Brevet FR2521421A1 — publié le 19830819

La présente invention concerne une prothèse totale trochléo-patellaire du genou. Sur la figure 1, qui est une vue de face d'un genou, on reconnait ltextrémité inférieure d'un fémur 2, les extrémités supérieures d'un tibia 3 et d'un péroné 4 et une rotule 5 appliquée contre la trochlée 6 du fémur 2 c'est-à-dire le sillon biconvexe délimité par les condyles latéral 7 et médial 8. Sur cette figure 1, on a représenté les forces FI et F2 agissant sur la rotule 5 et la résultante F3 qui tend à déplacer la rotule 5 latéralement en dehors, la pente latérale externe de la trochlée 6 ayant pour raie de %'opposer à ce déplacement. Dans les premiers degrés de flexion tel que le réalise la marche, par exemple, la rotation interne du tibia 3 par rapport au fémur 2 enroule les croisés l'un sur l'autre et coapte les surfaces fémoro-tibiales. En réalité, le tibia 3 étant l'élément fixe, c'est le fémur 2 qui, par sa rotation externe assure anatomiquement le verrouillage du genou et il l'assure précisément grâce à la poussée latéralisée de la rotule 5 du fait de la force de placage qui agit sur elle et de son moment rotationnel. La figure 2 qui est une vue partielle en coupe suivant 2/2 de figure 1 illustre le couple exercé par la force de placage F4 de la rotule 5 par rapport à l'axe de rotation 9 du fémur 2. Les atteintes rhumatismales ou arthrosiques tendent à la destruction des surfaces articulaires et notamment de la trochlée et éventuellement de la rotule 5 entrainant des douleurs et une insuffisance fonctionnelle du verrouillage du genou. il est reconnu que ces atteintes sont excessivement fréquentes et dans certains cas, fréquents également, la rotule 5 est anormalement latérale et elle n'a pas de possibilité géométrique ni mécanique de se recentrer. On est alors en présence d'une subluxation chronique de la rotule. La figure 3 qui est une vue similaire à figure 2, dans le cas d'un genou atteint, montre que par suite de la destruction du condyle latéral 7, la rotule 5 occupe une position anormalement latérale et que, de ce fait, sa force de placage F4 étant décalée angulairement est orientée vers l'axe 9 de pivotement du fémur 2, ce qui annule le couple de recentrage de la rotule 5 et de verrouillage du genou qui est normalement créé dans un genou en bon état. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients non seulement en restituant à l'articulation ses possibilités de fonctionnement normal mais, en outre, en créant des conditions de travail géométriquement différentes, mais plus efficaces que les conditions naturelles, pour le verrouillage du genou. A cet effet, la prothèse qu'elle concerne comprend, essentiellement, un élément trochléen en forme de secteur de segment de tore tubulaire, destiné à être scellé aux lieu et place de la trochlée intercondylienne atteinte, de manière à présenter à la rotule une surface d'appui torique dont la section longitudinale est convexe et la section transversale concave, le secteur s'étendant sur un arc de cercle compris entre 600 et 1900 tandis que le segment est asymétrique par rapport au plan équatorial du tore de manière que l'un de ses bords soit plus éloigné que l'autre de ce plan équatorial, ce bord du segment correspondant au bord latéral de la trochlée tandis que on bord opposé correspond au bord médiat de la trochlée, Suivant une forme d'exécution particulière de cette prothèse, l'élément trochléen a une convexité longitudinale d'un diamètre de l'ordre de 40 mm, et une concavité transversale d'un diamètre de l'ordre de 50 mm., la dimension transversale de cet élément ôtant de l'ordre de 30 mm., l'asymôtrie de cet élément par rapport au plan de son diamètre équatorial ôtant telle que son bord médial est d'un diamètre de l'ordre de 45 mm., tandis que son bord latéral est d'un diamètre de l'ordre de 60 mm. Il en résulte que la rotule peut pivoter sur ses trois axes transversal, vertical et antéro-postérieur, sans modifier son cercle de tangence à l'élément trochléen. En outre, lorsque la force de placage de la rotule est orientée latéralement, la rotule se déplace sous l'effet de la force dite luxante jusqu'à une position d'équilibre et cette position d'équilibre est inévitable puisque gracie à sa forme particulière, la pente de ltélément trochléen qui s'oppose à ce déplacement de la rotule, est croissante de manière uniforme, ce qui est l'inverse de ce que l'on rencontre dans les subluxations chroniques. Grâce à cette prothèse, plus la rotule se luxe, plus elle est stable et plus le genou est verrouillé car dans la nouvelle position d'équilibre, le