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WO2008000944A2 - Prothese de stabilisation dynamique posterieure applicable au rachis - Google Patents

Prothese de stabilisation dynamique posterieure applicable au rachis Download PDF

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WO2008000944A2
WO2008000944A2 PCT/FR2007/001058 FR2007001058W WO2008000944A2 WO 2008000944 A2 WO2008000944 A2 WO 2008000944A2 FR 2007001058 W FR2007001058 W FR 2007001058W WO 2008000944 A2 WO2008000944 A2 WO 2008000944A2
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WO
WIPO (PCT)
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dynamic
rings
viscoelastic
coil
dynamic stabilization
Prior art date
Application number
PCT/FR2007/001058
Other languages
English (en)
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WO2008000944A3 (fr
Inventor
Frederic Fortin
Olivier Gilles
Johann Robin
Brice Sennequier
Original Assignee
Frederic Fortin
Olivier Gilles
Johann Robin
Brice Sennequier
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from FR0605890A external-priority patent/FR2902991B1/fr
Priority claimed from FR0703294A external-priority patent/FR2915871A1/fr
Application filed by Frederic Fortin, Olivier Gilles, Johann Robin, Brice Sennequier filed Critical Frederic Fortin
Publication of WO2008000944A2 publication Critical patent/WO2008000944A2/fr
Publication of WO2008000944A3 publication Critical patent/WO2008000944A3/fr

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    • A61B17/88—Osteosynthesis instruments; Methods or means for implanting or extracting internal or external fixation devices
    • A61B17/8869—Tensioning devices

Definitions

  • the present invention relates to a dynamic stabilization device applicable to the spine which replaces or compensates for the defects of an intervertebral disk.
  • the problem to be solved is to supply the deficient part with a device whose mechanical physical characteristics are as close as possible to a healthy intervertebral disc whose behavior is specific; it is necessary to have the same conditions of stiffness of damping and resistance to static and dynamic stresses of long duration.
  • a first series of inventions resolves it in a very partial way by using devices essentially comprising metal parts.
  • US006516 proposes a solution that consists in implanting a tube-shaped metal spring between the vertebrae, which can not approach closer to the actual behavior of the intervertebral disc.
  • patent EP 0669109 describes and claims dorsal vertebral stabilization by implanting a strip of synthetic material inserted between two pedicle screws.
  • This device requires means or insertion tools (patent FR 277449) for putting under tension and in compression said band which can work only in tension compression and possibly bending, but not in the other modes of deformation, which limits its field of application much less wide than that of the present invention. This results in a complexity of implementation with a restricted application.
  • WO 2044011 discloses and claims a central element formed of a coil spring with several turns: elastic means surrounded or surrounded by a viscoelastic sheath, the combination of these two means, one of which provides elasticity and the other , the viscoelasticity does not lead to the objective, the risks of remanent deformation and cracking then fatigue rupture due to the differences in amplitude of deformation of the two materials coexist and are still present.
  • the complexity of behavior is difficult to pin down, accentuated by the aggressive environment of the in vivo medium.
  • Patent FR 2812186 also uses the combination of metallic and viscoelastic elements but, as in the previous case, it will necessarily occur a deterioration by fatigue.
  • Patent WO05877121 also uses an elastic central block surrounded by a viscoelastic polymer; the combination of these means tries to reproduce the characteristics of the intervertebral bond, but the combination of two materials with different mechanical properties again causes fatigue fractures, detrimental to the reliability of this type of device.
  • this type of invention does not fully restore the functions of the intervertebral joint.
  • the present invention will solve these problems by implanting between the screw heads a means made in a single piece of viscoelastic material structure that will get very close by the nature of the material chosen for its manufacture characteristics of a healthy joint.
  • the shape of device and the viscoelastic nature of the material used for the manufacture of the device object of the invention gives it a hybrid biomechanical behavior between that of a viscoelastic device and a purely elastic device.
  • This device develops more nuanced characteristics and is closer to that of amphiarthrosis, a complex biological entity that can not be easily modeled by a device made from a purely viscous or purely elastic material.
  • This new device will have other advantages:
  • Figure 1 plate 1/16 perspective view of the posterior dynamic stabilization device, object of the invention
  • Figure 2 plate 1/16 exploded view of the posterior dynamic stabilization device
  • Figure 2/16 board exploded perspective view of the posterior dynamic stabilization device with its fastening means on the spine. ,. ,,,
  • Figure 4 Plate 2/16 a view of the posterior dynamic stabilization device assembled with its fastening means on the spine.
