Brevet FR2618065A1 — publié le 19890120

I "Prothèse totale de l'épaule" La présente invention concerne une prothèse totale de l'épaule. Hormis les tumeurs et les nécroses du sujet moyen, la grande majorité des épaules détruites et nécessitant la pose d'une prothèse le sont soit par des fractures comminutives de la tête chez le sujet âgé, dont la coiffe est souvent atteinte, soit par des omarthroses évoluées en luxations supérieures qui sont l'apanage des destructions totales de la coiffe. Or, aucune des prothèses de l'épaule actuellement connues ne donne satisfaction lorsque la coiffe de rotateurs est détruite ou endommagée car elles se contentent de reproduire les surfaces anatomiques de l'articulation, sans pallier l'absence de la coiffe. Toutes ces prothèses comportent au moins un élément huméral constitué par une tête sphérique destinée à remplacer la tête de l'humérus, tête sphérique solidaire d'une tige destinée à être engagée et fixée dans le canal médullaire de l'humérus, après résection de son extrémité inférieure. Lorsque la glène, en bon état, n'a pas nécessité la mise en place d'un élément glénoïdien en forme de cupule, la tête sphérique de l'élément huméral prend directement appui contre la glène. On conçoit aisément que, dans ces conditions, en l'absence de coiffe fonctionnelle et compte tenu de la forte composante ascendante développée par le deltoide en début d'abduction, l'élément huméral ne peut pas rester fixe et se subluxe vers le haut. Cette subluxation s'accompage généralement d'une usure de la partie supérieure de la glène, engendrant une gléno'dite douloureuse et-invalidante qui impose rapidement la pose d'un élément glénoidien. Cependant, si cet élément glénoidien n'est par fortement rétentif, les risques de subluxation vers le haut demeurent et si, par contre, il est fortement rétentif à l'égard d'une subluxation vers le haut, les efforts importants auxquels il est soumis risquent d'entraîner son descellement. Il peut paraître surprenant, à première vue, que l'on ne puisse pas appliquer à l'articulation de l'épaule des prothèses procédant du même principe que celles utilisées avec succès pour restaurer des articulations de hanches. Or, la différence provient,- semble-t-il, du fait que chez l'homme, qui n'est pas un quadripède, le fémur est porteur tandis que l'humérus ne l'est pas. Il en résulte, en effet, chez l'homme, que lorsque son bras est au repos le long de son corps, le plan tangent à la tête humérale et passant par le point de contact de cette dernière avec la glène est presque vertical de sorte qu'en début d'abduction, la force de traction que le deltoide doit transmettre à l'humérus, surtout si le bras est chargé, est très élevée. Ce phénomène est d'ailleurs amplifié par le fait que le centre de rotation du bras, confondu avec le centre de la tête humérale, est éloigné de la glène et proche de l'axe de la diaphyse humérale. C'est à partir de ces observations que les Demandeurs ont conçu la prothèse selon l'invention qui vise à remédier à tous les inconvénients précités. O10 Dans cette prothèse, qui est du type comportant un élément glénoïdien et un élément huméral, l'élément glénoidien est constitué par une pièce sphérique évidée s'étendant sur environ deux tiers de sphère présen- tant une ouverture, et destinée à être engagée et fixée sur la glène de l'omoplate de telle sorte que son centre soit le plus près possible de la glène, tandis que l'élément huméral est constitué par une cupule sphérique, de même rayon que la pièce sphérique de l'élément glénoîdien et s'étendant sur environ un tiers de sphère, cette cupule étant solidaire; par' sa face externe, d'une tige destinée à être engagée et fixée dans la diaphyse humérale, après résection de l'extrémité supérieure de l'humérus. Ainsi, le centre d'articulation du bras se trouve fortement déporté en direction de la glène, ce qui favorise considérablement l'abduction du bras en augmentant la longueur du bras de levier avec lequel le deltoïde agit sur l'humérus. La pièce sphérique évidée de l'élément glénoïdien peut être constituée par une simple calotte sphérique d'épaisseur de deux à cinq millimètres ou l'évidement de cette pièce sphérique peut aussi présenter la forme d'un cylindre dont le fond est destiné à prendre appui, directement ou non, contre la glène après que celle-ci ait été préparée par réalisation d'un cylindre d'encastrement centré sur elle, de même rayon que le logement cylindrique de la pièce sphérique et formé, surtout, en haut, dans le pied de l'apophyse coracode et, en bas, dans le pilier de l'omoplate. La pièce sphérique de l'élément glénoidien peut être en acier inoxydable, en céramique ou en alliage à base de titane ou de cobalt ou en tout autre produit biocompatible ou en un complexe résultant d'une combi- naison de ces différents matériaux. La pièce sphérique de l'élément glénoïdien et la cupule de l'élément huméral ont avantageusement un rayon de quarante-deux milli- mètres. De préférence, le plan de l'ouverture de la cupule de