Brevet FR2577793A1 — publié le 19860829

L'invention a pour objet un dispositif de fixateur externe à usage orthopédique et vise, plus particulièrement, un tel dispositif propre à être utilisé pour la mise en oeuvre de la méthode dite d'ILIZAROV. Dans celle-ci, comme connu, on associe à un os et/ou fragment d'os un couple d'aiguilles ou broches de petit diamètre qui se croisent sensiblement à angle droit dans cha- que structure osseuse respectivement, et après que les extrémités des aiguilles aient été assujetties à des supports extérieurs aux membres traités, lesdites aiguilles sont mises sous tension et les supports auxquels sont fixées les aiguilles sont reliés entre eux par des entretoises de lon- gueur règlable qui comportent des moyens de mise en compres- sion ou en extension de l'ensemble du système pour l'applica- tion d'une ou d'action(s) dynamique(s) auxdits os ou frag- ments d'os. On connaît déjà des fixateurs externes prévus pour la mise en oeuvre de la méthode d'ILIZAROV, c'est-à-dire des appareils utilisés aussi bien pour le traitement par compression-extension de fractures, que pour le traitement de cals vicieux des os tubulaires longs, ou encore des traite- ments d'élongations pouvant être opérés sans effusion de sang, etc. Ces appareils connus comprennent des anneaux ou demi-anneaux en profilé métallique plat, propres à être re- liés entre eux par des tiges métalliques, pleines, de mise sous tension ou d'extension, à vis, écrous et contre-écrous. L'ensemble est lourd, de manipulation mal aisée en raison du nombre important de pièces de sorte que l'appareil est rela- tivement mal adapté à son utilisation dans un milieu médical moderne. En outre, les appareils connus ne sont pas démunis d'inconvénients sur le plan médico-chirurgical. En effet, la structure même des anneaux ou demi-anneaux en profilé métal- lique plat ne permet pas d'obtenir le positionnement précis -2- qui est souhaité par les praticiens, notamment sur le plan angulaire, de sorte que, avec les appareils connus, la métho- de dite d'ILIZAROV n'a pas été utilisée autant qu'elle aurait pu l'être. C'est, d'une façon générale, un but de l'invention de fournir un dispositif de fixateur externe à usage orthopé- dique propre à être utilisé dans la méthode ILIZAROV, qui soit plus simple de mise en oeuvre que les dispositifs connus. C'est, également, un but de l'invention de fournir un tel dispositif à nombre d'éléments réduit, qui soit ainsi facile à transporter et qui, de ce fait, peut trouver application dans des conditions d'intervention chirurgicale difficiles. C'est, aussi, un but de l'invention de fournir un tel dispositif qui pallie Ies inconvénients rapportés ci- dessus des dispositifs connus eu égard notamment au position- nement précis de ses parties constitutives par rapport aux os à traiter. C'est, encore, un but de l'invention de fournir un tel dispositif qui accroisse de manière considérable les pos- sibilités de la thérapeutique chirurgicale en raison, notam- ment, de l'adaptabilité de l'appareil selon l'invention aux différents cas d'espèce, mais aussi en raison de sa facilité de pose et de dépose ainsi que de ses possibilités de rè- glage. Un dispositif de fixateur externe à usage orthopé- - dique propre à être utilisé pour la mise en oeuvre de la mé- thode dite d'ILIZAROV, comprenant au moins deux anneaux ou arceaux pour la fixation sensiblement en croix de broches ou aiguilles, avec des entretoises propres à être reliées aux- dits arceaux et comportant des moyens de règlage de leur lon- gueur pour la mise en traction ou en compression d'un os et/ou de fragments d'os auxquels sont reliés, respectivement, lesdits arceaux par lesdites broches ou aiguilles, des moyens --3- étant en outre prévus pour la mise sous tension desdites bro- ches ou aiguilles, est caractérisé, selon l'invention, en ce que les arceaux sont réalisés en un tube cylindrique et en ce qu'avec ledit tube sont