WO1992013496A1 - Cadre pour rigidification d'un os ou ensemble d'os - Google Patents

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WO1992013496A1
WO1992013496A1 PCT/FR1992/000085 FR9200085W WO9213496A1 WO 1992013496 A1 WO1992013496 A1 WO 1992013496A1 FR 9200085 W FR9200085 W FR 9200085W WO 9213496 A1 WO9213496 A1 WO 9213496A1
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mounting
plates
concave
bone
mounting surface
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PCT/FR1992/000085
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Michel Maestro
Lucien Faustin Tomasoni
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Biostab
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/56—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor
    • A61B17/58—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor for osteosynthesis, e.g. bone plates, screws, setting implements or the like
    • A61B17/68—Internal fixation devices, including fasteners and spinal fixators, even if a part thereof projects from the skin
    • A61B17/70—Spinal positioners or stabilisers ; Bone stabilisers comprising fluid filler in an implant
    • A61B17/7049—Connectors, not bearing on the vertebrae, for linking longitudinal elements together
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    • A61B17/7049—Connectors, not bearing on the vertebrae, for linking longitudinal elements together
    • A61B17/7052—Connectors, not bearing on the vertebrae, for linking longitudinal elements together of variable angle or length

Definitions

  • the present invention relates to a frame for stiffening a bone or set of human or animal bones.
  • the present invention finds a preferred application during osteosynthesis operations of the spine vertebrae and arthrodesis with osteosynthesis of spine joints. It also finds other applications in restorative surgery of bones and joints.
  • a stiffening frame intended for arthrodesis of one or more spinal joints comprises, in general, two plates fixed on either side of the spine and on either side of the joint considered. These plates, which have a shape and, in particular a bending adapted to the shape and the curvature of the zone considered of the spine, are joined transversely by means of two bridges or crosspieces screwed onto these plates, so as to constitute a rigid frame. In this way, the joint considered is stiffened and a natural calcification process leading to the welding of the two vertebrae considered (arthrodese) can then take place.
  • This frame can be removed during a second operation, if the arthrodesis is successful.
  • the present invention overcomes the above drawbacks and solves the problem posed because it aims at a framework for stiffening a bone or set of bones, such as the spine, of the kind comprising two plates intended to be fixed from one side and the other of a bone or set of bones considered and at least two crosspieces intended to secure the plates to one another in the transverse direction, so as to constitute the frame, the plates having a shape, and in particular a bending, generally adapted to the bone or set of bones considered, characterized in that each crosspiece comprises at least one mounting section comprising a concave mounting surface, while each plate comprises at least one mounting stud, having a convex mounting surface, the mean radius of curvature of which is equal to or smaller than that of said concave surface, so that the convex mounting surface of the stud is able to cooperate with the surface co mounting cross member.
  • the mounting stud has a spherical convex mounting surface, while each crosspiece comprises at minus a concave toroidal mounting surface, capable of cooperating with the spherical mounting surface of the studs.
  • the surgeon has a stiffening frame that is much easier to implant. Indeed, thanks to the cooperation of the convex surface of the mounting studs with the concave surface of the crosspieces, the surgeon has a certain freedom of implantation because the mounting surfaces of the studs of the plates and of the crosspieces can be moved l '' in relation to each other in the longitudinal and / or transverse direction, while their orientation in relation to each other, in relation to the three axes of rotation, can vary within limits determined by the convex and concave geometries considered. In the preferred embodiment, said mounting surfaces are ridged.
  • the streaks help prevent accidental movement of a crosspiece relative to the plate on which it is secured, and contributes., thereby, to the good performance of the assembly over time.
  • the mounting stud has a threaded hole, opening into said mounting spherical, capable of cooperating with a locking screw.
  • the concave mounting surface of the cross member extends generally along a predetermined axis, the mounting section of the cross member comprising a oblong mounting opening extending along said axis and passing through said concave mounting surface.
  • the present invention also makes it possible to solve another problem which arises for surgeons when implanting frames of the state of the art referred to above.
  • the sleepers of the state of the art consist essentially of cylindrical rods.
  • the thorny spine When a thorny spine is placed across the passage of a rod, taking into account the optimal implantation of the plates chosen by the surgeon, the latter must either perforate. the thorny, either proceed to cut it, which is not without presenting various drawbacks for the patient.
  • this aspect of the operation is particularly delicate to implement because of the structure of the frames of the prior art.
  • the present invention overcomes this drawback by proposing a cross member having an openwork intermediate part to allow the passage of the thorny.
  • the aperture results from the conformation of the intermediate part of the crosspiece, in a horseshoe, so as to allow the passage of a thorny spine.
  • the frame according to the invention can also be used in other orthopedic restorative surgery operations. It can thus be used in particular for blocking certain joints such as the hip, knee or elbow.
  • the present invention also relates, on the one hand, to a plate and, on the other hand, to a cross member for a stiffening frame having the characteristics succinctly set out above.
  • FIG. 1 is a plan view of a frame according to the invention, located on the lower part spine,
  • FIG. 2 is a sectional view along the axis II - II of FIG. 1
  • FIG. 3 is a detail view of the mounting surface of the cross member illustrated in FIG. 1, the cross member being turned over,
  • FIG. 4 is a partial perspective view of the frame illustrated in Figure 1
  • FIGS 5a, 5b are detail views showing the cooperation of a mounting pad with the mounting surface of a cross member, allowing adjustment the range of the plates relative to an axis, and
  • FIG. 6a and 6b are detail views showing the cooperation of a mounting pad with the mounting surface of a cross member for adjusting the position of the plates relative to another axis.
  • the embodiment chosen and described in support of Figures 1 to 4, of the frame according to the invention, is intended to stiffen the lumbo-sacral hinge of the spine.
