IT201600124971A1

IT201600124971A1 - Intervertebral cage for bone fusion.

Info

Publication number: IT201600124971A1
Application number: IT102016000124971A
Authority: IT
Inventors: Gianluca Maestretti
Original assignee: Mt Ortho S R L
Priority date: 2016-12-12
Filing date: 2016-12-12
Publication date: 2018-06-12

Description

Barzanò & Zanardo Barzanò & Zanardo

-1 - -1 -

“Gabbia intervertebrale per la fusione ossea.” "Intervertebral cage for bone fusion."

------ ------

DESCRIZIONE DESCRIPTION

CAMPO DELL’INVENZIONE FIELD OF THE INVENTION

5 La presente invenzione concerne una gabbia o cage intervertebrale del tipo impiegato per stimolare la fusione ossea tra vertebre adiacenti, nel caso di interventi volti alla risoluzione di patologie della colonna vertebrale. 5 The present invention relates to an intervertebral cage or cage of the type used to stimulate bone fusion between adjacent vertebrae, in the case of interventions aimed at resolving pathologies of the vertebral column.

10 La gabbia o cage secondo la presente invenzione consente di ottenere da subito una ottima stabilità primaria dell’impianto ed al contempo garantisce un trasferimento dei carichi il più possibile vicino alla condizione fisiologica, che consente una rapida ed 15 ottimale osteointegrazione della gabbia. 10 The cage or cage according to the present invention allows to immediately obtain an excellent primary stability of the implant and at the same time guarantees a transfer of loads as close as possible to the physiological condition, which allows a rapid and optimal 15 osseointegration of the cage.

STATO DELLA TECNICA STATE OF THE TECHNIQUE

La fusione spinale è un intervento chirurgico impiegato per il trattamento delle condizioni degenerative della colonna vertebrale. Spinal fusion is a surgical procedure used to treat degenerative conditions of the spine.

20 Utilizzando innesti ossei e dispositivi, come piastre metalliche e viti, questa procedura permette di fondere o di creare un legame tra due o più vertebre adiacenti. L’intervento è volto a stabilizzare la colonna vertebrale e ad alleviare il dolore derivante, ad 25 esempio, da un’ernia discale, una patologia tipica della colonna vertebrale. 20 Using bone grafts and devices, such as metal plates and screws, this procedure allows you to fuse or bond between two or more adjacent vertebrae. The operation is aimed at stabilizing the spine and relieving pain resulting, for example, from a herniated disc, a typical pathology of the spine.

Come è noto, il disco intervertebrale consente il movimento del rachide supportando e distribuendo il carico durante gli spostamenti. L'ernia del disco si 30 sviluppa in seguito alla fissurazione della porzione più esterna del disco (anello fibroso) con fuoriuscita verso il canale vertebrale di parte del contenuto del As is known, the intervertebral disc allows movement of the spine by supporting and distributing the load during movements. The herniated disc 30 develops following the fissuring of the outermost portion of the disc (fibrous ring) with part of the contents of the disc leaking towards the vertebral canal.

LL/A137179 Barzanò & Zanardo LL / A137179 Barzanò & Zanardo

-2 - -2 -

disco (nucleo polposo). disc (nucleus pulposus).

L’ernia discale generalmente induce la compressione di una radice nervosa con il conseguente sviluppo di una sintomatologia dolorosa. Disc herniation generally induces compression of a nerve root with the consequent development of painful symptoms.

5 L'intervento di discectomia e fusione consiste in un approccio anteriore al rachide cervicale con la rimozione completa del disco affetto e dell'ernia e nell'inserimento al posto del disco rimosso di una gabbia o cage in materiale sintetico che favorisce la 10 fusione ossea tra le due vertebre contrapposte. 5 The discectomy and fusion operation consists of an anterior approach to the cervical spine with the complete removal of the affected disc and the hernia and the insertion in place of the removed disc of a cage or cage made of synthetic material that promotes bone fusion between the two opposite vertebrae.

Questa patologia non è l’unica che può richiedere come intervento la fusione delle vertebre. This pathology is not the only one that may require fusion of the vertebrae as an intervention.

Ogniqualvolta sia necessario realizzare una fusione spinale, ovverosia realizzare la fusione tra due 15 vertebre adiacenti, si ricorre all’impiego di dispositivi tra i quali sono note le gabbie o cage intervertebrali. Whenever it is necessary to create a spinal fusion, that is, to create the fusion between two 15 adjacent vertebrae, we resort to the use of devices including intervertebral cages or cages.

La presente invenzione, non si riferisce pertanto al metodo chirurgico né al trattamento del paziente 20 mediante l’applicazione di una cage intervertebrale al corpo umano, bensì alla cage in sé, che presenta caratteristiche innovative. The present invention therefore does not refer to the surgical method or to the treatment of the patient 20 by applying an intervertebral cage to the human body, but rather to the cage itself, which has innovative features.

Attualmente sono noti sul mercato diversi tipi di cage intervertebrali. Several types of intervertebral cages are currently known on the market.

25 Nelle Figure 1 e 2 allegate sono mostrati esempi di cage di tipo noto le quali presentano una struttura sostanzialmente scatolare aperta superiormente ed inferiormente. 25 The attached Figures 1 and 2 show examples of known types of cages which have a substantially box-like structure open at the top and at the bottom.

Con riferimento ad esempio alla figura 2, che mostra 30 una di tali cage di tipo noto installata tra due vertebre, l’apertura o le aperture che caratterizzano la gabbia definiscono una o più aperture passanti in With reference for example to Figure 2, which shows 30 one of these known type cages installed between two vertebrae, the opening or openings that characterize the cage define one or more through openings in

LL/A137179 Barzanò & Zanardo LL / A137179 Barzanò & Zanardo

-3 - -3 -

direzione longitudinale per l’inserimento di materiale osseo, naturale o artificiale, ad esempio idrossiapatite, con lo scopo di stimolare la crescita ossea e l’osteointegrazione del riempitivo con l’osso 5 delle vertebre adiacenti la gabbia. longitudinal direction for the insertion of bone material, natural or artificial, for example hydroxyapatite, with the aim of stimulating bone growth and osseointegration of the filler with bone 5 of the vertebrae adjacent to the cage.

