MXPA01004203A - - Google Patents

Description

PRÓTESIS DE DISCO ESPINAL ARTICULANTE CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con un disco espinal de prótesis, y más específicamente, un disco espinal de prótesis que articula de una manera que parece una rodilla humana . ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los discos intervertebrales de prótesis para su uso en la espina lumbar son una tecnología nueva con una corta historia de uso clínico en Europa. Se usan como un sustituto para un disco intervertebral dañado o roto y separado en la columna espinal de las vértebras para humanos . Estos dispositivos emplean uno, dos, tres o más elementos individuales que tienen un amplio rango de construcciones que incluyen articulaciones de bola y casco, recintos rellenos de gel, placas elásticas por resorte, combinaciones de placa y unión y otras. Los discos espinales de prótesis se han usado y reportado aproximadamente principalmente en la espina lumbar. Los discos espinales de prótesis conocidos requieren alguna forma de articulación o flexibilidad inherente en el dispositivo para permitir que una espina dorsal que tenga el dispositivo, mantenga su postura natural y rango de movimiento tanto como sea posible. Algunas patentes describen discos espinales artificiales particulares que comprenden dos miembros de placas de articulación que se fijan a las vértebras adyacentes superior e inferior de una manera u otra. Generalmente se han usado modos particulares de articulación de las dos placas para distinguir los distintos dispositivos en este campo. Como las vértebras generalmente tienen periferia exterior redondeada vista en dirección superior a inferior, la periferia externa de los discos espinales artificiales conocidos generalmente es redondeada, circular, en forma de óvalo, o en forma de riñon. Los discos artificiales conocidos también se han hecho de gran variedad de materiales tales como plástico, hule, metal, cerámica y aleaciones. Los discos espinales de prótesis que comprenden dos placas, cada placa tiene una superficie plana unida a una vértebra adyacente, y se describen en las Patentes de los Estados Unidos de Norteamérica números 4,309,777, 4,759,769 y 5,458,642. Los discos espinales de prótesis que comprenden dos placas, cada placa tiene una primera superficie plana unida a la vértebra adyacente y una segunda superficie opuesta con contorno separada por un núcleo interpuesto o miembro que se articula o coopera con la superficie con contorno de las placas respectivas, y se describen en las Patentes de los Estados Unidos de Norteamérica números 4,759,766, 5,314,477, 5,556,431 y 5,562,738. La Patente de los Estados Unidos de Norteamérica número 5,401,269 de Büttner-Janz y colaboradores, describe un disco intervertebral de endoprótesis que generalmente comprende cuando menos dos placas articuladas que giran en relación una con la otra con respecto a un eje vertical. La Patente de los Estados Unidos de Norteamérica número 4,349,921 de Kuntz describe una prótesis de disco intervertebral que comprende un cuerpo que tiene una superficie superior, una superficie inferior, superficies laterales opuestas y extremos anterior y posterior opuestos, en donde cada una de las superficies superior e inferior es "sustancialmente plana en la dirección lado a lado sobre las superficies enteras" y "en la dirección anterior-posterior correspondiendo generalmente a la forma de la superficie vertebral adyacente del disco" . La prótesis de disco intervertebral además comprende "medios para sujetar la prótesis" a una vértebra. La Patente de los Estados Unidos de Norteamérica número 5,258,031 de Salib y colaboradores, describe una artroplastia de disco intervertebral que comprende: 1) un primer miembro que tiene una primer superficie de unión, un primer extremo anterior y un primer extremo posterior opuesto, definiendo los extremos anterior y posterior una línea media transversal entre ellos; 2) un segundo miembro que tiene una segunda superficie de unión, un segundo extremo anterior y un segundo extremo posterior opuesto; y 3) una unión de bola y casco localizada entre la primera y segunda superficies de unión y entre la línea media transversal y el primer extremo posterior. Las uniones de bola y casco permiten la rotación relativa del primer y segundo miembro con respecto a un primer eje paralelo a la línea media transversal y con respecto a un segundo eje perpendicular al primer eje. La Patente de los Estados Unidos de Norteamérica número 5,425,773 de Boyd y colaboradores, describe una artroplastia de disco intervertebral que comprende: 1) un primer miembro que tiene una primera superficie de unión, un primer extremo anterior y un primer extremo posterior opuesto, definiendo los extremos anterior y posterior una línea media transversal entre ellos; 2) un segundo miembro que tiene una segunda superficie de articulación, un segundo extremo anterior y un segundo extremo posterior opuestos; y 3) una articulación de bola y casco entre la primera y segunda superficie de articulación y entre la línea media transversal y el primer extremo posterior. La articulación de bola y casco permite la rotación relativa del primero y segundo miembros con respecto a un primer eje paralelo a la línea media transversal y con respecto a un segundo eje perpendicular a este primer eje. Adicionalmente, cuando menos uno de la primera y segunda superficies de la articulación está inclinada alejándose de la articulación de bola y casco enteramente alrededor de la articulación, y la otra de la primera y segunda superficies de la articulación está a lo largo de un plano sustancialmente paralelo tanto al primero como al segundo eje. La Patente de los Estados Unidos de Norteamérica número 5,676,701 de Yuan y colaboradores, describe un disco espinal artificial de bajo desgaste que comprende: 1) un primer componente que incluye un hueco que tiene una superficie en contorno con una circunferencia de 360°; y 2) un segundo componente que incluye una proyección que tiene una superficie con contorno con una circunferencia de 360°. Las superficies con contorno permiten el movimiento giratorio sin restricción