Brevet FR2902991A1 — publié le 20080104

PROTHESE DE STABILISATION DYNAMIQUE POSTERIEURE APPLICABLE AU RACHIS --------------------------------------------------Domaine de l'invention: La présente invention concerne un dispositif de stabilisation dynamique applicable au rachis qui remplace ou supplée aux déficiences d'un disque intervertébral Art Antérieur : Le problème à résoudre est de remplacer la partie déficiente par un dispositif dont les caractéristiques physiques mécaniques se rapprochent au mieux d'un disque intervertébral sain dont le comportement est spécifique ; il faut les mêmes conditions de rigidité d'amortissement et de tenue aux sollicitations statiques et dynamiques de longue durée . Une première série d'inventions le résolve de manière très partielle en utilisant des dispositifs comportant essentiellement des parties métalliques. C'est ainsi que le brevet US006516 propose une solution qui consiste à implanter un ressort en métal en forme de tube entre les vertèbres , qui ne peut s'approcher au plus près du comportement réel du disque intervertébral. D'autre brevets proposent des associations d'éléments métalliques en essayant de combiner les caractéristiques de ces éléments pour mieux s'approcher du résultat. C'est ainsi que le brevet US 00858158 présente ce genre de combinaison, avec une partie centrale rigide (tige pleine) et une partie périphérique présentant des évidements. Ces deux ensembles combinés améliorent les caractéristiques du premier brevet US précité, mais donne un comportement encore très éloigné du résultat recherché . En effet les caractéristiques spécifiques de comportement du disque sont difficilement simulables par la seul combinaison de moyens métalliques. De plus la tenue en fatigue est loin d'être garantie. 2902991 2 D'autres brevets s'approchent de l'objectif visé en, combinant des moyens élastiques et viscoélastiques . C'est ainsi que le brevet EP 0669109 décrit et revendique une stabilisation vertébrale dorsale en implantant une bande en matière synthétique qui est insérée entre deux vis pédiculaires ; ce dispositif nécessite des moyens ou outils d'insertion ( brevet FR 277449) pour mettre sous tension et en compression ladite bande qui ne peut travailler qu'en traction compression et éventuellement flexion, mais pas dans les autres modes de déformation , ce qui limite son domaine d'application bien moins large que celui de la présente invention. il en résulte une complexité de mise en place avec une application restreinte . Le brevet WO 2044011 décrit et revendique un élément central formé d'un ressort hélicoïdal à plusieurs spires : moyen élastique entouré ou ceinturé d'une gaine viscoélastique , la combinaison de ces deux moyens dont l'un assure l'élasticité et l'autre la viscoélasticité ne conduit pas à l'objectif visé , les risques de déformations rémanentes et de fissuration puis de rupture en fatigue dus aux différences d'amplitude de déformation des deux matériaux coexistent et sont toujours présents. La complexité de comportement est difficile à cerner , accentuée par l'environnement agressif du milieu in vivo . Le brevet F R 2812186 utilise également la combinaison d'éléments métalliques et viscoélastiques mais, comme dans le cas 25 précédent il se produira nécessairement une détérioration par fatigue. Le brevet WO05877121 utilise aussi un bloc central élastique entouré par un polymère viscoélastique ; la combinaison de ces moyens essaye de reproduire les caractéristiques de la liaison 30 intervertébrale , mais l'association de deux matériaux aux propriétés mécaniques différentes provoque là encore des ruptures en fatigue préjudiciables à la fiabilité de ce type de dispositif. 2902991 3 De plus, ce type d'invention ne permet pas de rétablir pleinement les fonction de l'articulation intervertébrale. La présente invention va résoudre ces problèmes en implantant entre les têtes de vis un moyen fait d'une seule structure monobloc 5 en matériau viscoélastique qui va se rapprocher de très près par la nature du matériau choisi pour sa fabrication des caractéristiques d'une articulation saine . En effet le caractère viscoélastique du matériau employé pour la fabrication du dispositif objet de l'invention lui confère un comportement biomécanique hybride 10 entre celui d'un matériau viscoélastique et d'un matériau purement élastique. Ce dispositif développe des caractéristiques plus nuancées et plus proches de celle d'une amphiarthrose , entité biologique complexe qui ne peut être facilement modélisée par un dispositif réalisé à partir d'un matériau purement visqueux ou purement 15 élastique . Ce nouveau dispositif aura comme autres avantages : d'être très facilement mis en place dans des vis pédiculaires non spécifiques du dispositif et de résister en fatigue aux sollicitations agressive du corps 20 humain dans lequel il est inséré. 