ELEMENT DE LIAISON VERTEBRAL SOUPLE REGLABLE ET MODULAIRE D' UN DISPOSITIF INTERVERTEBRAL
DOMAINE BE I INVENTION L'invention concerne un élément de liaison vertébral souple et modulaire faisant partie d'un dispositif vertébral accroché aux vertèbres qui sont ainsi stabilisées dans toutes les directions, il amortit toutes les sollicitations mécaniques en ne bloquant aucun degré de liberté, et offre également une grande possibilité de réglage en fonction de chaque cas à traiter, ART ANTERIEUR r Dans un art très antérieur il existait de nombreux systèmes de fixations vertébrales postérieures rigidifiant un certain nombre de vertèbres en les privant de toute mobilité pour permettre ainsi de subir toutes les contraintes mécaniques. Depuis les Inventions dans ce domaine ont évolué et dans un art antérieur plus récent on ne rigidifie plus les vertèbres, on propose des dispositifs admettant une certaine mobilité . Dans ces dispositifs relativement récents mais très connus , on fixe toujours aux vertèbres les dispositifs intervertébraux par des vis pédiculaires moyens connus et employés dans toutes les inventions d'un art antérieur relativement récent. C'est ainsi que le brevet EP0669109 propose un premier type de dispositif amortisseur qui permet de stabiliser les vertèbres lors des sollicitations provenant du rachis; dans cette invention une corde sans rigidité au départ traverse les têtes de vis fixées aux vertèbres; et est mise en place puis tendue, des petites vis permettent de maintenir la tension après mise en place; en comprimant des cylindres viscoélastiques enfilés comme des perles sur une corde; chaque cylindre étant logé entre deux têtes de vis fixées aux vertèbres; l'inconvénient d'un tel système est de ne pas être modulaire: en effet si on est amené à le démonter , on est obligé de relâcher toute la chaîne vertébrale pour refaire un montage complet
ce qui présente de gros inconvénients, temps d'intervention allongés, difficulté de remise en place ... Tous ces ennuis indésirables lors d'une intervention sont résolus par la présente invention. Le brevet antérieur FR2717370 décrit et revendique un autre dispositif composé d'un moyen central de révolution formée d'une partie métallique fendue radialement ou de manière hélicoïdale pour recevoir un matériau viscoélastique, dans les espaces créés par les fentes. Outre la complication de conception et de fabrication d'un tel élément aucune autre similitude et moyens semblables ne sont à considérer. Le brevet antérieur FR2814936 décrit un dispositif de liaison dans lequel le moyen essentiel est constitué d'un matériau composite central qui vient s'accrocher par un surmoulage aux extrémités de 2 tiges métalliques reliées aux accrochage sur les os; le moyen central ne comporte aucune liaison métallique contrairement à l'invention, qui va résoudre le problème par des moyens différents et très simples. Cette antériorité présente un dispositif fragilisé lors de la tenue mécanique en fatigue (sollicitations répétées) du fait de l'absence de liaison métallique ; il y a discontinuité entre les moyens métalliques et viscoélastiques . La présente invention résout l'aptitude aisée au démontage par sa modularité qui peut ne concerner qu'un seul espace entre deux vertèbres sans affecter les dispositifs voisins. Contrairement aux inventions citées de l'art antérieur, elle permet des actions localisées sur chaque liaison, et pour celles qui doivent rester souples dans la chaîne des liaisons intervertébrales, elle autorise aussi des amortissements suivant des angles et des directions privilégiées. Dans une autre antériorité Fortin s'agissant du brevet publié sous le N° 2846222, la liaison entre les pièces d'accrochage était constituée d'un dispositif de liaison souple qui jouait seulement le rôle d'un amortisseur sans assurer une fonction de liaison fiable
Dans le brevet Fortin antérieur publié FR2846223 , le dispositif de liaison intervertébral objet de cette l'antériorité était constitué d'un moyen central formé d'une pièce métallique entouré d'une pièce cylindrique creuse fabriquée dans un matériau viscoélastique, la réponse mécanique d'un tel dispositif de liaison n'était pas assez fiable par suite des difficultés de combiner sur les deux pièces les fonctions de liaison et d'amortissement, on n'obtenait pas de manière parfaite la réponse mécanique désirée. La présente invention dans ses deux modes de réalisation permet, d'une part, par simplification des moyens mis en place et d'autre part, par une nouvelle combinaison des pièces mécaniques et viscoéîastiques d'obtenir la réponse désirée aux diverses sollicitations grâce également à toutes ses possibilités de réglages Les figures servant à la compréhension de l'invention sont : pour le premier mode de réalisation : figure 1 planche 1/7 vue de coté d' un dispositif de liaison souple, modulaire et amortissant avec un premier exemple de dispositif de liaison en ouverture figure 2 planche 1/7 vue éclatée d'un dispositif de liaison souple et modulaire et amortissant avec l'ensemble de ses moyens figure 3a planche 2/7 vue en perspective d'un premier exemple d' élément de liaison souple et modulaire figure 3b planche 2/7 vue en perspective d'un deuxième exemple d' élément de liaison souple et modulaire sur une de ses extrémités figure 3c planche 2/7 vue en perspective d'un troisième exemple élément de liaison souple non modulaire figures 4a et 4b planche 2/7 vues en perspective et de face d'un autre élément de liaison souple et modulaire avec une extrémité angulée figures 5a et 5b planche 2/7 deux vues en perspective d'éléments de liaison souple et modulaire avec un corps courbé
