ES2214899T3

ES2214899T3 - Protesis vertebral articulada de disco.

Info

Publication number: ES2214899T3
Application number: ES99956689T
Authority: ES
Inventors: Alexis P. Shelokov
Original assignee: Disc Replacement Technologies Inc
Current assignee: Disc Replacement Technologies Inc
Priority date: 1998-10-27
Filing date: 1999-10-26
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2019-10-26
Also published as: AU750180B2; WO2000024342A1; CA2346378A1; JP4159256B2; DE69915330T2; WO2000024342A9; DE69915330D1; US6039763A; JP2002528171A; ATE260618T1; AU1323700A; EP1124509B1; CA2346378C; EP1124509A1; BR9914810A

Abstract

Disco vertebral artificial (1), que está articulado, comprendiendo dicho disco: una primera placa (1) que presenta una primera periferia exterior, una primera superficie superior prácticamente plana (2), una primera superficie articular inferior (3), un primer extremo anterior (A1), un primer extremo posterior (PS1), una primera parte lateral (L1) y una segunda parte lateral (L2); y una segunda placa (10) que presenta una segunda periferia exterior, una segunda superficie inferior prácticamente plana (11), una segunda superficie articular superior (12), un segundo extremo anterior (A10), un segundo extremo posterior (PS10), una tercera parte lateral (L10) y una cuarta parte lateral (L12); en el que: dichas placas primera y segunda (1, 10) pueden articularse en una forma anteroposterior cuando dicha primera superficie inferior (3), dicho primer extremo anterior (A1) y dicho primer extremo posterior (PS1) están yuxtapuestos con dicha segunda superficie superior (12), dicho segundo extremo anterior (A10) y dicho segundo extremo posterior (PS10), respectivamente; presentando dicho disco un centro instantáneo de rotación en flexión que se mueve en una dirección anteroposterior durante la articulación anteroposterior de dicho disco, caracterizado porque por lo menos una de dicha primera superficie articular inferior (3) y dicha segunda superficie articular superior (12) comprende un radio de curvatura variable anteroposterior.

Description

Prótesis vertebral articulada de disco.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un disco vertebral protésico y, más particularmente, a un disco vertebral protésico que se articula de una manera semejante a una rodilla humana.

Antecedentes de la invención

Los discos intervertebrales protésicos para uso en la espina lumbar son una nueva tecnología con una breve historia de uso clínico en Europa. Se utilizan como un sustituto para el disco intervertebral crónicamente lesionado o fracturado y entallado en la columna vertebral de las vértebras para humanos. Dichos dispositivos emplean uno, dos, tres o más elementos individuales que tienen una amplia gama de construcciones incluyendo las juntas de rótula esférica, elementos rellenos de gel, placas de apriete por muelle, combinaciones de placas y articulaciones y otros. Los discos espinales protésicos han sido utilizados e informados en principalmente la espina lumbar.

Los discos espinales protésicos conocidos suelen necesitar alguna forma de articulación o flexibilidad inherente en el dispositivo para permitir a una columna vertebral, que tenga dicho dispositivo, mantener su posición natural y la gama de movimiento lo más posible.

Varias patentes se refieren a discos artificiales espinales particulares que comprenden dos elementos de placas de articulación que están fijados a vértebras adyacentes, superiores e inferiores, de una forma u otra. Modos particulares de la articulación de las dos placas se han utilizado generalmente para distinguir los diversos dispositivos en este campo. Puesto que las vértebras suelen tener una periferia exterior redondeada, según se mira desde una dirección superior e inferior, la periferia exterior de los discos espinales artificiales conocidos suele ser redondeada, circular, oval o reniforme. Se han utilizado también discos artificiales conocidos obtenidos a partir de una amplia gama de materiales tales como plástico, caucho, metal, cerámica y aleaciones.

Discos espinales protésicos comprendiendo dos placas y teniendo cada placa una superficie planar unida a una vértebra adyacente se revelan en las patentes US nº 4.309.777, nº 4.759.769 y nº 5.458.642. Discos espinales protésicos comprendiendo dos placas, teniendo cada placa una primera superficie planar unida a una vértebra adyacente y una segunda superficie opuesta contorneada, separada por un núcleo o elemento interpuesto que se articula o coopera con las superficies contorneadas de las respectivas placas, se revelan en las patentes US nº 4.759.766, nº 5.314.477, nº 5.556.431 y nº 5.562.738.

La patente US nº 5.401.269 para Büttner-Janz et al. se refiere a una endoprótesis de discos intervertebrales que comprende generalmente por lo menos dos placas de articulación, que son susceptibles de girar en relación una con la otra alrededor de un eje vertical.

La patente US nº 4.349.921 para Kuntz se refiere a una prótesis de disco intervertebral que comprende un cuerpo que tiene una superficie superior, una superficie inferior, superficies laterales opuestas y extremos anterior y posterior opuestos, en el que cada una de las superficies superior e inferior es "prácticamente plana en la dirección lateral-lateral a través de todas las superficies" y "en la dirección anterior-posterior que corresponde en general con la forma de una superficie vertebral adyacente al disco". Asimismo, la prótesis de disco intervertebral comprende "medios para sujetar la prótesis" a una vértebra.