y un movimiento de doblez de flexión/extensión entre los componentes en relación con un eje espinal del paciente fijo. El ángulo de flexión/extensión está entre aproximadamente 20o-30°. Se puede pensar en un disco espinal humano como un saco relleno de gel que emplea varios modos de articulación que proporcionan el cambio del centro instantáneo de rotación de superficies vertebrales adyacentes en relación una con otra y que permiten la translación lateral a lateral y anteroposterior de las vértebras una en relación con la otra. Un disco espinal artificial deberá ser capaz de articularse de manera similar al disco espinal humano. Sin embargo, se sabe que la articulación en la prótesis de disco espinal que comprende dos o más componentes de articulación generalmente está limitada a modos en los que el centro instantáneo de rotación de los componentes uno en relación con el otro no cambia. Esta ausencia de un movimiento fisiológico en el centro instantáneo de rotación con flexión, es responsable de la translación de fuerzas no fisiológicas a las superficies adyacentes del disco que se cree que aceleran la velocidad de la degeneración del disco y la necesidad de intervención quirúrgica posterior o adicional . De conformidad con lo anterior, existe una necesidad de un disco espinal artificial que comprenda varios componentes y este disco proporcione una articulación en donde un centro instantáneo de rotación cambie y este disco proporcione la translación de las vértebras adyacentes una en relación con la otra. Los discos espinales de prótesis conocidos tienen desventajas que incluyen los movimientos de las placas extremas, dislocación de las placas extremas, flujo frío del polietileno, fundido frío de metal sobre componentes de metal, osificación del anillo y desgaste y restos de partículas de las partes componentes. Sigue habiendo una necesidad de un disco artificial, el cual imite el movimiento segmentario espinal natural y proporcione una alternativa mejorada para la fusión espinal . Análogo a la situación con las caderas y rodillas degenerativas en donde existen sustitutos mecánicos viables para aumentar la "función y aliviar el dolor, este dispositivo aliviará el dolor para los pacientes con enfermedad de disco en etapa final, promueven la conservación del movimiento natural, y crean un dispositivo con la durabilidad necesaria para uso a largo plazo. Sigue habiendo una necesidad de un disco de prótesis el cual pueda imitar el movimiento espinal segmentario natural, alivie el dolor, y proporcione durabilidad para uso a largo plazo. SUMARIO DE LA INVENCIÓN La presente invención supera las desventajas de los discos espinales de prótesis conocidos y así generalmente se dirige a un disco espinal artificial versátil el cual se pueda usar para reemplazar discos rotos masivamente y degenerados de la espina lumbar. La construcción del presente disco artificial es tal que se puede implantar fácilmente en la espina a través de una manera anterior o anterolateral . El presente dispositivo se adapta para articularse de una manera que parece una rodilla humana. El disco espinal presente emplea un modo de articulación en donde el centro instantáneo de rotación de sus superficies de articulación cambia durante la articulación. Las superficies articulantes del presente dispositivo preferiblemente tienen una construcción similar a la de las superficies de unión articulante de una rodilla. En un aspecto, la invención proporciona un disco espinal artificial que articula de una manera que parece una rodilla humana, comprendiendo el disco: una primera placa que tiene una primera periferia externa, una primera superficie superior sustancialmente plana, una primera superficie inferior en forma convexa articulante bimodal, un primer extremo anterior, un primer extremo posterior, un primer lado lateral y un segundo lado lateral; Y una segunda placa que tiene una segunda periferia externa, una segunda superficie inferior sustancialmente plana, una segunda superficie superior en forma cóncava articulante bimodal, un segundo extremo anterior, un segundo extremo posterior, un tercer lado lateral y un cuarto lado lateral; en donde : la primera y segunda placas se articulan de manera que parece una rodilla humana cuando la primera superficie inferior, el primer extremo anterior y el primer extremo posterior se yuxtaponen a la segunda superficie superior, al segundo extremo anterior y al segundo extremo posterior, respectivamente . Otro aspecto de la invención proporciona un disco espinal artificial que tiene un centro instantáneo de cambio de rotación durante la flexión anteroposterior, comprendiendo el disco: una primera placa que tiene una primera periferia externa, una primera superficie superior, una primera superficie inferior bicondilar articulante, un primer extremo anterior, un primer extremo posterior, un primer lado lateral y un segundo lado lateral; y una segunda placa que tiene una -segunda periferia externa, una segunda superficie inferior, una segunda superficie superior en forma cóncava bimodal articulante, un segundo extremo anterior, un segundo extremo posterior, un tercer lado lateral y un cuarto lado lateral; en donde : el primer y segundo cóndilos de la primera superficie inferior bicondilar se yuxtaponen de una manera lateral a lateral ; el primero y segundo modos en forma cóncava de la segunda superficie superior bimodal se yuxtaponen de una manera lateral a lateral; y un centro instantáneo de rotación del disco cambia durante la articulación anteroposterior de la primera y segunda placa. En una modalidad, la primera superficie inferior bicondilar articulante comprende una estructura en donde la configuración de cada cóndilo es sustancialmente similar, y una porción del radio de curvatura de cada cóndilo, cuando se ve a lo largo de una región sagital en el punto medio del cóndilo, es cambiante y se puede describir por una serie matemática de Fibonacci . Debido al radio cambiante de curvatura, la flexión de este dispositivo de manera anteroposterior proporciona la translación anteroposterior o cambio en la disposición de un centro instantáneo de rotación del disco espinal .

