FR3039988A1 - EXPANDED SPRING INTERSOMATIC CAGE, DOUBLE-STRUCKED DOUBLE STRUCK HINGE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME - Google Patents
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Abstract
Cage intersomatique rachidienne (1-4) destinée à être implantée dans un corps osseux ou bien entre deux corps osseux adjacents, par exemple des corps vertébraux pour réaliser la fusion de ces derniers, caractérisée en ce que ladite cage intersomatique est composée d'une paroi externe à structures en treillis semi-rigide (2-1) caractérisée en ce que la dite paroi externe destinée à supporter la compression des corps osseux, d'un espace interne à structure en treillis souple exposé par une première face de fusion (2-2) destinée à venir en contact avec l'un des corps osseux(4-1), une seconde face de fusion (2-3), opposée à la précédente destinée à venir en contact avec l'autre corps osseux (4-2), lesdites faces de fusion sont disposées parallèlement sans contact de leurs faces internes (3-3) et d'un organe écarteur (2-4) en forme de coin de fente, caractérisé en ce que ledit organe écarteur (2-4) repousse les faces de fusion (2-2) (2-3) contre les corps osseux (4-1) (4-2).Spinal intersomatic cage (1-4) intended to be implanted in a bone body or between two adjacent bone bodies, for example vertebral bodies to effect the fusion of the latter, characterized in that said intervertebral cage is composed of a wall external device with semi-rigid lattice structures (2-1) characterized in that said external wall intended to support the compression of the bone bodies, of an internal space with a flexible lattice structure exposed by a first melting face (2- 2) intended to come into contact with one of the bone bodies (4-1), a second melting face (2-3), opposite to the previous one intended to come into contact with the other bone body (4-2 ), said melting faces are arranged parallel without contacting their inner faces (3-3) and a spacer member (2-4) in the shape of a wedge, characterized in that said spacer member (2-4) repels the melting faces (2-2) (2-3) against the bosse bodies ux (4-1) (4-2).
Description
Cage intersomatique rachidienne expansive, autobloquante à double structure en treillis et son procédé de fabricationExpandable spinal interbody cage, self-locking lattice with double lattice structure and method of manufacture
Description L’invention se rattache au secteur technique des implants rachidiens, et plus particulièrement l’invention concerne toute la famille des cages intersomatiques rachidiennes trouvant une application particulièrement avantageuse, mais non exclusivement, pour le traitement du rachis dégénératif, et notamment les ALIF ou « fusion lombaire antérieure », PLÎF ou «fusion lombaire postérieure », PLF ou « fusion postérolatérale »OLIF, TLIF ou « fusion lombaire inter somatique transforaminale », XLIF ou « fusion inter somatique latérale »TDR ou « remplacement de prothèse totale de disque », ACD ou « discectomie cervicale antérieure sans fusion », ACDF ou «discectomie cervicale antérieure avec fusion » afin de stabiliser les vertèbres lombaires et la charnière lombo-sacrée dans les traitements chirurgicaux des disques dégénératifs.Description The invention relates to the technical field of spinal implants, and more particularly the invention relates to the entire family of intersomatic spinal cages found a particularly advantageous application, but not exclusively, for the treatment of the degenerative spine, including ALIF or " anterior lumbar fusion, "PLIF or" posterior lumbar fusion ", PLF or" posterolateral fusion "OLIF, TLIF or" inter-somatic transforaminal lumbar fusion ", XLIF or" lateral somatic fusion "TDR or" total disc replacement ", ACD or "anterior cervical discectomy without fusion", ACDF or "anterior cervical discectomy with fusion" to stabilize the lumbar vertebrae and lumbosacral hinge in the surgical treatments of degenerative discs.
Une cage intersomatique, notamment pour le traitement du rachis dégénératif, est déjà connue. Elle comporte essentiellement une entretoise en forme de disque comprenant deux faces de base opposées sensiblement planes et parallèles et une paroi latérale reliant les deux faces de base. Cette entretoise est apte à être disposée entre les faces en regard des deux corps vertébraux respectivement de deux vertèbres consécutives, en remplacement du disque endommagé situé entre ces deux vertèbres, les deux faces de base de l'entretoise étant placées au contact des corps vertébraux. L'entretoise comporte en outre une cavité ouverte dans laquelle il est possible de placer un greffon osseux ou analogue dans le but de souder entre eux les deux corps vertébraux par ostéosynthèse.An interbody cage, especially for the treatment of the degenerative spine, is already known. It essentially comprises a disk-shaped spacer comprising two substantially flat and parallel opposed base faces and a side wall connecting the two base faces. This spacer is adapted to be disposed between the facing faces of the two vertebral bodies respectively of two consecutive vertebrae, replacing the damaged disc located between these two vertebrae, the two base faces of the spacer being placed in contact with the vertebral bodies. The spacer further comprises an open cavity in which it is possible to place a bone graft or the like in order to weld the two vertebral bodies together by osteosynthesis.