La patente US nº 5.258.031 para Sallb et al. se refiere a una artroplastia de disco intervertebral que comprende: 1) un primer elemento que tiene una primera superficie de articulación, un primer extremo anterior y un primer extremo posterior opuesto, definiendo los extremos anterior y posterior una línea intermedia transversal entre ellos; 2) un segundo elemento que tiene una segunda superficie de articulación, un segundo extremo anterior y un segundo extremo posterior opuesto y 3) una rótula esférica situada entre la primera y segunda superficies de articulación y entre la línea intermedia transversal y el primer extremo posterior. Las rótulas esféricas permiten la rotación relativa del primer y segundo miembros alrededor de un primer eje paralelo a la línea intermedia transversal y alrededor de un segundo eje perpendicular al primer eje.

La patente US nº 5.426.773 para Boyd et al. se refiere a una artroplastia de disco intervertebral que comprende: 1) un primer elemento que tiene una primera superficie de articulación, un primer extremo anterior y un primer extremo posterior opuesto, definiendo los extremos anterior y posterior una línea intermedia transversal entre ellos; 2) un segundo elemento que tiene una segunda superficie de articulación, un segundo extremo anterior y un segundo extremo posterior opuesto y 3) una rótula esférica entre la primera y segunda superficies de articulación y entre la línea intermedia transversal y entre el primer extremo posterior. La rótula esférica permite la rotación relativa del primer y segundo elementos alrededor de un primer eje paralelo a la línea intermedia transversal y alrededor de un segundo eje perpendicular al primer eje. Además, por lo menos una de la primera y segunda superficies de articulación está inclinada alejándose de la rótula esférica completamente alrededor de la articulación y la otra, una de la primera o segunda superficies de articulación, apoyándose a lo largo de un plano prácticamente paralelo al primero y segundo ejes.

La patente US nº 5.676.701 para Yuan et al. se refiere a un disco vertebral artificial de bajo desgaste que comprende: 1) un primer componente que incluye una zona rebajada que tiene una superficie contorneada con una circunferencia de 360º y 2) un segundo componente que incluye un saliente que tiene una superficie contorneada con una circunferencia de 360º. Las superficies contorneadas permiten un movimiento de rotación no restringido y un movimiento de flexión/extensión entre los componentes en relación con el eje espinal de un paciente de pie. El ángulo de flexión/extensión está comprendido entre 20º y 30º.

El documento WO 9814142 A se refiere a un disco vertebral artificial según el preámbulo de la reivindicación 1.

Un disco vertebral humano puede considerarse como una bolsa llena de gel que emplea varios modos de articulación que proporcionan el cambio de dos centros instantáneos de rotación de superficies vertebrales adyacentes entre sí y que permite la traslación lateral a lateral y anteroposterior de vértebras entre sí. Un disco vertebral artificial ha de ser capaz de articularse de una forma similar a un disco vertebral humano. Sin embargo, la articulación en prótesis de discos espinales conocidas, comprendiendo dos o más componentes de articulación, suele estar limitada a modos en los que el centro instantáneo de rotación de los componentes en su movimiento relativo entre sí no cambia. Esta ausencia de un movimiento fisiológico en el centro instantáneo de rotación con flexión es responsable de la traslación de las fuerzas no fisiológicas a la superficie de disco adyacentes, que se cree que aceleran la degeneración del disco y la necesidad de intervención quirúrgica posterior o adicional. En consecuencia, existe una necesidad de un disco vertebral artificial que comprenda componentes plurales que proporcione al disco articulación, en el que un centro instantáneo de rotación cambie y cuyo disco proporcione la traslación de las vértebras adyacentes en su movimiento relativo entre sí.

Los discos espinales protésicos conocidos tienen inconvenientes que incluyen el movimiento de las placas extremas, la dislocación de las placas extremas, el flujo frío de polietileno, las soldaduras frías de componentes de metal sobre metal, la osificación del annulus y el desgaste por partículas y detritos de las partes componentes. Sigue existiendo una necesidad de un disco artificial, que simule el movimiento segmental espinal natural y proporcione una alternativa mejorada a la fusión espinal. Análoga a la situación con caderas y rodillas degenerativas, donde existen sustitutos mecánicos viables para mejorar la función y aliviar el dolor, dicho dispositivo liberará de dolor a pacientes con una enfermedad discal en fase terminal, promocionará la preservación de movimiento natural y creará un dispositivo con la durabilidad necesaria para un uso a largo plazo. Sigue habiendo la necesidad de un disco protésico que pueda simular el movimiento espinal segmental natural, aliviando el dolor y proporcionando una mayor durabilidad para uso a largo plazo.

Sumario de la invención

La presente invención supera los inconvenientes de los discos espinales protésicos conocidos y por consiguiente, se refiere generalmente a un disco vertebral artificial versátil que puede utilizarse para sustituir discos degenerados y masivamente fracturados de la espina lumbar. La construcción del presente disco artificial es tal que puede fácilmente implantarse en la espina mediante una forma anterior o anterolateral. El presente dispositivo está adaptado para articularse a una manera semejante a una rodilla humana. El presente disco vertebral emplea un modo de articulación en el que el centro instantáneo de rotación de sus superficies de articulación cambia durante la articulación. Las superficies de articulación del presente dispositivo tienen, en una realización preferible, una construcción similar a la de las superficies de juntas de articulación de una rodilla.

En la reivindicación 1 se describe un disco vertebral artificial según la invención.

