Brevet FR2899459A1 — publié le 20071012

L'invention concerne une vis à os et un procédé de fabrication d'une telle vis. Les vis à os sont utilisées pour la fixation d'une prothèse artificielle ou d'une greffe sur une partie osseuse d'un corps humain ou animal. Il peut s'agir, notamment, de vis dites pédiculaires, destinées à être fixées sur le pédicule vertébral. Plus particulièrement, l'invention concerne une vis à os comprenant une tige surmontée d'une tête, une portion de cette tige étant filetée et ladite tête permettant de faire tourner la vis ou de l'enfoncer par impaction. Le document US 5,098,434 décrit une vis de ce type, qui présente une portion de tige filetée s'étendant à partir de l'extrémité avant de la tige, sur une majeure partie de celle-ci. L'avant et l'arrière sont définis par rapport au sens d'introduction de la vis dans l'os. Entre cette portion de tige filetée et la tête de vis, la tige est recouverte par un revêtement poreux. Une fois la vis implantée, le revêtement est en contact étroit avec l'os, de sorte que l'os colonise l'intérieur des porosités du revêtement. Ceci permet d'améliorer l'ancrage de la vis dans l'os, en particulier sur le long terme. Toutefois, la fabrication de la vis de US 5,098,434 a pour inconvénient d'être complexe à cause de l'étape de dépôt du revêtement poreux. En outre, les matériaux constitutifs de ce revêtement et l'appareillage nécessaire pour déposer le revêtement, sont généralement onéreux. L'invention a pour but de résoudre ces inconvénients en proposant un procédé de fabrication d'une vis à os, simple et économique, permettant de fabriquer une vis présentant de bonnes propriétés d'ancrage dans l'os, en particulier sur le long terme. Pour atteindre ce but, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'une vis à os dans lequel : - on utilise un corps de vis comprenant une tige surmontée d'une tête, et - on réalise directement dans la matière constitutive de la tige, une alternance de creux et d'aspérités pour créer, sous ladite tête, une portion de HP rugueuse favorisant l'ancrage de la vis, une fois celle-ci implantée. Ce procédé ne comprend donc pas d'étape de dépôt d'un revêtement sur la tige. L'étape de dépôt est remplacée par une étape de mise en forme, réalisée directement dans la matière constitutive de la tige, de sorte qu'aucun matériau d'apport n'est nécessaire. Cette étape de mise en forme est plus simple et plus économique qu'une étape de dépôt, et la vis obtenue présente de bonnes propriétés d'ancrage dans l'os grâce à l'alternance de creux et d'aspérités réalisée. L'invention a également pour objet une vis à os comprenant une tige avec une portion filetée, cette tige étant surmontée d'une tête permettant de faire tourner la vis ou de l'enfoncer par impaction, caractérisée en ce qu'elle présente une portion de tige rugueuse, située entre la portion filetée et la tête Io de vis, formée par une alternance de creux et d'aspérités réalisés directement dans la matière constitutive de la tige. Une fois la vis implantée, l'os va coloniser les creux de la portion rugueuse, ce qui garantit l'ancrage de la vis dans l'os, sur le long terme. Selon un mode de réalisation préféré, on réalise ladite alternance de 15 creux et d'aspérités par mise en forme de la tige, à volume de matière constant. Par "mise en forme à volume de matière constant", on entend désigner toutes les techniques de façonnage qui se pratiquent sans enlèvement de matière. Selon ces techniques, la matière de la tige est 20 déformée (et non découpée), ce qui provoque un écrouissage de la matière. Cet écrouissage permet d'augmenter la dureté superficielle et la résistance mécanique globale de la portion de tige ayant subi ladite mise en forme. Or, une fois la vis à os implantée, la portion de tige la plus sollicitée est la portion située sous la tête de vis et cette portion est généralement une 25 zone de rupture privilégiée. Le fait de renforcer mécaniquement cette portion de tige présente donc un grand intérêt. En outre, lors de la mise en forme à volume de matière constant, la matière de la tige repoussée dans les creux remonte en sommet des aspérités. Il en résulte un léger élargissement du diamètre extérieur de la 30 portion de tige concernée. 