Brevet FR2282852A1 — publié le 19760326

La présente invention a plus particulièrement trait aiix prothèse de la hanche, du genou, du coude etc... utilisées en chirurgie osseuse pour réduire les fractures, consolider ou remplacer les articulations ; elle concerne également des pièces telles que vis, plaques, tiges, utilisées dans le même domaine, toutes ces pièces ayant ceci en commun qu'elles sont utilisées à l'intérieur du corps; ces exemples ne sont pas limitatifs. Les pièces utilisées tactuellemeng le plus fréquemment sont actuellement faites ensuper-alliage à base de cobalt.eontenant du chrome, du molybdène, du manganèse, du silicium, ou en acier inoxydable. Ces alliages sont peu attaqués par les humeurs, et assez bien tolérés, en générai, par le corps humain. Par contre, ils ont des résistances mécaniques très moyennes, ou même mauvaises. Il en résulte #que, outre certains phénomènes de rejet dus à lieur composition chimique, les caractéristiques mécaniques faibles conduisent à des dessins de pièces massifs et lourds. Par ailleurs constate, malgré ,cela,. des ruptures de pièces dans le- corps, sous les divers#efforts déployés dans celui-ci et d'ailleurs diffic-iles à calculer. Enfin ces matériaux présentent en général de grandes diffi- cultés d'usinage et de formage. Pour pallier ces inconvénients la présente invention a pour --objet des prothèses médicales, ou autres pièces utilisées en chirurgie osseuse à l'intérieur du corps,caractérisées en ce qu'elles sont constituées par une âme faite en un métal ayant les--caracté- ristiques physiques les plus appropriées à leur fabrication et d leur utilisation, protégée par une mince couche d'un isolant; chimique, parfaitement adhérente, empêchant toute attaque du métal de l'8me par les matières diverses avec lequel il pourrait être en contact à l'intérieur du corps, elle-même revetue, totalement ou partiellement,d1un? mince couche d'un produit, parfaitement adhérent, assurant l'état de surface désiré. On peut ainsi choisir le métal constitutif de l'âme unique- ment en fonction de ses très hautes caractéristiques mécaniques sans limitations dues à sa dureté superficielle, å sa composition chimique, à sa résistance aux humeurs, et, d'une façon, géréra-le à sa-tolérance parle corps. Pour convenir, un métal doit avoir une haute résistance spécifique, un module d'élasticité élevé, une grande résistance à la rupture, une bonne soudabilité, une aptitude à la fonderie de précision, au formage, et à l'usinage, et éventuellement une bonne tenue à la corrosion. C'est ainsi qu'on peut citer, à titre d'exemple, et comme ayant donné toutes satisfactions les alliages : nickel-cobalt, molybdène, du type "maraging". Pour réaliser l'âme de la prothèse ou de la pièce désirée, ce métal est mis en forme par les moyens habituels, fonderie, usinage... qui lui sont le plus adaptés, après les traitements thermiques convenables. On dépose ensuite sur l'âme ainsi réalisée une couche d'un isolant chimique, qui peut-8tre du chrome ; le chrome, ou autre produit utilisé,peut constituer un dépôt de surface, ou être entièrement ou partiellement diffusé dans le métal de base; tout procédé de dépôt de chrome peut être utilisé ; par exemple : dép8t électrolytique, dépôthn phase vapeur sous vide ou sous diverses atmosphères; on choisit le procédé en fonction du matériau de base et du dessin de la pièce. L'épaisseur de la couche de chrome peut Etre de quelques microns à quelques dizaines de microns, elle peut être diffusée dans la surface de l2Sme en métal de quelques microns à une cen taine de microns Pour terminer - on revêt la pièce ainsi préparée d'une mince couche destinée à obtenir l'état de surface désiré, et, notamment, d'une couche de matière céramique ; dans le cas le plus courant la couche céramique est fine, continue, étanche et lisse. Elle constitue la barrière entre la couche précédente et le corps. Elle est choisie pour son inertie chimique, sa dureté, son état de surface et son étanchéité. Son épaisseur peut atteindre 50 microns. Elle peut être par exemple en alumine, silice, oxyde de titane, oxyde de chrome etc... Dans ce cas une méthode bien adaptée est le dépôt en phase vapeur ou par revtement cuit au four. Une variante extrêmement intéressante consiste à déposer la couche céramique sous forme poreuse, sur tout ou partie de la pièce. La couche poreuse est déposée sur le métal, ou mieux sur la couche céramique étanche. Elle peut plus particulièrement être destinée à assurer le parfait accrochage de ciment, os, muscle... Bien que ce ne soit pas limitatif on peut déposer une telle couche par projection au pistolet à flamme ou plasma, ou par toute autre méthode. On peut par exemple employer de l'alumine frittée. Une telle couche peut #tre rapportée mécaniquement. Pour illustrer les possibilités offertes par la présente invention, on décrira ci-dessous un exemple de réalisation pratique. La pièce, une prothèse de genou, est réalisée