Brevet FR2942131A1 — publié le 20100820

La présente invention concerne une prothèse destinée à remplacer un disque intervertébral endommagé de la colonne vertébrale. La colonne vertébrale est constituée par un ensemble de vertèbres superposées reliées les unes aux autres par des disques fibro-cartilagineux, appelés disques intervertébraux. Ces disques intervertébraux ont un rôle fondamental dans la statique et la dynamique de la colonne vertébrale : ils assurent la mobilité des vertèbres entre elles. Ces disques intervertébraux sont souvent l'objet de désordres relatifs à un tassement de vertèbres, une hernie discale, un déplacement de vertèbres ou encore une dégénérescence arthrosique intervertébrale. Ces désordres sont, bien souvent, la cause de douleurs ou de gènes fonctionnelles rebelles aux traitements médicaux ; dans certains cas, ils peuvent même être invalidants. Le procédé utilisé pour soulager les patients atteints de ces 15 désordres consiste, généralement, en une intervention chirurgicale. Plusieurs techniques d'intervention chirurgicale sont actuellement connues. Une première technique d'intervention chirurgicale consiste en une arthrodèse intervertébrale par laquelle les deux vertèbres adjacentes au disque endommagé sont fusionnées. Ce procédé est, en effet, un remède définitif qui 20 bloque l'évolution arthrosique, c'est-à-dire la dégradation, dans le disque. Ce procédé a pour principal inconvénient de supprimer toute mobilité entre les deux vertèbres adjacentes au disque endommagé. Cette suppression de mobilité des vertèbres adjacentes au disque endommagé a pour conséquence de concentrer les contraintes mécaniques sur les disques intervertébraux 25 adjacents, ce qui peut entraîner un risque de détérioration de leur surface articulaire. Une deuxième technique consiste en une chirurgie arthroplastique intervertébrale de remplacement du disque endommagé par une prothèse de disque intervertébral. 30 Une telle prothèse est décrite, par exemple, dans le document FR-A-2 124 815. Cette prothèse consiste, plus précisément, en un élément affectant la forme d'un disque intervertébral et réalisé dans un matériau élastomère du type silicone. Elle a pour inconvénient de ne pouvoir assurer qu'une mobilité limitée des vertèbres adjacentes, son aptitude à se déformer 35 étant relativement limitée. En outre, cette prothèse n'interdit pas l'expansion radiale du matériau élastomère lors des contraintes exercées sur la prothèse, ce qui se traduit par un risque d'herniation vers le canal médullaire. Le document FR 2 709 949 concerne une prothèse de disque intervertébral comprenant deux demi-enveloppes en forme de coupelles, fixées chacune sur une des deux vertèbres adjacentes au disque vertébral à remplacer, entre lesquelles est disposé un coussin de compression entouré par une ceinture. Une telle prothèse présente l'inconvénient d'un manque de fiabilité en raison des risques de désolidarisation du coussin et des coupelles sous l'effet des forces de cisaillement qui s'exercent entre le coussin et les coupelles, notamment lorsque la prothèse est en position inclinée par rapport à l'horizontale, en conditions d'utilisation. Le frottement du coussin sur la ceinture peut générer des particules d'usure susceptibles d'entraîner des désordres en particulier neurologiques. En outre, la désolidarisation du coussin des coupelles peut entraîner également un risque de déplacement de ce coussin, qui peut entrer en conflit avec des parties vitales, notamment neurologiques, vasculaires ou aéro-digestives. Le document FR 2 863 868 concerne une prothèse de disque intervertébral comportant deux demi-enveloppes rigides en forme de coupelles, fixées chacune sur une des deux vertèbres adjacentes au disque intervertébral à remplacer, les deux demi-enveloppes enserrant un coussin de compression. L'une des deux demi-enveloppes comporte dans sa zone centrale une cheminée tournée vers l'autre demi-enveloppe. L'autre demi-enveloppe comporte dans sa zone centrale un plot de section inférieure à celle de la cheminée, tourné vers la première demi-enveloppe et engagé dans la cheminée de celle-ci, le coussin de compression étant disposé entre les deux demi-enveloppes, y compris dans le volume compris entre la cheminée et le plot. Cette structure permet à la prothèse de parfaitement résister aux contraintes de cisaillement, puisque celles-ci ne sont plus absorbées, comme tel est le cas habituellement par les seules interfaces entre le coussin de compression et les coupelles, avec risque de désolidarisation subséquent, mais aussi par compression entre le plot central et la paroi de la cheminée. En outre il faut noter qu'en cas de rupture à l'interface entre le coussin et l'une des demi-enveloppes, la sécurité est assurée dans la mesure où le couple plot-cheminée va limiter le déplacement relatif des deux demi-enveloppes rigides. Bien que ce type de prothèse de disque intervertébral présente une parfaite sécurité d'utilisation, il a été constaté que ce type de prothèse de disque intervertébral présente une certaine rigidité qui ne correspond pas aux caractéristiques d'un disque intervertébral naturel. