Brevet FR2568467A1 — publié le 19860207

La présente invention concerne une prothèse de l'articulation du genou. Les prothèses du genou connues jusqu'à présent comportent deux éléments, l'un fémoral et l'autre tibial, présentant chacun un organe d'articulation qui coopère avec celui de l'autre élément pour permettre une rotation d'un élément par rapport à l'autre dans le plan sagittal, d'une position d'extension où les deux éléments sont dans le prolongement l'un de l'autre à une position de flexion où les deux éléments forment entre eux un certain angle. Les prothèses peuvent être classées en prothèses unicompartimentales où seul un des côtés de l'articulation est remplacé ; prothèses bicompartimentales à glissement où les deux condyles sont remplacés et où les parties fémorales et tibiales glissent l'une sur l'autre sans limitation ; prothèses à glissement stabilisées dans lesquelles un dispositif mécanique limite les mouvements des deux pièces fémorales et tibiales prothèses à charnière où les deux éléments sont liés de manière permanente par un dispositif tel qu'un axe rigide. La présente invention concerne une prothèse du type à glissement, stabilisée. Dans les prothèses connues de ce type, les organes de guidage consistent généralement en un tenon solidaire de l'un des éléments glissant dans une rainure de l'autre limitée par une butée, il n'y a aucune possibilité de rotation d'un élément par rapport à l'autre dans un plan autre que le plan sagittal. Pour permettre à une telle prothèse d'effectuer, outre la rotation classique de l'articulation dans un plan sagittal, une rotation dans un plan qui lui est perpendiculaire, comme le fait l'articulation naturelle du genou et-donc ainsi restaurer les fonctions anatomiques et limiter les risques d'usure précoce, il a déjà été proposé que la tige d'ancrage de l'élément tibial soit disposée dans un logement de manière à pouvoir tourner autour de l'axe de cet élément. Toutefois, une telle solution présente le grave inconvenient de ré nécessiter le Forage d'un trou de diamètre beaucoup plus important dans le tibia pour qu'y soit implanté non pas simplement la broche d'ancrage de l'élément tibial, mais éqalement le logement dans lequel cette broche est disposée de manière à pouvoir tourner librement. La présente invention a pour objet une prothèse de l'articulation du genou qui évite cet inconvénient et dans laquelle les deux éléments fémoral et tibial, tout en étant fixés de manière rigide sur les os correspondants, peuvent effectuer l'un par rapport à l'autre des rotations indépendantes dans le plan sagittal et dans un plan qui lui est perpendiculaire, tout en préservant la stabilité de l'articulation. Pour parvenir à ce résultat, selon la présente invention, l'organe de guidage de l'un des deux éléments fémoral ou tibial de la prothèse est monté à rotation sur l'élément qu'il est chargé de guider, de préférence autour d'un axe qui correspond à celui dudit élément. Cette disposition peut être réalisée grâce à une pièce intermédiaire montée à rotation autour de l'axe dudit élément et disposée entre les deux éléments fémoral et tibial de la prothèse. Dans une mise en oeuvre préférée de la présente invention, l'élément fémoral de la prothèse n'est pas modifié et comporte une rainure de guidage, mais, par contre, l'élément tibial comporte un plateau solidaire d'un plot circulaire central, à axe sensiblement perpendiculaire au plateau, sur lequel vient s'emmancher une pièce intermédiaire comportant le tenon de guidage de cet élément tibial, tenon qui coopère avec la rainure de guidage de l'élément fémoral. Grâce à une telle structure, les éléments fémoral et tibial peuvent effectuer l'un par rapport à l'autre des rotations totalement indépendantes dans deux plans perpendiculaires, à savoir, d'une part, dans le plan sagittal par déplacement du tenon dans la rainure et, d'autre part, dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe de l'élément tibial, par rotation de la pièce intermédiaire autour du plot. L'invention va maintenant être décrite dans une mise en oeuvre préférée et illustrée sur les dessins ci-joints, dans lesquels - la figure 1 représente une vue en perspective éclatée d'une prothèse du genou selon l'invention ; - la figure 2 est une élévation éclatée de la prothèse montrée sur la figure 1 ; la la figure 3 est une coupa selon la ligne 3-3 de la figure 2 - les figuras 4 à 8 sont des coupes transversales schématiques de la prethèse repiésentée sur la figure 1, montrant les éléments fémoral et tibial dans cinq positions relatives de rotation dans le plan sagittal comprises entre une extension complète et des flexions de l'ordre de 10, 30, 65 et 90 dens le plan sagittal;; - et les figures 9 et 10 représentant chacune une vue an élévation de la synthèse de la figure 1 dans laquelle l'élement fémoral repréaenté douas la position de flexion de la figure 6 a tourné par rapport à l'axe de l'élément tibial d'un angle de 170 environ dans un sans ou dans