  • Figure 5 3/16 board: view in cross section of a pedicle screw fastening head corresponding to one end of the posterior dynamic stabilization device.
  • Figure 6 board 3/16 longitudinal sectional view of one end of the device provided with a ring, head of, fastening inserted in pedicle screws
  • Figures 11 and 12 plate 6/7 profile views of a device working in a second mode of work, Figure 11: forward flexion, Figure 12: flexion extension
  • Figure 13 plate 7/16 side view of two devices working according to a third mode of work in lateral bending
  • Figure 14 Plate 7/16 posterior view of a single device in a fourth mode of work: Twisting.
  • a second embodiment of the invention
  • Figure 15 plate 8/16 front view of the new damping device conforming to the angle of anatomical lordosis ⁇
  • Figure 16 plate 8/16 perspective view showing the variations of the diameter in different sections that evolve along the turn
  • Figure 17 board 8/16 exploded view of the various means constituting the device of the invention, central core and rings
  • Figure 18 plate 8/16 cross-sectional view at the rings of the device.
  • Figure 19 plate 9/16 exploded view of the device and its fastening screws on the spine with clamping plugs
  • Figure 20 plate 9/16 view of the same assembled device, mounted on the spindle fixation screws mounted with the clamping plugs
  • Figure 22 plate 10/16 side view of the same device mounted on the spine and operating in compression
  • Figure 23 plate 11/16 profile view of the same device mounted on the spine and operating in flexion (coil placed inside the spine)
  • Figure 24 plate 11/16 profile view of the same device mounted on the spine and operating in extension (coil placed inside the spine)
  • Figure 26 plate 12/16 posterior view of the same device operating in torsion not fixed on the spine
  • Plate 13/16 posterior view of the device inserted into the screw heads with a first gripper.
  • Figure 28, 29,30 plate 13/16 views of three devices inserted in the gripper, mounted on the spine by exerting a compressive prestress, without constraint, and with a pre-stretched extension
  • Figure 31 plate 14/16 view of another gripper taking the device to insert it into the spine
  • Figure 32 plate 14/16 perspective view of the device version 2
  • Figure 33 plate 14/16 detailed view of the end of the clamp into which the device for implantation is inserted
  • Figure 34 plate 15/16 view of another gripper taking the modified version 2 device for a better grip.
  • Figure 35 plate 15/16 perspective view of the device version 2 whose ends have been modified for gripping
  • Figure 36 plate 15/16 detailed view of the end of the clamp into which the device whose ends have been modified
  • Figure 37 Plate 16/16 view of a fixation of another device in three pedicle screws.
  • the device 1 comprises a means 11 is unique, made in one piece in an elastomeric material with viscoelastic behavior, biostable, and biocompatible with the human body; it is for example a material of the polyurethane type corresponding to that of patent application WO 05030281.
  • the means 11 comprises a central portion 110.
  • the central portion 110 of the means 11 is formed of at least one coil of helical shape which can work under all the mechanical stresses of traction, compression, flexion extension, and torsion according to a law of behavior close to the biomechanical response of healthy intervertebral connections.
  • the central portion 110 is integral and made of the same elastomeric material, it has no inclusion of synthetic or metallic fiber that could weaken the device by heterogeneous deformations between various elements that can cause cracking altering the fatigue strength.
  • the central portion 110 also does not comprise assembly of parts by screwing, gluing or welding which could have the same undesirable effects by incomptability of different means or material.
  • the posterior dynamic stabilization device 1 further comprises, at its two ends, rings 12a and 12b of biocompatible rigid material (such as titanium alloy) whose function is to allow the connection of the central means 11 with pedicle screws 2a and 2b ; the heads of said pedicle screws 2a and 2b have cavities in which the rings 12a and 12b are interlocked and are themselves locked by clamping screws 21a and 21b.
  • the rings 12a and 12b surround the parts 112a and 112b of the means 11; they are overmolded during the manufacturing phase of the means 11.
  • the rings 12a and b abut each side on shoulders 111a and 111b for a total of four shoulders for the means 11 are two at the end of the central portion 110, two at the end of the means 11 which thus prevent slipping of the rings 12a and b with said means 11.
  • the rings 12a and 12b are sufficiently thick to withstand the contact pressure on the screws 2a and 2b when tightening the screws.