moment de la force rotatoire est augmenté. Dans le cas où la face articulaire de la rotule est détériorée, ce qui se rencontre le plus souvent, la prothèse selon l'invention comprend en outre une pièce complémentaire de la rotule ou pièce rotulienne en forme de calotte sphérique dont le diamètre correspond au diamètre transversal de l'élément trochléen, des moyens ôtant prévus pour permettre sa fixation aux lieu et place de la face articulaire, ou face d'appui, de la rotule. La course de la rotule est déterminée par l'arc de cercle équatorial sur lequel est prélevé l'élément trochléen. Généralement, cet arc dépasse 900 et de ce fait la rotule est maintenue en contact avec l'élément trochléen dans toutes les positions physiologiques de la flexion. Suivant une première forme d'exécution de cette prothèse, l'arc de cercle équatorial de l'élément trochléen est de l'ordre de 1000 et cet élément présente, à son extrémité la plus haute, deux pions d'ancrage destinés à être engagés d'avant en arrière dans le fémur veut, à son extrémité la plus basse, un orifice pour le passage d'une vis pour partie spongieuse d'os, destinée à être engagée de bas en haut dans le fémur, sensiblement axialement à ce dernier. Cette disposition élimine tout risque d'arrachement de ltélément trochléen, notamment si elle est complétée par un ciment chirurgical tel que du métacrylate. Suivant une variante d'exécution de cette prothèse, l'arc équatorial de l'élément trochléen est supérieur à 180 , de telle sorte que les extrémités de cet arc sont à une distance l'une de l'autre inférieure au diamètre du disque équatorial et ltélasticité de sa matière constitutive est mise à profit pour permettre son engage ment et sa rétention sur la surface complémentaire préa lablement taillée à l'emplacement de la trochlée atteinte. Grâce à cette disposition, les moyens de fixation autres qu'un ciment chirurgical tel que du métacrylate, sont superflus. Les moyens d'assemblage de la rotule et de sa pièce rotulienne en forme de calotte sphérique peuvent être conçus de n'importe quelle manière appropriée mais ils sont avantageusement et d'une manière simple constitués par un ensemble tenons et mortaises réalisé sur les faces d'assemblage de la rotule et de sa pièce complémentaire, de manière à permettre leur liaison avec interposition d'un ciment de type chirurgical tel que du métacrylate. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit en référence aux dessins schématiques annexés représentant, à titre d'exemples non limitatifs, deux formes d'exécution de cette prothèse Comme indiqué précédemment Figures 1 et 2 illustrent le fonctionnement d'un genou normal et figure 3 illustre le fonctionnement d'un genou lorsque la rotule est subluxôe Figure 4 est une vue de côté en élévation avec coupe partielle de l'extrômitô inférieure d'un fémur équipé d'une prothèse selon l'invention Figure 5 est une vue de face en élévation de 1'ex- trémité inférieure du fémur de figure 4 Figure 6 est une vue similaire à figure 4 montrant une variante d'exécution de cette prothèse Figures 7 et 8 sont des vues en coupe suivant 6/6 de figure 4 illustrant le fonctionnement de ce genou notamment lors d'une latéralisation de la rotule et montrant en outre un mode de réalisation de la fixation de la pièce complémentaire de la rotule. Comme le montre les figures 4 å 8 du dessin, la prothèse selon l'invention comprend essentiellement un élément trochléen Il c'est-à-dire un élément destiné à être fixé dans la trochlée inter-condylienne 6 atteinte d'un fémur 2. Cet élément trochlée est constitué par une pièce en forme de secteur de tore tubulaire destinée à présenter à la rotule 2, après sa fixation dans la trochlée 6, une surface d'appui torique dont la section longitudinale est convexe, cette section correspondant au diamètre du disque équatorial du tore, et dont la section transversale est concave. Suivant une dimension convenant à la réalisation de cet élément trochleen, le disque équatorial du tore tubulaire dont il est issu, a un diamètre de l'ordre de 40 mm. tandis que le diamètre transversal du tore est lui même de l'ordre de 50 mm. La largeur transversale de cet élément est de l'ordre de 30 mm. En outre, les bords latéraux du segment torique ne sont pas symétriques par rapport au plan équatorial de telle sorte que son bord latéral lia est plus éloigné du plan équatorial 12 que son bord médial llb. Le diamètre du bord latéral lla est avantageusement de l'ordre de 60 mm. tandis que celui du diamètre du bord médial est de l'ordre de 45 mm. Naturellement, le bord latéral lia de ltélément trochléen Il