BRPI0611090A2 - prótese de disco intervertebral - Google Patents

Abstract

A presente invenção refere-se a uma prótese de disco intervertebral que compreende primeiro e segundo elementos articulados em que um dos elementos inclui uma Iingúeta articulada e a outro elemento inclui uma ranhura adaptada para receber a lingúeta. Os primeiro e segundo elementos são adaptados para serem móveis um em relação ao outro em vários planos.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PRÓTESEDE DISCO INTERVERTEBRAL".

Campo Técnico da Invenção

A presente invenção refere-se a um campo de implantes da jun-ta artificial ou próteses da junta. Em um aspecto, a invenção refere-se aosimplantes espinhais e, mais particularmente, aos implantes compreendendopróteses de disco intervertebral qüe proporciona a estabilização espinhaldinâmica.

Descrição da Técnica Anterior

A espinha é uma estrutura complicada que compreende várioscomponentes anatômicos, que, embora sendo extremamente flexíveis, proveestrutura e estabilidade ao corpo. A espinha é feita de vértebras, cada qualtendo um corpo ventral de um formato geralmente cilíndrico. As superfíciesopostas dos corpos vertebrais adjacentes são conectadas juntas e separa-das por discos intervertebrais (ou "discos"), consistindo em um material fi-brocartilagenoso. Os corpos vertebrais são também conectados entre si porum arranjo complexo de ligamentos que atuam juntos para limitar o movi-mento excessivo e proporcionar a estabilidade. Uma espinha estável é im-portante para prevenir uma dor incapacitante, deformidade progressiva ecomprometimento neurológico.

A anatomia da espinha permite movimento (translação e rotaçãoem uma direção positiva e negativa ) que ocorre sem muita resistência po-rém quando a faixa de movimento atinge os limites fisiológicos, a resistênciaao movimento gradualmente aumenta para trazer o movimento para umaparada gradual e controlada.

Os discos intervertebrais são estruturas altamente funcionais ecomplexas. Eles contêm uma substância de proteína hidrofílica que é capazde atrair a água, aumentando deste modo o seu volume. A proteína, tambémchamada de "pulposis nucleus", é circundada e contida por uma estruturaligamentosa chamada de annulus fibrosis. A função principal dos discos éportar carga e movimentar. Através da sua função de portar o peso, os dis-cos transmitem as cargas de um corpo vertebral para o seguinte enquantoprovendo um amortecedor entre os corpos adjacentes. Os discos permitem omovimento ocorrer entre os corpos vertebrais adjacentes porém dentro deuma faixa limitada, dando deste modo a estruturas da espinha e tenacidade.

Devido a inúmeros fatores tais como idade, dano, doença.etc, éfreqüente constatar que os discos intervertebrais perdem sua estabilidadedimensional e entram em colapso, encolhimento, tornam-se deslocados oude outro modo danificados. É comum para discos danificados ou enfermosserem substituídos com próteses e várias versões de tais próteses ou im-plantes, como são conhecidos na técnica. Um dos processos conhecidosenvolve a substituição de um disco danificado com um espaçador no espaçoocupado pelo disco. Todavia, tais espaçadores também fundem juntos asvértebras adjacentes, prevenindo deste modo qualquer movimento relacionaientre os mesmos.

Mais recentemente, os implantes de discos de substituição quepermitem o movimento entre as vértebras adjacentes têm sido propostos.Exemplos de implantes da técnica anterior são proporcionados nas seguin-tes Patentes Norte-Americanas N9 5.562.738 (Boyd e outro); N9 6.179.874(Cauthen); e N9 6.572.653 (Simonson).

Infelizmente, as soluções de substituir disco ( isto é, implantar)concebidas na técnica anterior são geralmente deficientes em que elas nãolevam em consideração a função única e fisiológica da espinha. Por exem-plo, muitos dos implantes de disco artificial conhecidos não são comandadoscom relação à faixa de movimento fisiológica normal da espinha, na maioriados planos de movimento. Embora algum dos dispositivos da técnica anteri-or proporcione uma faixa restringida de movimento, estas restrições estãofreqüentemente fora da faixa de movimento fisiológico normal; deste modotornando tal funcionalidade dos dispositivos não comandada. Ainda, os im-plantes não comandados conhecidos confiam nas estruturas normais, e, emmuitos casos estruturas enfermas tais como facetas degeneradas, para limi-tar o movimento excessivo. Isto freqüentemente conduz a degeneração pre-coce da junta de faceta e outro dano colateral aos componentes espinhais.

Assim, existe uma demanda por um implante de disco interver-tebral que supere pelo menos algumas das deficiências nas soluções datécnica anterior. Mais particularmente, existe uma demanda por um implanteespinhal que permite a reconstrução de estruturas espinhais, enquanto pre-servando o movimento e protegendo as juntas da faceta do segmento afeta-do da espinha da degeneração acelerada.

Sumário da Invenção

Em um aspecto, a presente invenção proporciona uma junta arti-ficial que permite movimentos simples ou acoplados ao longo de vários eixosdentro de uma faixa predeterminada.

Em um outro aspecto, a presente invenção proporciona um im-plante para substituir os discos intervertebrais.

Em um outro aspecto, a invenção proporciona um disco interver-tebral artificial que permite à vértebra adjacente uma faixa de movimento emtorno de vários eixos. Tal movimento está limitado a uma faixa predetermi-nada dentro do que o movimento da vértebra adjacente não conduz a deteri-oração dos componentes estruturais espinhais vizinhos.

Em um outro aspecto, o movimento acima mencionado em tornode vários eixos pode ser acoplado ao movimento natural mais intimamentesimulado.

Breve Descrição dos Desenhos

As características da invenção serão tornadas mais evidentes naseguinte descrição detalhada em que a referência é feita aos desenhos ane-xos em que:

Figura 1 é uma ilustração esquemática da faixa de movimentode uma vértebra.

Figura 2 é uma vista em perspectiva de um implante espinhal deacordo com uma concretização da invenção.

Figura 3 é uma vista da extremidade do implante da Figura 2.