  • plug 21a and 21b on the rings 12a and 12b ( Figure 5) and to limit the deformations that may damage the viscoelastic portions 112a and 112b; they may also comprise means for not injuring the shoulders defined above.
  • the screws 21a and 21b are tightened to a determined torque high enough to lock the means 11 between the two pedicle screws 2a and 2b but avoiding any crushing of the rings 12a and 12b.
  • the tightening of the rings 12a and 12b combined with the blocking without play of said rings with the means 11, makes it possible to transmit the intervertebral forces and the resulting displacements to the part Central 110 of the means 11 which acts as a damper and dynamic stabilization.
  • the Device 1 whether mounted alone or in number, can withstand all types of mechanical stresses that it transforms into static or dynamic responses, in single or combined working mode, which allows displacements according to a near viscoelastic constitutive law.
  • An intervertebral connection To stabilize the intervertebral space, two devices 1 are mounted on the spine, each able to support alone or associated with another device the usual working modes defined:
  • the device 1 In torsion, the device 1 is twisted by an angle between the fastening means, during the rotation of the vertebrae (FIG. 14) Moreover, the implantation of one or more of these devices poses no problem, and the device 1 does not not afraid of the phenomena of fibrosis of the medium, unlike the springs or other complex devices of the prior art.
  • This device consists of a single means essential to its operation, which demonstrates its simplicity vis-à-vis those of the prior art, and suddenly its effectiveness.
  • the dynamic stabilization device 2 perfecting the prior device 1 comprises: A one-piece viscoelastic soul means 21 made of the same elastomer material with biostable viscoelastic behavior and biocompatible with the human body, or in a material with equivalent characteristics that would fulfill the same functions.
  • the one-piece means 21 is formed of a coil 210 of helical shape which is symmetrically continuous on each side by two damping blocks 21a and b, themselves extended by rods 212a and b, of non-circular section (to avoid the rotation in the rings, and whose ends are abutments 111a); said monobloc means 21, molded in manufacture in the same viscoelastic material is capable of working in all forms of dynamic stresses: traction, compression, flexion extension, torsion, lateral flexion according to laws of dynamic behavior which approach the best of a healthy intervertebral connection.
  • the spiral-shaped turn 210 is attached laterally to the viscoelastic damping blocks 211a and 211b, which did not exist in the device 1. These blocks 211a and b serve to limit the large displacements, by absorbing the dynamic or severe dynamic stresses, which the first device 1 could not contain.
  • the coil 210 may preferably have a variable diameter section as one moves toward the middle of the helical portion (FIG. 16) in order to optimize the compromise between stiffness and damping and to better distribute the constraints in the turn.
  • the one-piece means 21 comprises rods 212a and b, which have transverse sections of polygonal shapes or with the presence of flats or non-circular section to prevent the rings 22a and 22b overmolded on the means 21 to rotate during the torsional urges of the vertebrae; which also makes it possible to exert a restoring force during the torsional stresses of the device 2.
  • the dynamic behavior of the new device 2 is thus significantly improved, while retaining the other dynamic characteristics of the device 1.
  • each branch forms an angle ⁇ corresponding to the anatomical lordosis of the spine, thereby allowing the device 2 to exert a permanent restoring force towards the anatomical lordosis in order to return the deficient intervertebral connection to its normal anatomical position.
  • the turn 210 of the device 2 is not coaxial with the axis of the branches because the turn 210 is attached laterally to the damping blocks 21a and b.
  • the device 2 thus has a more compact shape than the device 1 and therefore a smaller footprint.
  • the device 2 can be inserted more easily between two pedicle screws separated by any distance, as short as it is, to which it fits in all cases.
  • the rings 22a and 22b made of rigid material as in the first version surround without play the rods 212a and b; they comprise at their ends grooves 220a and 220b gripping means of the device 2 by a specific clamp Ps used for its mounting in the pedicle screws 2a and 2b before proceeding to tightening by the threaded plugs 21a and 21b.
  • a forceps Ps has been designed to facilitate the gripping of the device 2, but it has other characteristics:
  • This gripper Ps can mount two devices 2 on the spine in several configurations: - Figure 28 with a distraction preload exerting a compressive biasing force on the vertebrae - Figure 29 without preload of assembly - Figure 30 with a compression preload exerting a distraction force in distraction on the vertebrae.
  • the device 2 can work in two steps to absorb the efforts it undergoes; it actually has a double compression damping, thanks to the combination of operation of the turn 210 and damping blocks 211 a and b.
