Brevet FR2630907A1 — publié le 19891110

Cotyle vissé, notamment pour prothèse du type "de hanche" La présente invention concerne les cotyles vissés sans ciment pour la réalisation des prothèses du type "de hanche" implantées sur des patients dont l'articulation entre le bassin et le fémur ne joue plus ses fonctions, suite par exemple à un accident ou à une maladie. Quand une articulation "notamment celle entre la tête de fémur et l'os du bassin, ne fonctionne plus de façon normale, on essaye de pallier ce défaut par l'implantation d'une prothèse de hanche. Cette prothèse comporte deux parties principales formant une rotule par la combinaison d'une partie femelle avec une partie mâle, la partie femelle en creux, généralement de forme hémisphérique,,. étant dénommée cotyle par les techniciens, par analogie avec les termes d'anatomie. Ce cotyle est apte à recevoir l'autre partie de rotule constituant la partie mâle de forme complémentaire, c'est-à-dire une tête sphérique, cette seconde partie étant solidaire, en plus, d'une patte apte à être fixée dans le fémur. L'ensemble de cette technique est bien connu et tous les chirurgiens spécialisés la pratiquent couramment, en essayant de résoudre les problèmes pouvant encore exister en ce qui-concerne, notamment, l'implantation de la partie femelle de la rotule dans l'os du bassin. Pour fiabiliser cette implantation, on a proposé plusieurs types de cotyles agencés pour être fixés dans l'os du bassin de différentes façons. Certaines réalisations comprennent par exemple une surface portante convexe venant se loger dans une cavité complémentaire pratiquée dans l'os du bassin. Cette surface comporte des excroissancès qui, alliées å du ciment, permettent d'assurer une certaine adhérence avec l'os. Mais en fait l'expérience montre qu'à la longue, par une lente décomposition, le ciment se désolidarise aussi bien de l'os que du cotyle, en entrainant même parfois une dégradation de l'os lui-même. Il est donc alors nécessaire d'effectuer des interventions chirurgicales relativement fréquentes pour remplacer le cotyle mise en place. Pour tenter de pallier cet inconvénient, il a été réalisé des cotyles dont l'implantation ne nécessite pas de ciment. La surface extérieure de ces cotyles comporte des filets avantageusement autotaraudants et leur fixation dans l'os du bassin est obtenue en réalisant d'abord, dans cet os, un logement en creux généralement de forme sensiblement sphérique ou hémisphérique et dans lequel le cotyle est ensuite introduit par vissage. Les déchets d'os produits par l'autotaraudage sont éjectés par des fentes latérales vers le logement intérieur du cotyle, en l'occurrence la partie en creux femelle destinée à recevoir le coussinet définissant le réceptacle de la partie mâle sphérique de la rotule. Cette réalisation permet de ne pas utiliser des produits chimiques de liaison comme le ciment, mais présente malgré tout encore des inconvénients, essentiellement le fait qu'elle ne permette pas une liaison de solidification efficace entre le cotyle et l'os, par exemple par ostéogénèse. La présente invention s'est alors donné pour but de réaliser un cotyle pour une rotule de prothèse du type "de hanche ou analogue, qui puisse se fixer très aisément dans l'os du bassin, sans ajout d'un élément auxiliaire de liaison tel que du ciment, en favorisant une bonne fixation par liaison avec l'os dans lequel il est destiné à être implanté, notamment par le phénomène d'ostéogénèse, et qui soit néanmoins d'une structure facilitant sa réalisation, notamment pas robots d'usinage. Plus précisément, la présente invention a pour objet un cotyle définissant l'élément femelle d'une rotule d'une prothèse du type de hanche ou analogue, apte à être positionné dans une cavité osseuse sensiblement hémisphérique et comportant une pièce en creux définissant un logement réceptacle, des moyens associés audit logement et défissant un coussinet de réception de l'élément complémentaire mâle de la rotule, caractérisé par le fait que ladite pièce en creux comporte deux première et seconde parties