Figura 4 é uma vista lateral do implante da Figura 2.

Figura 5 é uma vista do topo do implante da Figura 2.

Figura 6 é uma vista em perspectiva da seção inferior do implan-te da Figura 2.Figura 7 é uma vista da extremidade da seção inferior da Figura 6.

Figura 8 é uma vista do topo da seção inferior da Figura 6.

Figura 9 é uma vista lateral da seção inferior da Figura 6.

Figura 10 é uma vista em perspectiva da seção superior do im-plante da Figura 2.

Figura 11 é uma vista da extremidade da seção inferior da Figura 10.

Figura 12 é uma vista do topo da seção inferior da Figura 10.

Figura 13 é uma vista lateral da seção inferior da Figura 10.

Figura 14 é uma vista seccional transversal da extremidade to-mada ao longo da linha I -1 da Figura 5.

Figura 15 é uma vista seccional transversal lateral tomada aolongo da linha II - II da Figura 5.

Figura 16 é uma vista em perspectiva do implante da Figura 2quando deslocado em uma direção de extremidade a extremidade.

Figura 17 é uma vista do topo do implante da Figura 16.

Figura 18 é uma vista seccional transversal lateral tomada aolongo da linha III - III da Figura 17.

Figura 19 é uma vista em perspectiva do implante da Figura 2quando deslocado de modo rotacional.

Figura 20 é uma vista do topo do implante da Figura 19.

Figura 21 é uma vista seccional transversal lateral tomada aolongo da linha IV - IV da Figura 20.

Figura 22 é uma vista em perspectiva do implante da Figura 2quando deslocado em uma direção de lado a lado.

Figura 23 é uma vista do topo do implante da Figura 22.

Figura 24 é uma vista seccional transversal lateral tomada sãolongo da linha V - V da Figura 23.

Figura 25 é uma vista em perspectiva de um implante de acordocom uma outra concretização da invenção.

Figura 26 é uma vista em perspectiva de um implante de acordocom uma outra concretização da invenção.

Figura 27 é uma vista em perspectiva de um implante de acordocom uma outra concretização da invenção.

Figura 28 é uma vista frontal do implante da Figura 27.

Figura 29 é uma vista lateral do implante da Figura 27.

Figura 30 é uma vista em planta do implante da Figura 27.

Figura 31 é uma vista em planta do implante da Figura 27,quando deslocado em uma direção da extremidade a extremidade.

Figura 32 é uma vista em elevação lateral seccional transversaldo implante da Figura 29.

Figura 33 é uma vista em elevação lateral seccional transversaldo implante da Figura 36 na posição deslocada da Figura 31.

Figura 34 é uma vista em planta do implante da Figura 27,quando deslocado de modo rotacional.

Figura 35 é uma vista em planta do implante da Figura 27,quando deslocado em uma direção lado a lado.

Figura 36 é uma vista em elevação lateral seccional transversaldo implante da Figura 28.

Figura 37 é uma vista em elevação frontal seccional transversaldo implante da Figura 36 na posição deslocada da Figura 35.Descrição Detalhada da Invenção

A presente invenção proporciona discos artificiais ou implantespara substituir discos intervertebrais que são danificados ou de outro modosofrem de disfunção. Os implantes da presente invenção são projetados pa-ra preservar o movimento entre os corpos vertebrais adjacentes porém comlimitações predeterminadas.

Na descrição seguinte, os termos "superior", "inferior", "anterior","posterior" e "lateral" serão usados. Estes termos significam descrever a ori-entação dos implantes da invenção quando posicionados nas espi-nhas.Assim, "superior" refere-se a uma porção do topo e "posterior" refere-se àquela porção do implante ( ou outros componentes espinhais) que sevoltam para trás do corpo quando a espinha está na posição ereta. Será a-preciado que estes termos posicionais não se pretendem limitar a invenção aqualquer orientação particular porém são usados para facilitar a descrição doimplante.

Figura I ilustra a complexidade do movimento vertebral indicandoos vários graus de liberdade associados com o mesmo. Na faixa normal domovimento fisiológico, as vértebras estendem-se entre uma "zona neutra" euma "zona elástica". A zona neutra e uma zona dentro da faixa total do mo-vimento em que os ligamentos são relativamente não -estressados; isto é, osligamentos oferecem relativamente pequena resistência ao movimento. Azona elástica é encontrada quando o movimento ocorre em ou próximo dolimite da faixa de movimento. Nesta zona, a natureza viscoelástica dos liga-mentos inicia a provisão da resistência ao movimento, que é lentamente re-duzida até sua parada. A maioria do movimento de cada dia ocorre dentroda zona neutra e apenas ocasionalmente continua na zona elástica. O mo-vimento contido dentro da zona neutra não estressa as estruturas de tecidomole ao passo que o movimento na zona elástica causará vários graus derespostas elásticas. Portanto, no campo dos implantes espinhais em particu-lar, pelo movimento restritivo a uma zona predeterminada que imita a zonaneutra, estresses aos ossos adjacentes e as estruturas de tecido mole serãominimizados. Por exemplo, tal limitação de movimento reduzirá a degenera-ção da junta da faceta.

Em termos gerais, a presente invenção proporciona um implanteespinhal para substituir os discos intervertebrais. Todavia, devido aos aspec-tos únicos do desenho, o conceito da invenção pode também ser usado parasubstituir, reconstruir ou modificar outras juntas e ou estruturas em que apreservação do movimento é requerida. Como tal, a presente invenção nãoestá restrita aos seres humanos, podendo ser usada em qualquer animalparticular, na espinha ou qualquer local no corpo. O implante da invençãogeralmente compreende duas seções que são conectadas por um único me-canismo de intertravamento e que são móveis relativas entre si. Tal movi-mento relativo inclui vários graus de liberdade, porem está limitado por meiode uma combinação única de parada, a uma faixa específica predetermina-da, dependendo da anatomia e exigências funcionais da estrutura a substitu-ir. Na presente descrição, a referência será feita às concretizações da inven-ção em relação aos discos intervertebrais artificiais. Todavia, será entendidopor pessoas versadas na técnica que, em outras concretizações, a presenteinvenção poderá ser usada para formar juntas das facetas, juntas do joelho,juntas da bacia, juntas do dedo.etc.