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. Le problème technique à la base de l'invention consiste donc à fournir une prothèse de disque intervertébral qui soit d'une réalisation simple, d'une structure compacte, et qui présente une parfaite sécurité d'utilisation, tout en comportant des caractéristiques proches de celles d'un disque intervertébral naturel. A cet effet, l'invention concerne une prothèse de disque intervertébral comportant des première et seconde demi-enveloppes rigides en forme de coupelles ou de plateaux, destinées chacune à être fixées sur une des deux vertèbres adjacentes au disque intervertébral à remplacer, la première demi-enveloppe comportant dans sa zone centrale une pièce tubulaire tournée vers la seconde demi-enveloppe, la seconde demi-enveloppe comportant dans sa zone centrale un plot de section inférieure à celle de la pièce tubulaire, tourné vers la première demi-enveloppe et engagé dans la pièce tubulaire, la prothèse de disque intervertébral comportant en outre un coussin de compression disposé entre les deux demi-enveloppes, y compris dans le volume compris entre la pièce tubulaire et le plot, caractérisée en ce que le coussin de compression comporte une portion centrale s'étendant entre les zones centrales des première et seconde demi-enveloppes, et une pluralité de branches s'étendant radialement à partir de la portion centrale et décalées angulairement les unes par rapport aux autres. La prothèse de disque intervertébral selon l'invention présente les avantages de celle décrite dans le document FR 2 863 868, tout en présentant des caractéristiques plus proches de celles d'un disque intervertébral naturel du fait de la structure du coussin de compression qui assure une diminution de la rigidité de la prothèse. De préférence, le coussin de compression comporte quatre branches régulièrement espacées les unes des autres. Avantageusement, le coussin de compression comporte une première et une deuxième branches s'étendant sensiblement dans le plan médio latéral de la prothèse, et une troisième et une quatrième branches s'étendant perpendiculairement aux première et deuxième branches. De façon préférentielle, la longueur des troisième et quatrième branches est inférieure d'environ 20% à celle des première et deuxième branches. Ces dispositions permettent de créer une raideur supérieure en flexion latérale que celle en flexion / extension. Préférentiellement, chaque demi-enveloppe comporte, sur sa face intérieure, c'est-à-dire sur sa face tournée vers l'autre demi-enveloppe, des moyens favorisant l'accrochage du coussin de compression. Selon une variante de réalisation de la prothèse, chaque demi-enveloppe comporte, sur sa face intérieure, deux rainures s'étendant sensiblement perpendiculairement l'une par rapport à l'autre et dont le point d'intersection est situé sensiblement dans la zone centrale de ladite demi-enveloppe, les deux rainures étant agencées pour permettre l'accrochage des branches du coussin de compression. Préférentiellement, les deux rainures ménagées sur chaque demi-15 enveloppe présentent une forme complémentaire de celle des branches du coussin de compression. De façon avantageuse, les rainures ménagées sur chaque demi-enveloppe présentent une section en queue d'aronde. De préférence, le coussin de compression est réalisé en un 20 matériau présentant une dureté shore D comprise entre 60 et 100 et de préférence de 80. Selon une variante de réalisation de la prothèse, au moins l'une des demi-enveloppes comporte, sur sa face extérieure, c'est-à-dire sa face opposée au coussin de compression, des pointes de fixation destinées à 25 favoriser sa fixation sur une vertèbre. Avantageusement, la surface externe d'au moins l'une des demi-enveloppes est recouverte d'un premier revêtement rugueux comportant du titane pur, tel que le titane T40, et d'un second revêtement de phosphate de calcium, tel que l'hydroxyapatite, disposé sur le premier revêtement. 