Brevet FR2909860A1 — publié le 20080620

-1- La présente invention a pour objet une prothèse destinée à remplacer tout ou partie d'un disque intervertébral endommagé de la colonne vertébrale humaine. Son domaine d'application est donc la chirurgie orthopédique. Dans la colonne vertébrale, chaque vertèbre est séparée des vertèbres adjacentes par un disque 5 fibro-cartilagineux appelé disque intervertébral. Ces disques ont un rôle d'étai, d'articulation et d'amortisseur entre chaque vertèbre. La dégénérescence de ces disques altère leurs fonctions et peut causer des douleurs ou des limitations fonctionnelles invalidantes. Une des techniques utilisée pour traiter les patients atteints de tels désordres est de recourir à la 10 chirurgie afm de remplacer le disque dégénératif entier ou seulement une partie de ce disque par une prothèse rétablissant au mieux les fonctions de l'organe excisé. Une prothèse remplaçant le disque entier sera dite prothèse totale de disque, une prothèse ne remplaçant qu'une partie du disque sera dite prothèse partielle de disque. C'est ainsi qu'il existe différentes prothèses articulaires de disque intervertébral 15 (W02005053572,1JS2006149371, W09113598, W00101893, US5246458, FR2718635, FR2864763) qui ont toutefois des besoins fondamentaux communs. Le premier de ces besoins est de permettre 3 rotations : la première autour d'un axe sensiblement équivalent à l'axe de la colonne vertébrale (permettant le mouvement de rotation), la seconde autour d'un axe perpendiculaire au plan sagittal (permettant le mouvement de flexion- 20 extension), et la troisième autour d'un axe perpendiculaire au plan frontal (permettant le mouvement de basculement latéral). Le deuxième besoin est de réduire les contraintes de contact afin de préserver les surfaces articulaires. Il faut pour cela favoriser un appui surfacique et donc une congruence permanente des deux surfaces articulaires au cours de leur mouvement relatif. 25 Ces deux besoins impliquent la réalisation d'au moins une interface articulaire composée de deux surfaces articulaires complémentaires, rigides, et ayant une forme essentiellement sphérique, et donc la réalisation d'un implant composé d'au moins deux éléments. Certaines prothèses articulaires existantes autorisent aussi un déplacement du centre de rotation de l'interface articulaire décrite ci-dessus afin de permettre la reproduction du déplacement du centre 30 instantané de rotation observé anatomiquement chez l'Homme (W0200606 1 1 14, DE2:02004009542U, FR2865629). La satisfaction éventuelle de ce besoin implique la réalisation d'une deuxième interface articulaire, et donc la réalisation d'un implant composé d'au moins trois éléments. Toutefois, la nécessité d'utiliser un rayon de courbure d'interface articulaire permettant la 35 reproduction d'un mouvement respectant l'anatomie conjugué à l'utilisation de surfaces articulaires rigides peut aboutir à la création d'une prothèse d'épaisseur trop importante. Ce point particulier est ignoré sur les prothèses existantes et l'on observe que certaines d'entre elles sont effectivement trop 2909860 -2- épaisses. Ces prothèses peuvent entraîner une distraction trop importante de l'espace intervertébral et provoquer effets indésirables chez le patient. Le dispositif selon l'invention a pour objectif minimum de remédier à cet inconvénient de l'art antérieur en proposant une prothèse conçue pour réunir les besoins fondamentaux communs à toutes les prothèses articulaires existantes tout en permettant une réduction de son épaisseur. Pour atteindre cet objectif, la prothèse selon l'invention est composée d'au moins deux éléments dits plateau supérieur et plateau inférieur, respectivement en contact avec les vertèbres adjacentes par l'intermédiaire de surfaces d'ancrage, la coopération entre les deux plateaux étant réalisée par au moins une interface, dite interface articulaire, qui permet un mouvement relatif des deux plateaux et qui est constituée, dans le cas d'une interface unique, par une partie de la surface inférieure du plateau supérieur et une partie de la surface supérieure du plateau inférieur, ces deux surfaces articulaires ayant une forme essentiellement sphérique et des rayons sensiblement égaux afin de réunir les besoins fondamentaux exposés ci-dessus. Selon l'invention, les deux surfaces articulaires sont respectivement tronquées au pôle par des surfaces de forme quelconque mais réalisées de manière à aménager entre elles un