Brevet FR2898487A1 — publié le 20070921

PRC)THESES DE DISQUES INTERVERTEBRALES La présente invention concerne des prothèses de disques intervertébrales. Des dégénérescences dues à un traumatisme, des maladies ou la vieillesse conduisent fréquemment au remplacement d'un disque intervertébral. Ces dégénérescences peuvent entraîner une altération de l'espace naturel entre deux vertèbres. Le rétrécissement de cet espace naturel peut entraîner une pression qui s'exerce sur certains nerfs, et par conséquent des douleurs peuvent apparaître. Une prothèse de disque peut être utilisée pour maintenir l'espace naturel entre deux vertèbres. Elle doit aussi permettre aux vertèbres de se déplacer l'une par rapport à l'autre selon un mouvement naturel. Notamment elle doit permettre un mouvement de rotation axial qui correspond en partie au mouvement de rotation du tronc ou du cou en cervical du corps humain, un mouvement antéropostérieur qui correspond à un mouvement de flexion ou d'extension de la partie supérieure du corps ou de la tête en cervical, et un mouvement latéral qui correspond à une inclinaison de la partie supérieure du corps, ou du cou en cervical. Les plateaux supérieur et inférieur d'une prothèse de disque sont en appui sur les vertèbres et avec le temps s'y fixent grâce aux traitements de 25 surface et aux aspérités dont ils sont généralement pourvus. EP-A1-1 344 508 décrit une prothèse de disque intervertébral comportant un plateau supérieur, un plateau inférieur présentant une surface d'appui, un élément intermédiaire comportant une surface inférieure et une surface supérieure présentant une partie sphérique, le plateau supérieur 30 présentant une empreinte complémentaire de la partie sphérique et venant au contact de la partie sphérique de manière à définir une liaison rotule entre le plateau supérieur et l'élément intermédiaire, la surface inférieure de l'élément intermédiaire venant au contact de la surface d'appui. L'élément intermédiaire peut se déplacer d'avant en arrière sur la surface d'appui du plateau inférieur. Cependant ce type de prothèses n'offre pas le confort et la robustesse souhaités, notamment lors de chocs violents. La présente invention a notamment pour but de pallier ces inconvénients. C'est pourquoi la présente demande a pour objet une prothèse de disque intervertébral comportant - un plateau supérieur ayant une surface externe d'appui sur une vertèbre supérieure et une surface dirigée vers l'intérieur de la prothèse, - un plateau inférieur ayant une surface externe d'appui sur une vertèbre inférieure et une surface dirigée vers l'intérieur de la prothèse et - une liaison rotule entre le plateau supérieur et le plateau inférieur, comprenant un élément bombé convexe, de préférence sphérique, coopérant avec une empreinte complémentaire de l'élément bombé convexe et venant au contact dudit élément bombé convexe, ledit élément bombé convexe comprenant au moins un évidement lui permettant de se déformer lors des mouvements brusques ou vibratoires de la vie courante d'un individu, en particulier en cas de choc vertical. La déformation de l'élément bombé lors des mouvements brusques ou vibratoires de la vie courante (choc, saut, accident, chute, effort violent, sport contraignant (ski, cheval...)) d'un individu consistera essentiellement en un écrasement dudit élément bombé convexe, c'est-àdire une diminution de sa hauteur. De préférence, aucune déformation de l'élément bombé n'aura lieu lors des mouvements normaux de la vie courante tels que la marche à pieds. Dans des conditions préférentielles de mise en oeuvre de l'invention, une prothèse de disque intervertébral ci-dessus est réalisée en trois éléments. L'élément de la prothèse comportant l'élément bombé convexe est alors une pièce intermédiaire installée entre les deux plateaux. Par exemple, l'ensemble peut comprendre un plateau inférieur présentant une surface externe d'appui sur une vertèbre inférieure et une surface dirigée vers l'intérieur de la prothèse servant de surface d'appui pour un élément intermédiaire comportant une surface inférieure et une surface supérieure présentant une partie bombée, de préférence sphérique, et un plateau supérieur ayant une surface externe