30 De toute façon l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs formes d'exécution de cette prothèse de disque intervertébral. Figure 1 et 2 sont des vues explosées en perspective d'une 35 prothèse de disque intervertébral selon une première variante de réalisation de l'invention. Figure 3 est une vue de côté de la prothèse de figure 1. Figure 4 est une vue explosée en perspective d'une prothèse de disque intervertébral selon une deuxième variante de réalisation de l'invention. Figure 5 est une vue de côté de la prothèse de figure 4. Figure 6 est une vue de dessus d'une prothèse de disque intervertébral selon une troisième variante de réalisation de l'invention. Figure 7 est une vue partielle en coupe de la demi-enveloppe supérieure de la prothèse de figure 5. Figure 8 est une vue en coupe d'une prothèse de disque intervertébral selon une quatrième variante de réalisation de l'invention. Les figures 1 à 3 représentent une prothèse de disque intervertébral cervical 2 destinée à remplacer un disque intervertébral cervical endommagé. Cette prothèse 2 comporte une demi-enveloppe inférieure 3 et une demi-enveloppe supérieure 4 en forme de plateaux. Les deux demi-enveloppes 3, 4 sont réalisées de préférence en alliage à base de titane et sont destinées chacune à être fixées sur une des deux vertèbres cervicales adjacentes au disque intervertébral à remplacer. Les deux demi-enveloppes 3, 4 sont de forme générale rectangulaire. Comme montré sur la figure 1, la demi-enveloppe inférieure 3 comporte, dans sa zone centrale, une pièce tubulaire 5 de section circulaire tournée vers la demi-enveloppe supérieure 4. La pièce tubulaire 5 présente de préférence une longueur de l'ordre de 2 à 3 mm, une épaisseur comprise entre 0,5 et 1 mm, et un diamètre intérieur compris entre 3 et 5 mm. Comme montré sur la figure 2, la demi-enveloppe supérieure 4 comporte, dans sa zone centrale, un plot tronconique 6 de section inférieure à celle de la pièce tubulaire 5, tourné vers la demi-enveloppe inférieure 3 et engagé dans la pièce tubulaire 5. Le plot tronconique 6 présente de préférence une longueur de l'ordre de 2 à 3 mm, et un diamètre tel qu'il existe un volume annulaire entre le plot tronconique 6 et la pièce tubulaire 5 présentant une largeur comprise entre 0,8 et 1,2 mm. Il doit être noté que la somme des longueurs de la pièce tubulaire 5 et du plot 6 est supérieure à la distance entre les deux demi-enveloppes 3, 4. La prothèse 2 comporte en outre un coussin de compression 7 disposé entre les deux demi-enveloppes 3, 4, y compris dans le volume compris entre la pièce tubulaire 5 et le plot 6. Le coussin de compression 7 est réalisé avantageusement en un matériau compressible, de préférence de type polycarbonate uréthane. De façon préférentielle, le coussin de compression 7 est réalisé en un matériau présentant une dureté shore D d'environ 80. Comme montré sur les figures 1 et 2, le coussin de compression 7 présente sensiblement une forme de croix dont le centre est situé dans les zones centrales des demi-enveloppes 3, 4. Le coussin de compression comporte plus particulièrement une portion centrale 8 s'étendant entre les zones centrales des première et seconde demi-enveloppes, et quatre branches s'étendant radialement à partir de la portion centrale 8 et régulièrement espacées les unes des autres. Le coussin de compression 7 comporte une première et une deuxième branches 9 s'étendant sensiblement dans le plan médio latéral de la prothèse, et une troisième et une quatrième branches 10 s'étendant perpendiculairement aux première et deuxième branches 9. La longueur des troisième et quatrième branches est de préférence inférieure d'environ 20% à celle des première et deuxième branches. Chaque demi-enveloppe 3, 4 comporte, sur sa face intérieure, c'est-à-dire sur sa face tournée vers l'autre demi-enveloppe, deux rainures 12, 13 s'étendant sensiblement perpendiculairement l'une par rapport à l'autre et dont le point d'intersection est situé sensiblement dans la zone centrale de ladite demi-enveloppe. Les deux rainures 12, 13 sont agencées pour permettre l'accrochage des branches 9, 10 du coussin de compression 7. Elles présentent de ce fait une forme complémentaire de celle des branches du coussin de compression 7. De préférence, les rainures 12, 13 ménagées sur chaque demi-enveloppe présentent une section en queue d'aronde. Les parois délimitant latéralement chaque rainure en queue d'aronde forment avantageusement un angle d'environ 60° par rapport au fond de ladite rainure. Plus particulièrement, le point