  • the frame 20 comprises, here, a plate 21 and two crosspieces referenced at 22, 23. It is observed that crosspieces 22, 23 have a different transverse dimension, so that the plates 21, which are identical, can advantageously take an orientation oblique to each other, so as to be implanted in the appropriate places of the sacrum S1 and the lumbar vertebrae L3, L4 and L5.
  • the plates 21 have a shape, and in particular a bending visible in Figure 2, adapted a. the general geometry of the three lumbar and sacrum considered. In other embodiments, the plates 21 may have another bend, or even be rectilinear, taking into account the vertebrae or the bones on which they are intended to be implanted. Optionally, these plates can be made to measure, taking into account the spinal geometry and other particulars of the patient to be operated on.
  • the plates 21 comprise several series of openings 24, having a shape resulting from the longitudinal juxtaposition of several intersecting holes, so as to allow the passage of fixing screws 25, intended to secure the plates with the vertebrae concerned or the sacrum.
  • These screws called pedicle screws, are intended to be mounted, in a manner known per se, in the pedicle of the vertebrae, with an orientation such that the vertebral canal is not reached.
  • the lights At the level of the sacrum, the lights have the form of simple holes 28.
  • each crosspiece 22, 23 comprises at least one mounting section 35 comprising a mounting surface 30 of concave shape (not visible in FIG. 1), while each plate comprises at least one mounting pad 40, itself comprising a convex mounting surface 41, the mean radius of curvature of which is equal to or smaller than that of the concave surface 30 ( Figures 3 and 4).
  • the mounting surface 30 is a toroidal concave surface, substantially symmetrical with respect to a so-called "transverse" axis, parallel to the largest dimension of the crosspieces and bearing the reference 31 in the figures.
  • the mounting surface 41 of the mounting studs 40 is substantially spherical in this embodiment, the radius of the sphere being substantially smaller here than the smallest radius of curvature of the toric surface 31.
  • Each plate here has two mounting pads
  • the mounting surface of the mounting section or sections of the sleepers is a concave surface which can have various geometric shapes. In the preferred embodiment, it has been seen that it is toroidal, and symmetrical with respect to the transverse axis 31; it can have any other concave shape. It can thus be, for example, a surface resulting from the spatial displacement of a portion of a concave generating plane curve, preferably circular or elliptical, parallel to itself along an epi-cycloidal guiding curve, the direction of the generatrices being generally perpendicular to that of the directing curve. It can also be spherical.
  • each mounting stud 40 has a tapped blind hole 42 opening into the convex surface 41, capable of cooperating with a locking screw 43.
  • the O-ring mounting surfaces 30 associated with each cross member 22, 23 extend generally along the transverse axis 31.
  • Each mounting section 35 of the cross members 22 , 23 comprises an oblong opening 33, which extends along the axis 31, and crosses the toric surface 30. These oblong openings have a width substantially greater than the diameter of the body of the locking screws 43.
  • the mounting surfaces 30 and 41 are ridged, the ridges on the convex mounting surface 41 of the pads 40 being of substantially radial orientation, while those of the surface mounting toroid 30 having an orientation substantially perpendicular to the transverse axis 31.
  • the studs have a height of the order of 7 mm in the embodiment chosen and shown.
  • the surgeon begins by fixing the plates 21 by means of pedicle screws 25, as illustrated in Figure 1.
  • the position of the plates is determined by the surgeon in accordance with the geometry of the vertebrae, so as to have the best possible support of the plates 21 on the lumbar vertebrae as well as on the sacrum.
  • the surgeon does not have to look for supports for the plates belonging to the same cylindrical surface whose director would correspond to the bending of said plates.
  • said mounting surfaces can cooperate so that the cross member can be moved relative to the plates, keeping between the mounting surfaces concerned an at least "linear” contact. Indeed, the contact between the mounting surfaces is made at least along a portion of the curve and not punctually, which gives a good quality temporary support, at least during the mounting of the locking screws.
  • this portion of the curve is materialized, on the side of the concave mounting surface of the crosspieces, by one of the striations of orientation perpendicular with respect to the axis 31, and, on the side of the convex surface of the studs, by two radial ridges, being at this moment opposite the considered rib of the concave mounting surface of the crosspiece. It is the same on each of the studs with which the cross member under consideration cooperates (22 or 23).
  • the various elements of the frame, including the pedicle screws are made of pure titanium in accordance with the AFNOR T 40 standard. This metal has qualities well known in surgery restorative and it is relatively soft.
  • the titanium constituting the crosspiece or the plate can be chosen so that it is harder than the other element, which makes it possible to promote the interpenetration of the striations during the tightening time, the hard edges of the striations penetrating. relatively easily in the material constituting the ridges of the streaks of the other element made of softer metal. The locking of the elements during the delicate clamping operation is thus even better ensured.
  • a relative displacement of the crosspiece 22 or 23 relative to the plates 21 in the direction of the axis 31 can also take place within limits imposed by the length of the oblong openings 33.
  • Figures 5a and 5b illustrate among other things this adjustment.
  • the concave (toric here) and convex (spherical here) geometries of the mounting surfaces 30 and 41 allow angular deflections in the three directions between the crosspieces 22, 23 on the one hand, and the plates 21.
  • the crosspieces 22, 23 can assume almost any angular position around the axis of the locking screws, no theoretical limit being imposed in this embodiment on this adjustment.
  • the crosspiece can take relative to the plate various angular positions relative to the other two axes of rotation, which in reconstructive surgery, especially of the spine, is particularly important.
  • FIGS. 3 and 4 show diagrammatically in FIGS. 3 and 4 by the arrows in thin lines bearing the reference 50.
  • This rotation is illustrated at the level of the mounting portions 35 of the crosspieces and the mounting pads 40 by FIGS. 5a and 5b. Indeed, these figures illustrate not only the possibility of adjusting the position transverse of the crosspieces, but also the rotation 50. Two positions of the mounting pads relative to the mounting surface of the crosspieces are illustrated.