È infatti noto utilizzare l’osso naturale o l'idrossiapatite come riempitivo delle gabbie di tipo noto per stimolare la crescita ossea, tuttavia è chiaro dall’immagine di figura 2 come in questo caso non sia 10 di fatto la gabbia in sé a saldarsi con le vertebre adiacenti, bensì il solo riempitivo posto all’interno delle aperture passanti previste nella gabbia, riempitivo che viene posizionato dal chirurgo nel corso dell’intervento. It is in fact known to use natural bone or hydroxyapatite as a filler for cages of the known type to stimulate bone growth, however it is clear from the image in figure 2 that in this case it is not actually the cage itself that is welded with the adjacent vertebrae, but only the filler placed inside the through openings provided in the cage, which is positioned by the surgeon during the operation.

15 Le gabbie di tipo noto sin qui descritte sono infatti realizzate in materiale biocompatibile, ad esempio PEEK, o in titanio e sue leghe, tuttavia non è affidato alla gabbia stessa il compito di stimolare la fusione ossea, tale compito essendo demandato al riempitivo 20 posizionato all’interno della cage. 15 The cages of the known type described so far are in fact made of biocompatible material, for example PEEK, or titanium and its alloys, however the task of stimulating bone fusion is not entrusted to the cage itself, this task being delegated to the filler 20 positioned inside the cage.

Le gabbie di tipo noto non sono esenti da inconvenienti. The cages of the known type are not free from drawbacks.

Un primo inconveniente deriva proprio dalla struttura appena descritta, la quale presenta come detto aperture 25 sulla faccia superiore e sulla faccia inferiore che definiscono uno o più fori passanti destinate ad essere disposte, in uso, lungo l’asse longitudinale del corpo. Con particolare riferimento alla figura 2, l’asse longitudinale del corpo, viene indicato con Z, l’asse 30 sagittale viene indicato con X, mentre l’asse trasversale viene indicato con Y. A first drawback derives precisely from the structure just described, which has, as said, openings 25 on the upper face and on the lower face that define one or more through holes intended to be arranged, in use, along the longitudinal axis of the body. With particular reference to Figure 2, the longitudinal axis of the body is indicated with Z, the sagittal axis 30 is indicated with X, while the transverse axis is indicated with Y.

Con particolare riferimento alla figura 2, sono With particular reference to Figure 2, they are

LL/A137179 Barzanò & Zanardo LL / A137179 Barzanò & Zanardo

-4 - -4 -

indicati gli assi X, Y e Z che, come detto, a protesi installata corrispondono rispettivamente all’asse sagittale, all’asse trasversale e all’asse longitudinale. the X, Y and Z axes are indicated which, as mentioned, when the prosthesis is installed correspond respectively to the sagittal axis, the transverse axis and the longitudinal axis.

5 Con riferimento alla terna di assi X, Y e Z verranno per comodità individuati anche altri riferimenti spaziali, ed in particolare: il verso dell’asse X individua la direziona posteriore-anteriore, il verso dell’asse Z individua la direzione verticale, il verso 10 dell’asse Y individua la direzione medio-laterale. 5 With reference to the triad of axes X, Y and Z, other spatial references will also be identified for convenience, and in particular: the direction of the X axis identifies the rear-front direction, the direction of the Z axis identifies the vertical direction, the towards 10 of the Y axis identifies the medio-lateral direction.

Così, con particolare riferimento alla figura 2, la gabbia 300 è posizionata tra una vertebra superiore 50a ed una vertebra inferiore 50b, e presenta una faccia anteriore 301 ed una faccia posteriore 302. Thus, with particular reference to Figure 2, the cage 300 is positioned between an upper vertebra 50a and a lower vertebra 50b, and has a front face 301 and a rear face 302.

15 Con riferimento alla figura 1, la gabbia di tipo noto 100 presenta una faccia superiore 101, una faccia inferiore 102, ed una coppia 103a, 103b di aperture passanti in direzione verticale. 15 With reference to Figure 1, the conventional cage 100 has an upper face 101, a lower face 102, and a pair 103a, 103b of through openings in the vertical direction.

La presenza di aperture passanti in direzione verticale 20 è, come detto, uno degli inconvenienti che affliggono le gabbie di tipo noto. The presence of through openings 20 in the vertical direction is, as mentioned, one of the drawbacks that afflict the cages of the known type.

Infatti, la minor superficie di appoggio offerta dalla gabbia nel contatto con l’osso sia superiormente sia inferiormente comporta una concentrazione dei carichi, 25 soprattutto nella fase inziale post operatoria in cui è la gabbia stessa e non il materiale di riempimento a dover assicurare la stabilità primaria della protesi stessa. In fact, the smaller support surface offered by the cage in contact with the bone both above and below leads to a concentration of loads, 25 especially in the initial post-operative phase in which it is the cage itself and not the filling material that must ensure stability. primary of the prosthesis itself.

Non solo la minor superficie di contatto osso 30 vertebrale-gabbia comporta una concentrazione dei carichi, ma si nota anche come generalmente proprio per garantire che la gabbia non si muova rispetto all’osso Not only does the smaller vertebral bone-cage contact surface 30 result in a concentration of loads, but it is also noted that it is generally noted precisely to ensure that the cage does not move relative to the bone

LL/A137179 Barzanò & Zanardo LL / A137179 Barzanò & Zanardo

-5 - -5 -

nella fase iniziale successiva all’installazione, la stessa è provvista di superfici superiore ed inferiore frastagliate, comprendenti una pluralità di denti di presa o zigrinature che comportano una ulteriore 5 concentrazione dei carichi che può portare, come è noto, alla necrosi ossea. in the initial phase following installation, the same is provided with jagged upper and lower surfaces, including a plurality of gripping teeth or knurls that involve a further concentration of loads that can lead, as is known, to bone necrosis.