Otro aspecto de la invención proporciona un disco vertebral artificial que tiene un centro instantáneo variable de rotación durante la flexión anteroposterior, comprendiendo dicho disco:

: Una primera placa que presenta una primera periferia exterior, una primera superficie superior, una primera superficie inferior bicondilar articular, un primer extremo anterior, un primer extremo posterior, una primera parte lateral y una segunda parte lateral y una segunda placa que tiene una segunda periferia exterior, una segunda superficie superior de forma cóncava bimodal articular, un segundo extremo anterior, un segundo extremo posterior, una tercera parte lateral y una cuarta parte lateral,

en la que:

: los primeros y segundos cóndilos de dicha primera superficie interior bicondilar están yuxtapuestos en una forma lateral a lateral;

: los primeros y segundos modos de forma cóncava de dicha segunda superficie superior bimodal están yuxtapuestos en una forma lateral a lateral, y

: un centro instantáneo de rotación de dicho disco cambia durante la articulación anteroposterior de dichas primera y segunda placas.

En una realización, la primera superficie interior bicondilar articular comprende una estructura en la que la configuración de cada cóndilo es prácticamente similar y una parte del radio de curvatura de cada cóndilo, cuando se mira a lo largo de una sección sagital en el punto medio del cóndilo es variable y puede describirse por una serie matemática de Fibonacci. Debido al radio de curvatura variable, la flexión de este dispositivo, en una forma anteroposterior, proporciona una traslación anteroposterior o cambio en la disposición del centro instantáneo de rotación del disco vertebral.

Las superficies articulares de la primera y segunda placas pueden tener diferentes arcos de curvatura. Por lo menos un cóndilo de la primera superficie interior bicondilar de la primera placa puede tener un arco de curvatura, a lo largo de una sección sagital en el punto medio del cóndilo, que se aproxima o es mayor que el arco de curvatura de un respectivo modo de forma cóncava de la segunda placa.

Los primeros y segundos modos de forma cóncava pueden tener un radio de curvatura mayor, a lo largo de una sección sagital en sus respectivos puntos medios, que tienen sus respectivos primeros y segundos cóndilos a lo largo de una sección sagital de sus puntos medios respectivos. En consecuencia, los modos de forma cóncava, primero y segundo, pueden ser más pequeños, o estrechos, en profundidad vertical que sus respectivos primero y segundo cóndilos que están en altura vertical.

Las superficies articulares del disco vertebral artificial pueden adaptarse para permitir la traslación, en una forma lateral a lateral, del centro instantáneo de rotación durante la inclinación o desplazamiento lateral, es decir, la flexión de la columna vertebral desde un lado a otro. En consecuencia, los primeros y segundos modos de forma cóncava yuxtapuestos pueden formar un canal que permiten la traslación lateral a lateral de la superficie bicondilar durante la articulación.

Las secciones sagitales laterales de cada cóndilo pueden ser prácticamente similares y pueden adaptarse para proporcionar un freno suave a la rotación de las placas con respecto a su movimiento relativo alrededor de un eje vertical.

Los primeros y segundos modos de forma cóncava de la segunda superficie superior articular pueden separarse por una superficie en relieve interpuesta entre los modos primero y segundo. La superficie en relieve puede proporcionar un frenado suave de la traslación lado a lado de las placas con respecto entre sí.

La primera superficie superior y la segunda superficie inferior están adaptadas para colocarse entre las superficies interior y superior adyacentes de vértebras adyacentes. La primera superficie superior y la segunda superficie inferior pueden ser prácticamente planas, o planares, en una o ambas direcciones lateral a lateral o una dirección anteroposterior. Asimismo, el disco vertebral artificial puede comprender uno o más medios de unión para facilitar la unión del dispositivo a las vértebras adyacentes. Las periferias exteriores de las placas pueden ser reniformes.

Otras características, ventajas y realizaciones de la invención resultarán evidentes para los expertos en la materia mediante la siguiente descripción, los ejemplos y las reivindicaciones adjuntas.

Breve descripción de los dibujos

Los siguientes dibujos con parte de la presente especificación y están incluidos para demostrar todavía más algunos aspectos de la invención. La invención puede entenderse mejor haciendo referencia a uno o más de estos dibujos en relación con la descripción detallada de las realizaciones específicas aquí presentadas.

La Figura 1a es una vista en alzado lateral de las primeras placas del disco vertebral artificial según la invención.

La Figura 1b es una vista en alzado trasera o posterior de la primera placa del disco vertebral de la Figura 1a.

La Figura 1c es una vista en planta inferior o por debajo de la primera placa en la Figura 1a.

La Figura 2a es una vista en alzado lateral de la segunda placa del disco vertebral según la invención.

La Figura 2b es una vista en alzado posterior de un segundo disco de la Figura 2a.

La Figura 2c es una vista en planta superior de la segunda placa de la Figura 2a.

Las Figuras 3a y 3b son vistas en alzado laterales del disco vertebral artificial según la invención en el que las placas primera y segunda se ilustran en dos diferentes etapas de articulación.

Las Figuras 4a y 4b son vistas en alzado posteriores, en sección transversal parcial, del disco vertebral artificial según la invención, en el que las placas primera y segunda están ilustradas en dos diferentes etapas de articulación.

Las Figuras 5a a 5d son vistas en alzado laterales de varias realizaciones diferentes de la segunda placa según la invención.

