Brevet FR2576777A1 — publié le 19860808

PROTHESE TOTALE DE HANCHE A FIXATION PRIMAIRE. L'invention concerne une nouvelle prothèse totale de hanche à fixation primaire. Comme on le sait, il existe essentiellement deux catégories de prothèse de hanche. Dans la première catégorie, la prothèse est cimen- tée. Cette solution présente deux types d'inconvénients, à savoir: - des inconvénients per-opératoiresidus aux chocs anesthésiques provoqués par le ciment lui-même; - des inconvénients post-opératoires, à savoir le risque d'infection à la jonction de l'os et du ciment, des descellements et des difficultés de reprise opéra- toire, s'il faut changer la prothèse ultérieurement puisque l'on a dû creuser l'os, ce qui en outre le fra- gilise. La seconde catégorie, qui se développe de plus en plus, est dite "prothèse à fixation primaire". Dans cette prothèse, la tige est fixée en force dans l'os par ajustage et la repousse osseuse s'effectue sur un des- sin spécial de cette tige. Ce type de prothèse est essentiellement constitué de trois pièces principales, à savoir dans l'ordre: - une tige fémorale, destinée à être inserrée dans le fémur; - une cupule cotyloidienne, destinée à s'engager dans la cavité cotyloidienne de la hanche considérée; - un col prothétique, coiffé d'une sphère, reliant la tige et la cupule, destinée à assurer l'articulation proprement dite. On a déjà proposé de nombreuses solutions pour réa- liser de telles prothèses. - Ainsi, on a suggéré de visser la tige fémorale dans le fémur et à l'instar d'une vis, de donner à cette tige une forme légèrement tronconique/de manière à faciliter -2- l'action de vissage (voir par exemple EP-A-0010527 et FR-A-2 295 729). Toutefois, cette conicité est souvent mal adaptée à la forme du fémur, ce qui entraîne un mauvais ajustage, donc une mauvaise répartition des contraintes. En outre, les pas de vis utilisées jusqu'alors, occasionnent des risques de dévissage, soit par suite de la longueur insuffisante du filetage soit par effet de rappel de la collerette d'appui. Cela entraîne des douleurs post- opératoires qui pourraient être provoquées par des pics de contrainte au niveau de ce pas de vis. Dans le brevet européen EP-A-000549 et le brevet français FR-A-2 481 596, on a proposé de placer sur la tête de la tige non engagée dans le fémur une collerette coaxiale, dont la face inférieure prend appui contre le fémur et dont la face supérieure présente des moyens de repérage et de blocage en position, ce qui permet de re- pérer et de conserver la position angulaire du col pro- thétique par rapport à la tige lors de l'assemblage. Bien que cette solution présente de nombreux avantages, en pratique, comme la collerette prend appui sur la ré- duction, cela nécessite une résection importante de l'os et entraine des risques de fracture de l'extrémité supé- rieure du fémur, notamment dans la zone anatomiquement appelée "trochanter". En outre, de par la structure même de ce type de collerette, il est impossible d'obtenir une orientation idéale pour chaque cas de l'antéversion du col prothétique fémoral. L'invention pallie ces inconvénients. Elle vise une prothèse totale de hanche à fixation primaire qui ne présente pas les inconvénients énumérés ci-dessus. En d'autres termes, l'invention vise une prothèse totale de hanche à fixation primaire qui respectivement: - soit mieux adaptée à la forme du fémur et par voie de conséquence, soit mieux ajustée -3- - diminue les pics de contrainte au niveau du pas de vis; - améliore la fixation primaire et diminue la ré- section. de l'extrémité supérieure du fémur; - et enfin, permette une orientation idéale de l'antéversion du col prothétique. Cette prothèse totale de hanche à fixation primai- re, formée de trois parties principales: - une tige fémorale filetée, destinée à être vis- sée dans le fémur; - une cupule cotyloidienne, destiné à s'engager dans la cavité cotyloidienne de la hanche considérée; - un