0-, généralement, on utilise un corps de vis dont la tige, avant sa mise c e me, est cylindrique, de tels corps de vis étant plus simples à fabriquer et donc moins onéreux. L'élargissement de diamètre évoqué plus haut fait que le diamètre de la portion rugueuse est légèrement supérieur à celui des portions de tige adjacentes (y compris celui de la portion filetée qui est réalisée dans la tige). Ainsi, une fois la vis implantée, la portion de tige où le contact entre la tige et l'os est le plus marqué correspond à la portion rugueuse. Grâce à ce contact marqué, l'os est repoussé par les aspérités de la s portion rugueuse vers les creux de cette portion. L'os va ainsi plus facilement coloniser ces creux, ce qui favorise significativement l'ancrage de la vis dans l'os et, plus généralement, l'intégration (ou ostéo-intégration) de la vis dans l'os (tant sur le court terme que sur le long terme). Inversement, on comprend que si la portion rugueuse était réalisée 10 par mise en forme avec enlèvement de matière, par exemple par usinage ou par sablage, cette portion rugueuse serait en retrait par rapport aux portions de tige adjacentes et le contact avec l'os serait plus lâche. Il en résulterait un moins bon ancrage de la vis. Avantageusement, on réalise la mise en forme de la tige par 15 moletage. Le moletage est une opération consistant à marquer de stries la surface d'une pièce à l'aide d'une molette. Au cours du moletage, il n'y a pas d'enlèvement de matière mais déplacement de celle-ci. Cette opération se fait donc à volume de matière constant. Le moletage permet de réaliser des stries de différentes géométries : des stries axiales (i.e. parallèles à l'axe de la tige), 20 circulaires (i.e. perpendiculaires à l'axe de la tige), obliques (i.e. des stries parallèles entre elles, ni axiales, ni perpendiculaires à l'axe de la tige), ou croisées (mélange de stries croisées). Dans la présente demande, on parle de moletage croisé pour désigner un moletage permettant de réaliser des stries croisées, qu'il s'agisse de stries axiales et circulaires croisées (appelées parfois 25 stries quadrillées), ou de stries obliques croisées. Lorsque les stries ne sont pas croisées, les creux et aspérités formés sont respectivement des rayures et des nervures parallèles. Lorsque les stries sont croisées, les aspérités formées ont, généralement, des formes pyramidales. 3o Avantageusement, on e un moletage croisé, car on sait réaliser ce type de moletage rapide nie en une seule étape faisant intervenir uitanément deux molettes. Le moletage croisé permet, en outre, d'obtenir une alternance de creux et d'aspérités suivant n'importe quelle direction, contrairement à un moletage non croisé (i.e. droit, circulaire, ou oblique) pour lequel il n'y a pas d'alternance selon les directions des stries. On préfère une alternance "rnultidirectionnelle" qui permet d'obtenir un nombre important d'aspérités pyramidales de faible volume, qui s'ancrent dans l'os plus facilement. Plus généralement, on notera que la vis à os de l'invention est faite pour être vissée à l'aide d'un outil de type tournevis coopérant avec la tête de vis, ou pour être impactée, c'est-à-dire enfoncée à l'aide d'un outil de type marteau. Les vis à visser présentent dans leur partie filetée des filets hélicoïdaux tandis que les vis à impacter présente plutôt des filets circulaires 10 concentriques dont le diamètre diminue à mesure que l'on s'approche de l'extrémité avant de la vis, et des parties de tige tronconiques qui se succèdent le long de la portion filetée. La plus grande section des parties tronconiques est délimitée par lesdits filets circulaires et le diamètre de la plus petite section d'une partie tronconique est inférieur au diamètre de la plus 15 grande section de la partie tronconique qui lui succède vers l'avant. L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée qui suit, d'un exemple de réalisation de vis à os selon l'invention et de son procédé de fabrication. Cet exemple est donné à titre illustratif et non limitatif. 