FR2767669A1 - Instrumentation d'osteosynthese rachidienne a modules articules deux a deux - Google Patents

Abstract

Cette instrumentation d'ostéosynthèse rachidienne comprend au moins deux modules (2, 3, 17... ) articulés l'un à l'autre part une connexion sphérique (5, 8) mâle-femelle, permettant une orientation relative des modules dans toutes les directions, et des moyens (14) pour rigidifier l'ensemble des modules dans l'orientation voulue afin de l'adapter à l'anatomie du segment rachidien considéré. Les modules (2, 3, 17) comportent chacun un corps (3) dans lequel est ménagé un logement sphérique (5) s'ouvrant sur une extrémité dudit corps, et une tête sphérique (8) d'un module contigu peut être introduite dans ce logement et y être maintenue par clipsage en formant une rotule d'articulation. Ce système articulé est extrêmement souple et peut s'adapter aisément aux anatomies des segments rachidiens sans effort sur le patient, et être maintenu avec l'angulation voulue grâce à des bagues (14) de serrage des liaisons articulées, réalisées en alliage à mémoire de forme, qui serrent les rotules (8) à la température du corps du patient.

Description

La présente invention a pour objet une instrumentation d'ostéosynthèse rachidienne, adaptée pour l'étaiement d'une partie au moins du rachis pour stabiliser un segment vertébral.

Comme on le sait, les dispositifs d'ostéosynthèse rachidienne comportent généralement des tiges vertébrales rigides et cintrées pour pouvoir s'adapter à l'anatomie du segment rachidien considéré, des organes d'ancrage osseux, constitués par des vis ou des crochets pédiculaires, et des éléments de connexion entre ces organes d'ancrage et les tiges, ces dernières pouvant en outre être reliées par des dispositifs de liaison transversales.

Le cintrage des tiges dans deux plans (plan sagittal et plan frontal) est une opération complexe, difficile à réaliser hors du patient.

Lorsque cette opération de cintrage est réalisée sur le patient durant l'intervention chirurgicale, elle est en outre délicate et non exempte de risque pour le patient. De plus de tels dispositifs nécessitent un nombre élevé de pièces, ce qui allonge considérablement le temps nécessaire à l'intervention chirurgicale et rend leur coût de revient onéreux.

Pour tenter de remédier à ces inconvénients, il a été proposé (demande de brevet en Espagne nÔ 940 10/5 du 13 mai 1994 au nom de
BARBERA), un système constitué d'une multiplicité de pions emboités deux à deux les uns dans les autres de façon à former une sorte de chaîne articulée munis de crochets d'ancrage et traversés longitudinalement par un câble de maintien et de mise sous tension de l'ensemble dans la position voulue.

Lors de la mise du câble sous tension, les pions sont bloqués par friction.

Cependant un tel dispositif présente divers inconvénients notables: en premier lieu il nécessite une tension très importante pour obtenir une bonne adhérence des surfaces de contact. De plus le câble doit être fixé à ses extrémités par sertissage, qui constitue une opération délicate sur le bloc opératoire avec des risques de glissement. Enfin, en cas de rupture du câble, L'ensemble des pions n'est plus maintenu et le dispositif s'affaisse et se disloque, ce qui constitue un risque particulièrement grave pour le patient.

L'invention a donc pour but de proposer une instrumentation agencée de manière à éliminer ces inconvénients.

Selon l'invention, I'instrumentation d'ostéosynthèse rachidienne comprend deux modules indépendants, des moyens de liaison rétentive entre ces modules permettant de les orienter dans toutes les directions, des moyens de liaison de ces modules à un os, et des moyens pour immobiliser les modules relativement l'un à l'autre, cette instrumentation permettant de réaliser une correction puis une immobilisation finale.

Selon une forme de réalisation, I'instrumentation comprend au moins deux modules munis d'organes d'ancrage osseux, articulés l'un à l'autre par une connexion sphérique mâle-femelle permettant une orientation relative des modules dans toutes les directions, et des moyens pour rigidifier l'ensemble des modules dans l'orientation voulue afin de l'adapter à l'anatomie du segment rachidien considéré.