col prothétique, coiffé d'une sphère, reliant la tête de la tige et la cupule, destiné à assurer l'ar- ticulation proprement dite, se caractérise en ce que la tige fémorale filetée pré- sente une section longitudinale effilée en forme de tu- lipe, évasée depuis la pointe jusque vers la tête, à rayon variable. En d'autres termes, l'invention concerne une pro- thèse totale de hanche à fixation primaire dont la tige filetée fémorale se caractérise par un profil particu- lier en forme de tulipe à rayon variable. Par "profil à rayon variable", il faut entendre un profil longitudinal dont le rayon varie en permanence de manière progressive et continue depuis la pointe de la tige o il est alors à son maximum jusqu'à sa tête o il atteint son minimum. Avantageusement, en pratique: - la section de la tige est circulaire - le pas de vis de la tige fémorale filetée, de même que le pas de vis de la cupule, présentent une section trapézoïdale à pans coupés, dans lequel avantageusement les raccords de ces pans coupés sont arrondis; - dans ce pas de vis trapézoïdal, la face supérieure, par rapport à la direction du pas de vis, est moins in- 25767?? - 4 - clinée que la face inférieure par rapport au même plan de la section transversale.de la tige; - l'angle d'inclinaison de la face supérieure par rapport au plan de la section transversale est compris entre 15 et 250, de préférence voisin de 20 , et l'angle d'inclinaison de la face supérieure par rapport à ce même plan, est compris entre 10 et 20 , de préférence vosin de 15 ; - la tige filetée présente également des fentes longitudinales disposées selon des génératrices, dont les angles d'attaque sont inclinés notamment dans les deux directions, pour faciliter l'opération de vissage et de dévissage - l'emboitement du col prothétique sur la tête de la tige filetée et sur la tête d'articulation prothéti- que en forme de sphère est réalisé au moyen de deux alé- sages ooniques à faible pente, respectivement mâle et femelle. La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux de l'exemple de réalisation qui suit donné à titre indica- tif et non limitatif, à l'appui des figures annexées. La figure 1 montre une vue en coupe d'une prothèse totale à fixation primaire conforme à l'invention. La figure 2 est une représentation d'une solution selon l'axe I-I' de la figure 1. La figure 3 montre en détail la tige filetée carac- téristique de l'invention de la figure 1, alors que la figure 4 est une vue en section transversale selon l'axe II-II' de la figure 3. La figure 5 est une vue agrandie du pas de vis ca- ractéristique de l'invention et plus précisément de la partie encerclée référencée V montrée à la figure 3. En se référant aux figures, la prothèse totale selon l'invention se compose tout d'abord d'une tige fé- morale ceetee nla tête (2) est plus large que la pointe (3) et qui, selon la caractéristique de l'in- vention, présente une section longitudinale (4) en forme de tulipe à rayon variable, évasée depuis la pointe (3) jusque vers la tête (2). Ce profil caractéristique évasé anatomique, présente une courbure qui varie en permanen- ce de manière progressive et continue/donc à rayon va- riable, dont le profil répond à un p6lynome de degré trois. A titre indicatif, dans une forme de réalisation, le diamètre de la tige (1) à la pointe (3) est de dix-huit millimètres, à la tête (2) de trente millimè- tres. alors qu'en son milieu, il est seulement de 20,5 millimètres. Cette tige (1) peut être réalisée en tout matériau usuel/ tel que par exemple acier inoxydable, alliage mé- tallique, en céramique. Avantageusement, cette tige (1) est en titane. Cette tige (1) comporte un filet (5) dont le pas de vis présente une section trapézolQale à pans coupés arrondis, montré en détail aux figures 3 et 5. La tige (1) comporte également sur ses génératri- ces trois fentes longitudinales respectivement (6,7 et 8), décalées angulairement de 1200, dont