La Figura 6a es una vista en planta inferior de la superficie inferior plana del segundo disco según la invención.

La Figura 6b es una vista en alzado lateral, en sección a lo largo de la línea 6b-6b de la segunda placa ilustrada en la Figura 6a.

La Figura 7 es una vista en perspectiva de una columna vertebral humana, que tiene un disco vertebral articular según la invención allí implantada.

Descripción detallada de la invención

Con referencia ahora a las Figuras 1a-1c y 2a-2c, el disco vertebral artificial de la invención se utiliza como un sustituto para un disco intervertebral humano cónicamente degenerado, doloroso y/o fracturado y entallado. El disco vertebral artificial es esencialmente un dispositivo reniforme, según se mira desde una vista en planta superior, comprendiendo una primera (1) y segunda (10) placas reniformes que pueden situarse entre vértebras adyacentes (no ilustradas) en una columna vertebral. Cada una de la primera (1) y de la segunda (10) placas tienen un extremo anterior (A_{1} y A_{10}, respectivamente), un extremo posterior opuesto (PS_{1} y PS_{10}, respectivamente) y dos partes laterales (L_{1}, L_{2} y L_{10}, L_{12}, respectivamente).

La primera (1) y la segunda (10) placas se articulan entre sí para formar una articulación del tipo de rodilla humana que permite una rotación limitada de la primera (1) y segunda (10) placas en un movimiento relativo entre sí alrededor de un eje vertical (X_{1}). Esta limitación de rotación está dentro de un margen fisiológico, es decir, desde 0º-10º de rotación o +/-5 grados de descentrado en una u otra dirección, para proporcionar grados moderados de restricción de movimiento al dispositivo. Asimismo, la primera placa (1) comprende una primera superficie superior (2) prácticamente planar o plana y una primera superficie inferior (3) contorneada o articular opuesta que comprende dos partes convexas lateralmente yuxtapuestas (4, 5) de prácticamente la misma forma. Asimismo, la segunda placa (10) comprende una segunda superficie inferior (11) prácticamente planar o plana y una segunda superficie superior (12) opuesta, contorneada o articular, que comprende dos partes cóncavas lateralmente yuxtapuestas (13, 14) que son de mayor tamaño que las respectivas partes convexas de la primera placa (1).

La primera (1) y la segunda (10) placas pueden describirse por la sección frontal (o transversal) y por la sección media (o sutura sagital) de sus respectivas superficies articulares. La primera superficie inferior articular (3) de la primera placa (1) tiene una sección sagital, en la dirección anterior a posterior a lo largo del plano P_{1}, que se asemeja a un arco de curva dirigido hacia fuera, es decir, convexo, que tiene un radio de curvatura variable. Los cóndilos (4, 5) pueden tener cada uno una sección sagital, a lo largo del punto medio de cada cóndilo (véanse los planos P_{4} y P_{5}, respectivamente), que se asemejan a una curva que comprende por lo menos una parte que tiene un radio de curvatura variable. En una realización preferida, la forma de la curva en la sección sagital se aproximará a la forma de una curva descrita por una serie matemática de Fibonacci.

Los cóndilos (4, 5) pueden tener una sección transversal combinada, en una dirección lateral a lateral a lo largo del plano P_{2}, que se asemeja a un arco de curva hacia fuera bimodal, es decir, dos curvas convexas, que tienen un radio de curvatura variable. El plano P_{2} está dispuesto aproximadamente a la mitad del camino entre los extremos anterior (A_{1}) y posterior (PS_{1}). Los cóndilos (4, 5) pueden tener cada uno una sección transversal individual, a lo largo del plano P_{2}, que se asemeja a una curva que comprende por lo menos una parte que tiene un radio de curvatura variable. En una realización preferida, la forma de la curva de la sección transversal para cada cóndilo (4, 5) se aproximará a la forma de una curva descrita por una serie matemática de Fibonacci.

La segunda superficie superior articular (12) de la segunda placa (10) tiene una sección sagital. En una dirección anterior a posterior, a lo largo del plano P_{10}, se asemeja a un arco de curva hacia dentro, es decir, cóncavo, que tiene un radio de curvatura variable. Los modos (13, 14) pueden tener cada uno una sección sagital, a lo largo del punto medio de cada modo (véanse los planos P_{13} y P_{14}, respectivamente), que se asemejan a una curva que comprende por lo menos una parte que tiene un radio de curvatura variable. En una realización preferida, la forma de las curvas cóncavas en la sección sagital se aproximará a la forma de una curva descrita por una serie matemática de Fibonacci.

Los modos cóncavos (13, 14) pueden presentar una sección transversal combinada, en una dirección lateral a lateral a lo largo del plano P_{11}, que se asemeja a un arco de curva bimodal hacia dentro, es decir, dos curvas cóncavas. El plano P_{11} está dispuesto aproximadamente a la mitad de camino entre los extremos anterior (A_{10}) y posterior (PS_{10}). Los modos cóncavos (13, 14) pueden tener cada uno una sección transversal individual, a lo largo del plano P_{11}, que se asemeja a una curva que comprende por lo menos una parte que tiene un radio de curvatura variable. En una realización preferida, la forma de la curva de la sección transversal, para cada modo cóncavo (13, 14), se aproximará a la forma de una curva descrita por una serie matemática de Fibonacci.

