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WO 2008/142220 PCT/FR2008/000335
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Implant intervertébral pour le corps humain ou animal
La présente invention se rapporte au domaine de la chirurgie du
rachis du corps humain ou animal, et plus particulièrement aux implants
intervertébraux.
On distingue classiquement deux catégories d'implants
intervertébraux :
- la première catégorie concerne les implants dits intersomatiques,
destinés à remplacer les disques intervertébraux, et donc à être placés entre
deux vertèbres adjacentes ;
- la deuxième catégorie concerne les implants de type VBR
( Vertebral Body Replacement ), destinés à remplacer en partie ou
totalement une ou plusieurs vertèbres.
Tous ces implants, auxquels sont en général associés des greffons
osseux, permettent de réaliser la fusion des corps vertébraux avec lesquels
ils
coopèrent, et ainsi de remédier à différentes pathologies du rachis.
On a représenté de manière schématique, sur la figure 1 ci-
annexée, un premier type d'implant intervertébral 1 de l'état de la technique.
Cet implant, qui peut être réalisé en matériau plastique
biocompatible tel que le PEEK (polyéther-étherkétone) ou en matériau
métallique tel qu'un alliage de titane, présente une forme sensiblement
parallélépipédique, et est muni d'orifices 3 permettant la mise en place de
greffon osseux et le contact de ce greffon avec l'os hôte.
On a représenté sur la figure 2 une vertèbre 5 en appui sur cet
implant : comme on peut le voir sur cette figure, le plateau vertébral 7 de
cette
vertèbre qui coopère avec cet implant présente une certaine concavité.
Ainsi, l'appui de la vertèbre 5 n'a en réalité lieu que sur les arêtes
8, 9 de l'implant 1 : cet appui ponctuel entraîne des contraintes très
importantes sur le plateau vertébral 7 et dans le corps vertébral adjacent 11,
ce
qui peut entraîner à terme une fragilisation, voire un effondrement de la
vertèbre 5.
Cette concentration de contraintes sur les arêtes de l'implant est
illustrée par le graphique de la figure 3.
Sur ce graphique, l'abscisse correspond à l'abscisse curviligne sur
le plateau vertébral mesurée en mm selon l'axe x de la figure 2, et l'ordonnée
indique la pression exercée sur la vertèbre 5 par l'implant 1, exprimée en
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contrainte de Von Mises en Mpa : les deux pics de contrainte 12a, 12b visibles
sur ce graphique correspondent aux zones d'appui des arêtes 8, 9 de l'implant
1 sur le plateau vertébral 7.
Pour pallier cet inconvénient, on a imaginé, dans l'état de la
technique, de fabriquer des implants dont les faces destinées à venir en appui
contre les plateaux vertébraux présentent une convexité complémentaire de la
concavité de ces plateaux.
Un exemple d'un tel implant 13 est représenté à la figure 4.
En pratique, aucune vertèbre ne présente la même concavité :
ainsi, l'implant de la figure 4 épousera correctement la forme de certaines
vertèbres, mais ne conviendra pas à d'autres.
Concrètement, cela signifie que pour certaines vertèbres, on se
retrouvera dans la situation représentée à la figure 5, où le contact entre
l'implant 13 et le plateau vertébral 7 est ponctuel, entraînant un pic de
contrainte au centre du plateau vertébral, comme cela est visible sur la
figure 6
en 15.
On se retrouve alors de nouveau dans une configuration
défavorable susceptible de conduire à la fragilisation, voire à l'effondrement
de
la vertèbre 5.
Pour remédier à ces inconvénients, on a proposé, dans les
documents US2004/267367, WO2004/064693 et W02006/127849, des
implants intervertébraux comprenant dont les parties d'appui aptes à coopérer
avec des plateaux vertébraux respectifs du rachis, présentant une certaine
souplesse.
Grâce à cette souplesse, on peut obtenir une répartition des efforts
d'appui de l'implant sur chaque plateau vertébral associé, et ainsi éviter les
concentrations de contraintes susceptibles de détériorer la vertèbre.
Ces implants intervertébraux à zones d'appui souples de la
technique antérieure présentent toutefois l'inconvénient de ne pas permettre
une revascularisation et une fusion osseuse optimales.
La présente invention a notamment pour but de remédier à cet
inconvénient.
On atteint ce but de l'invention avec un implant intervertébral pour
le corps humain ou animal, adapté à une mise en place antérieure ou
postérieure, comprenant deux piliers relativement rigides reliés entre eux
uniquement par au moins deux parties d'appui aptes à coopérer avec des
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plateaux vertébraux respectifs du rachis, au moins une desdites parties
d'appui
comprenant au moins une zone relativement souple permettant à cette partie
d'appui d'épouser au moins partiellement la forme du plateau vertébral associé
lorsque ledit implant est positionné entre lesdits deux plateaux.