  • a first step the central turn 210 is deformed under the dynamic stresses of compression until contact of the damping blocks 211a with 211b, which makes it possible to damp the said dynamic stresses thus absorbed by deformation of said turn 210.
  • the damping blocks 211a and b come into contact, and the dynamic stresses are absorbed by compression of the viscoelastic material of the two blocks, in contact, without further deforming the turn 210, which allows to absorb and then block the dynamic stresses in compression even violent.
  • the new device 3 (FIG. 38) is asymmetrical, its two branches equipped with their rings 222 and 322 on each side of the turn 210 have different lengths (shorter or longer), the viscoelastic element 31 is always monobloc, but a ring 222 is placed identical to that of the first version on the first branch and another longer ring 322 on the other branch.
  • This configuration allows the insertion of the device 3 into three pedicle screws 2a, 2b, 2c (see FIG. 27), which has the following advantages:
  • the dynamic stabilization devices (2) or (3) have branches whose axes form an angle ( ⁇ ) with respect to the neutral axis, and are not coaxial with the winding axis of the coil (210) which makes the devices (2) or (3) more compact by allowing it to adapt to any intervertebral distance.
  • the device 2 can be attached to the vertebrae with mono axial or poly axial screws.

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Abstract

Dispositif de stabilisation dynamique (2) comportant un moyen (21) monobloc, âme viscoélastique du dispositif, fabriquée dans un matériau élastomère biocompatible avec le corps humain; le moyen ( 21) monobloc étant formé d'une spire (210) de forme hélicoïdale. Ladite spire (210) comprend deux blocs amortisseurs (211a et b) placés symétriquement de chaque coté, et prolongés eux-mêmes par des tiges, protégées par des bagues, et comprenant aux extrémités des butées. Les deux branches du dispositif (2) faisant un angle (β) avec l'axe neutre, les blocs amortisseurs (211a et b) servant à limiter les forts déplacements, en absorbant les sollicitations dynamiques importantes ou violentes, le dispositif pouvant d'adapter à n'importe quelle longueur intervertébrale

Description

PROTHESE DE STABILISAΗON 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 suppléer 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 résout 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'autres 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 seule combinaison de moyens métalliques. De plus la tenue en fatigue est loin d'être garantie, caractéristique du premier brevet US précité, mais qui donne un comportement encore très éloigné du résultat recherché . En effet les caractéristiques spécifiques de comportement du disque sont difficilement simulables par la seule combinaison de moyens métalliques. 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 insérée entre deux vis pédiculaires. Ce dispositif nécessite des moyens ou des 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 FR 2812186 utilise également la combinaison d'éléments métalliques et viscoélastiques mais, comme dans le cas 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 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.
De plus, ce type d'invention ne permet pas de rétablir pleinement les fonctions de l'articulation intervertébrale.
La présente invention va résoudre ces problèmes en implantant entre les têtes de vis un moyen fait dans une seule structure monobloc 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, la forme du dispositif et le caractère viscoélastique du matériau employé pour la fabrication du dispositif, objet de l'invention lui confère un comportement biomécanique hybride entre celui d'un dispositif viscoélastique et d'un dispositif 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 élastique . Ce nouveau dispositif aura comme autres avantages :
-d'être très facilement mis en place dans des vis pédiculaires non spécifiques du dispositif
- de résister en fatigue aux sollicitations agressives du corps humain dans lequel il est inséré. Les dessins servant à la compréhension de l'invention sont:
Dans une première version de l'invention
Figure 1 planche 1/16 : vue en perspective du dispositif de stabilisation dynamique postérieure , objet de l'invention
Figure 2 planche 1/16 : vue éclatée du dispositif de stabilisation dynamique postérieure
Figure 3 planche 2/16 : vue en perspective éclatée du dispositif de stabilisation dynamique postérieure avec ses moyens de fixation sur le rachis . , . , ,
Figure 4 planche 2/16 une vue du dispositif de stabilisation dynamique postérieure assemblé avec ses moyens de fixation sur le rachis .