d'appui sur une vertèbre supérieure et une surface dirigée vers l'intérieur de la prothèse présentant une empreinte complémentaire de la partie bombée et venant au contact de ladite partie bombée de manière à définir une liaison rotule entre le plateau supérieur et l'élément intermédiaire. L'élément intermédiaire peut aussi correspondre au seul élément bombé convexe, qui sera alors installé dans un chambrage prévu dans le plateau inférieur. II aura alors en général une forme de cylindre court surmonté d'une calotte bombée, notamment sphérique. Dans d'autres conditions préférentielles de mise en oeuvre de l'invention, une prothèse de disque intervertébral ci-dessus est réalisée en deux éléments. Par exemple, l'ensemble peut comprendre un plateau inférieur présentant une surface externe d'appui sur une vertèbre inférieure et une surface dirigée vers l'intérieur de la prothèse présentant une partie bombée, et un plateau supérieur présentant une empreinte complémentaire de la partie bombée et venant au contact de la partie bombée de manière à définir une liaison rotule entre le plateau supérieur et le plateau inférieur, les deux surfaces dirigées vers l'intérieur venant au contact l'une de l'autre. L'évidement prévu dans l'élément bombé convexe comprend au moins une lumière ou une entaille. Ceux-ci peuvent avoir toute forme, de préférence régulière et comportant au moins un axe de symétrie, par exemple cubique ou parallélépipédique, sphérique, oblongue etc. On peut trouver un ou plusieurs évidements. Ceux-ci seront de préférence installés régulièrement par rapport aux axes de symétrie de la partie bombée. Cependant, une installation asymétrique sera préférée, par exemple pour effectuer une correction ou conférer un effet particulier. La ou les lumières peuvent avoir une forme de fentes horizontale(s), alternées ou empilées ou obliques dans le cas de pluralité de fentes, une forme de trous jointifs ou espacés, de forme notamment parallélépipédique ou de préférence circulaire, alignés ou non, ou une forme de trous reliés par une fente longitudinale, vus en coupe transversale. La nature du matériau utilisé pour la réalisation de l'élément présentant une partie bombée conditionne la structure et la taille du ou des évidements réalisés. La forme et le nombre d'évidements seront choisis en fonction de l'amortissement souhaité. A matériau utilisé identique, plus les dimensions de l'évidement seront importantes, plus l'élément bombé convexe sera déformable. De même, plus le nombre et ou le volume des évidements sera important, plus ledit élément bombé sera déformable. L'homme de l'art peut avec quelques expériences simples 10 déterminer la forme, la taille des lumières et le matériau utilisé pour atteindre la déformabilité désirée. L'évidement est réalisé à l'intérieur de la partie bombée ou peut déboucher à l'extérieur de celle-ci. Le ou les évidement(s) pourront présenter une forme convexe, par 15 exemple en forme de calotte, ou encore une forme sensiblement sphérique ou oblongue. On préfère, dans le cas d'une prothèse de disque intervertébral ci-dessus réalisée en trois éléments, une prothèse dont : - la surface inférieure de l'élément intermédiaire présente une 20 partie concave débouchant sur l'extérieur, -la surface inférieure de l'élément intermédiaire présente une partie concave débouchant sur l'extérieur et comporte une partie plane autour de la partie concave et le rapport de surface entre la partie concave et la partie plane est par exemple compris entre 1/5 et 9/10, avantageusement compris entre 25 1/4 et 9/10, notamment compris entre 1/4 et 4/5, particulièrement compris entre 1/4 et 3/4, tout particulièrement compris entre 1/3 et 3/4, - la surface d'appui présente une partie de forme concave, - la surface d'appui comporte une partie plane autour de la partie concave et le rapport de surface entre la partie concave et la partie plane est 30 par exemple compris entre 1/5 et 9/10, avantageusement compris entre 1/4 et 9/10, notamment compris entre 1/4 et 4/5, particulièrement compris entre 1/4 et 3/4, tout particulièrement compris entre 1/3 et 3/4, - le plateau inférieur comporte des rebords délimitant la surface d'appui. L'homme de l'art comprendra