propres à coopérer des colliers arti- culés munis de moyens d'immobilisation en toute position choisie des arceaux, certains desdits colliers comportant en outre des moyens de fixation desdites entretoises, tandis qu'à d'autres colliers sont en outre associés des moyens pro- pres à recevoir et immobiliser une extrémité desdites broches ou aiguilles dont les autres extrémités sont fixées dans des organes associés de manière amovible auxdits colliers et qui ménagent lesdits moyens de mise sous tension réglable des- dites broches ou aiguilles. Dans une forme de réalisation préférée les arceaux sont réalisés par assemblage, à l'aide d'articulations du type à rotule crantée, de deux demi-arceaux. De façon avantageuse, le tube cylindrique consti- tutif des arceaux ou demi-arceaux est creux,-à section droite circulaire. L'invention sera bien comprise par la description qui suit, faite à titre d'exemple et en référence au dessin annexés dans lequel: - la figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif se- lon l'invention dans sa condition d'utilisation, par exemple pour le traitement d'une fracture d'un os long; - la figure 2 est une vue en élévation d'une rotule d'un dis- positif selon l'invention; - la figure 3 est une vue en perspective, éclatée, de ladite rotule; - la figure 4 est une vue en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 1; - la figure 5 est une vue en élévation d'une attache propre à équiper un dispositif selon l'invention; - la figure 5a est une vue schématique, partielle et en pers- pective d'un dispositif selon l'invention équipé d"une atta- -4- che selon la figure 5; - la figure 6 est une vue prise selon la ligne VI-VI de la figure 1; - la figure 7 est une vue en coupe, selon la ligne VII-VII de la figure 6; - la figure 8 est une vue en coupe d'un collier d'un disposi- tif selon l'invention; - la figure 9 est une vue analogue à la figure 5, mais pour une autre forme de réalisation; - la figure 10 est une vue, à plus grande échelle, d'un moyen de mise sous tension d'une broche d'un dispositif selon l'in- vention; - la figure 11 est une vue schématique, en perspective, d'un dispositif selon l'invention pour une autre forme d'utilisa- tion. On se réfère d'abord à la figure 1 qui montre l'or- ganisation générale d'un dispositif de fixateur externe à usage orthopédique selon l'invention. Ce dispositif, propre à être utilisé pour la mise en oeuvre de la méthode dite d'ILIZAROV, comprend un premier anneau ou arceau 1, avantageusement constitué par la réunion à l'aide de rotules 2 et 3 de deux demi-arceaux, la et lb respectivement, ainsi qu'un second anneau ou arceau 4, lui aussi avantageusement constitué par la réunion à l'aide de rotules 5 et 6 de deux demi-arceaux 4a et 4b, respectivement, les demi-arceaux la, lb, comme les demi-arceaux 4a, 4b étant réalisés en un tube cylindrique, avantageusement à section droite circulaire, par exemple de diamètre 12 mm. Sur chacun des arceaux I et 4 sont montés des col- liers articulés référencés 7, 8 et 9 lorsqu'ils sont associés à l'arceau 1 ou 7',8' et 9' lorsqu'ils sont associés à l'ar- ceau 4, et qui seront décrits plus en détail ci-après. Les colliers articulés comme 7 et 8 sont prévus pour la fixation à l'arceau 1 de broches ou aiguilles 10 et 11 lesquelles, selon la méthode d'ILIZAROV, se croisent dans - 5- une structure osseuse 0 (montrée en traits mixtes) tandis que les colliers 7' et 8', associés à l'arceau 4, maintiennent sur ce dernier des aiguilles ou broches analogues 10' et 11', également prévues pour se croiser dans une structure osseuse, par exemple O', opposée à la structure 0 par rapport à une fracture F lorsque le dispositif est destiné à être mis en oeuvre,par exemple, pour une ostéosynthèse, cette indica- tion n'ayant bien entendu aucun caractère limitatif compte tenu du très grand nombre d'indications thérapeutiques pos- sibles. Dans la condition d'utilisation du dispositif les