Figure 5 planche 3/16 :vue, en coupe transversale d'une tête de fixation des vis pédiculaires correspondant à une des extrémités du dispositif de stabilisation dynamique postérieure. Figure 6 planche 3/16 vue en coupe longitudinale d'une extrémité du dispositif munie d'une bague , tête de, fixation s'insérant dans des vis pédiculaires
Figure 7 planche 4/16 vue,d'uneάmplantation en face arrière de deux dispositifs implantés jsur le, rachis Figure 8 planche 4/16 vue en perspective de deux dispositifs implantés sur le .rachis Figures 9 et 10 planche 5/16 vues de profil d'un des dispositifs travaillant suivant un premier mode de travail (traction compression)
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 7/16 vue de profil de deux dispositifs travaillant suivant un troisième mode de travail en flexion latérale
Figure 14 planche 7/16 vue postérieure d'un dispositif seul dans un quatrième mode de travail : Torsion. Dans une Deuxième version de réalisation de l'invention :
Figure 15 planche 8/16: vue de face du nouveau dispositif amortisseur épousant l'angle de lordose anatomique β
Figure 16 planche 8/16 : vue en perspective montrant les variations du diamètre dans différentes coupes qui évoluent le long de la spire
Figure 17 planche 8/16 : vue éclatée des différents moyens composant le dispositif objet de l'invention, âme centrale et bagues
Figure 18 planche 8/16 : vue en coupe transversale au niveau des bagues du dispositif. Figure 19 planche 9/16 : vue éclatée du dispositif et de ses vis de fixation sur le rachis avec des bouchons de serrage
Figure 20 planche 9/16 : vue du même dispositif assemblé, monté sur les vis de fixation au rachis montés avec les bouchons de serrage Figure 21 planche 10/16: vue de profil du même dispositif monté sur le rachis et fonctionnant en traction
Figure 22 planche 10/16 : vue de profil du même dispositif monté sur le rachis et fonctionnant en compression
Figure 23 planche 11/16 : vue de profil du même dispositif monté sur le rachis et fonctionnant en flexion (spire placée à l'intérieur du rachis )
Figure 24 planche 11/16 : vue de profil du même dispositif monté sur le rachis et fonctionnant en extension (spire placée à l'intérieur du rachis ) Figure 25 planche 12/16: vue postérieure du même dispositif monté sur le rachis et fonctionnant en flexion latérale gauche
Figure 26 planche 12/16 : vue postérieure du même dispositif fonctionnant en torsion non fixé sur le rachis Figure 27 planche 13/16 : vue postérieure du dispositif inséré dans les têtes de vis avec une première pince de préhension .
Figure 28, 29,30 planche 13/16 : vues de trois dispositifs insérés dans la pince de préhension, montés sur le rachis en exerçant une précontrainte de compression , sans contrainte, et avec une précon-trainte en extension
Figure 31 planche 14/16 : vue d'une autre pince de préhension prenant le dispositif pour l'insérer dans le rachis
Figure 32 planche 14/16 : vue en perspective du dispositif version 2
Figure 33 planche 14/16 : vue de détail de l'extrémité de la pince dans laquelle s'insère le dispositif pour l'implantation
Figure 34 planche 15/16 : vue d'une autre pince de préhension prenant le dispositif version 2 modifiée pour une meilleure préhension.
Figure 35 planche 15/16 : vue en perspective du dispositif version 2 dont les extrémités ont été modifiées pour la préhension
Figure 36 planche 15/16 : vue de détail de l'extrémité de la pince dans laquelle s'insère le dispositif dont les extrémités ont été modifiées
Figure 37 planche 16/16 : vue d'une fixation d'un autre dispositif dans trois vis pédiculaires.
Figure 38 planche 16/16 vue d'un dispositif de forme disymétrique, correspondant à la fixation précédente
Dans une première version de réalisation de l'invention
Le dispositif 1 comporte un moyen 11 est unique, fabriqué en un seul bloc dans un matériau élastomère à comportement viscoélastique, biostable, et 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 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 est monobloc et réalisée dans le même 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 , 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 (comme l'alliage de Titane) dont la 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 elles même par des vis de serrage 21a et 21b.
Pour assurer cette liaison et transmettre les sollicitations 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. Les bagues 12a et b sont en butée de chaque coté sur des épaulements 111a et 111b 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 glissement des bagues 12a et b avec ledit moyen 11. Les bagues 12a et 12b sont suffisamment épaisses 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 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 12a et 12b. Le serrage des bagues 12 a et 12b combiné avec le blocage sans jeu desdites bagues avec le moyen 11, 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 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 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 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 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 pris séparément ou combinés exercent une force de rappel à toutes les sollicitations dynamiques auxquelles 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 :
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)
En Extension, les deux dispositifs 1 fléchissent et se raccourcissent (figure 12)
En Flexion latérale l'un des deux dispositifs s'allonge pendant que l'autre se comprime (figure 13)
En Torsion, le dispositif 1 se tord d'un angle entre les 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, contrairement aux ressorts ou autres dispositifs complexes de l'art antérieur.