facilement que si par exemple la surface inférieure de l'élément intermédiaire présente une partie concave débouchant sur l'extérieur et prend appui sur une surface plane du plateau inférieur dirigée vers l'intérieur de la prothèse, un même effet d'amortissement peut être obtenu en prévoyant une concavité dans la surface du plateau inférieur dirigée vers l'intérieur de la prothèse, tandis que l'élément intermédiaire ne comprend aucun évidement. De telles variantes de réalisation équivalentes entrent dans la portée de l'invention. II comprendra facilement aussi que les adjectifs "inférieur" et "supérieur" ont un sens relatif, car une prothèse de l'invention peut être installée dans un sens ou l'autre. Ainsi, dans le cas d'une prothèse de disque intervertébral ci-dessus réalisée en deux éléments, le plateau "inférieur" présentant une partie bombée pourra se trouver du côté des pieds ou au contraire de la tête de l'individu chez qui elle est installée. Une partie bombée sphérique aura par exemple un diamètre externe de 0,5 à 10 cm, de préférence de 1 à 8 cm, notamment de 1,5 à 7 cm, tout particulièrement de 2 à 5 cm, dans le cas d'une prothèse lombaire, que la réalisation soit en 2 ou 3 éléments (ou plus). Une partie bombée sphérique aura par exemple un diamètre externe de 0,3 à 8 cm, de préférence de 0,5 à 7 cm, notamment de 0,8 à 5 cm, tout particulièrement de 1 à 3 cm, dans le cas d'une prothèse cervicale, que la réalisation soit en 2 ou 3 éléments (ou plus). Les différents éléments pourront être réalisés en des matériaux différents ou en un même matériau. De préférence l'élément comprenant un élément bombé convexe, notamment l'élément intermédiaire dans une prothèse de disque intervertébral ci-dessus comprenant trois éléments, est réalisé en résine thermoplastique ou en pyrocarbone tel que celui commercialisé par la société BioProfile (Grenoble France) sous la dénomination Pyc . La résine thermoplastique est par exemple du polyéthylène à haut poids moléculaire et de préférence du polyétheréthercétone (PEEK), chargé en fibres de verre ou carbone mais de préférence vierge. Dans le cas d'une prothèse de disque intervertébral ci-dessus réalisée en trois éléments, -le plateau supérieur peut être réalisé dans un matériau du type chrome -cobalt ou titane ou acier inoxydable. Le plateau supérieur peut aussi être réalisé en polyétheréthercétone (PEEK) possédant de préférence un revêtement de surface en titane sur sa face supérieure. Le plateau supérieur peut aussi être réalisé en matériau du type chrome - cobalt ou titane ou acier inoxydable et posséder un traitement de surface durcissant (notamment de type Diamolith commercialisé par la société lonBond ou Innovative Coatings Company - Le Mée sur Seine FRANCE) ou un insert en pyrocarbone afin d'améliorer ses propriétés de frottement et d'usure. -l'élément intermédiaire peut être réalisé dans un matériau plastique, de type polyéthylène haute densité, ayant de très bonnes caractéristiques de glissement, - l'élément intermédiaire peut aussi être réalisé en matériau tel que du polyétheréthercétone (PEEK) ou en pyrocarbone qui présente un module de Young d'environ 24 Mpa qui lui confère une certaine élasticité lors des chocs. - le plateau inférieur peut être réalisé dans un matériau du type chrome - cobalt ou titane ou acier inoxydable. Le plateau inférieur peut aussi être réalisé en polyétheréthercétone (PEEK) possédant un revêtement de surface en titane sur sa face inférieure. Le plateau supérieur peut aussi être réalisé en matériau du type chrome - cobalt ou titane ou acier inoxydable et posséder un traitement de surface durcissant (notamment de type Diamolith commercialisé par la société lonBond) ou un insert en pyrocarbone afin d'améliorer ses propriétés de frottement et d'usure. Dans des conditions préférentielles de mise en oeuvre de l'invention, une prothèse de disque intervertébral ci-dessus est réalisée en trois éléments et les plateaux inférieur et supérieur possèdent sur leur face interne un revêtement de surface durcissant. Dans d'autres conditions préférentielles de mise en oeuvre de l'invention, les plateaux inférieur et supérieur possèdent sur leur face interne un insert en pyrocarbone. Dans le cas