figures 6a et 6b planche 2/7 vues en perspective et en coupe d'un autre élément de liaison souple et modulaire avec une secteur d' empreinte sphérique à son extrémité figures 7a et 7b planche 2/7 vues en perspective et en coupe d'un autre élément de liaison souple non modulaire avec une empreinte sphérique figures 8a et 8b planche 3/7 vue de coté et en coupe d'un autre élément de liaison souple et modulaire et amortissant avec ses deux vis pédiculaires figure 9a planche 3/7 vue en perspective d'un élément de liaison souple et modulaire monté avec ses deux vis polyaxiales figure 9b planche 3/7 vue en perspective de deux éléments de liaison souple et modulaire monté avec leurs trois vis polyaxiales figure 9c planche 3/7 vue en perspective de deux éléments de liaison souple et modulaire à une extrémité , montés sur leurs trois vis polyaxiales Dans un deuxième mode de réalisation: figure 10 planche 4/7 vue en perspective d'un élément de liaison souple modulaire et amortissant possédant un moyen central viscoélastique figure 11 planche 4/7 vue en coupe d'un élément de liaison souple modulaire et amortissant figure 12 planche 5/7 vue éclatée d'un élément de liaison souple modulaire et amortissant avec tous ses moyens. figure 13 planche 6/7 vue d'un élément de liaison souple modulaire et amortissant assemblé. figure 14 planche 6/7 vue d'un élément de liaison souple modulaire et amortissant assemblé et précontraint figure 15 planche 6/7 vue en coupe d'un élément de liaison souple, modulaire, amortissant et précontraint monté sur deux vis pédiculaires
figure 16 planche 6/7 vue d'un élément de liaison sans contrainte des vis pédiculaires figure 17 planche 7/7 vue éclatée du dispositif de liaison souple modulaire et amortissant , monté avec ses moyens de fixations sur deux vis pédiculaires figure 18 planche 7/7 vue en perspective d'un assemblage de plusieurs dispositifs de liaison souple et modulaire figure 19 planche 7/7 vue arrière d'un assemblage du dispositif liaison souple modulaire placé sur le rachis. Dans un Premier mode de réalisation , Le Dispositif intervertébral 1 formé de moyens connus et nouveaux comprend: -deux vis pédiculaires 11 qui se fixent dans les vertèbres, elles comprennent des têtes 110 équipées de cavités 111 pouvant rece- voir un élément de liaison souple et modulaire 12. -deux bouchons de serrage fileté 14 identiques permettant de bloquer l'élément 12 lorsque celui-ci est introduit dans les cavités 111. L'élément de liaison 12 est formé d'une partie centrale 112 et de têtes de diverses configurations , il a comme caractéristiques mécaniques essentielles: -de pouvoir se monter dans toutes les configurations d'implantation du dispositif 1 -d'être réglable module par module -de ne pas générer de contraintes mécaniques parasites -d'être apte à se déformer élastiquement dans toutes les directions quelques soient la configuration mécanique imposée Toutes ces différentes têtes 114, 115 116 117 118 et 119 peuvent se loger dans la cavité 111, ceci quelque soit leur forme, elles sont serrées par au moins un bouchon de serrage fileté 14
L'élément de liaison 12 se compose -d'un corps 112 ( partie centrale) rectiligne (fig 3a,3b, 3c,4a, 4b, 4c ) ou courbé ( fig 5a ,5b) ) -d' extrémités 114 116 117 et 118 acceptant l'adjonction d'un élément de liaison supplémentaire dans la même cavité 111 de la tête de vis 110 afin d'assurer la liaison avec le module intervertébral suivant. -ou d'autres têtes ou extrémités 115 et 119 du moyen 12 se logeant parfaitement dans la totalité de de l'empreinte au fond de la cavité pour être utilisées aux extrémités de la chaîne de liaison, ces têtes présentant une plus grande surface de contact avec le bouchon de serrage 14, permettant de mieux fixer l'élément de liaison 12 avec les vis pédiculaires . Les extrémités 118 et 119 sont parfaitement compatibles avec des vis polyaxiales 13, dans le cas de cette utilisation , on réalise des empreintes sphériques 131 ou 133 dont les têtes du moyen de liaison 12 (fig 6, 6b ,7a,7b ) s'appairent avec rextrémité
132 de la vis polyaxiale 13. II est alors possible de donner l'orientation angulaire désirée aux vis polyaxiales 13 vis à vis de l'élément de liaison 12 grâce à la forme rectiligne ou courbé du corps 112 et aux têtes 118 et 119 qui dans tous les cas se montent dans les cavités 111 . Dans cet assemblage les vis polyaxiales sont liées avec le moyen 12 sans la présence d'aucune contrainte induites audit assemblage et au rachis. Les têtes 115 et 119 ne permettent pas l'ajout d'un autre moyen de liaison modulaire sur la même vis; la tête de vis 119 comporte une calotte sphérique qui vient épouser parfaitement l'extrémité 132 de la vis polyaxiale 13.
