Brevet FR2604893A1 — publié le 19880415

PROTHESE D'ARTICULATION DU GENOU L'invention concerne une prothèse d'articulation du genou du type comportant un premier et un second élément capables d' être assujettis rigidement aux os respectifs reliés par ladite articulation, le premier élément portant une chape traversée par 1' axe d' un pivot de flexion, le second élément portant un oeil introduit entre les branches de ladite chape. La publication FR-A- 2 330 375 décrit une telle prothèse étudiée de manière à être installée par voie chirurgicale au moyen de broches dans les canaux médullaires du fémur et du tibia. Un problème posé par ce type de prothèse réside dans le fait que les charges de compression tendent à user rapidement les constituants de articulation ou à produire des particules et de la poussière métalliques (à partir d'un ou de plusieurs éléments métalliques de l'articulation) qui deviennent la cause de complications et d'infections. En effet, lorsque 1' axe d'articulation de la prothèse est immobilisé en rotation et en translation par rapport à la chape, les mouvements relatifs entre les éléments de la prothèse sont constitués par des glissements en rotation entre les surfaces cylindriques ou planes en contact. Les forces de frottement ainsi mises en jeu, importantes et proportionnelles au poids du porteur de la prothèse, conduisent rapidement à une usure de l'articulation et à une perte de sa précision de fonctionnement. Un remède partiel à l'inconvénient précité réside dans l'emploi de paliers de frottement polymères car ils réduisent le risque de complications d' ordre infectieux. Cependant, leurs faibles résistances à 1' usure et au fluage conduisent rapidement à une perte de la précision d'ajustage et de fonctionnement de la prothèse. L'invention a pour objet une prothèse d'articulation qui fait application d'un pivot de flexion à organes roulants dont les composants présentent une résistance élastique indispensable au bon fonctionnement de la prothèse, dans ses zones en contact mutuel soumises à des pressions de Hertz. 49396 t 167. -2- Un autre objet de l'invention est un pivot d'articulation préassemblé susceptible d' être incorporé rapidement dans une prothèse existante, dans le but d' éviter la répétition de la totalité du. processus chirurgical de mise en place de la prothèse ou des lésions des ligaments nécessaires à l'amortissement des efforts et offrant un guidage supplémentaire à I' articulation. Un autre but de l invention est de créer une prothèse d'articulation du genou simple à fabriquer et à monter qui permet avec une précision satisfaisante les divers mouvements fonctionnels de l'articulation. Selon l'invention, le pivot de flexion est constitué par un axe central portant extérieurement une bague de roulement alustée dans 1' oeil de l'articulation et des butées latérales d'un diamètre correspondant à celui de la bague, respectivement ajusts dans la chape. Un mode de réalisation préféré de l'invention est plus complètement décrit ci-après en regard des dessins schématiques annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective de la prothèse d'articulation du genou en position allongée, - la figure 2 est une vue en coupe partielle de l'articulation suivant la ligne 2-2 de la figure 1, - la figure 3 est une vue en coupe du pivot de flexion suivant la ligne 3-3 de la figure 2. La prothèse d'articulation du genou implantable décrite ci-après se compose d'un élément I en forme de broche destinée à être fixée dans le canal médullaire du tibia et d'un élément 2 en forme de broche destinée à être fixée dans le canal médullaire du fémur. L'élement 1 porte une chape 3 traversée par l'axe XX' d'un 1pivot de flexion 4. L'élément 2 porte un oeil introduit entre les branches de la chape 3 et est traversé par le même axe XX' du pivot 4. -3- Le pivot 4 est constitué ainsi que cela est montré à la figure 2 par un axe solide 41 de diamètre A sur lequel roulent sans glisser deux ensembles de corps roulants 42, 42' constitués à titre d'exemple par des aiguilles cylindriques séparées par une rondelle en polyéthylène 45 entourées par une même bague 43 ajustée dans 1' oeil 5 de l'articulation. Il y a lieu de noter que la géométrie des corps roulants n'est pas limitée au seul exemple décrit et pourrait tout aussi bien concerner des billes, 1 rouleaux cylindriques ou coniques ou des combinaisons de tels corps. La bague 43 est disposée entre deux butées latérales 44, 44' de même diamètre que celui de la bague 43, fixées solidairement aux extrémités de l'axe 41 et ajustées dans la chape 3 dont lae fonction est d'assurer le guidage et l'immobilisation axiale de la bague