d'une prothèse de disque intervertébral ci-dessus réalisée en deux éléments, - le plateau supérieur et le plateau inférieur peuvent être réalisés dans un matériau du type chrome - cobalt ou titane ou acier inoxydable, ou être réalisés en matériau du type chrome - cobalt ou titane ou acier inoxydable et posséder un traitement de surface durcissant (notamment de type Diamolith commercialisé par la société lonBond) ou un insert en pyrocarbone afin d'améliorer ses propriétés de frottement et d'usure, ou être réalisés en PEEK. Les prothèses objet de la présente invention possèdent de très intéressantes propriétés et qualités. Le ou les évidement(s) prévu(s) dans l'élément bombé convexe permet(tent) par déformation de l'élément bombé un amortissement des chocs auxquels la prothèse est soumise. Elles présentent ainsi un confort d'utilisation et une robustesse améliorée par rapport aux prothèses de l'art antérieur. Notamment elles permettent d'amortir les chocs par déformation de la matière de l'élément bombé, et permettent ainsi d'éviter le descellement de la prothèse. Ces propriétés sont illustrées ci-après dans la partie expérimentale. Elles justifient l'utilisation des prothèses ci-dessus décrites, dans le remplacement d'un disque intervertébral sujet à des dégénérescences suite à un traumatisme, des maladies ou la vieillesse. A cette fin, elles peuvent être installées chez un individu de telle sorte que la convexité soit dirigée vers le bas ou de préférence vers le haut. C'est pourquoi la présente demande a aussi pour objet une méthode de remplacement d'un disque intervertébral, sujet par exemple à des dégénérescences suite à un traumatisme, des maladies ou la vieillesse, dans laquelle on implante entre deux vertèbres adjacentes au moins une prothèse ci-dessus. Avantageusement, le plateau présentant une empreinte 25 complémentaire de la partie bombée est installé au dessus de celui comprenant la partie bombée. Les conditions préférentielles de mise en oeuvre des cages intervertébrales cli-dessus décrites s'appliquent également aux autres objets de l'invention visés ci-dessus, notamment aux méthodes de remplacement d'un 30 disque intervertébral. L'invention sera mieux comprise si l'on se réfère aux dessins annexés sur lesquels, - la figure 1 représente une vue schématique de côté d'une partie d'une prothèse de disque selon un premier mode de réalisation en trois éléments (deux représentés), - les figures 2 et 3 représentent une vue en perspective coupée 5 selon un plan vertical d'une prothèse de disque selon un deuxième et un troisième mode de réalisation en trois éléments, - la figure 4 représente une vue en coupe de côté d'une prothèse de disque selon un quatrième mode de réalisation en trois éléments, - la figure 5 représente une vue de côté d'une prothèse de disque 10 en trois éléments disposée entre deux vertèbres, - les figures 6, 7 et 8 représentent une vue en coupe de côté d'une prothèse de disque selon un mode de réalisation en deux éléments. Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires. 15 La prothèse de disque 10 est destinée à être disposée entre deux vertèbres d'une colonne vertébrale 12, 14. Par exemple la figure 5 illustre une vue de profil de deux vertèbres 12, 14 d'une colonne vertébrale entre lesquelles est disposée une prothèse 10 selon l'invention. La prothèse 10 de disque comporte un plateau supérieur 16 et un 20 plateau inférieur 18 présentant chacun une face externe 16a, 18a orientée vers respectivement une vertèbre supérieure et un vertèbre inférieure. Sur chacune des faces externes 16a, 18a sont disposées des reliefs par exemple en dents de scie, non représentés, qui permettent l'ancrage des plateaux 16, 18 dans les vertèbres. Les plateaux supérieur 16 et inférieur 18 comprennent aussi chacun une surface interne 16b, 18b. Les surfaces internes s'étendent latéralement selon un premier axe antéropostérieur et s'étendent longitudinalement selon un deuxième axe perpendiculaire au premier axe, en vis à vis et elles sont en contact avec un élément intermédiaire 20. L'élément intermédiaire 20 comporte une surface supérieure présentant un élément bombé convexe 27, sphérique. Il comporte en outre une face inférieure en appui sur