Brevet FR2433932A1 — publié le 19800321

L'invention concerne une prothèse pour larticu- lation de la hanche, constituee d'une tige en forme de queue, qui peut être insérée dans le fémur, d'une tête fémorale sphé- rique reliée d'une façon amovible avec la tige et d'une partie centrale, établie en forme de collet qui s'appuie sur la surface de résection de l'os. Il est bien connu que l'on peut remplacer des articulations, chargées ou non, dont l'aptitude au bon fonctionnement est fortement détdriorée par des accidents dégéné- ratifs, inflammatoires, #traumatiques et de tout autre type, par des pièces d'articulation artificielles. Pour que les prothèses d'articulation implantées fonctionnent de façon satisfaisante, il est important que l'implant se montre inerte par rapport aux tissus du corps humain c'est-à-dire qu'il présente une bonne compatibilité qui permette aux tissus de le tolérer.D'autres conditions requises résident dans leur résistance aux forces mécaniques qui agissent de façons multiples sur l'articulation et dans la dérivation uniforme de ces forces sur les tissus osseux du corps lui-m#me, le flux de forces devant se produire de la façon la plus analogue possible à ce qu'il est avec les forces naturelles de façon à limiter dans une mesure qui ne soit pas nuisible, les modifications que cette prothèse pourrait provoquer dans la structure osseuse, ou même à les supprimer complètement. C'est ainsi seulement que l'on sera assuré qu'il ne se produira pas un incident qui pourrait entraîner l'affaiblissement de la fixation de la prothèse de l'articulation. Le rel chement de l'implant peut être également provoqué par des particules dues à l'usure qui déclenchent des réactions défavorables des tissus et peuvent aussi entratner d'importantes inflammations non-bactériennes. Des défauts de stabilité, c'est-à-dire un rel chement de l'implant se produisent, par suite, en raison de modifications et de résorption du tissu, induites par des effets mécaniques ou chimiques, la composition locale et la structure de l'os se modifiant en fonction d'excitations dues aux sollicitations suivant la loi de transformation de olf. On a proposé comme matière première pour les prothèses d'articulations, en particulier, des métaux tels que les métaux nobles et les alliages exempts de fer, les résines artificielles comme le polytétrafluoréthylène et le polyéthylène, ainsi que des combinaisons de ces substances. Pour des articulations comme l'articulation de la hanche, la-combinaison métal-matière plastique s'est largement répandue, en raison de ses propriétés favorables d'abrasion et de glissement et de sa résistance mécanique convenable. La mise en place de la prothèse par fixation avec un ciment des parties métalliques, de la tige de cette prothèse par exemple, est un problème qui n'a pas encore été résolu d'une façon satisfaisante, car les tiges de prothèse métalliques provoquent fréquemment en raison de leur rigidité relativement importante, des phénomènes de relachement et de dégradation de l'os.Le ciment pour os utilisé pour la fixation de la tige, et la réaction aux corps étrangers qui peuvent entrainer une séparation du tissu conjonctif et des particules de ciment pourront être l'origine de ce relâchement, Comme en outre les forces ne s'appliquent pas toujours directement sur les surfaces de résection de l'os mais bien par l'intermédiaire de la tige de la prothèse, sur la corticale intérieure, il sera difficile d'éviter aussi une modification du tissu osseux suivant la loi de Wolf. Tous ces facteurs provoquent une limitation de la durée de fonctionnement de la pièce de remplacement, de sorte que par exemple, on arrivera, pour des prothèses de l'articulation de la hanche à une demipériode d'environ 5 à 7 ans seulement.Comme on doit appareiller un nombre croissant de patients jeunes avec des prothèses d'articulation, la proportion de ces patients dont les prothèses doivent être changées à plusieurs reprises augmente également. A chaque nouvelle intervention, le taux de complication augmente, et les chances de succès diminuent nettement. On a proposé et exploré essentiellement deux voies pour l'amélioration des conditions biomécaniques. Grâce à l'utilisation de matières