L'instrumentation selon l'invention constitue ainsi un assemblage d'une multiplicité de modules articulés deux à deux, ce qui permet de les conformer de manière multidirectionnelle à la manière d'une chaîne articulée sur le rachis du patient, sans effort sur celui-ci, et en se conformant exactement à son anatomie. Une fois cette chaîne conformée dans la position voulue, elle peut être maintenue rigidement dans cette configuration par des moyens appropriés.

Certains tronçons de la chaîne articulée peuvent être rigidifiés tandis que les autres restent librement articulés pour permettre des corrections in situ, ce qui n'est pas possible avec des tiges rigides cintrées.

Ainsi, on peut réaliser des corrections, puis une immobilisation finale de l'ensemble. L'ancrage osseux peut être assuré par tous moyens adaptés tels que: fils, câbles, ligaments, cages, tiges, plaques courbes ou plates, vis.

Suivant un mode de réalisation de l'invention, chaque module comporte un corps dans lequel est ménagé un logement sphérique s'ouvrant sur une extrémité dudit corps et qui peut recevoir une tête sphérique d'un module contigu, cette tête étant maintenue par clipsage dans son logement en formant une rotule d'articulation.

Au moins une partie des modules de l'instrumentation comprend ainsi un corps et une tête sphérique d'articulation, monopièce avec le corps, ce dernier pouvant avoir une surface extérieure sensiblement cylindrique, ce qui donne alors au module l'aspect d'un pion ou d'une sorte de quille.

Chaque module peut être équipé latéralement soit d'une lame de crochet d'ancrage osseux, soit d'une platine de réception d'une vis à os.

Suivant une autre caractéristique avantageuse de l'invention, les moyens de rigidification des liaisons entre les modules comprennent des bagues en alliage à mémoire de forme adaptées pour entourer les corps correspondants au niveau de leurs logements d'articulation sur les modules voisins, et pour exercer sur la paroi desdits logements et la tête sphérique qui y est insérée un serrage à la température du corps du patient par rétraction des bagues, alors qu'elles sont expansées à plus basse température.

Ces bagues de serrage mettent donc à profit les caractéristiques de mémoire de forme de certains alliages, qui à basse température, par exemple 10 à 20"C, sont relativement mous et dans un état expansé, et à plus haute température, par exemple la température du corps humain (37"C), sont rétractés et exercent par conséquent un effort de serrage très important sur la pièce qu'ils enserrent.

L'instrumentation selon l'invention permet ainsi de remplacer les tiges vertébrales mise en oeuvre jusqu'à présent pour l'étaiement du rachis par de tels assemblage articulés, qui présentent l'avantage essentiel sur les tiges rigides de pouvoir être adaptés très étroitement et sans difficulté à l'anatomie du segment rachidien qui doit recevoir l'instrumentation. Ce segment peut être par exemple une zone cervicale, ou une zone thoracique ou encore une zone lombaire ou sacrée.

D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés qui en illustrent plusieurs formes de réalisations à titre d'exemple non limitatif.

La figure 1 est une vue en élévation et coupe partielle à échelle agrandie d'une première forme de réalisation de deux modules de l'instrumentation d'ostéosynthèse rachidienne visée par l'invention, ces deux modules étant articulés l'un sur l'autre.

La figure 2 est une vue en plan simplifiée d'une instrumentation d'ostéosynthèse rachidienne constituée d'un assemblage de modules articulés comme illustré à la figure 1, cet assemblage comportant plusieurs types de modules.

La figure 3 est une vue en plan à échelle agrandie d'une seconde forme de réalisation de l'instrumentation d'ostéosynthèse rachidienne selon l'invention, comportant quatre modules.

La figure 4 est une vue en perspective à échelle agrandie d'une troisième forme de réalisation d'un module de l'instrumentation selon l'invention.

La figure 5 est une vue en élévation latérale d'une quatrième forme de réalisation d'un module de l'instrumentation selon l'invention.

La figure 6 est une vue en élévation suivant la direction de la flèche K de la figure 5.

La figure 7 est une vue en élévation d'une cinquième forme de réalisation d'un module pourvu d'une sphère latérale d'articulation à un autre module.