Ce dispositif est constitué d'un seul moyen essentiel à son fonctionnement, ce qui démontre sa simplicité vis à vis de ceux de l'art antérieur, et du coup son efficacité .
Dans une deuxième version de réalisation de l'invention :
Le dispositif de stabilisation dynamique 2 perfectionnant le dispositif antérieur 1 comporte : Un moyen 21 monobloc âme viscoélastique fabriquée dans le même matériau élastomère à comportement viscoélastique biostable et biocompatible avec le corps humain, ou dans un matériau à caractéristiques équivalentes qui répondrait aux mêmes fonctions.
Le moyen 21 monobloc est formé d'une spire 210 de forme hélicoïdale qui se continue symétriquement de chaque coté par deux blocs amortisseurs 21 la et b, prolongés eux-mêmes par des tiges 212 a et b, de section non circulaire ( pour éviter la rotation dans les bagues, et dont les extrémités sont des butées 111a) ; le dit moyen monobloc 21, moulé en fabrication dans le même matériau viscoélastique est capable de travailler sous toutes les formes de sollicitations dynamiques : traction, compression, flexion extension, torsion, flexion latérale selon des lois de comportement dynamique qui s'approchent au mieux d'une liaison intervertébrale saine.
Les différences essentielles entre les moyens et les fonctions du dispositif 2 par rapport au dispositif 1 sont les suivantes :
La spire 210 de forme hélicoïdale est rattachée latéralement aux blocs amortisseurs viscoélastiques 211a et 211b , ce qui n'existait pas dans le dispositif 1. Ces blocs 211a et b servent à limiter les forts déplacements, en absorbant les sollicitations dynamiques importantes ou violentes, que le premier dispositif 1 ne pouvait contenir.
De plus, la spire 210 peut avoir de préférence une section de diamètre variable à mesure que Ton se déplace vers le milieu de la partie hélicoïdale (figure 16) ceci, dans le but d'optimiser le compromis entre rigidité et amortissement et de mieux répartir les contraintes dans la spire.
Le moyen monobloc 21 comporte des tiges 212a et b, lesquelles ont des section transverse de formes polygonale ou avec présence de méplats ou à section non circulaire pour empêcher les bagues 22a et 22b surmoulées sur le moyen 21 de tourner lors des sollicitations de torsion des vertèbres ; ce qui permet également d'exercer une force de rappel lors des sollicitations en torsion du dispositif 2.
Le comportement dynamique du nouveau dispositif 2 est ainsi nettement amélioré, tout en conservant les autres caractéristiques dynamiques du dispositif 1.
Les deux blocs amortisseurs 211 a et b et les tiges 212a et b pourvues de leurs butées 111a, forment ainsi deux branches symétriques reliées par la spire 210, chaque branche forme un angle β correspondant à la lordose anatomique du rachis, ce qui permet ainsi au dispositif 2 d'exercer une force de rappel permanente vers la lordose anatomique afin de ramener la liaison intervertébrale déficiente vers sa position anatomique normale.
Contrairement au premier dispositif 1, la spire 210 du dispositif 2 n'est pas coaxiale avec l'axe des branches du fait que la spire 210 est rattachée latéralement aux blocs amortisseurs 21 la et b.
Le dispositif 2 présente ainsi une forme plus compacte que celle du dispositif 1 et donc un encombrement plus faible . De ce fait le dispositif 2 peut être ainsi inséré plus facilement entre deux vis pédiculaires séparées par n'importe quelle distance, aussi courte soit elle, à laquelle il s'adapte dans tous les cas.
Tous les modes de travail rtraction, compression, flexion extension, flexion latérale, torsion (figures 21 à 26) sont possibles sans inconvénient et peuvent se produire de manière indépendante ou simultanée
Les bagues 22a et 22b fabriquées en matériau rigide comme dans la première version entourent sans jeu les tiges 212a et b; elles comportent à leurs extrémités des gorges 220a et 220b moyens de préhension du dispositif 2 par une pince Ps spécifique utilisée pour son montage dans les vis pédiculaires 2a et 2b avant de procéder au serrage par les bouchons filetées 21a et 21b.