espace de mobilité lorsque les surfaces articulaires sont coaptées, de manière à permettre un mouvement relatif des deux plateaux prothétiques dans les trois rotations dans l'espace. Avantageusement, les surfaces tronquées sont réalisées de manière à permettre une réduction de l'épaisseur totale de la prothèse selon une direction proche de l'axe de la colonne vertébrale. Selon une variante de réalisation, les surfaces réalisant la troncature des surfaces articulaires peuvent être planes. Selon une autre variante de réalisation, les surfaces réalisant la troncature des surfaces articulaires peuvent être l'une saillante, et l'autre rentrante, ce qui permet par exemple la réalisation d'une protection contre la luxation de l'interface articulaire. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, l'espace aménagé entre les surfaces tronquées peut être comblé partiellement ou complètement par un matériau déformable, permettant ainsi la réalisation de butées internes souples, ou d'un dispositif de résistance progressif dont l'objectif pourrait être de favoriser la répartition des déplacements entre les étages de la colonne vertébrale. Selon une variante de réalisation, une deuxième interface, articulaire ou non, peut être aménagée dans l'un ou l'autre des plateaux, produisant ainsi, et au minimum, une troisième pièce appelée noyau. Selon une caractéristique intéressante de l'invention, la deuxième interface articulaire peut reproduire le principe de la première. Selon une variante de réalisation, au moins une des surfaces composant les interfaces peut être discontinue pour permettre, par exemple, le passage d'un fluide, et ainsi réaliser une lubrification. Selon une variante de réalisation, l'une, l'autre ou les deux vertèbres adjacentes à la prothèse peuvent avoir été remplacées par des dispositifs de substitution dont l'assemblage aux plateaux de la prothèse discale peut être prévu. 2909860 -3- Avantageusement, l'invention permet d'établir le meilleur compromis entre les besoins suivants : position du ou des centres de rotation d'une ou des deux interfaces articulaires, aire maximum de la surface de contact pour réduire l'usure, épaisseur minimum de l'implant, mobilité requise par l'implant, inclinaison des interfaces pour empêcher l'expulsion du noyau s'il existe ou la luxation de la prothèse. 5 Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemple, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. Ces exemples ne sont pas limitatifs, et des combinaisons sont possibles. Toutes les figures sont des vue en coupe d'un implant dit partiel ou total dont le côté tête est en haut et le côté sacrum en bas, et qui pourrait être axisymétrique. Les exceptions seront signalées. 10 Les figures 1 à 7 représentent des implants n'ayant qu'une interface articulaire. La Figure 7 présente en situation une version simple de prothèse articulaire discale partielle ou totale selon l'invention. La prothèse remplace un disque entre une vertèbre 7 supérieure et une vertèbre 8 inférieure. La prothèse articulaire de disque intervertébral est composée de deux éléments dont un plateau 1 supérieur et un plateau 2 inférieur, coopérant respectivement avec le plateau vertébral 5 15 inférieur de la vertèbre 7 supérieure et le plateau vertébral 6 supérieur de la vertèbre 8 inférieure par l'intermédiaire respectivement d'une surface 3 d'ancrage du plateau 1 supérieur et d'une surface 4 d'ancrage du plateau 2 inférieur, les dits plateaux 1 et 2 étant mobiles l'un par rapport à l'autre par l'intermédiaire d'une interface 10 articulaire formée par deux surfaces dont une surface articulaire 11 supérieure et une surface articulaire 12 inférieure, les dites surfaces 11 et 12 ayant une forme 20 essentiellement sphérique et des rayons sensiblement égaux, et étant respectivement tronquées à leur pôle par des surfaces 13 et 14 délimitant entre elles un espace 20 de mobilité relative des plateaux 1 et 2 lorsque les s u r f a c e s articulaires I l et 12 sont coaptées. La Figure 1 représente un version simple de prothèse discale partielle ou totale selon l'invention, dont un des intérêts est un gain d'épaisseur. En effet, sur ce dessin, ta prothèse est 25 constituée d'un plateau 1 supérieur, qui comporte une surface 11 articulaire concave tronquée au pôle par une surface 13 qui a pour effet de réduire la profondeur de la concavité, et ainsi de permettre un gain d'épaisseur du plateau et donc de la prothèse. Conformément à l'invention, la