Les figures 8 et 9 sont des vues en élévation d'une sixième et d'une septième formes d'exécution du module.

Les figures 10 et 11 sont des vues en élévation d'une huitième et d'une neuvième formes de réalisation de l'instrumentation selon l'invention.

La figure 12 est une vue en élévation schématique d'une réalisation de l'instrumentation comportant trois chaînes d'assemblage articulées.

L'instrumentation illustrée aux dessins est destinée à l'ostéosynthèse rachidienne, de préférence pour stabiliser un segment rachidien dans la position voulue et éventuellement pour procéder à des corrections de déformations vertébrales.

Cette instrumentation comprend au moins deux modules 1,2 (figure 1) articulés l'un à l'autre par une connexion sphérique mâle-femelle.

Dans l'exemple représenté, chaque module 1, 2 comporte un corps 3, dans une extrémité duquel est ménagé un logement sphérique 5, s'ouvrant sur l'extrémité de ce corps. Du côté opposé au logement 5, chaque corps 3, est prolongé par une tête sphérique 8 rattachée au corps par un col 9, L'ensemble étant réalisé monopièce. Dans les parois de chaque logement 5 sont formées au moins deux fentes longitudinales 7 diamétralement opposées, qui confèrent aux parois une certaine souplesse, permettant leur écartement lorsqu'on introduit une rotule 8 d'un autre module dans le logement 5.

De plus le bord d'entrée de chaque logement sphérique 5 est avantageusement pourvu d'un chanfrein annulaire respectif 12 présentant une inclinaison vers l'extérieur de manière à délimiter un point dur de passage de la sphère 8 qui, associé à la flexibilité des parois du logement, permet une introduction et un maintien par clipsage de la sphère 8 à l'intérieur du logement 5. La sphère 8 constitue ainsi une rotule d'articulation entre les deux modules 1, 2...

II est ainsi possible de constituer un assemblage d'une série de modules 1, 2,... articulés deux à deux par les rotules 8, qui permettent d'orienter chaque module dans toutes les directions à l'intérieur d'un cône d'amplitude angulaire déterminée.

L'instrumentation comporte également des moyens pour rigidifier les liaisons entre les modules 1, 2.. De manière préférentielle, ces moyens comprennent des bagues 14 en alliage à mémoire de forme, adaptées pour entourer les corps correspondants 3 des modules 1, 2... au niveau de leurs logements sphériques 5.. Chaque bague de serrage 14 vient se loger partiellement dans une gorge correspondante 15 ménagée sur la périphérie des parois du logement 5.

L'alliage constitutif de chaque bague 14 possède la caractéristique dite de mémoire de forme , c'est-à-dire que l'alliage possède la caractéristique de pouvoir être déformé en exerçant de faibles efforts lorsqu'il est à basse température, par exemple à température ambiante (10 à 20"C environ), et de se rétracter en exerçant un serrage sur la surface avec laquelle la bague 14 est en contact, lorsque la température de celle-ci s'élève jusqu'à la température du corps du patient. Ainsi, chaque bague 14 exerce à cette température un serrage puissant sur les parois du logement 5 et donc sur la sphère 8 qui y est logée et ainsi solidement maintenue dans l'orientation angulaire choisie. A titre d'exemple non limitatif, L'alliage à mémoire de forme peut être du nickel-titane, le matériau constitutif des corps 3... étant alors le titane ou un alliage de titane.

Dans le mode de réalisation illustré aux dessins, les corps 3 se présentent sous la forme de petits pions ou quilles enfilés les uns sur les autres Une telle chaîne articulée peut avantageusement remplacer les tiges vertébrales utilisées jusqu'à présent dans les dispositifs d'ostéosynthèse rachidienne.

Certains des modules 1, 2.. de l'assemblage sont munis de moyens de fixation aux corps vertébraux du rachis ou à l'os crânien. Ainsi on voit aux figures 2 et 3 des modules 16, dont les corps et les rotules sont identiques à ceux des modules 1 et 2 mais qui sont munis latéralement d'organes permettant un ancrage osseux. Les modules 16 sont pourvus d'un anneau latéral 18 pouvant recevoir une vis d'ancrage 19 et être muni sur l'une de ses faces de cannelures radiales 21 adaptées pour coopérer avec une plaque également cannelée non représentée.