Las respectivas formas de las partes cóncava y convexa de las superficies articulares (3, 12), respectivamente, comprenderán partes que son prácticamente complementarias; sin embargo, las superficies articulares serán modeladas para permitir la articulación de las placas (1) y (10) de una manera que se asemeja a la articulación de una rodilla humana. Por lo tanto, las superficies articulares (3, 12) pueden conformarse, de manera regular o irregular, como partes por lo menos parcialmente complementarias de esteroides, paraboloides, hiperboloides o elipsoides de revolución o sus combinaciones. Como se examinó anteriormente, las partes cóncava y convexa de las superficies articulares pueden describirse por arcos coronales, es decir, transversales, y sagitales, que son variables, es decir, que tienen radios de curvatura variables y permiten el cambio de centros instantáneos de rotación y grados de rotación moderados durante la articulación de las superficies (3, 12).

Las superficies articulares (3) y (12) están diseñadas de modo que sus respectivas partes cóncavas y convexas comprenden una parte principal de prácticamente la totalidad de las superficies articulares (3) y (12), respectivas. Por consiguiente, mientras las superficies articulares están rodeadas por las respectivas superficies que definen la periferia exterior de cada una de las placas respectivas (1) y (10), las superficies articulares no tienen las respectivas partes de superficies inferior y superior que rodean completamente las respectivas partes de dichas superficies articulares. Por ejemplo, prácticamente todas las partes convexas (4, 5) de las superficies articulares (3) pueden articularse con prácticamente todas las partes cóncavas (13, 14) de la superficie articular (12),

Las Figuras 3a y 3b ilustran un disco vertebral artificial (20) según la invención que comprende una primera placa superior (21) y una segunda placa inferior (22). La primera placa (21) comprende una primera superficie articular (25) y se articula por una segunda superficie articular (26) de la segunda placa (22). Puesto que la Figura 3a es una vista en alzado lateral del disco vertebral artificial (20), corresponde a una vista lateral del dispositivo. Por lo tanto, puesto que las placas (21) y (22) se articulan a lo largo de sus superficies articulares (25) y (26), respectivamente, la primera placa (21) se desplazará en la dirección indicada por la flecha (B) desde la posición inicial ilustrada en la Figura 3a a una segunda posición ilustrada en la Figura 3b. En la posición inicial, las placas (21 y 22) comparten un centro común de rotación (23a, 23b); sin embargo, cuando la primera placa (21) está articulada a una segunda posición según se ilustra en la Figura 3b, los centros instantáneos de rotación (23a, 23b) ya no son coincidentes. Por lo tanto, cuando un paciente que utiliza el presente dispositivo se dobla de una manera adelante o atrás, es decir, se flexionan de una forma anteroposterior, los centros instantáneos de rotación (23a, 23b) serán desplazados alejándose entre sí en una forma anteroposterior, es decir, habrá una traslación anteroposterior del centro instantáneo de rotación (23b) con respecto al centro instantáneo de rotación (23a).

Las Figuras 4a y 4b ilustran vistas en alzado posteriores de una sección transversal parcial de un disco vertebral artificial (30) que comprende una primera placa superior (31) y una segunda placa inferior (32). La primera placa superior (31) comprende una superficie articular y bicondilar, que se acopla con una superficie articular cóncava bimodal (34) de la segunda placa (32). Las placas (31 y 32) se ilustran en una posición inicial o neutra; sin embargo, cuando la primera placa (31) se traslada en sentido lateral a lo largo de la flecha (T) con respecto a la segunda placa (32), la primera placa (31) se inclinará ligeramente con respecto a la segunda placa (32) y los centros instantáneos de rotación (35a, 35b) se desplazarán entre sí. Por lo tanto, en una realización de la invención, el disco vertebral artificial comprenderá superficies articulares, primera y segunda, que están adaptadas para proporcionar un centro de rotación variable cuando las superficies articulares se desplazan o articulan entre sí de una forma lateral a lateral.

Las Figuras 5a-5d ilustran cuatro realizaciones adicionales (40, 45, 50, 55) de la segunda placa de la invención que comprende la superficie cóncava bimodal que se acopla y articula con una superficie convexa bicondilar o bimodal de una primera placa. Las realizaciones alternativas de la placa extrema vertebral, es decir, la segunda placa, ilustran varias realizaciones en las que se mejoraron las capacidades de sustentación de peso y de soporte anular del disco vertebral artificial han sido mejoradas. Incluyen realizaciones que comprenden configuraciones cóncavas y enclavijadas así como una realización (50) que comprende un elemento central contorneado y sustentador de peso (Figura 5c) que tiene una estructura de soporte anular periférico adicional, que compartirá las cargas sobre su periferia así como en el centro canceloso de una vértebra. La Figura 5d ilustra una realización alternativa (55) que tiene una superficie porosa (56) para el crecimiento del hueso, tal como mediante la adición de Hidroxiapatita, para mejorar la adhesión del disco vertebral a una vértebra adyacente. La realización de la Figura 5d está también adaptada para reducir el efecto del momento para causar una extrusión anterior del implante a través de un incremento en las fuerzas friccionales que resisten este vector. Las realizaciones de las Figuras 5a-5d demuestran también la fijación funcional proporcionada por los tornillos cancelosos de fijación de pasos de rosca, localizaciones y direcciones diferentes, que se proporcionan para obtener una fijación inmediata del disco vertebral artificial a la vértebra adyacente y para impedir el movimiento entre la primera y segunda placas del disco vertebral artificial.

