Brevet FR2589353A1 — publié le 19870507

La présente invention est du domaine des prothèses totales de hanche . Elle vise plus précisément une prothèse de hanche à appui cortical externe, c'est-à-dire une prothèse destinée à être appliquée sur la face externe de la diaphyse fémorale. On rappellera que jusqu'à présent les prothèses de hanche étaient posées en appui à l'intérieur de la cavité médullaire par l'intermédiaire d'une tige endomédullaire inextensible qui y était fixée au moyen d'un ciment.A la suite de recherches poussées réalisées par le Demandeur dans le domaine des prothèses et notamment des interactions résultant des modifications structurales profondes qui surviennent au cours du phénomène naturel de vieillissement de l'os, le Demandeur s'est attaché à réaliser par voie de conséquence une prothèse susceptible d'interférer le moins possible avec ces modifications, tout en utilisant certaines propriétés de l'os pour l'ancrage de l'implant, sans utilisation d'adhésif du type ciment médical. Il convient tout d'abord de rappeler que la croissance d'un os long se fait dans deux directions en longueur au niveau des épiphyses fertiles ; en épaisseur par l'intermédiaire du périoste soumis aux efforts de traction des muscles environnants. En fin de croissance, l'os long est donc formé d'une épiphyse, d'une zone métaphysaire et d'une diaphyse creusée d'un canal médullaire bordé de deux corticales. Pendant -la vie adulte, on n'observe guère de modifications notables de structures, du moins macroscopiquement, soit dans la forme de la diaphyse tant au niveau du canal médullaire qu'au niveau de l'épaisseur des corticales, soit dans la texture même de l'os, qu'il s'agisse de l'orientation des lignes de force de la trabéculation de l'os spongieux épiphyso-métaphysaire ou qu'il s'agisse de l'os cortical.Liées à une balance protido-calcique négative, au cours du vieillissement, des modifications profondes vont apparaître, à la fois au niveau de la zone épiphysaire et de la zone diaphysaire.On constate une diminution de la masse prothétique minérale, dans des proportions variables quantitativement selon les sujets, ce qui, par des techniques radiologiques, permet d'observer une raréfaction de la trabéculation du tissu spongieux de 1' os , une diminution d'épaisseur des corticales, mesurable, ainsi qu'une diminution de la densité osseuse, mesurable par des techniques tomodensitométrique. Le Demandeur a effectué l'étude de 1000 diaphyses fémorales en opérant sur une radiographie du bassin de face, et en mesurant le diamètre externe de la diaphyse, le diamètre du canal médullaire et l'épaisseur des corticales. Il ressort de cette étude que l'élargissement du canal médullaire est lié à l'amincissement des corticales. Cet amincissement est dû à la résorption de la corticale interne, amincissement qui s'exagère avec le temps et qui est un phénomène dynamique. Peut-être s'agit-il là d'une des raisons des descellements aseptiques des implants et prothèses, si fréquents du côté diaphysaire, étant donné que la moindre utilisation de la hanche prothétique entraîne un élargissement du canal diaphysaire. En ce qui concerne le périoste et le tissu de l'os spongieux, il y a lieu de faire les remarques suivantes Le périoste qui est très épais à la naissance s'amincit avec l'âge pour n'être plus qu'une membrane pellucide à un âge avancé. Il conserve toutefois son rôle ostéogène tout au long de la vie, mais ses capacités à produire de l'os vont en s'amenuisant avec le temps. Cette propriété est à la base de l'enrobement des prothèses et implants laissés longtemps au contact d'une diaphyse et dont le retrait nécessite parfois une ablation, au ciseau, de la gangue qui les entoure. Après quelques mois et ce, d'autant plus rapidement que le sujet est jeune, on constate, de part et d'autre de l'implant, la présence de véritables ponts osseux qui rendent parfois difficile l'ablation de la prothèse, maintenue mécaniquement par ces ossifications. En ce qui concerne le tissu de l'os spongieux, comme les corticales, et pour les même raisons, la diminution des sollicitations mécaniques entraîne une raréfaction de la trabéculation osseuse et, par voie de conséquence, une moindre