A Figura 2 ilustra uma concretização da presente invenção. Co-mo mostrado, o implante 10 inclui duas seções 12 e 14 que são projetadaspara serem intertravadas como será descrito mais abaixo. Para conveniên-cia, a primeira seção 12 será referida como seção superior enquanto a se-gunda seção 14 será referida como a seção inferior. Será entendido que es-ta descrição não significa implicar em qualquer disposição específico ou po-sicionamento das respectivas seções. Cada uma das seções 12 e 14 possuiuma superfície externa, 16 e 18, respectivamente. Cada uma das superfíciesexternas 16 e 18 é torcida e inclui ranhuras geralmente paralelas 20 e 22que se estendem longitudinalmente. Como mostrado na concretização daFigura 2, com as seções 12 e 14 combinadas juntas, o implante 10 compre-ende um corpo tendo geralmente uma aparência de cilindro dual com lados11 e 13. Para conveniência, os lados 11 e 13 serão referidos como o ladoesquerdo e o lado direito, respectivamente. Todavia, tal descrição dos ladosnão deve ser considerada como limitativa da invenção, em termos espaciaisou de outro modo, em absoluto.

A Figura 3 ilustra uma vista da extremidade do implante da Figu-ra 2. Como pode ser visto no implante montado, a seção superior 12 incluiuma lingüeta que se estende longitudinalmente 24 que é dimensionada paracooperar com uma ranhura que se estende longitudinalmente 26 provida naseção inferior 14. A lingüeta 24 geralmente compreende uma estrutura emformato de "T" com um cinturão 28 proximal ao corpo da seção 12 e umaporção da extremidade projetada 30. A ranhura cooperante 26 provida naseção inferior 14 geralmente compreende um formato de "U" tendo uma ba-se 32 que é mais larga do que a boca ou abertura 34. Como mostrado nasfiguras, a boca 34 da ranhura 26 é mais estreita do que a porção projetada30 da lingüeta 24. Todavia, a base 32 é mais larga do que a porção projeta-da 30. Como será entendido, pela formação pelo menos de uma porção pro-jetada 30 com um material flexível e forçando a lingüeta 24 na ranhura 26,ambas as seções superior e inferior 12 e 14 podem ser travadas juntas porum "ajuste de encaixe ".

Também, de acordo com a concretização mostrada na Figura 3,a porção projetada 30 da lingüeta 24 é dimensionada para ser mais estreitaem largura (isto é, a dimensão tomada entre os lados 11 e 13) do que a ba-se 32 da ranhura 26 enquanto, em uma maneira similar, a porção de cintu-rão 28 da lingüeta 24 é mais estreita em largura do que a boca 34 da ranhu-ra 26. Ainda, a lingüeta 24 e a ranhura 26 são providas com superfícies côn-cava e convexa cooperantes 36 e 38, respectivamente. Ambas as superfí-cies 36 e 38 são inclinadas entre os lados 11 e 13 e as curvaturas das mes-mas são ainda discutidas abaixo. Assim, como será entendido pelas pesso-as versadas na técnica, o arranjo acima permite a seção superior 12 a serengatada de modo deslizável dentro da seção inferior 14, de modo a permitira seção superior a se mover entre os lados 11 e 13 por meio das superfíciesconvexas e côncavas 36 e 38 que deslizam uma sobre a outra. Para facilitarainda mais este movimento, as superfícies contactantes de cada uma dasseções superior e inferior 12 e 14, adjacentes à lingüeta 24 e a ranhura 26,são providas com bordas inclinadas. Mais especificamente, na concretizaçãoda invenção mostrada na Figura 3, a seção superior 12 inclui duas superfí-cies laterais inclinadas para baixo ou ressaltos 40a e 40b, cada qual nos la-dos opostos da lingüeta 24. Ainda, a seção inferior 14 é também providacom superfícies laterais descendentemente inclinadas ou ressaltos 42a e42b, que são posicionados para cooperarem com as superfícies 40a e 40b,respectivamente. Entende-se que o termo "descendentemente " é usado a-qui para conveniência com relação à orientação do implante como descritona Figura 3 e não significa limitar a orientação do implante da invenção dequalquer modo. Como ilustrado, os ângulos das superfícies inclinadas 40a,40b, 42a e 42b são ligeiramente diferentes, resultando deste modo apenasem uma porção das respectivas superfícies em contato em qualquer tempo.Tal relação serve para gradualmente limitar a faixa do movimento entre asrespectivas superfícies de contato e, portanto, limitar o respectivo movimentoentre as seções 12 e 14. Esta relação é discutida em maiores detalhes abaixo.

Como mencionado acima, a seção superior 12 é projetada parase mover ou deslizar sobre a seção inferior 14, de modo a permitir a seção12 a se mover para os lados 11 e 13. Ainda, como pode ser visto na Figura3, o arranjo da lingüeta 24 e ranhura 26, embora permitindo algum movimen-to relativo entre as mesmas, também limita a faixa de tal movimento lateral.

Por exemplo, como pode ser visto, a seção superior 12 pode mover-se parao lado 11 apenas até a parede da boca 34 da ranhura contatar o cinturão 28da lingüeta 24. Em tal ponto, qualquer outro movimento da seção 12 na dire-ção para o lado 11 é inibido. Será entendido que uma limitação similar existecom relação ao movimento para o lado 13.

Finalmente, como também mostrado na Figura 3, em uma con-cretização, a largura da seção superior 12, como medida entre os lados 11 e13, é ligeiramente mais estreita do que aquela da seção inferior 14. Comodescrito aqui e como será entendido pelas pessoas versadas nas técnica,esta diferença em dimensão permite a seção superior 12 a oscilar sobre aseção inferior 14 sem resultar na borda da seção superior 12 que se estendesobre a borda da seção inferior 14.