La Figura 6a ilustra una vista en planta inferior de una segunda placa (60) según la invención en la que la superficie inferior plana de la placa que entra en contacto con una vértebra adyacente comprende una pluralidad de ranuras, canales o pocillos (61) que proporcionan una superficie macro-texturada que está diseñada para mejorar la supervivencia de la estructura subcondral de la placa extrema, mientras que distribuye la carga a la vértebra. Las ranuras curvadas y radiantes pueden evitar la congestión de la microvasculatura asociada con la cobertura completa y la oclusión de las placas extremas. La Figura 6b es una vista en alzado lateral seccional de la segunda placa (60) de la Figura 6a.

Haciendo referencia de nuevo a las Figuras 3a-3b, las placas (21 y 22) están adaptadas para articularse y girar en un movimiento relativo entre sí alrededor de un eje lateral a lateral o transversal, durante una flexión anteroposterior a lo largo de la flecha (B). En relación con el eje vertical (28), la primera placa (21) está adaptada para permitir la articulación en una dirección anterior de hasta aproximadamente 15º respecto a la posición neutra o inicial ilustrada en la Figura 3a y en una posición posterior de hasta aproximadamente -5º en relación con la posición inicial ilustrada en la Figura 3a.

Con referencia a las Figuras 4a y 4b, el disco vertebral artificial (30), que comprende una primera placa (31) (ilustrada en alzado) y una segunda placa (32) (ilustrada en sección), está adaptado para permitir la articulación de las placas entre sí alrededor de un eje sagital medio, que se extiende en sentido anteroposterior a través del dispositivo. Más concretamente, cuando la primera placa (31) se desplaza en sentido lateral, o se traslada en sentido lateral, en la dirección de la flecha (T), los centros instantáneos de rotación (35a y 35b) se desplazará entre sí y la primera placa (31) asumirá una posición inclinada con respecto a la primera placa (32). Téngase en cuenta que aunque las superficies articulares (33 y 34) comprenden, cada una de ellas, partes que tienen un radio de curvatura variable, las secciones cóncavas de la superficie articular (34) tienen cada una un radio de curvatura que es mayor que una parte de cóndilo respectiva de la superficie articular (33) con la que se articula. En consecuencia, mientras que cada modo cóncavo de la superficie articular bimodal (34) puede comprender partes curvadas descritas por una serie matemática de Fibonacci, el correspondiente cóndilo convexo de la superficie articular (33) comprenderá partes curvadas que pueden describirse por un segundo rango de la serie matemática de Fibonacci, de modo que los radios de curvatura de los cóndilos convexos serán más pequeños que los radios de curvatura de los modos cóncavos. Los grados de inclinación de la primera placa (31) en relación con la segunda placa (32) variarán desde aproximadamente 2º a 5º de excentricidad en una u otra dirección. En una realización preferida, el grado de inclinación de la primera placa (31) en relación con la segunda placa (32) variará desde 1 a 2,5º.

En realizaciones preferidas, el grado de flexión anteroposterior de la primera placa (21) en relación con la segunda placa (22) variará desde aproximadamente 3-15º en una u otra dirección, más preferiblemente 1,5-7,5º en una u otra dirección y en una realización más preferida, variará en 5 a 7º. En otra realización preferida, el grado de la flexión anteroposterior de la primera placa (21) en relación con la segunda placa (22) tendrá un margen máximo de movimiento de aproximadamente 10º y más preferiblemente aproximadamente 5-7º. En otra realización preferida, el rango medio de extensión variará desde 0 a -5º y más preferiblemente desde 0 a -3º. En otra realización preferida se tiene una flexión media de aproximadamente -5 a 10º a lo largo del plano sagital. Se entenderá por el experto en esta técnica que unos grados negativos indican una extensión del disco vertebral y grados positivos indican una flexión del disco vertebral, donde la flexión se refiere a flexionar la columna vertebral en una dirección delantera o anterior.

La Figura 7 ilustra un disco vertebral artificial (78) según la invención implantado en una columna vertebral humana (70) que comprende vértebras plurales (71, 72, 73, 74, 75) y discos espinales interpuestos plurales (77a-77d). El disco vertebral artificial (78) tiene una primera placa (79) y un segunda placa (80) interpuestas entre la vértebra superior (72) y la vértebra inferior (71), respectivamente. La superficie inferior (72a) de la vértebra superior (72) está ilustrada como planar, o plana, de modo que se optimice la superficie superior prácticamente plana (79a) de la placa (79). La superficie vertebral superior (71a) de la vértebra inferior (71) se ilustra también como planar de modo que se optimice en contacto con la superficie inferior (80a) de la placa (80). Aunque no ilustradas, las placas (79 y 80), y consecuentemente las vértebras (72 y 71), respectivamente, se sujetan adyacentes entre sí por la musculatura y otros tejidos corporales que suelen rodear a la columna vertebral (70).