arceaux 1 et 4 sont reliés entre eux par trois entretoises tubulaires 12, de longueur règlable, dont chacune est consti- tuée par une première partie 12a et une seconde partie 12 b reliées entre elles par un système 13 à tige filetée et écrous moletés ou écrous huit pans 13a, 13b, 13c, ces deux derniers coopérant avec les parties 12a et 12b, respective- ment, pour commander leur écartement et/ou leur rapprochement télescopique. Pour la liaison des entretoises 12 aux arceaux 1 et 4 l'invention prévoit de faire application des colliers 9 et 9' auxquels sont associées, respectivement, des rotules 14 et de structure analogue à celle référencées 2,3 et 5,6. Comme montré sur les figures 2 et 3, chaque rotule 2, 3, 5 ou 6 se compose de deux parties à corps sensiblement hémisphérique 29,30 qui sont assemblées au moyen d'un axe fi- leté 31 autour duquel elles sont mobiles!gune par rapport à l'autre, en rotation, l'une des demi-spheres, par exemple celle référencée 30, comportant un taraudage axial 30a tandis que l'autre demi-sphère 29 présente un logement 29a de récep- tion de la tête creuse hexagonale 31a de l'axe fileté 31. Les deux faces planes diamétrales 32,33, en regard l'une de l'autre de chaque demisphere 29,30 sont crantées, de sorte que les deux dites demi-sphères peuvent être positionnées et bloquées l'une par rapport à l'autre en une multiplicité de --6- positions angulaires stables avec leurs faces 32 et 33 au contact. Chacune des demi-sphères 29,30 porte un embout dirigé radialement 34,35 destiné à être inséré soit dans une entretoise tubulaire comme 12a ou 12b, soit dans l'une des extrémités ouvertes d'un demi-arceau formant les anneaux 1 ou 4, la fixation des rotules aux arceaux 1,4 ou aux entretoises 12 étant assurée par une ou des vis de blocage , figure 1, propre à coopérer avec une gorge périphérique 36,37 de chacun des embouts 34,35. Les faces de ces derniers tournées vers les demi-sphères comportent chacune un dégagement annulaire 38,39, qui permet la rotation des demisphères 29,30 l'une par rapport à l'autre sans frottement, chaque demisphère comportant en outre un segment de collerette 40,41, qui relie la demi-sphère à l'embout 34,35, et qui sert en outre de butée de positionnement dans les tubes constitutifs des entretoises 12 ou des arceaux 1,4. A la rotation sans frottement des deux parties constitutives de la rotule l'une par rapport à l'autre contribue la coopération d'un méplat 52,53, ménagé sur chaque segment de collerette 40,41, avec le dégagement 38,39, de la face interne de l'embout 34,35. Les rotules comme 14 ou 15 de liaison des entretoises 12 aux arceaux 1 et 4 sont identiques à celles décrites ci-dessus, sous réserve de ce qu'un des embouts est simplement constitué par un canon 25 fileté intérieurement et destiné à coopérer avec un collier 9 ou 9'. Celui-ci, figure 4, est composé de deux mâchoires 18,19 articulées entre elles par une charnière 20, la mâchoire 19 présentant à son extrémité distante de l'articulation un évidement 21 de réception de la tête creuse hexagonale d'une tige en partie filetée 22 propre à coopérer avec un ou deux filets 23 du fond du logement 21, d'une part, et, d'autre part, avec le filetage 24 du canon 25 logé dans un forage 26 de la mâchoire 18. --7- Dans une autre forme de réalisation, figure 5, les entretoises 12, avantageusement constituées par des tubes rigides comportant des perforations (non représentées)-, sont reliées aux arceaux 1 et 4 par une attache 27 rassemblant suivant un ensemble unitaire deux colliers tels que décrits ci-dessus. Chaque collier est mobile autour d'un axe 28 ter- miné à une extrémité par une tête creuse hexagonale 28a et à l'autre extrémité par une partie filetée 28b prévue pour coopérer avec un écrou imperdable, non représenté, logé dans la mâchoire du collier 9 la plus distante de celle prévue pour recevoir la tête d'actionnement 28a. Les deux mâchoires adjacentes des colliers 9 sont