A Figura 4 ilustra o implante 10 dé uma vista do lado 11. Comomostrado, as superfícies de topejamento 40a e 42a das seções 12 e14, respectivamente, ainda incluem uma curva que se estende entre as ex-tremidades 15 e 17 do implante. Para conveniência, as extremidades 15 e17 serão referidas como extremidade traseira ou posterior e extremidadedianteira e anterior, respectivamente. Todavia, tal descrição das extremida-des não deve ser considerada como limitativa da invenção, espacialmenteou de outro modo, em absoluto. Será entendido que as curvaturas providasnas superfícies 40a e 42a permitem a superfície 40a da seção superior 12 adeslizar através da superfície 42a da seção inferior 14. Ainda, tal movimentodeslizante pode ser descrita como "oscilante".A Figura 5 ilustra a seção superior 12 em uma vista do topo.Como visto, a seção 12 e o implante 10 em si, geralmente compreendem,nesta concretização, um corpo retangular tendo uma dimensão maior "X"que se estende entre os lados 11 e 13 e uma dimensão menor "Y"que seestende entre as extremidades 15 e 17. Em uma concretização, as dimen-sões de X e Y são I8mm e 15mm, respectivamente. Em tal concretização, aaltura do implante seria 10mm. Será apreciado que as dimensões acimamencionadas são providas somente para o propósito de assistir o entendi-mento da invenção por meio do exemplo e não se pretende limitar a inven-ção de qualquer modo. Várias outras dimensões do implante serão tornadasevidentes para pessoas versadas na técnica.

As Figuras 6 a 9 ilustram várias vistas da seção inferior 14 doimplante da Figura 2, quando não conectada à seção superior. Como mos-trado, a ranhura 26 estende-se longitudinalmente através da seção 14 entreas extremidades 15 e 17. Como também mostrado, a superfície convexa 38formando a base do sulco 26 inclui uma outra curvatura convexa que se es-tende entre as extremidades 15 e 17 da seção 14. Como será descrito aindaabaixo, uma curvatura côncava correspondente é provida na lingüeta 24 daseção superior 12.

Como mostrado nas Figuras 6 a 8, a seção inferior 14 é providacom uma pega 44 geralmente de um formato oval. Será entendido por pes-soas versadas na técnica que vários outros formatos de pega 44 serão pos-síveis. A pega 44 se estende da superfície 38 para a ranhura 26 e é providageralmente no centro da seção 14. Na concretização preferida, a pega 44 éprovida com uma seção superior conificada 46. A pega 44 é formada de pre-ferência integralmente com o resto da seção 14. O propósito da pega 44 se-rá ainda discutido abaixo.

Em uma outra concretização, a pega 44 e a fenda 48 como des-critas podiam ser modificadas para permitir a resistência à compressibilidadeenquanto ainda permitindo o mecanismo de trava de encaixe único funcionarcomo projetado. Isto podia ser conseguido através da modificação da pega,da fenda ou de ambas. A pega podia ser fabricada separadamente da seção14. Podia ser manufaturada parcial ou totalmente de um material que aco-moda vários graus de compressão tais como um hidrogel. Um material com-pressível podia ser ligado ou fixado a uma pega encurtada para permitir amesma altura e função total, porém com resistência à compressão. A baseou a extremidade da pega podia também ser substituída parcial ou totalmen-te por um mecanismo tipo bobina para permitir a compressão.

A fenda 48 podia ser aprofundada na seção 12 para permitir oenchimento parcial ou total da fenda com um material compressível tal comohidrogel. É previsto que a pega então força contra o material dentro da fen-da, portanto, criando resistência à compressão. Assim, tal resistência servirápara absorver forças axiais aplicadas ao disco, particularmente quando im-plantado.

A modificação do mecanismo de pega e fenda podia envolver acriação de uma fenda 48 na seção inferior 14 resultando na criação de ten-das em ambos os lados. Isto criaria uma cavidade entre 14 e 12 que podiaser enchida com um "bloco" de material compressível tal como hidrogel. Istofuncionaria então na mesma maneira que a pega porém seria móvel e move-ria dentro da "cavidade" quando as duas partes mòvem-se uma em relaçãoa outra.

As Figuras 10 a 13 ilustram a seção superior 12 do implante 10.Como mostrado, a superfície encurvada 36 da lingüeta 24 é provida com umoutro raio de curvatura estendendo-se entre as extremidades 15 e 17, pro-vendo deste modo a superfície 36 com uma estrutura côncava adicional.Como acima mencionada, os dois raios de curvatura da superfície 36 coope-ram com os mesmos da superfície 38 da ranhura 26.

Como mostrado.também, particularmente nas Figuras 10 e 12, alingüeta é provida com uma fenda 48 que é adaptada para receber pega 44da seção inferior 14. A fenda 48 é dimensionada para ser ligeiramente maiordo que a pega 44 e, portanto, permite o movimento limitado em todas as di-reções quando a pega 44 e fenda 48 estão em engate. Também deverá serentendido que, em adição a outros propósitos aqui mencionados, a pega 44e a fenda 48 também servem para localizar positivamente as seções 12 e 14quando unir as mesmas juntas.

Com referência às Figuras 6 a 8, será visto que a abertura daboca 34 da seção inferior 14 é definida pelas lingüetas que se opõem 39a e39b, cada qual estendendo-se para a outra, nos lados 11 e 13, respectiva-mente. As lingüetas 39a e 39b são confeccionadas de modo opostamenteconvexo e inclui uma curvatura que se projeta para a boca 34. Tal arranjoresulta na boca 34 tendo uma folga estreita no centro da abertura ( na regiãomais próxima a pega 44) e uma folga mais larga nas extremidades 15 e 17.Como mostrado nas Figuras 10 a 12, o cinturão 28 inclui ranhuras 4la e 4lbnos lados 11 e 13, respectivamente. Em uma concretização, as ranhuras 4lae 4lb são geralmente paralelas, pelo que o cinturão 28 é provido com umalargura constante entre as extremidades 15 e 17. Todavia, em outras concre-tizações, as ranhuras podem ser conformadas de modo opostamente conve-xo de modo a prover o cinturão com uma largura maior no centro ( na regiãomais próxima a fenda 48) e uma largura menor nas extremidades 15 e 17.Como será apreciado da descrição acima e figuras anexas, as lingüetas 39ae 39b são adaptadas para serem recebidas dentro das ranhuras 4la e 4lb,respectivamente, quando as seções 12 e 14 são conectadas. Ainda, devidoà curvatura convexa pelo menos das lingüetas 39a e 39b, será entendidoque as seções 12 e 14 são deste modo permitidas a girarem uma em rela-ção a outra em torno de um eixo central. Este movimento é descrito aindaabaixo. Em adição,será apreciado por pessoas versadas na técnica que peloajuste dos raios de curvatura das lingüetas 39a, 39b e/ou das respectivasranhuras 4la, 4lb, será possível aumentar ou reduzir a faixa permitida da ro-tação relativa das seções 12 e 14.