Les modules 17 sont chacun munis d'un crochet latéral 22 dans lequel est ménagé un trou 23 de passage d'une vis non représentée.

D'autres modules tels que 24 (figure 2) peuvent être munis de crochets différents 25. L'assemblage peut également, en fonction de la zone du rachis où il doit être mis en place, comporter un ou plusieurs modules constitués d'une plaque 26 percée de trous 27 de passage de vis d'ancrage osseux et prolongée par un corps 3 dans le logement sphérique 5 duquel peut être introduite une rotule 8 du module voisin, par exemple un module 2 (figure 2 ).

Chaque module 1, 2, 16... s'étend sur une longueur qui peut être soit la longueur intervertébrale dans la zone visée du rachis, soit un multiple de cette distance, soit encore une longueur quelconque. Ainsi à la figure 3
I'assemblage comporte un module 28 dont la longueur est sensiblement le double de celle des modules suivants 17, 16... , c'est-à-dire deux fois la distance intervertébrale. Les modules 26,28 peuvent être cintrés pour épouser l'anatomie locale: concave d'un côté, convexe de l'autre.

Le module 29 de la figure 4 comporte un corps massif 31 dans lequel est formé un trou taraudé 32 de passage d'une vis non représentée.

Suivant une autre forme de réalisation, I'assemblage peut comporter au moins un module 33 (figures 5 et 6) formé d'une plaque cintrée 34 percée de plusieurs trous 35, 36 de passage de vis non représentées et complétée à l'une de ses extrémités par un corps 37 similaire aux corps 3, mais dépourvu de rotule 8. Le corps 37 est en effet solidarisé avec la plaque 34 par tout moyen approprié, connu en soi afin de réaliser un ensemble monobloc. Le module 33 présente une courbure adaptée à l'occiput ou au sacrum.

La variante de la figure 7 montre un module 41 muni d'une rotule latérale 42 permettant une articulation transversale avec un autre module, tel que celui- 43 de la figure 8.

Ce module 43 comporte en effet une partie (3, 8) identique aux modules 1 et 2, (comme le module 41), mais est muni d'un second corps tubulaire 44, saillant latéralement à son premier corps 3. Dans le corps 44 est formé un logement sphérique 5 permettent une articulation transversale du module 43 sur le module 41 par introduction de la rotule 42 de ce dernier dans le logement 5 du corps 44.

Les modules 41 et 43 permettent de relier transversalement deux assemblages articulés s'étendant le long d'un segment rachidien, dont certains des modules peuvent être ainsi réalisés.

Le module 45 de la figure 9 est équipé de quatre moyens de liaison à d'autres éléments, répartis en croix autour de son corps 46 : une sphère 47 et un logement sphérique 48 à ses extrémités opposées, une sphère 49 et un logement sphérique 51 formés latéralement.

Selon leur longueur, certains modules peuvent ponter une ou plusieurs vertèbres. Diverses variantes peuvent être prévues: ainsi par exemple la rigidification de l'assemblage articulé avec les angulations entre les modules pourrait être obtenue par des bagues glissées en force ou vissées, à la place des bagues rétractables 14 en alliage à mémoire de forme.

Toutefois cette dernière solution se révèle la plus intéressante.

Dans la variante de la figure 10, la tige rigide 54 n'est équipée que d'une seule sphère 55 à une extrémité; cette sphère 55 est elle-même articulée sur un module 1,1ui-même articulé sur un module 2.

La réalisation de la figure 11 comporte une tige vertébrale rigide 52, lisse ou à aspérités, pourvue de deux sphères 53 à ses extrémités opposées. Ces sphères sont articulées sur des modules 1,2,2a, eux-mêmes articulés deux à deux, le module terminal 2a pouvant être disposé perpendiculairement aux modules 1,2 et à la tige 52.