  • FIGS. 6a and 6b illustrate this rotation since they show the cooperation of the convex surface 41 with the concave surface 30 allowing to perform the angular adjustment in the direction of the arrow 51. It can be seen that this adjustment is independent of the adjustment of the longitudinal position of the crosspiece relative to the plate illustrated in these same figures, this independence resulting from the convex geometries (here spherical) and concave (here toroidal) of the mounting surfaces 41, 30 respectively of the stud 40 of the plate 21 and of the section 35 of the crosspieces 22, 23.
  • the geometry of the frame 20 is in no way fixed once and for all, but can vary in three dimensions, within the limits imposed by the geometry of the mounting surfaces, and, when the fixing of the plates to the crosspieces is made by means of locking screws, by those of the diameter of the body of the locking screw on the one hand, by the two main dimensions of said oblong openings.
  • the toroidal shape of the mounting surface 30 disposed at each end of the crosspieces 22, 23, was chosen, in this embodiment, taking into account its minimal bulk in a direction perpendicular to the transverse axis 31, and the possibility to have a surface developing along a relatively large length, in the direction of the axis 31.
  • the mounting surface 30 has a dimension, in the direction parallel to the axis 31, which is 17 mm, while in the transverse direction relative to the axis 31, this dimension is of the order of 1 cm.
  • the radii of curvature of the toric surface are: in the direction of the axis 31: 20 mm, in the direction transverse to this axis: 6.5 mm.
  • the convex surface associated with the mounting studs is spherical.
  • the present invention solves another problem which has arisen for surgeons with sleepers of the state of the art. Indeed, it was recalled in the preamble to the present application that these sleepers required either the drilling of a thorny, or the cutting thereof; when the latter is on the passage- of a crosspiece.
  • the present invention overcomes this drawback by proposing sleepers comprising a portion 60 having an aperture. That is carried out, here, by conforming the portion 60 in horseshoe, which thus constitutes a housing 62, here of 15mm of depth, making it possible to accommodate the thorny 61, in the hypothesis where the axis 31 crosses this thorny. This characteristic is illustrated in particular at the level of the vertebra L4 in FIGS. 1 and.
  • Other advantages of the frame according to the present invention as well as other advantages of the embodiment described and shown will appear to the surgeon readers.
  • the present invention is in no way limited to the embodiment chosen and shown, but encompasses all variants within the reach of those skilled in the art.
  • the plates can have any length, shape and / or bending capable of allowing their implantation at any level of the spine.
  • shape of the various elements can be adapted to allow the same type of intervention on animal spines.
  • this frame can be used for osteosynthesis of other bones, or for blocking joints such as the hip, knee or elbow. It can also be used on artificial bones for educational purposes, in particular for demonstrating the surgical method.
  • the plates which have been illustrated in the figures include passage openings 24 for the pedicle screws 25.
  • these plates may not include holes for the passage of pedicle screws illustrated in the drawings, but will nevertheless remain in accordance with the present invention if they have a stud with a convex mounting surface.
  • the mounting surface 30 is a concave surface of toroidal type, while the mounting surface 41 of the studs is convex, of spherical type.
  • the present invention is in no way limited to this embodiment. Only the fact that the concave and convex mounting surfaces can cooperate with each other to obtain the desired adjustment latitudes.

Abstract

Cadre pour rigidification d'un os ou ensemble d'os, tel que le rachis, du genre comportant deux plaques (21) destinées à être fixées de part et d'autre d'un os ou ensemble d'os considérés et au moins deux traverses (22, 23) destinées à solidariser les plaques (21) l'une à l'autre dans le sens transerval, de manière à constituer le cadre (20), les plaques présentant une forme, et notamment un cintrage, globalement adaptées à l'os ou ensemble d'os considérés (S1, L3-L5), caractérisé en ce que chaque traverse (22, 23)comporte au moins une section de montage (35) comportant une surface de montage (30), tandis que chaque plaque (21) comporte au moins un plot de montage (40), présentant une surface de montage (41), l'une (30) desdites surfaces de montage étant concave, l'autre (41) étant convexe avec un rayon de courbure moyen égal à ou plus petit que celui de ladite surface concave (33), de telle sorte que la surface convexe de montage (41) est apte à coopérer avec la surface concave de montage (30).

Description

CADRE POUR RIGIDIFICATION D'UN OS OU ENSEMBLE D'OS
1
La présente invention concerne un cadre pour rigidification d'un os ou ensemble d'os humain ou d'animaux. La présente invention trouve une application privilégiée lors d'opérations d'ostéosynthèse de vertèbres du rachis et d'arthrodese avec ostéosynthèse d'articulations du rachis. Elle trouve aussi d'autres applications en chirurgie réparatrice des os et articulations.
On connaît notamment par FR-A-2.612.070 et FR-A-2.612.762, un cadre de rigidification destiné à l'arthrodese d'une ou de plusieurs articulations rachidiennes. un tel cadre comporte, en général, deux plaques fixées de part et d'autre du rachis et de part et d'autre de l'articulation considérée. Ces plaques, qui présentent une forme et, notamment un cintrage adaptées à la forme et à la courbure de la zone considérée du rachis, sont solidarisées transversalement au moyen de deux ponts ou traverses vissés sur ces plaques, de manière à constituer un cadre rigide. De la sorte, l'articulation considérée est rigidifiée et un processus naturel de calcification amenant à la soudure des deux vertèbres considérées (arthrodese) peut alors avoir lieu. Ce cadre peut être retiré lors d'une seconde opération, en cas de réussite de 1'arthrodese.