prothèse telle qu'illustrée sur ce dessin est aussi constituée d'un plateau 2 inférieur, qui comporte une surface 12 articulaire convexe tronquée au pôle par une surface 14 de telle sorte qu'elle a pour effet de libérer un 30 espace 20 entre les surfaces 13 et 14 permettant ainsi la mobilité relative des plateaux 1 et 2 dans les 3 rotations de l'espace. Dans cet exemple, les surfaces 13 et 14 sont planes. La Figure 2a représente une version ayant le même intérêt que celle de la figure 1, c'est à dire permettant un gain d'épaisseur de la prothèse. Dans cette version, toujours constituée d'un plateau 1 supérieur, qui comporte une surface 11 articulaire concave tronquée au pôle par une surface 13 de 35 géométrie libre, et d'un plateau 2 inférieur, qui comporte une surface 12 articulaire convexe tronquée au pôle par une surface 14 de géométrie libre et telle qu'elle a pour effet de libérer un espace 20 entre les surfaces 13 et 14 permettant ainsi la mobilité relative des plateaux 1 et 2 dans les 3 rotations de l'espace, la libre forme des surfaces 13 et 14 permet d'envisager un aménagement qui peut avoir 2909860 _.4_ comme intérêt, mais sans s'y limiter, de réaliser comme cela est illustré clans la Figure 2b, un système de prévention de la luxation de la prothèse. En effet, la Figure 2b expose des surfaces 13 et 14 respectivement saillante et rentrante, définies de telle sorte que la luxation de la prothèse nécessite un décollement des plateaux 1 et 2 plus important que dans le cas présenté en figure 1. 5 La Figure 3 représente la possibilité que laisse cette invention de combler, dans ce cas partiellement, l'espace 20 aménagé entre les surfaces 13 et 14 par un élément 21 défonnable, afin, par exemple, de réaliser un butée progressive ou une force de rappel du plateau 1 vers sa position centrale par rapport au plateau 2. La Figure 4 représente une prothèse discale partielle ou totale dont les éléments constitutifs 10 sont les même que celle présenté à la figure 1, qui en outre peut avoir une géométrie extérieure axisymétrique, mais dont le centre de rotation de l'interface 10 articulaire constituée pair les surfaces 11 et 12 articulaires est déporté, par exemple en postérieur. La Figure 5 représente une prothèse discale partielle ou totale dont le sens des surfaces 11 et 12 articulaires est inversé. 15 La Figure 6 représente la possibilité de prévoir un système 61 d'arrimage aux plateaux 1 par exemple, d'un dispositif 60 de remplacement, par exemple, de corps vertébral. Les figures 8 à 11 représentent des implants ayant deux interfaces produisant ainsi au moins une troisième pièce appelée noyau. La Figure 8 illustre le cas d'une prothèse discale partielle ou totale selon l'invention, dont un 20 des intérêts est un gain d'épaisseur. En effet, sur ce dessin, la prothèse est constituée d'un plateau 1 supérieur coopérant par l'intermédiaire d'une surface 3 d'ancrage avec la vertèbre supérieure non représentée et qui comporte une surface 11 articulaire concave, tronquée au pôle par une surface 13 qui a pour effet de réduire la profondeur de la concavité, et ainsi de permettre un gain d'épaisseur du plateau et donc de la prothèse. Conformément à l'invention, la prothèse telle qu'illustrée sur ce dessin 25 est aussi constituée d'un noyau 40, qui comporte d'un côté une surface 12 articulaire convexe, tronquée au pôle par une surface 14 de telle sorte qu'elle a pour effet de libérer un espace 20 entre les surfaces 13 et 14 permettant ainsi la mobilité relative du plateau 1 et du noyau 40 dans les 3 rotations de l'espace. En outre, le noyau 40 comporte sur son autre côté une surface 31 composant une interface 30 avec une surface 32 d'un plateau 2 inférieur coopérant par l'intermédiaire d'une surface 4 d'ancrage 30 avec la vertèbre inférieure non représentée. Un des intérêts apporté par un noyau est de permettre l'utilisation de matières différentes pour les surfaces 12 et 31 et les surfaces 3 et 4 d'ancrage à l'os des vertèbres, ainsi des matières non propices à l'ancrage osseux mais présentant de bonnes caractéristiques trbologiques peuvent tout de même être utilisées comme élément articulaire. Les Figures 9 à 11 représentent une prothèse discale partielle ou totale dont l'interface 30 est 35 articulaire. La présence de deux interfaces articulaires présente l'avantage de pouvoir réaliser un centre de rotation mobile, et ainsi de mieux reproduire la réalité anatomique. La Figure 11 représente une prothèse discale partielle ou totale dont l'interface 30 articulaire a les mêmes propriétés que l'interface 10 articulaire décrite pour la figure 7. 