Cada una de las placas (1) y (10) pueden incluir medios de unión que facilitan la fijación del disco vertebral artificial a las vértebras adyacentes. En la realización de las Figuras 1a-1c y 2a -2c, el medio de unión comprende por lo menos dos salientes (6, 7) y (16, 17) en cada una de las superficies planas (2) y (11) de las placas (1) y (10), respectivamente. Los salientes (6, 7) coinciden con las correspondientes cavidades (no ilustradas) en vértebras adyacentes que son superiores e inferiores al disco vertebral artificial. De forma alternativa o adicional, los medios de unión pueden comprender también múltiples agujeros para tornillos en el extremo de cada placa (1, 10) a través de los cuales se insertan los respectivos tornillos cancelosos que forman un arco y luego se atornillan en el cuerpo vertebral adyacente y que están en contacto con el disco vertebral artificial. Los medios de unión según la invención pueden comprender uno o más medios conocidos para fijar o unir sólidos entre sí. A modo de ejemplo y sin limitación, los medios de unión pueden incluir un tornillo, clavo, remache, adhesivo, alambre, cinta, esparadrapo y realizaciones para recubrimiento poroso de los tornillos de placas extremas de prótesis o los mecanismos de fijación y combinación para fijar el tornillo al componente de disco intervertebral.

Los orificios (8, 15), si están presentes, pueden modelarse como se desee. Pueden adaptarse para recibir y retener tornillos, clavos, remaches, clavijas y otros artículos utilizados para fijar las placas (1, 10, respectivamente) a vértebras adyacentes. Por ejemplo, los orificios (8, 15) pueden ser avellanados o pueden tener métodos de fijación o mecanismos que estabilicen el tornillo a la prótesis del disco intervertebral artificial.

Aunque las Figuras 1a-1b y 2a-2b ilustran los medios de unión (6, 7 y 16, 17) en superficies planares (2) y (11), respectivamente, como estando dispuestos hacia los extremos anteriores (A_{1}) y (A_{10}), respectivamente, los medios de unión pueden disponerse en cualquier lugar dentro del disco vertebral artificial. En general, será necesario para cada placa (1) y (10) tener por lo menos un medio de unión mediante el cual se fije a una vértebra adyacente. Los medios de unión, según la invención, pueden modelarse como se desee para poder optimizar el rendimiento en un uso o entorno particular. Los medios de unión pueden comprender medios de unión plurales similares o no similares. En una realización preferida, los medios de unión comprenderán dos o más salientes (6, 7) y (16, 17) sobre las superficies planares (2) y (11), respectivamente, para acoplamiento con las respectivas cavidades u orificios dentro de las superficies inferior y superior contiguas a las respectivas vértebras adyacentes. Asimismo, la superficie planar puede comprender recubrimientos porosos para mejorar su osificación, de modo que estimule la encarnación del hueso en ese lugar. Se considera la posibilidad de utilizar materiales osteoinductivos, osteoconductivos, osteogénicos y otros materiales que mejoran la fusión.

Aunque las Figuras 1c y 2c ilustran una realización reniforme, las periferias exteriores de las placas (1) y (10) del disco vertebral artificial pueden incluir realizaciones en las que los extremos anteriores (A_{2} y A_{10}), respectivamente, o posteriores (PS_{1} y PS_{10}), respectivamente, de las partes laterales (L_{1}, L_{2}) y (L_{10}, L_{12}), respectivamente, puedan tener radios de curvatura diferentes o similares. El disco vertebral artificial puede conformarse adicionalmente como una estructura condilar única sin limitación ni necesidad de una muestra intercondilar integrada en una parte del componente.

Aunque las superficies primera superior (2) y segunda inferior (11), prácticamente planares, están previstas que sean planas, pueden tener depresiones, rebordes, nervaduras, salientes, relieves, muescas, surcos y elementos similares.

Las placas (1, 10) del disco vertebral artificial suelen estar previstas para ser rígidas, semiflexibles o elásticas y por lo tanto, comprenderán materiales tales como, a modo de ejemplo y sin limitación, metales, caucho duro, plástico, polímero, aleaciones, materiales compuestos, cerámica, aleación de metal-cerámica o sus combinaciones.

Las placas (1, 10) pueden fabricarse por una diversidad de métodos incluyendo: fusión, estereolitografía, mecanizado, pulverización de plasma, recubrimiento, bruñido o fusión a la cera perdida.

Aunque las placas (1, 10) están ilustradas como teniendo longitudes lateral a lateral mayores que sus respectivas anchuras anterior a posterior, las placas pueden dimensionarse como se desee. Por lo tanto, la anchura de las placas (1, 10) puede ser mayor, igual o menor que las respectivas longitudes. En la mayoría de los casos, la altura superior e inferior de cada una de las placas (1, 10) será menor que su anchura y longitud.

El borde próximo a anterior del cuerpo vertebral en el extremo posterior será adyacente al cuerpo vertebral posterior, pero alejado de los nervios espinales subyacentes. Aunque las Figuras 1a-1c y 2a-2c ilustran la primera placa (1) como siendo la placa superior, el disco vertebral de la invención puede bascularse de modo que la segunda placa (10) sea la placa superior.

La prótesis de disco vertebral articular, según la invención, difiere de las prótesis conocidas utilizadas para la sustitución de juntas de la rodilla en por lo menos una de las maneras siguientes. El presente disco vertebral artificial es más pequeño en construcción, tiene una superficie bicondilar articular más pequeña, proporciona solamente un rango limitado de articulación en flexión y extensión y puede diseñarse de modo que el centro instantáneo variable de rotación tenga lugar en una dirección anterior o posterior a lo largo de un plano sagital. En una realización preferida, el cambio en el centro instantáneo de rotación del disco vertebral artificial se producirá de una forma opuesta a la que tiene lugar en una rodilla humana.