Un ulteriore inconveniente che affligge le gabbie di tipo noto è legato alla forma sostanzialmente a parallelepipedo delle stesse ed alla rigidità conferita 10 rispetto ai carichi verticali sia dalla forma che dal materiale di cui sono costituite. A further disadvantage afflicting known types of cages is linked to their substantially parallelepiped shape and to the rigidity 10 conferred with respect to the vertical loads both by the shape and by the material of which they are made.

Il principio di funzionamento delle gabbie di tipo noto è sostanzialmente incentrato sulla capacità di tali gabbie di garantire una certa stabilità primaria grazie 15 alle superfici superiore ed inferiore frastagliate, mentre la capacità di creare la fusione vertebrale viene demandata esclusivamente al riempitivo, sia per l’incapacità delle gabbie di tipo noto di trasferire in modo fisiologico i carichi che sono necessari alla 20 crescita ossea, sia per il fatto che il PEEK e/o il titanio e le sue leghe ove non dotati della necessaria porosità, non stimola alcuna crescita ossea, né tantomeno è in grado di creare l’osteointegrazione della protesi. The operating principle of known cages is substantially focused on the ability of these cages to guarantee a certain primary stability thanks to the jagged upper and lower surfaces, while the ability to create the vertebral fusion is entrusted exclusively to the filler, both for the inability of known cages to physiologically transfer the loads necessary for bone growth, both due to the fact that PEEK and / or titanium and its alloys, when not provided with the necessary porosity, do not stimulate any bone growth, nor is it capable of creating osseointegration of the prosthesis.

25 SOMMARIO DELL’INVENZIONE 25 SUMMARY OF THE INVENTION

Compito precipuo della presente invenzione è quello di ovviare agli inconvenienti che affliggono le soluzioni di tipo noto. The main task of the present invention is to obviate the drawbacks affecting the solutions of the known type.

All’interno di questo compito, è scopo della presente 30 invenzione quello di fornire una gabbia o cage intervertebrale in grado di offrire una maggiore superficie di interazione con le vertebre superiore- Within this task, the aim of the present invention is to provide a cage or intervertebral cage capable of offering a greater surface of interaction with the upper vertebrae-

LL/A137179 Barzanò & Zanardo LL / A137179 Barzanò & Zanardo

-6 - -6 -

inferiore rispetto alle soluzioni di tipo noto. lower than known solutions.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di fornire una cage intervertebrale che pur presentando una maggiore superficie superiore ed inferiore di 5 interazione con le vertebre rispetto alle soluzioni di tipo noto, presenta sia sulla faccia superiore che sulla faccia inferiore una struttura idonea a stimolare l’osteointegrazione della gabbia stessa. A further object of the present invention is to provide an intervertebral cage which, while having a greater upper and lower surface of 5 interaction with the vertebrae compared to known solutions, has a suitable structure on both the upper and lower faces to stimulate the osseointegration of the cage itself.

Ancora, è scopo della presente invenzione quello di 10 fornire una cage intervertebrale avente nel suo complesso una elasticità il più possibile vicina all’elasticità media dell’osso di riferimento del sito con cui la cage è destinata ad interfacciarsi, di cui si vuole stimolare la crescita e con cui si vuole 15 ottenere l’osteointegrazione. Furthermore, it is an object of the present invention to provide an intervertebral cage having as a whole an elasticity as close as possible to the average elasticity of the reference bone of the site with which the cage is intended to interface, of which it is desired to stimulate the growth and with which osseointegration is to be achieved.

Questi compito e questi ed altri scopi secondo la presente invenzione sono raggiunti da una gabbia intervertebrale secondo la rivendicazione 1 allegata. In particolare, la gabbia intervertebrale per il 20 fissaggio di due vertebre adiacenti secondo la presente invenzione è del tipo comprendente un corpo principale sostanzialmente scatolare comprendente una superficie inferiore atta a riscontrare la porzione superiore di una prima vertebra, una superficie superiore atta a 25 riscontrare la superficie inferiore di una seconda vertebra adiacente alla prima, due superfici laterali, una superficie frontale ed una superficie posteriore, caratterizzata dal fatto che dette superfici superiore ed inferiore comprendono ciascuna almeno una porzione a 30 struttura trabecolare. These tasks and these and other purposes according to the present invention are achieved by an intervertebral cage according to the attached claim 1. In particular, the intervertebral cage 20 for fixing two adjacent vertebrae according to the present invention is of the type comprising a substantially box-like main body comprising a lower surface adapted to abut the upper portion of a first vertebra, an upper surface capable of 25 abutting the lower surface of a second vertebra adjacent to the first, two lateral surfaces, a front surface and a rear surface, characterized in that said upper and lower surfaces each comprise at least a portion with a trabecular structure.

In particolare, la gabbia secondo la presente invenzione si caratterizza per il fatto che detta In particular, the cage according to the present invention is characterized by the fact that said

LL/A137179 Barzanò & Zanardo LL / A137179 Barzanò & Zanardo

-7 - -7 -

struttura trabecolare si sviluppa tridimensionalmente verso l’interno del corpo della gabbia. trabecular structure develops three-dimensionally towards the inside of the body of the cage.