la surface interne 18b (qui sera nommée par la suite surface d'appui 18b ) du plateau inférieur 18. La partie sphérique 27de la face supérieure est en contact avec la surface interne 16b du plateau 25 30 supérieur 16. La partie bombée 27 permet d'obtenir une liaison de type rotule pour autoriser le mouvement dans toutes les directions de l'élément intermédiaire 20 par rapport au plateau supérieur 16, ce qui offre une plus grande flexibilité. L'élément intermédiaire 20 est monté mobile sur la surface d'appui 18b du plateau inférieur 18. De plus, le plateau inférieur comporte un rebord 19 délimitant la surface d'appui 18b. La liaison rotule entre le plateau supérieur 16 fixé avec le temps à la vertèbre supérieure 12 et l'élément intermédiaire 20 relié lui-même à la vertèbre inférieure 14 par le plateau inférieur 18 permet de reproduire les mouvements de flexion ou d'extension et les mouvements d'inclinaison entre deux vertèbres 12, 14 d'une colonne vertébrale. Tel que représenté à la figure 1, le plateau inférieur 18 comporte, sur sa face d'appui 18b, une partie 22 de forme concave et une partie plane 23, l'ensemble faisant face à la partie inférieure de l'élément intermédiaire 20, de manière à former un évidement 25. Cette partie concave 22 présente une dimension de surface inférieure à celle de la surface inférieure de l'élément intermédiaire 20, de telle manière que l'élément intermédiaire 20 puisse se déplacer sur la partie plane 23 de la surface d'appui 18b du plateau inférieur 18. Le rapport de surface entre la partie concave et la surface inférieure de l'élément intermédiaire ici représenté est d'environ 3/4. Lorsque la prothèse de disque est soumise à des chocs, orientés sensiblement selon une direction verticale, tel que des chutes sur les fesses ou lors d'un saut, une force tend à rapprocher le plateau supérieur 16 du plateau inférieur 18, et l'élément intermédiaire 20 est en conséquence compressé entre les deux plateaux. L'élément intermédiaire 20 se déforme sous l'action de la force exercée par la colonne lors du choc et tend à combler l'espace vide de l'évidement 25, le choc est alors amorti par la déformation de l'élément intermédiaire 20. Les risques de fractures vertébrales ou de descellement sont alors diminués. Selon d'autres modes de réalisation représentés aux figures 2 à 4, l'évidement a été réalisé sur l'élément intermédiaire. Sur la figure 2, l'évidement 24 est réalisé sur la face inférieure de l'élément intermédiaire 20. Pour cela la surface inférieure de l'élément intermédiaire présente une partie 21 de forme concave qui fait face à la surface d'appui plane 18b. Ainsi lorsqu'une force est appliquée sur la prothèse, l'élément intermédiaire 20 se déforme et tend à occuper l'espace formé entre la partie concave 21 et la surface d'appui 18b. La surface inférieure de l'élément intermédiaire comporte en outre une partie plane 33 autour de la partie concave 21, et le rapport de surface entre la partie concave 21 et la partie plane 33 ici représenté est d'environ 1,5. La partie plane est en contact avec la surface d'appui 18b du plateau inférieur 18 et assure ainsi le déplacement par glissement de l'élément intermédiaire 20 sur la surface d'appui 18b. L'évidement débouche à l'extérieur de la partie bombée, ce qui permet l'expulsion du contenu de l'évidement 24 lorsque l'élément intermédiaire 20 est déformé. Sur la figure 3, l'évidement 26 est réalisé comme une inclusion dans la partie sphérique 27 de l'élément intermédiaire 20 et forme une cavité. L'élément intermédiaire 20 comporte en outre un passage 32 faisant communiquer la cavité 26 avec l'extérieur de l'élément intermédiaire 20. Ce passage 32 permet l'expulsion du contenu de la cavité lorsque l'élément intermédiaire 20 est déformé, et par conséquent permet un meilleur amortissement de chocs en augmentant les capacités de déformations de l'élément intermédiaire et en évitant les phénomènes de rebonds lors du retour de l'élément intermédiaire à sa forme initiale. Dans cette variante aussi, l'évidement débouche à l'extérieur de la partie bombée. Sur la figure 4, la partie bombée 27 de l'élément intermédiaire 20 comporte plusieurs évidements 28 de forme oblongue en coupe et disposés