Lo anterior es una descripción detallada de realizaciones particulares de la invención. Se reconoce que las desviaciones respecto a las realizaciones reveladas pueden efectuarse dentro del ámbito de la invención y que se producirán modificaciones obvias por un experto en esta técnica. A la luz de la presente revelación, los expertos en esta técnica apreciarán que pueden realizarse numerosos cambios. En las realizaciones específicas que aquí se revelan y no obstante, obtienen un resultado análogo similar sin desviarse del espíritu y ámbito de la invención. Todas las realizaciones previstas y reivindicadas en la presente memoria pueden llevarse a cabo y ejecutarse sin una experimentación indebida a la luz de la presente exposición.

Claims

1. Disco vertebral artificial (1), que está articulado, comprendiendo dicho disco:

una primera placa (1) que presenta una primera periferia exterior, una primera superficie superior prácticamente plana (2), una primera superficie articular inferior (3), un primer extremo anterior (A1), un primer extremo posterior (PS1), una primera parte lateral (L1) y una segunda parte lateral (L2); y

una segunda placa (10) que presenta una segunda periferia exterior, una segunda superficie inferior prácticamente plana (11), una segunda superficie articular superior (12), un segundo extremo anterior (A10), un segundo extremo posterior (PS10), una tercera parte lateral (L10) y una cuarta parte lateral (L12);

en el que:

dichas placas primera y segunda (1, 10) pueden articularse en una forma anteroposterior cuando dicha primera superficie inferior (3), dicho primer extremo anterior (A1) y dicho primer extremo posterior (PS1) están yuxtapuestos con dicha segunda superficie superior (12), dicho segundo extremo anterior (A10) y dicho segundo extremo posterior (PS10), respectivamente;

presentando dicho disco un centro instantáneo de rotación en flexión que se mueve en una dirección anteroposterior durante la articulación anteroposterior de dicho disco, caracterizado porque

por lo menos una de dicha primera superficie articular inferior (3) y dicha segunda superficie articular superior (12) comprende un radio de curvatura variable anteroposterior.

2. Disco vertebral artificial según la reivindicación 1, en el que dichas primera superficie inferior (3) y segunda superficie superior (10) articulares presentan unas partes principales que son prácticamente complementarias.

3. Disco vertebral artificial según la reivindicación 2, en el que las periferias exteriores, primera y segunda, son prácticamente reniformes.

4. Disco vertebral artificial según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha primera placa (1) es superior a dicha segunda placa (10).

5. Disco vertebral artificial según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha segunda placa (10) es superior a dicha primera placa (1).

6. Disco vertebral artificial según la reivindicación 1, en el que la primera superficie articular inferior (3) presenta una forma convexa bimodal y la segunda superficie articular superior (12) una forma cóncava bimodal.

7. Disco vertebral artificial según la reivindicación 6, en el que un primer modo de primera superficie inferior convexa bimodal (3) es una imagen prácticamente especular de un segundo modo de dicha primera superficie inferior convexa bimodal (3).

8. Disco vertebral artificial según la reivindicación 6, en el que un primer modo de dicha segunda superficie superior (12) cóncava bimodal es una imagen prácticamente especular de un segundo modo de dicha segunda superficie superior cóncava bimodal (12).

9. Disco vertebral artificial según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el disco vertebral presenta una simetría bilateral.

10. Disco vertebral artificial según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que cada una de las placas primera y segunda (1, 10) comprende por lo menos un medio de unión (6, 7, 16, 17) y más preferiblemente dos medios de unión diferentes.

11. Disco vertebral artificial según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que por lo menos una de dichas placas primera y segunda (1, 10) incluye un orificio (8, 15) pasante para uso en fijar por lo menos una placa a una vértebra.

12. Disco vertebral artificial según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que cada modo de dicha primera superficie inferior convexa bimodal (3) se encuentra a lo largo de una línea intermedia entre dicho primer extremo anterior (A1) y dicho primer extremo posterior (PS1).

13. Disco vertebral artificial según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichas placas primera y segunda (1, 10) pueden tener modos de articulación seleccionados de entre:

una traslación entre una dirección lateral a lateral entre sí, rotación relativa alrededor de un eje vertical y/o una articulación recíproca solamente en una forma anterior a posterior y posterior a anterior.

14. Disco vertebral artificial según la reivindicación 6, en el que:

dicha primera superficie articular inferior convexa bimodal (3) comprende una estructura bicondilar en la que cada cóndilo (4, 5) comprende el mismo radio de curvatura variable.

15. Disco vertebral artificial según la reivindicación 14, en el que dicho radio de curvatura describe una serie matemática de Fibonacci.

16. Disco vertebral artificial según la reivindicación 15, en el que dicha rotación está limitada a estar dentro de un margen fisiológico normal.

17. Disco vertebral artificial según la reivindicación 6, en el que cada una de dicha primera superficie inferior convexa (3) y dicha segunda superficie superior cóncava (12) están definidas por arcos sagitales y de corona que permiten que dichas placas primera y segunda (1, 10) puedan girar entre sí alrededor de un eje vertical de una forma limitada.