Ce cadre connu présente toutefois divers inconvénients. En effet, la géométrie du cadre est prédéterminée une fois pour toutes par les dimensions des plaques et des traverses utilisées, car les points de fixation des traverses sur les plaques sont prédéterminés et ne laissent place à aucun jeu sauf, dans certains cas, un jeu transversal (voir par exemple FR-A-2.612.762) . Il s'ensuit que le cadre de l'art antérieur manque de souplesse et, est difficile à implanter. En effet lors de l'opération particulièrement délicate d'implantation, le chirurgien doit positionner les plaques sur les vertèbres considérées du rachis, de telle sorte que les moyens de solidarisation des traverses avec les plaques agencées sur ces éléments coïncident.
Il s'ensuit qu'en pratique, il ne peut y avoir de décalage de quelle que nature que ce soit entre les plaques, par rapport à la géométrie du cadre qui est définie une fois pour toutes, ce qui impose notamment de monter les plaques sur des appuis rachidiens appartenant à une même surface plane ou cylindrique, de manière à éviter tout décalage.
Il apparaît donc qu'il est souhaitable de pouvoir disposer d'un cadre de rigidification dont la géométrie ne soit pas unique et figée une fois pour toutes, ce qui pendant 1'opération d'implantation du cadre, permet de décaler dans certaines limites, les plaques l'une par rapport à l'autre, selon un ou plusieurs degrés de liberté, notamment angulaires.
La présente invention permet de pallier les inconvénients ci-dessus et de résoudre le problème posé car elle vise un cadre pour rigidification d'un os ou ensemble d'os, tel que le rachis, du genre comportant deux plaques destinées à être fixées de part et l'autre d'un os ou ensemble d'os considérés et au moins deux traverses destinées à solidariser les plaques l'une à l'autre dans le sens tranversal, de manière à constituer le cadre, les plaques présentant une forme, et notamment un cintrage, globalement adaptées à l'os ou ensemble d'os considérés, caractérisé en ce que chaque traverse comporte au moins une section de montage comportant une surface concave de montage, tandis que chaque plaque comporte au moins un plot de montage, présentant une surface convexe de montage, dont le rayon de courbure moyen est égal à ou plus petit que celui de ladite surface concave, de telle sorte que la surface convexe de montage du plot est apte à coopérer avec la surface concave de montage de la traverse.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le plot de montage présente une surface convexe spherique de montage, tandis que chaque traverse comporte au moins une surface concave torique de montage, apte à coopérer avec la surface spherique de montage des plots.
Grâce à ces dispositions, le chirurgien dispose d'un cadre de rigidification beaucoup plus facile à implanter. En effet, grâce à la coopération de la surface convexe des plots de montage avec la surface concave des traverses, le chirurgien dispose d'une certaine liberté d'implantation car les surfaces de montage des plots des plaques et des traverses, peuvent être déplacées l'une par rapport à l'autre en direction longidutinale et/ou transversale, tandis que leur orientation l'une par rapport à l'autre, par rapport aux trois axes de rotation, peut varier dans des limites déterminées par les géométries convexe et concave considérées. Dans le mode préféré de réalisation, lesdites surfaces de montage sont striées.
Grâce à cette disposition, il y a coopération entre certaines stries des deux surfaces de montage, ce qui présente les avantages suivants : - lors de l'opération d'implantation, avant l'opération de fixation des traverses aux plaques, celles-ci peuvent être immobilisées dans la bonne position par simple pression, ce qui facilite ladite opération de fixation,
- et, par la suite, les stries contribuent à empêcher un déplacement accidentel d'une traverse par rapport à la plaque sur laquelle elle est solidarisée, et contribue., de ce fait, à la bonne tenue de l'ensemble dans le temps.
Dans le mode préféré de réalisation, le plot de montage comporte un trou taraudé, débouchant dans ladite spherique de montage, apte à coopérer avec une vis de blocage.
Ces dispositions permettent d'utiliser comme moyen de solidarisation des traverses aux plaques, des vis de blocage, ce qui contribue à faciliter l'opération d'implantation.
Toutefois, l'emploi de vis de blocage pour solidariser les traverses aux plaques n'est pas le seul mode de fixation envisageable pour l'homme de l'art dans le cadre de la présente invention.
Selon une autre caractéristique de l'invention, avantageusement mise en oeuvre dans le mode préféré de réalisation de celle-ci, la surface concave de montage de la traverse s'étend globalement selon un axe prédéterminé, la section de montage de la traverse comportant une ouverture oblongue de montage s'étendant selon ledit axe et traversant ladite surface concave de montage. Grâce à cette disposition, le chirurgien dispose, notamment dans le cas d'emploi de vis de blocage, d'un degré de liberté de positionnement de la traverse par rapport à la plaque, selon ledit axe prédéterminé, ce dernier étant, dans ce mode préféré de réalisation, d'orientation parallèle à celle de la traverse.
La présente invention permet de résoudre également un autre problème qui se pose aux chirurgiens lors de 1'implantation des cadres de 1'état de la technique visé plus haut. En effet, les traverses de l'état de la technique sont constituées essentiellement par des tiges cylindriques. Lorsqu'une épineuse du rachis se trouve disposée en travers du passage d'une tige, compte tenu de l'implantation optimale des plaques choisie par le chirurgien, ce dernier doit, soit procéder à une perforation de. l'épineuse, soit procéder au sectionnement de celle-ci, ce qui ne va pas sans présenter divers inconvénients pour le patient. En tout état de cause, cet aspect de l'opération est particulièrement délicat à mettre en oeuvre à cause de la structure des cadres de 1'art antérieur. La présente invention permet de pallier cet inconvénient en proposant une traverse comportant une partie intermédiaire ajourée pour permettre le passage de l'épineuse. Dans un mode préféré de réalisation, l'ajour résulte de la conformation de la partie intermédiaire de la traverse, en fer à cheval, de manière à permettre le passage d'une épineuse du rachis.