30 2902991 4 Les dessins servant à la compréhension de l'invention sont: Figure 1 planche 1/7 une vue en perspective du dispositif de stabilisation dynamique postérieure , objet de l'invention Figure 2 planche 1/7 une vue éclatée du dispositif de 5 stabilisation dynamique postérieure Figure 3 planche 2/7 une vue en perspective éclatée du dispositif de stabilisation dynamique postérieure avec ses moyens de fixation sur le rachis . Figure 4 planche 2/7 une vue du dispositif de stabilisation 10 dynamique postérieure assemblé avec ses moyens de fixation sur le rachis . Figure 5 planche 3/7 vue en coupe transversale d'une tête de fixation des vis pédiculaires correspondant à une des extrémités du dispositif de stabilisation dynamique postérieure. 15 Figure 6 planche 3/7 vue en coupe longitudinale d'une tête de fixation des vis pédiculaires correspondant à une des extrémités du dispositif de stabilisation dynamique postérieure. Figure 7 planche 4/7 vue d'une implantation en face arrière de deux dispositifs implantés sur le rachis 20 Figure 8 planche 4/7 vue d'une implantation en perpective de deux dispositifs implantés sur le rachis Figures 9 et 10 planche 5/7 vues de profil d'un des dispositifs travaillant suivant un premier mode de travail figure 9 : Traction, figure 10 compression 25 Figures 11 et 12 planche 6/7 vues de profil d'un dispositif travaillant suivant un deuxième mode de travail figure 11 flexion avant , figure 12 flexion extension Figure 13 planche 7/7 vue de profil de deux dispositifs travaillant suivant d'un troisième mode de travail en flexion latérale Figure 14 planche 7/7 vue d'un dispositif seul dans un quatrième mode de travail : Torsion 2902991 5 Le dispositif de stabilisation dynamique postérieure 1 comprend: un moyen 11 est unique et fabriqué en un seul bloc dans un matériau élastomère à comportement viscoélastique biostable et 5 biocompatible avec le corps humain; il s'agit par exemple d'un matériau du type polyuréthane correspondant à celui de la demande brevet WO 05030281. Le moyen 11 comporte une partie centrale 110. La partie centrale 110 du moyen 11 est formée d'au moins 10 une spire de forme hélicoïdale qui peut travailler sous toutes les sollicitations mécaniques de traction, compression, flexion extension, et torsion selon une loi de comportement proche de la réponse biomécanique des liaisons intervertébrales saines . La partie centrale 110 monobloc est réalisée dans le même 15 matériau élastomère , elle ne comporte aucune inclusion de fibre synthétique ou métallique qui pourrait fragiliser le dispositif par des déformations hétérogènes entre divers éléments pouvant provoquer des fissurations altérant la tenue en fatigue. La partie centrale 110 ne comporte pas non plus d'assemblage de pièces par vissage , 20 collage ou soudage qui pourrait avoir les mêmes effets indésirables par incomptabilité de moyens ou de matériau différents. Le dispositif de stabilisation dynamique postérieure 1 comprend en outre à ses deux extrémités des bagues 12a et 12b en matériau rigide biocompatible (tel que l'alliage de Titane) dont la 25 fonction est de permettre la liaison du moyen central 11 avec des vis pédiculaires 2a et 2b; les têtes desdites vis pédiculaires 2a et 2b ont des cavités dans lesquelles viennent s'enserrer les bagues 12a et 12b bloquées elle même par des vis de serrage 21a et 21b. Pour assurer cette liaison et transmettre les sollicitations 30 mécaniques à la partie centrale 110 faisant partie du moyen 11 , les bagues 12a et 12b entourent les parties 112a et 112b du moyen 11; elles sont surmoulées pendant la phase de fabrication du moyen 11. 2902991 6 Les bagues 12a et b sont en butée de chaque coté sur des épaulements 11 la et 11 lb pour un total de quatre épaulements pour le moyen 11 soient : deux à l'extrémité de la partie centrale 110, deux à l'extrémité du moyen 11 qui empêchent ainsi tout 5 glissement des bagues 12a et b avec ledit moyen 11. Les bagues 12a et 12b sont suffisamment rigides pour supporter la pression de contact sur les vis 2a et 2b lors du serrage des vis bouchon 21a et 21b sur les bagues 12a et 12b (figure 5) et pour limiter les déformations risquant d'endommager les parties viscoélastiques 10 112a et 112b; elles peuvent aussi comporter des moyens pour ne pas blesser les épaulements ci dessus définis. Les vis 21a et 21b sont serrées à un couple déterminé suffisamment élevé pour bloquer le moyen 11 entre les deux vis pédiculaires 2a et 2b mais en évitant tout écrasement des bagues 15 12a et 12b Le serrage des bagues 12 a et 12b combiné avec le blocage sans jeu desdites bagues avec le moyen 1l, permet de transmettre les efforts intervertébraux et les déplacements