Un aparato para sustituir al menos una parte de un disco intervertebral en una columna vertebral entre placas terminales de un primer cuerpo vertebral y un segundo cuerpo vertebral de una columna vertebral,

comprendiendo el aparato:

(a) un primer miembro que tiene una primera superficie de contacto vertebral para acoplamiento con la primera placa terminal del cuerpo vertebral, y que tiene una primera superficie de articulación; y

(b) un segundo miembro que tiene una segunda superficie de contacto vertebral para acoplamiento con la segunda placa terminal del cuerpo vertebral, y que tiene una segunda superficie de articulación, en el que una separación intervertebral se define como el componente axial de una línea que se extiende entre un centroide de dicha primera superficie de contacto vertebral y un centroide de dicha segunda superficie de contacto vertebral, y en el que dicha primera superficie de articulación y dicha segunda superficie de articulación forman al menos parte de una disposición de articulación configurada de manera que, cuando se carga con fuerza de compresión axial:

(i) dichas superficies de contacto vertebral primera y segunda están apoyadas contra la fuerza de compresión para garantizar una separación intervertebral mínima predefinida; y

(ii) dicho segundo miembro puede desplazarse con respecto a dicho primer miembro en movimiento correspondiente a una rotación axial, una flexión anterior y una extensión posterior, y un arqueamiento lateral, teniendo cada uno de dichos movimientos una amplitud de movimiento correspondiente;

caracterizado porque la disposición de articulación está configurada además de manera que dicha separación intervertebral aumenta en forma de una función lisa de desplazamiento angular desde una posición neutra sobre al menos una parte de dicha amplitud de movimiento en cada dirección para cada una de dichas rotación axial, flexión anterior y extensión posterior, y flexión lateral, proporcionando con ello una atenuación de movimiento sin impacto.

Sustitución de disco intervertebral.

CAMPO .

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a sustituciones de discos intervertebrales y, en particular, se refiere a una sustitución de disco intervertebral que permite el movimiento alrededor de tres ejes de rotación y proporciona atenuación de movimiento para evitar impacto del desplazamiento final en movimiento alrededor de cada uno de los ejes.

Muchas Sustituciones Totales de Disco (STD) usadas habitualmente se basan en una junta articulada de tipo rótula esférica. Aunque una rótula esférica es eficaz para proporcionar una amplitud de movimiento completa en todas las direcciones, no proporciona atenuación de movimiento. Específicamente, en relación con la rotación axial, la junta de rótula esférica permite intrínsecamente de por sí una rotación ilimitada en la práctica con mínima resistencia. La sección vertebral depende, por tanto, del tejido blanco circundante o del impacto de las carillas para limitar el movimiento, con lo que se acelera la degeneración de las carillas y el tejido adyacente. En flexión anterior, extensión posterior y arqueamiento lateral, el movimiento está limitado normalmente por el impacto de los bordes de la aleta STD entre sí, generando impactos repetidos durante el uso normal que pueden conducir a degeneración de la STD en sí, o del tejido circundante.

Más específicamente, y para proporcionar una referencia como comparación con la presente invención que se describirá más adelante, las fig. 11A-11C muestran vistas en sección transversal de una STD basada en geometría de rótula esférica en varias posiciones de arqueamiento lateral, mientras que las fig. 11D y 11E muestran el momento de flexión y la elevación (correspondiente a "separación intervertebral", que se definirá más adelante) en función del desplazamiento angular con respecto a una posición central ("neutra") . La amplitud de movimiento normal de la articulación va desde la posición neutra de la fig. 11A a la posición de contacto aleta-aleta de la fig. 11B, correspondiendo en este caso a una deflexión de aproximadamente 6°. Dentro de este intervalo, según se muestra en la fig. 11D, se requiere un momento de flexión mínimo para generar movimiento, necesitando sólo superar toda resistencia al rozamiento de la articulación. Una vez que tiene lugar el contacto entre las aletas, se produce una resistencia repentina a una deflexión adicional de manera que un momento aplicado gradualmente creciente no genera ningún movimiento adicional. Sólo si el par de torsión supera un cierto umbral, la deflexión continuará levantando la bola del encastre según se muestra en la fig. 11C, un estado que normalmente se pretende que no tenga lugar. Una vez iniciado, el movimiento de levantamiento proseguirá para el par de torsión constante aplicado. El gráfico correspondiente de separación intervertebral en función de la deflexión angular se muestra en la fig. 11E. Dentro del intervalo operativo normal de la rótula esférica de 0 a 6°, no se produce elevación. Si se aplica entonces un par de torsión suficiente para empezar a levantar la bola fuera del encastre, la separación intervertebral empieza a aumentar bruscamente, en un principio como una función aproximadamente lineal de ángulo de deflexión.