l'élément huméral fait, avec celui de l'axe de sa tige d'ancrage, un angle compris entre 55 et 7?0, angle duquel doit être approchant celui que forme le plan de résection de l'humérus avec l'axe de sa diaphyse. La fixation à la glène de la sphère de l'élémenf glénoîdien ainsi que celle de l'élément huméral dans la diaphyse de l'humérus peuvent être améliorées par l'utilisation d'un ciment à os en petite quantité. L'implantation de l'élément huméral est normalement précédée non seulement de la résection de la tête humérale suivant un plan formant, avec l'axe de sa diaphyse, un angle compris entre 55 et 70 , mais aussi d'une préparation du logement de la tige de cet élément au moyen de deux fraises coniques dont la dimension correspond à la taille de la tige de l'élément huméral considéré. L'élément huméral est de préférence réalisé en polyéthylène de haute densité, qui possède l'avantage de présenter un très faible coefficient de frottement à l'égard de la sphère de l'élément glénoîdien, quel qu'en soit le matériau constitutif. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représen- tant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de cette prothèse totale de l'épaule: Figure 1 est une vue de côté en élévation montrant l'articulation d'une épaule droite, avant restauration par cette prothèse Figure 2 est une vue de côté en élévation montrant l'élément glénoTdien seul; Figure 3 est une vue en coupe axiale d'une forme d'exécution particulière de l'élément glénordien; Figures 4 est une vue de côté en élévation de l'élément huméral-; Figure 5 est une vue de côté en élévation, avec coupe partielle, montrant le mode de préparation de la zone glënoïdienne de l'omoplate, en vue de la mise en place de l'élément glénoidien; Figures 6 et 7 sont des vues en coupe axiale de l'extrémité supérieure de l'humérus, après résection, illustrant les deux phases succes- sives de sa préparation, en vue de la mise en place de l'élément huméral; Figure 8 est une vue de côté en élévation, avec coupe partielle, montrant l'articulation de figure 1 après mise en place de cette prothèse. Figure 1 montre une articulation d'épaule droite, vue de face, avec la tête sphérique 2 d'un humérus 3 en appui contre la glène 4 d'une omoplate 5 dont on voit également l'acromion 6 et l'apophyse coracoîde 7. Comme on peut le voir en examinant cette figure 1, la force F que doit exercer le deltoïde sur l'humérus en début d'abduction, c'est-à-dire en début de mouvement de rotation vers le haut en partant depuis la position normale de repos, le bras pendant à la verticale. vers le bas, est très élevée car la distance d séparant la zone d'action du deltoïde sur l'humérus 3 et le centre 8 de la tête sphérique 2 de l'humérus 3 est très petite. On conçoit aisément que lorsque la coiffe de cette épaule est détruite ou fortement endommagée au point de ne plus assurer la stabilité verticale de la tête 2 de l'humérus 3, la force F tend à provoquer une subluxation vers le haut de cette articulation. L'objet de la présente invention est donc essentiellement d'allon- ger la longueur du bras de levier avec lequel le deltoïde agit sur l'humérus 3; elle vise par conséquent à augmenter la distance d. La prothèse totale qu'elle concerne se compose d'un élément glénoidien constitué essentiellement par une pièce sphérique 9 s'étendant sur environ deux tiers de sphère, représentée sur les figures 2 et 3 et qui est destinée à être fixée sur la glène 4 de l'omoplate 5 en étant fortement engagée sur le col 4a de la glène 4. Pour ce. faire, d'une part, la piece sphérique 9 présente une ouverture 9a, de préférence circulaire et, d'autre part, l'omoplate 5 est préparée en réalisant, comme montré sur la figure 5, à l'aide d'une scie-cloche 11 coaxiale à une mèche de centrage 12, un cylindre d'encastrement 13 entourant la glène 4 et son col 4a. Comme le montre notamment cette figure 5, ce cylindre d'encastrement 13 pénètre fortement, en partie haute, dans le pied de l'apophyse coracode 7 et, en partie basse, dans le pilier externe 5a de l'omoplate 5. Ce cylindre d'encastrement 13 permet ensuite l'engagement de l'élément glénoidien 9 et sa fixation en utilisant, éventuellement, une petite quantité de ciment à os 14. L'élément glénoTdien 9 peut être réalisé tout simplement à la forme d'une pièce sphérique d'une épaisseur de l'ordre de 2 mm à 5 mm. Dans une variante d'exécution de cet élément glénoidien, telle que représentée sur la figure 3, la pièce sphérique 9 présente un évidement cylindrique 9b coaxial à l'ouverture 9a et d'un diamètre lui permettant d'être engagée sur le cylindre d'encastrement 13 préparé à l'aide de la scie-cloche Il. Dans ce cas, il est possible de mettre à profit le perçage 12a réalisé dans le centre de la glène 4 par la mèche de centrage 12 de la scie-cloche Il pour améliorer la fixation de l'élément glénoidien 9 à l'omoplate. Il suffit, pour cela, que la pièce sphérique 9 présente une tige d'ancrage 9c coaxiale à l'évidement cylindrique 9b et apte à être engagée dans le perçage 12a, avec