Las superficies articulantes de la primera y segunda placas pueden tener diferentes arcos de curvatura. Cuando menos un cóndilo de la primera superficie inferior bicondilar de la primera placa puede tener un arco de curvatura, a lo largo de una región sagital en el punto medio del cóndilo, que se aproxime o sea mayor que el arco de curvatura de un modo en forma cóncava respectivo de la segunda placa. El primero y segundo modos en forma cóncava pueden tener un radio de curvatura mayor a lo largo de una sección sagital en sus puntos medios respectivos que el que su primero y segundo cóndilos respectivos tienen a lo largo de una región sagital de sus respectivos puntos medios. De conformidad con lo anterior, el primero y segundo modos en forma cóncava pueden ser menores, o menos profundos, en profundidad vertical que sus respectivos cóndilos primero y segundo en altura vertical . Las superficies articulantes del disco espinal artificial se pueden adaptar para permitir la translación, de una manera lateral a lateral, del centro instantáneo de rotación durante la desviación o inclinación hacia el lado, es decir, doblez de la espina de lado a lado. De conformidad con lo anterior, el primero y segundo modos en forma cóncava yuxtapuestos pueden formar un canal que permita la translación lateral a lateral de la superficie bicondilar durante la articulación. Las secciones sagitales laterales de cada cóndilo pueden ser sustancialmente similares y pueden adaptarse para proporcionar un freno moderado a la rotación de las placas una con respecto a la otra con respecto a un eje vertical. El primero y segundo modos en forma cóncava de la segunda superficie superior articulantes se pueden separar por una superficie elevada interpuesta entre el primero y segundo modos . La superficie elevada puede proporcionar un frenado moderado de la translación lado a lado de las placas con respecto una a la otra. La primera superficie superior y la segunda superficie inferior se adaptan para colocarse entre las superficies adyacentes inferior y superior de la vértebra adyacente. La primera superficie superior y la segunda superficie inferior pueden ser sustancialmente llanas o planas, ya sea una o ambas en dirección lateral a lateral o en dirección anteroposterior. El disco espinal artificial puede además comprender uno o más medios de unión para facilitar unir el dispositivo a las vértebras adyacentes. Las periferias externas de las placas pueden tener forma de riñon. En otro aspecto, la presente invención proporciona un método para reemplazar un disco espinal en una espina dorsal humana que comprende los pasos de: remover un disco espinal de una espina dorsal humana para proporcionar un espacio intervertebral definido por una vértebra superior y una vértebra inferior; insertar un disco espinal artificial articulante en el espacio intervertebral; y unir el disco espinal artificial con las vértebras superior e inferior; en donde el disco espinal artificial es como se describe en la presente. El método de la invención puede incluir el paso adicional de adaptar una superficie de vértebra adyacente al disco espinal artificial de manera que las superficies vertebrales serán sustancialmente complementarias a las superficies planas del disco espinal artificial. En una modalidad preferida, el paso de insertar el disco espinal artificial se llevará a cabo de manera que el disco espinal artificial se inserta desde una dirección anterior o anterolateral. Otras características, ventajas y modalidades de la invención serán aparentes para los expertos en la técnica mediante la siguiente descripción, los ejemplos acompañantes y las reivindicaciones anexas . BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Los siguientes dibujos son parte de la presente especificación y se incluyen para demostrar adicionalmente ciertos aspectos de la invención. La invención se puede entender mejor haciendo referencia a uno o más de los dibujos en combinación con la descripción detallada de las modalidades específicas presentadas en la presente.

La Figura la es una vista elevada lateral de las primeras placas del disco espinal artificial de acuerdo con la invención. La Figura lb es una vista en elevación trasera o posterior de la primera placa del disco espinal de la Figura la. La Figura le es una vista en planta desde abajo o inferior de la primera placa en la Figura la. La Figura 2a es una vista en elevación de costado o lateral de la segunda placa del disco espinal de acuerdo con la invención. La Figura 2b es una vista en elevación trasera o posterior de un segundo disco de la Figura 2a. La Figura 2c es una vista en planta desde arriba o superior de la segunda placa de la Figura 2a. Las Figuras 3a y 3b son vistas en elevación laterales del disco espinal artificial de acuerdo con la invención en donde la primera y segunda placas se representan en dos diferentes etapas de articulación. Las Figuras 4a y 4b son vistas en elevación trasera en corte transversal parcial del disco espinal artificial de acuerdo con la invención en donde la primera y segunda placas se representan en dos diferentes etapas de articulación. Las Figuras 5a-5d son vistas en elevación lateral de varias modalidades diferentes de la segunda placa de acuerdo con la invención. La Figura 6a es una vista en planta inferior de la superficie inferior plana del segundo disco de acuerdo con la invención. La Figura 6b es una vista en elevación lateral en corte a lo largo de las líneas 6b-6b de la segunda placa representada en la Figura 6a. La Figura 7 es una vista en perspectiva de una columna vertebral humana que tiene un disco espinal articulante de acuerdo con la invención implantado en la misma. