WO2015001197A1 - Dispositif de stabilisation dynamique intervertebrale - Google Patents

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WO2015001197A1
WO2015001197A1 PCT/FR2013/000167 FR2013000167W WO2015001197A1 WO 2015001197 A1 WO2015001197 A1 WO 2015001197A1 FR 2013000167 W FR2013000167 W FR 2013000167W WO 2015001197 A1 WO2015001197 A1 WO 2015001197A1
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viscoelastic
viscoelastic element
piston
dynamic stabilization
stabilization device
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PCT/FR2013/000167
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Inventor
Frederic .FORTIN
Brice Sennequier
Johann Robin
Original Assignee
Biospine Implants
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Publication date
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    • A61F2002/30563—Special structural features of bone or joint prostheses not otherwise provided for having elastic means or damping means, different from springs, e.g. including an elastomeric core or shock absorbers

Definitions

  • the invention relates to a dynamic interspinous or interlamarous stabilization device, which works multiaxially at the same time as it damps the applied mechanical stresses.
  • This device has multiple functions, and more advantages in particular a longer life, than those of the prior art, which we will examine in detail.
  • a second document, French patent FR2915367 describes an invention (see Figures 2 and 3) composed of an upper part 2 and lower 3 each comprising rigid connecting elements 20 and viscoelastic 30 ui form a pivot connection. These means are assembled together by pins 51 which cross them transversely and thus strongly weaken them, especially with regard to the viscoelastic element 30 which will deform with the presence of orifices 50 constituting rupture primers when the device 1 will be subject to mechanical forces.
  • patent FR2951630 describes an invention that has no damping function as effective as the present invention.
  • the games adopted in this invention of the prior art are different from the spaces created by the radii R1 and R2 of the central cavity which contains the viscoelastic element in which the latter can be deformed with less friction. It is possible in the present invention to amortize the mechanical stresses in tension, which was impossible with the invention of the prior art.
  • a fourth document, US 2007/0233096 discloses a device that only suggests a difference in curvature between two surfaces and this graphic suggestion being insufficiently described to lead to the present invention.
  • the present invention describes and claims new elements, parts, materials and design forming the means that will lead to define a new device. Those are :
  • FIG 3 plate 1/9, perspective view of the device corresponding to the patent FR2915367 (prior art)
  • FIG. 12 plate 4/9, detail view in section showing the differences in radii of curvature between the rigid parts and the viscoelastic means
  • FIG. 13 plate 5/9, sectional view of a first variant of the device with all of its means Figure 14, plate 5/9, detail view in section of a first variant of the device showing the differences in radii of curvature between the rigid parts and the viscoelastic means
  • FIG 17, plate 7/9 perspective view of a second variant of the device, with a lower hook adapted to the sacrum
  • FIG. 18 plate 7/9, perspective view of this second variant mounted on the spine between the fifth lumbar vertebra and the sacrum
  • FIG. 19 plate 8/9, isometric view in section of a third variant of the device showing its rigid and viscoelastic means
  • the device 1 object of the invention comprises in another embodiment, four rigid elements and a viscoelastic element (FIGS. 6 and 7):
  • the upper and lower means 11 and 13 will be able to move in a multiaxial manner by leaning with a minimum of contact on a central means 12 which accepts the deformations in compression and bending.
  • the means 12 is placed on a concave inner surface 130 of the lower hook 13, which forms, with the hollow cylindrical body 14, a cavity C inside which the piston 11 enters until it comes into contact with the viscoelastic element 12.
  • the device 1 can perform a movement similar to that of a ball without deteriorating while incorporating damping.
  • the device 1 allows all the multiaxial movements between the two hooks 10 and 13, thanks to a combination of all the means that are the two hooks 10 and 13, the piston 11 and the hollow cylindrical body 14 with the viscoelastic element 12 , which is housed in the cavity C, simultaneously acts as a damper and a ball joint, resuming its initial shape when the stresses cease.
  • the viscoelastic element 12 located in the cavity C placed between the piston 11 and the concave inner surface 130 of the lower hook 13, has on its convex face a radius of curvature R2 different from the radius of curvature R1 of the concave inner surface 130 (FIG. 12). If these radii of curvature were equivalent to the close-fitting games, we would obtain a strong adhesion, incompatible with a good behavior of the viscoelastic block 12. The latter would suffer, as in the prior art, high stress concentrations and significant friction, which would cause its premature destruction.
  • the difference in radii of curvature R1 and R2 creates an available space Z1 situated between the concave inner surface 130 and the viscoelastic element 12 (FIG. 12), the space Z1 being determined so that the viscoelastic element 12 can be deform freely regardless of the stress exerted by the piston.
  • the radius R 1 of the viscoelastic element 12 may vary as a function of the mechanical load which is applied in compression on the device 1 (FIG. 8).