La gabbia secondo la presente invenzione si caratterizza inoltre per il fatto che ciascuna di dette 5 superfici laterali presenta una apertura idonea a consentire l’inserimento di materiale di riempimento. La gabbia secondo l’invenzione si caratterizza inoltre per il fatto che detta superficie superiore presenta, su di un piano verticale longitudinale, un profilo 10 arcuato con convessità rivolta verso l’alto. The cage according to the present invention is also characterized by the fact that each of said 5 side surfaces has an opening suitable for allowing the insertion of filling material. The cage according to the invention is also characterized by the fact that said upper surface has, on a vertical longitudinal plane, an arched profile 10 with convexity facing upwards.

Ulteriori caratteristiche della gabbia intervertebrale secondo la presente invenzione sono oggetto delle rivendicazioni dipendenti. Further characteristics of the intervertebral cage according to the present invention are the subject of the dependent claims.

ELENCO DELLE FIGURE LIST OF FIGURES

15 Le caratteristiche e i vantaggi della gabbia intervertebrale per il fissaggio di due vertebre adiacenti secondo la presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla seguente descrizione dettagliata, data in forma esemplificativa e non 20 limitativa, riferita ai disegni schematici allegati nei quali: 15 The characteristics and advantages of the intervertebral cage for fixing two adjacent vertebrae according to the present invention will become more evident from the following detailed description, given in an exemplary and not limiting form, referring to the attached schematic drawings in which:

- la figura 1 mostra una vista prospettica di una prima gabbia intervertebrale di tipo noto dallo stato dell’arte; - Figure 1 shows a perspective view of a first intervertebral cage of a type known from the state of the art;

25 - la figura 2 mostra un ulteriore esempio di gabbia di tipo noto dallo stato dell’arte posizionata tra due vertebre adiacenti della colonna vertebrale; la figura mostra la cavità della gabbia riempita di materiale di riempimento idoneo a stimolare la crescita ossea; 25 - Figure 2 shows a further example of a cage of the type known from the state of the art positioned between two adjacent vertebrae of the vertebral column; the figure shows the cavity of the cage filled with filling material suitable for stimulating bone growth;

30 - la figura 3 mostra una vista prospettica anteriore di una forma di realizzazione preferita della gabbia intervertebrale secondo la presente invenzione; 30 - figure 3 shows a front perspective view of a preferred embodiment of the intervertebral cage according to the present invention;

LL/A137179 Barzanò & Zanardo LL / A137179 Barzanò & Zanardo

-8 - -8 -

- la figura 4 mostra una vista laterale della gabbia intervertebrale di figura 3; - figure 4 shows a side view of the intervertebral cage of figure 3;

- la figura 5 mostra una ulteriore vista prospettica della gabbia intervertebrale delle figure 3 e 4; figure 5 shows a further perspective view of the intervertebral cage of figures 3 and 4;

5 - la figura 6 mostra una vista anteriore della gabbia intervertebrale secondo la presente invenzione; 5 - figure 6 shows an anterior view of the intervertebral cage according to the present invention;

- la figura 7 mostra una vista posteriore della gabbia intervertebrale secondo la presente invenzione; figure 7 shows a rear view of the intervertebral cage according to the present invention;

- la figura 8 mostra una vista dall’alto della gabbia 10 intervertebrale secondo la presente invenzione; - Figure 8 shows a top view of the intervertebral cage 10 according to the present invention;

- la figura 9 mostra un dettaglio ingrandito della struttura trabecolata o trabecolare della gabbia intervertebrale secondo la presente invenzione. Figure 9 shows an enlarged detail of the trabecular or trabecular structure of the intervertebral cage according to the present invention.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

15 Nelle figure da 3 a 8 è mostrata una forma di realizzazione preferita della gabbia intervertebrale secondo la presente invenzione. 15 Figures 3 to 8 show a preferred embodiment of the intervertebral cage according to the present invention.

Nella figura 9 è mostrato un particolare della struttura trabecolare, o trabecolata, che tra gli altri 20 aspetti peculiari caratterizza la gabbia secondo la presente invenzione. Figure 9 shows a detail of the trabecular or trabecular structure, which among other 20 peculiar aspects characterizes the cage according to the present invention.

Secondo la forma di realizzazione preferita mostrata a titolo esemplificativo e non limitativo della presente invenzione, la gabbia 10 intervertebrale per il 25 fissaggio di due vertebre adiacenti comprende un corpo principale sostanzialmente scatolare comprendente a sua volta almeno una superficie inferiore 11 atta a riscontrare, in uso, la porzione superiore di una prima vertebra, una superficie superiore 12 atta a 30 riscontrare, in uso, la superficie inferiore di una seconda vertebra adiacente alla prima, due superfici laterali 13, 14, una superficie frontale 15 ed una According to the preferred embodiment shown by way of non-limiting example of the present invention, the intervertebral cage 10 for fixing two adjacent vertebrae 25 comprises a substantially box-like main body comprising in turn at least one lower surface 11 suitable for abutting, in use , the upper portion of a first vertebra, an upper surface 12 capable of encountering, in use, the lower surface of a second vertebra adjacent to the first, two lateral surfaces 13, 14, a front surface 15 and a

LL/A137179 Barzanò & Zanardo LL / A137179 Barzanò & Zanardo

-9 - -9 -

superficie posteriore 16. posterior surface 16.

Le superfici superiore 12 ed inferiore 11 comprendono ciascuna almeno una porzione a struttura trabecolare 20. The upper 12 and lower 11 surfaces each comprise at least one portion with a trabecular structure 20.

5 La configurazione della struttura trabecolare o trabecolata 20 è in particolare visibile nell’ingrandimento di figura 9. 5 The configuration of the trabecular or trabecular structure 20 is in particular visible in the enlargement of figure 9.

Come si può notare la struttura trabecolata 20 ha uno sviluppo tridimensionale, e non solo bidimensionale. 10 La struttura trabecolata non ha dunque una conformazione a rete bidimensionale, ma si sviluppa anche lungo la terza dimensione. As can be seen, the trabecular structure 20 has a three-dimensional development, and not only a two-dimensional one. 10 The trabeculated structure therefore does not have a two-dimensional network conformation, but also develops along the third dimension.