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Haciendo referencia ahora a las Figuras la-lc y 2a- 2c, el disco espinal artificial de la invención se usa como un sustituto para un disco intervertebral humano degenerado crónicamente, doloroso y/o roto y separado. El disco espinal artificial esencialmente es un dispositivo en forma de riñon, visto desde una vista en planta superior, que comprende una primera (1) y una segunda (10) placas en forma de riñon que se pueden colocar entre vértebras adyacentes (no mostradas) en una espina. Cada una de la primera (1) y segunda (10) placas tiene un extremo anterior (Ax y A10, respectivamente) , un extremo posterior opuesto (PSX y PS10, respectivamente) , y dos lados laterales (Lx, L2 y L10, L12, respectivamente) . La primera (1) y la segunda (10) placas se articulan una con otra para formar una articulación tipo rodilla humana que permite la rotación limitada de la primera (1) y la segunda (10) placas una en relación con la otra con respecto a un eje vertical (Xx) . Esta limitación de rotación está dentro de un rango fisiológico, es decir, desde 0°-10° de rotación o +/- 5 grados fuera del centro en cada dirección, para proporcionar grados moderados de restricción al dispositivo. La primera placa (1) además comprende una primera superficie superior sustancialmente plana, o llana, (2) y una primera superficie inferior en contorno opuesta o articulante (3) que comprende dos porciones convexas yuxtapuestas lateralmente (4, 5) de sustancialmente la misma forma. La segunda placa (10) además comprende una segunda superficie inferior sustancialmente plana, o llana (11) y una segunda superficie superior opuesta en contorno o articulante (12) que comprende dos porciones cóncavas yuxtapuestas lateralmente (13, 14) las cuales son mayores de tamaño que las respectivas porciones convexas de la primera placa (1) . La primera (1) y segunda (10) placas se pueden describir mediante las secciones frontal (o transversal) o media (o sagital) de sus respectivas superficies articulantes. La primera superficie inferior articulante (3) de la primera placa (1) tiene una sección sagital, en la dirección anterior a posterior a lo largo del plano Px, que parece un arco curvo hacia afuera, es decir, convexo, que tiene un radio variante de curvatura. Cada uno de los cóndilos (4, 5) puede tener una sección sagital, a lo largo del punto medio de cada cóndilo (véanse los planos P4 y P5, respectivamente) , pareciendo una curva que comprende cuando menos una porción que tiene un radio variante de curvatura. En una modalidad preferida, la forma de la curva en la región sagital se aproximará a la forma de la curva descrita por una serie matemática de Fibonaccí . Los cóndilos (4, 5) pueden tener una sección transversal combinada, en una dirección lateral a lateral a lo largo del plano P2, que parece un arco curvo hacia afuera bimodal, es decir, dos curvas convexas, que tienen un radio variante de curvatura. El plano P2 se dispone aproximadamente a mitad del camino entre los extremos anterior (A y posterior (PS . Los cóndilos (4, 5) cada uno puede tener una sección transversal individual, a lo largo del plano P2, que parece una curva que comprende cuando menos una porción que tiene un radio variante de curvatura. En una modalidad preferida, la forma de la curva de la sección transversal para cada cóndilo (4, 5) se aproximará a la forma de una curva descrita por una serie matemática de Fibonacci . La segunda superficie superior articulante (12) de la segunda placa (10) tiene una sección sagital, en una dirección anterior a posterior a lo largo del plano P10, que parece un arco de curva hacia adentro, es decir, cóncavo, que tiene un radio de curvatura variante. Cada uno de los modos (13, 14) puede tener una sección sagital, a lo largo del punto medio de cada modo (véanse los planos P13 y P14, respectivamente) , que parecen una curva que comprende cuando menos una porción que tiene un radio de curvatura variante. En una modalidad preferida, la forma de las curvas cóncavas en la sección sagital se aproximarán a la forma de una curva descrita por una serie matemática de Fibonacci . Los modos cóncavos (13, 14) pueden tener una sección transversal combinada, en una dirección lateral a lateral a lo largo del plano P?a_, que parecen un arco de curva hacia adentro bimodal, es decir, dos curvas cóncavas. El plano Plx se dispone aproximadamente a mitad de la distancia entre los extremos anterior (A10) y posterior (PS10) . Cada uno de los modos cóncavos (13, 14) puede tener una sección transversal individual, a lo largo del plano Plx, que parece una curva que comprende cuando menos una porción que tiene un radio de curvatura variante. En una modalidad preferida, la forma de la curva de la sección transversal para cada modo cóncavo (13, 14) se aproximará a la forma de una curva descrita por una serie matemática de Fibonacci . Las formas respectivas de las porciones cóncava y convexa, de las superficies articulantes (3, 12), respectivamente, comprenderán porciones que son sustancialmente complementarias; sin embargo, las superficies articulantes tendrán la forma para permitir la articulación de las placas (1) y (10) de una manera que parece la articulación de una rodilla humana. De este modo, las superficies articulantes (3, 12) se les puede dar forma regularmente o irregularmente como cuando menos porciones complementarias parcialmente de esferoides, paraboloides, hiperboloides o elipsoides de revolución o combinaciones de las mismas. Como se discutió anteriormente, las porciones cóncava y convexa de las superficies articulantes se pueden describir tanto por arcos coronales, es decir, transversales, como sagitales que son