Se han realizado varios intentos para desarrollar una disposición de articulación para una STD que imite de forma más cercana a varios aspectos de la dinámica del disco intervertebral natural. Entre ellos se incluye una amplia variedad de dispositivos que emplean cojinetes cilíndricos o superficies de articulación en forma de sierra. Algunos ejemplos de dichos dispositivos pueden encontrarse en las siguientes patentes de EE.UU.: 6.706.068; 6.908.484; 6.972.037; 6.972.038; 6.986.789; 6.989.032; 6.994.727; 6.994.729; 6.997.955; 7.048.764; y 7.048.766, y en las siguientes publicaciones de solicitud de patentes de EE.UU. nº: 2004/0.225.364; y 2004/0.073.311.

De especial interés como antecedente de la presente invención, algunos de los documentos referidos anteriormente introducen un concepto de desviación (es decir, aumento de la separación intervertebral) en función del desplazamiento angular de rotación axial con el fin de generar fuerzas restauradoras (de autocentrado) . Específicamente, dado que el estado normal de la columna vertebral consiste en recibir cargas axialmente con el peso de la parte superior del cuerpo, una disposición de articulación que provoque desviación de la articulación en función de la rotación axial realiza trabajo en contra de la carga, lo que da como resultado una fuerza restauradora que tiende a devolver la junta a una posición neutra de rotación axial. Puede encontrarse un ejemplo de dichas enseñanzas en la patente de EE.UU. nº 6.994.727 mencionada anteriormente.

Aunque el concepto de desviación de la junta bajo carga aplicada para proporcionar una fuerza restauradora se expone en el documento mencionado anteriormente, sólo se aplica en un único modo de movimiento, es decir, rotación axial. Además, los documentos conocidos en la actualidad por el autor de la invención no proporcionan ninguna solución aceptable para atenuación del movimiento con el fin de limitar la amplitud de movimiento para cada tipo de movimiento sin provocar un impacto u otro perjuicio en el tejido circundante.

Por tanto, existe la necesidad de una sustitución de disco intervertebral que permita el movimiento alrededor de tres ejes de rotación y proporcione atenuación de movimiento para evitar impacto del desplazamiento final en el movimiento alrededor de cada uno de los ejes.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

La presente invención es una sustitución de disco intervertebral que permite movimiento alrededor de tres ejes de rotación y proporciona atenuación de movimiento para evitar impacto del desplazamiento final en el movimiento alrededor de cada uno de los ejes.

Según las enseñanzas de la presente invención, se proporciona un aparato para sustituir al menos una parte de un disco intervertebral en una columna vertebral entre placas terminales de un primer cuerpo vertebral y un segundo cuerpo vertebral de una columna vertebral, comprendiendo el aparato: (a) un primer miembro que tiene una primera superficie de contacto vertebral para acoplamiento con la primera placa terminal del cuerpo vertebral, y que tiene una primera superficie de articulación; y (b) un segundo miembro que tiene una segunda superficie de contacto vertebral para acoplamiento con la segunda placa terminal del cuerpo vertebral, y que tiene una segunda superficie de articulación, en el que una separación intervertebral se define como el componente axial de una línea que se extiende entre un centroide de la primera superficie de contacto vertebral y un centroide de la segunda superficie de contacto vertebral, y en el que la primera superficie de articulación y la segunda superficie de articulación forman al menos parte de una disposición de articulación configurada de manera que, cuando se carga con fuerza de compresión axial: (i) las superficies de contacto vertebral primera y segunda están apoyadas contra la fuerza de compresión para asegurar una separación intervertebral mínima predefinida; (ii) el segundo miembro puede desplazarse con respecto al primer miembro en movimiento correspondiente a rotación axial, flexión anterior y extensión posterior, y arqueamiento lateral, teniendo cada uno de los movimientos una amplitud de movimiento correspondiente; y (iii) la separación intervertebral aumenta en función lisa de desplazamiento angular a partir de una posición neutra durante al menos parte de la amplitud de movimiento en cada dirección para cada una de la rotación axial, la flexión anterior y la extensión posterior, y la flexión lateral, proporcionando con ello atenuación de movimiento sin impacto.