Les techniques actuelles de fabrication d’implants osseux (cage, plaque osseuse et structure) sont des techniques traditionnelles d’usinage, en général d’un bloc de plastic de typeCurrent techniques for manufacturing bone implants (cage, bone plate and structure) are traditional machining techniques, generally a plastic block of the type
PolyEtherEtherKetone (PEEK) ou PolyEtherKetoneEtherKetoneKetone (PEKEKK) ou Poly-L-Lactide-co-D, L lactide (PLDLLA) ou d’un bloc métallique de type acier inoxydable, titane, Cobalt Chrome ou Tantale. Ses techniques conventionnelles d’usinage sont limitées dans la réalisation des formes anatomiques complexes et ne peuvent pas réaliser des structures en treillis à l’intérieur des implants, d’où très peu d’implants osseux ont la forme exacte de l’os et des caractéristiques qui s’y approches.PolyEtherEtherKetone (PEEK) or PolyEtherKetoneEtherKetoneKetone (PEKEKK) or Poly-L-Lactide-co-D, L lactide (PLDLLA) or a metal block of stainless steel, titanium, Cobalt Chrome or Tantalum type. Its conventional machining techniques are limited in the realization of complex anatomical shapes and can not realize lattice structures inside implants, hence very few bone implants have the exact shape of the bone and characteristics that approach them.
Sachant que les alliages de titane ont un module d’élasticité au moins dix fois supérieur au module d’élasticité de l’os des vertèbres, cette discontinuité des propriétés mécaniques pose de sérieux problèmes d’usure prématurée de l’os.Knowing that titanium alloys have a modulus of elasticity at least ten times higher than the modulus of elasticity of vertebral bone, this discontinuity of mechanical properties poses serious problems of premature wear of the bone.
Les greffons osseux des vertèbres sont une substance visqueuse voire liquide. Certains cas de fuite d’une partie ou en totalité du greffon de la cavité centrale de la cage intervertébrale sont rapportés dans des études cliniques. Dans ce cas l’ostéosynthèse n’est plus assurée, une nouvelle intervention chirurgicale est nécessaire. L'état de la technique peut être défini par trois catégories de brevets :The bone grafts of the vertebrae are a viscous or even liquid substance. Some cases of leakage of part or all of the graft of the central cavity of the intervertebral cage are reported in clinical studies. In this case the osteosynthesis is no longer ensured, a new surgical procedure is necessary. The state of the art can be defined by three categories of patents:
Des brevets d’implants réalisés par usinage, citons le brevet «Expandable Self-Anchoring Interbody Cage for Orthopédie Applications» de Arno Sungarian, Philip Kuszpa, W.Riley Allen, Bradley Cole déposé le 13 février 2013 sous le US 13/766,562 et publié le 20 juin 2013 sous le No. US20150134e79 A2Patents for implants made by machining include the patented "Expandable Self-Anchoring Interbody Cage for Orthopedics Applications" by Arno Sungarian, Philip Kuszpa, W.Riley Allen, Bradley Cole filed on February 13, 2013 under US 13 / 766,562 and published June 20, 2013 under No. US20150134e79 A2
Les brevets d’implants osseux réalisés par fabrication additive (impression 3d), nous citons le brevet de Renovis Surgical Technologies Inc, publié le 29 janvier 2015 sous le numéro WO2010146383A1.The bone implant patents made by additive manufacturing (3D printing), we quote the patent of Renovis Surgical Technologies Inc, published on January 29, 2015 under the number WO2010146383A1.
Les brevets d’implants osseux avec un système de blocage, nous citons le brevet « Spinal cage having déployable member » de Theken Spine LLc, publié le 05 février 2013 sous le numéro US8366774 B1The patent of bone implants with a locking system, we quote the patent "Spinal cage having deployable member" of Theken Spine LLc, published on February 05, 2013 under the number US8366774 B1
Tous ces brevets décrivent des moyens et des méthodes de réalisation de cage lombaire ou une façon de fixation de ladite cage, mais aucun de ces brevets ne suggère la possibilité de réaliser une cage intersomatique rachidienne de forme morphologique, expansive, autobloquante à double structure en treillis l'objet de la présente invention.All these patents describe means and methods for making a lumbar cage or a way of fixing said cage, but none of these patents suggests the possibility of making a spinal interbody cage of morphological shape, expansive, self-locking double lattice structure the subject of the present invention.