Grâce à ces dispositions, et plus particulièrement grâce à la partie en fer à cheval de la traverse, on évite un sectionnement ou un perçage de 1'épineuse car la traverse "contourne" l'épineuse considérée.
Le cadre conforme à 1' invention peut également être utilisé dans d'autres opérations de chirurgie orthopédique réparatrice. Il peut ainsi être notamment utilisé pour le blocage de certaines articulations comme la hanche, le genou ou le coude.
La présente invention vise également d'une part, une plaque et, d'autre part, une traverse pour cadre de rigidification présentant les caractéristiques succinctement énoncées ci-dessus.
Les caractéristiques et avantages de 1' invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue en plan d'un cadre conforme à l'invention, implanté sur la partie inférieure du rachis,
- la figure 2 est une vue en coupe selon l'axe II- II de la figure 1 , - la figure 3 est une vue de détail de la surface de montage de la traverse illustrée en figure 1 , la traverse étant retournée,
- la figure 4 est une vue en perspective partielle du cadre illustré en figure 1 , - les figures 5a, 5b sont des vues de détail montrant la coopération d'un plot de montage avec la surface de montage d'une traverse, permettant un réglage de la portée des plaques par rapport à un axe, et
- les figures 6a et 6b sont des vues de détail montrant la coopération d'un plot de montage avec la surface de montage d'une traverse permettant un réglage de la position des plaques par rapport à un autre axe.
Le mode de réalisation choisi et décrit à l'appui des figures 1 à 4, du cadre conforme à l'invention, est destiné à rigidifier la charnière lombo-sacrée du rachis. En figure 1 , on reconnaît la sacrum S1 et les vertèbres lombaires L3-L5. Le cadre 20 comporte, ici, une plaque 21 et deux traverses référencées en 22, 23. On observe que des traverses 22, 23 présentent une dimension transversale différente, de telle sorte que les plaques 21 , qui sont identiques, peuvent avantageusement prendre une orientation oblique l'une par rapport à l'autre, de manière à être implantées aux endroits appropriés du sacrum S1 et des vertèbres lombaires L3, L4 et L5.
Les plaques 21 présentent une forme, et notamment un cintrage visibles sur la figure 2, adaptées a. la géométrie générale des trois lombaires et du sacrum considérés. Dans d'autres formes de réalisation, les plaques 21 pourront présenter un autre cintrage, voire être rectilignes, compte tenu des vertèbres ou des os sur lesquels elles seront destinées à être implantées. Eventuellement, ces plaques peuvent être fabriquées sur mesure, compte tenu de la géométrie rachidienne et d'autres particulatirés du patient à opérer.
Les plaques 21 comportent plusieurs séries de lumières 24, ayant une forme résultant de la juxtaposition longitudinale de plusieurs trous sécants, de manière à permettre le passage de vis de fixation 25, destinées à solidariser les plaques avec les vertèbres concernées ou le sacrum. Ces vis appelées vis pédiculaires, sont destinées à être montées, de façon connue en soi, dans le pédicule des vertèbres, avec une orientation telle que le canal vertébral ne soit pas atteint. Au niveau du sacrum, les lumières présentent la forme de trous simples 28.
Ces dispositions sont très connues de l'hoπime de l'art et n'ont pas à être décrites plus en détail ici.
Conformément à l'invention, chaque traverse 22, 23 comporte au moins une section de montage 35 comportant une surface de montage 30 de forme concave (non visible sur la figure 1 ) , tandis que chaque plaque comporte au moins un plot de montage 40, comportant lui-même une surface convexe de montage 41 , dont le rayon de courbure moyen est égal à ou plus petit que celui de la surface concave 30 (figures 3 et 4) .
Dans le mode de réalisation choisi et représenté, la surface de montage 30 est une surface concave torique, sensiblement symétrique par un rapport à un axe dit "transversal", parallèle à la plus grande dimension des traverses et portant la référence 31 sur les figures. La surface de montage 41 des plots de montage 40 est sensiblement spherique dans ce mode de réalisation, le rayon de la sphère étant sensiblement plus petit ici que le plus petit rayon de courbure de la surface torique 31.
Chaque plaque comporte ici deux plots de montage
40, tandis que chaque traverse 22, 23 comporte une surface de montage 30 agencée à chacune de ses deux extrémités. D'une manière générale, conformément à l'invention, la surface de montage de la ou des sections de montage des traverses est une surface concave qui peut avoir diverses formes géométriques. Dans le mode de réalisation préféré, on a vu qu'elle est torique, et symétrique par rapport à l'axe transversal 31 ; elle peut présenter tout autre forme concave. Elle peut être ainsi, par exemple, une surface résultant du déplacement spatial d'une portion de courbe plane génératrice concave, de préférence circulaire ou éliptique, parallèlement à elle-même le long d'une courbe directrice épi-cycloïdale, la direction des génératrices étant globalement perpendiculaire à celle de la courbe directrice. Elle peut aussi être spherique.
De même, d'une manière générale, la surface de montage 41 associée à chaque plot 40, est convexe mais de nature quelconque. En particulier, elle peut être de même nature que les trois surfaces courbes définies ci-dessus, étant précisé que son rayon de courbure moyen est égal ou plus petit que celui de ladite surface concave de montage associée aux traverses. Dans le mode de réalisation choisi et représenté, chaque plot de montage 40 présente un trou borgne taraudé 42 débouchant dans la surface convexe 41 , apte à coopérer avec une vis de blocage 43. Les surfaces toriques de montage 30 associées à chaque traverse 22, 23, s'étendent globalement selon l'axe transversal 31. Chaque section de montage 35 des traverses 22, 23 comporte une ouverture oblongue 33, qui s'étend selon l'axe 31, et traverse la surface torique 30. Ces ouvertures oblongues présentent une largeur sensiblement supérieure au diamètre du corps des vis de blocage 43.