l'autre. Su ces différentes figures, le côté antérieur de la prothèse ee situé à gauche et le côté postérieur à droite @omme la montrent les figures I et 2, la prothèse un élément fémoral 10 et un élément tibial 11 @'élément fémoral comporte à ses extréniits inférieure et posterieure deux parties laterales convexes 12 d'appui, orientées ver le bas. :LS surfaces extérieures 46 d'appui des parties @@mprales 12 ppenrnt dans les pleins sagittaux, comme montré sur figures 2 et 4 à 8 une forme analogue à celle des condyles fémoraux naturels, cette forme correspondant à une spirale nu à un arc de cercle dont le rayon croît de l'extrémité postfirieure a l'extrémit= antérieure.L'élément 10 comporte également une partie central 14 de guidage disposée entre les deux parties d'appui 12 qu'elle relie et, à son extrémité antérieure, une bride 18 de forme généralement dissymétrique elon qu'il s'agit d'un élément de prothèse pour genou gauche ou droit et destinée à recevoir la rotule. La partie centrale 14 de guidage comporte une rainure 15 présentant une surface convexe de guidage 26 orientée vers le bas et vers l'élément tibia et ayant une partie antérieure qui se termine par une butée 16 et une partie postérieure qui débouche librement contre les parties d'appui 12. L'élément 10 est destiné à être fixé aux condyles du fémur, avec ou sans ciment et les surfaces intérieures des parties 12 d'appui et de la bride 18 peuvent présenter des aspérités en forme de sphérules pour permettre l'accrochage et la croissance du tissu osseux. L'élément tibial 11 comporte un plateau tibial 17 situé dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe de l'élément 11 et qui est solidaire, à sa partie inférieure, d'une broche d'ancrage 23 et, à sa partie supérieure, d'un plot circulaire central 19 dont l'axe correspond à l'axe de l'élément 11 ou autre direction compatible avec la fonction. Un coussinet 24 et une pièce de guidage 25 viennent s'emmancher sur le plot 19. Le coussinet 24 est posé sur le plateau tibial 17, dont les bords relevés le maintiennent en place car il en-épouse la forme géométrique ; ce coussinet 24 comporte une ouverture centrale 27, de diamètre sensiblement supérieur à celui du plot 19, et deux parties concaves d'appui 13, ayant grossièrement la forme d'un haricot, situées de part et d'autre de l'ouverture 27. Ces parties concaves 13, orientées vers le haut, coopèrent avec les parties convexes d'appui 12 de l'élément fémoral. La pièce de guidage 25 comporte un embout 28 dont les diamètres intérieur et extérieur correspondent respectivement aux diamètres du plot 19 et de l'ouverture 27 et elle comporte également un tenon de guidage 29 dont la surface supérieure 3n coopère avec la rainure 15 de l'élément fémoral Les matériaux retenus pour la réalisation des éléments fémoral et tibial d'une part, et pour le coussinet, d'autre part, sont généralement un alliage métallique convenant aux implantations chirurgicales comme un alliage de chrome et de cobalt ou un acier inoxydable pour les premiers et, pour le dernier, une matière plastique et notamment un polymère à haute densité, compatible du point de vue biologique comme un polyéthylène à haut poids moléculaire ou tout autre matériau satisfaisant biologiquament et mécaniquement, polymère composite par exemple. Quant à la pièce de guidage, elle est de préférence un assemblage de ces deux types de matériaux, une embase 31 en alliage du type ci-dessus assurant le contact avec le coussinet 24 et son ouverture 27 et le reste de la pièce, qui est en contact avec l'élément fémoral, étant en matière plastique du même type que le coussinet ou polymère compatible. Une telle structure assure en effet un coefficient de frottement optimal, grâce à un contact métal-polymère entre chaque pièce ou élément en contact. Mais il est bien entendu que la disposition ci-dessus pourrait être inversée, par exemple les éléments fémoral et tibial être réalisés en polymère à haute densité, le coussinet Pn alliage métallique et la pièce de guidage en alliage avec Pmhase rolymérique ans inconvénient. Le fonctionnement de la prothèse selon l'invention va être expliqué maintenant en se référant plus particulièrement aux figures 4 à 8, qui montrent les deux éléments de la prothèse en différentes positions de flexion et aux figures 9 et 10, qui montrent, dans l'une quelconque des positions de flexion, à savoir celle de la figure 7 choisie à titre d'exemple, les deux éléments de la prothèse occupant des positions, respectivement symétriuues par rapport au plan sagittal, dans lesquelles les plans verticaux contenant respectivement les axes des éléments fémoral et tibial forment entre eux un angle de l'ordre de 170. La figure 4 représente la position d'extension complète de la prothèse, dans laquelle le tenon de guidage 29 de l'élément tibial est arrêté par la butée d'extrémité 16 de la rainure de guidage de l'élément fémoral. Lors d'une flexion ou rotation dans le plan sagittal où l'axe de l'élément