Plusieurs publications traitent du sujet de la fabrication additive d’implants osseux, les plus pertinentes des publications sont : « SLM Produced Porous Titanium Implant Improvement for Enhanced Vascularisation and Osteoblast Seeding» publiée le 02 avril 2015 décembre 2014 dans International Journal of Molecular Sciences. « Potential Use of Porous Titanium-Niobium Alloy in Orthopédie Implants : Préparation and Experimental Study of Its Biocompatibility In Vitro » publié le 19 novembre 2013 dans la revue POSEIDON Journal « Fabrication of Bioactive Porous Ti Métal with Structure Similar to human Cancellous Bone by Sélective Laser Melting” Publié le 2 décembre 2010 dans la revue PLOS ONE. « Rapid Prototypping: Porous Titanium Alloy Scaffolds produced by Sélective Laser Melting (SLM) for Bone Tissue Engineering » publié le 22 février 2009 lors du 55th Annual Meeting ofthe Orthopaedic Research Society (ORS)Several publications deal with the subject of additive manufacturing of bone implants, the most relevant publications are: "SLM Produced Porous Titanium Implant Improvement for Enhanced Vascularization and Osteoblast Seeding" published on April 02, 2015 December 2014 in International Journal of Molecular Sciences. "Potential Use of Porous Titanium-Niobium Alloy in Orthopedics Implants: Preparation and Experimental Study of Its Biocompatibility in Vitro" published November 19, 2013 in the journal POSEIDON Journal "Manufacturing of Bioactive Porous Ti Metal with Structure Similar to human Cancellous Bone by Selective Laser Melting "Posted December 2, 2010 in the magazine PLOS ONE. Rapid Prototypping: Porous Titanium Alloy Scaffolds Produced by Selective Laser Melting (SLM) for Bone Tissue Engineering Published February 22, 2009 at the 55th Annual Meeting of the Orthopedic Research Society (ORS)
Toutes les publications s'accordent sur les avantages indéniables de la réalisation d’implants osseux par fabrication additive dans des matériaux bio compatibles de type TÎ6AI4V dans différents grades.All the publications agree on the undeniable advantages of the realization of bone implants by additive manufacturing in T matériaux6AI4V compatible organic materials in different grades.
En effet, la fabrication additive et pour certaines technologies additives précisément (SLM, EBM, SLA) présentent plusieurs possibilités de contrôle de la géométrie, de la porosité, de l’interconnectivité et l’architecture 3D par des changements dans les paramètres de fabrication, citons les principaux paramètres pour la technologie de fusion laser sélective: - la puissance des lasers - la vitesse de scan - le diamètre du spot - la stratégie de parcours du laser - le recouvrement entre deux point de fusion - l’épaisseur des couches de la poudreIndeed, the additive manufacturing and for some additive technologies precisely (SLM, EBM, SLA) present several possibilities of control of the geometry, the porosity, the interconnectivity and the 3D architecture by changes in the manufacturing parameters, The main parameters for the selective laser fusion technology are: - the power of the lasers - the scan speed - the spot diameter - the laser scanning strategy - the overlap between two melting points - the thickness of the layers of the laser powder
Le procédé de fusion laser sélective de poudre métallique en terminologie anglaise « Sélective Laser Melting(SLM), la dénomination SLM sera maintenue dans tout le texte du brevet. SLM est un procédé utilisé pour la fabrication de composants complexes en trois dimensions à partir de poudres de métal, de céramique ou poudres polymère. La technologie est mature et déjà utilisée dans l’industrie aéronautique et le médical pour fabriquer des composants complexes présentant de hautes densités et homogénéité. Nous citons un des premiers brevets de l’institut Fraunhofer en Allemagne, déposé le 27 oct. 1997 sous le numéro WO1998024574A1, qui décrit le procédé SLM d’une façon plus précise.The Selective Laser Melting (SLM) selective metal powder laser melting process, the SLM name will be maintained throughout the patent text. SLM is a process used to manufacture complex three-dimensional components from metal powders, ceramic or polymer powders. The technology is mature and already used in the aerospace and medical industries to manufacture complex components with high densities and homogeneity. We cite one of the first patents of the Fraunhofer Institute in Germany, filed Oct. 27, 1997 under the number WO1998024574A1, which describes the SLM process in a more precise way.
La présente invention décrit une cage intersomatique rachidienne expansive, autobloquante à double structure en treillis et son procédé de réalisation par fabrication additive.The present invention describes an expansive spinal interstitial cage, self-locking with a double lattice structure and its method of production by additive manufacturing.