La struttura comprende dunque una pluralità di trabecole 20a ciascuna a sviluppo tridimensionale che 15 definiscono una matrice trabecolata tridimensionale. The structure therefore comprises a plurality of three-dimensional trabeculae 20a each which 15 define a three-dimensional trabecular matrix.

Vantaggiosamente la struttura trabecolata può comprendere più strati sovrapposti di trabecole tra loro disposti in modo dar luogo ad una struttura trabecolata complessa come raffigurata in figura 9. Advantageously, the trabecular structure can comprise several superimposed layers of trabeculae arranged together in such a way as to give rise to a complex trabecular structure as shown in Figure 9.

20 In tale struttura trabecolata complessa, come si nota dalla figura 9, non si osserva l’allineamento stratificato di aperture e trabecole, bensì un fitto intreccio di trabecole e di cavità tra loro interconnese. 20 In this complex trabecular structure, as can be seen from Figure 9, the stratified alignment of openings and trabeculae is not observed, but a dense interweaving of trabeculae and interconnected cavities.

25 Vantaggiosamente, la struttura trabecolata 20 presenterà una ampiezza media delle cavità compresa tra 500 e 800 micron, preferibilmente compresa tra 600 e 700 micron in modo da favorire la crescita tra le trabecole dell’osso naturale delle vertebre di cui si 30 vuole ottenere la fusione. 25 Advantageously, the trabecular structure 20 will have an average width of the cavities between 500 and 800 microns, preferably between 600 and 700 microns in order to favor the growth between the trabeculae of the natural bone of the vertebrae 30 of which the fusion is to be obtained. .

Il controllo dimensionale dell’ampiezza media delle cavità della struttura trabecolata è essenziale per Dimensional control of the average width of the cavities of the trabecular structure is essential for

LL/A137179 Barzanò & Zanardo LL / A137179 Barzanò & Zanardo

-10 - -10 -

stimolare la crescita ossea all’interno della struttura stessa e quindi della gabbia intervertebrale in modo da ottenere la voluta osteointegrazione della gabbia. stimulate bone growth within the structure itself and therefore in the intervertebral cage in order to obtain the desired osseointegration of the cage.

Dimensioni maggiori dell’ampiezza media delle cavità 5 della struttura trabecolata comporterebbero l’inconveniente che le cellule osteoblastiche non troverebbero adeguato appoggio sulle trabecole, e non verrebbe pertanto stimolata la crescita ossea, inoltre all’osso non sarebbero adeguatamente trasmessi i 10 carichi necessari per stimolarne lo sviluppo, dimensioni inferiori dell’ampiezza media delle cavità della struttura trabecolata causerebbero invece, in occasione dei micromovimenti della gabbia rispetto alle vertebre nella condizione di uso, un effetto 15 ghigliottina, ovverosia la rottura per azione di taglio trabecole dell’osso naturale che si erano fatte strada all’interno della struttura trabecolata 20. Dimensions greater than the average width of the cavities 5 of the trabecular structure would entail the drawback that the osteoblastic cells would not find adequate support on the trabeculae, and therefore bone growth would not be stimulated, furthermore the 10 loads necessary to stimulate them would not be adequately transmitted to the bone. the development, dimensions smaller than the average amplitude of the cavities of the trabecular structure would instead cause, on the occasion of the micro-movements of the cage with respect to the vertebrae in the condition of use, a guillotine effect, i.e. the breaking by cutting action of the trabeculae of the natural bone that is had made their way into the 20 trabeculated structure.

Si sarà compreso come la peculiare struttura trabecolata 20 qui descritta e che caratterizza, tra le 20 altre peculiarità, la gabbia 10 secondo la presente invenzione, non sia ottenibile né per stampaggio né per lavorazione alle macchine utensili, e pertanto la richiedente ha messo a punto ed impiegato per la realizzazione non solo della struttura trabecolata 20 25 ma anche di tutta la gabbia intervertebrale 10 secondo la presente invenzione, tecniche di fusione di polveri metalliche, in particolare di polveri di titanio e/o leghe di titanio. It will be understood how the peculiar trabecular structure 20 described here and which characterizes, among the 20 other peculiarities, the cage 10 according to the present invention, is not obtainable either by molding or by machining with machine tools, and therefore the applicant has perfected and used for the realization not only of the trabeculated structure 20 25 but also of the whole intervertebral cage 10 according to the present invention, techniques of fusion of metal powders, in particular of titanium powders and / or titanium alloys.

Ancora più in particolare, la gabbia intervertebrale 1 30 secondo la presente invenzione comprendente detta struttura trabecolata 20 è realizzata per mezzo di tecnologie EBM (electronic beam melting), ovverosia Even more particularly, the intervertebral cage 1 30 according to the present invention comprising said trabeculated structure 20 is made by means of EBM (electronic beam melting) technologies, i.e.

LL/A137179 Barzanò & Zanardo LL / A137179 Barzanò & Zanardo

-11 - -11 -

mediante tecniche di fusione a fascio di elettroni. by electron beam fusion techniques.

La gabbia secondo la presente invenzione si caratterizza inoltre per il fatto che detta struttura trabecolare 20 si sviluppa tridimensionalmente verso 5 l’interno del corpo principale della gabbia 10. The cage according to the present invention is also characterized by the fact that said trabecular structure 20 develops three-dimensionally towards 5 inside the main body of the cage 10.

Più in particolare, con riferimento ad esempio alla vista laterale di figura 4 e alla vista frontale di figura 6, la superficie superiore 12 della gabbia è almeno in parte definita da detta struttura trabecolata 10 20. More particularly, with reference for example to the side view of Figure 4 and the front view of Figure 6, the upper surface 12 of the cage is at least in part defined by said trabeculated structure 10 20.

