Brevet FR2924923A1 — publié le 20090619

La présente invention concerne une prothèse de disque vertébral, notamment pour vertèbres cervicales. Il est connu de réaliser des prothèses de disque en deux ou trois éléments permettant de reproduire les mouvements des vertèbres. Lorsque la prothèse comprend deux éléments, ces éléments comprennent des surfaces articulaires complémentaires, permettant l'articulation directe d'un élément avec l'autre. Lorsque la prothèse comprend trois éléments, les deux éléments ancrés aux vertèbres respectives s'articulent chacun sur un élément intermédiaire de glissement, généralement en polyéthylène. Les prothèses de disque vertébral existantes, particulièrement celles destinées aux vertèbres cervicales, ne donnent pas parfaitement satisfaction. En effet, les mouvements répétés qu'elles subissent aboutissent à une usure plus ou moins rapide des surfaces articulaires, lesquelles ont, dans le cas de prothèses de disque cervical, des dimensions réduites. Cette usure conduit à une diffusion non souhaitable de particules dans l'organisme du patient. Lorsque la prothèse comprend trois éléments, il existe par ailleurs un risque d'expulsion de l'élément intermédiaire. En outre, les prothèses existantes sont relativement complexes à fabriquer compte tenu des contraintes résultant des contacts métal/métal ou 20 métal/polyéthylène. La présente invention vise à remédier à l'ensemble de ces inconvénients. Son objectif principal est donc de fournir une prothèse de disque vertébral, notamment pour vertèbres cervicales, dans laquelle l'usure des surfaces articulaires reste réduite. 25 Un autre objectif de l'invention est de fournir une prothèse n'induisant pas de risque d'expulsion d'un élément intermédiaire. Un objectif supplémentaire de l'invention est de fournir une prothèse plus simple à fabriquer que les prothèses existantes. La prothèse concernée comprend, de manière connue en soi, deux 30 éléments destinés à être reliés aux plateaux vertébraux respectifs, qui sont articulés l'un à l'autre. Selon l'invention, - un premier de ces deux éléments délimite un logement, c'est-à-dire comprend un fond formant une première surface articulaire, une paroi 35 périphérique et, à distance dudit fond, un rebord s'étendant vers l'intérieur, ce rebord formant, du côté opposé audit fond, une surface d'appui périphérique et, du côté tourné vers ledit fond, une deuxième surface articulaire ; - le deuxième élément comprend un plateau destiné à venir au contact du plateau vertébral de la vertèbre concernée et un plot central à tête élargie, cette tête formant, à son extrémité libre, une troisième surface articulaire propre à coopérer avec ladite première surface articulaire, et, sur son côté tourné du côté dudit plateau, une quatrième surface articulaire propre à coopérer avec ladite deuxième surface articulaire ; - le logement délimité intérieurement par ledit premier élément et ladite tête du deuxième élément sont mutuellement dimensionnés de telle sorte que les deux éléments soit mobiles latéralement l'un par rapport à l'autre et axialement l'un par rapport à l'autre, c'est-à-dire selon l'axe dudit plot central ; - la prothèse comprend au moins un élément en matériau élastiquement déformable, interposé entre ladite surface d'appui que comprend ledit premier élément et ledit plateau du deuxième élément, cet élément en matériau élastiquement déformable maintenant normalement lesdites deuxième et quatrième surfaces articulaires en contact l'une avec l'autre, et pouvant être comprimé de telle sorte que lesdites première et troisième surfaces articulaires viennent en contact l'une avec l'autre. La prothèse selon l'invention combine ainsi des éléments articulés à double paires de surfaces articulaires et au moins un élément en matériau élastiquement déformable, maintenant normalement lesdites deuxième et quatrième surfaces d'appui en contact l'une avec l'autre. En cas de force exercée axialement sur la prothèse, l'élément est comprimé élastiquement dans la limite de la venue desdites première et troisième surfaces articulaires en contact mutuel. Cette compression amortit ce mouvement des éléments et est limitée par cette venue en contact, éliminant ainsi le risque d'exercice d'une contrainte excessive sur l'élément déformable, susceptible de conduire à une détérioration de celui-ci. En cas de force exercée axialement mais sur un côté de la prothèse, l'élément déformable se comprime sur