Según una característica adicional de la presente invención, la disposición de articulación está configurada de manera que una primera derivada de separación intervertebral en función del desplazamiento angular a partir de una posición neutra aumenta de manera sustancialmente monótona con respecto al desplazamiento angular desde la posición neutra en una mayoría de la amplitud de movimiento para desplazamiento en cada dirección para cada una de la rotación axial, la flexión anterior y la extensión posterior, y la flexión lateral.

Según una característica adicional de la presente invención, la disposición de articulación está configurada de manera que el segundo miembro puede desplazarse con respecto... [Seguir leyendo]

1. Un aparato para sustituir al menos una parte de un disco intervertebral en una columna vertebral entre placas terminales de un primer cuerpo vertebral y un segundo cuerpo vertebral de una columna vertebral, comprendiendo el aparato:

(a) un primer miembro que tiene una primera superficie de contacto vertebral para acoplamiento con la primera placa terminal del cuerpo vertebral, y que tiene una primera superficie de articulación; y

(b) un segundo miembro que tiene una segunda superficie de contacto vertebral para acoplamiento con la segunda placa terminal del cuerpo vertebral, y que tiene una segunda superficie de articulación, en el que una separación intervertebral se define como el componente axial de una línea que se extiende entre un centroide de dicha primera superficie de contacto vertebral y un centroide de dicha segunda superficie de contacto vertebral,

y en el que dicha primera superficie de articulación y dicha segunda superficie de articulación forman al menos parte de una disposición de articulación configurada de manera que, cuando se carga con fuerza de compresión axial:

(i) dichas superficies de contacto vertebral primera y segunda están apoyadas contra la fuerza de compresión para garantizar una separación intervertebral mínima predefinida; y

(ii) dicho segundo miembro puede desplazarse con respecto a dicho primer miembro en movimiento correspondiente a una rotación axial, una flexión anterior y una extensión posterior, y un arqueamiento lateral, teniendo cada uno de dichos movimientos una amplitud de movimiento correspondiente;

caracterizado porque la disposición de articulación está configurada además de manera que dicha separación intervertebral aumenta en forma de una función lisa de desplazamiento angular desde una posición neutra sobre al menos una parte de dicha amplitud de movimiento en cada dirección para cada una de dichas rotación axial, flexión anterior y extensión posterior, y flexión lateral, proporcionando con ello una atenuación de movimiento sin impacto.

2. El aparato de la reivindicación 1, en el que dicha disposición de articulación está configurada de manera que una primera derivada de separación intervertebral en función de un desplazamiento angular a partir de una posición neutra aumenta de manera sustancialmente monótona con respecto a dicho desplazamiento angular a partir de dicha posición neutra en una mayoría de dicha amplitud de movimiento para el movimiento en cada dirección para cada una de dichas rotación axial, flexión anterior y extensión posterior, y flexión lateral.

3. El aparato de la reivindicación 1, en el que dicha disposición de articulación está configurada de manera que dicho segundo miembro puede desplazarse con respecto a dicho primer miembro en movimiento correspondiente a combinaciones de rotación axial, flexión anterior o extensión posterior, y arqueamiento lateral.

4. El aparato de la reivindicación 1, en el que dicha disposición de articulación está configurada de manera que el aparato es de autocentrado bajo carga axial de manera que tiende a regresar sustancialmente a una posición neutra predefinida.