avantageusement crantées sur leurs faces en regard et dans leurs parties adjacentes aux débouchés des forages traversants de passage de l'axe 28, comme montré en 29, de sorte que les deux colliers constitu- tifs de l'attache peuvent être immobilisés angulairement de façon sûre, l'un par rapport à l'autre, ainsi que sur les en- tretoises et les arceaux par actionnement de la tête 28a, le plus simplement à ltaide d'une clef Allen, la disposition étant alors celle montrée schématiquement sur la figure 5a. Un tel agencement trouve particulièrement applica- tion dans les interventions chirurgicales qui mettent en oeuvre un allongement du segment osseux, tout en autorisant les mêmes réglages et ajustements angulaires que ceux permis par la liaison du type a collier et rotule illustrée sur la figure 4. Pour l'application de la méthode d'ILIZAROV le dis- positif selon l'invention comprend en outre des moyens pour la mise en place, dans la ou les structures osseuses, des broches ou aiguilles 10, 11, 10' et 11'. Lesdits moyens, montrés schématiquement sur la fi- gure 1, comprennent des colliers articulés, tels que deécrit ci-dessus, mais dans lesquels, figures 6 et 9, le forage comme 26 d'une des mâchoires, de façon plus précise celle qui ne présente pas le logement de réceptfon de la teue d'action- --8-- nement de la vis, reçoit une pièce 60 comportant une queue cylindrique 61 et une tête 62, également cylindrique, reliée à la queue 61 par un collet 63 de diamètre intermédiaire entre celui de la tête 62 et celui de la queue 61. Cette der- nière présente un trou borgne taraudé axial 64 avec lequel est propre à coopérer l'extrémité filetée 65 d'une tige 66 à corps cylindrique 67 non fileté et qui se termine par une tête creuse hexagonale d'actionnement 68. La queue 61 de la pièce 60 est prévue pour être logée dans le forage traversant 69 de la mâchoire 18 dans laquelle elle est susceptible de tourner librement, mais dont elle ne peut s'échapper en raison de picots comme 70 formés sur la face d'extrémité de la queue 61 après que celle-ci ait été introduite dans le forage 69. La tête 62 de la pièce 60 est percée d'un oeil 71, figure 8, d'axe perpendiculaire à celui de la queue 61 et qui est d'un diamètre tel qu'il règne non seulement sur une par- tie de la tête 62 mais également sur une partie du collet 63 lequel, comme bien visible sur les figures, 6, 7 et 8, est entouré d'une bague 72 dont la largeur ou hauteur est choisie de manière telle que l'oeil 71 soit totalement dégagé lorsque la bague 72 est maintenue au contact de la mâchoire 18 du collier et que la pièce 60 en est éloignée autant que faire se peut, tandis que, comme visible sur les figures 7 et 8, l'oeil 71 est en partie masqué lorsque par actionnement de la tête 68 à l'aide d'une clef Allen on provoque le rapproche- ment l'une de l'autre des mâchoires 18,19. Ce mouvement, qui assure la fixation du collier articulé autour de l'arceau 1 ou 4, d'une part, provoque, d'autre part, un mouvement relatif de la tête 62 de la pièce 60 par rapport à la bague 72 qui assure l'immobilisation de toute partie cylindrique préalablement introduite dans l'oeil 71 et dont le diamètre correspond au diamètre dudit oeil, ladite partie étant alors coincée entre la face interne de l'oeil et deux zones diamétralement opposées 73a, 73b de la tranche de l'anneau 72 --9- opposée à celle reposant sur la mâchoire 18, figure 8. Dans une variante, non représentée, la tête 62 est à partie d'extrémité hexagonale, permettant ainsi un action- nement à l'aide d'une clé usuelle, pour sa mise en rotation. Pour la mise en place du moyen de contention exter- ne que constitue le dispositif suivant l'invention, on rap- porte d'abord autour d'une structure osseuse, par exemple O sur la figure 1, un arceau 1 sur lequel sont fixés trois col- liers comme les colliers 8. Dans l'oeil 71 de chacune des pièces 60 associée au collier 8 est placé une manchon 80 de guidage