Grâce à cette structure de piliers reliés entre eux par des parties
d'appui, l'implant vertébral à zones d'appuis souple selon l'invention définit
une
cavité propice à la fusion osseuse et à la revascularisation. Cette cavité
permet
notamment la mise en place de greffons osseux.
Cette structure particulière distingue l'implant selon l'invention de
ceux de la technique antérieure, lesquels sont massifs et forment donc écran
vis-à-vis de la fusion osseuse et de la revascularisation.
Le fait que les deux piliers soient reliés entre eux uniquement par
deux parties d'appui confère à l'implant une structure particulièrement
simple.
De manière surprenante, on s'est rendu compte que le fait de
prévoir une cavité dans l'implant était compatible avec le fait d'envisager
des
zones d'appui souples : moyennant un dimensionnement approprié, à la portée
de l'homme du métier disposant des règles classiques de résistance des
matériaux, on a pu constater que l'on pouvait concilier souplesse et cavité
sans
exposer l'implant à un risque d'écrasement par les vertèbres adjacentes.
Jusqu'à la présente invention, on pensait qu'il était nécessaire
qu'un implant à zones d'appui souples soit massif pour résister à
l'écrasement.
Suivant d'autres caractéristiques optionnelles de l'implant selon
l'invention :
- lesdites parties d'appui comprennent au moins deux plaques
relativement souples reliant entre eux lesdits piliers : ce mode de
réalisation
permet d'obtenir la souplesse recherchée en configurant les parties d'appui en
plaques, c'est-à-dire en fait en jouant sur la forme et l'épaisseur du
matériau
formant l'implant, et donc sur son élasticité intrinsèque ;
- lesdites parties d'appui comprennent des zones d'appui solidaires
desdits piliers et une plaque relativement rigide reliée auxdits piliers par
des
bras relativement souples : il s'agit là d'une variante du mode de réalisation
précédent, dans laquelle la souplesse souhaitée est procurée par les moyens
de liaison des plaques au corps ;
- ledit corps et lesdites plaques définissent un volume extérieur et
une cavité intérieure oblongs : cette configuration particulière permet
d'obtenir
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un implant qui s'adapte particulièrement bien aux différentes concavités des
plateaux vertébraux des vertèbres ;
- lesdites plaques sont pourvues d'orifices de vascularisation : ces
orifices permettent la reconstitution des réseaux vasculaires dans la zone de
l'implant;
- lesdites parties d'appui comprennent des stries de maintien : ces
stries contribuent à l'immobilisation de l'implant entre les plateaux
vertébraux
associés ;
- cet implant est formé d'un bloc dans un matériau biocompatible
métallique tel que le Ti6AI4V (alliage de titane) ou un polymère biocompatible
tel que le PEEK, le PLLA ou le PGA : cette réalisation en un bloc est
particulièrement simple, et peut être obtenue respectivement par usinage de
l'alliage métallique ou par moulage des polymères ; ces matériaux sont très
couramment utilisés dans le domaine des implants chirurgicaux.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention
apparaîtront à la lumière de la lecture de la description qui va suivre et à
l'examen des figures ci-annexées dans lesquelles :
- la figure 1 est une vue en perspective d'un premier implant de la
technique antérieure, décrit ci-dessus,
- la figure 2 est une vue de cet implant coopérant avec une
vertèbre,
- la figure 3 est un graphique représentant les contraintes
transmises par l'implant à la vertèbre,
- les figures 4 à 6 sont des vues analogues à celles des figures 1 à
3 pour un deuxième implant de l'état de la technique, décrit ci-dessus,
- la figure 7 est une vue en perspective d'un implant selon
l'invention,
- la figure 8 est une vue de cet implant coopérant avec une
vertèbre, en l'absence de compression,
- la figure 9 est une vue de cet implant coopérant avec une vertèbre
soumise à un effort de compression,
- la figure 10 est un graphique représentant les contraintes
transmises par l'implant 17 à la vertèbre 5 en situation de compression,
- la figure 11 est une vue de face d'une variante de l'implant selon
l'invention, et
- la figure 12 est une vue en perspective de cette variante.
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On se reporte à présent à la figure 7, sur laquelle on peut voir qu'un
implant selon l'invention peut comprendre deux piliers 19, 20 reliés entre eux
par deux plaques 21, 22.