est arrondi par une retombée lic de l'ordre de 5 mm. qui prend appui sur le condyle externe 7. Lors de la mise en place de cet élément trochlée Il aux lieu et place de la trochlée 6, celle-ci a été préalablement supprimée par un usinage à l'aide duquel est préparée une surface complémentaire de cet élément trochyléen Il. Dans le cas où cet élément trochléen Il est découpé dans un secteur de segment torique d'arc 13 inférieur à 180, ctest-à-diredans le cas où, comme illustré sur la figure 4, l'arc 13 de son secteur est de l'ordre de 100 , il n'est pas auto-rétentif et pour sa fixation il est prévu, à son extrémité supérieure, deux pions d'ancrage 14 destinés à être engagés d'avant en arrière à la base de la diaphyse du fémur 2 et, à son extrémité inférieure, un orifice 15 permettant le passage d'une vis 16 pour os spongieux destinée à être vissée de bas en haut dans le fémur 2 sensiblement axialement à ce fémur. Naturellement, cette fixation est avantageusement complétée par un ciment chirurgical tel que du métacry late à l'aide duquel on peut aussi aménager la retombée llc précitée. Dans le cas ou le secteur de l'élément trochléen 11 est supérieur à 1800, comme par exemple illustré sur la figure 6, la distance séparant ses extrémités haute et basse est inférieure à son diamètre et par conséquent sa fixation n'exige plus la présence des pions 14 et de la vis 16. Cependant, comme dans l'exemple précédent, cette fixation est améliorée par l'utilisation d'un ciment chirurgical. En effet, dans ce cas ltélasticité de la matière constitutive de ltélément trochléen Il est mise à profit pour pérmettre son engagement sur la surface complémentaire préalablement usinée eà la place de la trochlée atteinte ainsi que pour assurer son maintien en place sur cette surface.Une matière convenant parfaite ment à la réalisation de cet élément trochléen est un métal ou un carbone élastique. Comme le montre les figures 5, 7 et 8, la prothèse selon l'invention et notamment ltélément trochléen Il procurent à cette articulation une configuration différente de celle qu'elle possède à l'état naturel puisque la trochlée inter-condylienne transversalement bi-convexe d'origine est remplacée par un sillon transversalement concave. Comme indiqué précédemment, cette différence présente l'avantage par rapport à la configuration naturelle de s'opposer à une subluxation de la rotule par un phénomène d'auto-centrage.En effet, Si l'on examine comparativement la figure 3 montrant une rotule subluxée par suite d'une latéralisation importante, et la figure 8 montrant une rotule latéralisée dans le cas d'un genou équipé de la prothèse de l'invention, il apparait à ltévidence que dans le premier cas la rotule n'exige aucun couple de recentrage et de verrouillage sur le genou alors que dans le second cas, plus la rotule 5 se latéralise, plus le couple de recentrage est important. En effet, en position normale de la rotule 5, telle qu'illustrée sur la figure 7, le couple de recentrage est égal au produit de la force F4 de placage de la rotule 2 multiplie par la distance dl de l'axe 9 de pivotement du fémur 2 à cette force F4 alors que lorsque la rotule 5 est latéralisée, comme illustré sur la figure 8, ce couple de recentrage est augmenté puisque pour une même force de placage F4, la distance dl est augmentée à une valeur d2 supérieure à dl. Comme le montre notamment les figures 7 et 8, lorsque la trochlée inter-condylienne 6 nécessite la mise en place d'un élément trochlée Il par suite d'une atteinte, il en va de même de la surface articulaire ou d'appui de la rotule 2. C'est la raison pour laquelle cette prothèse comprend en outre éventuellement une pièce complémentaire 17 de la rotule ou pièce rotulienne 5 en forme de calotte sphérique et destinée à être fixée eà la rotule 5 aux lieu et place de sa surface d'appui préalablement supprimée. Cette pièce est réalisée en n'importe quelle matière bio-compatible présentant un faible coefficient de frottement par rapport à l'élément tro chléen 11. Une matière convenant parfaitement à la réalisation de cette pièce rotulienne Sa est, par exemple, un polipropylène.La fixation de la pièce complémentaire li à la face postérieure de la rotule 5 peut être réalisée de n'importe quelle manière appropriée. Toutefois, suivant une forme d'exécution simple de l'invention et comme illustré sur les figures 7 et 8, cette fixation est assurée par aménagement sur les deux faces d'assemblage de la rotule 5 et de la pièce rotulienne 17 d'un tenon 17a et d'une mortaise Sa destinée à etre engagés l'un dans l'autre avec interposition d'un ciment chirurgical 