d'une fiche auto-taraudeuse 81, figure 6, par exemple d'un diamètre de 4 mm alors que le diamètre de l'oeil 71 peut être de l'ordre de 8 mm. Les trois colliers étant disposés à 120 sur l'ar- ceau 1, le chirurgien fait pénétrer les fiches 81 dans la structure osseuse, en ne perçant à chaque fois qu'une cor- ticale puis met en place de façon précise l'arceau 1 par rap- port à la structure osseuse O, par manoeuvre des rotules comme 2 et 3 et des colliers comme 8. Si les mesures angu- laires auxquelles il procède alors lui donnent satisfaction, il met en place les broches ou aiguilles 10,11, -lesquelles ont généralement un diamètre de l'ordre de 1,8 à 2 mm-, en faisant application des colliers comme 8 auxquels sont alors associés des moyens 82 de maintien desdites aiguilles ou bro- ches, figure 9, et des organes servant à la fois au maintien et à la mrise sous tension desdites aiguilles ou broches, comme montré sur les figures 8 et 10. Les moyens 82, figure 9, de maintien d'une extrémité d'une aiguille ou broche sont de structure analogue à celle décrite ci- dessus pour la pièce 60 sous réserve que la tête 83, correspondant à la tête 62, est percée d'un oeil 84 de plus petit diamètre tandis que l'anneau 85, -correspondant à l'anneau 72-, est muni sur sa face 86 en regard de la tête 83 de crans ou d'ergots 87 Une extrémité d'une broche ou aiguille 10,11 étant fixée dans les moyens 82, l'autre extrémité de ladite broche -10- ou aiguille est reçue dans un organe 88, figure 10, compor- tant un fourreau 89 à filetage interne prévu pour être logé dans l'oeil 71 d'une pièce 60. Avec le fourreau 81 coopère une tige filetée 90 percée d'un forage axial 91 de passage de la broche ou aiguille 10,11 et avec laquelle est propre à coopérer, d'une part, un écrou de blocage 92 et, d'autre part, un écrou d'actionnement 93 d'un équipage mobile 94. Ce dernier comporte un manchon 95, à forage axial 96 de passage de la broche ou aiguille 10,11, solidaire en translation d'un anneau 97 par l'intermédiaire d'ergots d'encliquetage 98 mais désolidarisé en rotation dudit anneau par l'intermédiaire de billes 99. L'anneau 97 est également percé axialement pour le passage de la broche ou aiguille 10, 11 et est muni de deux forages rayonnants 100 dans lesquels sont logés des vis à tête creuse hexagonale, l'actionnement de l'une d'entre elles déformant la broche ou aiguille 10,11, -comme montré sur la figure 10-, pour immobiliser celle-ci par rapport à l'anneau. Cette organisation de l'équipage 94 permet le mou- vement de translation de l'ensemble, parallèlement à la di- rection de la broche ou aiguille, sans mettre celle-ci en ro- tation sur elle-même et, par conséquent, sans mouvement autre qu'un mouvement de translation dans la structure osseuse tra- versée par ladite broche ou aiguille. Après que les broches ou aiguilles 10,11 aient été mises en place, et cela avec une précision qui peut être de l'ordre de 5 d'angle, on retire les fiches auto-taraudantes 81, on met sous tension les broches ou aiguilles 10,11 à l'aide des organes 88, et l'on maintient cette tension, qui peut être de l'ordre de 100 kg, en amenant l'écrou 92 au con- tact du fourreau 89. On procède de la même manière pour la mise place de l'anneau 4 et des aiguilles qui lui sont associées puis l'on réunit les deux arceaux 1 et 4 au moyen des entretoises 12. La présence des rotules comme 2,3,5,6 sur les ar- ceaux et des rotules comme 14 et 15 sur les entretoises, de -11- même que l'emploi d'attaches comme 27 à deux colliers articu- lés procure un nombre élevé de degrés de liberté offrant au chirurgien des possibilités multiples d'applications. En outre, l'organisation du dispositif tel que dé- crite ci-dessus autorise, au cours de l'évolution de la con- solidation d'une fracture, des mouvements des deux arceaux l'un par rapport à l'autre, ce qui est d'importance primor- diale pour l'obtention de résultats thérapeutiques satis- faisants, en