Une pince Ps a été conçue pour faciliter la préhension du dispositif 2, mais elle a d'autres caractéristiques :
Elle permet d'exercer des précontraintes en distraction ou en compression au moment de la pose du dispositif, ce qui permet au dispositif 2 de s'adapter à chaque pathologie rencontrée.
Cette pince Ps permet de monter deux dispositifs 2, sur le rachis dans plusieurs configurations : -Figure 28 avec une précontrainte de distraction exerçant une effort de rappel en compression sur les vertèbres -Figure 29 sans précontrainte de montage -Figure 30 avec une précontrainte de compression exerçant une effort de rappel en distraction sur les vertèbres.
De plus, le dispositif 2 peut travailler en deux temps pour absorber les efforts qu'il subit ; il possède effectivement un double amortissement en compression, grâce à la combinaison de fonctionnement de la spire 210 et des blocs amortisseurs 211 a et b. Dans un premier temps, la spire centrale 210 se déforme sous les sollicitations dynamiques de compression jusqu'au contact des blocs amortisseurs 211a avec 211 b, ce qui permet d'amortir lesdites sollicitations dynamiques ainsi absorbées par déformation de ladite spire 210. Dans un deuxième temps : les blocs amortisseurs 211a et b, viennent en contact, et les sollicitations dynamiques sont absorbées par compression du matériau viscoélastique des deux blocs, en contact, sans déformer davantage la spire 210, ce qui permet d'absorber puis de bloquer les sollicitations dynamiques en compression même violentes.
Dans deux autres variantes du dispositif 2 des aménagements de conception procurent d'autres avantages :
-cas n° 1 tous les moyens restent identiques, mais les bagues 222a et b ne comportent plus de gorges 220 a et b, il y a une réduction d'encombrement sur la longueur du dispositif 2, ce qui réduit la longueur du dispositif (figure 32)
-cas n° 2 tous les moyens restent identiques mais les butées (111a et b ) présente des tétons (1110) qui permettent une insertion plus facile avec la pince Ps, ce qui autorise d'exercer une précontrainte en compression sur le dispositif 2 ainsi aménagé ( figure 35)
Enfin dans une dernière variante du dispositif 2, le nouveau dispositif 3 ( figure 38) est dissymétrique, ses deux branches équipées de leurs bagues 222 et 322 de chaque coté de la spire 210 ont des longueurs différentes, (plus courtes ou plus longues), l'élément viscoélastique 31 est toujours monobloc , mais on place une bague 222 identique à celle de la première version sur la première branche et une autre bague plus longue 322 sur l'autre branche. Cette configuration permet l'insertion du dispositif 3 dans trois vis pédiculaires 2a, 2b, 2c (voir figure 27) , ce qui présente comme avantages :
-de conserver un état dynamique amortissant entre les vis pédiculaires
- de rigidifier la liaison entre les vis 2b 2c en obtenant un seul dispositif 3 formé dune liaison intervertébrale souple juxtaposée avec une liaison rigide adjacente qu'est la bague 322, aménagement que l'on rencontre dans les arthrodèses. Les dispositifs de stabilisation dynamique (2) ou (3) possèdent des branches dont les axes forment un angle (β) par rapport à l'axe neutre , et ne sont pas coaxiaux avec l'axe d'enroulement de la spire (210) , ce qui rend les dispositifs (2) ou (3) plus compact en lui permettant de s'adapter à n'importe quelle distance intervertébrale.
Enfin le dispositif 2 peut être fixé aux vertèbres avec des vis mono axiales ou poly axiales.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1- Dispositif de stabilisation dynamique postérieure (1) caractérisé en ce qu'il comprend un moyen (11) unique central fabriqué en un seul bloc en matériau élastomère à comportement viscoélastique biostable et biocompatible avec le corps humain, ledit moyen (11) comportant une spire centrale (110 de forme hélicoïdale faite dans le même matériau élastomère que le moyen (11) et apte à répondre à toutes les sollicitations mécaniques habituelles dans l'espace intervertébral
2- Dispositif de stabilisation dynamique postérieure (1) selon la revendication 1 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 bagues (12a et 12b) bloquées elle même par des bouchons de serrage (21a et 21b).