premières d'une résistance suffisante qui présentent une élasticité au moins approchante de celle du tissu osseux, comme par exemple le carbone renforcé avec des fibres de carbone, on doit, suivant l'une de ces propositions, diminuer la différence du module d'élasticité de l'os et de l'implant, et par suite remédier à la gêne de la dilatation non physiologique de l'os. Les modifications de construction proposées par MORSCHER, RITTER, GRELL, et ENGELHARDT ont surtout pour but d'améliorer la transmission de la force de la prothèse sur l'os.A cet effet, on s'efforce de faire absorber et dériver, par exemple, les forces de traction en flexion qui se produisent dans la jonction au moyen d'un ceinturage spécial. Ainsi, par esemple, RITTER a fait connaître (Arch.f.orthop. Unfall-Chirurgie 96, 1 14 (1976) ), une prothèse à ceinturage à traction dont la partie en forme de col s'appuie sur la surface de résection et est reliée par une baguette métallique avec une plaque métallique, qui s'applique sur la surface latérale du fémur, et est vissée avec cette plaque.On ne peut toutefois exclure au moyen d'un ceinturage de ce genre, les sollicitations et micròdéplacements pulsatoires qui se produisent en particulier sous une charge à pulsions de flexion dans la zone de surface médiale d'appui qui pourront, comme on l'a décrit plus haut, provoquer une transformation structurelle du tissu osseux et causer un rel chement de la prothèse. L'invention a pour but de remédier aux inconvénients des prothèses d'articulation de la hanche connues, et en particulier d'augmenter le taux de survie de l'articulation artificielle gracie à une meilleure insertion des forces. L'invention a également pour but d'empêcher les réactions aux corps étrangers et de bloquer la prothèse de l'articulation, sans ciment spécial pour os, dans l'os non détérioré. A cet effet, l'invention concerne une prothèse d'articulation de la hanche dans laquelle, des plaques en forme de demi-coquilles, reliées rigidement avec la partie centrale de la prothèse sont vissées avec le fémur, ces plaques s'appliquant sur les surfaces médiale et latér#ale du fémur, la partie en forme de col de la prothèse étant serrée par le vissage, avec une force bien déterminée,- sur la totalité de la surface de résection. Il résulte de l'invention que les inconvénients essentiels des prothèses des types antérieurs, à savoir l'induction non physiologique des forces et le fait que le col de la prothèse se soulève de sa surface d'appui médiale sur 1' 08 s sont supprimés par la précontrainte mécanique de la liaison entre la prothèse et le tissu osseux. En particulier, les efforts ondulatoires de grande amplitude déclanchés par de microdéplacements sont complètement supprimés. On empêche une concentration de la tension dans la zone de la surface d'appui du fait que les tensions de pression qui se produisent sur la partie médiale du collet de la prothèse sont dérivées à l'aide de la plaque médiale sur la partie distale de l'os. Suivant un mode particulier de réalisation de l'invention, au moins la partie qui forme la tige en forme de queue et la partie centrale qui forme le col de la prothèse sont faites de carbone renforcé avec des fibres de carbone. Par cette expression, carbone renforcé avec des fibres de carbone, on doit comprendre les matières qui contiennent comme matrice des matières thermodurcissables ou thermoplastiques carbonisées, ou encore du brai de houille carbonisé, et comme éléments de renforcement, des fibres de carbone ou de graphite sous forme de filaments, de fibres coupées courtes, de nappes et autres produits textiles plats, et qui présentent un module d'élasticité qui correspondssensiblement à celui du tissu osseux. -En réalisant au moins une partie de la prothèse en carbone renforcé de fibres de carbone, on diminuera efficacement les obstacles non physiologiques à la dilatation de l'os et ltetablissementdedepoints de tension défavorables, et on améliorera l'induction des forces dans l'os.On peut encore renforcer cet effet, d'une façon que l'on connaît déjà, en disposant les fibres de renforcement dans la matrice d'une façon qui corresponde à la structure du tissu osseux. Suivant un autre mode recommandé de réalisation, la tige