définissant respectivement une première et une seconde surfaces extérieures de forme sensiblement de révolution autour d'un même axe, les deux dites parties étant accolées suivant un plan perpendiculaire audit axe, ladite première surface affectant une forme tronconique dont la grande base est sensiblement égale à la section de l'ouverture de la cavité hémisphérique et dont la petite base est sensiblement égale à une section de ladite hémisphère définie dans un plan sensiblement parallèle au plan dans lequel est définie ladite ouverture d'entrée de ladite cavité, la distance entre les deux dites grande et petite bases étant inférieure à la profondeur de ladite cavité, ladite seconde surface affectant sensiblement la forme d'une calotte sphérique dont la section de base est sensiblement confondue avec la petite base de ladite forme tronconique et dont le rayon de courbure est supérieur à celui de ladite cavité hémisphérique, et, sur au moins une portion de ladite surface tronconique, des parties en saillie délimitant des ~ pleins et des creux, cesdites parties en saillie étant définies pour que leurs sommets soit répartis sur une enveloppe occupant un volume supérieur à celui défini par ladite cavité. Dtautres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront au cours de la description suivante donnée en regard des dessins annexés à titre illustratif, mais nullement limitatif, dans lesquels La figure 1 représente, vu en coupe référencée I-I sur la figure 3, un mode de réalisation d'un cotyle selon l'invention, La figure 2 représente, vu en coupe et à plus grande échelle, un détail de la structure représentée sur la figure 1, La figure 3 représente, vu en perspective, le mode de réalisation du cotyle tel qu'illustré en coupe, en totalité ou en partie, sur les figures 1 et 2, et La figure 4 représente, vu en coupe et en partie écorché, un cotyle selon l'invention en application à une prothèse de hanche. II est tout d'abord précisé que, les figures représentant un même mode de réalisation d'un cotyle ou d'une prothèse avec le cotyle, les mêmes références y désignent les mêmes éléments, quelle que soit la figure sur laquelle elles apparaissent. Les figures 1 à 4 représentent un mode de réalisation d'un cotyle 1 qui définit l'élément femelle de base d'une rotule, par exemple d'une prothèse du type de hanche ou analogue, destinée à être positionnée dans une cavité osseuse 100 sensiblement hémisphérique, comme représenté sur la figure 4. Ce cotyle 1 comporte une pièce en creux 2 définissant un logement réceptacle 3 de l'élément mâle d'une rotule. A ce logement réceptacle 3 sont associés des moyens défissant un coussinet de réception 124 de l'élément complémentaire mSle de la rotule. Ce coussinet peut -être réalisé en un matériau comme du polyéthyléne et a été plus particulièrement représenté sur la figure 4 illustrant une application du cotyle selon l'invention dans une prothèse de hanche. La pièce en creux 2 comporte deux première 5 et seconde 6 parties définissant respectivement une première 7 et une seconde 8 surfaces extérieures de forme sensiblement de révolution autour d'un même axe 9, ces deux parties 5 et 6 étant accolées suivant un plan 10 perpendiculaire à l'axe 9. La première surface 7 affecte une forme tronconique dont le grande base 11 est sensiblement égale à la section 101 de l'ouverture 102 de la cavité hémisphérique 100 dans laquelle ce cotyle est destiné a' être positionné, et dont la petite base 12 est sensiblement égale à une section de l'hémisphère qui est définie dans un plan sensiblement parallèle au plan de la grande base 11 et au plan dans lequel est définie l'ouverture d'entrée 102 de la cavité, la distance 13 entre les deux grande 11 et petite 12 bases étant inférieure à la profondeur 103 de la cavité prise à partir du plan 104 passant par l'ouverture d'entrée 102. Quant à la seconde surface 8, elle affecte sensiblement la forme d'une calotte sphérique dont la section de base 14 est sensiblement confondue avec la petite base 12 de la . surface tronconique 7, mais dont le rayon de courbure