3- Dispositif de stabilisation dynamique postérieure (1) selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que les bagues (12a et 12b) sont en butée de chaque coté sur des épaulements (111a et 111b ) empêchant tout glissement des bagues (12a et 12b) avec ledit moyen (11) et sont suffisamment rigides pour supporter la pression de contact sur les vis pédiculaires (2a et 2b) lors du serrage des bouchons (21a et 21b) en limitant les déformations sans endommager les parties viscoélastiques (112a et 112b), le serrage des bagues (12 a 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 ainsi son rôle d'amortisseur et de stabilisation dynamique en permettant au dispositif (1) de travailler séparément ou simultanément suivant tous les modes de travail rencontrés dans les sollicitations imposées par le corps humain -.
4-dispositif de stabilisation dynamique (2) perfectionnant le dispositif (1) comportant un moyen (21) monobloc, âme viscoélastique fabriquée dans un matériau élastomère à comportement viscoélastique, et comportant des bagues (220 a et b) à ses extrémités ledit moyen ( 21) monobloc étant formé d'une spire (210) de forme hélicoïdale caractérisée en ce que ladite spire (210) comprend symétriquement de chaque coté : deux branches formées de deux blocs amortisseurs (211a et b) , prolongés eux-mêmes par des tiges ( 212 a et b) , de section non circulaire pour éviter les rotations à l'intérieur des bagues (220 a et b) et dont les extrémités sont des butées (11 la), les deux branches du dispositif (2) faisant un angle ( β) avec l'axe neutre, ce qui permet ainsi au dispositif 2 d'exercer une force de rappel permanente vers la lordose anatomique afin de ramener la liaison intervertébrale déficiente vers sa position anatomique normale.
5 -dispositif de stabilisation dynamique (2) selon la revendication 4 caractérisé en ce que la spire (210) a une section de diamètre (d) variable, à mesure que l'on se déplace vers le milieu de la partie hélicoïdale pour optimiser le compromis rigidité amortissement et mieux répartir les contraintes dans la spire.
6-dispositif de stabilisation dynamique (2) selon l'une des précédentes revendications caractérisé en ce que le dispositif (2) peut travailler en deux temps pour absorber les efforts de compression qu'il subit grâce à la combinaison de fonctionnement de la spire
( 210) et des bloc viscoélastiques (211 a et b)
-premier temps, la spire centrale (210) se déforme sous les sollicitations dynamiques de compression jusqu'au contact des blocs amortisseurs (21 la et b) , en amortissant les sollicitations dynamiques absorbées par déformation de ladite spire (210)
- deuxième temps : les blocs amortisseurs (21 la et b) , étant en contact, les sollicitations dynamiques sont absorbées, puis bloquées par compression du matériau viscoélastique des deux blocs au contact , ceci sans déformation de la spire (210), ce qui permet de parer à des sollicitations dynamiques en compression violentes.
7-dispositif de stabilisation dynamique (2) selon Tune des précédentes revendications caractérisé en ce que le dispositif (2) comprend un premier aménagement sur les bagues (222a et b ) qui ne comportent plus de gorges (220 a et b) , ce qui permet une réduction d'encombrement sur la longueur du dispositif (2) 8-dispositif de stabilisation dynamique (2) selon l'une des précédentes revendications caractérisé en ce que le dispositif (2) comprend un deuxième aménagement concernant les butées (11 la et b) qui présentent à chaque extrémité des tétons (1110), s' insérant dans une pince de préhension (Ps) en exerçant une précontrainte en compression sur le dispositif (2 ) ainsi modifié.
9-Dispositif de stabilisation dynamique (3) selon l'une des précédentes revendications caractérisé en ce que ce le nouveau dispositif (3), est dissymétrique, les deux branches de l'élément monobloc viscoélastique (31) de chaque coté de la spire ayant des longueurs différentes, autorisant ainsi l' insertion du dispositif (3) dans trois vis pédiculaires (2a, 2b, 2c) en permettant
-de conserver un état dynamique amortissant entre les vis pédiculaires (2 a et 2b)
- de rigidifier la liaison entre les vis ( 2b et 2c) par la seule présence dispositif (3) formé dune liaison intervertébrale souple juxtaposée avec une liaison rigide adjacente , la bague (322,) assurant la rigidité de la liaison ainsi obtenue , que l'on rencontre dans les arthrodèses.
10 -Dispositif de stabilisation dynamique (2) ou (3) selon les revendication 4 et 9 caractérisé en ce que les axes de chaque branche qui forment un angle (β) par rapport à l'axe neutre ne sont pas coaxiaux avec l'axe d'enroulement de la spire (210) , ce qui rend le dispositif (2) ou (3) plus compact en lui permettant de s'adapter à n'importe quelle distance intervertébrale.
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