Cage intersomatique rachidienne de forme anatomique destinée à être implantée dans un corps osseux ou bien entre deux corps osseux adjacents, par exemple des corps vertébraux pour réaliser la fusion de ces derniers, caractérisée en ce que ladite cage intersomatique est composée 1- d’une paroi externe à structures en treillis semi-rigide, ladite paroi externe destinée à supporter la compression des corps osseux, 2- d’un espace interne à structure en treillis souple exposé par une première face de fusion destinée à venir en contact avec l’un des corps osseux, une seconde face de fusion, opposée à la précédente destinée à venir en contact avec l’autre corps osseux, lesdites faces de fusion sont disposées parallèlement sans contact de leurs faces internes, 3- d’un organe écarteur en forme de coin de fente, caractérisé en ce que ledit organe écarteur repousse les faces de fusion contre les corps osseux assurant ainsi l’expansion et le blocage de ladite cage intersomatique.A spinal interbody cage of anatomical shape intended to be implanted in a bone body or between two adjacent bone bodies, for example vertebral bodies for effecting the fusion of the latter, characterized in that said intersomatic cage is composed of a wall 1 external to semi-rigid lattice structures, said outer wall intended to support the compression of the bone bodies, 2- an internal space with flexible lattice structure exposed by a first melting face intended to come into contact with one of bone body, a second melting face, opposite to the previous one intended to come into contact with the other bone body, said melting faces are arranged parallel without contact with their inner faces, 3- a wedge-shaped spacer member slit, characterized in that said spacer member pushes the melting faces against the bone bodies thereby ensuring the expansion and blocking of the ladi the intervertebral cage.
Cage intersomatique rachidienne, dans laquelle les faces de fusions sont expansives par un organe écarteur.Intersomatic spinal cage, in which the fusion faces are expansive by a spacer member.
Cage intersomatique rachidienne, caractérisée en ce que la paroi externe est une armature de précontraintes.Spinal intersomatic cage, characterized in that the outer wall is an armature of prestresses.
Cage intersomatique rachidienne, caractérisée en ce que les extrémités des intersections du treillis poreux de la surface des faces de fusion sont en forme de pics pyramidaux,Spinal intersomatic cage, characterized in that the ends of the intersections of the porous lattice of the surface of the melting faces are in the form of pyramidal peaks,
La réalisation d’une telle cage intersomatique, selon l’invention, est obtenue selon le flux d’exécution suivant : 1 - Acquisition numérique de la zone de travail, pour l’exemple et à titre illustratif non limitatif, un disque intervertébral dégénératif est numérisé par imagerie à résonance magnétique (IRM), 2- Interprétation de l’IRM pour analyser la structure de l’os et sa densité. 3- Un logiciel de conception en trois dimensions est utilisé pour reprendre les contours et les dimensions du disque intervertébral afin de générer une silhouette 3D optimisée dudit disque. 4- Délimitations de la paroi externe de la cage intersomatique et délimitation de la cavité interne 5- Réalisation en trois dimensions de l’implant osseux avec les doubles structures en treillis respectivement pour la paroi externe et la zone interne 6- Réalisation de l’implant osseux dans un équipement industriel, caractérisé en ce qu’il est effectué par empilement de couches de poudres métalliques ou non métalliques, fusionnées sélectivement par concentration d’une source d’énergie modulable. 7- Pose de la cage intersomatique entre les vertèbres et sa fixation par l’introduction d’un organe écarteur entre les faces de fusion.The realization of such an intersomatic cage, according to the invention, is obtained according to the following flow of execution: 1 - Digital acquisition of the working area, for the example and by way of non-limiting illustration, a degenerative intervertebral disc is Magnetic resonance imaging (MRI). 2- Interpretation of MRI to analyze bone structure and density. 3- A three-dimensional design software is used to recover the contours and dimensions of the intervertebral disc to generate an optimized 3D silhouette of said disc. 4- Delimitation of the outer wall of the interbody cage and delineation of the internal cavity 5- Three-dimensional realization of the bone implant with the double lattice structures respectively for the outer wall and the inner zone 6- Implantation of the implant bone in an industrial equipment, characterized in that it is carried out by stacking layers of metallic or non-metallic powders, selectively fused by concentration of a modulable energy source. 7- Installation of the intervertebral cage between the vertebrae and its fixation by introducing a spacer member between the melting faces.
Le système d’expansion des faces de fusion est composé par un organe écarteur en forme de coin de fente, introduit dans l’espace interne des faces de fusions, lors de son passage entre les faces internes des faces de fusion ledit organe écarteur repousse les faces de fusions contre la face supérieure de la vertèbre inférieure et contre la face inférieure de la vertèbre supérieure.The expansion system of the melting faces is composed of a spacer member in the form of a slot wedge, introduced into the internal space of the melting faces, during its passage between the inner faces of the melting faces, said spacer member pushes back the faces of fusions against the upper face of the lower vertebra and against the underside of the superior vertebra.