Assim, da descrição acima, será apreciado que o desenho espe-cífico e o arranjo das superfícies encurvadas cooperantes das seções supe-rior e inferior 12 e 14 proporcionam as seguintes características: (1) um me-canismo de encaixar e travar as duas seções 12 e 14; e (2) um mecanismode parada suave para limitar o movimento relativo entre as duas seções emvárias direções. Ainda, será apreciado que as superfícies cooperantes dasseções 12 e 14 permitem que vários movimentos direcionais sejam acopla-dos ou que ocorram simultaneamente. Por exemplo, a presente invençãopermite o disco a acoplar movimentos associados com flexão, rotação laterale flexão lateral. Como indicado acima, estas faixas de movimento são defini-das em relação a um aspecto da invenção em que o implante compreendeum disco intervertebral artificial. Será, portanto, entendido que para outrasjuntas, todos os graus de liberdade do movimento associado com as juntasespinhais podem não ser necessários. Por exemplo, com respeito às juntasdo dedo, o movimento em um plano simples pode ser suficiente.

Primeiramente, como acima descrito, as seções superior e infe-rior são encaixadas juntas contactando as superfícies que se voltam das se-ções 12 e 14 de modo a introduzir a lingüeta 24 na ranhura 26. O travamentodas duas seções juntas é conseguido por forçar a lingüeta na ranhura demodo a formar um ajuste de "encaixe". O mecanismo de encaixe é criadoformando o cinturão 28 da lingüeta 24 da seção superior 12 ligeiramentemais largo do que a boca 34 da ranhura 26 da seção inferior 14, de modoque uma pequena força é necessária para forçar a lingüeta na ranhura. Seráentendido que tal ajuste de encaixe apenas ocorrerá quando a pega 44 efenda 48 são alinhadas de modo que a pega 44 ingresse na fenda 48. Asseções são de preferência projetadas, de modo que uma vez encaixadasjuntas, é extremamente difícil separá-las. O mecanismo de encaixe de lin-güeta e ranhura resulta em um movimento semiforçado variável entre as du-as seções de topejamento 12 e 14. Será entendido que o mecanismo permi-te o movimento mais além ao mesmo tempo que também restringe o movi-mento excessivo além de uma faixa predeterminada variável. Ainda, comodiscutido acima, por dimensionar a fenda 48 da seção para ser ligeiramentemaior que a pega 44 da seção inferior 14 previne-se que o movimento ocorraalém dos comandos impostos pelas pega e fenda em todos os planos domovimento além de uma faixa predeterminada. A faixa predeterminada emambos os casos será, de preferência, limitada ao movimento dentro de umafaixa predeterminada como acima descrito.

Em segundo lugar, com relação ao mecanismo de "parada sua-ve" da invenção, como explicado acima, as superfícies topejantes articularesde cada uma das seções 12 e 14 (isto é, superfícies 36 e 38, 40a e 42a, 40be 42b) são conformadas e otimizadas para articulação suave para minimizaro desgaste em áreas designadas porém em outras áreas as superfícies arti-culares são otimizadas para aumentar a resistência ao movimento formandoum mecanismo de parada suave. O mecanismo de parada suave é criadopelo arranjo das superfícies convexa e côncava formando lados articularesde ambas as placas finais superior e inferior. Especificamente, o raio da cur-vatura das respectivas superfícies convexa e côncava da invenção mudacom relação a cada um quando as duas seções 12 e 14 movem uma emrelação a outra. Neste aspecto, as superfícies convexas do implante são depreferência providas com um raio de curvatura menor que as superfíciescôncavas de contrapartida. Nesta maneira, quando a superfície convexadesliza ao longo da superfície côncava, a resistência ao movimento está naprimeira mínima, então quando a faixa de movimento aumenta longe da zo-na neutra, a resistência ao movimento aumenta gradualmente. Este arranjoé referido aqui como uma "parada suave". A medida que a resistência au-menta, a facilidade de movimento decresce porém se o movimento continuara aumentar a "parada dura " (isto é, quando, por exemplo, a parede da lin-güeta 24 contata a parede da ranhura 26) seria atingida. Isto pode ser expli-cada como resistência ao movimento ascendente quando a superfície con-vexa desliza para cima ao longo da superfície côncava. O aumento gradualem resistência resulta em uma "zona amortecedora" sendo criada antes daparada dura ser atingida. Esta zona amortecedora na faixa total do movi-mento protege a superfície de fusão/fixação das forças de cisalhamento sú-bitas que são associadas com implantes da técnica anterior que têm baixaresistência ao movimento e uma parada dura repentina. Assim, pela criaçãode tal "zona amortecedora", a presente invenção protege o tecido mole adja-cente de estresses excessivos quando a batente é construída no desenhodo dispositivo e não depende das estruturas que normalmente funcionam oudas estruturas parcialmente doentes como ligamentos ou juntas de faceta.

Devido à natureza do mecanismo de travamento e a parada su-ave, o implante da presente invenção possui a capacidade de funcionar in-dependentemente das juntas da faceta de vértebras adjacentes uma vez asfunções das juntas de faceta em par são estabelecidas no desenho de im-plante em si. O implante da invenção pode assim prover estabilidade às es-pinhas mesmo na ausência dos elementos posteriores. Isto torna a invençãoextremamente útil em certas aplicações tais como traumas ou em outros ca-sos de instabilidade.