fémoral 10 fait un angle d'environ 10, 30, 65 ou 90D par rapport à l'axe de l'élément tibial comme représenté sur les figures 5 à 8, les parties d'appui 12 et 13 restent toujours en contact mais comme le montrent ces figures, leur surface de contact se déplace d'abord d'avant en arrière pour occuper une position voisine de l'axe de l'élément tibial pour un angle de flexion voisin de 65 à 900. Au cours de cette flexion ou rotation dans le plan sagittal, la surface 26 de guidage du fond de la rainure de l'élément fémoral est toujours en contact avec la surface 30 de guidage du tenon 29 de la pièce 25, les parois latérales de la rainure 15 maintenant en permanence les axes des éléments fémoral et tibial dans le plan sagittal. Quelle que soit la position de flexion des éléments fémoral et tibial de la prothèse dans le plan sagittal, -c'est-à-dire dans les cas des figures 4 a 8, l'un de ces deux iJments peut, selon l'invention, effectuer une rotation, l'un par rapport à l'autre, dans un plan perpendiculaire au plan sagittal, à savoir le plan du plateau tibial 17 en l'occurrence. C'est ainsi que pour passer de la position représentée sur la figure 6 à celles représentées sur les figures 9 et 109 il y a simplement rotation autour du plot 19 de l'ensemble formé par l'élément fémoral 10 et la pièce de guidage 25 de l'élément tibial 11. L'angle de rotation du plan de symétrie de l'élément fémoral 10 et de la pièce de guidage 25 est de l'ordre de + 170 par rapport au plan de symétrie de l'élément tibial 11, qui reste en coincidence avec le plan sagittal. Au cours de cette rotation, dans le plan du plateau tibial, les deux parties d'appui 12 de l'élément fémoral glissent dans les deux parties concaves 13 du coussinet de l'élément tibial 9 lorsque l'extrémité antérieure des surfaces 46 d'appui de l'élément fémoral viennent buter surles bords latéraux des parties concaves 13 dont la forme en haricot favorise cette rotation, les éléments fémoral et tibial occupent la position représentée sur la figure 9 ou 109 selon le sens dans lequel s'est effectuer carte rotation Il est recomardé que la partie concave 13 du coussinet 24 située à l'extérieur par rapport au plan sagittal oit plus creuse et plus allongée que l'autre partie concave 13 du même coussinet, car une telle configuration facilite la rotation respective des éléments fémoral et tibial selon 1' invention dans le plan du plateau tibial Il est bien évident que l'angle de rotation des deux éléments de la prothèse dans le plan du plateau tibial, selon la présente invention peut être un angle quelconque compris entre n et l'angle de plus ou moins 170 représenté sur les figures 9 et 10 Cette rotation, dans un plan perpendiculaire au plan t qui est évidemment de bien moindre amplitude que la rotation classique des deux éléments dans le plan sagittal, correspond a celle qu'effectue l'articulation naturelle du ge@ou, par exemple lorsqu'un individu monte les marches d'un sc1i-er. omette possibilité de double rotation de la prothèse selon l''nventlon permet donc cette dernière d'effectuer des @ouvements qui correspondent de plus près aux différents degrés de liberté de l'articulation naturelle du genou et ainsi de imiter les efforts sur les éléments d'ancrage de la prothèse dans l'es. REVENDICATIONS 1. Prothèse de l'articulation du genou en deux éléments fémoral (10) et tibial (11) comportant chacun un organe de guidage (15, 29) coopérant entre eux pour permettre à ces deux éléments d'occuper des positions de flexion dans le plan sagittal, caractérisée en ce que l'un de ces organes de guidage (29) est monté à rotation sur l'élément (11) qu'il est chargé de guider pour permettre auxdits éléments fémoral et tibial d'effectuer une rotation dans un plan perpendiculaire au plan sagittal. 2. Prothèse selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'organe de guidage monté à rotation sur l'élément qu'il est chargé de guider est celui de l'élément tibial (11). 3. Prothèse selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisée en ce que les organes de guidage (15, 29) des éléments fémoral et tibial sont respectivement une rainure (15) et un tenon (29). 4. Prothèse selon les revendications 2 et 3 prises en combinaison, caractérisée en ce que l'élément tibial (11) comporte un plot circulaire central (19) autour duquel pivote une pièce de guidage (25) comportant le tenon (29) et dont l'axe correspond à celui de l'élément tibial. 5. Prothèse selon la revendication 4 caractérisée en ce que l'élément tibial (11) comporte un plateau tibial (17) solidaire du plot circulaire central (19), sur lequel sont emmanchés un coussinet (24) comportant des surfaces d'appui (13) de l'élément fémoral et un embout (28) solidaire de la pièce de guidage (25). 6. Prothèse selon la revendication 5 caractérisée en ce que les éléments fémoral (10) et tibial (11) sont en alliage métallique, le coussinet (24) en matière plastique et la pièce de guidage (25) en matière plastique à embase métallique.