ce côté seulement ; il autorise ainsi la venue en contact desdites première et troisième surfaces articulaires sur ce même côté mais, sur le côté opposé, maintient le contact desdites deuxième et quatrième surfaces articulaires. Les surfaces en contact restent ainsi étendues et la déformation subie par l'élément déformable reste limitée. En cas de force tendant à déplacer un élément en translation par rapport à l'autre élément dans une direction transversale par rapport aux vertèbres, l'élément déformable permet que les deuxième et quatrième surfaces articulaires glissent l'une sur l'autre du côté opposé à celui sur lequel s'exerce ladite force, tout en permettant un contact des première et troisième surfaces articulaires sur le côté sur lequel s'exerce ladite force. Ici également, les surfaces articulaires en contact restent importantes et la déformation de l'élément déformable ne se produit que dans les limites autorisées par le débattement possible des premier et deuxième éléments l'un par rapport à l'autre. Comme cela apparaît de ce qui précède, la prothèse selon l'invention permet d'obtenir une continuité des surfaces articulaires quelque soit l'effort exercé sur la prothèse, avec en permanence deux surfaces articulaires en contact. Il en résulte une usure moindre des surfaces articulaires et une parfaite restitution du mouvement de l'articulation naturelle. L'invention résulte de la constatation que les prothèses existantes sont conçues pour réaliser une articulation des éléments autour d'un centre géométrique unique déterminé, que la prothèse soit constituée en deux ou en trois éléments. Ce centre géométrique unique n'est en réalité pas adapté à la complexité des mouvements que peuvent subir les deux éléments d'une telle prothèse, ce qui conduit à l'usure prématurée précitée. La prothèse selon invention, pouvant être qualifiée de prothèse "semi-contrainte", au contraire, ne définit pas de centre unique d'articulation ; grâce aux effets conjugués des deux paires de surfaces articulaires et de l'élément élastiquement déformable, cette prothèse fournit de larges possibilités de mouvements, adaptées auxdits mouvements complexes. De préférence, la prothèse comprend un élément en matériau élastiquement déformable sous la forme d'un anneau. De préférence, ledit premier élément comprend, en bordure de ladite surface d'appui, un rebord extérieur de contention, dimensionné pour opérer une contention latérale de chaque élément élastiquement déformable. Ce rebord prévient le risque de déplacement de ce ou ces éléments déformables par rapport à ce premier élément. De préférence, ce rebord extérieur de contention s'étend sur l'ensemble de la périphérie de ladite surface d'appui. Dans le même but, ledit deuxième élément comprend, du côté dudit plateau, un bossage coaxial audit plot, dimensionné pour recevoir l'élément élastiquement déformable de manière ajustée. Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, ladite première surface articulaire est convexe et en forme de calotte sphérique, ladite troisième surface articulaire étant concave et de forme complémentaire à cette première surface articulaire. De préférence, la tête du plot présente une face périphérique arrondie, reliée auxdites deuxième et quatrième surfaces articulaires par des zones de raccordement arrondies, et ladite première surface articulaire est reliée à ladite deuxième surface articulaire par une zone périphérique arrondie. Ces formes arrondies contribuent à limiter l'usure subie par les éléments. Lesdits premier et deuxième éléments peuvent être réalisés en métal. De préférence, ils sont réalisés en céramique, ce qui, outre le coefficient de friction réduit, permet de résoudre différents problèmes de fabrication et d'assemblage que présentent les éléments d'une prothèse connue de ce type. De préférence, la tête dudit plot présente une forme non circulaire permettant son engagement dans le logement délimité par ledit premier élément lorsque ledit deuxième élément se trouve dans une position angulaire déterminée par rapport à ce premier élément, mais interdisant le dégagement de cette tête hors de ce logement dans toute autre position angulaire relative des deux éléments. Tout risque d'échappement dudit plot hors dudit logement est ainsi éliminé. Notamment, ladite tête peut comprendre deux méplats latéraux permettant de lui conférer ladite forme non circulaire. Selon une autre possibilité, ledit premier élément