Brevet FR2473876A1 — publié le 19810724

La présente invention concerne une prothèse d'articu- lation du genou, en particulier une prothèse d'articulation implan- table qui remplace toutes les surfaces du fémur et du tibia en contact l'une avec l'autre à l'articulation du genou et qui sta- bilise la fonction d'articulation dans la flexion de la jambe. Des chercheurs de l'H3pital de Chirurgie Spéciaile de New York (la demanderesse) ont travaillé plusieurs années sur le développement des prothèses d'articulation, y compris de l'articu- lation du genou. Les progrès dans les prothèses d'articulation du genou ont conduit à considérer les prothèses "totales" dans lesquelles toutes les surfaces de contact du fémur et du tibia sont remplacées par les surfaces des composants fémoral et tibial de la prothèse, et des prothèses "stabilisées" dans lesquelles des parties des composants, telles que des axes de charnière, billes ou cavités, commandent le mouvement. En général, la prothèse totale du genou utilisée couramment permet une translation antéro-postérieure, une inclinaison latérale et une rotation, à peu près de la même façon que l'articulation anatomique du genou, et elle compte sur les tendons et les ligaments pour donner la stabilité. Toutefois, dans certains cas, le tissu mou est incapable, pour une raison ou une autre, de fournir la stabilité nécessaire, et la prothèse est haute- ment soumise à la dislocation et, par suite, elle est d'une utilité réduite dans la restitution du fonctionnement normal. Les prothèsessd'articulation du genou du type à charnière, bille ou cavité ne reproduisent pas les mouvements du joint anato- mique. Pour cette raison, elles ne sont pas souhaitables, sauf pour les malades ayant dans l'articulation du genou des tissus mous inca- pables de fournir la stabilité, parce que le fonctionnement normal n'est pas restitué - l'articulation fonctionne anormalement. De plus, le fait de se fier aux mécanismes de la prothèse pour la stabilité introduit des contraintes considérables sur la prothèse, et les accidents par détachement des composants sont beaucoup plus courants avec les prothèses stabilisées qu'avec les prothèses totales. La demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique 908 130 décrit ine prothèse d'articulation du genou qui peut être caractérisée comme un hybride du type total et du type stabilisé. Il a la propriété d'avoir le fonctionnement général normal d'une prothèse totale et la propriété de limiter certains mouvements relatifs excessifs, ce qui est caractéristique des prothèses stabilisées. L'invention fournit des perfectionnements certains dans la prothèse d'articulation du genou du brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 908 130 cidessus. La prothèse objet de l'invention partage un certain nombre de caractéristiques et de principes avec celle pour laquelle est faite la demande. Ainsi, elle comprend un composant fémoral ayant une paire de portions condyliennes espacées latéralement, chacune d'elles ayant une surface externe qui est lé- gèrement convexe dans le sens antéro-postérieur pour s'accorder géné- ralement au profil latéral du condyle fémoral anatomique, et légè- rement courbée latéralement de manière convexe dans le sens antéro- postérieur. Une structure analogue à une boite relie les portions condyliennes que détermine une cavité intercondylienne qui s'ouvre en bas en direction du tibia. Le composant tibial possède une plate- forme ayant des concavités écartées latéralement, chacune d'elles recevant l'une des portions condyliennes du composant fémoral. Un ergot s'étend au-dessus du plateau tibial vers la cavité intercondy- lienne du composant fémoral. Dans la mesure de ce qui a été décrit jusqu'ici, l'invention permet des mouvements relatifs (translation antéropostérieure, inclinaison latérale et rotation) ressemblant étroitement à ceux de l'articulation anatomique et à certaines arti- culations de prothèse totale, et elle limite les mouvements exces- sifs par contact entre la saillie tibiale et la cavité fémorale. Elle partage ces caractéristiques avec la prothèse de la demande 908 130. Les principaux perfectionnements de l'invention sont 1) une portion suiveuse de came convexe transversale à l'extrémité arrière de la paroi supérieure de la cavité inter- condylienne fémorale est en contact avec une surface de came concave à la portion inférieure arrière de la