résistance. Ce fait est particulièrement net à mesure que l'on avance en âge. De ce qui précède, on voit que la cavité médul- laire s'élargit par résorption de la portion interne des corticales qui la bordent, tandis que le périoste tend à entourer les implants d'os nouveaux et que le tissu de l'os spongieux se raréfie en l'absence de sollicitations mécaniques. Un objet de la présente invention est d'obvier aux inconvénients mentionnés ci-dessus des prothèses utilisant une cavité médullaire s'élargissant avec le temps, et dont le descellement se traduisait par l'obligation de remplacer la tige endomédullaire par une tige de plus en plus grosse pour combler mécaniquement la cavité, ce qui à long terme ne pouvait pour les raisons explicitées ci-dessus conduire à un scellement durable de la prothèse. Un autre objet d#e l'invention est de réaliser une prothèse destinée à être fixée en dehors de la cavité médullaire, sur la corticale externe de l'ost Un autre objet de l'invention est de réaliser une prothèse permettant de tirer parti du phénomène d'ostéoformation pour améliorer la fixation de la prothèse sur la corticale, et ce d'autant plus que le sujet sera plus jeune. Encore un autre objet de l'invention est de réaliser une prothèse permettant de solliciter mécaniquement le tissu de l'os spongieux, se traduisant par une augmentation progressive de sa densité osseuse. La présente invention a donc pour objet une prothèse de hanche, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de fixation venant en appui contre la face périphérique externe ou corticale de la diaphyse fémorale. La prothèse de hanche à appui cortical externe selon l'invention est constituée, d'un seul tenant, a) d'une tête prothétique cylindrique se prolongeant par b) un col dont l'axe fait avec l'axe de la diaphyse fémorale un angle de 1300 et qui repose sur c) une embase de révolution à base sensiblement elliptique, qui se prolonge par d) une pièce intermédiaire au droit de la face inférieure de laquelle est prévu un aileron, cette pièce intermédiaire se prolongeant par e) une plaque oblongue plate dont la face interne est conformée pour épouser le contour de la diaphyse fémorale. Selon une forme de réalisation préférée de prothèse de hanche selon l'invention, la plaque intermédiaire et son aileron sont pourvus d'un revêtement susceptible de leur conférer une meilleure incrustation dans le tissu de l'os spongieux, par exemple à base de billes minimadréporiques, tandis que la plaque est pourvue de trous ou d'alésages de forme oblonoue par rapport à l'axe longitudinal de la plaque, et conformés intérieurement de façon à permettre la compression de la prothèse lors du vissage de cette dernière. Comme matériaux constitutifs de la prothèse de l'invention, on peut, par exemple, choisir parmi les métaux, les métalloides, leurs alliages et leurs formes composites, pourvu qu'ils présentent des caractéristiques mécaniques et anti-corrosives appropriées à l'utilisation. La présente invention englobe également l'outil- lage à mettre en oeuvre pour la pose de la prothèse telle que spécifiée ci-dessus, cet outillage comportant a) un support de base présentant des moyens de guidage pour d'une part b) un instrument de coupe trochantérienne et d'autre part c) un instrument de section du col fémoral. Le support de base présente la même concavité et la même position de trous que la plaque de la prothèse et les moyens de guidage sont constitués d'une embase de forme sensiblement prismatique présentant une structure en queue d'aronde traversée par une lumière ou fente transversale axiale d'épaisseur sensiblement égale à l'aileron du corps intermédiaire de la prothèse. L'instrument de coupe trochantérienne est constitué d'une plaque se prolongeant par un tenon de fixation de section transversale en queue d'aronde destiné à se fixer dans la structure correspondante de l'embase et à l'extrémité de laquelle est prévu une patte de fixation épousant le contour de la lumière traversante de l'embase et présentant un alésage transversal pour le passage de moyens de fixation, par exemple une goupille. L'instrument de coupe cervicale fémorale est constitué d'une plaque présentant au droit de l'une de ses extrémités