variables, es decir, tienen radios de curvatura variante, y permiten el cambio de centros instantáneos de rotación y grados moderados de rotación durante la articulación de las superficies (3, 12). Las superficies articulantes (3) y (12) se diseñan de manera que las porciones cóncava y convexa de las mismas respectivas comprendan una porción mayor de sustancialmente el entero de las superficies articulantes respectivas (3) y (12) . De este modo, mientras las superficies articulantes están rodeadas por las superficies respectivas que definen la periferia externa de cada una de las placas respectivas (1) y (10) , las superficies articulantes no tienen porciones de superficie inferior y superior respectivas que rodeen completamente a las porciones respectivas articulantes de dichas superficies. Por ejemplo, sustancialmente todas las porciones en forma convexa (4, 5) de la superficie articulante (3) se pueden articular con sustancialmente todas las porciones en forma cóncava (13, 14) de la superficie articulante (12) . Las Figuras 3a y 3b representan un disco espinal artificial (20) de acuerdo con la invención que comprende una primera placa superior (21) y una segunda placa inferior (22) . La primera placa (21) comprende una primera superficie articulante (25) que se articula con una segunda superficie articulante (26) de la segunda placa (22) . Ya que la Figura 3a es una vista elevada lateral del disco espinal artificial (20) , corresponde a una vista lateral del dispositivo. Por lo tanto, ya que las placas (21) y (22) se articulan a lo largo de sus superficies articulantes (25) y (26) , respectivamente, la primera placa (21) se moverá en la dirección indicada por la flecha (B) anteroposterior de la posición base representada en la Figura 3a hasta una segunda posición representada en la Figura 3b. En la posición base, las placas (21 y 22) comparten un centro común de rotación (23a, 23b) ; sin embargo, cuando la primera placa (21) se articula a una segunda posición como se representa en la Figura 3b, los centros instantáneos de rotación (23a, 23b) , ya no coinciden. Por lo tanto, cuando un paciente que usa el presente dispositivo se dobla de una manera hacia adelante o hacia atrás, es decir, se flexiona de una manera anteroposterior, los centros instantáneos de rotación (23a, 23b) se desplazarán alejándose uno del otro de una manera anteroposterior, es decir, habrá una translación anteroposterior del centro instantáneo de rotación (23b) con respecto al centro instantáneo de rotación (23a) . Las Figuras 4a y 4b representan vistas elevadas trasera, o posterior, en corte transversal parcial de un disco espinal artificial (30) que comprende una primera placa superior (31) y una segunda placa inferior (32) . La primera placa superior (31) comprende una superficie articulante bicondilar que se articula con una superficie articulante cóncava bimodal (34) de la segunda placa (32) . Las placas (31 y 32) se representan en una posición base o neutra; sin embargo, cuando la primera placa (31) se traslada lateralmente a lo largo de la flecha (T) con respecto a la segunda placa (32) , la primera placa (31) se inclinará ligeramente con respecto a la segunda placa (32) y los centros instantáneos de rotación (35a, 35b) se desplazarán uno del otro. Por lo tanto, en una modalidad de la invención, el disco espinal artificial comprenderá una primera y una segunda superficies articulantes las cuales se adaptan para proporcionar un centro cambiante de rotación cuando las superficies de articulación se trasladan o articulan una con respecto a la otra de una manera lateral a lateral. Las Figuras 5a-5d representan cuatro modalidades adicionales (40, 45, 50, 55) de la segunda placa de la invención que comprende la superficie en forma cóncava bimodal que se acopla con y se articula con una superficie en forma convexa bicondilar o bimodal de una primera placa. Las modalidades alternativas de la placa extrema vertebral, es decir, la segunda placa, representan varias modalidades en donde las capacidades de apoyo de orilla y apoyo de peso del disco espinal artificial han sido aumentadas . Incluyen modalidades que comprenden configuraciones estabilizadas y cóncavas así como una modalidad (50) que comprende un elemento central que lleva peso y tiene contorno (Figura 5c) que tiene una estructura de apoyo de orilla periférico adicional el cual comparte carga en su periferia así como en el centro canceloso de una vértebra. La Figura 5d representa una modalidad alternativa (55) que tiene una superficie porosa (56) para el crecimiento hacia dentro del hueso, tal como por una hidroxiapetita adicional, para aumentar la adhesión del disco espinal a una vértebra adyacente. La modalidad de la Figura 5d también se adapta para reducir el efecto de momento para causar la extrusión anterior del implante vía un aumento en las fuerzas de fricción que resisten a este vector. Las modalidades de las Figuras 5a-5d también demuestran la fijación funcional proporcionada por el paso canceloso y los tornillos de fijación enroscados de varios tamaños, localizaciones y direcciones que se consideran que causan fijación inmediata del disco espinal artificial de las vértebras adyacentes y evitan el movimiento entre la primera y segunda placas del disco espinal artificial . La Figura 6a representa una vista en planta inferior de una segunda placa (60) de acuerdo con la invención, en donde la superficie inferior plana de la placa que hace contacto con una vértebra adyacente comprende una pluralidad de ranuras, canales o pozos (61) que proporcionan una superficie macrotexturizada que se diseña para aumentar la supervivencia de la estructura subcondral de la placa extrema al