Le moyen 12, élément de liaison , (moyen essentiel de l'invention) est réalisé en matériau hyper-élastique de préférence métallique , il possède une capacité importante de déformation sans rupture ni apparition de fissure ; il est fabriqué de préférence dans un alliage du type Nickel Titane dont les propriétés d'hyper- élasticité sont adaptées à la fonctionnalité requise pour l'élément de liaison 12 . Dans une deuxième forme de réalisation, on introduit dans le dispositif intervertébral 2 flexible et modulaire une capacité d'amortissement par rapport au premier dispositif 1 Le moyen 12 élément essentiel de liaison est remplacé par un moyen 20 constitué de deux plateaux 21a et b réalisés eux même en matériau rigide , ces deux plateaux enserrent un moyen 22 de forme préférentielle cylindrique et fabriqué dans un matériau viscoélastique , cedit moyen étant perforé de part en part par deux (ou au moins un) orifices ou perçages symétriques 221a et b L'ensemble des moyens précités est assemblé par des tiges à embout filetés ou des vis 23a et b ayant une certaine élasticité pour admettre des déformations imposées par le rachis; elles sont fabriquées en titane ou dans un alliage métallique aux caractéristiques élastiques tel que par exemple du Titane Le plateau rigide 21a qui comporte deux perçages 211 a et b et le plateau rigide 21b (fig 11) qui également comporte des trous taraudés 223 reçoivent les vis 23 a et b . Ces vis traversent le plateau supérieur 21a, le moyen viscoélastique 22 pour venir se loger dans le plateau inférieur par des moyens de fixation 232 a et b tels que vissage , encliquetage , ou soudures, sur des extrémités débouchantes (223a et b), ou tout autre moyen approprié avec ce type de montage.
L'assemblage du moyen 20 (fig 12) est réalisé par la prise en sandwich du moyen viscoélastique 22 entre les plateaux 21a et b jusqu'à ce que le contact prédéterminé soit établi; ce contact s'effectue par mise en place et serrage des vis 23a et b ou par blocage par un moyen équivalent précédemment décrit Les perçages 211a et b sont suffisamment larges et profonds pour noyer les têtes de vis 234a et b afin qu'elles soient enfoncées d'une valeur équivalente à un jeu j prédéterminé situé entre la tête de vis et la surface curviligne 213 du plateau supérieur 21a (fig 11 ) L'assemblage des moyens 21a et b est réalisé avec des matériaux ayant des comportements mécaniques très différents , rigides pour les plateaux, élastiques pour les vis 23a et b et viscoélastique pour le moyen central 22. L'assemblage et la combinaison fonctionnelle de tous ces moyens va procurer des caractéristiques techniques nouvelles et conférer au moyen 20 , moyen essentiel de l'invention, des propriétés mécaniques exceptionnelles : bonne compatibilité entre les fonctions élasticité et amortissement, bonne tenue au vieillissement, donc finalement une très bonne fiabilité du produit Il est aussi possible en augmentant le serrage appliqué sur chacune des vis 23a et b de précontraindre l'élément central 22 viscoélastique , ceci afin de calibrer le déplacement du moyen 20 en fonction de la sollicitation mécanique. On peut aussi serrer de manière dissymétrique les vis 23a et b afin d'orienter le déplacement dans une direction choisie. Cette possibilité de réglage en précontrainte de l'élément viscoélastique 22 permet de calibrer le déplacement du moyen 20 en fonction d'une sollicitation mécanique déterminée , on peut ainsi créer une gamme de produits liée au moyen 20 en fonction des raideurs désirées.