saillie tibiale en position de flexion totale et au voisinage de celle-ci, et elle force les zones de contact entre les portions condyliennes fémorales et les cavités tibiales postérieurement, quand la flexion approche de sa réalisation totale; 2) le plateau tibial est en pente vers le bas et vers l'arrière; 3) la paroi supérieure de la cavité fémorale est géné- ralement plane et elle est en pente légèrement de l'avant vers le bas par rapport à un plan de base nominal) et elle n'est pas en contact avec la saillie tibiale sauf pour une valeur relativement grande (c'est-à-dire 15 ) d'hyperextension. Les modifications changent certains aspects du fonction- nement de la prothèse et fournissent différents avantages. Parmi les plus importants, on trouve les suivants: 1) l'action de came entre la saillie tibiale et la cavité fémorale intercondylienne, qui apparaît au voisinage et au moment de la flexion totale, se produit dans une région voisine du plateau tibial - la force de levier tendant à déloger le composant tibial est rendue minimale; 2) l'action de came au voisinage et au moment de la flexion totale amène le composant fémoral à se déplacer ultérieure- ment sur le composant tibial, ce qui augmente la plage de flexion sans interférence entre les surfaces postérieures du condyle fémoral et l'extrémité postérieure du composant tibial; 3) la pente arrière inférieure du plateau tibial augmente aussi la plage de flexion en abaissant l'extrémité arrière du plateau tibial tout en gardant la hauteur à l'extrémité antérieure pour un bon "logement" des condyles fémoraux dans les cavités tibiales à l'extension et pour un effet de logement stabilisant à l'extension, cette stabilité étant spécialement contre un déplacement antérieur du fémur; 4) en général, l'articulation du genou (à la fois anatomique et prothétique) est essentiellement stable à l'extension quand le malade est debout, le logement des condyles fémoraux sur le plateau tibial, le poids du corps généralement centré au- dessus des genoux et la position des ligaments et tendons sont tous favorables à la stabilité de l'articulation du genou. Par suite, il est généra- lement superflu pour l'articulation de la prothèse de fournir une stabilité spéciale par action entre la saillie tibiale et les cavités fémorales intercondyliennes à l'extension; ) la paroi supérieure généralement horizontale (voûte) de la cavité fémorale intercondylienne facilite l'implantation du composant tibial en permettant un espace suffisant pour que le chirur- gien insère le composant tibial entre le composant fémoral implanté et le tibia dégagé, et le pousse ensuite en place; 6) en hyperextension, la stabilité de l'articulation est diminuée - l'invention procure une stabilité contre une disloca- tion ultérieure du fémur en hyperextension par engagement entre la paroi antérieure de la saillie et la paroi antérieure de la voûte de la cavité. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se reportant aux dessins-annexés sur lesquels - les figures 1, 2 et 3 représentent respectivement des vues en plan, de côté et arrière du composant fémoral; - les figures 4, 5 et 6 représentent respectivement des vues en plan, de côté et de l'arrière du composant tibial; et - les figures 7A à 7F représentent des coupes schéma- tiques montrant les composants assemblés en différentes positions (correspondant à une plage de positionsde la jambe entre l'extension totale et la flexion totale). Le composant fémoral comprend une paire de portions condyliennes fémorales identiques 10 et 12 écartées latéralement, chacune étant légèrement convexe en profil latéral pour s'adapter à la courbure d'un condyle fémoral anatomique et étant convexe latéra- lement sur toute son extension antéro-postérieure. Les parties anté- rieures des portions condyliennes se raccordent doucement avec les portions latérales convexes 14a et 14b d'une portion rotulienne 14, la partie médiane 14c de celle-ci étant concave latéralement et convexe de bas en haut et coupant à son extrémité inférieure une paroi supérieure ou voûte l6a d'une portion intercondylienne 16 en forme de botte qui, avec la portion rotulienne 14, relie les portions condyliennes. Une paire de parois latérales 16b et 16c, écartées laté- ralement de la cavité, réunit les bords de la voûte 16a aux bords internes des portions condyliennes. Un trou 18 dans la voûte de la portion 16 permet aux fluides