Le système autobloquant, caractérisé en ce que les extrémités des intersections du treillis poreux des surfaces externes des deux faces de fusion sont en forme de pics pyramidaux. Lesdits pics pyramidaux viennent s’enfoncer dans la face supérieure de la vertèbre inférieure et dans la face inférieure de la vertèbre supérieure sous la contrainte de poussée de l’organe écarteur, ce mode de blocage présente l’avantage de grandes surfaces d’accroche entre la cage intersomatique et les vertèbres. Lesdites surfaces d’accroche sont tapissées de pics qui sont introduits dans les vertèbres ce qui favorise l’oséintégration et l’ostéosynthèse par la colonisation rapide des pores internes de la cage intersomatique.The self-locking system, characterized in that the ends of the intersections of the porous lattice of the outer surfaces of the two melting faces are in the form of pyramidal peaks. Said pyramidal peaks are sinking into the upper face of the lower vertebra and into the lower face of the upper vertebra under the thrust stress of the spacer member, this locking mode has the advantage of large gripping surfaces between the interbody cage and vertebrae. These attachment surfaces are lined with peaks that are introduced into the vertebrae which promotes osteointegration and osteosynthesis by rapid colonization of the internal pores of the intervertebral cage.
La paroi externe de la cage intersomatique, tel que décrit dans l’invention est destinée à supporter les fortes compressions des corps osseux, dans le cas présent, la compression des vertèbres d’où sa forme en armature de précontraintes à structures de treillis semi-rigide.The outer wall of the intervertebral cage, as described in the invention, is intended to withstand the strong compressions of the bone bodies, in this case the compression of the vertebrae, hence its shape in the framework of prestresses with semi-lattice structures. rigid.
La structure en treillis souple des faces de fusion présente une porosité avantageuse comprise entre 45 % et 90 %, une taille des pores comprise entre 70pm et 900pm et une distribution des pores comprise entre 300 pm et 850pm avec une interconnectivité totale. Dans un autre mode de réalisation préférentiel, la structure en treillis souple des faces de fusion présente une porosité comprise entre 65% et 85 %, une taille des pores comprise entre 100pm et 650pm avec une distribution de la porosité comprise entre 450pm et 700pm et une interconnectivité totale. Ses valeurs sont proches des caractéristiques de la microarchitecture de l’os au niveau des vertèbres.The flexible lattice structure of the melting faces has an advantageous porosity of between 45% and 90%, a pore size of between 70 μm and 900 μm and a pore distribution of between 300 μm and 850 μm with total interconnectivity. In another preferred embodiment, the flexible lattice structure of the melting faces has a porosity of between 65% and 85%, a pore size of between 100 μm and 650 μm with a porosity distribution of between 450 μm and 700 μm and a total interconnectivity. Its values are close to the characteristics of the microarchitecture of the bone in the vertebrae.
La structure en treillis semi-rigide de la paroi externe, présente une porosité avantageuse comprise entre 10% et 70%, une taille des pores comprise entre 300pm et 900pm et une distribution des pores comprise entre 500pm et 2000pm avec une interconnectivité totale. Dans un autre mode de réalisation préférentiel, la structure en treillis semi-rigide de la paroi externe présente une porosité comprise entre 25% et 45%, une taille des pores comprise entre 450pm et 650pm et une distribution des pores comprise entre 800pm et 1800pm avec une interconnectivité totale.The semi-rigid lattice structure of the outer wall has an advantageous porosity of between 10% and 70%, a pore size of between 300 μm and 900 μm and a pore distribution of between 500 μm and 2000 μm with total interconnectivity. In another preferred embodiment, the semi-rigid lattice structure of the outer wall has a porosity of between 25% and 45%, a pore size of between 450 μm and 650 μm and a pore distribution of between 800 μm and 1800 μm with total interconnectivity.
Cage intersomatique rachidienne, selon l’invention, se caractérise en ce que la pose de ladite cage se fasse sans greffon ceci est dû à la structure alvéolaire interne des faces de fusion. Ce mode de pose de cage intersomatique sans greffon apporte une solution aux problèmes liés à la fuite du greffon.Spinal interbody fusion cage, according to the invention, is characterized in that the laying of said cage is done without grafting this is due to the internal honeycomb structure of the melting faces. This method of placement of interbody cage without graft provides a solution to the problems related to the escape of the graft.
Cage intersomatique rachidienne, selon l’invention, se caractérise en ce que ladite cage intersomatique est de forme anatomique. La réalisation de formes amorphes, anatomiques et complexes est due aux avantages de fabrication du procédé additif.Spinal interbody fusion cage, according to the invention, is characterized in that said intersomatic cage is anatomically shaped. The realization of amorphous, anatomical and complex forms is due to the manufacturing advantages of the additive process.