résultant à la partie centrale 110 du moyen 11 qui joue le rôle d'amortisseur et de 20 stabilisation dynamique. La combinaison du moyen 11 de comportement viscoélastique avec les moyens de fixation qui sont les bagues 12a et 12 b et les vis pédiculaires 21a et 21 b , confère au dispositif 1 une bonne stabilisation dynamique sans aucune combinaison complexe de 25 pièces rapportées. Le Dispositif 1 qu'il soit monté seul ou en nombre peut supporter tout type de contraintes mécaniques qu'il transforme en réponses statiques ou dynamiques, en mode de travail simple ou combiné, ce qui autorise des déplacements conformes à une loi de 30 comportement viscoélastique proche d'une liaison intervertébrale Pour bien stabiliser l'espace intervertébral, deux dispositifs 1 sont montés sur le rachis, chacun pouvant supporter seul ou associé 2902991 7 à un autre dispositif les modes de travail habituellement définis: Traction Compression , Flexion Extension, Flexion latérale, et Torsion. Dans tous ces modes de travail le ou les dispositifs 1 pris 5 séparément ou combinés exercent une force de rappel à toutes les sollicitations dynamiques auxqulles il est soumis selon une loi de comportement viscoélastique; Dans le cas de deux dispositifs 1 (figure 7 et 8) montés sur le rachis ces forces de rappel entraînent les effets suivants : 10 En Traction, les deux dispositifs 1 s'allongent (figure 9) En Compression, les deux dispositifs 1 se raccourcissent ( figure 10) En Flexion, les deux dispositifs 1 fléchissent et s'allongent (figure 11) 15 En Extension, les deux dispositifs 1 fléchissent et se raccourcissent (figure 12) En Flexion latérale l'un des deux dispositifs s'allongent pendant que l'autre se comprime (figure 13) En Torsion, le dispositif 1 se tord d'un angle entre les 20 moyens de fixation, lors de la rotation des vertèbres (figure 14) De plus l'implantation d'un plusieurs de ces dispositifs ne pose aucun problème , et le dispositif 1 ne craint pas les phénomènes de fibrose du milieu environnant Ce dispositif est constitué d'un seul moyen essentiel à son 25 fonctionnement, ce qui démontre sa simplicité vis à vis de ceux de l'art antérieur, et du coup son efficacité . 30 REVENDICATIONS 1- Dispositif de stabilisation dynamique postérieure (1) caractérisé en ce qu'il comprend un moyen (11) unique fabriqué en un seul bloc dans un matériau élastomère à comportement viscoélastique biostable et biocompatible avec le corps humain, ledit moyen (11) comportant une partie centrale (110) formée d'une spire de forme hélicoïdale faite dans le même matériau élastomère, apte à répondre à toutes les sollicitations mécaniques habituelles :traction, compression, flexion extension, flexion latérale et torsion selon une loi de comportement proche de la réponse biomécanique des liaisons intervertébrales saines . 2-Dispositif de stabilisation dynamique postérieure (1) selon la revendication icaractérisé en ce que le la partie centrale (110) monobloc est réalisée dans le même matériau élastomère que celui du moyen (11) et qu'elle ne comporte aucune inclusion de fibre synthétique ou métallique qui pourrait fragiliser le dispositif par des déformations hétérogènes entre divers éléments en provoquant des fissurations altérant la tenue en fatigue, et aucun assemblage de pièces par vissage , collage ou soudage qui pourrait entraîner des effets indésirables par incompatibilité de matériaux . 3- Dispositif de stabilisation dynamique postérieure (1) selon 25 la revendication 2 caractérisé en ce qu'il comprend à ses deux extrémités des bagues (12a et 12b) en matériau rigide biocompatible permettant la liaison au moyen central (11) avec des vis pédiculaires (2a et 2b), les têtes desdites vis pédiculaires (2a et 2b) ayant des cavités dans lesquelles viennent s'insérer les 30 bagues (12a et 12b) bloquées elle même par des bouchons de serrage (21a et 21b). 2902991 9 4- Dispositif de stabilisation dynamique postérieure (1) selon les revendications 1 et 3 caractérisé en ce que les bagues (12a et 12b) sont en butée de chaque coté sur des épaulements (11l a et 11 lb ) qui empêchent tout glissement des bagues (12a et 12b) 5 avec ledit moyen (11) et en ce que lesdites bagues (12a et 12b) sont suffisamment rigides pour supporter la pression de contact sur les vis pédiculaires (2a et 2b) lors du serrage des bouchons (21a et 21b) afin de limiter les déformations sans risquer d'endommager les parties viscoélastiques (112a et 112b) , le serrage des bagues (12 a 10 et 12b) combiné avec le blocage sans jeu desdites bagues avec le moyen (11), permettant de transmettre intégralement les efforts intervertébraux et les déplacements résultant à la partie centrale (110) dudit moyen (11) qui joue le rôle d'amortisseur et de stabilisation dynamique. 15 20 25 30