader dans le temps et modifier la mobilité de la prothèse. Là présente invention vise donc à remédier aux inconvénients énoncés cidessus en proposant une prothèse de disque intervertébral pour vertèbres conçue pour reproduire aussi fidèlement que possible les mouvements naturels du disque et permettre d'assurer la transmission optimale de la poussée de la vertèbre supérieure sur la vertèbre inférieure tout en offrant un contrôle du débattement angulaire relatif entre les vertèbres. Pour atteindre un tel objectif, la prothèse selon l'invention comporte: une première et une deuxième plaques destinées à être fixées à des vertèbres voisines, - et une rotule d'articulation interposée entre les deux plaques montées en position superposée, de manière que les faces internes de ces plaques se trouvent tournées l'une vers l'autre, la rotule étant composée d'une calotte sphérique coopérant avec une cupule sphérique. Selon l'invention, la première plaque dite porteuse possède dans le plan frontal, une dimension supérieure à la dimension correspondante de la deuxième plaque, de manière à constituer par sa face interne une butée pour la deuxième plaque et par sa face externe une portée pour la vertèbre plus importante que celle présentée par la deuxième plaque. Selon une caractéristique avantageuse de réalisation, la prothèse discale possède dans le plan horizontal une forme sensiblement trapézoïdale dont la grande base délimite le bord antérieur de ladite plaque tandis que la petite base délimite le bord postérieur de la plaque. Avantageusement, la deuxième plaque possède dans le plan horizontal une forme sensiblement parallélépipédique. Selon une variante préférée de réalisation, les plaques sont dimensionnées de telle manière que: E/d = E/D1 pour A1/A2 > 0,5. Avec E: distance entre les deux faces internes des plaques. d: largeur de la plaque supérieure dans le plan frontal. D1: longueur de la plaque supérieure dans le plan sagittal. Al: angle maximal de débattement entre les plaques dans le plan frontal. A2: angle maximal de débattement entre les plaques dans le plan sagittal. Par exemple, la première plaque possède une face interne de profil plan dans le plan frontal et une face externe de profil convexe dans le plan frontal. Selon une variante de réalisation, l'une des plaques comporte, sur sa face interne, un anneau élastique de contact avec la face interne de l'autre plaque. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite cidessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La Figure 1 est une vue de face dans le plan frontal d'un premier exemple de réalisation d'une prothèse conforme à l'invention en position médiane. La Figure 2 est une vue en coupe dans le plan frontal de la prothèse conforme à l'invention, en position inclinée. La Figure 3 est une vue de côté dans le plan sagittal d'une prothèse conforme à l'invention en position médiane. La Figure 4 est une vue en coupe dans le plan sagittal d'une prothèse conforme à l'invention en position inclinée. La Figure 5 est une vue dans le plan horizontal ou coronal d'une prothèse conforme à l'invention. Les Figures 6 et 7 sont des vues en coupe respectivement dans le plan 15 frontal et dans le plan sagittal d'un deuxième exemple de réalisation d'une prothèse conforme à l'invention en position inclinée. Les Figures 8 et 9 sont des vues en coupe respectivement dans le plan frontal et dans le plan sagittal d'un troisième exemple de réalisation d'une prothèse conforme à l'invention en position inclinée. Tel que cela ressort des Fig. 1 à 5, l'objet de l'invention concerne une prothèse discale 1 destinée à être implantée à la place d'un disque entre deux vertèbres adjacentes. La prothèse discale 1 selon l'invention comporte une première plaque 2 dite inférieure dans l'exemple illustré et une deuxième plaque 3 dite supérieure. Les plaques 2, 3 sont destinées à être fixées à des vertèbres voisines et présentent chacune une face externe respectivement 21, 31 et une face interne respectivement 22, 32 s'étendant en vis-à-vis l'une de l'autre. De préférence, les plaques 2, 3 sont réalisées en titane ou en alliage de titane. Conformément à l'invention, la première plaque 2 dite porteuse possède transversalement une dimension D supérieure à la dimension d correspondante de la deuxième plaque 3. Ces dimensions d, D sont prises selon une direction transversale qui est l'intersection entre le plan horizontal T et le plan frontal F pris en considération des plans anatomiques. La première plaque 2 constitue ainsi par sa face interne 22 une butée pour la deuxième plaque 3 et par sa face externe 21 une portée pour la vertèbre, plus importante que celle présentée par la deuxième plaque 3. Ainsi, tel que cela ressort plus précisément de la Fig. 5, la plaque porteuse 2 possède dans le plan horizontal T une forme sensiblement trapézoïdale dont la grande base délimite le bord antérieur 2a tandis que la petite base délimite le bord postérieur 2b de la plaque. Le bord postérieur 2b est raccordé au bord antérieur 2a par des bords divergents 2c. De préférence, les bords antérieurs 2a et postérieur 2b sont reliés aux bords divergents 2c par des congés de raccordement. Par ailleurs, la première plaque 2 possède une face interne 22 de profil plan dans le plan frontal F et une face externe 2r de profil convexe dans le plan frontal F. La deuxième plaque 3 possède dans le plan horizontal T une forme sensiblement parallélépipédique présentant un bord antérieur 3a et un bord postérieur 3b étant sensiblement parallèles et confondus en position de superposition avec respectivement les bords antérieur 2a et postérieur 2b de la première plaque 2. Le bord antérieur 3a est raccordé au bord postérieur 3b par l'intermédiaire de deux bords de liaison 3c sensiblement parallèles entre eux. De préférence, les bords antérieurs 