sensiblement parallèlement à une direction perpendiculaire à l'axe vertical Z, ce qui permet de déformer plus facilement l'élément intermédiaire 20 sous l'action d'une force verticale. Ces évidements ne sont pas reliés à un passage d'expulsion d'air comme décrit précédemment et ne débouchent pas à l'extérieur de celle-ci. Sur les figures 6, 7, 8 on peut observer une prothèse 10 de disque qui comporte un plateau supérieur 16 et un plateau inférieur 18, ce dernier comportant d'une pièce un élément bombé convexe 27, sphérique, coopérant avec une empreinte complémentaire ménagée dans le plateau supérieur 16. REVENDICATIONS 1. Prothèse de disque intervertébral comportant : - un plateau supérieur (16) ayant une surface externe d'appui (16a) 5 sur une vertèbre supérieure et une surface (16b) dirigée vers l'intérieur de la prothèse, - un plateau inférieur (18) ayant une surface externe d'appui (18a) sur une vertèbre inférieure et une surface (18b) dirigée vers l'intérieur de la prothèse ainsi qu'une 10 - liaison rotule entre le plateau supérieur et le plateau inférieur, comprenant un élément bombé convexe (27), coopérant avec une empreinte complémentaire de l'élément bombé convexe (27) et venant au contact dudit élément bombé convexe (27), ledit élément bombé convexe (27) comprenant au moins un évidement (25,26,28) lui permettant de se déformer lors des 15 mouvements brusques ou vibratoires de la vie courante d'un individu, tels qu'en cas de choc vertical. 2. Prothèse selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est réalisée en deux éléments. 3. Prothèse selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est 20 réalisée en trois éléments. 4. Prothèse selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'évidement (26, 28) est réalisé à l'intérieur de l'élément bombé convexe (27). 5. Prothèse selon l'une des revendications 1 et 2 , caractérisée en ce qu'elle comprend un plateau inférieur (18) présentant une surface externe 25 d'appui (18a) sur une vertèbre inférieure et une surface dirigée vers l'intérieur de la prothèse présentant une partie bombée (27), et un plateau supérieur (16) présentant une empreinte complémentaire de la partie bombée (27) et venant au contact de la partie bombée (27) de manière à définir une liaison rotule entre le plateau supérieur (16) et le plateau inférieur (18), les deux surfaces dirigées 30 vers l'intérieur venant au contact l'une de l'autre. 6. Prothèse selon l'une des revendications 1 et 3, caractérisée en ce qu'elle comprend un plateau supérieur (16), un plateau inférieur (18) présentant une surface d'appui (18b), un élément intermédiaire (20) en matière élastiquement déformable comportant une surface inférieure et une surfacesupérieure présentant une partie sphérique, le plateau supérieur (16) présentant une empreinte cornplémentaire de la partie sphérique de la surface supérieure de l'élément intermédiaire (20) et venant au contact de la partie sphérique de manière à définir une liaison rotule entre le plateau supérieur (16) et l'élément intermédiaire (20), la surface inférieure de l'élément intermédiaire venant au contact de la surface d'appui (18b), caractérisé en ce que la prothèse présente au moins un évidement (24, 25, 26, 28) dans un volume intermédiaire délimité par la surface supérieure de l'élément intermédiaire (20) et la surface d'appui (18b) du plateau inférieur (18), de manière à permettre par déformation de la matière un amortissement de chocs. 7. Prothèse de disque selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l'élément bombé convexe (27) est réalisé en polyétheréthercétone. 8. Prothèse selon l'une des revendications 1, 3, 6 et 7, caractérisée en ce qu'elle est réalisée en trois éléments et en ce que les plateaux inférieur et supérieur possèdent sur leur face interne 16b et 18b un revêtement de surface durcissant. 9. Prothèse selon l'une des revendications 1, 3, 6 et 7, caractérisée en ce qu'elle est réalisée en trois éléments et en ce que les plateaux inférieur et supérieur possèdent sur leur face interne 16b et 18b un insert en pyrocarbone. 10. Prothèse selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que les éléments de la prothèse sont réalisés en polyétheréthercétone.