d'intersection des rainures 12, 13 ménagées sur la demi-enveloppe inférieure 3 s'étend selon l'axe de la pièce tubulaire 5, et le point d'intersection des rainures 12, 13 ménagées sur la demi-enveloppe supérieure 4 s'étend selon l'axe du plot 6. La rainure 12 ménagée sur chaque demi-enveloppe s'étend sensiblement selon l'axe médio latéral de ladite demi-enveloppe, tandis que la rainure 13 ménagée sur chaque demi-enveloppe s'étend sensiblement perpendiculairement à la rainure 12 correspondante. Afin de favoriser l'accrochage du coussin de compression sur la demi-enveloppe inférieure 3, la pièce tubulaire 5 comporte, comme cela est montré sur la figure 1, une pluralité de lumières 14. La demi-enveloppe inférieure 3 comporte, sur sa face extérieure, c'est-à-dire sa face opposée au coussin de compression 7, quatre pointes de fixation 15, 15' destinées à favoriser sa fixation sur une vertèbre. Les pointes de fixation 15, 15' s'étendent perpendiculairement à la face extérieure de la demi-enveloppe inférieure 3. Les pointes de fixation 15, 1 5' présentent avantageusement un diamètre compris entre 1 et 1,5 mm et de préférence une longueur comprise entre 2 et 5 mm. La demi-enveloppe inférieure 3 comporte deux pointes de fixation disposées selon une première ligne située à proximité de la face antérieure 16 de la demi-enveloppe inférieure 3 et deux pointes de fixation 15' disposées selon une seconde ligne située à proximité de la face postérieure 17 de la 15 demi-enveloppe inférieure 3. Les première et seconde lignes sont de préférence parallèles entre elles et parallèles à l'axe médio latéral de la demi-enveloppe inférieure 3. Avantageusement, les deux pointes de fixation 15 disposées selon la première ligne présente un entraxe inférieur à l'entraxe des deux pointes de fixation 15' disposées selon la seconde ligne. Comme montré sur la figure 1, la demi-enveloppe supérieure 4 comporte également, sur sa face extérieure, quatre pointes de fixation 15, 15' destinées à favoriser sa fixation sur une vertèbre. Ces quatre pointes de fixation 15, 15' présentent de préférence des dimensions identiques à celles des pointes de fixation ménagées sur la demi-enveloppe inférieure 3. Avantageusement, les quatre pointes de fixation 15, 15' ménagées sur la demi-enveloppe supérieure 4 sont disposées de la même manière que celles ménagées sur la demi-enveloppe inférieure 3. De préférence, la face antérieure 16 de la demi-enveloppe 30 inférieure 3 présente un rayon de courbure compris entre 25 et 35 mm, tandis que sa face postérieure 17 est sensiblement plane. La demi-enveloppe supérieure 4 présente préférentiellement un contour sensiblement identique à celui de la demi-enveloppe inférieure 3 mais réduit de 0,5 mm sur chacune de ses dimensions. 35 Comme montré plus particulièrement sur la figure 1, la face supérieure de la demi-enveloppe supérieure 4 présente un profil bombé vers l'extérieur complémentaire de la surface d'articulation de la vertèbre supérieure adjacente au disque à remplacer. La surface externe des deux demi-enveloppes 3, 4 est recouverte d'un premier revêtement rugueux comportant du titane pur, tel que le titane T40, et d'un second revêtement de phosphate de calcium, tel que l'hydroxyapatite, disposé sur le premier revêtement. Le premier revêtement présente avantageusement une épaisseur comprise entre environ 20 et 40 microns, et de préférence une rugosité de surface de l'ordre de 30 microns. Selon une variante de réalisation de la prothèse montrée sur les figures 4 et 5, la demi-enveloppe supérieure 4 ne comporte pas, sur sa face extérieure, c'est-à-dire sa face opposée au coussin de compression 7, de pointes de fixation 15, 15'. Selon une variante de réalisation de la prothèse montrée sur la figure 6, la demi-enveloppe supérieure 4 comporte, sur sa face extérieure, c'est-à-dire sa face opposée au coussin de compression 7, des nervures d'ancrage 18 s'étendant parallèlement à l'axe médio latéral de la demi-enveloppe supérieure 4. Le nombre de nervures d'ancrage 18 est de préférence compris entre 2 et 5, et avantageusement 3. De façon avantageuse, les nervures d'ancrage 18 s'étendent dans la zone centrale de la face supérieure de la demi-enveloppe supérieure 4. La hauteur de chaque nervure d'ancrage 18 est avantageusement de l'ordre de 0,5 mm. Comme montré sur la figure 7, les nervures d'ancrage 18 présentent de préférence une section triangulaire dont la pointe s'étend du bas vers le haut et de la face postérieure 19 vers la face antérieure 20 de la demi- enveloppe supérieure 4. Selon une variante de