  • R1 is less than the radius R2 when the device 1 is not subject to any constraint ( Figure 12).
  • the space Z1 tends to 0 because it is completely filled by the deformed viscoelastic element 12.
  • peripheral space (E) located between the piston body (11) and the circular opening of the orifice (140) of the hollow cylindrical body (14), which allows multiaxial deflections of 1.5 mm controlled and under loading the upper hook (10) relative to the lower hook (13) limited to maximum compression of the viscoelastic member (12).
  • the piston 11, connected to the upper hook 10, comprises a flat lower face with a connecting radius R3 (FIG. 12) which bears against the viscoelastic element 12 without altering it, thus preventing contact with sharp angles, which has the effect of effect of softening said contacts during bending movements on the viscoelastic element 12, the latter having a radius of curvature R4.
  • the radii R3 and R4 are constant and the contact surfaces of the rigid means 11 and 13 with the viscoelastic element 12 can be planar.
  • the upper hook 10 can rotate multiaxially with respect to the lower hook 13 and describe a solid angle ⁇ between a 100 th of ⁇ and a 10 th of ⁇ steradian. Its origin is located at the intersection between the plane defined by the planar upper surface of the viscoelastic element 12 and its center, thanks to the flexion-compression deformation of the viscoelastic element 12 (FIG. 7) and also to the presence :
  • the characteristic in compression of the load applied to the device 1 as a function of the displacement shows a mode of quasi-linear deformation up to about 1, 5 mm of compression, which corresponds to an applied force close to 310 N.
  • This value of force corresponding to 1.5 mm of displacement is voluntarily calibrated slightly less than 339 N, the fracture value of the spinous processes on which is fixed the device 1, so that said device does not damage the vertebrae in case of major mechanical stress.
  • This device 1 makes it possible to restore the biomechanics of a healthy intervertebral joint.
  • the shapes of the two upper and lower hooks 13 are defined so that each device 1 taken separately, can be superimposed with its neighbor.
  • Each hook 10 and 13 has two fins A, which can be interlocked in another adjoining wing A (FIGS. 8 and 9), positioned symmetrically with respect to the previous one already implanted, which makes it possible to juxtapose the devices 1 without them. interfering with each other and maintaining proper alignment on the spine. This makes it possible to consolidate several intervertebral stages with good alignment and without offset (FIG. 16).
  • Ailerons A are integral parts of each hook and come to fit between the spinous processes and espoused, by their specific shape, their contour thus stabilizing the viscoelastic means 12 in its housing avoiding any translation relative to its central position of normal operation .
  • the inner part between the fins has a curvilinear shape CUR ( Figure 7) which follows the shape of the spinous process and prevents slippage (Figure 15).
  • the device 1 has an assembly preload which puts in slight compression the viscoelastic means 12 which, by reaction, presses the piston 11 against the inner wall of the cylindrical body 14.
  • a first variant of the device 1 (FIGS. 13 and 14), referred to as device 2, comprises a biconvex viscoelastic element 22 having radii of curvature R2 and R5 which may be identical or different, and a piston 21 having a radius of curvature R 6 greater than radius of curvature R5 of the viscoelastic element 22, so as to generate a free space Z2 allowing free deformation, without excessive friction with the piston 21, the viscoelastic element 22 during mechanical stresses.
  • the biconvex geometry, such as an optical lens of the viscoelastic element 22, combined with the concavity of the piston 21 favor the ball-type movements of the device 2 by minimizing the risk of wear of the parts by friction.
  • the device 3 which is a variant of the device 1 has a lower hook 33 which replaces the lower hook 13 of the previous version.
  • the lower hook 33 has a shape reminiscent of a horse seal to adapt to the shape of the sacrum ensuring perfect stability.
  • This hook 33 has two lateral stirrups 330a and 330b having orifices 331a and 331b which allow an almost perfect fit on the sacrum and a solid fixation by anchoring means, such as small screws, which pass through said orifices and partially the sacrum bone.
  • This form of device 3 provides a very good stability in the intervertebral joint with the sacrum.
  • a third embodiment of the device 1, called device 4 comprises four rigid elements and two viscoelastic elements (FIG. 19):
  • the piston 41 has a fastener 410 which allows the connection with the upper hook 40. It has a different geometry than the piston 11 because it has a cavity 411 which serves as a housing for the central viscoelastic element 42 and a crown 412 on which rests the viscoelastic ring 45, new 4. This makes it possible to include the viscoelastic ring 45 with the damping block 42 in a restricted space defined by the interior of the hollow cylindrical body 44.
  • the combination of all these means and the integration of the viscoelastic ring 45 allows a damping of mechanical stresses including traction which is not possible with the previous variants of the invention.