Allo stesso modo, la superficie inferiore 11 della gabbia secondo la presente invenzione è almeno in parte definita da detta struttura trabecolare 20. Likewise, the lower surface 11 of the cage according to the present invention is at least in part defined by said trabecular structure 20.

Alla luce delle caratteristiche strutturali della 15 gabbia 10 secondo la presente invenzione è già possibile comprendere come il principio di funzionamento della gabbia secondo la presente invenzione sia radicalmente differente dal principio di funzionamento delle gabbie di tipo noto dallo stato 20 dell’arte, mostrate ad esempio nelle figure 1 e 2. In light of the structural characteristics of the cage 15 10 according to the present invention it is already possible to understand how the operating principle of the cage according to the present invention is radically different from the operating principle of the cages of the known type from the state of the art, shown for example in Figures 1 and 2.

Infatti, mentre nelle gabbie di tipo noto si ricerca una stabilità primaria attraverso la sfaccettatura delle superfici superiore ed inferiore di contatto della gabbia con le vertebre superiore ed inferiore, 25 mentre la fusione ossea era affidata alla presenza del materiale riempitivo che veniva alloggiato all’interno delle aperture passanti della gabbia, secondo la presente invenzione la crescita ossea e la conseguente fusione intervertebrale viene stimolata dalla stessa 30 gabbia, attraverso la sua struttura trabecolata con dimensioni medie delle cavità paragonabili alle dimensioni medie delle cavità dell’osso trabecolare In fact, while in the cages of the known type a primary stability is sought through the faceting of the upper and lower surfaces of contact of the cage with the upper and lower vertebrae, 25 while the bone fusion was entrusted to the presence of the filling material that was housed inside of the through openings of the cage, according to the present invention the bone growth and the consequent intervertebral fusion is stimulated by the cage itself, through its trabecular structure with average dimensions of the cavities comparable to the average dimensions of the cavities of the trabecular bone

LL/A137179 Barzanò & Zanardo LL / A137179 Barzanò & Zanardo

-12 - -12 -

naturale, così che l’osso si insinui all’interno della struttura trabecolata della gabbia realizzando una perfetta osteointegrazione della protesi e la fusione tra la due vertebre adiacenti. natural, so that the bone insinuates itself inside the trabeculated structure of the cage, creating a perfect osseointegration of the prosthesis and the fusion between the two adjacent vertebrae.

5 Non solo, le superfici superiore 12 ed inferiore 11 della gabbia 10 che vanno in appoggio alle vertebre sono decisamente più estese rispetto alle gabbie di tipo noto che presentano importanti cavità passanti, riducendo così il rischio di concentrare eccessivamente 10 i carichi, che vengono invece con la gabbia secondo la presente invenzione trasferiti all’osso attraverso una superficie di appoggio più ampia. 5 Not only that, the upper 12 and lower 11 surfaces of the cage 10 which rest against the vertebrae are decidedly more extensive than in known cages which have important through cavities, thus reducing the risk of excessively concentrating 10 the loads, which are instead with the cage according to the present invention transferred to the bone through a wider bearing surface.

Dato il principio di funzionamento della gabbia 10 secondo la presente invenzione, neppure è più 15 necessario prevedere superfici zigrinate in appoggio all’osso vertebrale che caratterizzano le soluzioni di tipo noto, minimizzando così ulteriormente la possibilità di creare sovraccarichi che possono portare alla necrosi ossea. Given the principle of operation of the cage 10 according to the present invention, it is no longer necessary 15 to provide knurled surfaces in support of the vertebral bone that characterize the solutions of the known type, thus further minimizing the possibility of creating overloads that can lead to bone necrosis.

20 Riguardo alle superfici inferiore 11 e superiore 12 della gabbia 10 secondo la presente invenzione, preferibilmente esse presentano su di un piano longitudinale XZ il profilo visibile ad esempio in figura 4, e sul piano trasversale YZ il profilo 25 visibile ad esempio in figura 6. Più in particolare, la superficie superiore 12 e la superficie inferiore 11 presentano un profilo differente per essere maggiormente anatomiche con le vertebre cui andranno in appoggio in uso. 20 With regard to the lower 11 and upper 12 surfaces of the cage 10 according to the present invention, they preferably have on a longitudinal plane XZ the profile visible for example in Figure 4, and on the transverse plane YZ the profile 25 visible for example in Figure 6. More particularly, the upper surface 12 and the lower surface 11 have a different profile in order to be more anatomical with the vertebrae they will support in use.

30 La superficie superiore 12 può preferibilmente presentare sul piano longitudinale XZ (anteroposteriore in uso) una curvatura con convessità rivolta 30 The upper surface 12 can preferably have on the longitudinal plane XZ (anteroposterior in use) a curvature with a convexity facing

LL/A137179 Barzanò & Zanardo LL / A137179 Barzanò & Zanardo

-13 - -13 -

verso l’alto, così come sul piano trasversale YZ (medio-laterale in uso) potrà presentare una curvatura con convessità rivolta verso l’alto, al fine di seguire le curvature fisiologiche della colonna vertebrale, 5 quali lordosi e cifosi. Le curvature sui due piano potranno avere profili differenti anche a seconda della posizione delle vertebre tra cui verranno inserite. upwards, as well as on the transverse plane YZ (medium-lateral in use) may have a curvature with a convexity facing upwards, in order to follow the physiological curvatures of the spine, 5 such as lordosis and kyphosis. The curvatures on the two planes may have different profiles also depending on the position of the vertebrae between which they will be inserted.

La superficie inferiore 11 è invece preferibilmente ma non necessariamente piana. The lower surface 11, on the other hand, is preferably but not necessarily flat.

10 La gabbia secondo la presente invenzione si caratterizza inoltre per il fatto che ciascuna di dette superfici laterali 13, 14 presenta una apertura 13a, 14a idonea a consentire l’inserimento di materiale di riempimento. 10 The cage according to the present invention is also characterized by the fact that each of said side surfaces 13, 14 has an opening 13a, 14a suitable for allowing the insertion of filling material.