mismo tiempo que distribuye la carga a la vértebra. Las ranuras curvas y radiales pueden evitar la congestión de la microvasculatura asociada con la cobertura completa y oclusión de las placas extremas. La Figura 6b es una vista elevada lateral en corte de la segunda placa (60) de la Figura 6a. Haciendo referencia de nuevo a las Figuras 3a-3b, las placas (21 y 22) se adaptan para articular y girar una en relación con otra respecto a un eje lateral a lateral o transversal durante la flexión anteroposterior a lo largo de la flecha (B) . Con relación al eje vertical (28) , la primera placa (21) se adapta para permitir la articulación en una dirección anterior de arriba hasta aproximadamente 15° desde la posición neutra o base mostrada en la Figura 3a y en una dirección posterior de hasta aproximadamente -5o en relación con la posición de base representada en la Figura 3a. Haciendo referencia a las Figuras 4a y 4b, el disco espinal artificial (30) que comprende una primera placa (31) (mostrada en elevación) y una segunda placa (32) (mostrada en corte) se adapta para permitir la articulación de las placas en relación una con otra con respecto a un eje sagital medio que se extiende anteroposteriormente a través del dispositivo. Específicamente, cuando la primera placa (31) se desplaza lateralmente, o se traslada lateralmente, en la dirección de la flecha (T) , el centro instantáneo de rotación (35a y 35b) se desplazará uno en relación con otro y la primera placa (31) asumirá una posición inclinada respecto a la primera placa (32) . Nótese que aunque cada una de las superficies articulantes (33 y 34) comprende porciones que tienen un radio de curvatura variante, cada una de las secciones en forma cóncava de la superficie articulante (34) tiene un radio de curvatura que es mayor que la porción del cóndilo respectivo de la superficie articulante (33) con la cual se articula. De conformidad con lo anterior, aunque cada modo en forma cóncava de la superficie articulante bimodal (36) puede comprender porciones curvas descritas por la serie matemática de Fibonacci, el cóndilo en forma convexa correspondiente de la superficie articulante (33) comprenderá porciones curvas las cuales se pueden desscribir por un segundo rango de la serie matemática de Fibonacci de manera que los radios de curvatura de los cóndilos en forma convexa serán menores que los radios de curvatura de los modos en forma cóncava. El grado de inclinación de la primera placa (31) respecto a la segunda placa (32) variará desde aproximadamente 2-5° del centro en cualquier dirección. En una modalidad preferida, el grado de inclinación de la primera placa (31) respecto a la segunda placa (32) variará de 1 a 2.5°. En las modalidades preferidas, el grado de flexión anteroposterior de la primera placa (21) relativa a la segunda placa (22) variará desde aproximadamente 3-15° en cualquier dirección, más preferiblemente 1.5-7.5° en cualquier dirección, y más preferiblemente se extenderá 5-7°. En otra modalidad preferida, el grado de flexión anteroposterior de la primera placa (21) relativa a la segunda placa (22) tendrá un rango máximo de movimiento de aproximadamente 10°, y más preferiblemente aproximadamente 5-7°. En todavía otra modalidad preferida, el rango promedio de extensión será de 0 a -5° y más preferiblemente de 0 a -3°. Todavía otra modalidad preferida proporciona una flexión promedio de aproximadamente -5 a 10° a lo largo del plano sagital . Será entendido por el experto en la técnica que un grado negativo indica una extensión del disco espinal y un grado positivo indica una flexión del disco espinal, donde la flexión se refiere a doblar la espina dorsal en la dirección hacia adelante o anterior. La Figura 7 representa un disco espinal artificial (78) de acuerdo con la invención implantado en una espina dorsal humana (70) que comprende vértebras plurales (71, 72, 73, 74, 75) y discos espinales interpuestos plurales (77a-77d) . El disco espinal artificial (78) tiene una primera placa (79) y una segunda placa (80) interpuesta a la vértebra superior (72) y la vértebra inferior (71), respectivamente. La superficie inferior (72a) de la vértebra superior (72) se representa como plana, o llana, para optimizar la superficie superior sustancialmente plana (79a) de la placa (79) . La superficie vertebral superior (71a) de la vértebra inferior (71) también se representa como plana para optimizar el contacto con la superficie inferior (80a) de la placa (80) .

Aunque no se muestra, las placas (79 y 80) y consecuentemente las vértebras (72 y 71) , respectivamente, se mantienen adyacentes entre sí por la musculatura y otros tejidos corporales que normalmente rodean la columna vertebral (70) . Cada una de las placas (1) y (10) puede incluir medios de unión que facilitan la unión del disco espinal artificial a la vértebra adyacente. En la modalidad de las Figuras la-lc y 2a-2c, el medio de unión comprende cuando menos dos proyecciones (6, 7) y (16, 17) en cada una de las superficies planas (2) y (11) de las placas (1) y (10) , respectivamente. Las proyecciones (6, 7) coinciden con las cavidades correspondientes (no mostradas) en vértebras adyacentes que son superiores e inferiores al disco espinal artificial. Alternativamente o adicionalmente, los medios de unión también pueden comprender múltiples agujeros de tornillo en el extremo de cada placa (1, 10) a través de las cuales se insertan tornillos cancelosos respectivos que se atornillan entonces en el cuerpo vertebral adyacente que está en contacto con el disco espinal artificial. Los medios de unión de acuerdo con la invención pueden comprender uno o más medios conocidos para fijar o unir sólidos uno con otro. A