et aux tius d'entrer plus facilement et de se développer dans la cavité déterminée par la cavité intercondy- lienne, pour une meilleure int-égration du composant avec les sttuc- tures et systèmes anatomiques. Les surfaces du composant fémoral qui font face au fémur sont généralement planes et, dans le cas de "facettes" de chaque portion condylienne 10 et 12, elles sont limitées par une petite ner- vure ou ride qui fournit un effet de verrouillage qui maintient avec sécurité le composant sur le ciment utilisé pour attacher le composant au fémur. La voûte 16a de la cavité 16 est généralement plane (bien qu'il puisse y avoir une légère rupture entre les deux sur- faces planes) et, bien qu'elle soit généralement horizontale (paral- lèle à un plan de base nominal), elle est en pente vers l'arrière et vers le haut en direction d'une surface transversale convexe sui- veuse de came 20 à l'extrémité arrière. Les encoches sur les borde latéraux des parties postérieures des portions condyliennes (figure 3) sont là pour une raison de technique chirurgicale et n'ont rien à voir avec la structure anatomique ou le fonctionnement de la prothèse. Le composant fémoral est réalisé de préférence en un métal résistant, de qualité chirurgicale, tel que de l'acier inoxydable 316L ou un alliage chrome-cobalt-molybdène suivant le Standard ASTM n0 F75-74. Toutes les surfaces qui sont à l'extérieur de l'os sont parfaitement polies. Le composant fémoral est symétrique par rapport à un plan central vertical antéro-postérieur, de sorte qu'il peut être utilisé sur n'importe quel genou. Le composant tibial (figures 4 à 6) est réalisé de pré- férence en matière plastique à faible frottement, à haute densité et à faible usure, de qualité chirurgicale, telle que RCH-1000, et il est également symétrique par rapport à un plan central vertical antéro-postérieur pour l'utilisation à droite ou à gauche. Il com- prend une portion de plateau 30 allongée, arrondie, en forme de disque, dont la surface supérieure est généralement plane et descend de l'avant vers l'arrière. Chacune des paires de cavités allongées 32 et 34, écartées latéralement, reçoit une des portions condyliennes fémorales; le support "logé" sur le composant fémoral stabilise le joint prothétique, mais permet encore une translation antéro-posté- rieure, une inclinaison latérale et une rotationtoutes fonctions que comporte normalement une articulation de genou anatomique. La cour- bure latérale est généralement plus légère que la courbure latérale des portions condyliennes fémorales. Un montant de fixation 36 analogue à une quille part de la surface inférieure de la portion de plateau. Le ciment pénètre dans des fentes 38 des parois du montant de fixation et des fentes sur la surface inférieure du plateau et elle bloquekl composant tibial sur le ciment. Une saillie de stabilisation 42 part du dessus du plateau entre les cavités et elle pénètre dans une cavité intercondylienne fémorale 16. La saillie 42 est généralement triangulaire en profil latéral et possède des surfaces latérales parallèles, une surface de came concave 42a à la partie inférieure de la surface postérieure, et une surface antérieure qui est en pente de l'avant vers le haut, sous un angle aigu par rapport à un plan nominal de référence perpen- diculaire à l'axe nominal de la jambe étendue. Les surfaces latérales de la saillie 42 présentent un jeu suffisant par rapport aux parois latérales de la cavité fémorale intercondylienne pour permettre Vin- clinaison et la rotation latérales normales de l'articulation prothé- tique. Quand la jambe est étendue (figure 7A), une position généralement stable s'établit par logement des condyles fémoraux dans les cavités du plateau tibial; la saillie tibiale de stabilisa- tion 42 et la cavité fémorale ne sont pas en contact dans le sens antéropostérieur. Sous un angle de friction modéré (figures7B et 7D), la saillie et la cavité continuent à rester fonctionnellement dormantes, mais, si la flexion augmente, la tendance augmente pour le suiveur de came fémorale 20 à se mettre en contact avec la surface postérieure de la saillie 42, et les muscles du fémur ont tendance à tirer le tibia vers l'arrière et à le déloger ultérieurement. Aux environs de à 500 de friction (figure 7E), le suiveur de came 20 du fémur vient ordinairement en contact avec la surface de came tibiale 42a, et, quand la flexion augmente au-delà