15 Le aperture 13a, 14a mettono in comunicazione l’interno della gabbia 10 con l’esterno, preferibilmente definendo un’apertura passante. 15 The openings 13a, 14a put the inside of the cage 10 in communication with the outside, preferably by defining a through opening.

Vantaggiosamente, e con particolare riferimento alla figura 4, le aperture laterali 13a, 14a presentano 20 entrambe forma ellittica, definita da un profilo a doppio arco superiormente ed inferiormente alla finestratura definenti aperture laterali di forma ellittica, così che le pareti laterali 13, 14 presentano tratti più rastremati in corrispondenza 25 della zona centrale delle aperture, centralmente alla gabbia 10. Advantageously, and with particular reference to Figure 4, the side openings 13a, 14a 20 both have an elliptical shape, defined by a double arch profile above and below the windows defining elliptical side openings, so that the side walls 13, 14 have more tapered portions at 25 of the central area of the openings, centrally to the cage 10.

Questa configurazione cava della gabbia 10 con aperture laterali 13, 14 così configurate migliora la risposta meccanica della gabbia alla compressione, conferendo 30 alla gabbia nel suo complesso una maggiore elasticità rispetto alle soluzioni di tipo noto. This hollow configuration of the cage 10 with lateral openings 13, 14 thus configured improves the mechanical response of the cage to compression, giving 30 to the cage as a whole greater elasticity than known solutions.

Una gabbia maggiormente elastica che consente di A more elastic cage that allows you to

LL/A137179 Barzanò & Zanardo LL / A137179 Barzanò & Zanardo

-14 - -14 -

trasferire i carichi da una vertebra all’altra in modo più naturale, così che anche i carichi, in particolari quelli ciclici che sono tra i principali fattori della crescita ossea, possano contribuire all’effetto 5 complessivo osteo-inducente e all’osteointegrazione della gabbia. transfer the loads from one vertebra to another in a more natural way, so that also the loads, in particular the cyclic ones which are among the main factors of bone growth, can contribute to the overall osteo-inducing effect 5 and to the osseointegration of the cage .

Non ultimo, nel caso in cui il chirurgo volesse in ogni caso inserire osso naturale o osso artificiale all’interno della gabbia, le aperture laterali che 10 realizzano una cavità passante ottimizzano lo spazio disponibile ed agevolano le operazioni di inserimento del materiale. Last but not least, in the event that the surgeon wishes in any case to insert natural bone or artificial bone inside the cage, the lateral openings 10 that create a through cavity optimize the available space and facilitate the operations of inserting the material.

La gabbia 10 secondo la presente invenzione ha preferibilmente una pianta di forma sostanzialmente 15 quadrangolare, secondo quanto visibile ad esempio nella vista dall’alto di figura 8. The cage 10 according to the present invention preferably has a substantially quadrangular shape 15, according to what is visible for example in the top view of Figure 8.

Sempre con particolare riferimento alle figure 5 e 8, la gabbia 10 secondo la presente invenzione comprende vantaggiosamente elementi di rinforzo 17 posti 20 internamente alla gabbia e configurati come barre o travetti che si dipartono dai vertici della gabbia 10 e si incrociano approssimativamente in corrispondenza della zona centrale della gabbia stessa formando una struttura ad X. Again with particular reference to figures 5 and 8, the cage 10 according to the present invention advantageously comprises reinforcing elements 17 placed 20 inside the cage and configured as bars or joists which depart from the vertices of the cage 10 and cross approximately at the area center of the cage itself forming an X-shaped structure.

25 Tali elementi di rinforzo 17 contribuiscono a migliorare la resistenza della gabbia 10 ai carichi di compressione, così come a migliorare il comportamento della gabbia stessa agli sforzi di taglio e torsione, ed allo stesso tempo contribuisce nel conferire alla 30 gabbia un modulo di elasticità che ulteriormente incrementa la capacità di osteogenesi. 25 These reinforcing elements 17 contribute to improving the resistance of the cage 10 to compressive loads, as well as to improving the behavior of the cage itself to shear and torsion stresses, and at the same time contributes to giving the cage 30 a modulus of elasticity which further increases the capacity of osteogenesis.

La gabbia 10 secondo la presente invenzione comprende The cage 10 according to the present invention comprises

LL/A137179 Barzanò & Zanardo LL / A137179 Barzanò & Zanardo

-15 - -15 -

inoltre una superficie frontale 15 ed una superficie posteriore 16. furthermore a front surface 15 and a rear surface 16.

Preferibilmente la superficie frontale 15 è chiusa, sagomata e lucidata a specchio in modo che l’eventuale 5 contatto della superficie frontale 15 con la duramadre dell’osso non ne causi il danneggiamento. Preferably, the front surface 15 is closed, shaped and mirror polished so that any contact 5 of the front surface 15 with the core of the bone does not cause damage.

La superficie posteriore 16, al contrario, presenterà vantaggiosamente una o più gole 18 e/o fori 19 utili per poter maneggiare la protesi attraverso il relativo 10 strumentario nel corso dell’intervento. The rear surface 16, on the other hand, will advantageously have one or more grooves 18 and / or holes 19 useful for handling the prosthesis through the relative 10 instruments during the operation.

La configurazione della superficie posteriore 16 non è quindi univocamente definita e potrà essere variata a seconda dello strumentario. The configuration of the posterior surface 16 is therefore not uniquely defined and can be varied according to the instrument set.

Secondo quanto sin qui descritto, preferibilmente la 15 gabbia secondo la presente invenzione è realizzata completamente in titanio o in leghe di titanio, ed è realizzata mediante tecniche EBM. According to what has been described up to now, preferably the cage 15 according to the present invention is made entirely of titanium or titanium alloys, and is made by means of EBM techniques.