est supérieur à celui de la cavité hémisphérique 100. En outre et avantageusement, cette seconde surface extérieure 8 comporte un aspect moleté qui, comme explicité ci-après, permet de bien ancrer le cotyle 1 dans la paroi osseuse du fond de la cavité 100, et de l'empêcher de se dévisser après qu'il ait été placé par autotaraudage dans cette cavité. Le cotyle 1 comporte en outre, en ajout sur au moins une portion de la surface tronconique 7, des parties en saillie 15 délimitant des creux et des pleins 16, 17. Les pleins 17 sont de plus définis pour que leurs sommets soient répartis sur une enveloppe 18 définie en traits interrompus sur les figures 1 et 2, comportant des sections supérieures à celles de -la cavité 100. Dans une réalisation avantageuse, ces parties en saillie sont constituées par un filet 20 formant le filetage d'un pas-de-vis donné partiellement illustré sur la figure 2 et entourent la surface tronconique 7 de façon que, comme défini fonctionnellement ci-dessus, l'arête 19 du filet 20 soit située sur une surface enveloppante 18 sensiblement sphérique et d'un rayon supérieur à celui de la cavité hémisphérique 100. La figure 2 représente, à plus grande échelle que la figure I, un mode de réalisation avantageux du filet 20 qui entoure la surface tronconique 7 et dont l'arête 19 est située sur ltenveloppe 18 comme défini ci-avant. Ce filet est réalisé de façon qu'il affecte la forme d'un profil dissymétrique dit an dent de scie sensiblement délimité par deux faces 21, 22 obliques par rapport à une direction 23 parallèle à l'axe de révolution 9 et orientées par rapport à cet axe de façon que la face la plus éloignée de l'ouverture 102 de la cavité 100, an l'occurrence la face 21, fasse avec la direction 23 un angle 24 obtus, et que l'autre face, la 22, fasse avec cette même direction un angle 25 aigu. De plus, comme il sera explicité ci-après, le filet 20 et la partie 5 de la pièce 2 sont avantageusement coupés par des échancrures 30, 31, 32, ... mettant en communication le fond 16 des filets avec le logement an creux 3, pour permettre l'élimination au moins partielle des déchets d'os produits lors de l'introduction par autotaraudage du cotyle 1 dans la cavité osseuse 100. La section de ces échancrures définie dans un plan sensiblement perpendiculaire à llaxe de révolution 9 affecte la forme d'un trapèze dissymétrique dont la grande base 33 rejoint sensiblement les extrémités des arêtes 19 du filet coupé et dont la petite base 34 se situe au niveau de la paroi du logement en creux 3. De plus, les deux autres côtés 35, 36 de ce trapèze sont concourants en un point 37 non situé sur l'axe 9, pour former un entonnoir dont l'ouverture est constituée par la grande base 33.De cette façon, si la rotation autour de l'axe de révolution 9 est orientée dans le sens du vissage par taraudage du cotyle 1 dans la cavité osseuse 100, la position angulaire moyenne de la grande base 33 est en avance sur celle de la petite base 34 et, lors de la rotation du cotyle pour son vissage, la forme en entonnoir de ces échancrures permet le regroupement et le guidage vers le logement en creux 3 des déchets d'os produits par le taraudage. L'introduction du cotyle dans la cavité osseuse 100 est effectuée au moyen d'outils spéciaux connus en eux-mêmes et pouvant être liés au cotyle par des moyens comme des encoches dans lesquelles les outils exercent sur le cotyle des efforts de couples pour l'entrainer en rotation. Ces moyens d'encoches sont par exemple constitués par des orifices 40, 41, 42, ... avantageusement réalisés dans la seconde partie 6 de la pièce en creux 2 et répartis sur un cercle centré sur l'axe 9 de façon à laisser libre le centre 43 de cette partie 6 pour y réaliser un orifice traversant 44 permettant de mettre en communication l'espace se trouvant en regard de la surface sphérique 8 et le logement en creux 3, dans le but qui sera explicité ci-après. Pour mettre en place un cotyle tel que décrit ci-dessus, on commence par réaliser dans l'os une cavité hémisphérique d'un rayon donné, par exemple dans l'os iliaque