2909860 -.5- Suivant une forme d'exécution de l'invention illustrée par la Figure 8, les plateaux 1 et 2 et le noyau 40 peuvent être réalisés séparément. Les plateaux 1 et 2 peuvent être produits à partir d'alliage de chrome-cobalt particulièrement intéressant pour ses propriétés tribologiques. Le noyau 40 peut être réalisé en polyéthylène, le couple de frottement chrome-cobalt / polyéthylène étant très utilisé en 5 arthroplastie de la hanche ou du genou. En outre, les surfaces d'ancrage 3 et 4 peuvent être bombées afin de s'adapter au mieux à l'anatomie des vertèbres. Suivant cette exécution de l'invention, le noyau 40 est positionné de manière fixe dans le plateau 2 inférieur lui-même ancré à la vertèbre inférieure non représentée, et le plateau 1 supérieur, ancré dans la vertèbre supérieure non représentée, est mobile par rapport au noyau 40. La prothèse discale partielle ou totale ainsi réalisée permet la restauration de 10 l'espace discale et de la mobilité entre les vertèbres L'invention n'est pas limitée aux divers exemples décrits et représentés car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1.Prothèse articulaire de disque intervertébral partielle ou totale composée d'au moins deux éléments dont un plateau (1) supérieur et un plateau (2) inférieur, coopérant respectivement avec le plateau vertébral (5) inférieur de la vertèbre (7) supérieure et le plateau vertébral (6) supérieur de la vertèbre (8) inférieure par l'intermédiaire respectivement d'une surface (3) d'ancrage du plateau (1) supérieur et d'une surface (4) d'ancrage du plateau (2) inférieur, les dits plateaux (1) et (2) étant mobiles l'un par rapport à l'autre par l'intermédiaire d'au moins une interface (10) articulaire formée par deux surfaces dont une surface articulaire (11) supérieure et une surface articulaire (12) inférieure, les dites surfaces (11) et (12) ayant une forme essentiellement sphérique et des rayons sensiblement égaux, caractérisée en ce que les deux surfaces articulaires (11) et (12) sont respectivement tronquées à leur pôle par des surfaces (13) et (14) délimitant entre elles un espace (20) de mobilité relative des plateaux (1) et (2) lorsque les surfaces articulaires (1[1) et (12) sont coaptées. 2.Prothèse articulaire de disque intervertébral partielle ou totale selon la revendication 1 caractérisée en ce que les surfaces (13) et (14) sont planes. 3.Prothèse articulaire de disque intervertébral partielle ou totale selon la revendication 1 caractérisée en ce que les surfaces (13) et (14) sont l'une saillante et l'autre rentrante. 4.Prothèse articulaire de disque intervertébral partielle ou totale selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que l'espace (20) aménagé entre les surfaces (13) et (14) peut être laissé vide ou comblé partiellement ou complètement par un corps défo:rmable (21). 5. Prothèse articulaire de disque intervertébral partielle ou totale selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce qu'une deuxième interface (30) peut être aménagée dans l'un ou l'autre des plateaux (1) et (2), produisant ainsi une troisième pièce appelée noyau (40). 6.Prothèse articulaire de disque intervertébral partielle ou totale selon la revendication 5 caractérisée en ce que l'interface (30) délimite deux surfaces articulaires (31) et (32). 7.Prothèse articulaire de disque intervertébral partielle ou totale selon la revendication 6 caractérisée en ce que les deux surfaces articulaires (31) et (32) ont une forme essentiellement sphérique et des rayons sensiblement égaux et sont respectivement tronquées à leur pôle par des surfaces (33) et (34) délimitant entre elles un espace (50) de mobilité relative entre l'un des plateaux (1) ou (2) et le noyau (40) lorsque les surfaces articulaires (31) et (32) sont coaptées. 8.Prothèse articulaire de disque intervertébral partielle ou totale selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que au moins une des surfaces (11), (12), (31) et (32) peut être continue ou discontinue. 9.Prothèse articulaire de disque intervertébral partielle ou totale selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que l'une, l'autre ou les deux vertèbres adjacentes (7) et (8) peuvent avoir été remplacées par un dispositif (60) de substitution du corps vertébral dont l'assemblage aux plateaux (1) ou(2) peut être prévu.