peut être en deux parties, autorisant l'engagement facilité de la tête dudit plot dans le logement délimité par cet élément lorsque ces deux parties ne sont pas assemblées, et retenant cette tête dans ce logement lorsqu'elles sont assemblées. Ledit élément élastiquement déformable peut présenter une déformabilité telle qu'il peut être engagé derrière ladite tête par simple étirement circonférentiel. Cet élément peut également ne pas présenter une telle déformabilité, auquel cas le plot peut ne pas être solidaire dudit plateau au moment de la mise en place de l'élément et être solidarisé à ce plateau une fois cette mise en place réalisée. L'invention sera bien comprise, et d'autres caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront, en référence au dessin schématique annexé, représentant, à titre d'exemples non limitatifs, deux formes de réalisation possibles de la prothèse qu'elle concerne. La figure 1 en est une vue en perspective, avant montage, selon une première forme de réalisation ; la figure 2 en est une vue de côté, en coupe passant par son axe ; les figures 3 à 6 en sont des vues de côté dans quatre positions relatives différentes de deux éléments qu'elle comprend ; et la figure 7 en est une vue de côté, avant assemblage, selon deuxième forme de réalisation. Par simplification, les parties ou éléments d'une forme de réalisation qui se retrouvent de manière identique ou similaire dans l'autre forme de réalisation seront identifiés par les mêmes références numériques et ne seront pas à nouveau décrits. Les figures 1 à 6 représentent une prothèse 1 de disque vertébral, notamment pour vertèbres cervicales, comprenant deux éléments 2, 3 destinés 20 à être reliés aux plateaux vertébraux respectifs et un anneau 4 en matériau élastiquement déformable. L'élément 2, qui est l'élément inférieur dans l'exemple représenté, délimite un logement 5, c'est-à-dire comprend un fond 6, une paroi périphérique 7 et, à distance du fond 6, un rebord 8 s'étendant radialement vers l'intérieur. 25 L'ensemble est formé en une pièce de matériau résistant, notamment en céramique ou en métal biocompatible. Le fond 6 présente un bossage central 10 convexe et en forme de calotte sphérique, formant une première surface articulaire 11. Le rebord 8 forme, du côté opposé au fond 6, une surface d'appui 30 périphérique 12 et, du côté tourné vers le fond 6, une deuxième surface articulaire 13. La première surface articulaire 11 est reliée à la deuxième surface articulaire 13 par une zone périphérique 14 arrondie. L'élément 2 comprend en outre, en bordure de la surface d'appui 12, un rebord extérieur 15 s'étendant sur l'ensemble de la périphérie de cette surface 35 d'appui 12. Comme cela est représenté, ce rebord 15 présente un diamètre interne légèrement supérieur au diamètre externe de l'anneau 4, de sorte que cet anneau 4 vient à proximité immédiate de ce rebord 15 lorsque, en position de montage, il est placé sur la surface d'appui 12. Le rebord 15 opère ainsi, dans cette position, une contention latérale de l'anneau 4. L'élément 3 comprend un plateau 20 destiné à venir au contact du plateau vertébral de la vertèbre concernée et un plot central 21 à tête 22 élargie, l'ensemble étant formé en une pièce de matériau résistant, notamment en céramique ou en métal biocompatible. La tête 22 forme, à son extrémité libre, une troisième surface articulaire 23, de forme concave et en calotte sphérique, propre à coopérer avec la première surface articulaire 11. Sur son côté tourné du côté du plateau 20, elle forme une quatrième surface articulaire 24 propre à coopérer avec la deuxième surface articulaire 13. La tête 22 présente également une face périphérique arrondie 25, reliée 15 aux deuxième et quatrième surfaces articulaires 23, 24 par des zones de raccordement arrondies. La tête 22 présente en outre une forme non circulaire résultant de l'aménagement sur elle de deux méplats latéraux 31. Cette forme non circulaire permet l'engagement de cette tête 22 dans le logement 5 délimité par 20 l'élément 2 lorsque l'élément 3 se trouve dans une position angulaire déterminée par rapport à cet élément 2, mais interdisant le dégagement de cette tête 22 hors de ce logement 5 dans toute autre position angulaire des éléments 2 et 3. L'élément 3 comprend en outre un bossage 32 coaxial au plot 21, dont le 25 diamètre externe est légèrement inférieur au diamètre interne de l'élément 4, de sorte que l'élément 4 peut être