  • the ring 412 of the piston 41 acts as a load limiter applied to the viscoelastic element 42 and acts as a safety stop during the extreme mechanical forces acting on the device 4 in compression.
  • the viscoelastic ring 45 is housed with a minimum clearance between the inner walls of the hollow cylindrical body 44 and the upper part of the piston 41, which allows, thanks to this minimum clearance, to instantly obtain an elastic return force when movements in flexion of the upper hook 40, tending to bring it back to its neutral position.
  • the integration of the viscoelastic ring 45 makes it possible to damp the mechanical stresses in tension and flexion and to increase the displacement amplitude of the device 4 with respect to the preceding variants while preserving compression damping.
  • the devices 1, 2, 3 and 4 restore the mobility and the amortization of the intervertebral joints of the sacro-lumbar spine.

Abstract

Dispositif de stabilisation dynamique intervertebrale (1 ) comprenant les elements suivants : - un crochet superieur (10), - un crochet inferieur (13), - un corps cylindrique creux (14), - un element viscoelastique ainsi qu' un crochet superieur (10) integrant un piston qui s'appuie avec un minimum de contact sur I'element viscoelastique, ce qui permet aux crochets superieur (10) et inferieur (13) de se mouvoir de maniere multiaxiale dans un angle solide (Ω) en acceptant des deformations en compression et en flexion grace a I'amortissement produit par I'element viscoelastique.

Description

DISPOSITIF DE STABILISATION DYNAMIQUE INTERVERTEBRALE
DOMAINE DE L'INVENTION
L'invention concerne un dispositif de stabilisation dynamique inter épineux ou interlamaire, qui travaille de manière multiaxiale en même temps qu'il amortit les sollicitations mécaniques appliquées. Ce dispositif présente des fonctions multiples, et des avantages plus nombreux en particulier une meilleure durée de vie, que ceux de l'art antérieur, que nous allons examiner en détail.
ART ANTERIEUR
Quatre documents de l'art antérieur seront examinés :
Il s'agit tout d'abord d'un premier document qui est un brevet français publié sous le numéro FR2884136, qui décrit un implant chirurgical assistant les mouvements de deux vertèbres successives et qui comprend (voir figure 1 de l'art antérieur) des pièces supérieures et inférieures 2 et 3 assemblées entre elles, par des moyens d'association réciproques 16 qui servent de rotule, composés d'un logement 17 recevant une protubérance 18 de forme ovoïdale, entourée par un moyen viscoélastique 19 qui absorbe les chocs. Un tel assemblage entre des pièces de rigidité très différente avec des formes proches de celle d'un œuf, possède des changements brusques de rayons de courbures. Ceci va générer des interfaces où des matériaux différents sont liés mécaniquement entre eux. Ces derniers vont se déformer de manière très différente et créer des précontraintes d'assemblage, avec de grandes zones de contact qui induisent des frottements importants et donc un vieillissement accéléré du dispositif 1. De plus, dans ce concept, le moyen viscoélastique 19 est ouvert sur le milieu biologique extérieur, potentiellement très agressif avec les matériaux viscoélastiques, ce qui va rajouter une accélération supplémentaire au vieillissement par les phénomènes d'oxydation, de calcification et d'hydrolyse.
Un deuxième document, le brevet Français FR2915367 décrit une invention (voir figures 2 et 3) composée d'une pièce supérieure 2 et inférieure 3 comprenant chacune des éléments de liaison rigide 20 et viscoélastique 30 ui forment une liaison pivot. Ces moyens sont assemblés entre eux par des goupilles 51 qui viennent les traverser transversalement et donc fortement les fragiliser, notamment en ce qui concerne l'élément viscoélastique 30 qui va se déformer avec la présence d'orifices 50 constituant des amorces de rupture lorsque le dispositif 1 sera soumis à des forces mécaniques.
Un troisième document, le brevet FR2951630 décrit une invention qui ne possède pas de fonction d'amortissement aussi performante que la présente invention. De plus, les jeux adoptés dans cette invention de l'art antérieur sont différents des espaces crées par les rayons R1 et R2 de la cavité centrale qui contient l'élément viscoélastique dans laquelle ce dernier peut se déformer avec moins de frottement. Il est possible dans la présente invention d'amortir les sollicitations mécaniques en traction, ce qui était impossible avec 'invention de l'art antérieur.
Un quatrième document, le brevet US 20070233096 décrit un dispositif qui suggère seulement une différence de courbure entre deux surfaces et cette suggestion graphique étant insuffisamment décrite pour aboutir à la présente invention.