une pièce rapportée plane, tandis que l'autre extrémité est pourvue d'un tenon de coupe transversale en queue d'aronde destiné à venir s'engager dans la structure correspondante de l'embase et présentant sur sa face inférieure une patte de fixation sur ladite embase. Tous ces éléments sont en des matériaux présentant les caractéristiques mécaniques. et anti-corrosives les rendant aptes à l'utilisation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description non limitative suivante des formes de réalisation de la prothèse et de l'instrumentation ou outillage anciiiaire, en réfé rece aux dessins annexés sur lesquels - Fig. 1 est une vue latérale de la prothèse selon la présente invention, - Fig. 2 est une vue en perspective de la prothèse de la fig. 1 - Fig. 3 est une vue en perspective d'une variante de réalisation de la prothèse des figures 1 et 2 - Fig. 4 est une vue en perspective de l'élément support de base de l'instrumentation ancillaire - Fig. 5 est une vue en perspective de dessus de l'instrument de coupe trochantérienne - Fig. 6 est une vue en perspective de dessus de l'instrument de la section du col fémoral - Fig. 7 est une vue en perspective du montage de l'instrument de coupe trochantérienne sur l'élément support de base - Fig. 8 est une vue en perspective du montage de l'instrument de la section du col fémoral sur l'élément support de base - Fig. 9 est une vue en coupe d'une prothèse selon la présente invention fixée à un os fémoral. Comme représenté sur les figures 1 et 2, la prothèse selon la présente invention est monobloc et présente une tête prothétique 1 ayant par exemple un diamètre de 22 mm, à laquelle fait suite un col 2 faisant avec le grand axe de la diaphyse fémorale un angle de 1300. Ce col 2 repose sur une embase de révolution 3 présentant une base sensiblement elliptique 3a, et destinée à s'appui quer sur la base du col fémoral. Cette embase 3 est inclinée de 900 sur une pièce intermédiaire 4 qui la relie à la plaque latérale 5. Cette pièce intermédiaire 4 porte à sa face inférieure un aileron 6 destiné, d'une part, à renforcer sur le plan mécanique la prothèse et, d'autre part, à lui conférer un effet anti-rotation lors des mouvements de rotation de la hanche. La pièce intermédiaire 4 ainsi que l'aileron 6 sont recouverts de billes minimadréporiques afin de permettre une meilleure incrustation osseuse mécaniquement. A ce sujet, on pourra se reporter au brevet français 76/20 297.La plaque latérale de fixation 5 est droite selon son grand axe, mais elle est coudée sur le plat, c'est-à-dire qu'elle présente une concavité destinée à épouser la convexité de la diaphyse Cette plaque 5 est pourvue de quatre trous ou alésages Sa de forme oblongue permettant la compression de la prothèse lors du vissage de cette dernière. Dans la variante de réalisation de la figure 3, l'aileron 6 est pourvu d'un alésage ou trou traversant 6a, tandis que sont prévues deux pattes 7 au droit de la pièce intermédiaire 4 dans sa zone de raccordement avec l'embase 3. Comme représenté sur la figure 4, l'élément support de base 8 est constitué d'une plaque 10 présentant la même forme que la plaque 5 de la prothèse, et pourvue de trous 10a qui sont situés exactement au même endroit et disposés de la même façon que les trous Sa de la plaque de la prothèse. Cette plaque 10 est incurvée comme la plaque 5 de façon à s'appliquer étroitement sur la convexité de la diaphyse fémorale. Cet instrument sera solidement fixé à une diaphyse fémorale par vissage. Il est à noter que les trous lOa sont ronds et situés à l'endroit de pénétration des vis fixant la prothèse avant pression.La plaque 10 se prolonge à son extrémité supérieure par une pièce de guidage de forme sensiblement prismatique 9 présentant une base comportant un rail de guidage en queue d'aronde 9a au droit de laquelle s'étend une lumière ou fente traversante 9b qui permettra au chirurgien de ménager un passage pour l'aileron anti-rotation 6. Ce rail de guidage peut être également de forme de révolution, carrée, rectangulaire ou polygonale. Transversalement à la tête de guidage est prévu un alésage 9d pour la fixation des autres instruments des figures 5 et 6. La tête de guidage 9 est également