manera de ejemplo y sin limitación, los medios de unión pueden incluir un tornillo, clavo, remache, adhesivo, alambre, banda, tira, y modalidades para recubrimiento poroso de los tornillos de placa extrema de prótesis o la combinación y mecanismos de bloqueo para fijar el tornillo al componente de disco intervertebral. A los agujeros (8, 15) , si están presentes, se les puede dar la forma que se desee. Pueden adaptarse a recibir y retener tornillos, clavos, remaches, picos y otros artículos usados para asegurar las placas (1, 10, respectivamente) a las vértebras adyacentes. Por ejemplo, los agujeros (8, 15) pueden ser avellanados o pueden tener métodos de bloqueo o mecanismos que estabilizan el tornillo a la prótesis de disco intervertebral artificial. Aunque las Figuras la-Ib y 2a-2b representan los medios de unión (6, 7 y 16, 17) sobre las superficies planas (2) y (11) , respectivamente, dispuestas hacia los extremos anteriores (A- y (A1Q) , respectivamente, los medios de unión se pueden disponer en cualquier modo dentro del disco espinal artificial. Generalmente será necesario que cada placa (1) y (10) tenga cuando menos un medio de unión mediante el cual se asegure a una vértebra adyacente. A los medios de unión de acuerdo con la invención se les puede dar forma como se desee con el fin de optimizar el desempeño en un uso o ambiente particular. Los medios de unión pueden comprender medios de unión plurales similares o distintos. En una modalidad preferida, los medios de unión comprenderán dos o más proyecciones (6, 7) y (16, 17) sobre las superficies planas (2) y (11) , respectivamente para su acoplamiento con cavidades respectivas o huecos dentro de las superficies adyacentes inferior y superior de la vértebra adyacente respectiva. La superficie plana además puede comprender recubrimientos porosos para mejorar la osificación de la misma promoviendo el crecimiento del hueso en los mismos. Se contemplan materiales osteoinductivos, osteoconductivos, osteogénicos y otros materiales que mejoren la fusión. Aunque las Figuras le y 2c representan una modalidad particular de una forma de riñon, las periferias externas de las placas (1) y (10) del disco espinal artificial pueden incluir modalidades en donde los extremos anterior (A2 y A10) , respectivamente, o posteriores (PS-L y PS10) , respectivamente, de los lados laterales (L1? L2) y (L10, L12) , respectivamente, pueden tener radios de curvatura diferentes o similares. Al disco espinal artificial se le puede dar forma adicionalmente como una sola estructura condilar sin limitación o necesidad de una muesca intercondilar que esté integrada en una parte del componente.

Aunque la primera superficie superior sustancialmente plana (2) y la segunda superficie inferior (11) pretenden ser llanas, pueden tener depresiones, bordes, costillas, salientes, proyecciones, indentaciones, huecos, hoyuelos y similares. Las placas (1, 10) del disco espinal artificial generalmente pretenden ser rígidas, semiflexibles o elásticas y de este modo comprenderá materiales tales como, a manera de ejemplo y sin limitación, metal, hule duro, plástico, polímero, aleaciones, material componente, cerámica, aleación de metal con cerámica o combinaciones de las mismas. Las placas (1, 10) se pueden fabricar mediante una variedad de métodos que incluyen: vaciado, estereolitografía, maquinado, rociado de plasma, recubrimiento, pulido, o moldeado de inversión. Aunque las placas (1, 10) se representan teniendo longitudes lateral a lateral mayores que sus respectivas anchuras anterior a posterior, las placas se pueden dimensionar conforme se desee. De este modo, la anchura de las placas (1, 10) puede ser mayor que, igual o menor que las longitudes respectivas. En la mayoría de los casos, la altura superior a inferior de cada una de las placas (1, 10) será menor que tanto su anchura como su longitud. Proximal al borde anterior del cuerpo vertebral en el extremo posterior estará adyacente al cuerpo vertebral posterior pero alejado de los nervios espinales subyacentes.

Aunque las Figuras la-lc y 2a-2c representan la primera placa (1) como la placa superior, el disco espinal de la invención se puede voltear de manera que la segunda placa (10) sea la placa superior. La prótesis de disco espinal articulante de esta invención difiere de las prótesis conocidas usadas para el reemplazo de articulaciones de rodilla en cuando menos una de las siguientes maneras. El presente disco espinal artificial es menor en construcción, tiene una superficie bicondilar articulante menor, proporciona solamente un rango limitado de articulaciones en flexión y extensión y se puede diseñar de manera que cambie el centro instantáneo de rotación que ocurrirá ya sea en una dirección anterior o posterior a lo largo de un plano sagital. En la modalidad preferida, el cambio en el centro instantáneo de rotación del disco espinal artificial ocurrirá de una manera opuesta a la que se presenta en la rodilla humana. Lo anterior es una descripción detallada de modalidades particulares de la invención. Se reconoce que se pueden hacer desviaciones de las modalidades descritas hacer dentro del alcance de la invención y modificaciones obvias se le ocurrirán a una persona con experiencia en la técnica. Aquellos con experiencia en la técnica deberán, a la luz de la presente descripción, apreciar que muchos cambios se pueden hacer en las modalidades específicas que se describen en la presente y todavía obtener un resultado parecido o similar sin apartarse del espíritu y alcance de la invención. Todas las modalidades descritas y reclamadas en la presente se pueden hacer y ejecutar sin indebida experimentación a la luz de la presente descripción.