20 Cette description fait référence aux figures annexées sur lesquelles : - la figure 1 représente un exemple de vis à os selon l'invention - la figure 2 représente le corps de vis, non encore mis en forme, utilisé pour fabriquer la vis de la figure 1 ; - la figure 3 schématise l'étape de moletage réalisée sur le corps de 25 vis de la figure 2 ; - la figure 4 représente le corps de vis de la figure 2, après l'étape de moletage ; - la figure 5 représente le corps de la vis de la figure 4 après l'étape de filetage. 30 L'exemple de vis à os 1 de la figure 1 comprend une tige 3 surmontée d'une tête 5. Cette tête 5 présente des évidements 7 complémerra ree de l'extrémité d'un tournevis. Cette vis est donc destinée à être vissée, et non à être impactée. Les évidements 7 servent également à articuler sur !à `ete de vis un implant, non représenté. On notera que les évidements 7 vent être ménagés dans la tête de vis 5 avant ou après avoir façonné la tige 3. Dans l'exemple représenté les évidements 7 ont été ménagés après avoir façonné la tige 3. Néanmoins, lorsqu'ils sont ménagés avant, il peuvent être avantageusement utilisés pour maintenir et manoeuvrer le corps de vis 10 lors de sa mise en forme. Une portion 9 de la tige 3 est filetée et présente un filet hélicoïdal. Une autre portion 11 de la tige 3 est moletée par moletage croisé. Cette portion moletée 11 présente des stries obliques croisés 13 (ni parallèles, ni perpendiculaires à l'axe A de la tige 3). Les stries 13 définissent entre eux des aspérités 15. Ces aspérités 15 ont une forme pyramidale à base quadrangulaire. Leur bout pointu favorise l'ancrage de la vis dans l'os. Suivant toutes les directions, on observe une alternance d'aspérité 15 et de creux, ces creux étant formés par les stries 13. La portion moletée 11 forme une portion de tige rugueuse au sens de 15 l'invention. Le corps de vis 10 présente un épaulement entre la tige 3 et la tête 5, de sorte que la tête 5 forme une butée lorsque la vis 1 pénètre dans un os. La portion moletée 11 est située juste sous (i.e. en avant de) la tête de vis 5 et la portion filetée 9 est située juste sous la portion moletée 11. Une 20 fois la vis 1 implantée, la portion moletée 11 constitue donc la zone d'ancrage la plus proche de la surface de l'os. La vis à os est réalisée en un matériau biocompatible, par exemple, en titane ou en acier inoxydable. Ci-après, on décrit un exemple de procédé de fabrication de la vis 1, 25 en référence aux figures 2 à 5. D'abord, on utilise le corps de vis 10 représenté sur la figure 2 qui comporte une tige 3 et une tête 5 surmontant cette tige. La tige 3 est cylindrique de révolution (c'est-à-dire une tige inscrite dans un cylindre droit à base circulaire), elle est donc facile et économique à fabriquer. L'axe A est 3o l'axe de révolution de cette tige. on procède à l'opération de moletage de la portion de tige située scus la tête de vis. Pour cette opération de moletage, représentée schématiquement sur la figure 3, on utilise un mandrin ou une pince tournante pour tenir le corps de vis 10 et le faire tourner autour de l'axe A, suivant la flèche F, comme représenté sur la figure 3. Deux molettes 20 sont placées de chaque côté de la tige 3, soit diamétralement opposée par rapport à l'axe A de la tige, soit légèrement décalée d'un même côté de la tige (sur la figure 3, elles sont décalées vers le bas). Les molettes 20 sont réalisées dans une matière plus dure que celle de la tige 3. Il s'agit de pièces cylindriques, comparables à des matrices, qui présentent sur leur tranche un certain profil. Pour un moletage croisé, ces stries sont obliques. La tige 3 est entraînée en rotation entre les molettes 20 Io qui exercent