5. El aparato de la reivindicación 1, en el que dicho primer miembro y dicho segundo miembro son cuerpos rígidos.

6. El aparato de la reivindicación 1, en el que dicho primer miembro y dicho segundo miembro están formados principalmente por material metálico.

7. El aparato de la reivindicación 1, en el que dicho primer miembro y dicho segundo miembro están formados principalmente por material cerámico.

8. El aparato de la reivindicación 1, en el que dicha primera superficie de articulación y dicha segunda superficie de articulación se despliegan en contacto directo para proporcionar dicha disposición de articulación.

9. El aparato de la reivindicación 1, en el que dicha primera superficie de articulación contiene una protuberancia y dicha segunda superficie de articulación contiene un rebaje en cooperación, en el que dicha protuberancia está modelada de manera que, en sección transversal sagital, una forma interna de dicha protuberancia contiene:

(a) una región en corona de curvatura convexa que tiene una curvatura variable con un mínimo local de curvatura en una cima de dicha región en corona; y

(b) una región de transición de curvatura cónica en la base de dicha protuberancia.

10. El aparato de la reivindicación 9, en el que dicha protuberancia está modelada además de manera que, en sección transversal coronal, una forma externa de dicha protuberancia contiene:

(a) una región en corona de curvatura convexa que tiene curvatura variable con un mínimo local de curvatura en una cima de dicha región en corona; y

(b) una región de transición de curvatura cónica en la base de dicha protuberancia.

11. El aparato de la reivindicación 10, en el que dicha protuberancia está modelada además de manera que una anchura de dicha protuberancia en dicha sección transversal coronal es mayor que una anchura de dicha protuberancia en dicha sección transversal sagital.

12. El aparato de la reivindicación 10, en el que dicha protuberancia está modelada además de manera que, en sección transversal axial, una forma externa de dicha protuberancia es sustancialmente elíptica.

13. El aparato de la reivindicación 12, en el que dicho rebaje en cooperación está formado sustancialmente como una concavidad elíptica con una región de transición de curvatura convexa que se conecta con una zona circundante de dicha segunda superficie de articulación.

14. El aparato de la reivindicación 10, en el que dicha protuberancia muestra una pluralidad de regiones de flanco en rebaje, y en el que dicho rebaje en cooperación incluye una pluralidad correspondiente de regiones en nervadura.

15. El aparato de la reivindicación 1, en el que dicha primera superficie de articulación contiene una protuberancia que incluye una pluralidad de nervaduras, y en el que dicha segunda superficie de articulación contiene un rebaje en cooperación que incluye una pluralidad de canales para recibir dichas nervaduras, en el que dichas nervaduras interaccionan con superficies adyacentes de dichos canales para generar dicho aumento en la separación intervertebral.

16. El aparato de la reivindicación 1, en el que dicha primera superficie de articulación contiene una pluralidad de protuberancias y dicha segunda superficie de articulación contiene características de rebaje en cooperación.

17. El aparato de la reivindicación 1, en el que dicha primera superficie de articulación contiene una pluralidad de rebajes y dicha segunda superficie de articulación contiene una pluralidad correspondiente de rebajes, incluyendo además dicha configuración de articulación una pluralidad correspondiente de elementos de soporte, estando cada uno de dichos elementos de soporte confinado entre un par enfrentado de dichos rebajes de dichas superficies de articulación primera y segunda.

18. El aparato de la reivindicación 17, en el que dichos elementos de soporte se implementan en forma de cojinetes de bolas.

19. El aparato de la reivindicación 18, en el que dicha pluralidad de rebajes de dichas superficies de articulación primera y segunda se implementan como rebajes esféricos parciales de radio de curvatura mayor que dichos cojinetes de bolas, estando las posiciones de dichos rebajes de dicha primera superficie de articulación desplazadas con respecto a las posiciones de dichos rebajes de dicha segunda superficie de articulación.

20. El aparato de la reivindicación 19, en el que dicha disposición de articulación se implementa con cuatro de dichos cojinetes de bolas y cuatro de dichos rebajes en cada una de dichas superficies de articulación primera y segunda.