On observe également que, conformément à une autre caractéristique de l'invention, les surfaces de montage 30 et 41 sont striées, les striures sur la surface convexe de montage 41 des plots 40 étant d'orientation sensiblement radiale, tandis que celles de la surface torique de montage 30 présentant une orientation sensiblement perpendiculaire à l'axe transversal 31.
Les plots présentent une hauteur de l'ordre de 7 mm dans le mode de réalisation chosi et représenté.
Les caractéristiques qui viennent d'être décrites permettent la coopération suivante : Lors de l'opération d'ostéosynthèse de la charnière lombo-sacrée illustrée en figure 1 , le chirurgien commence par fixer les plaques 21 au moyen de vis pédiculaires 25, comme illustré en figure 1. La position des plaques est déterminée par le chirurgien conformément à la géométrie des vertèbres, de manière à avoir meilleur appui possible des plaques 21 sur les vertèbres lombaires ainsi que sur le sacrum. Lors de cette implantation, le chirurgien n'a pas à rechercher des appuis pour les plaques appartenant à une même surface cylindrique dont la directrice correspondrait au cintrage desdites plaques. Il n'a à s'intéresser qu'à une bonne disposition des plaques, de manière à obtenir la meilleure rigidification possible du montage, et faire en sorte que l'implantation des vis pédiculaires 25 soit faite sans risque pour le patient. Ensuite, pour solidariser le cadre dans le sens transversal, le chirurgien présente alors les traverses 22, 23 comme illustré sur les dessins.
Grâce à la coopération des surfaces de montage, et notamment grâce au fait que le rayon moyen de la surface convexe de montage des plots est plus petit que ou, au plus égal à celui de la surface concave de montage des traverses
(dans le mode de réalisation ce rayon est plus petit), lesdites surfaces de montage peuvent coopérer de telle sorte qu'on peut déplacer la traverse par rapport aux plaques, en conservant entre les surfaces de montage concernées un contact au moins "linéique". En effet, le contact entre les surfaces de montage se fait au moins selon une portion de courbe et non ponctuellement, ce qui confère un appui provisoire de bonne qualité, au moins pendant le montage des vis de blocage.
En pratique, dans le mode de réalisation représenté, grâce à un aspect de l'invention, cette portion de courbe est matérialisée, du côté de la surface de montage concave des traverses, par l'une des striures d'orientation perpendiculaire par rapport à l'axe 31, et, du côté de la surface convexe des plots, par deux striures radiales, se trouvant à ce moment en regard de la striure considérée de la surface concave de montage de la traverse. Il en est de même sur chacun des plots avec lesquels coopère la traverse considérée (22 ou 23).
Cette coopération des striures permet, pour autant qu'une certaine pression soit appliquée, d'éviter un déplacement relatif de la traverse par rapport aux plaques. Le vissage des vis de blocage 43 peut alors avoir lieu, sans risque de déplacement de la traverse. Ce vissage provoque une immobilisation définitive de la traverse 22, 23 considérée par rapport aux plaques 21.
Dans le mode de réalisation représenté, on a choisi de fixer les traverses 22, 23 aux plaques 21 au moyen de vis de blocage 43. Cette caractéristique permet non seulement d'assurer la solidarisation des traverses 22, 23 aux plaques 21 , mais elle présente en outre les avantages suivants :
- lors de la phase de montage des traverses sur les plaques, après montage des plaques sur les os considérés, on peut, dans un premier temps, dit de "réglage" ne pas serrer les vis 43. On peut ainsi déplacer les traverses relativement aux plaques, tout en conservant un contact linéique entre les surfaces de montage, de manière à obtenir le meilleur appui possible ainsi que la position relative des divers éléments la plus adpatée au patient. On peut ensuite bloquer les vis lorsque la position optimale est trouvée,
- l'emploi de vis permet d'obtenir une pression de serrage particulièrement élevée. Ce dernier avantage se combine à celui de 1'emploi de striures sur les surfaces de montage. En effet, il est à noter tout d'abord que, de façon classique, les divers éléments du cadre, y compris les vis pédiculaires sont réalisées en titane pur conforme à la norme AFNOR T 40. Ce métal présente des qualités bien connues en chirurgie réparatrice et il est relativement mou. Par conséquent, en procédant au serrage de la vis de blocage 43, le chirurgien force les diverses arêtes des stries, qui ne s'interpénétrent pas pendant le temps de réglage mentionné plus haut, à s'interpénétrer pendant le serrage, ce qui favorise ie bon maintien de l'ensemble, et contribue, notamment pendant le temps de serrage, à empêcher tout déplacement accidentel des traverses par rapport aux plaques. On observe qu'à la fin du serrage le contact entre les surfaces de montage est devenu "surfacique".
Avantageusement, le titane constituant la traverse ou la plaque peut être choisi de telle sorte qu'il soit plus dur que l'autre élément, ce qui permet de favoriser l'interpénétration des striures pendant le temps de serrage, les arêtes dures des stries pénétrant relativement facilement dans la matière constituant les arêtes des stries de 1'autre élément réalisé en métal plus mou. Le blocage des éléments pendant l'opération délicate de serrage est ainsi encore mieux assuré.
On observe que la géométrie des surfaces de montage considérées et les ouvertures oblongues 33 permet les réglages suivants :
- comme les ouvertures oblongues 33 ont une dimension, dans le sens perpendiculaire à l'axe 31, sensiblement supérieures au diamètre du corps de vis 43, un déplacement relatif de la traverse 22 par rapport aux plaques 21, dans le sens longitudinal (axe II) peut avoir lieu. Les figures 6a et 6b illustrent entre autres ce réglage,
- un déplacement relatif de la traverse 22 ou 23 par rapport aux plaques 21 dans le sens de l'axe 31 peut également avoir lieu dans des limites imposées par la longueur des ouvertures oblongues 33. Les figures 5a et 5b illustrent entre autres ce réglage.