par rapport à l'axe 41. Deux autres rondelles de séparation en polyéthylène 45', 45" montées avec leu sur 1' axe 41 mais possédant de préférence un diamètre légèrement inférieur au diamètre de la bague 43, sont disposées entre les faces latérales respectives de la bague 43 et de chacune des butées 44, 44' pour favoriser un frottement doux lors des déplacements angulaires entre la bague 43 et les butées 44, 44'. Dans le mode de réalisation représenté, les butées 44, 44' sont rigidement montées sur l'axe 41 par contact mécanique entre l'alésage des butées et la surface de l'axe 41 mais tout autre moyen de fixation peut être envisagé. Ces butées protègent le roulement des contraintes appliquées au cours du processus chirurgical de montage de la prothèse. Les matériaux utilisés pour la fabrication des constituants principaux du pivot tels que l'axe 41, les corps roulants 42, 42', la bague 43, les butées latérales 44, 44' sont des alliages résistant à la corrosion du milieu biologique humain sans réactions avec les autres matériaux constitutifs de la prothèse. On utilisera de préférence un alliage de cobalt-chrome-molybdène-nickel. Par ailleurs, l'axe 41, les corps roulants 42, 42', la bague 43 sont traités spécialement dans le but d'obtenir une résistance mécanique suffisante aux opérations de montage et d'assemblage et aux pressions de contact dus aux efforts appliqués sur la prothèse au cours de son fonctionnement. A titre indicatif, la dureté HRC de l'alliage déterminée par essai Rockwell utilisant un pénétrateur conique en diamant sera supérieure au nombre 50 et sa limite élastique sera supérieure à 1800 MPa. A titre d'exemples, on pourra employer indifféremment 1' un ou 1' autre des alliages suivant A ou B définis ci-après: ALLIAGE A ALLIAGE B Cobalt 29,5 à 39 %6 Cobalt 31 à 50 % Nickel 33 à 37 % Nickel 15 à 18 % Chrome 19 à 21% Chrome 18,5 à 21,5 %, Molybdène 9 à 10,5 % Molybdène 6,5 à 7,5 % Fer max 1 % Fer 9 à 20 % Titane max 1 % Beryllium max 0,001 % Carbone max 0,025 % Carbone max 0,15 9 Manganèse max 0,15 % Manganèse 1 à 2 9O Silicium max 0,15 96 Phosphore max 0,015 % Soufre max 0,010 % Ces alliages sont écrouis à froid puis traités thermiquement pour leur conférer la résistance élastique souhaitée. Le pivot orécité est immobilisé axialement dans la chape 3 ou dans 1' oeil par exemple au moyen d' une vis portée au choix par la chape 3 et immobilisant l'une quelconque des butées 44, 44' ou par l' oeil 5 et immobilisant la bague 43. On notera néanmoins que d' autres procédés d'immobilisation peuvent être envisagés tels que le collage ou le sertissage sans sortir pour autant du cadre de l'invention. - 5 - R E V E N D I CATIONS 1/ Prothèse d'articulation du genou du type comportant un premier et un second éléments (1, 2) capables d'être assujettis rigidement aux os reliés par ladite articulation, le premier élément (1) portant une chape (3) traversée par l'axe XX' d'un pivot (4) de flexion, le second élément (2) portant un oeil (5) introduit entre les branches de ladite chape (3), caractérisée par le fait que le pivot (4) est constitué par un axe (41) portant extérieurement une bague de roulement (43) ajustée dans l' oeil (5) de l'articulation et des butées (44, 44') latérales d'un diamètre correspondant à celui de la bague (43), respectivement ajustées dans la chape (3). 2/ Prothèse d'articulation selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la bague (43) est montée sur des corps roulants (42, 421) disposés entre des rondelles (45', 45") de séparation latérales placées notamment entre les faces latérales respectives de la bague (43) et de chacune des butées (44, 44'). 3/ Prothèse d'articulation selon l'une quelconque des revendications I ou 2, caractérisée par le fait que les constituants principaux (41, 42, 42', 43, 44, 44') du pivot (4) ont une dureté Rockwell HRC supérieure à et une limite élastique supérieure à 1800 MPa. 4/ Prothèse d'articulation selon la revendication 3, caractérisée par le fait que la matière des constituants principaux du pivot est un alliage métallique dont la composition est Cobalt 29,5 à 39 Nickel 33 à 37 % Chrome 19 à 21 % Molybdène 9 à 10,5 % Fer max I % Titane max 1 % Carbone max 0,025 % Manganèse max 0,15 % Silicium max 0,15 % Phosphore max 0,015 % Soufre max 0,010 % 439...8 167... 4939e 1 167e -6 / Prothèse d' articulation selon la revendication 3, caractérisée par le fait que la matière des constituants principaux du pivot est un alliage métallique dont la composition est Cobalt 31 à 55 96 Nickel 15 à 18 % Chrome 18,5 à 21,5 % Molybdène 6,5 à 7,5 96 Fer 9 à 20 % Beryllium max 0,091 % Carbone max 0,15 % Manganèse 1 à 2 % 49398 t 167'