18 tel que le môtacrylate. Naturellement, le diamètre de la pièce rotulienne ~ est égal au diamètre de la section transversale de l'élément Il de telle sorte que quelque soit la position de la rotule 5, son contact avec l'élément trochléen Il est réalisé suivant un arc de cercle et dont le plan est perpendiculaire au disque équatorial 12. La rotule 2 peut donc tourner sur ses trois axes transversal, vertical et antéro-postérieur sans modification de son cercle de tangence avec ltélément trochléen 11, le centre de rotation de la rotule 5 est fixe par rapport au plan équatorial de la trochlée et en outre, la rotule est toujours contenue dans l'enveloppe de ltélément trochléen 11. Grâce à cette disposition, cette prothèse est du type auto-centré. Comme il va de soi et comme il ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de cette prothèse qui ont été décrites ci-dessus à titre d'exemples non limitatifs ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation. - REVENDICATIONS 1. - Prothèse totale trochléo-patellaire du genou, caractérisée en ce qu'elle comprend, essentiellement, un élément trochléen (11) en forme de secteur de segment de tore tubulaire, destiné à être scellé aux lieu et place de la trochlée intercondylienne atteinte (6), de manière à présenter à la rotule (5) une surface d'appui torique dont la section longitudinale est convexe et la section transversale concave, le secteur s'étendant sur un arc de cercle (13) compris entre 600 et 190 tandis que le segment est asymétrique par rapport au plan équatorial (12) du tore de manière que l'un de ses bords soit plus éloigné que l'autre de ce plan équatorial (12), ce bord du segment correspondant au bord latéral de la trochlée (6) tandis que son bord opposé (lob) correspond au bord médiat de la trochlée (6). 2. - Prothèse selon la revendication 1, caractérisée en ce que ltélément trochlée (11) a une convexité longitudinale d'un diamètre de 1'ordre de 40 mm. et une concavité transversale d'un diamètre de l'ordre de 50 mm., la dimension transversale de cet élément ôtant de l'ordre de 30 mm., l'asymétrie de cet elément par rapport au plan de son diamètre équatorial étant telle que son bord médial (lob) est d'un diamètre de l'ordre de 45 mm., tandis que son bord latéral (lIa) est d'un diamètre de l'ordre de 60 mm. 3. - Prothèse selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce quelle comprend en outre une pièce complémentaire de la rotule ou pièce rotulienne (17) en forme de calotte sphérique dont le diamètre correspond au diamètre transversal de L'éLément trochléen (11), des moyens étant prévus pour permettre sa fixation aux lieu et place de la face articulaire ou face d'appui de la rotule (5). 4. - Prothèse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'arc de cercle équatorial de l'élément trochléen (11) est de l'ordre de 1000 et cet élément présente, à son extrémité la plus haute, deus pions d'ancrage (14) destinés à être engagés d'avant en arrière dans le fémur (2) et, à son extrémité la plus basse, un orifice (15) pour le passage d'une vis (16) pour partie spongieuse d'os, destinée eà être engagée ede bas en haut dans le fémur (2) sensiblement axialement à ce dernier. 5. - Prothèse selon l'une quelconque des revendica tisons 1 à 3, caractérisée en ce que l'arc équatorial de l'élément trochléen (11) est supérieur à 1800, de telle sorte que les extrémités de cet arc sont à une distance l'une de l'autre inférieure au diamètre du disque équatorial (12) et 1'élasticité de sa matière constitutive est mise à profit pour permettre son engagement et sa rstention sur la surface complémentaire prôalable- ment taillée à l'emplacement de la trochlée atteinte (6). 6. - Prothèse selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'une matière convenant à la réalisation de 1'él & -nt trochléen (11) est un métal ou un carbone élastique. 7. - Prothèse selon la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisée en ce que les moyens de fixation de l'~lEment trochléen (11) comprennent, en outre, un ciment chirurgical tel que du métacrylate. 8. - Prothèse selon la revendication 3, caractérisée en ce que les moyens d'assemblage da la rotule (5) et de sa pièce rotulienne (17) sont constitués par un ensemble tenons (17a) et mortaises (5a) réalisé sur leurs faces d'assemblage destinées à être engagés l'un dans l'autre avec interposition d'un ciment chirurgical tel que du métacrylate. 9. - Prothèse selon la revendication 3 ou la revendication 8, caractérisée en ce qu'une matière convenant parfaitement à la réalisation de la pièce rotulienne (17) est un polipropylène.