Será entendido que os discos da invenção podem ser implanta-dos em várias regiões da espinha incluindo cervical, torácica e lombar.

O movimento relativo das seções 12 e 14 será, a seguir, descritocom referência às seguintes Figuras.

Posição Neutra

As Figuras 14 e 15 são vistas seccionais transversais do implan-te da Figura 5 tomada ao longo dos planos I - I e II - II, respectivamente.Como pode ser visto, ambas as seções 12 e 14 são alinhadas quando o im-plante está na posição neutra. A Figura 14 também ilustra a diferença no raioda curvatura de várias supefícies encurvadas cooperantes das seções 12 e14 mostrando que apenas certas porções das superfícies que se opõem es-tão em contato. As Figuras 14 e 15 também ilustram a diferença de tamanhoentre a pega 44 e a fenda 48. Como mostrada.e, como será tornada maisclara na descrição seguinte, a fenda possui uma diferença do tamanho maiorao longo de sua extensão, isto é, a dimensão quando medida entre as ex-tremidades 15 e 17.

1) Flexão e Extensão

As Figuras 16 a 18 ilustram o implante 10 da Figura 2 quandodeslocado em uma maneira de extremidade a extremidade, isto é, umas dasseções, por exemplo seção superior 12, é movida para uma das extremida-des 15 ou 17 com respeito à outra seção, por exemplo seção inferior 14. Taldeslocamento ocorreria quando a região espinhal contendo o implante formovida em uma direção posterior para anterior (flexão) ou anterior para pos-terior ( extensão ). Como pode ser notado, a faixa de movimento entre asseções superior 12 e inferior 14 do implante é limitada em duas vias. Primei-ramente, no curso de um movimento em que a seção superior 12 é movidapara a extremidade posterior 15, a porção projetada 30 de uma lingüeta 24,na extremidade dianteira 17 eleva-se ascendentemente para contactar a pa-rede da boca 34 da ranhura 26 da seção inferior 14. Esta restrição ao movi-mento é ilustrada na Figura 16. Ainda, como ilustrado na Figura 18, o movi-mento da seção superior para a extremidade posterior 15 é continuado até aparede dianteira 50 da fenda contactar-se com a pega 44 em cujo ponto,outro movimento é retardado. Como também notado na Figura 18, o movi-mento da seção superior 12 é continuado até a parede da extremidade daseção ser deslocada por um ângulo de deslocamento 61. Em uma concreti-zação, este ângulo de deslocamento pode ser 4,25Q para cada direção. As-sim, para uma faixa completa de flexão e extensão, a faixa de movimentooferecida pelo implante seria 8,59. Será entendido que esta faixa é simples-mente um exemplo e não deverá ser considerada como limitativa da invenção, em absoluto.

2) Rotação

As Figuras 19 a 21 ilustram o implante da invenção quando aseção superior 12 é girada de modo auxiliar com relação à seção inferior 14em torno de um eixo vertical. O termo "vertical" é usado para efeito de con-veniência e não deverá ser considerado como limitativo da invenção emqualquer orientação espacial particular. Como mostrado nas Figuras 19 e 21,o movimento rotacional da seção superior 12 está limitado no ponto em queas extremidades das lingüetas 39a (não mostrado ) e 39b ( mostrado ) con-tactam-se com as extremidades das ranhuras 41a (mostrada) e 41b (nãomostrada), respectivamente. A rotação da seção superior 12 em um pontodo eixo central P pode ser permitida até um ângulo 92. Como será entendidoa luz da descrição acima, o ponto do eixo P fica essencialmente no centro dodisco em virtude do formato convexo das lingüetas 39a e 39b. Como acimadiscutido, o dimensionamento relativo de vários componentes limitativos domovimento será tornado evidente para pessoas versadas na técnica ao e-xaminar a presente descrição. Por meio do exemplo, o dimensionamentodos componentes podem ser feitos para permitir um ângulo de rotação (62)de 49 em uma direção. Assim, a faixa total da rotação axial oferecida peloimplante seria 89. Será entendido que esta faixa é simplesmente um exem-plo e não deverá ser considerada como limitativa da invenção, em absoluto.

3) Flexão Lateral

As Figuras 22 a 24 ilustram o movimento da seção superior 12do implante em um movimento de flexão lado a lado ou lateral. Pela flexãolado a lado ou lateral, entende-se uma direção do movimento em que a se-ção superior 12 é movida lateralmente para o lado direito 13 do implante.Como será entendido, a seção 12 pode ser movida para o lado esquerdo1,também. No exemplo mostrado nas Figuras 22 e 24, nota-se que o movi-mento da seção superior 12 é restringido quando a porção projetada 30 nolado esquerdo da lingüeta 24 topeja-se com a parede da boca 34. É tambémnotado que tal restrição ocorre pela superfície 40b da seção superior 12 to-pejante com a superfície 42b da seção inferior 14. O movimento da seçãosuperior 12 pode ser permitido continuar sobre um ângulo 63 de, por exem-plo, 49 em cada direção. Assim, a faixa total do movimento para o lado ofe-recido pelo implante seria 8° Será entendido que esta faixa é simplesmenteum exemplo e não deverá ser considerada como limitativa da invenção, emabsoluto.

Outras Concretizações

Em outros aspectos da invenção, as superfícies externas ou defusão 16 e 18 das seções 12 e 14 podem ser tratadas para promover cres-cimento nos ossos ou podem ser conformadas para promover a fixação doimplante nas estruturas ósseas adjacentes. Vários processos de preparaçãoda superfície podem ser empregados para aumentar as propriedades osteo-condutivas do implante para integração sólida com o osso adjacente. Porexemplo, diferentes revestimentos com plasmas, titânio ou hidroxiapatita,etc.podem ser usados. Ainda, o implante pode ser provido com furos ou micro-poros, pregos grandes ou pinos, bem como outros artigos para promover afixação nas estruturas ósseas adjacentes.