La présente invention décrit et revendique de nouveaux éléments, pièces, matériaux et conception formant les moyens qui vont amener à définir un nouveau dispositif. Ce sont :
- un élément viscoélastique central et les composants qui l'entourent,
- de nouvelles pièces que les dispositifs de l'art antérieur ne comportent pas. Elles sont plus faciles à réaliser et à assembler, tout en résistant mieux aux contraintes subies dans l'environnement du rachis. Les formes des crochets supérieurs et inférieurs ont été spécifiquement étudiées pour s'imbriquer facilement entre les vertèbres et pour se superposer entre eux. L'ensemble de ces nouveaux moyens va permettre à la présente invention d'avoir de nouvelles applications, notamment les possibilités de basculement et de rotation multiaxiale ceci, indépendamment de tout aspect d'amortissement qui est essentiel. Les mouvements de rotation pourront s'effectuer de manière indépendante des mouvements de compression et de ceux liés à l'amortissement du dispositif, fonctions impossibles à réaliser avec les inventions précitées de l'art antérieur.
Les figures servant à la compréhension de l'invention sont :
Figure 1 , planche 1/9, vue en coupe du dispositif correspondant au brevet FR 2884136 (Art antérieur)
Figure 2, planche 1/9, vue en coupe du dispositif correspondant au brevet FR2915367 (Art antérieur)
Figure 3, planche 1/9, vue en perspective du dispositif correspondant au brevet FR2915367 (Art antérieur)
Figure 4, planche 1/9, vue en perspective du dispositif correspondant au brevet FR2951630 (Art antérieur)
Figure 5, planche 1/9, vue en perspective du dispositif correspondant au brevet US 20070233096 (Art antérieur)
Figure 6, planche 2/9, vue en coupe du nouveau dispositif avec l'ensemble de ses moyens
Figure 7, planche 2/9, vue en perspective du nouveau dispositif illustrant ses possibilités de multi-axialité
Figure 8, planche 2/9, vue en coupe du nouveau dispositif travaillant en compression Figure 9, planche 2/9, vue en coupe du nouveau dispositif travaillant en flexion Figure 10, planche 3/9, caractéristique en compression de la charge appliquée sur le dispositif en fonction du déplacement
Figure 11 , planche 4/9, vue en coupe du nouveau dispositif
Figure 12, planche 4/9, vue de détail en coupe montrant les différences des rayons de courbure entre les parties rigides et le moyen viscoélastique
Figure 13, planche 5/9, vue en coupe d'une première variante du dispositif avec l'ensemble de ses moyens Figure 14, planche 5/9, vue de détail en coupe d'une première variante du dispositif montrant les différences des rayons de courbure entre les parties rigides et le moyen viscoélastique
Figure 15, planche 6/9, vue en perspective du nouveau dispositif monté sur des vertèbres
Figure 16, planche 6/9, vue de profil de deux dispositifs superposés et montés sur les vertèbres
Figure 17, planche 7/9, vue en perspective, d'une deuxième variante du dispositif, avec un crochet inférieur adapté au sacrum
Figure 18, planche 7/9, vue en perspective de cette deuxième variante montée sur le rachis entre la cinquième vertèbre lombaire et le sacrum
Figure 19, planche 8/9, vue isométrique en coupe d'une troisième variante du dispositif montrant ses moyens rigides et viscoélastiques
Figure 20, planche 8/9, vue en coupe de cette troisième variante montrant ses moyens rigides et viscoélastiques au repos, sans contrainte
Figure 21 , planche 8/9, vue en coupe de cette troisième variante en compression uniaxiale
Figure 22, planche 8/9, vue en coupe de cette troisième variante en butée par compression uniaxiale maximale
Figure 23, planche 9/9, vue en coupe de cette troisième variante en traction uniaxiale Figure 24, planche 9/9, vue en coupe de cette troisième variante en flexion.
Le dispositif 1 objet de l'invention, comprend dans un autre mode de réalisation, quatre éléments rigides et un élément viscoélastique (figures 6 et 7) :
- un crochet supérieur 10,
- un piston 11 , fixé au crochet supérieur 10,
- un crochet inférieur 13
- un corps cylindrique creux 14, fixé sur le crochet inférieur 13,
- un élément viscoélastique central 12
Ces moyens supérieur et inférieur 11 et 13 vont pouvoir se mouvoir de manière multiaxiale en s'appuyant avec un minimum de contact sur un moyen central 12 qui accepte les déformations en compression et en flexion. Le moyen 12 est posé sur une surface interne concave 130 du crochet inférieur 13, qui forme, avec le corps cylindrique creux 14, une cavité C à l'intérieur de laquelle pénètre le piston 11 jusqu'au contact avec l'élément viscoélastique 12. Le dispositif 1 peut effectuer un mouvement analogue à celui d'une rotule sans se détériorer tout en intégrant un amortissement.