La Richiedente ha inoltre verificato che la particolare configurazione della cage secondo la presente 20 invenzione, ed in particolare la presenza dell’ampia zona trabecolata, nell’installazione in vivo la gabbia ha il vantaggio di stimolare il viraggio autonomo di cellule staminali indifferenziate in osteoblasti, e ciò in particolare grazie alle interconnessioni della 25 trabecolatura e alla rugosità superficiale ottenibile grazie alla tecnica EBM. The Applicant has also verified that the particular configuration of the cage according to the present invention, and in particular the presence of the large trabeculated area, in the in vivo installation the cage has the advantage of stimulating the autonomous change of undifferentiated stem cells into osteoblasts, and this in particular thanks to the interconnections of the 25 trabeculae and to the surface roughness obtainable thanks to the EBM technique.

Inoltre, secondo una ulteriore variante della cage secondo la presente invenzione, la stessa può vantaggiosamente essere ricoperta, completamente o in 30 parte, con cellule staminali. Furthermore, according to a further variant of the cage according to the present invention, it can advantageously be covered, completely or partially, with stem cells.

Ad esempio, si è visto che anche cellule staminali ricavate da tessuto adiposo (hASCs – human adipose- For example, it has been seen that stem cells obtained from adipose tissue (hASCs - human adipose-

LL/A137179 Barzanò & Zanardo LL / A137179 Barzanò & Zanardo

-16 - -16 -

derived stem cells) possono essere trasformate in cellule osteoblastiche, generatrici di osso, quando opportunamente stimolate grazie alla cage secondo la presente invenzione. derived stem cells) can be transformed into osteoblastic cells, generating bone, when suitably stimulated thanks to the cage according to the present invention.

5 Dalla descrizione sin qui data sono chiare le caratteristiche della gabbia intervertebrale oggetto della presente invenzione, così come sono chiari i relativi vantaggi. 5 From the description given so far, the characteristics of the intervertebral cage object of the present invention are clear, as are the relative advantages.

Vantaggiosamente la gabbia secondo la presente 10 invenzione sarà realizzata in più taglie, in modo da adattarsi al meglio all’anatomia del paziente. Advantageously, the cage according to the present invention will be made in several sizes, in order to better adapt to the patient's anatomy.

Resta inteso, inoltre, che la gabbia intervertebrale così concepita è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’invenzione; inoltre 15 tutti i dettagli sono sostituibili da elementi tecnicamente equivalenti. It is also understood that the intervertebral cage thus conceived is susceptible to numerous modifications and variations, all of which are covered by the invention; moreover 15 all the details can be replaced by technically equivalent elements.

In particolare, i materiali descritti, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze tecniche. In particular, the materials described, as well as the dimensions, may be any according to the technical requirements.

20 20

Barzanò & Zanardo Milano S.p.A. Barzanò & Zanardo Milano S.p.A.

LL/A137179 LL / A137179

Claims

Barzanò & Zanardo -17 - CLAIMS 1) Intervertebral cage (10) for the fixing of two adjacent vertebrae, of the type comprising a lower surface (11) able to find, in use, the upper portion of a first vertebra, an upper surface (12) able to find, in use, the lower surface of a second vertebra adjacent to the first, two lateral surfaces (13, 14), a front surface (15) and 10 a rear surface (16), characterized in that said upper (12) and lower surfaces (11) each comprise at least one portion with a trabecular structure (20).

2) Intervertebral cage (10) according to the preceding claim 15, characterized in that said trabecular structure (20) comprises a plurality of trabeculae (20a) which define a three-dimensional trabecular structure having an average width of the cavities between 500 and 800 20 microns .

3) Intervertebral cage (10) according to the preceding claim, characterized in that said cavities of said trabecular structure (20) have an average width of the cavities 25 comprised between 600 and 700 microns.

4) Intervertebral cage (10) according to one or more of the preceding claims, characterized in that it is made of titanium or titanium alloy.

5) Intervertebral cage (10) according to the previous claim 30 characterized in that it is obtained in a single body by means of EBM.

6) Intervertebral cage (10) according to one or more of the LL / A137179 Barzanò & Zanardo -18 - preceding claims, characterized in that each of said side surfaces (13, 14) has an opening (13a, 14a) suitable for allowing the insertion of filling material.

7) Intervertebral cage (10) according to the previous claim characterized by the fact that said lateral openings (13a, 14a) define a through opening. 10 8) Intervertebral cage (10) according to claim 6 or 7, characterized in that said lateral openings (13a, 14a) have an elliptical shape defined by a double arch profile above and below the window 15 defining elliptical lateral openings, so that the side walls (13, 14) have more tapered portions in correspondence with the central area of the openings themselves. 9) Intervertebral cage (10) according to one or more of the previous 20 claims, characterized by the fact that said upper surface (12) has a curvature with a convexity facing upwards on a longitudinal plane (XZ). 10) Intervertebral cage (10) according to one or more of the 25 preceding claims, characterized by the fact that said upper surface (12) has a curvature with a convexity facing upwards on a transverse plane (YZ). 11) Intervertebral cage (10) according to one or more of the 30 preceding claims, characterized in that it has a substantially quadrangular shape. LL / A137179 Barzanò & Zanardo -19 - 12) Intervertebral cage (10) according to one or more of the preceding claims, characterized by the fact that it further comprises internal reinforcing elements (17) which depart from the vertices of the 5 cage (10) and cross approximately at the central area of the cage itself. 13) Intervertebral cage (10) according to one or more of the preceding claims, characterized by the fact 10 that said front surface (15) is shaped and mirror polished. 14) Intervertebral cage (10) according to one or more of the preceding claims, characterized in that it is at least partially covered with stem cells 15. Barzanò & Zanardo Milano S.p.A. LL / A137179