particulier dans les interventions o l'on cons- tate, après un certain délai, un défaut de réduction de frac- ture. Le dispositif selon l'invention n'est pas, bien en- tendu, limité à ce type d'intervention. Ainsi, et comme montré sur la figure 11 à titre d'exemple, un dispositif selon l'invention faisant applica- tion de trois arceaux 110,111,112 auxquels sont associés, respectivement, trois jeux de broches ou aiguilles 10,11 et deux jeux d'entretoises respectivement 113 entre les- arceaux, et 111 et 114 entre les arceaux 111 et 112, peut trouver application pour le traitement de fracture basse de la cheville, ou encore de fractures dites bi-focales. Quelque soit le type d'intervention, l'organisation d'un dispositif selon l'invention peut être modifié et ré- glée jusqu'à guérison complète ce qui contribue encore à l'intérêt important du dispositif. -12- REVENDICATIONS 1 ) Dispositif de fixateur externe à usage orthopé- dique propre à être utilisé pour la mise en oeuvre de la mé- thode dite d'ILIZAROV, comprenant au moins deux anneaux ou arceaux pour la fixation sensiblement en croix de broches ou aiguilles, avec des entretoises propres à être reliées aux- dits arceaux et comportant des moyens de réglage de leur lon- gueur pour la mise en traction ou en compression d'un os et/ou fragment d'os auxquels sont reliés, respectivement, lesdits arceaux par lesdites broches ou aiguilles, des moyens étant en outre prévus pour la mise sous-tension desdites bro- ches ou aiguilles, caractérisé en ce que les arceaux (1,4) sont réalisés en un tube cylindrique et en ce qu'avec ledit tube sont propres à coopérer des colliers articulés (8,9,8', 9') munis de moyens d'immobilisation en toute position choi- sie des arceaux, certains desdits colliers (9,9') comportant en outre des moyens de fixation desdites entretoises (12), tandis qu'à d'autres colliers sont en outre associés des moyens propres à recevoir et immobiliser une extrémité des- dites broches ou aiguilles (10,11-10',11') dont les autres extrémités sont fixées dans des organes (88) associés de ma- nière amovible auxdits colliers (8,8') et qui ménagent les- dits moyens (94) de mise sous-tension réglable desdites bro- ches ou aiguilles (10,11-10',11'). 2 ) Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que les arceaux (1,4) sont réalisés, par assem- blage, à l'aide d'articulations du type à rotule crantée (2,3,5,6) de deux demi-arceaux (la,lb-4a,4b). 3 ) Dispositif selon les revendications 1 et 2, ca- ractérisé en ce que les arceaux (1,4) sont réalisés en un tube cylindrique creux à section droite circulaire. 4 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que les entretoises de longueur réglable (12) sont reliées auxdits arceaux (1,4) avec interposition de moyens à rotule crantée (14,15). -13- ) Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce que lesdites entretoises (12) sont reliées auxdits arceaux (1,4) au moyen d'attaches (27) à deux colliers articulés (9). 6 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que les organes (88) de fixation et de mise soustension réglable des broches ou aiguilles (10,11) comprennent un fourreau taraudé (89) propre à être introduit dans l'oeil (71) d'une pièce (60) coopérant avec un collier articulé (8) et un équipage (94) comportant un anneau (97) de fixation de l'extrémité de la broche ou ai- guille (10,11) auquel est associé en translation un manchon (95) solidaire d'un écrou (93) coopérant avec une tige file- tée (90), qui coopère elle-même avec le fourreau (89), ledit manchon (95) étant monté à rotation par rapport à l'anneau (97) au moyen de billes (99) ou analogues. ) Arceau ou partie d'arceau propre à entrer dans la constitution d'un dispositif selon l'une quelconque des revendicatons précédentes. 8 ) Organe de mise sous-tension et de maintien d'une broche ou aiguille propre à entrer dans la constitution d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.