Le dispositif 1 autorise tous les mouvements multiaxiaux entre les deux crochets 10 et 13, grâce à une combinaison de l'ensemble des moyens que sont les deux crochets 10 et 13, le piston 11 et le corps cylindrique creux 14 avec l'élément viscoélastique 12, qui logé dans la cavité C, joue simultanément le rôle d'un amortisseur et d'une rotule, reprenant sa forme initiale lorsque cessent les sollicitations.
L'élément viscoélastique 12 situé dans la cavité C placée entre le piston 11 et la surface interne concave 130 du crochet inférieur 13, possède sur sa face convexe un rayon de courbure R2 différent du rayon de courbure R1 de la surface interne concave 130 (figure 12). Si ces rayons de courbures étaient équivalents aux jeux près de montage on obtiendrait une forte adhérence, incompatible avec un bon comportement du bloc viscoélastique 12. Ce dernier subirait, comme dans les antériorités, des concentrations de contraintes élevées et des frottements importants, qui entraîneraient sa destruction prématurée.
Dans la présente invention, les valeurs des rayons R1 et R2 sont calculées afin d'obtenir :
- un centrage automatique de l'élément viscoélastique 12 dans la cavité C,
- un contact permanent de l'élément viscoélastique 12 avec la surface interne concave 130 du crochet inférieur 13 et le piston 11 pendant la durée des déformations subies, quelles que soient leurs orientations,
- une usure minimale de l'élément viscoélastique 12.
On obtient ces résultats par la réduction maximale, des surfaces de contact, entre l'élément viscoélastique 12 et les moyens rigides 11 et 13 sans jamais les annuler et notamment quand le dispositif 1 ne subit pas de contrainte de compression.
La différence des rayons de courbure R1 et R2 crée un espace disponible Z1 situé entre la surface interne concave 130 et l'élément viscoélastique 12 (figure 12), l'espace Z1 étant déterminé de manière à ce que l'élément viscoélastique 12 puisse se déformer librement quelle que soit la contrainte exercée par le piston.
Ces caractéristiques de conception permettent de minimiser les frottements entre l'élément viscoélastique 12, le piston 11 et la surface concave 130 du crochet 13, ce qui optimise la durée de vie du dispositif 1.
Pour obtenir un fonctionnement optimum du dispositif 1 , il est nécessaire que le rayon R1 de l'élément viscoélastique 12 puisse varier en fonction de la charge mécanique qui s'applique en compression sur le dispositif 1 (figure 8).ll faut que le rayon R1 soit inférieur au rayon R2 quand le dispositif 1 n'est soumis à aucune contrainte (figure 12). Par contre, lorsque le dispositif 1 travaille au maximum de sa capacité, l'espace Z1 tend vers 0 car il est complètement rempli par l'élément viscoélastique 12 déformé. Par contre quand R1 =R2 (figure 8) l'adhérence de l'élément viscoélastique 12 avec le crochet 13 et le piston 11 devient maximale.
Il existe un espace (E) périphérique situé entre le corps du piston (11 ) et l'ouverture circulaire de l'orifice (140) du corps cylindrique creux (14), qui permet des débattements multiaxiaux de 1 ,5 mm contrôlés et sous charge du crochet supérieur (10) par rapport au crochet inférieur (13) limités à une compression maximale de l'élément viscoélastique (12).
Le piston 11 , connecté au crochet supérieur 10, comprend une face inférieure plate avec un rayon de raccordement R3 (figure 12) qui appuie sur l'élément viscoélastique 12 sans l'altérer, empêchant ainsi les contacts avec angle vif, ce qui a pour effet d'adoucir lesdits contacts lors des mouvements de flexion sur l'élément viscoélastique 12, ce dernier possédant un rayon de courbure R4.
Pour obtenir ce résultat, les rayons R3 et R4 sont constants et les surfaces de contact des moyens rigides 11 et 13 avec l'élément viscoélastique 12 peuvent être planes. Le crochet supérieur 10 peut pivoter de manière multiaxiale par rapport au crochet inférieur 13 et décrire un angle solide Ω compris entre un 100ieme de π et un 10ieme de π stéradian. Son origine est située à l'intersection entre le plan défini par la surface supérieure plane de l'élément viscoélastique 12 et son centre, grâce à la déformation en flexion-compression de l'élément viscoélastique 12 (figure 7) et également à la présence :
- de la surface tronc conique oblique 1400 de l'orifice 140 du corps cylindrique creux 4 formant un angle Θ avec la verticale,
- de la face inférieure oblique du crochet supérieur 10, faisant un angle yavec l'horizontale,
- d'un espace libre E situé entre le bord du piston 11 et le bord de l'orifice 140 du corps cylindrique creux 14, compris entre 0 et 3 mm.
Le crochet supérieur 10, mobile par rapport au crochet inférieur 13, possède un débattement β compris entre 0° et 10° et tel que si β = 0° (figure 9), la capacité d'amortissement du dispositif 1 est maximale, alors que si β est maximum sa capacité d'amortissement devient minimum, cette fonction permet de combiner l'amortissement et la mobilité du dispositif 1 entre ces deux valeurs extrêmes.