les angles d'attaque (9) et (10) sont inclinés notamment dans les deux directions pour permettre le vissage et le dévissa- ge. En pratique, ces angles d'attaque ont des angles vifs. Ainsi, ces trois fentes (6,7,8) qui forment des encoches débouchantes, facilitent l'action de vissage et s'il y a lieu de dévissage par autotaraudage et permet- tent avantageusement de diminuer la quantité de matériel ancillaire. Selon une autre caractéristique originale de l'in- vention (voir figures 3 et 5), le pas de vis (5) de la tige (1) comporte une section trapézoidale à pans coupés arrondis. Dans ce pas de vis (5), la face supérieure 25767?? -6- (11) du trapèze par rapport à la direction du pas de vis, c'est-à-dire la direction de vissage, est moins in- clinée que la face inférieure (12) de ce même trapèze. L'angle formé entre la face supérieure (11) et l'hori- zontale *H est compris entre 10 et 20 , de préférence voisin de 15 , afin de participer à l'angle d'attaque et d'assurer une bonne tenue de la tige (1) dans le fémur. L'angle formé entre cette même horizontale H et la fa- ce inférieure (12) est compris entre 15 et 25 , et de préférence voisin de 20 , afin de ménager un angle d'at- taque efficace. Comme on le voit à la figure 5, les rac- cords (13,13') entre les pans coupés (11,12) sont arron- dis. De manière inattendue, le profil caractéristique tulipé à rayon variable s'adapte de façon presque par- faite à la forme des corticales de l'extrémité supérieu- re du fémur. De ce fait, ce profil permet un excellent ajustage de la tige et améliore la répartition des con- traintes entre la prothèse et l'os. De même, de manière inattendue, le pas de vis tra- pézoidal connu par ailleurs, présente dans l'application de la prothèse de hanche des avantages spécifiques, car non seulement il améliore la résistance à l'arrachement, mais surtout la répartition des contraintes et par là, diminue les pics de contrainte. La tête (2) proprement dite de la tige (1) se ter- mine par une portée conique (15) dont l'angle au sommet est voisin de 6 o. Cette portée conique mâle (15) vient s'emboiter dans la partie femelle correspondante de la base (16) du col prothétique (17) et ce, dans un cône femelle (18) de forme correspondante. Le col prothétique (17) réalisé dans le même maté- riau que la tige (1), par exemple en titane, présente donc à sa base (16) une partie légèrement conique femel- le (18), et à sa tête (19) une autre portée conique su- -7. périeure (20) destinée à venir s'emboiter dans une por- tée femelle conique correspondante de la tête prothéti- que (21) proprement dite en forme de sphère. L'angle du cone d'emboitage (19,20) est voisin de l'angle du cone d'emboitage (15,18), c'est-à-dire est voisin de trois deqrés (cone de morse). Cet emboitement, bien connu en mécanique, et déjà proposé en prothèse (voir par exemple brevets FR-A-1 017 927 et EP-A-0000549) est facile à réaliser. En outre, il permet une orientation idéale de l'antéver- sion du col prothétique fémoral (17). L'assemblage du col prothétique (17) sur la tige (1) a été effectué au moyen d'une vis (23) de coapta- tion. L'angle formé entre l'axe longitudinal du col pro- thétique (17) et l'axe longitudinal de la tige (1) est voisin de 1350. La tête prothétique (21) en forme de sphère, vient ensuite s'emboiter sur la cupule cotyloidienne qui, de manière connue, est destinée à venir s'engager dans la cavité cotyloidienne de la hanche considérée. Cette cupule (voir figure 1) se compose tout d'a- bord d'une pièce classique non représentée en polyéthy- lène haute densité, dont la forme en creux est destinée à venir s'appuyer sur la partie frottante (22) de la tê- te (21) et à venir s'encastrer dans la cupule proprement dite (32) qui forme réceptacle et présente une forme ex- térieure ovoide. La cupule (32) également en titane a une forme extérieure qui correspond sensiblement à celle du cotyle, ce qui permet d'améliorer la transmission