du point qui force les condyles fémoraux prothétiques à rouler en arrière dans les cavités tibiales (figure 7F), on observe que la zone de contact entre les condyles et les cavités se déplace vers l'arrière (comparer figures 7E et 7F) vers un endroit très proche de l'extrémité arrière du plateau tibial en pleine flexion. Le changement de position et la pente du plateau tibial permettent une flexion importante sans interférence entre l'extrémité postérieure du fémur et l'extrémité postérieure du compo- sant tibial. La saillie et la cavité stabilisent ainsi le fonction- nement de l'articulation au voisinage et au moment de la pleine flexion par contr6le des positions relatives antéro-postérieures du fémur, en évitant une translation vers l'avant. Si le genou doit être soumis à une hyperextension modé- rément grande (non représentée, mais voir figure 7A), c'est-à-dire d'environ 15 , la partie antérieure de la paroi supérieure 16a de la cavité 16 roule en arrière pour se mettre en contact avec la surface antérieure de la saillie tibiale et éviter un déplacement postérieur du fémur. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. R E V E N D ICATI 0 N S 1. Prothèse d'articulation du genou possédant un composant fémoral qui. comporte une paire de portions condyliennes (10, 12) écartées latéralement, dont chacune possède une surface externe qui est légèrement convexe dans le sens antéro- postérieur pour s'adapter généralement au profil latéral d'un condyle fémoral anatomique, et qui est légèrement convexe latéralement dans son extension antéro-postérieure, une portion intercondylienne (16) en forme de botte unissant les portions condyliennes; et un composant tibial qui comporte une plate-forme (30) en forme de plaque, ayant sur sa surface supérieure une paire de concavités (32, 34), chacune étant conçue pour loger l'une des portions condyliennes (10, 12) du composant fémoral, et une saillie (42) s'étendant vers le haut à partir de la plate-forme (30) entre les concavités (32, 34) pour la réception dans la portion inter- condylienne (16) du composant fémoral; caractérisée en ce que la portion intercondylienne (16) détermine une cavité s'ouvrant en dessous en direction du composant tibial et comporte des parois latérales écartées, en ce qu'une paroi supérieure (16a) qui relie la paroi latérale est généralement plane et se trouve généralement parallèle à un plan de référence perpendiculaire à l'axe nominal de la jambe étendue, en ce qu'une portion (20) suiveuse de came à l'extrémité arrière de la paroi supérieure (16a) possède une surface suiveuse transversale convexe, et en ce que la saillie tibiale (42) possède une surface arrière ayant une portion de came concave (42a) voisine de la jonction entre la saillie (42) et la surface de plate- forme (30), la portion de came (42a) sur la saillie (42) étant conçue pour être en contact avec la surface suiveuse (20) sur la portion intercondylienne en cas de flexion de la jambe et en cas de tendance du fémur à se déplacer vers l'avant par rapport au tibia et à forcer les zones en contact entre les surfaces condyliennes fémorales du composant fémoral et les concavités du composant tibial vers l'arrière quand le degré de flexion de la jambe augmente. 2. Prothèse selon la revendication 1, caractérisée en ce que la saillie tibiale (42) est généralement triangulaire en profil laté- ral et comporte une surface antérieure généralement plane placée 24 73876 obliquement sous un angle aigu par rapport audit plan de référence, la surface antérieure de la saillie tibiale pouvant se mettre en contact avec la partie antérieure de la paroi (16) de la cavité intercondylienne du composant fémoral, seulement en cas d'hyper- extension de la jambe et pas autrement. 3. Prothèse selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'une partie antérieure (16a) de la paroi (16) de la cavité du composant fémoral présente un petit angle aigu vers le bas et vers l'avant pour permettre le contact entre la surface antérieure de la saillie (42) du composant tibial en cas d'hyperextension de la jambe. 4. Prothèse selon la revendication 1,caractérisée en ce que la surface supérieure (32) du composant tibial est en pente vers le bas et vers l'arrière par rapport au plan de référence, pour per- mettre un haut de gré de flexion de la jambe sans interférence entre le fémur anatomique et la portion postérieure du composant tibial.