- les géométries concave (torique ici) et convexe (spherique ici) des surfaces de montage 30 et 41 permettent des débattements angulaires dans les trois directions entre les traverses 22, 23 d'une part, et les plaques 21.
En effet, grâce à la géométrie respective des surfaces de montage, les traverses 22, 23 peuvent prendre quasiment toutes positions angulaires autour de l'axe des vis de blocage, aucune limite théorique n'étant imposée dans ce mode de réalisation à ce réglage.
De plus, la traverse peut prendre par rapport à la plaque diverses positions angulaires par rapport aux deux autres axes de rotation, ce qui en chirurgie réparatrice, notamment du rachis, est particulièrement important.
Ainsi, la seconde rotation est schématisée sur les figures 3 et 4 par les flèches en traits fins portant la référence 50. Cette rotation est illustrée au niveau des portions de montage 35 des traverses et des plots de montage 40 par les figures 5a et 5b. En effet, ces figures illustrent non seulement la possibilité de régler la position transversale des traverses, mais également la rotation 50. Deux positions des plots de montage par rapport à la surface de montage des traverses sont illustrées. Il existe en réalité une infinité de positions intermédiaires, la géométrie torique de la surface de montage 30 de la section de montage 35 de la traverse et la géométrie spherique de la surface de montage 41 du plot 40 permettant de régler la position du plot par rapport à la section de montage 35, dans le sens transversal (axe 31) indépendamment de sa position angulaire, dans le sens de la flèche 50.
De même, une troisième rotation, transversale aux deux précédentes, est schématisée sur les figures 3 et 4 par la flèche 51. Les figures 6a et 6b illustrent cette rotation puisqu'elles montrent la coopération de la surface convexe 41 avec la surface concave 30 permettant de réaliser le réglage angulaire dans le sens de la flèche 51. On observe que ce réglage est indépendant du réglage de la position longitudinale de la traverse par rapport à la plaque illustrée sur ces mêmes figures, cette indépendance résultant des géométries convexe (ici spherique) et concave (ici torique) des surfaces de montage 41, 30 respectivement du plot 40 de la plaque 21 et de la section 35 des traverses 22, 23.
Il apparaît donc, par conséquent, que la géométrie du cadre 20 n'est nullement figée une fois pour toutes, mais peut varier dans les trois dimensions, dans les limites imposées par la géométrie des surfaces de montage, et, lorsque la fixation des plaques aux traverses se fait au moyen de vis de blocage, par celles du diamètre du corps de la vis de blocage d'une part, par les deux dimensions principales desdites ouvertures oblongues.
La forme torique de la surface de montage 30 disposée à chaque extrémité des traverses 22, 23, a été choisie, dans ce mode de réalisation, compte tenu de son encombrement minimal dans une direction perpendiculaire à l'axe transversal 31, et de la possibilité d'avoir une surface se développant selon une longueur relativement importante, dans la direction de l'axe 31. Dans le mode de réalisation choisi et représenté, la surface de montage 30 présente une dimension, dans le sens parallèle à l'axe 31, qui est de 17 mm, tandis que dans le sens transversal par rapport à l'axe 31, cette dimension est de l'ordre de 1 cm.
Les rayons de courbure de la surface torique sont : dans le sens de l'axe 31 : 20 mm, dans le sens transveral à cet axe : 6,5 mm. Dans ce mode de réalisation, la surface convexe associé aux plots de montage est spherique. Le plot présentant un diamètre de 10 mm, tandis que le rayon de la sphère est de l'ordre de 8 mm.
Dans ces conditions, il apparaît que dans le sens de la flèche 50, la plage de réglage de la traverse par rapport aux plots est de 30°, tandis que dans le sens de la flèche 52, la plage de réglage est de 15°.
On voit, dans ces conditions, que le chirurgien dispose ainsi d'une grande plage de rélglage dans des traverses par rapport aux plaques dans l'espace.
La présente invention permet de résoudre un autre problème qui s'est posé aux chirurgiens avec des traverses de l'état de la technique. En effet, il a été rappelé dans le préambule de la présente demande que ces traverses imposaient soit le perçage d'une épineuse, soit le sectionnement de celle-ci; lorsque cette dernière se trouve sur le passage- d'une traverse.
La présente invention permet de résoudre cet inconvénient en proposant des traverses comportant une portion 60 présentant un ajour. Celui est réalisé, ici, en conformant la portion 60 en fer à cheval, ce qui constitue de ce fait un logement 62, ici de 15mm de profondeur, permettant de loger l'épineuse 61, dans l'hypothèse où l'axe 31 traverse cette épineuse. Cette caractéristique est illustrée notamment au niveau de la vertèbre L4 sur les figures 1 et . D'autres avantages du cadre conforme à la présente invention ainsi que d'autres avantages du mode de réalisation décrit et représenté apparaîtront aux lecteurs chirurgiens. Bien entendu la présente invention ne se limite nullement au mode de réalisation choisi et représenté mais englobe toutes variantes à la portée de 1'homme de 1'art. En particulier, il a été mentionné que les plaques peuvent présenter toute longueur, forme et/ou cintrage susceptibles de permettre leur implantation à tout niveau du rachis. De même, la forme des divers éléments pourra être adaptée pour permettre le même type d'intervention sur des rachis d'animaux. Enfin, ce cadre peut être utilisé pour 1'ostéosynthèse d'autres os, ou pour bloquer des articulations telles que la hanche, le genou ou le coude. II pourra aussi être utilisé sur des os artificiels à des fins pédagogiques, notamment pour démonstration de la méthode chirurgicale.