Le montage de la figure 12 comporte trois chaînes 56,57,58 constituées de modules articulés et reliées par une liaison transverse 59. Les chaînes 56,57,58 peuvent aussi être des tiges rigides telles que 52 et 54. Le croisement de la tige ou chaîne centrale 57 avec la liaison transverse 59 est assuré au moyen d'un module à quatre éléments d'articulation tel que le module 45 (Fig.9). Par contre, des modules à trois éléments d'articulation, tels que 41 ou 43, suffisent pour le raccordement de la liaison transverse 59 avec les tiges ou chaînes latérales 56,58.

Les modules 1,2,... de l'instrumentation selon l'invention peuvent être réalisés selon de nombreuses variantes:
- avec un seul élément d'articulation chacun : sphère pour l'un, logement sphérique pour l'autre;
- avec des éléments d'articulation aux extrémités sur le module: deux sphères, ou deux logements, ou une sphère et un logement;
- avec trois éléments d'articulation sur le module: une sphère et deux logements dont un latéral, ou deux sphères et un logement, etc...

- avec quatre éléments d'articulation sur le module dont deux latéraux: deux sphères et deux logements sphériques, ou une sphère et trois logements, etc...

L'invention permet donc de préassembler une série de modules, avec ou sans ancrage osseux, s'adaptant sans difficulté à l'anatomie du patient , puis de bloquer l'ensemble dans les angulations choisies afin de maintenir la réduction. Bien entendu un tel système articulé reste mobile, donc réglable, tant que les moyens de blocage, constitués par les bagues 14, ne sont pas mis en oeuvre. Le dispositif peut être assemblé soit sur le patient, soit à l'extérieur, puis ancré aux corps vertébraux, soit avant verrouillage angulaire par les moyens de rigidification 14, soit après ce verrouillage angulaire en fonction du choix du chirurgien.

L'instrumentation selon l'invention est d'une extrême souplesse puisqu'elle est facilement adaptable à l'anatomie de toutes les zones du rachis. On évite ainsi les opérations difficiles et complexes de cintrage des tiges vertébrales des instrumentations connues précédemment, et ce avec un nombre réduit de pièces.

Par ailleurs les liaisons entre les modules au moyen des bagues de serrage à mémoire de forme sont très puissantes, et évitent de devoir effectuer des sertissages.

Un autre avantage important de cette instrumentation réside dans le fait qu'en cas de rupture d'un module le montage subsiste dans son ensemble, ce qui est essentiel pour la sécurité du patient. En effet en cas de rupture d'une bague 14, I'assemblage des deux modules concernés subsiste grâce au clipsage qui maintient la rotule d'articulation 8 dans son logement, et le maintien de l'assemblage de son ensemble n'est pas compromis.

Chaque anneau de serrage 14 est préchargé sur le module correspondant à froid, état dans lequel il est souple, entre 10 et 18"C environ (température du bloc chirurgical). Pour procéder au blocage des modules dans l'angulation choisie, on chauffe les bagues 14 par un liquide chaud, et elles sont ensuite maintenues à la température du corps du patient.

Les plaques occipitales et sacrées telles que 33, sont plus
aisément adaptables à l'anatomie du patient qu'une plaque conventionnelle à trous préusinés, pour laquelle la position des vis est imposée. En effet les corps d'articulation 37 de ces plaques autorisent une angulation qui accroît considérablement leur souplesse d'adaptation à la position d'accrochage optimum.

Claims (18)

REVENDICATIONS

1. Instrumentation d'ostéosynthèse rachidienne, caractérisée en ce qu'elle comprend deux modules indépendants (1,2,16...), des moyens de liaison rétentive (5,8) entre ces modules permettant de les orienter dans toutes les directions, des moyens (18,25,27) de liaison de ces modules à un os, et des moyens pour immobiliser les modules relativement l'un à l'autre, cette instrumentation permettant de réaliser une correction puis une immobilisation finale.

2. Instrumentation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins deux modules (1, 2, 16...) dont certains sont munis d'organes (18, 22...) d'ancrage osseux, articulés l'un à l'autre par une connexion rétentive sphérique (5, 8) mâle-femelle permettant une orientation relative des modules dans toutes les directions, et des moyens (14) pour rigidifier l'ensemble des modules dans l'orientation voulue afin de l'adapter à l'anatomie du segment rachidien considéré.