La combinaison de la surface tronc conique oblique 1400 du corps cylindrique 14 avec l'espace E et avec l'élément viscoélastique 12 qui se comprime selon les caractéristiques mécaniques définies par la courbe force (N) = f(déplacement) (voir figure 10) permet des déplacements multiaxiaux contrôlés et sous charge du crochet supérieur 10 par rapport au crochet inférieur 13 jusqu'à une compression maximale de 1 ,5 mm. Au-delà de cette valeur, le crochet 10 qui possède une surface 100 à son extrémité vient en butée contre la surface 141 du corps cylindrique 14. Cette butée sécurise le dispositif 1 dans l'espace intervertébral et garantit un bon fonctionnement du dispositif 1 évitant ainsi tout incident et détérioration lors des surcharges appliquées sur le moyen viscoélastique 12. De plus, la caractéristique en compression de la charge appliquée sur le dispositif 1 en fonction du déplacement (figure 10) montre un mode de déformation quasi-linéaire jusqu'à environ 1 ,5 mm de compression, ce qui correspond à une force appliquée proche de 310 N. Cette valeur de force correspondant à 1 ,5 mm de déplacement est volontairement calibrée légèrement inférieure à 339 N, valeur de rupture des apophyses épineuses sur lesquelles est fixé le dispositif 1 , afin que ledit dispositif n'endommage pas les vertèbres en cas de sollicitations mécaniques importantes.
Ce dispositif 1 permet de restaurer la biomécanique d'une articulation intervertébrale saine.
Les formes des deux crochets supérieur 10 et inférieur 13 sont définies de telle sorte que chaque dispositif 1 pris séparément, peut se superposer avec son voisin. Chaque crochet 10 et 13 possède deux ailerons A, pouvant s'imbriquer par complémentarité dans un autre aileron A voisin (figures 8 et 9), positionné symétriquement par rapport au précédent déjà implanté, ce qui permet de juxtaposer les dispositifs 1 sans qu'ils se gênent ou n'interfèrent entre eux et en conservant un bon alignement sur le rachis. Ceci permet de consolider plusieurs étages intervertébraux avec un bon alignement et sans décalage (figure 16). Les ailerons A font partie intégrante de chaque crochet et viennent s'encastrer entre les apophyses épineuses et épousent, par leur forme spécifique, leur contour stabilisant ainsi le moyen viscoélastique 12 dans son logement en évitant toute translation par rapport à sa position centrale de fonctionnement normale. La partie interne située entre les ailerons a une forme curviligne CUR (figure 7) qui épouse la forme de l'apophyse épineuse et évite tout glissement (figure 15).
Le dispositif 1 possède une précontrainte d'assemblage qui met en légère compression le moyen viscoélastique 12, qui, par réaction vient plaquer le piston 11 contre la paroi interne du corps cylindrique 14.
Une première variante du dispositif 1 (figures 13 et 14), dénommé dispositif 2 comporte un élément viscoélastique 22 biconvexe possédant des rayons de courbures R2 et R5 pouvant être identiques ou différents ainsi qu'un piston 21 ayant un rayon de courbure R6, supérieur au rayon de courbure R5 de l'élément viscoélastique 22, de manière à générer un espace libre Z2 permettant la libre déformation, sans frottement excessif avec le piston 21 , de l'élément viscoélastique 22 lors des sollicitations mécaniques. La géométrie biconvexe, telle une lentille optique de l'élément viscoélastique 22, combinée à la concavité du piston 21 favorisent les mouvements de type rotule du dispositif 2 en minimisant les risques d'usure des pièces par frottement.
Dans une autre forme de réalisation (figure 17), le dispositif 3 qui est une variante du dispositif 1 possède un crochet inférieur 33 qui remplace le crochet inférieur 13 de la précédente version. Le crochet inférieur 33 possède une forme qui rappelle celle d'une scelle de cheval permettant de s'adapter à la forme du sacrum en garantissant une stabilité parfaite.
Ce crochet 33 possède deux étriers latéraux 330a et 330b comportant des orifices 331a et 331b qui permettent un emboîtement quasi parfait sur le sacrum et une fixation solide par des moyens d'ancrages, tels que des petites vis, qui traversent lesdits orifices et partiellement l'os du sacrum.
Cette forme de dispositif 3 assure une très bonne stabilité au niveau de l'articulation intervertébrale avec le sacrum.
Une troisième variante de réalisation du dispositif 1 , dénommée dispositif 4 comprend, quatre éléments rigides et deux éléments viscoélastiques (figure 19) :
- un crochet supérieur 40,
- un piston 41 , fixé au crochet supérieur 40,
- un crochet inférieur 43
- un corps cylindrique creux 44, fixé sur le crochet inférieur 43,
- un élément viscoélastique central 42.