As Figuras 25 e 26 ilustram outras concretizações possíveis dainvenção. A Figura 25 ilustra um desenho de uma "Pino Simples" em que oimplante 10a possui geralmente um formato cilíndrico. O implante 10a com-preende seções superior e inferior 12a e 14a como com a concretização a-cima discutida e inclui todas as características similares. Também ilustradosna Figura 25 estão os vários furos 60 e pregos grandes 62 que podem serprovidos nas superfícies externas 16a e 18a das seções superior e inferior,respectivamente. Como acima discutido, os furos 60 e os parafusos grandes62 servem para facilitar ou promover o crescimento no osso, servindo destemodo para ancorar o implante 10a.

A Figura 26 ilustra em 10b uma outra concretização do implanteda invenção em que o implante é provido geralmente em um formato retan-gular, tendo seções superior e inferior 12b e 14b, respectivamente. Comocom a figura prévia, as superfícies externas 16b e 18b das seções 12b e 14bpodem ser providas com uma pluralidade de furos 60 e parafusos grandes 62.

Uma outra concretização da invenção é ilustrada nas Figuras 27a 37, em que os elementos equivalentes àqueles descritos acima são mos-trados com os mesmos números de referência porém com o prefixo "1" paraconveniência. Como mostrado, o disco artificial ou o implante 110 inclui umaseção superior 112 e uma seção inferior 114, cada qual tendo respectivassuperfícies externas 116 e 118 (formando, respectivamente, as supoerfíciesdo topo e do fundo do implante, quando implantado na espinha). Como coma concretização prévia, a seção superior 112 inclui uma lingüeta 124 que éadaptada para ser recebida dentro de uma ranhura 126 na seção inferior114. O disco 110 inclui uma extremidade dianteira ou anterior 117 e umaextremidade posterior 115 e lados esquerdo e direito 111 e 113, respectiva-mente. A concretização das Figuras 27 a 37 é de preferência usada parasubstituir os discos intervertebrais em uma seção cervical da espinha; toda-via, será entendido que o disco pode igualmente ser implantado em outrasseções da espinha (isto é, torácica ou lombar).

Na concretização mostrada nas Figuras 27 a 30, as superfíciesdo topo e do fundo 116, 118 são providas com abas 64 e 66, respectivamen-te. Em um aspecto, as abas 64 e 66 são geralmente protuberâncias de for-ma cilíndrica estendendo-se de cada uma das superfícies 116 e 118, emuma direção geralmente normal para tais superfícies. As abas 64 e 66 ser-vem para ancorar o disco 110 quando implantado, em que as abas são im-plantadas dentro das vértebras. Será entendido que as abas e/ou outras su-perfícies do disco podem ser providas com textura ou revestimentos.etc. pa-ra aumentar a segurança do implante nas estruturas nativas adjacentes.

Como ilustrado particularmente na Figura 30, o disco 110 é pro-vido, em um aspecto, com uma "impressão digital" geralmente quadrada.

Ainda, em um aspecto preferido, a extremidade posterior 115 do disco 110pode ter uma largura maior ( isto é, a dimensão entre lados 111 e 113) doque a extremidade anterior 117. Isto pode ser conseguido, como mostradona Figura 30, por arredondar os cantos da extremidade anterior 117. Tal ge-ometria serve para conformar o disco 110 às vértebras geralmente simétri-cas às quais o disco deve ser conectado. Nesta maneira, a área superficialdo disco 110 que contacta com o tecido ósseo das vértebras adjacentes émaximizada, deste modo maximizando o grau do crescimento do osso nodisco. Como será, também, apreciado pelas pessoas versadas na técnica, ocontato de maximização do disco 110 com superfícies de osso adjacentesserve para minimizar ou prevenir a fixação do disco dentro dos tecidos molesdas vértebras. No último caso, será apreciado também que a minimizaçãode tal "fixação" preserva a altura do complexo vértebras/disco após a implan-tação.

As Figuras 27 a 30 ilustram o disco da invenção na posição neu-tra. As figuras seguintes ilustrarão o disco quando deslocado. Como podeser visto nas Figuras 31 a 37 e como descrito abaixo, a concretização dainvenção mostrada nestas figuras inclui os mesmos mecanismos de "para-da" como acima discutido.

A Figura 31 ilustra o disco da Figura 30, quando deslocado ante-riormente no plano sagital. Isto é, a seção superior 112 é movida anterior-mente (isto é, para a extremidade 117) com relação à seção inferior 114.

Este movimento pode ser mais claramente visto em comparação às Figuras32 e 33. A Figura 32 ilustra uma elevação lateral seccional transversal dodisco 110 na posição neutra ao passo que a Figura 33 ilustra o disco na po-sição deslocada da Figura 31. As Figuras 32 e 33 também ilustram a pega144 e a fenda correspondente 148 do disco, que combina para prover umasdas "paradas" para o movimento acima. Como ilustrado nas figuras, a seçãosuperior 112 é permitida um movimento para cima para um ponto em que oeixo central da seção é movido através de um ângulo 9i, que é a mesmafaixa de movimento da concretização acima discutida. Em uma concretiza-ção, o ângulo 01 é 4,25e, permitindo deste modo uma faixa de movimento de 8,5e.

A Figura 34 ilustra uma vista em planta da concretização da Fi-gura 27 quando deslocado de modo rotacional em torno de um eixo central.

A Figura 34 mostra a seção superior 112 girada com respeito à seção inferi-or 114 na direção do lado 111. As várias "paradas" providas no disco, quesão essencialmente as mesmas que aquelas acima discutidas, permitemuma das seções a girar em torno de ângulo de 02. Este ângulo, como a con-cretização prévia, pode ser 49 em cada direção, provendo deste modo umafaixa rotacional de 8Q.