Cage intersomatique rachidienne, selon l’invention, se caractérise en ce que ladite cage intersomatique ait une déformation élastique homogène à la zone d’implantation. Les modules d’élasticité, selon l'invention, sont calculés lors de l’interprétation de l’IRM du patient et ceci par l’évaluation de la masse osseuse et la microarchitecture par une mesure de la densité osseuse (DMO).La valeur de densité et la microarchitecture des vertèbres adjacentes conditionnent les valeurs du module d’élasticité de la cage intersomatique. Lesdits modules d’élasticité sont directement liés aux paramètres de génération de la structure en treillis pour les faces de fusion de ladite cage intersomatique. Dans un mode de réalisation préférentiel, le module d'élasticité des faces de fusion est compris entre 10Gpa et 30Gpa et le module d’élasticité de la paroi externe est compris entre 30Gpa et 70Gpa assurant une continuité des propriétés mécaniques de l’os, ces valeurs non limitatives correspondent à une DMO normale.Spinal intersomatic cage, according to the invention, is characterized in that said intersomatic cage has an elastic deformation homogeneous to the implantation zone. The elastic moduli according to the invention are calculated during the interpretation of the MRI of the patient and this by the evaluation of the bone mass and the microarchitecture by a measurement of the bone density (BMD) .The value density and microarchitecture of the adjacent vertebrae condition the values of the modulus of elasticity of the intervertebral cage. Said elasticity modules are directly related to the generation parameters of the lattice structure for the melting faces of said intersomatic cage. In a preferred embodiment, the modulus of elasticity of the melting faces is between 10Gpa and 30Gpa and the modulus of elasticity of the outer wall is between 30Gpa and 70Gpa ensuring a continuity of the mechanical properties of the bone, these Non-limiting values correspond to a normal BMD.
Cage intersomatique rachidienne, selon l’invention, réalisée par empilement de couches de poudre métallique ou non métallique, fusionnés sélectivement, dans le cas de poudre métallique d’alliage de titane/aluminium/vanadium l’épaisseur des couches est généralement de 30pm. Une des techniques de fabrication additive sélectionnée pour la présente invention est la technologie SLM, ce mode de réalisation n’est pas limitatif, d’autres technologies de dépôt peuvent être déployéesSpinal intersomatic cage, according to the invention, made by stacking layers of metal or non-metallic powder, selectively fused, in the case of titanium / aluminum / vanadium metal powder, the thickness of the layers is generally 30 μm. One of the additive manufacturing techniques selected for the present invention is SLM technology, this embodiment is not limiting, other deposition technologies can be deployed.
Procédé de fabrication de cage intersomatique, selon l’invention, caractérisé en ce qu’il est effectué par empilement de couches de poudres métalliques ou non métalliques, fusionnées sélectivement par concentration d’une source d’énergie modulable. Les paramètres de modularité sont la puissance des lasers, la vitesse de scan et le diamètre du spot.A method of manufacturing an interbody cage, according to the invention, characterized in that it is carried out by stacking layers of metallic or non-metallic powders, selectively fused by concentration of a modulable energy source. The modularity parameters are the power of the lasers, the scan speed and the spot diameter.
Le matériau utilisé pour la réalisation de ladite cage intersomatique est un matériau biocompatible de métal pur ou d’alliages métalliques de type Chrome cobalt, tantale, niobium, des composés métallo céramique ou organo-métal ou organo céramique ou une combinaison organo-céramique métal.The material used for the production of said intersomatic cage is a biocompatible material of pure metal or metal alloys of the cobalt, tantalum, niobium chromium type, metallo-ceramic or organo-metal or organo-ceramic compounds or an organo-ceramic metal combination.
Dans un mode de réalisation préférentiel, trois alliages de matériaux ont été sélectionnés : un alliage Titane Aluminium vanadium Ti6AI4V de grade 23, avec un taux d’oxygène < 0.2 %,In a preferred embodiment, three alloys of materials have been selected: a titanium alloy aluminum vanadium Ti6Al4V grade 23, with an oxygen content <0.2%,
Une combinaison d’un alliage de titane mélangé avantageusement avec un matériau à base de zircone.A combination of a titanium alloy advantageously mixed with a zirconia-based material.
Une combinaison d’un alliage de titane mélangé avantageusement avec un alliage à base de nickel.A combination of a titanium alloy advantageously mixed with a nickel-based alloy.
Et dans un autre mode de réalisation préférentiel, un matériau biocompatible contenant un matériau composite binaire zircone/titane avec des concentrations de poudre de zircone comprise entre 0,5 % et 15%. L'invention sera maintenant décrite plus en détail à l'aide des dessins qui illustrent une forme de réalisation d'une cage intersomatique rachidienne expansive, autobloquante à double structure en treillis suivant l’invention.And in another preferred embodiment, a biocompatible material containing a zirconia / titanium binary composite material with zirconia powder concentrations of between 0.5% and 15%. The invention will now be described in more detail with the aid of the drawings which illustrate an embodiment of an expansive, self-locking, lattice-type interbody spline cage according to the invention.