ou sans ciment à os. Cette pièce sphérique 9 constituant l'élément glénoTdien peut être en acier inoxydable, en céramique, en alliage de titane ou de cobalt ou en -tout autre matériau biocompatbile approprié. Elle peut aussi être réalisée en un complexe résultant d'une combinaison de ces différents matériaux. La figure 4 montre l'élément huméral 15 qui comprend, essentiel- lement, une cupule 16 solidaire, par sa face externe, d'une tige d'ancrage 17. Cette cupule 16 présente un évidement 16a en forme de calotte sphérique s'étendant sur environ un tiers de sphère et de même diamètre que la calotte sphérique 9 de l'élément glénoidien. Pour permettre la mise en place de l'élément huméral 15, l'humérus 3 doit être préparé, en premier lieu, par une résection de son extrémité supérieure suivant un plan 18 qui forme, avec l'axe 3a de la diaphyse de l'humérus 3, un angle A compris entre 55 et 70 . Dans l'exemple illustré sur le dessin, cet angle est de 60 car la normale 21 au plan 16b de l'ouverture de l'évidement sphérique 16a de la cupule 16 fait, avec l'axe 17a de sa tige d'ancrage 17, un angle B de 30 . Le logement de la tige d'ancrage 17 de l'élément huméral 15 est ensuite creusé, comme illustré sur les figures 6 et 7, à l'aide de deux fraises coniques, respectivement 23 et 24. L'élément huméral 15 est alors mis en place et sa fixation peut être améliorée en utilisant une petite quantité de ciment à os. L'élément huméral 15 est avantageusement en un matériau présen- tant un faible coefficient de frottement par rapport à celui dont est constitué l'élément glénoîdien 9. Lorsque ce dernier est en céramique d'alumine ou en acier inoxydable, l'élément huméral 15 est avantageusement en polyéthylène haute densité. La figure 8 montre l'épaule de figure 1 après mise en place de la prothèse totale de l'invention et l'examen comparatif des figures I à 8 permet de constater que la distance dl séparant, sur la figure 8, le centre de l'élément glénoidien 9 de la ligne d'action du deltoïde sur l'humérus 3, c'est-à-dire de la force F, est bien-supérieure à la valeur d illustrée sur la figure 1 car la constitution et le mode de montage de cette prothèse permettent de déplacer considérablement le centre de l'articulation (centre 25) en direction de la glène 4 de l'omoplate 5 et, ce de fait, d'augmenter de façon importante la longueur du bras de levier avec lequel le deltoïde agit sur l'humérus 3. - REVENDICATIONS - 1.- Prothèse totale de l'épaule, du type comportant un élément glénoidien (9) et un élément huméral (15), caractérisée en ce que l'élément glénoidien (9) est constitué par une pièce sphérique évidée (9) présentant une ouverture (9a), s'étendant sur environ deux tiers de sphère et destinée à être engagée et fixée sur la glène (4) de l'omoplate (5), de telle sorte que son centre soit le plus près possible de la glène (4), tandis que l'élément huméral (15) est constitué par une cupule sphérique (16), de même rayon que la calotte sphérique de l'élément glénoîdien (9) et s'étendant sur environ un tiers de sphère, cette cupule (16) étant solidaire, par sa face externe, d'une tige (17) destinée à être engagée et fixée dans la diaphyse humérale, après résection de l'extrémité supérieure de l'humérus (3). 2.- Prothèse selon la revendication I, caractérisée en ce que l'élément glénoïdien est constitué par une ample calotte sphérique et présente une épaisseur de deux millimètres. 3.- Prothèse selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément glénoiïdien (9) présente un logement cylindrique (9b) coaxial à l'ouverture (9a) et dont le fond est destiné à prendre appui contre la glène (4) après que celle-ci ait été préparée par réalisation d'un cylindre d'encas- trement (13) centré sur elle, de même rayon que le logement cylindrique (9b) de la calotte sphérique (9) et formé, surtout, en haut, dans le pied de l'apophyse coracolde (7) et, en bas, dans le pilier (5a) de l'omoplate (5) . 4.- Prothèse selon l'une quelconque des revendications précéden- tes, caractérisée en ce que l'élément glénoïdien (9) est en acier inoxydable, en céramique, en alliage à base de titane ou de cobalt ou en tout autre matériau biocompatible ou en un complexe résultant d'une combinaison de ces différents matériaux. 5.- Prothèse selon l'une des revendications précédentes, carac- térisée en ce que l'élément huméral (15) est en polyéthylène haute densité. 6.- Prothèse selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisée en ce que le rayon de la calotte sphérique de l'élément glénoïdien (9) et celui de l'évidement (16a) de la cupule (16) de l'élément huméral est de l'ordre de quarante-deux millimètres. 7.- Prothèse selon l'une quelconque des revendications précéden- tes, caractérisée en ce que le plan de l'ouverture (16b) de la cupule (16) de l'élément huméral (15) fait, avec l'axe (17a) de sa tige d'ancrage (17), un angle (B) compris entre 55 et 70 , angle duquel doit être approchant celui que forme le plan de résection (18) de l'humérus (3) avec l'axe (3a) de sa diaphyse.