3. Instrumentation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les modules (1, 2, 16...) comportent chacun un corps (3) dans lequel est ménagé un logement sphérique (5) s'ouvrant sur une extrémité dudit corps, et en ce qu'une tête sphérique (8) d'un module contigu peut être introduite dans ce logement et y être maintenue par clipsage en formant une rotule d'articulation.

4. Instrumentation selon la revendication 3, caractérisée en ce que le bord d'entrée du logement sphérique (5) est pourvu d'un chanfrein annulaire incliné (12) permettant un maintien par clipsage de la tête sphérique (8) dans le logement.

5. Instrumentation selon la revendication 4, caractérisée en ce que dans les parois du logement (5) sont ménagées des fentes longitudinales (7) rendant les parois flexibles pour l'introduction de la rotule (8) correspondante.

6. Instrumentation selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque module (1, 2...) comprend un corps (3...) et une tête sphérique (8) d'articulation, monopièce avec le corps, et en ce qu'un logement sphérique (5) est formé dans le corps, d'un côté de celui-ci opposé à la tête, et s'ouvre sur l'extérieur afin de pouvoir loger une tête d'articulation (8) d'un module voisin (2, 16, 24...).

7. Instrumentation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de rigidification des liaisons entre les modules (1,2...) comprennent des bagues (14) en alliage à mémoire de forme adaptées pour entourer les corps correspondants (3, 37...) au niveau de leurs logements sphériques (5) d'articulation sur les modules voisins, et pour exercer sur la paroi desdits logements et la tête sphérique qui y est insérée un serrage à la température du corps du patient par rétraction des bagues, alors qu'elles sont expansées à plus basse température.

8. Instrumentation selon la revendication 1, caractérisée en ce que certains modules (16, 24, 17...) sont munis de moyens de fixation aux corps vertébraux du rachis ou à l'os crânien ou au sacrum.

9. Instrumentation selon la revendication 8, caractérisée en certains modules (16) sont munis d'un anneau latéral (18) adapté pour recevoir une vis (19) d'ancrage osseux sur un corps vertébral.

10. Instrumentation selon la revendication 8, caractérisée en ce que certains modules (17) sont munis d'un crochet latéral (22) d'ancrage osseux sur un corps vertébral.

11. Instrumentation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'un (33) au moins des modules est formé d'une plaque cintrée (34) dans laquelle sont agencés des trous (35) d'introduction de vis à os, et qui est équipée d'un corps (37) dans lequel est réalisé un logement sphérique (5) pour la réception d'une tête sphérique (8) d'un module adjacent.

12. Instrumentation selon la revendication 3, caractérisée en ce que certains (41) des modules sont munis d'une rotule latérale (42) permettant une articulation transversale avec un autre module (43).

13. Instrumentation selon la revendication 3, caractérisée en ce que certains des modules (43) sont munis d'un second corps tubulaire (44), saillant latéralement et présentant un logement sphérique (5) permettant une articulation transversale avec un autre module (41).

14. Instrumentation selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'elle comprend une multiplicité de modules (2, 16, 17, 24...) assemblés deux à deux et maintenus par les bagues (14) en alliage à mémoire de forme dans une orientation adaptée à la configuration anatomique du segment rachidien correspondant.

15. Instrumentation selon la revendication 1, caractérisée en ce que certains des modules (26,28,...) sont cintrés pour épouser l'anatomie locale, en présentant une partie concave et une partie convexe.

16. Instrumentation selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une tige vertébrale rigide (52,54,...) dont au moins une extrémité est pourvue d'une sphère (53) d'articulation à un module (1,2,...), lui-même articulé à d'autres modules.

17. Instrumentation selon la revendication 2, caractérisée en ce que les modules (1,2,...) sont pourvus d'au moins un moyen (5,8) d'articulation à au moins un autre module.

18. Instrumentation selon la revendication 2, caractérisée en ce que certains tronçons de la chaîne articulée constituée par les modules sont rigidifiés, tandis que les autres tronçons restent librement articulés pour permettre des corrections in situ.