de la hanche. On choisit ensuite un cotyle de façon qu'il ait les caractéristiques décrites ci-dessus en ce qui concerne, notamment, la grande et la petite bases 11 et 12 de la surface tronconique 7 et le rayon de courbure de la calotte sphérique 8. Au moyen d'un outil tournant dont la tête coopère avec les orifices 40, 41, 42, ..., on visse par autotaraudage le filet 20 dans la paroi de la cavité 100 et ce, jusqu a ce que la grande et la petite bases 11 et 12 soient sensiblement confondues avec deux sections de la cavité hémisphérique perpendiculaires à son axe et que la grande base soit confondue avec son ouverture 102. Du fait de la structure particulière du cotyle, il existe donc, défini entre les deux bords respectifs SO et 51 de la grande et la petite bases, la paroi interne 110 de la cavité 100 définie entre les deux plans passant respectivement par la grande et la petite bases, et la surface tronconique 7, un volume annulaire 111 relativement fermé ne communiquant avec le logement 3 que par les échancrures 30, 31, 32, ... De même, comme la calotte sphérique 8 a un rayon de courbure supérieur à celui de la cavité 100, lorsque le cotyle est vissé et a pris la position définie ci-dessus, il existe alors un volume en forme de segment sphérique 112 entre le fond de la cavité 100 et la surface 8, la base de ce segment sphérique étant généralement faiblement concave. Ainsi, lors de l'autotaraudage du cotyle au moyen des filets 20 mordant dans la paroi de la cavité, il se produit des "copeaux d'os 113, -114 qui vont rester dans les deux volumes 111, 112, le surplus étant éliminé et éjecté par les échancrures 30, 31, 32, ... et l'orifice de fond 44. Ces déchets restant dans ces deux volumes vont favoriser une croissance de l'os de la paroi osseuse par le-phénomène d'ostéogénèse bien connu, le même qui permet la soudure des os après une fracture.La croissance de l'os va complètement remplir ces deux volumes 111 et 112 et donc parfaitement solidariser le cotyle avec l'os et l'en#cher de se dévisser ou d'être arraché de l'os dans lequel il a été vissé, les filets faisant effet de harpons à cause de leur orientation par rapport à l'axe de la cavité, cet axe étant d'ailleurs alors confondu avec l'axe 9 du cotyle. Le temps d'ostéogénèse est relativement rapide, d'une durée similaire à celle qui est nécessaire pour solidifier une fracture. Bien entendu, après la mise en place du cotyle, le coussinet 124 est positionné dans le logement 3. Ce coussinet destiné à recevoir la tête de la partie mâle de la rotule permet en plus d'obturer les échancrures 30-32 et les orifices 40-44 et donc de conserver la quantité de copeaux d'os nécessaire à l'ostéogénèse dans les deux volumes 111 et 112. - La tête de la partie mâle 200 essentiellement constituée par une sphère solidaire d'une patte 201 est agencée pour terminer la mise en place de la prothèse. Cette dernière technique parfaitement connue en elle-même ne sera pas plus amplement décrite ici. Bien entendu, la structure décrite ci-dessus du cotyle selon l'invention se compose de différents éléments qui ont chacun leur fonction. Cependant, il est bien évident que la réalisation d'un tel cotyle peut être obtenue à partir d'un bloc unique, par exemple un bloc de titane, essentiellement par enlèvement de matière au moyen, par exemple, d'un robot d'usinage. Cependant, il n'est pas exclu que, dans le cas d'utilisation d'autres matériaux, on puisse obtenir un tel cotyle par moulage, notamment du fait de la forme avantageusement de révolutipn de ses différentes parties fonctionnelles. REVENDICATIONS 1. Cotyle définissant l'élément femelle d'une rotule d'une prothèse du type "de hanche ou analogue, apte à être- positionné dans une cavité osseuse (100) sensiblement hémisphérique, et comportant une pièce en creux (2) définissant un logement réceptacle (3) et des moyens associés audit logement défissant un coussinet de réception de l'élément complémentaire m#le- de la rotule, caractérisé par le fait que ladite pièce en creux comporte deux première (5) et seconde (6) parties définissant