des forces au bassin. Cette cupule (32) présente également un pas de vis trapézoïdal (33) analogue au pas de vis (5) et également une série d'encoches longitudinales (34,35) autotaraudeuses. Avantageusement, le pas de vis trapézoïdal (33) de la cupule (32) à pans coupés arrondis présente les mêmes - 8 - caractéristiques que le pas de vis (5) de la tige (1). De même, dans une forme d'exécution avantageuse, le pas de vis de la tige (1) et celui de la cupule (32) est de six. Les prothèses selon l'invention présentent de nom- breux avantages par rapport aux solutions commerciali- sées à ce jour. On peut-citer: - la diminution, voire la disparition des pics de contrainte au niveau du pas de vis résultant de manière tout à fait inattendue du choix de la forme particuliè- re de ce pas de vis, à savoir la section trapézoïdale à pans coupés arrondis, diminution des pics de contrainte qui doit diminuer notablement les douleurs post-opéra- toires; - la forme de tulipe légèrement évasée à rayon va- riable qui est mieux adaptée à la forme du fémur que la forme conique et par -voie de conséquence, permet un meilleur ajustage anatomique; - l'absence de collerettes qui diminue l'importan- ce de la resection osseuse de l'extrémité supérieure du fémur et par voie de conséquence le risque de fracture du trochanter; - enfin, grâce à l'emboitement facile par cône à faible pente, bien connu en mécanique et pour ce type d'application, une orientation idéale de l'antéversion du col prothétique pour chaque cas, ce que l'on ne savait obtenir jusqu'alors; enfin la simplicité de pose avec peu de matériel ancillaire du fait du caractère auto-taraudant de la ti- ge. -9- REVENDICATIONS 1/ Prothèse totale de hanche à fixation primaire, constituée de trois parties principales: - une tige fémorale (1) filetée (5), destinée à être vissée dans le fémur; - une cupule cotyloïdienne (32), destinée à s'en- gager dans la cavité cotylofdienne de la hanche considé- rée; - un col prothétique (17) coiffé d'une sphère (21) reliant la tête (15) de la tige (1) et la cupule (32) destinée à assurer l'articulation proprement dite, caractérisée en ce que la tige fémorale (1) filetée (5) présente une section-longitudinale effilée en forme de tulipe évasée depuis la pointe (3) jusqu'à la tête (2), à rayon variable. 2/ Prothèse selon la revendication 1, caractérisée en ce que la section de la tige est circulaire. 3/ Prothèse selon la revendication 1, caractérisée en ce que le pas de vis (5) de la tige (1) présente une section trapézoidale à pans coupés. 4/ Prothèse selon la revendication 1, caractérisée en ce que la cupule (32) est filétée (33) et présente un pas de vis (33) également à section trapézoïdale à pans coupés arrondis. 5/ Prothèse selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que dans le pas de vis trapézoïdal (5,33), l'angle d'inclinaison p de la face supérieure (11) par rapport au plan de la section transversale est compris entre 15 et 25 , et de préférence de 200 et en ce que l'angle d'inclinaison ( de la face inférieure (12) par rapport à ce même plan est compris entre 10 et 20 , de préférence voisin de 150. 6/ Prothèse selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la tige (1) comporte des fentes (6,7,8) longitudinales, disposées selon des génératrices, dont les angles d'attage (9,10) sont inclinés, notam- ment dans les deux directions pour permettre le - 10 - vissage et le dévissage. 7/ Prothèse selon l'une des revendications 1 à6, caractérisée en ce que la tige (1), le col prothétique (17), la sphère (21) et la cupule (32) sont en titane. 8/ Prothèse selon l'une des revendications 1 à 7; caractérisée en ce que l'emboitement du col prothétique (17) respectivement sur la tête (15) de la tige filetée i1) et sur la tête (19) d'articulation prothétique coif- fée par la sphère (21), est réalisé au moyen de deux alésages coniques à faible pente, respectivement mâle (19), femelle (18). :R