Par ailleurs, les plaques qui ont été illustrées sur les figures comportent des lumières 24 de passage pour les vis pédiculaires 25. Au jour du dépôt de la présente demande de brevet, il est prévu d'utiliser, dans le futur, d'autres modes de fixation des plaques sur les os considérés.
Par conséquent, ces plaques pourront ne pas comporter de lumières de passage de vis pédiculaires illustrées sur les dessins, mais n'en resteront pas moins conformes à la présente invention si elles présentent un plot avec une surface de montage convexe.
De même, dans le mode de réalisation décrit, il a été prévu de fixer les traverses sur les plots de montage au moyen de vis de blocage 43. Ici encore, il est prévu dans l'avenir de fixer ces plaques par un autre moyen, auquel cas les ouvertures oblongues dans les traverses et le trou borgne taraudé dans le plot de montage n'auront peut être plus d'utilité. Par ailleurs, dans le mode de réalisation décrit, il a été prévu d'agencer les surfaces concaves de montage 30 sur les traverses et les surfaces convexes de montage 41 sur les plots. Dans d'autres modes de réalisation, il est envisagé d'inverser ces dispositions et de ménager la surface concave de montage sur les plots agencés sur les plaques, et une surface de convexe de montage sur les traverses.
De même, dans le mode de réalisation choisi et représenté, il est prévu que la surface de montage 30 est une surface concave de type torique, tandis que la surface de montage 41 des plots est convexe, de type spherique. Bien entendu la présente invention n'est nullement limitée à ce mode de réalisation. Seul compte le fait que les surfaces concave et convexe de montage puissent coopérer les unes avec les autres pour obtenir les latitudes de réglage souhaitées. En particulier, il est d'ores et déjà prévu, dans une variante de réalisation, d'agencer dans la section de montage des traverses, une surface de montage de type spherique en lieu et place de la surface de montage concave de type torique.

Claims

REVENDICATIONS 1. Cadre pour rigidification d'un os ou ensemble d'os, tel que le rachis, du genre comportant deux plaques (21) destinées à être fixées de part et d'autre d'un os ou ensemble d'os considérés et au moins deux traverses (22, 23) destinées à solidariser les plaques (21) l'une à l'autre dans le sens transversal, de manière à constituer le cadre (20), les plaques présentant une forme, et notamment un cintrage, globalement adaptées à l'os ou ensemble d'os considérés (S1, L3-L5), caractérisé en ce que chaque traverse (22, 23) comporte au moins une section de montage (35) comportant une surface de montage (30), tandis que chaque plaque (21) comporte au moins un plot de montage (40), présentant une surface de montage (41), l'une (30) desdites surfaces de montage étant concave, l'autre (41) étant convexe avec un rayon de courbure moyen égal à ou plus petit que celui de ladite surface concave (33), de telle sorte que la surface convexe de montage (41) est apte à coopérer avec la surface concave de montage (30).
2. Cadre pour rigidification d'un os ou ensemble d'os, tel que le rachis~,~ dτ-r~genre" compo~r ~~deux plaques (21) destinées à être fixées de part et d'autre d'un os ou ensemble d'os considérés et au moins deux traverses (22, 23) destinées à solidariser les plaques (21) l'une à l'autre dans le sens transversal, de manière à constituer le cadre (20), les plaques présentant une forme, et notamment un cintrage, globalement adaptées à l'os ou ensemble d'os considérés (51, L3, L5), caractérisé en ce que chaque traverse (22, 23) comporte au moins une section de montage (35) comportant une surface de montage (30) tandis que chaque plaque (21) comporte au moins un plot de montage (40) comportant une surface de montage (41), l'une (30) desdites surfaces de montage étant concave et torique, l'autre (41) étant convexe et spherique avec un rayon de courbure est égal ou plus petit que celui de ladite surface concave torique (30), de telle sorte que la surface convexe spherique de montage (41 ) est apte à coopérer avec la surface concave torique de montage (30).
3. Cadre de rigidification selon l'une quelconque des revendications 1, 2, caractérisé en ce que la surface convexe de montage (41 ) est agencée sur ledit plot de montage (40), tandis que la surface concave de montage (30) est agencée dans ladite section de montage (35) que comporte chaque traverse (22, 23).
4. Cadre selon l'une quelconque des revendications 3, 4, dans lequel les plaques comportent en outre des lumières (24) adaptées à permettre le passage de vis (25) destinées à la fixation desdites plaques sur le ou les os considérés (S1, L3-L5).
5. Cadre selon 1'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdites surfaces de montage (33, 41) sont striées.
6. Cadre selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la traverse (22, 23) respectivement la plaque (21), est réalisée en une matière -présentant une dureté supérieure à celle de la plaque (21), respectivement la traverse (22, 23).
7. Cadre selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le plot de montage comporte un trou borgne taraudé (42), débouchant dans ladite surface convexe (41) de montage, apte à coopérer avec une vis de blocage (43) .
8. Cadre selon l'une quelconque des revendiations 1 à 7, caractérisé en ce que ladite surface concave (30) s'étendant globalement selon un axe prédéteriné (31), la section de montage (35) de la traverse (22, 23) comporte une ouverture oblongue de montage (33), s'étendant selon ledit axe et traversant la surface concave (30).
9. Cadre selon 1'une quelconque des revendications
1 à 8, caractérisé en ce que la traverse comporte une partie intermédiaire (60) ajourée, de manière à permettre le passage d'une épineuse (61) du rachis.
10. Cadre selon 1'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la traverse comporte une partie intermédiaire (60) présentant une forme en fer à cheval, de manière à permettre le passage d'une épineuse (61) du rachis.
11. Plaque pour cadre de rigidification conforme à 1'une quelconque des revendications 1 â 10.
12. Traverse pour cadre de rigidification conforme à 1'une quelconque des revendications 1 à 10.
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