Claims (26)

1. NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la invención que antecede, se considera como una novedad y por lo tanto se declara como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES 1. Un disco espinal artificial articulante, comprendiendo dicho disco: una primera placa que tiene una primera periferia externa, una primera superficie superior sustancialmente llana, una primera superficie articulante inferior, un primer extremo anterior, un primer extremo posterior, un primer lado lateral y un segundo lado lateral; y una segunda placa que tiene una segunda periferia externa, una segunda superficie inferior sustancialmente llana, una primera superficie articulante superior, un segundo extremo anterior, un segundo extremo posterior, un tercer lado lateral y un cuarto lado lateral; en donde: la primera y segunda placas se pueden articular de una manera anteroposterior cuando la primera superficie inferior, el primer extremo anterior y el primer extremo posterior se yuxtaponen a la segunda superficie superior, al segundo extremo anterior y al segundo extremo posterior, respectivamente; cuando menos una de la primera superficie articulante inferior y la segunda superficie articulante superior comprende un arco de radio anteroposterior cambiante; y el disco tiene un centro instantáneo de rotación en flexión que se mueve en una dirección anteroposterior durante la articulación anteroposterior del disco.
2. 2. El disco espinal artificial de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 1, caracterizado porque la primera superficie inferior y la segunda superficie superior articulantes tienen porciones mayores que son sustancialmente complementarias .
3. 3. El disco espinal artificial de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 1, caracterizado porque la primera y segunda periferias exteriores tienen sustancialmente forma de riñon.
4. 4. El disco espinal artificial de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 1, caracterizado porque cuando menos una de dicha primera superficie superior llana y la segunda superficie inferior llana comprenden medios de unión para asegurar el disco espinal a una vértebra.
5. 5. El disco espinal artificial de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 1, caracterizado porgue la primera placa es superior a la segunda placa.
6. 6. El disco espinal artificial de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 1, caracterizado porque la segunda placa es superior a la primera placa.
7. 7. El disco espinal artificial de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 1, caracterizado porque en cuando menos una de la primera y segunda placas se incluye un agujero a través de la misma para su uso para asegurar la cuando menos una placa a una vértebra.
8. 8. El disco espinal artificial de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 25, caracterizado porque el primer modo de la primera superficie inferior en forma convexa bimodal es sustancialmente una imagen en el espejo de un segundo modo de la primera superficie inferior en forma convexa bimodal .
9. 9. El disco espinal artificial de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 25, caracterizado porque el primer modo de la segunda superficie superior en forma cóncava bimodal es sustancialmente la imagen en el espejo de un segundo modo de la segunda superficie superior en forma cóncava bimodal .
10. 10. El disco espinal artificial de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 1, caracterizado porque el disco espinal tiene simetría bilateral.
11. 11. El disco espinal artificial de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 1, caracterizado porque cada una de la primera y segunda placas comprende cuando menos un medio de unión.
12. 12. El disco espinal artificial de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 1, caracterizado porque cada una de la primera y segunda placas comprende dos diferentes medios de unión.
13. 13. El disco espinal artificial de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 1, caracterizado porque cada modo de la primera superficie inferior en forma convexa bimodal se dispone a lo largo de la línea media entre el primer extremo anterior y el primer extremo posterior.
14. 14. El disco espinal artificial de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 1, caracterizado porque la primera y segunda placas se pueden trasladar en una dirección lateral a lateral una con respecto a la otra.
15. 15. El disco espinal artificial de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 1, caracterizado porque la primera y segunda placas pueden girar una con respecto a la otra en relación con un eje vertical.
16. 16. El disco espinal artificial de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 1, caracterizado porque la primera y segunda placas se pueden articular de manera reciprocante solamente en una manera anterior a posterior y posterior a anterior.
17. 17. El disco espinal artificial de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 25, caracterizado porque: la primera superficie articulante inferior en forma convexa bimodal articulante comprende una estructura bicondilar en donde cada cóndilo comprende el mismo arco de radio cambiante.
18. 18. El disco espinal artificial de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 17, caracterizado porque el arco de radio describe una serie matemática de Fibonacci.
19. 19. El disco espinal artificial de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 15, caracterizado porque la rotación se limita a estar dentro de un rango fisiológico normal .
20. 20. El disco espinal artificial de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 25, caracterizado porque cada una de la primera superficie inferior en forma convexa y la segunda superficie superior en forma cóncava se definen por arcos variables coronal y sagital que permiten que la primera y segunda placas giren en relación una con otra con respecto a un eje vertical de una manera limitada.
21. 21. Un método para reemplazar un disco espinal en una espina humana que comprende los pasos de: (a) remover un disco espinal de una espina humana para proporcionar un espacio intervertebral definido por una vértebra superior y una vértebra inferior; (b) insertar un disco espinal artificial articulante de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 1 en dicho espacio intervertebral; y (c) unir el disco espinal artificial con las vértebras superior e inferior.
22. 22. El método de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 21 caracterizado porque el disco espinal artificial se inserta en el espacio intervertebral desde una dirección anterior y anterolateral .
23. 23. El método de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 21 caracterizado porque además comprende el siguiente paso antes del paso (b) : (a') adaptar una superficie de cada vértebra para que sea sustancialmente complementaria con la primera superficie superior llana y la segunda superficie inferior llana.
24. 24. El disco espinal artificial de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 1, caracterizado porque el centro instantáneo de rotación se mueve en una dirección anterior durante la articulación anteroposterior de dicho disco.
25. 25. El disco espinal artificial de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 1, caracterizado porque la primera superficie articulante inferior tiene forma convexa bimodal y la segunda superficie articulante superior tiene forma cóncava bimodal .
26. 26. El disco espinal artificial de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 25, caracterizado porque la primera superficie articulante inferior en forma convexa bimodal comprende una estructura bicondilar, en donde cada cóndilo tiene un arco de radio anteroposterior cambiante definido por una serie matemática de Fibonacci.