Dans le cadre de l'utilisation de l'invention , les sollicitations mécaniques appliquées sont transmises aux vis pédiculaires 11 qui , elles mêmes les transmettent aux plateaux rigides 21a et b du moyen 20. L'application d'une contrainte en rotation aura pour effet de solliciter les vis 23a et b en torsion, ce qui permettra d'y répondre sans risque de rupture grâce aux caractéristiques mécaniques des desdites vis 23a et b du moyen 20 Dans le cas d'une contrainte en flexion ou en extension, les vis 23 a et b solidaires du plateau rigide 21b par leurs extrémités de préférence filetées 232a et b qui se vissent sur des trous taraudés 223a et b ( fig 11) vont se déformer élastiquement sous cette contrainte , le moyen viscoélastique 22 va se comprimer au niveau de la surface située au dessous de l'axe neutre XX'. En se comprimant , le moyen 22 va limiter la flèche du dispositif 2 et empêcher les corps 231a et b des vis 23a et b de trop fléchir Quand une contrainte de compression est appliquée aux têtes de vis pédiculaires 11 ( fig 17) , elle se transmet directement aux plateaux rigides 21a et b en contact avec les vis pédiculaires 11 . Les plateaux rigides 21a et b vont ainsi comprimer davantage la masse viscoélastique 22 qui se déformera sur toute sa surface. Sous l'action de cette contrainte , les têtes de vis 234 a et b des vis 23 a et b solidaire du plateau inférieur 21b étant libre de tout mouvement à l'intérieur de la masse viscoélastique 22 du fait que les orifices 221 a et b ont un diamètre supérieur au corps des vis 231 a et b , lesdites têtes de vis 234 a et b vont pouvoir décoller de leur surface d'appui située au fond des perçages 211a et b du plateau supérieur 21a. Le jeu J entre le sommet de la tête de vis et la surface curviligne du plateau supérieur épousant la vis pédiculaire est obtenu par construction du moyen 20 , il va permettre d'être rattrapé pour permettre le déplacement en translation de la vis 23a ou b qui
est ainsi rendu possible jusqu'au contact de la vis 234 a ou b avec la tête de vis pédiculaire. On obtient ainsi un amortissement dynamique dont le déplacement est limité par le déplacement maximum correspondant a l'amplitude autorisée par le jeu J ( fig 16) La masse viscoélastique 22 peut se déformer plus d'un coté que de l'autre , les vis 23a et b peuvent se translater indépendamment l'une de l'autre , cette fonctionnalité permet de répondre aux sollicitations dynamiques quelques soient leur point d'application. Le moyen 20 par la constitution et la combinaison de ses moyens répond donc parfaitement à toutes les sollicitations dynamiques traction compression , flexion , torsion aussi bien prises séparément que combinées en apportant avec douceur des limitations de déplacement et de l' mortissement. Tous les déplacements vertébraux sont possibles et se font toujours avec une force de rappel élastique et avec des déplacements bien déterminés. Les extrémités filetées 232 a et b des vis 23a et b vissées dans les trous taraudés 223 a et b sont: - soit montés avec du frein filet biocompatibîe -soit frétées ou soudées dans 1 Orifice (moyen complémentaire équivalent 223 a et b déjà évoqué), ceci afin qu'aucun déserrage ne puissent se produire en cours d'utilisation sous fonctionnement dynamique. Les formes des plateaux 212 et 213 sont de géométrie curviligne , elles permettent une orientation les un par rapport aux autres, dans le plan frontal de chaque élément du dispositif 1. Un désalignement est ainsi possible lorsque l'on monte les dispositifs suivant une chaîne de modules (fig 18 et 19) . Cette fonctionnalité évite ainsi d'appliquer aux vertèbres une précontrainte indésirable dans le plan frontal.
De même que dans le premier mode de réalisation, le moyen
20 peut se monter sur des vis polyaxiales 13. A cet effet on réalisera à la base des têtes 212 des plateaux rigides 21 a et b des portions de sphères 235 analogues à celles du moyen 131 de la première réalisation (fi.10) Ainsi les dispositifs 1 et 2 s'adaptent à tous les cas possibles et proposent une réponse dynamique adaptée à chaque les pathologie rencontrée.