pourvue de canons 9c pour le passage des vis de fixation du grand trochanter. Comme illustré sur la figure 5, l'instrument de coupe trochantérienne 11 est constitué d'une plaque lia se prolongeant par un tenon en queue d'aronde lic au droit duquel est prévue une patte de fixation lic pourvue d'un trou traversant lld pour le passage de la goupille de fixation de la tête de guidage 9 de l'élément de support de base 8. Comme cela est illustré sur la figure 7, l'instrument de coupe trochantérienne 11 se glisse de dehors en dedans par son tenon llb dans la structure de forme correspondante en queue d'aronde 9a de la tête guide 9 de l'élément support de base 8. Il est incliné par rapport à la plaque 10 de SOC. L'élément 8 et l'instrument 11 peuvent être monobloc, ce qui implique une modification de l'instrument de coupe fémorale 12. Comme illustré sur la figure 6, l'instrument de la section du col fémoral 12 est constitué d'une plaque coudée à 90 12a, 12b, la plaque 12a se prolongeant par un tenon 12c en queue d'aronde, sur la base inférieure duquel est prévue une patte 12d pourvue d'un trou traversant ou alésage 12e pour la fixation à l'élément de support de base. Comme représenté sur la figure 8, cet instrument 12 se glisse de dedans en-dehors par l'intermédiaire de son tenon 12c dans la structure en queue d'aronde de forme correspondante 9a de la tête-guide 9 de l'élément support de base 8. Cet instrument permet en utilisation la coupe exacte du col. A cet effet, il est pourvu d'une fente verticale axiale 12f pour ménager le passage de l'aileron 6. Lorsque les différentes coupes et sections ont été effectuées en utilisant l'instrumentation décrite cidessus, on peut alors fixer la prothèse, comme représenté sur la figure 9, au moyen de vis à os cortical 14 et 15 qui fixent solidement la plaque 5 à la diaphyse C. On voit également sur cette figure que ~ le trochanter P est fixé sur la pièce intermédiaire 4 au moyen de fils de Tackray 13 qui prennent appui chacun sur une vis 14, d'une part, et, d'autre part, sur une patte 7. De ce qui précède, on voit que la prothèse est de conception originale du fait qu'elle est située en-dehors de la cavité médullaire, qu'elle est vissée sur la corticale et qu'elle utilise un ancrage mécanique dans le massif spongieux trochantérien. Par ailleurs, cette prothèse utilise les propriétés physiologiques de l'os, à savoir le respect de la vascularisation médullaire et la propriété ostéogénétique du périoste. Bien que les efforts repris par la prothèse diminuent les sollicitations mécaniques au niveau de l'os spon gieux métaphysaire, il ne s'est pas produit de résorption au niveau de l'éperon de Merckel et/ou de l'os spongieux avoisinant, mais au contraire, par voie radiographique, on s'est rendu compte non seulement de la persistance de cet éperon, mais encore d'une augmentation progressive de la densité osseuse du tissu de l'os spongieux au-dessous de l'embase de la prothèse. Il est clair que l'invention n'est nullement limitée aux formes et modes de réalisations décrits cidessus, en référence aux dessins annexés, mais qu'elle englobe toutes les modifications et variantes à la portée de l'homme de l'art, issues du même principe de base. C'est ainsi que l'on peut construire des prothèses en différents matériaux tels que l'acier, le titane, le carbone-carbone et les métaux ou métalloides analogues, pourvu qu'ils présentent les caractéristiques de résistances mécanique et anti-corrosive, appropriées à l'usage. De même la forme de la prothèse et de l'instrumentation ancillaire, qu'il s'agisse de sa longueur, de sa largeur, du diamètre de sa tête, n'ont été donnés ici qu a titre purement illustratif de l'invention. On peut également prévoir sur l'élément support 8 un ou plusieurs trous traversants différents de ceux prévus pour coincider avec les trous de la plaque 5 de la prothèse. REVENDICATIONS 1. Prothèse de hanche, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de fixation (5) venant en appui contre la face périphérique externe ou corticale externe de la diaphyse fémorale (C). 