une très forte pression sur cette tige jusqu'à reproduire dans la matière de celle-ci leur profil. On réalise ainsi un moletage croisé directement dans la matière de la tige 3 de manière à former la portion moletée 11 représentée sur la figure 4. Comme la matière de la tige est repoussée des creux (formés par les stries 15 13) vers les aspérités 15, et comme la tige 3 est au départ cylindrique de révolution, le diamètre extérieur D de la portion moletée 11 est supérieur au diamètre d'origine d de la tige 3 (c'est-à-dire avant sa mise en forme). Ensuite, on procède au filetage d'une portion de tige s'étendant à partir de l'extrémité avant de la tige 3 et venant empiéter sur la portion 20 moletée 11. Le filetage est réalisé par enlèvement de matière et consiste à former un filet hélicoïdal dont le diamètre extérieur diminue à mesure que l'on s'approche de l'extrémité avant de la tige. Cette extrémité avant se termine sensiblement en pointe. Comme représenté sur la figure 5, le filetage empiète sur la portion moletée 11 de sorte que les sommets de certaines aspérités 25 sont coupés. On notera que la figure 1 représente la vis vue d'un côté, tandis que la figure 5 la représente du côté opposé. Ainsi, le plus grand diamètre extérieur d' de la partie filetée 9 est égal ou légèrement inférieur au diamètre d'origine d de la tige 3. Comme, le diamètre extérieur D de la partie moletée 11 est légèrement supérieur au 30 diamètre d d'origine de cette tige, le diamètre térieur D de la portion moletée 11 est légèrement supérieur au plus grand diamètre extérieur d' de la portion filetée 9. Cette différence de diamètre (D - d') est assez faible pour ne pas gêner la pénétration de la vis dans l'os, mais suffisante pour garantir lors de l'implantation de la vis un contact marqué entre la portion moletée 11 et l'os entourant celle-ci. Ce contact marqué favorise l'intégration de la vis 1 dans l'os. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une vis à os (1) dans lequel : - on utilise un corps de vis (10) comprenant une tige (3) surmontée 5 d'une tête (5), et -on réalise directement dans la matière constitutive de la tige, une alternance de creux (13) et d'aspérités (15) pour créer, sous ladite tête, une portion de tige rugueuse (11) favorisant l'ancrage de la vis, une fois celle-ci implantée. 10 2. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on réalise ladite alternance de creux (13) et d'aspérités (15) par mise en forme de la tige (3), à volume de matière constant. 15 3. Procédé de fabrication selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on utilise un corps de vis dont la tige (3) est cylindrique, avant sa mise en forme. 4. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 20 1 à 3, caractérisé en ce qu'on réalise ladite alternance de creux (13) et d'aspérités (15) par moletage de la tige. 5. Procédé de fabrication selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on réalise ladite alternance de creux (13) et d'aspérités (15) par moletage 25 croisé de la tige. 6. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, une étape de filetage dans laquelle on filète une portion de tige (9) située sous ladite portion de tige 30 rugueuse (11). 7, Vis à os comprenant une tige avec une portion filetée (9), cette tige étant surmontée d'une tête (5) permettant de faire tourner la vis ou de l'enfoncer par impaction, caractérisée en ce qu'elle présente une portion de 10 tige rugueuse (15), située entre la portion filetée et la tête de vis, formée par une alternance de creux (13) et d'aspérités (15) réalisés directement dans la matière constitutive de la tige. 8. Vis à os selon la revendication 7, caractérisée en ce que ladite portion rugueuse (11) est moletée. 9. Vis à os selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce que ladite portion rugueuse (11) est moletée par moletage croisé. 10. Vis à os selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisée en ce qu'elle est réalisée en un matériau biocompatible.