La géométrie des moyens de cette troisième variante que l'on retrouve dans le premier mode de réalisation a été modifiée pour intégrer un moyen supplémentaire, un anneau viscoélastique 45 qui apporte de nouvelles fonctions.
Le piston 41 possède une fixation 410 qui permet le raccordement avec le crochet supérieur 40. Il comporte une géométrie différente de celle du piston 11 car il présente une cavité 411 qui sert de logement à l'élément viscoélastique central 42 ainsi qu'une couronne 412 sur laquelle repose l'anneau viscoélastique 45, nouveau moyen du dispositif 4. Ceci permet d'inclure l'anneau viscoélastique 45 avec le bloc amortisseur 42 dans un espace restreint défini par l'intérieur du corps cylindrique creux 44.
La combinaison de tous ces moyens et l'intégration de l'anneau viscoélastique 45 permet un amortissement des sollicitations mécaniques notamment en traction ce qui n'est pas possible avec les précédentes variantes de l'invention. La couronne 412 du piston 41 agit comme un limiteur de charges appliquées sur l'élément viscoélastique 42 et joue le rôle de butée de sécurité lors des efforts mécaniques extrêmes agissant sur le dispositif 4 en compression.
L'anneau viscoélastique 45 est logé avec un minimum de jeu entre les parois internes du corps cylindrique creux 44 et la partie supérieure du piston 41 , ce qui permet, grâce à ce minimum de jeu, d'obtenir instantanément une force de rappel élastique lors des déplacements en flexion du crochet supérieur 40, tendant à le ramener dans sa position neutre. L'intégration de l'anneau viscoélastique 45 permet d'amortir les sollicitations mécaniques en traction et flexion et d'augmenter l'amplitude de déplacement du dispositif 4 par rapport aux variantes précédentes tout en conservant l'amortissement en compression.
Les dispositifs 1 , 2, 3 et 4 permettent de restaurer la mobilité et l'amortissement des articulations intervertébrales de la colonne sacro-lombaire.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1- Dispositif de stabilisation dynamique intervertébrale (1) comprenant les éléments suivants :
- un crochet supérieur (10),
- un crochet inférieur (13),
- un corps cylindrique creux (14),
- un élément viscoélastique central (12),
caractérisé en ce que le crochet supérieur (10) intègre un piston (11 ) qui s'appuie avec un minimum de contact sur l'élément viscoélastique (12) ce qui permet aux crochets supérieur (10) et inférieur (13) de se mouvoir de manière multiaxiale dans un angle solide (Ω) en acceptant des déformations en compression et en flexion grâce à l'amortissement produit par l'élément viscoélastique (12).
2- Dispositif de stabilisation dynamique intervertébrale (1 ) selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'élément central viscoélastique (12) prend appui sur une surface interne concave (130) du crochet inférieur (13), qui forme avec le corps cylindrique creux (14), une cavité (C) à l'intérieur de laquelle pénètre le piston (11) jusqu'au contact avec l'élément viscoélastique (12), ce qui permet au dispositif (1 ) de se mouvoir comme une rotule.
3- Dispositif de stabilisation dynamique intervertébrale (1 ) selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que l'élément viscoélastique (12), possède une face convexe présentant un rayon de courbure (R2) plus petit que le rayon de courbure (R1 ) de la surface interne concave (130), ce qui lui permet de se positionner au centre de ladite surface concave (130), ce qui entraîne la réduction des surfaces de contacts.
4- Dispositif de stabilisation dynamique intervertébrale (1 ) selon les revendications 1 et 3 caractérisé en ce que la différence des rayons de courbure (R1) et (R2) crée un espace disponible (Z1) situé entre la surface interne concave (130) et l'élément viscoélastique (12), l'espace (Z1) étant déterminé de manière à ce que l'élément viscoélastique (12) puisse se déformer librement quelque soit la contrainte exercée par le piston (11 ).
5- Dispositif de stabilisation dynamique intervertébrale (1) selon l'une quelconque des précédentes revendications caractérisé en ce que le rayon (R2) de l'élément viscoélastique (12) peut varier en fonction de la charge mécanique qui s'applique en compression sur le dispositif (1) ce qui a pour conséquence que le rayon (R2) soit inférieur au rayon (R1 ) quand le dispositif (1 ) n'est soumis à aucune contrainte et, lorsque (R1=R2) le dispositif (1) travaille au maximum de sa capacité, l'espace (Z1 ) tendant vers 0 est alors rempli par l'élément viscoélastique (12) apte à une telle déformation.