engagé de manière ajustée autour de ce bossage 32. Le logement 5 et la tête 22 sont mutuellement dimensionnés de telle sorte que les deux éléments 2, 3 soit mobiles latéralement l'un par rapport à l'autre et 30 axialement d'un par rapport à l'autre, c'est-à-dire selon l'axe dudit plot central 21, ainsi que cela sera décrit en référence aux figures 2 à 6. L'anneau 4 peut être formé en un matériau élastomère, ou peut avoir une structure gonflable, ou peut être formé en un matériau tissé. Il peut également être constitué par une ou plusieurs rondelles Belleville en matériau métallique 35 ou en polymère. Il est interposé entre la surface d'appui 12 et le plateau 20 et, comme le montre la figure 3, maintient normalement lesdites deuxièmes et quatrième surfaces articulaires 13, 24 en contact l'une avec l'autre. En cas de force exercée axialement sur la prothèse, comme montré sur la figure 4, l'anneau 4 est comprimé élastiquement dans la limite de la venue desdites première et troisième surfaces articulaires 11, 23 en contact mutuel. Cette compression amortit ce mouvement des éléments 2 et 3 et est limitée par cette venue en contact, éliminant ainsi le risque d'exercice d'une contrainte excessive sur l'anneau 4, susceptible de conduire à une détérioration de celui-ci. En cas de force exercée axialement mais sur un côté de la prothèse 1 (cf. figure 5), l'anneau 4 se comprime sur ce côté seulement ; il autorise ainsi la venue en contact des première et troisième surfaces articulaires 11, 23 sur ce même côté mais, sur le côté opposé, maintient le contact desdites deuxième et quatrième surfaces articulaires 13, 24. Les surfaces en contact restent ainsi étendues et la déformation subie par l'anneau 4 reste limitée. En cas de force tendant à déplacer un élément 2, 3 en translation par rapport à l'autre élément 3, 2 dans une direction transversale par rapport aux vertèbres (cf. figure 6), l'anneau 4 permet que les deuxième et quatrième surfaces articulaires 13, 24 glissent l'une sur l'autre du côté opposé à celui sur lequel s'exerce ladite force, tout en permettant un contact des première et troisième surfaces articulaires 11, 23 sur le côté sur lequel s'exerce ladite force. Ici également, les surfaces articulaires 11, 13, 23, 24 en contact restent importantes et la déformation de l'anneau 4 ne se produit que dans les limites autorisées par le débattement possible des premier et deuxième éléments 2, 3 l'un par rapport à l'autre. Le rebord 15 et le bossage 32 préviennent le risque de déplacement de l'anneau 4 par rapport aux éléments 2 et 3. La figure 7 montre une variante de réalisation dans laquelle l'élément 2 est en deux parties 2a, 2b, une partie 2a comprenant le fond 6 et un rebord périphérique 40 d'assemblage à l'autre partie 2b, et l'autre partie 2b comprenant 30 la paroi périphérique 7 et le rebord 8. Le plot n'est pas solidaire du plateau 20 au moment de la mise en place de l'anneau 4 et est solidarisé à ce plateau 20 une fois cette mise en place réalisée. Les parties 2a, 2b sont ensuite assemblées et fixées l'une à l'autre pour constituer l'élément 2. Cette forme de réalisation permet de mettre l'anneau 4 en place entre le plateau 20 et la tête 22 lorsque cet anneau n'est pas étirable circonférentiellement, ou qu'il n'est pas suffisamment étirable circonférentiellement pour être engagé au delà de la tête 22, et autorise l'engagement facilité de la tête 22 dans le logement 5 lorsque les deux parties 2a, 2b ne sont pas assemblées. Comme cela apparaît de ce qui précède, l'invention fournit une prothèse de disque vertébral, notamment pour vertèbres cervicales, ayant des avantages déterminants par rapport aux prothèses homologues de la technique antérieure, en particulier celui de permettre d'obtenir une continuité des surfaces articulaires quelque soit l'effort exercé sur la prothèse, avec en permanence deux surfaces articulaires en contact. Il en résulte une usure moindre des surfaces articulaires et une parfaite restitution du mouvement de l'articulation naturelle. L'invention a été décrite ci-dessus en référence à différentes formes de réalisation données à titre de purs exemples. II va de soi qu'elle n'est pas limitée à ces formes de réalisation mais qu'elle s'étend à toutes les formes de réalisation couvertes par les revendications ci-annexées. REVENDICATIONS 1 û Prothèse (1) de disque vertébral, notamment pour vertèbres cervicales, comprenant deux éléments (2, 3) destinés à être