Dans les dessins :In the drawings:
Fig-1 illustre le flux d’exécution du mode de réalisation de ladite cage intersomatique.Fig-1 illustrates the flow of execution of the embodiment of said intersomatic cage.
Fig-2 illustre les différents composants de ladite cage intersomatique : paroi externe à structures en treillis semi-rigide, espace interne s à structures en treillis souple et l’organe écarteur.FIG. 2 illustrates the various components of said intersomatic cage: outer wall with semi-rigid lattice structures, internal space with flexible lattice structures and the spacer member.
Fig-3 illustre le système d’expansion de ladite cage intersomatique.Fig-3 illustrates the expansion system of said intersomatic cage.
Fig-4 illustre le système de fixation et de blocage de ladite cage intersomatique.Fig-4 illustrates the system for securing and locking said intersomatic cage.
Cage intersomatique rachidienne (1-4) destinée à être implantée dans un corps osseux ou bien entre deux corps osseux adjacents (1-5), par exemple des corps vertébraux (4-1) (4-2) pour réaliser la fusion de ces derniers, caractérisée en ce que ladite cage intersomatique est réalisée selon le flux d’exécution suivant : 1- Acquisition numérique de la zone de travail (1-1), dans ce mode d’illustration un disque intervertébral dégénératif (1-2) est numérisé par imagerie à résonance magnétique (IRM). 2- Interprétation de l’IRM pour analyse de la structure de l’os et mesure de la densité osseuse (DMO). 3- Un logiciel de conception en trois dimensions est utilisé pour reprendre les contours et les dimensions du disque intervertébral (1-2) pour générer une silhouette 3D optimisée (1-3) dudit disque (1-2). 4- Délimitations de la paroi externe (2-1) et de la cavité interne (2-3). 5- Génération de l’implant osseux (1-4) avec les doubles structures poreuses respectivement semi-rigide pour la paroi externe (2-1) et souple pour les faces de fusion (2-2) (2-3). 6- Pose de la cage intersomatique (1-5) entre les vertèbres adjacentes (4-1) (4-2) et sa fixation par l’introduction d'un organe écarteur (2-4) entre les faces de fusions (2-2) (2-3).Spinal intersomatic cage (1-4) intended to be implanted in a bone body or between two adjacent bone bodies (1-5), for example vertebral bodies (4-1) (4-2) for effecting the fusion of these latter, characterized in that said intersomatic cage is made according to the following flow of execution: 1- Digital acquisition of the working area (1-1), in this embodiment a degenerative intervertebral disk (1-2) is digitized by magnetic resonance imaging (MRI). 2- Interpretation of MRI for analysis of bone structure and measurement of bone density (BMD). 3- A three-dimensional design software is used to recover the contours and dimensions of the intervertebral disk (1-2) to generate an optimized 3D silhouette (1-3) of said disk (1-2). 4- Delimitation of the outer wall (2-1) and the internal cavity (2-3). 5- Generation of the bone implant (1-4) with the double porous structures respectively semi-rigid for the outer wall (2-1) and flexible for the melting faces (2-2) (2-3). 6- Installation of the intervertebral cage (1-5) between the adjacent vertebrae (4-1) (4-2) and its fixation by the introduction of a spacer member (2-4) between the fusions faces (2 -2) (2-3).