Les deux piliers 19, 20, qui forment le corps de l'implant 17,
5 présentent une forte résistance aux efforts verticaux c'est-à-dire aux
efforts
orientés selon la droite Z de la figure 7.
Les plaques 21, 22 forment quant à elles des parties d'appui offrant
une relative souplesse par rapport aux piliers 19, 20 : le rapport des
déformations élastiques, sous une charge donnée, entre les piliers rigides et
les plaques souples est typiquement de l'ordre de 1 pour 10.
De préférence, comme cela est représenté, les piliers 19, 20 et les
plaques 21, 22 définissent un volume extérieur d'une part et une cavité
intérieure 24 d'autre part de sections oblongues et de préférence elliptiques
à
axes confondus.
On prévoit en outre une pluralité d'orifices de vascularisation 26, 28
sur les plaques 21, 22.
On peut également prévoir que ces plaques 21, 22 soient munies
de stries de maintien (non représentées) sur leurs surfaces extérieures.
Avantageusement, l'implant 7 peut être formé d'un seul bloc dans
un matériau tel que le PEEK (polyéther-étherkétone), le PLLA (acide
polylactique) ou le PGA (alginate de propylèneglycol). Dans ce cas, l'implant
17
pourra être obtenu par exemple par moulage ou par usinage.
On se reporte à présent à la figure 8, sur laquelle on a représenté
l'implant 17 selon l'invention en contact avec le plateau vertébral 7 d'une
vertèbre 5 avant mise sous compression, c'est-à-dire avant d'être soumis aux
efforts transmis par le rachis.
Comme on peut le voir sur cette figure, le type de contact entre
l'implant 17 et le plateau vertébral 7 de la vertèbre 5 est de même nature que
celui représenté à la figure 5 : ce contact est sensiblement ponctuel.
On se reporte à présent à la figure 9, sur laquelle on peut voir
l'implant 17 en situation de compression, c'est-à-dire lorsqu'il est mis en
place
dans le rachis et soumis aux efforts transmis par ce dernier.
Comme cela est visible sur cette figure, les deux plaques
relativement souples 21, 22 se sont déformées de manière à se rapprocher
l'une de l'autre, ce qui permet d'augmenter considérablement la surface de
contact de ces plaques avec les plateaux vertébraux adjacents.
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On peut de la sorte obtenir une répartition optimale des contraintes
transmises par l'implant 17 à la vertèbre 5 comme cela est illustré par la
zone
plate 30 du graphique de la figure 10.
On supprime de la sorte les fortes contraintes ponctuelles risquant
d'endommager, voire de ruiner la vertèbre 5.
On notera que malgré cette souplesse des plaques 21, 22, l'implant
17 continue à conserver sa fonction structurelle grâce aux piliers
relativement
rigides 19, 20.
On notera également que la relative souplesse des plaques 21 et
22 permet à l'implant 17 selon l'invention de s'adapter à pratiquement
n'importe
quel degré de concavité des plateaux vertébraux des vertèbres.
Ainsi, on peut diminuer considérablement le nombre d'implants
différents adaptables à toutes les vertèbres.
Les orifices 26, 28 formés dans les plaques relativement souples
21, 22 permettent une reconstitution rapide du réseau vasculaire entre les
vertèbres.
La cavité intérieure 24 permet la mise en place d'un greffon osseux,
recommandée pour la fusion ou pour l'arthrodèse.
On notera également que la relative souplesse des plaques 21 et
22 permet de solliciter les surfaces des plateaux vertébraux associés, et
ainsi
de favoriser la repousse de l'os, en vertu de la loi de Wolff, bien connue de
l'homme du métier.
On notera encore que la forme de l'implant représenté aux figures 7
à 9 n'est nullement limitative.
Ainsi, tandis qu'une forme symétrique telle que représentée sur ces
figures est adaptée à une mise en place de type antérieure (c'est-à-dire par
le
devant du corps du patient), une forme asymétrique pourrait convenir à une
mise en place postérieure (c'est-à-dire par le derrière du corps du patient).
Bien entendu, d'autres variantes de l'implant selon l'invention
pourraient être envisagées.
C'est ainsi par exemple que l'on peut envisager la variante
d'implant 117 représentée sur les figures 11 et 12, dans laquelle les parties
d'appui contre les plateaux vertébraux sont formées d'une part par des zones
d'appui 131a, 131b et 132a, 132b solidaires des piliers relativement rigides
119, 120 formant le corps de cet implant, et d'autre part par deux plaques
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relativement rigides 141, 142 reliées à ces piliers par des bras relativement
souples 151 a, 151b et 152a, 152b.