réalisation de la prothèse montrée sur la figure 8, le plot 6 est cylindrique et présente des évidements 21 agencés de manière à favoriser l'accrochage du coussin de compression 7 sur la demi-enveloppe supérieure 4. Il doit être noté que le procédé de fabrication de la prothèse 2 comprend notamment une étape consistant à traiter par microbillage les surfaces internes des demi-enveloppes, et une étape consistant à traiter par oxydation anodique en milieu basique les surfaces internes des demi-enveloppes après réalisation du traitement de surface par microbillage de celles-ci. De préférence, le traitement de surface par microbillage des surfaces internes des demi-enveloppes est réalisé à l'aide de billes de corindon présentant un diamètre compris entre 300 à 500 microns. Ces deux étapes successives permettent d'optimiser la liaison entre les demi-enveloppes et le coussin de compression. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de cette prothèse de disque intervertébral, décrite ci-dessus à titre d'exemple, elle en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation. REVENDICATIONS1. Prothèse de disque intervertébral (2) comportant des première et seconde demi-enveloppes (3, 4) rigides en forme de coupelles ou de plateaux, destinées chacune à être fixées sur une des deux vertèbres adjacentes au disque intervertébral à remplacer, la première demi-enveloppe (3) comportant dans sa zone centrale une pièce tubulaire (5) tournée vers la seconde demi-enveloppe, la seconde demi-enveloppe (4) comportant dans sa zone centrale un plot (6) de section inférieure à celle de la pièce tubulaire, tourné vers la première demi-enveloppe et engagé dans la pièce tubulaire, la prothèse de disque intervertébral comportant en outre un coussin de compression (7) disposé entre les deux demi-enveloppes, y compris dans le volume compris entre la pièce tubulaire et le plot, caractérisée en ce que le coussin de compression (7) comporte une portion centrale (8) s'étendant entre les zones centrales des première et seconde demi-enveloppes (3, 4), et une pluralité de branches (9, 10) s'étendant radialement à partir de la portion centrale (8) et décalées angulairement les unes par rapport aux autres. 2. Prothèse selon la revendication 1, caractérisée en ce que le coussin de compression (7) comporte quatre branches régulièrement espacées les unes des autres. 3. Prothèse selon la revendication 2, caractérisée en ce que le coussin de compression (7) comporte une première et une deuxième branches (9) s'étendant sensiblement dans le plan médio latéral de la prothèse, et une troisième et une quatrième branches (10) s'étendant perpendiculairement aux première et deuxième branches. 4. Prothèse selon la revendication 3, caractérisée en ce que la longueur des troisième et quatrième branches (10) est inférieure d'environ 20% à celle des première et deuxième branches (9). 5. Prothèse selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en 35 ce que chaque demi-enveloppe comporte, sur sa face intérieure, c'est-à-diresur sa face tournée vers l'autre demi-enveloppe, des moyens favorisant l'accrochage du coussin de compression. 6. Prothèse selon les revendications 2 et 5, caractérisée en ce que chaque demi-enveloppe comporte, sur sa face intérieure, deux rainures (12, 13) s'étendant sensiblement perpendiculairement l'une par rapport à l'autre et dont le point d'intersection est situé sensiblement dans la zone centrale de ladite demi-enveloppe, les deux rainures étant agencées pour permettre l'accrochage des branches du coussin de compression (7) . 7. Prothèse selon la revendication 6, caractérisée en ce que les deux rainures (12, 13) ménagées sur chaque demi-enveloppe présentent une forme complémentaire de celle des branches du coussin de compression (7). 8. Prothèse selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que les rainures (12, 13) ménagées sur chaque demi-enveloppe présentent une section en queue d'aronde. 9. Prothèse selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'au moins l'une des demi-enveloppes comporte, sur sa face extérieure, c'est-à-dire sa face opposée au coussin de compression, des pointes de fixation (15) destinées à favoriser sa fixation sur une vertèbre. 10. Prothèse selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la surface externe d'au moins l'une des demi-enveloppes est recouverte d'un premier revêtement rugueux comportant du titane pur, tel que le titane T40, et d'un second revêtement de phosphate de calcium, tel que l'hydroxyapatite, disposé sur le premier revêtement.