Une cage intersomatique telle que décrite dans la présente invention est de forme anatomique comme illustré en fig-2, se caractérise en ce que la cage intersomatique est composée 1- d’une paroi externe à structures poreuses semi-rigide (2-1), caractérisée en ce que ladite paroi externe destinée à supporter la compression des corps osseux, dans le cas de l’exemple de la présente invention deux vertèbres adjacentes (4-1) (4-2) à un disque intervertébral (1-2). 2- d’un espace interne à structure en treillis souple exposé par une première face de fusion (2-2) destinée à venir en contact avec l’un des corps osseux (4-1), une seconde face de fusion (2-3), opposée à la précédente destinée à venir en contact avec l’autre corps osseux(4-5), lesdites faces de fusion (2-2) (2-3) sont disposées parallèlement sans contact de leurs faces internes(3-3), 3- d’un organe écarteur (2-4) en forme de coin à fendre , caractérisé en ce que ledit organe écarteur (2-4) repousse les faces de fusion(2-2)(2-3) contre les corps osseux (4-1)(4-2) après son introduction par un orifice muni d'un système de guidage avantageusement disposé afin d’assurer le passage de l’organe écarteur (2-4) au milieu des faces de fusions (2-2) (2-3)An intersomatic cage as described in the present invention is of anatomical shape as illustrated in FIG. 2, is characterized in that the intersomatic cage is composed of an external wall with semi-rigid porous structures (2-1), characterized in that said outer wall for supporting the compression of the bone bodies, in the case of the example of the present invention two adjacent vertebrae (4-1) (4-2) to an intervertebral disc (1-2). 2- an internal space with flexible lattice structure exposed by a first melting face (2-2) intended to come into contact with one of the bone bodies (4-1), a second melting face (2- 3), opposite to the preceding one intended to come into contact with the other bone body (4-5), said melting faces (2-2) (2-3) are arranged parallel without contact with their internal faces (3- 3), 3- a separating member (2-4) wedge-shaped split, characterized in that said spacer member (2-4) pushes the melting faces (2-2) (2-3) against the bone bodies (4-1) (4-2) after its introduction through an orifice provided with a guide system advantageously arranged to ensure the passage of the spacer member (2-4) in the middle of the merging faces (2-2) (2-3)
Pour une meilleure compréhension de la présente invention, une coupe longitudinale de la cage intersomatique comme indiqué en fig-3, illustre bien le système d’expansion (3-6) des faces de fusion (2-2) (2-3). L’organe écarteur (3-5) est introduit dans l’espace (3-3) situé en interne des faces de fusions (2-2) (2-3), à son passage et avec sa forme en coin de fente, ledit organe écarteur (3-5) repousse les faces de fusions (2-2) (2-3) contre la face supérieure de la vertèbre inférieure (4-2) et contre la face inférieure de la vertèbre supérieure (4-1).For a better understanding of the present invention, a longitudinal section of the intersomatic cage as shown in Fig-3, illustrates the expansion system (3-6) of the melting faces (2-2) (2-3). The spacer member (3-5) is introduced into the space (3-3) located internally of the merging faces (2-2) (2-3), as it passes and with its wedge-shaped shape, said spacer member (3-5) pushes the merging faces (2-2) (2-3) against the upper face of the lower vertebra (4-2) and against the lower face of the upper vertebra (4-1) .
Une coupe longitudinale de la cage intersomatique installée entre deux vertèbres comme indiqué en fig-4, illustre bien le système autobloquant, caractérisé en ce que les extrémités des intersections du treillis poreux des surfaces externes (4-3) et (4-5) des deux faces de fusion (2-2) (2-3) sont en forme de pics pyramidaux (4-6). Les dits pic pyramidaux (4-6) viennent s’enfoncer dans la face supérieure de la vertèbre inférieure (4-2) et dans la face inférieure de la vertèbre supérieure (4-1) sous la contrainte de poussée de l’organe écarteur (3-5), ce mode de blocage présente l’avantage des grandes surfaces d’accroche (4-3) (4-5) entre la cage intersomatique (1-4) et les vertèbres (4-1) (4-2). Lesdites surfaces d’accroche (4-3) (4-5) sont tapissés de pics qui sont introduits dans les vertèbres ce qui favorise avantageusement l’oséintégration et l’ostéosynthèse par la colonisation rapide des pores (3-2) de la cage intersomatique.A longitudinal section of the intervertebral cage installed between two vertebrae as shown in FIG. 4 illustrates the self-locking system, characterized in that the ends of the intersections of the porous lattice of the external surfaces (4-3) and (4-5) of the two melting faces (2-2) (2-3) are in the form of pyramidal peaks (4-6). The so-called pyramidal peaks (4-6) are sinking into the upper face of the lower vertebra (4-2) and into the lower face of the upper vertebra (4-1) under the thrust stress of the retractor member (3-5), this blocking mode has the advantage of large hooking surfaces (4-3) (4-5) between the intervertebral cage (1-4) and the vertebrae (4-1) (4-5). 2). These attachment surfaces (4-3) (4-5) are lined with peaks that are introduced into the vertebrae, which advantageously promotes osteointegration and osteosynthesis by rapid colonization of the pores (3-2) of the cage interbody.
Les avantages ressortent bien de la description, en particulier on souligne et on rappelle la possibilité du contrôle de l’élasticité de ladite cage intersomatique dans ses deux zones (paroi externe, espace interne) en fonction du milieu implantaire par le biais du contrôle des structures en treillis, la pose de la cage sans greffon, la fixation de la cage par un système d’expansion et le blocage de la cage par un lit de pics pyramidaux.The advantages are apparent from the description, in particular it is emphasized and recalled the possibility of controlling the elasticity of said interbody cage in its two zones (outer wall, internal space) depending on the implant medium through the control of structures in latticework, laying the cage without graft, fixing the cage by an expansion system and blocking the cage by a bed of pyramidal peaks.
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