en forme de queue de la prothèse est pourvue d'un filetage. Les plaques qui s'appliquent sur le fémur ont alors pour objet de diminuer la pression superficielle sur la surface de résection en dérivant les forces dans la zone de la partie distale de l'os. On a dans ce cas avantage à produire la prétension en vissant la tige. En général la jonction sera prétendue par un vissage à serrage automatique, l'importance de cette prétention pouvant être déterminée d'une façon simple au moyen de dispositifs de mesure des forces. Le carbone que l'on utilisera de préférence comme matière première de la prothèse présente une compatibilité avantageuse avec les tissus de sorte qu'on pourra supprimer les précautions particulières. On aura toutefois avantage à-appliquer sur la surface de la tige de la prothèse, d'une façon connue, une mince garniture qui contienne une ou plusieurs des compositions céramiques que l'on a fait connaître sous la désignation de bioverres, qui favorisent l'imbrication du tissu osseux avec la tige de la prothèse. L'invention sera mieux comprise à l'aide des modes de réalisation d'une prothèse de hanche, représentée schématiquement, à titre d'exemple non limitatif dans les dessins ci-joints dans lesquels - la figure 1 représente la coupe transversale schématique de la partie supérieure du fémur avec une prothèse de l'articulation de la hanche posée dans le vide médullaire, - la figure 2 est une coupe transversale schématique de la partie supérieure d'un fémur avec une prothèse de l'articulation de la hanche fixée par une liaison à vis. Dans les figures, on indique par 1 la partie supérieure d'un fémur avec l'espace médullaire 2 dans lequel s'engage en s'y adaptant par sa forme la tige 3 de la prothèse, en forme de queue, dans un espace creux qui a été préparé avant l'implantation. La partie centrale, en forme de col, de la prothèse 4 est établie de façon telle que sa base d'appui s'applique sur la surface de résection de l'os. La partie 4 est reliée mécaniquement avec les plaques 5 qui s'appliquent sur les surfaces médiale et latérale du fémur, au moyen de vis par exemple. La liaison latérale a avantage à traverser le trochanter par une perforation 6 qui y est pratiquée.La prétension est obtenue du fait que les plaques 5 présentent des trous ou fentes suivant le principe des trous à glissement et que, lorsqu'on serre les vis 7, les plaques qui s'appliquent sont écartées de la surface de résection jusqu'à ce que la partie en forme de col se serre sur la surface de résection avec la prétension voulue. Enfin, dans les figures, on désigne par 8 la tête sphérique qui s'engage dans un cotyle qui n'est pas représenté dans le dessin. Dans le mode de réalisation de la figure 2, la tige de la prothèse est pourvue d'un filetage 9 et est vissée mécaniquement avec l'os. Les deux modes de réalisation ont ce point commun qu'il s'applique, sur toute la surface de résection, une prétension qui est calculée de façon telle qu'en cas de sollicitation ondulatoires en flexion, la tension ne tombe jamais à zéro, et qu'en conséquence la prothèse ne peut pas se soulever de la surface d'appui médiale. REVENDICATIONS 10) Prothèse pour articulation de la hanche, constituée par une tige en forme de queue que l'on peut insérer dans le fémur, une tête fémorale sphérique reliée de façon amovible avec la tige, et une partie centrale établie en forme de col, qui s'appuie sur la surface de résection de l'os, caractérisée en ce que des plaques en forme de demi-coquilles, reliées rigidement avec la partie centrale de la prothèse, sont vissées avec le fémur, ces plaques s'appliquant sur les surfaces médiale et latérale du fémur, et en ce que la partie en forme de col de la prothèse est serrée par le vissage, avec une force bien déterminée, sur toute la surface de résection. 20) Prothèse pour articulation de la hanche suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'au moins la partie formant la tige en forme de queue et la partie centrale en forme de col de la prothèse, sont faites de carbone renforcé avec des fibres de carbone. 30) Prothèse pour l'articulation de la hanche suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la partie qui forme la tige est pourvue d'un filetage.