6- Dispositif de stabilisation dynamique intervertébral (1 ) selon les revendications 2 et 5 caractérisé en ce que il existe un espace (E) périphérique situé entre le corps du piston (11 ) et l'ouverture circulaire de l'orifice (140) du corps cylindrique creux (14), qui permet des débattements multiaxiaux contrôlés et sous charge du crochet supérieur (10) par rapport au crochet inférieur (13) limités à une compression maximale de l'élément viscoélastique (12) de 1 ,5 mm, l'extrémité du crochet (10) venant dans ce cas en butée contre la surface (141 ) du corps cylindrique (14), cette butée sécurisant ainsi le fonctionnement du dispositif (1 ) dans l'espace intervertébral.
7- Dispositif de stabilisation dynamique intervertébral (1 ) selon les revendications 2,5 et 6 caractérisé en ce que la caractéristique en compression du dispositif (1 ) a un mode de déformation quasi-linéaire jusqu'à 1 ,5 mm de compression correspondant à une force appliquée volontairement calibrée pour être légèrement inférieure à celle de rupture des apophyses épineuses sur lesquelles est fixé le dispositif (1), afin que ledit dispositif n'endommage pas les vertèbres en cas de sollicitations mécaniques importantes.
8- Dispositif de stabilisation dynamique intervertébral (1) selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que les crochets supérieur (10) et inférieur (13) possèdent deux ailerons (A), voisins capables de s'imbriquer l'un dans l'autre, avec une position symétrique par rapport au précédent, ce qui permet de juxtaposer les dispositifs (1) sans qu'ils n'interfèrent entre eux, tout en conservant un bon alignement des dispositifs sur le rachis.
9- Dispositif de stabilisation dynamique intervertébral (2),selon l'un quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce qu'il comporte un élément viscoélastique (22) biconvexe possédant des rayons de courbures (R2) et (R5) ainsi qu'un piston (21) ayant un rayon de courbure (R6), supérieur au rayon de courbure (R5), de manière à pouvoir générer un espace libre (Z2) permettant la libre déformation, sans frottement excessif avec le piston (21), de l'élément viscoélastique (22) lors des sollicitations mécaniques.
10- Dispositif de stabilisation dynamique intervertébral (3), selon l'un quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce qu'il possède un crochet inférieur (33) dont la forme en contact avec le sacrum est proche de celle d'une scelle de cheval permettant de s'adapter à la forme du sacrum en garantissant une bonne stabilité, le crochet (33) possédant deux étriers latéraux (330a et 330b) comportant des orifices (331a et 331b) qui permettent un emboîtement quasi parfait avec le sacrum et une fixation solide par des moyens d'ancrages connus.
11- Dispositif de stabilisation dynamique intervertébral (4) selon la revendication 1 , comprenant les éléments suivants :
- un crochet supérieur (40),
- un piston (41), fixé au crochet supérieur (40),
- un crochet inférieur (43)
- un corps cylindrique creux (44), fixé sur le crochet inférieur (43),
- un élément viscoélastique central (42),
caractérisé en ce qu'il comprend en outre un anneau viscoélastique (45) dont la combinaison avec les moyens précédemment cités (40, 41 , 42, 43, 44) permet l'amortissement des sollicitations mécaniques notamment en traction. 12- Dispositif de stabilisation dynamique intervertébrale (4) selon les revendications 1 et 11 , caractérisé en ce que le piston (41 ) présente :
- une cavité (411 ) qui sert de logement à l'élément viscoélastique central (42),
- une couronne (412) sur laquelle repose l'anneau viscoélastique (45)
Ce qui permet d'inclure l'anneau viscoélastique (45) avec le bloc amortisseur (42) dans un espace restreint défini par l'intérieur du corps cylindrique creux (44).
13- Dispositif de stabilisation dynamique intervertébrale (4) selon les revendications 1 et 12, caractérisé en ce que la couronne (412) du piston (41 ) agit comme un limiteur de charges appliquées sur l'élément viscoélastique (42) et joue le rôle de butée de sécurité lors des efforts mécaniques extrêmes agissant sur le dispositif (4) en compression.
14- Dispositif de stabilisation dynamique intervertébrale (4) les revendications 1 et 11 , caractérisé en ce l'anneau viscoélastique (45) est logé avec un minimum de jeu entre les parois internes du corps cylindrique creux (44) et la partie supérieure du piston (41) ce qui permet d'obtenir instantanément une force de rappel élastique lors des déplacements en flexion du crochet supérieur (40) tendant à le ramener dans sa position neutre.
15- Dispositif de stabilisation dynamique intervertébrale (4) selon les revendications 1 et 11 , caractérisé en ce l'intégration de l'anneau viscoélastique (45) permet d'amortir les sollicitations mécaniques en traction et flexion et d'augmenter l'amplitude de déplacement du dispositif (4) par rapport aux variantes précédentes tout en conservant l'amortissement en compression.
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