2. Prothèse selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est constituée, d'un seul tenant, a) d'une tête prothétique sensiblement hémisphérique (1) se prolongeant par b) un col (2) dont l'axe fait avec l'axe de la diaphyse fémorale un angle de 1300 et qui repose sur c) une embase de révolution (3) à base sensiblement elliptique (3a) qui se prolonge par d) une pièce intermédiaire (4) au droit de la face inférieure de laquelle est prévu un aileron (6), qui se prolonge par e) une plaque plate (5) dont la face destinée à venir en regard de la diaphyse fémorale est conformée pour épouser le contour de cette dernière. 3. Prothèse selon la revendication 2, caractérisée en ce que la pièce intermédiaire (4) et l'aileron (6) sont pourvus d'un revêtement susceptible de leur conférer une meilleure incrustation dans l'os spongieux, par exemple un revêtement à base de billes mînimadrépo- riques. 4. Prothèse selon l'une des revendications 2 à 3, caractérisée en ce que la plaque (5) est pourvue de trous ou alésages traversants (5a) alignés ou disposés en quinconce. 5. Prothèse selon la revendication 4, caractérisée en ce que les alésages (5a) sont de forme oblongue par rapport à l'axe longitudinal de la plaque (5) et conformés intérieurement de façon à permettre la compression de la prothèse lors du vissage de cette dernière. 6. Prothèse selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que ces matériaux constitutifs sont choisis parmi les métaux, les métalloides, les aciers et/ou leurs alliages pourvu qu'ils présentent les caractéristiques mécaniques et anticorrosives appropriées à l'usage. 7. Prothèse selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comporte transversalement de la pièce (4) à l'éperon (6) un trou ou alésage traversant (6a), et que sont prévues au droit de la face supérieure de la pièce intermédiaire (4) au voisinage de son raccordement avec l'embase (3), des pattés d'accrochage (19). 8. Outillage pour la pose de la prothèse selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte a) un élément support de base (8) présentant des moyens de guidage (9) pour y fixer b) soit un instrument de coupe trochantérienne (11), c) soit un instrument de section du corps fémoral (12). 9. Outillage selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'élément support de base (8) présente la même concavité et la même disposition de trous que la plaque (5), et que les moyens de guidage sont constitués d O une embase (9) de forme sensiblement prismatique présentant une structure ou rail de guidage en queue d'aronde (9a) traversée par une lumière ou fente transversale axiale (9b) d'épaisseur sensiblement égale à celle de l'aileron (6), des canons (9c) étant en outre prévus pour le passage des vis. 10. Outillage selon la revendication 8, carac térisé en ce que l'instrument de coupe trochantérienne (11) est constitué d'une plaque (lia) se prolongeant par un tenon de fixation (lob) de section transversale en queue d'aronde correspondant à la structure en queue d'aronde (9a) de l'embase (9), une patte de fixation (lic) destinée à s'insérer dans la rainure (9b) de l'embase (9), étant également prévue avec un alésage (iîd) pour le passage d'une goupille de fixation à ladite embase. 11. Outillage selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'instrument de la section du col fémoral (12) est constitué d'une plaque coudée à 900 (12a,12b) dont un élément (12a) se prolonge par un tenon de fixation (12c) de coupe transversale en queue d'aronde destiné à s'insérer dans la structure correspondante (9a) de l'em- base (9) de l'élément support de base (8), une patte de fixation (12d), pourvue d'un alésage (12e), étant prévue au droit du tenon (12c) et destinée à venir s'insérer dans la rainure (9b) de l'embase (9), une fente verticale axiale (12f) étant prévue pour le passage de l'aileron (6). 12. Outillage selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'élément support de base (8) et l'instrument de coupe trochantérienne (11) sont monobloc. 13. Outillage selon la revendication 9, caractérisé en ce que sont également prévus sur l'élément support de base (8) un ou plusieurs trous différents de ceux prévus sur la plaque (5) de la prothèse. 14. Outillage selon la revendication 9, caractérisé en ce que le rail de guidage est de forme de révolution, carrée, rectangulaire ou polygonale.