A Figura 35 ilustra o disco da Figura 27 quando deslocado emuma direção de lado a lado (isto é, no plano coronal) e mais especificamen-te, em que a seção superior 112 é deslocada para o lado direito 113 comrelação à seção inferior 114. A Figura 36 ilustra uma elevação seccionaltransversal frontal do disco 110 na posição neutra enquanto a Figura 37 ilus-tra o disco na posição deslocadas da Figura 35. Como mostrado, a seçãosuperior 112 é permitida deslocar para um ponto em que seu eixo central édesviado por um ângulo 03, com tal movimento sendo limitado na mesmamaneira que com a concretização discutida acima. Em uma concretização, oângulo 03 é 4° permitindo deste modo uma faixa de movimento de 8Q noplano coronal. Como com a concretização prévia, a faixa do movimento daseção 112 no plano coronal está limitada pela porção projetada 130 contac-tando a boca 134 da ranhura 126.

As várias concretizações da invenção tem sido descritas comreferência à implantação na espinha como substituições para discos interver-tebrais. Todavia, será entendido por pessoas versadas na técnica que osimplantes ( ou discos) da invenção encontrarão aplicações em várias outrasregiões da junta do corpo.

Embora a invenção tenha sido descrita com referência a certasconcretizações específicas, várias modificações das mesmas serão tornadasevidentes para aqueles versados na técnica sem se distanciar do propósito eescopo da invenção conforme delineados aqui. As descrições inteiras detodas as referências acima apresentadas são incorporadas aqui como refe-rência.

Claims (18)

1. Prótese de disco intervertebral compreendendo:- primeiro e segundo elementos cooperantes, os ditos elementostendo extremidades anterior e posterior e partes laterais;- o primeiro elemento incluindo uma superfície externa e umasuperfície interna direcionada para o segundo eiemento;- o segundo elemento incluindo uma superfície externa e umasuperfície interna direcionadas para o primeiro elemento;- a superfície interna do primeiro elemento incluindo uma lingüe-ta articulada geralmente central, que se estende longitudinalmente entre asextremidades anterior e posterior do primeiro elemento e um primeiro par deressaltos articulados estendendo-se nos lados opostos da dita lingüeta;- a superfície interna do segundo elemento incluindo ranhuraarticulada geralmente central, que se estende longitudinalmente entre asextremidades anterior e posterior do segundo elemento, e, um segundo parde ressaltos articulados estendendo-se longitudinalmente nos lados opostosda dita ranhura;- a lingüeta e ranhura estando em arranjo cooperativo em que aranhura é adaptada para receber movelmente a lingüetas aí;- os primeiro e segundo pares de ressaltos estando em arranjocooperativo em que os ressaltos do primeiro elemento portam contra os res-saltos do segundo elemento quando a prótese está no estado montado.

2. Prótese de acordo com a reivindicação I, em que a dita lingüe-ta compreende um primeira extremidade estreita e próxima à superfície in-terna do primeiro elemento e uma extremidade terminal ampla e oposta àprimeira extremidade e em que a dita ranhura compreende uma aberturaestreita que é mais estreita do que a largura do terminal de lingüeta e umabase para acomodar a extremidade terminal de lingüeta.

3. Prótese de acordo com a reivindicação 2, em que a extremi-dade terminal da dita lingüeta e a base da dita ranhura inclui uma articulaçãocooperante para permitir um movimento translacional relativo dos primeiro esegundo elementos entre as extremidades anterior e posterior e para permi-tir o movimento lateral relativo do primeiro e segundo elementos.

4. Prótese de acordo com a Reivindicação 3, em que a diferençana dimensão entre a extremidade terminal da lingüeta e a abertura da ranhu-ra limita a quantidade do dito movimento translacional e lateral, em que odito movimento é restringido quando a extremidade terminal da lingüeta con-tacta a abertura da ranhura.

5. Prótese de acordo com a reivindicação 4, em que a base dadita ranhura é mais larga do que a extremidade terminal da lingüeta parapermitir a rotação axial relativa entre o primeiro e segundo elementos.

6. Prótese de acordo com a reivindicação 5, em que a diferençana dimensão entre a base da dita ranhura e a extremidade terminal da lin-güeta limita a quantidade do dito movimento rotacional, em que o dito movi-mento é restrito quando a extremidade terminal da lingüeta contacta a pare-de que forma a base da ranhura.

7. Prótese de acordo com a reivindicação 6, em que um dos di-tos primeiro e segundo elementos inclui uma pega geralmente localizada nocentro que se estende da sua superfície interna e em que o outro dos ditosprimeiro e segundo elementos inclui um recesso para receber a dita pega.

8. Prótese de acordo com a reivindicação 7, em que o dito re-cesso é maior do que a dita pega.

9. Prótese de acordo com a reivindicação 8, em que o dito re-cesso é dimensionado para permitir a pega se mover no seu interior.

10. Prótese de acordo com a reivindicação 9, em que o contatoda dita pega com a parede do dito recesso limita o movimento relativo entreos primeiro e segundo elementos.

11. Prótese de acordo com a reivindicação IO, em que o dito re-cesso compreende uma base contendo material resiliente.

12. Prótese de acordo com a reivindicação 11, em que a ditapega é provida no segundo elemento e o dito recesso é provido no primeiroelemento.

13. Prótese de acordo com a reivindicação 12, em que as super-fícies externas dos primeiro e segundo elementos são providas com um oumais meios de ancoragem de osso.

14. Prótese de acordo com a reivindicação 13, em que o ditomeio de ancoragem de osso compreende um ou mais meios de ancoragemfísico-químicos.

15. Prótese de acordo com a reivindicação 14, em que os ditosmeios de ancoragem de osso são selecionados das pegas, pinos, poros,aberturas, adesivos e promotores dé crescimento de tecido.

16. Prótese de acordo com a reivindicação 15, em que as super-fícies externas dos primeiro e segundo elementos são geralmente côncavasem torno do plano transversal perpendicular ao eixo anterior-posterior domesmo.

17. Prótese de acordo com a reivindicação 16, em que as super-fícies externas dos primeiro e segundo elementos são providas com umaranhura que se estende ao longo do eixo anterior - posterior da mesma.

18. Prótese de acordo com a reivindicação 15, em que as super-fícies externas dos primeiro e segundo elementos são geralmente planares.