reliés aux plateaux vertébraux respectifs, qui sont articulés l'un à l'autre, caractérisée en ce que : - un premier de ces deux éléments (2) délimite un logement (5), c'est-à-dire comprend un fond (6) formant une première surface articulaire (11), une paroi périphérique (7) et, à distance dudit fond (6), un rebord (8) s'étendant vers l'intérieur, ce rebord (8) formant, du côté opposé audit fond (6), une surface d'appui périphérique (12) et, du côté tourné vers ledit fond (6), une deuxième surface articulaire (13) ; - le deuxième élément (3) comprend un plateau (20) destiné à venir au contact du plateau vertébral de la vertèbre concernée et un plot central (21) à tête (22) élargie, cette tête (22) formant, à son extrémité libre, une troisième surface articulaire (23) propre à coopérer avec ladite première surface articulaire (11), et, sur son côté tourné du côté dudit plateau (20), une quatrième surface articulaire (24) propre à coopérer avec ladite deuxième surface articulaire (13) ; - le logement (5) délimité intérieurement par ledit premier élément (2) et ladite tête (22) du deuxième élément (3) sont mutuellement dimensionnés de telle sorte que les deux éléments (2, 3) soit mobiles latéralement l'un par rapport à l'autre et axialement l'un par rapport à l'autre, c'est-à-dire selon l'axe dudit plot central (21) - la prothèse (1) comprend au moins un élément (4) en matériau élastiquement déformable, interposé entre ladite surface d'appui (12) que comprend ledit premier élément (2) et ledit plateau (20) du deuxième élément (3), cet élément (4) en matériau élastiquement déformable maintenant normalement lesdites deuxième et quatrième surfaces articulaires (13, 24) en contact l'une avec l'autre, et pouvant être comprimé de telle sorte que lesdites première et troisième surfaces articulaires (11, 23) viennent en contact l'une avec l'autre. 2 û Prothèse (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un élément en matériau élastiquement déformable sous la forme d'un anneau (4). 3 û Prothèse (1) selon la revendication 1 ou la revendication 2, 35 caractérisée en ce que ledit premier élément (2) comprend, en bordure de laditesurface d'appui (12), un rebord extérieur (15) de contention, dimensionné pour opérer une contention latérale de chaque élément élastiquement déformable (4). 4 ù Prothèse (1) selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit 5 rebord extérieur (15) de contention s'étend sur l'ensemble de la périphérie de ladite surface d'appui (12). ù Prothèse (1) selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que ledit deuxième élément (3) comprend, du côté dudit plateau (20), un bossage (32) coaxial audit plot (21), dimensionné pour recevoir l'élément (4) élastiquement déformable de manière ajustée. 6 ù Prothèse (1) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que ladite première surface articulaire (11) est convexe et en forme de calotte sphérique, ladite troisième surface articulaire (23) étant concave et de forme complémentaire à cette première surface articulaire (11). 7 ù Prothèse (1) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la tête (22) du plot (21) présente une face périphérique arrondie (25), reliée auxdites deuxième et quatrième surfaces articulaires par des zones de raccordement arrondies, et en ce que ladite première surface articulaire (11) est reliée à ladite deuxième surface articulaire (13) par une zone périphérique (14) arrondie. 8 ù Prothèse (1) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que lesdits premier et deuxième éléments (2, 3) sont réalisés en céramique. 9 ù Prothèse (1) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la tête (22) dudit plot (21) présente une forme non circulaire permettant son engagement dans le logement (5) délimité par ledit premier élément (2) lorsque ledit deuxième élément (3) se trouve dans une position angulaire déterminée par rapport à ce premier élément (2), mais interdisant le dégagement de cette tête (22) hors de ce logement (5) dans toute autre position angulaire relative des deux éléments (2, 3). 10 ù Prothèse (1) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que ledit premier élément (2) est en deux parties (2a, 2b), autorisant l'engagement facilité de la tête (22) dudit plot (21) dans le logement (5) délimité par cet élément (2) lorsque ces deux parties (2a, 2b) ne sont pas assemblées, et retenant cette tête (22) dans ce logement (5) lorsqu'elles sont assemblées.