3a et postérieur 3b sont reliés aux bords de liaison 3c par des congés de raccordement. Tel que cela ressort clairement des Fig. 1, 2, 5 la première plaque 2 déborde ainsi dans le plan horizontal T de part et d'autre des bords de liaison 3c de la deuxième plaque 3. La prothèse discale 1 selon l'invention comporte également une rotule d'articulation 4 interposée entre les deux plaques 2 et 3 qui se trouvent montées en position superposée. Dans l'exemple de réalisation illustré aux Fig. 1 à 5, la rotule d'articulation 4 est constituée par un premier insert 5 présentant une calotte sphérique 6 et par un deuxième insert 7 présentant une cupule sphérique 8 coopérant avec la calotte sphérique 6. Chaque insert 5, 7 est destiné à être monté dans un logement 11, par exemple borgne, réalisé à partir de la face interne 22, 32 de chaque plaque 2, 3. Chaque insert 5, 7 possède une forme générale de révolution et présente 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. Selon une forme de réalisation, les inserts 5, 7 sont réalisés en un matériau céramique ou en polyéthylène. Il ressort de la description qui précède que la plaque porteuse 2 possède selon la direction transversale une largeur plus importante que la deuxième plaque 3 de manière à constituer d'une part une surface plane de butée pour la deuxième plaque 3 et d'autre part une surface de portée plus importante avec le plateau intervertébral associé. Tel que cela ressort clairement des figures 2 et 4, les positions de butée de la prothèse, aussi bien dans le plan frontal que dans le plan sagittal, sont déterminées par la mise en contact des plaques 2, 3 entre-elles. Selon une caractéristique préférée de réalisation, la prothèse est dimensionnée de telle manière que: E/d = E/D1 pour Al/A2 > 0,5. Avec E: distance entre les deux faces internes 22, 32 des plaques 2, 3. d: largeur de la plaque supérieure 3 dans le plan frontal. D1: longueur de la plaque supérieure 3 dans le plan sagittal. Al: angle maximal de débattement entre les plaques 2, 3 dans le plan frontal. A2: angle maximal de débattement entre les plaques 2, 3 dans le plan sagittal. Un tel dimensionnement permet de réaliser une prothèse présentant des débattements contrôlés qui correspondent sensiblement aux mouvements naturels 20 du disque. Dans l'exemple illustré aux Fig. 1 à 5, la calotte sphérique 6 et la cupule sphérique 8 sont réalisées sur des inserts 5, 7 rapportés sur les plaques 2, 3. Les Fig. 6 et 7 illustrent une autre variante de réalisation dans laquelle la calotte sphérique 6 fait partie intégrante d'une plaque, à savoir supérieure 3 dans l'exemple illustré. Selon cette forme de réalisation, la calotte sphérique 6 est réalisée en titane tandis que la cupule sphérique 8 est aménagée dans un insert 7 réalisé en céramique ou en polyéthylène. Dans les exemples qui précèdent, la calotte sphérique 6 est montée sur la plaque supérieure 3 tandis que la cupule sphérique 8 est portée par la plaque inférieure 2. Les Fig. 8 et 9 illustrent une autre variante de réalisation dans laquelle, la cupule sphérique 8 est portée par la plaque supérieure 3 tandis que la calotte sphérique 6 est portée par la plaque inférieure 2. Avantageusement, il est à noter que l'une des plaques 2, 3 peut comporter sur sa face interne 22, 32 un anneau élastique de contact avec la face interne de l'autre plaque. Un tel anneau élastique peut être monté dans une gorge entourant la calotte sphérique 6 et/ou la cupule sphérique 8 en étant aménagée sur une face interne 22, 23. 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, du type comportant: - une première (2) et une deuxième (3) plaques destinées à être fixées à des vertèbres voisines, - et une rotule d'articulation (4) interposée entre les deux plaques (2, 3) montées en position superposée, de manière que les faces internes (22, 32) de ces plaques se trouvent tournées l'une vers l'autre, la rotule (4) étant composée d'une calotte sphérique (6) coopérant avec une cupule sphérique (8), caractérisée en ce que la première plaque (2) dite porteuse possède transversalement, une dimension (D) supérieure à la dimension (d) correspondante de la deuxième plaque (3), de manière à constituer par sa face interne (22) une butée pour la deuxième plaque (3) et par sa face externe (21) une portée pour la vertèbre plus importante que celle (31) présentée par la deuxième plaque (3). 2 - Prothèse discale selon la revendication 1, caractérisée en ce que la plaque porteuse (2) possède dans le plan horizontal (T) une forme sensiblement trapézoïdale dont la grande base délimite le bord antérieur (2a) de ladite plaque tandis que la petite base délimite le bord postérieur (2b) de la plaque. 3 - Prothèse discale selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la deuxième plaque (3) possède dans le plan horizontal (T) une forme sensiblement parallélépipédique. 4 - Prothèse discale selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les plaques (2, 3) sont dimensionnées de telle manière que: E/d = E/D 1 pour Al/A2 > 0,5. Avec E: distance entre les deux faces internes (22,32) des plaques (2, 3). d: largeur de la plaque supérieure (3) dans le plan frontal. D1: longueur de la plaque supérieure (3) dans le plan sagittal. Al: angle maximal de débattement entre les plaques (2, 3) dans le plan frontal. A2: angle maximal de débattement entre les plaques 2, 3 dans le plan sagittal. - Prothèse discale selon la revendication 1, caractérisée en ce que la première plaque (2) possède une face interne de profil plan dans le plan frontal (F) et une face externe de profil convexe dans le plan frontal (F) . 6 - Prothèse discale selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'une des 5 plaques (2, 3) comporte, sur sa face interne (22, 32), un anneau élastique de contact avec la face interne de l'autre plaque.