en fonderie de précision à partir d'alliagenmaraglng"-. L'alliage se prote bien à la fonderie de précision. On peut comparer sa résistance à la rupture de 200 h bars avec celle des meilleurs alliages actuellement utilisés dans ce but, soit 60 à 70 h bars ; cet alliage est facile à usiner après un traitement de mise en solution à 88onc et refroidissement naturel. Après une préparation de surface sommaire le dépit de chrome est effectué en phase vapeur. Un court chauffage le fait ensuite partiellement diffuser sur 50 microns. A ce stade, la pièce chromée est revêtue de céramique au trempé ou au pistolet à peinture, et traitée au four. n en résulte une couche étanche de céramique de 50 microns d'épaisseur. Elle est rigoureusement étanche. Sur une partie bien précise de la pièce on projette alors ane couche céramique par pistolet plasma de façon à ménager une zane d'accrochage. On a alors une pièce d'une rugosité d'environ 0,5 p cLA, dont une partie est-rugneuse et a'une porosité bien calibrée de 3 à 5fui. Son inertie chimique est totale. Sa dureté de surface est de plus de 2000 vickers, contre 600 dans le meilleur des cas actuels. Il est bien entendu que le mode de réalisation de l'inven tion -décrit ci-dessus a été donné à titre purement indicatif et nullement limitatif et que de nombreuses modifications peuvent être apportées sans qu'on s'écarte pour cela du cadre de la pré- sente invention. REvtSICATIONS 10 Prothèse médicale, ou autre pièce utilisée en chirurgie osseuse à l'intérieur du corps.caractérisée en ce qu'elle est constituée par une âme faite en un métal ayant les caractéristiques physiques les plus appropriées à sa fabrication et son utilisation, protégée par une mince couche d'un isolant chimique, parfaitement adhérente, empêchant toute attaque du métal de l'âme par les matières diverses avec lequel il pourrait être en contact à l'intérieur du corps, elle-m#me rev#tue, totalement ou partiel lement,d'une mince couche d'un produit, parfaitement adhérent, assurant l'état de surface désiré. 20 Prothèse ou autre pièce suivant la revendication l caractérisée en ce que son âme est faite en un métal ayant une haute résistance spécifique, un module d'élastieité élevé, une grande résistance à la rupture, une bonne soudabilité, une aptitude à la fonderie de précision, au formage, et à l'usinage, et éventuellement une bonne tenue à la corroSion. 30 Prothèse ou autre pièce suivant la revendication 2 caractérisée en ce que son âme est en un alliage tel que nickel-cobalt, molybdène, du type maraging. 40 Prothèse ou autre pièce suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que la mince couche d'un isolant chimique est une couche de chrome. 50 Prothèse ou autre pièce suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractériséé-en ce que la mince couche d'un isolant chimique a une épaisseur comprise entre qirel ques microns et quelques dizaines de microns. 60 Prothèse ou autre pièce suivant l'une quelconque-des revendications précédentes caractérisée en ce que la mince .couche d'un isolant chimique est diffusée dans la surface du métal de lame de quelques microns à quelques centaines de microns. 70 Prothèse ou autre pièce suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que la mince couche assurant l'état de -surface désiré est-une couche de matière céra t mique, 80 Prothèse ou autre pièce suivant la revendication 7 carac térisée en ce que la matière céramique est ehoisie póur son inertie chimique , sa dureté, son état de surface et son étanèhétié,par -exemple en alumine, silice, oxyde de titane, oxyde de chrome etc... 90 Prothèse ou autre pièce suivant l'une quelconque des revendications 7 et 8 caractérisée en ce que la couche de matière céramique a une épaisseur pouvant atteindre 50 microns. 10. Prothèse ou autre pièce suivant l'une quelconque des revendications 7 à 9 caractérisée en ce que tout ou partie de la couche de céramique. est poreuse. 11. Prothèse ou autre pièce suivant la revendication 10 caractérisée en ce que toute la pièce est revêtue d'une mince couche de céramique lisse et les parties de cette pièce devant remplir un rible d'accrochage ont une mince couche complémentaire de céramique poreuse. 12. Procédé de fabrication d'une prothèse médicale ou autre pièce utilisée#en chirurgie osseuse à l'intérieur du corps, caractérisé en ce qu'on usine une âme en un métal ayant les caractéristiques physiques les plus appropriées à sa fabrication et à son utilisation, on dépose sur cetteâme, électrolytiquement ou en phase vapeur, une couche de chrome d'une épaisseur de quelques microns, puis, en phase vapeur ou par revêtement cuit au four, une couche céramique pouvant atteindre 50 microns. 13. Procédé suivant la-revendication 12 caractérisé en ce qu'on dépose sur les-parties de la pièce devant remplir un r81e d'accrochage, par. projection au pistolet à- flamme.ou plasma, ou toute autre méthode,une unecouche complémentaire et céramique poreuse.