respectivement une première (7) et une seconde (8) surfaces extérieures sensiblement de forme de révolution autour d'un même axe (9), les deux dites parties étant accolées suivant un plan (10) perpendiculaire audit axe, ladite première surface (7) affectant une forme tronconique dont la grande base (ll) est sensiblement égale à la section de l'ouverture (102) de la cavité hémisphérique et dont la petite base (12) est sensiblement égale à une section de ladite cavité hémisphérique définie dans un plan sensiblement parallèle au plan dans lequel est définie ladite ouverture d'entrée de ladite cavité, la distance (13) entre les deux dites grande (11) et petite (12) bases étant inférieure à la profondeur (103) de ladite cavité, ladite seconde surface (8) affectant sensiblement la forme d'une calotte sphérique dont la section de base est sensiblement confondue avec la petite base (12) de ladite forme tronconique et dont le rayon de courbure est supérieur à celui de ladite cavité hémisphérique (100), et, sur au moins une portion de ladite surface tronconique (7), des parties en- saillie (15) délimitant des creux et des pleins (16,17), cesdites parties en saillie étant définies pour que leurs sommets (19) soient répartis sur une enveloppe (18) occupant un volume supérieur à celui défini par ladite cavité (100). 2. Cotyle selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdites parties en saillie (15) délimitant des creux et des pleins (16,17) sont constituées par un filet (20) entourant ladite surface tronconique (7), l'prête (19) du filet étant située sur une enveloppe (18) sensiblement sphérique d'un rayon supérieur à celui de ladite cavité hémisphérique (100). 3. Cotyle selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le profil dudit filet (20) affecte une forme sensiblement "en dent de scie délimité sensiblement par deux faces (21,22) obliques par rapport à une direction (23) sensiblement parallèle à l'axe de révolution (9), la face la plus éloignée (21) de la grande base (12) faisant avec ladite direction un angle obtus (24), la face la plus proche (22) de ladite grande base faisant avec cette direction un angle aigu (25). 4. Cotyle selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait qu'il comporte des échancrures (30,31,32,...) réalisées dans ledit filet et ladite première partie (5) de ladite pièce en creux (2) cesdites échancrures mettant en communication le fond (16) du filet (20) avec ledit logement en creux (3). 5. Cotyle selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la section de ces échancrures (30-32) définie dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe de révolution (9) affecte la forme d'un trapèze dissymétrique dont la grande base (33) rejoint sensiblement les extrémités des portions d'arêtes (19) sur le coté de l'arête (19) du filet (20) et dont la petite base (34) se situe dans ledit logement (3), les deux autres cotés (35,36) du trapèze étant concourants en un point (37) non situé sur l'axe (9) pour former un entonnoir dont l'ouverture est constituée par la grande base (33), de façon que, lors du vissage par taraudage du cotyle (1) dans la cavité osseuse (100), la position angulaire moyenne de la grande base (33) soit en avance sur celle de la petite base (34). 6. Cotyle selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte des encoches (40,41,42) aptes à recevoir des têtes d'outils pour exercer sur lui des efforts de couples de rotation. 7. Cotyle selon la revendication 6, caractérisé par le fait que lesdites encoches sont constituées par des orifices (40-42) réalisés dans la deuxième partie (6) de ladite pièce en creux (5) et répartis sur un cercle centré sur l'axe (9). 8. Cotyle selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'il comporte au centre de ladite calotte sphérique (8) un orifice traversant (44) mettant en communication l'espace se trouvant en regard de ladite calotte sphérique et le logement en creux (3). 9. Cotyle selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la surface extérieure de ladite calotte sphérique (8) est moletée.