Brevet FR2631814A1 — publié le 19891201

Dans son certificat d'utilité 84.10261 du 28 Juin 1984 (numéro de publication 2 566 657), la demanderesse a décrit une endoprothèse à glissement pour le genou, comprenant deux pièces solidaires respective- ment du tibia et du fémur et une pièce intermédiaire en matière à faible coefficient de frottement, cette pièce et la pièce fémorale pouvant glisser l'une sur l'autre par des surfaces se composant de deux fractions qui viennent successivement en appui lors du mouvement de flexion, les rayons de ces fractions étant différents et correspondant aux centres de rotation de l'articu- lation naturelle. Cette endoprothèse présente par rapport aux prothèses antérieures connues un certain nombre d'avantages importants oui ont été indiqués dans le préambule dudit certificat d'utilité. Toutefois, le mode de réalisation qui a été décrit présente certains inconvénients qui le rendent peu utilisable en pratique, parce que ne correspondant en fait qu'à des cas limités à des genoux dont les liga- ments sont détruits. La liaison entre les pièces par axe et galet se déplaçant dans une fente prévue sur l'une des pièces, entraîne un frottement métal sur métal, au moins entre les extrémités de l'axe et les parois de la pièce fémorale entre lesquelles le galet est placé. D'autre part, le montage de cette liaison nécessite que l'un des flasques soit démontable, ce qui requiert la présence de vis pour la fixation de ce flasque. Par ailleurs la présence de l'ouverture oblongue pour le guidage du galet nécessite une grande précision dans l'usinage de cette ouverture afin que les surfaces de glissement de rayons différents soient en appui correct lors du fonctionnement de l'articula- tion. L'invention permet d'éviter ces inconvénients et d'obtenir d'autres avantages qui ressortiront de la description suivante. Dans l'endoprothèse perfectionnée qui fait l'objet de l'invention, les deux parties, solidaires respectivement du fémur et du tibia, et qui sont en contact glissant sur des appuis parallèles, les uns convexes et les autres concaves, conformés avec deux rayons de courbure différents pour réaliser le mouvement en deux temps, sont simplement appliquées l'une contre l'autre par lesdits appuis, sans axe d'articulation - matériel. De la sorte, la rotation qui accompagne la flexion du genou est assurée simplement par la coopé- ration des appuis conformés qui peuvent tourner en glissant les uns sur les autres. Une autre particularité de la prothèse est que celle des parties glissantes qui est en matière à faible coefficient de frottement, telle que du poly- éthylène haute densité, et qui est généralement portée par le support métallique solidaire du tibia, est réali- sée sous la forme d'une plaquette épaisse dont deux bords opposés portent les appuis concaves conformée et qui est munie d'un bossage à méplats de petite hauteur, introduit et guidé dans une rainure à bords parallèles de la partie en métal solidaire du fémur, laquelle peut dès lors être monobloc. Ladite plaquette est de préférence fixée de façon amovible sur son support métallique, ce qui permet son changement rapide comme son remplacement par une plaquette plus ou moins épaisse pour ajuster la prothèse au porteur. Le dispositif de fixation de la plaquette est avantageusement du genre à liaison par rotation autour d'un axe qui se loge dans le bossage. Ceci permet de disposer d'une mobilité relative en rotation verticale du tibia, comme dans l'articulation naturelle. La pièce fémorale, dont la forme rappelle celle d'une selle, comporte, sur sa face tournée vers le fémur, deux logements o viennent s'embotter les condyles du fémur, préalablement conformés et ajustés, ainsi qu'un appendice médian destiné à être scellé dans le canal médullaire du fémur. Un bon appui entre la pièce et l'os, favorable à une transmission correcte des efforts et à la fixité en rotation, est ainsi assuré. La pièce tibiale a la forme d'une plaque, munie d'un appendice de scellement dans le canal médul- laire du tibia, et assez large pour s'appuyer sur la partie corticale de l'os qui seule à la résistance nécessaire pour supporter le poids du corps. Elle porte en outre un ou deux appendices excentrés qui, en péné- *trant dans l'os, assurent sa fixité. La combinaison de ces moyens procure une prothèse qui, tout en présentant les avantages déjà indiqués dans le certificat d'utilité 84.10261, par suite de la coopération de surfaces glissantes de rayons différents, restituant le mouvement de l'arti- culation naturelle et n'exigeant pas de résection esseuse importante, est en outre de constitution simple, mieux adaptée aux désidérata auxquels doit satisfaire une prothèse, et de réglage facile. Dans ce qui suit, on décrira en regard du dessin annexé un mode de réalisation particulier de la prothèse perfectionnée, donné à titre d'exemple non limitatif. La figure 1 est une vue en perspective de la prothèse. La figure 2 montre également en perspective, mais séparées, les trois parties constitutives de la prothèse. La figure 3 est une vue de face de la pièce (a). Les figures 4 et 5 sont des coupes par IV-IV et V-V montrant la prothèse vue de cOté, respectivement jambe en extension (figure 4) et en flexion (figure 5). La figure 6 est une coupe selon VI-VI. La figure 7 montre en coupe selon VII-VII le bord de la plaquette et illustre son dispositif de fixation, sur la pièce tibiale. Sur le dessin, a désigne la partie ou pièce de la prothèse qui est solidaire du fémur. Une rainure 1, délimitée.par deux joues parallèles 2, se poursuit d'avant en arrière en pro- curant un relief 3 sur le dos de la pièce dont la forme rappelle celle d'une selle. Sur be relief se trouve un appendice 4 destiné à être scellé dans le canal médullaire du fémur dont les condyles, convena- blement préparés et ajustés, viennent se loger à cheval sur le relief 3, dans les cavités telles que 3a et 3b qui existent de part et d'autre de ce relief. On obtient ainsi entre le fémur et la pièce a de la pro- thèse une liaison favorable à la bonne transmission des efforts et à sa fixité. La face intérieure de la pièce a comporte les rampes d'appui 5, 6 et 5a, 6a conformées avec des rayons différents. La pièce b, solidaire du tibia, est consti- tuée par une plaque en métal portant en-dessous un appendice 7 pour le scellement dans le canal médullaire du tibia, ainsi que deux appendices plus petits tels que 8 qui sont introduits dans l'extrémité du tibia convena- blement conformée, pour empêcher tout déplacement. La plaque constituant la pièce b a une surface suffisante pour s'appuyer sur la partie corticale du tibia Qui est la plus résistante. Entre les deux parties a et b se trouve une plaquette c de forme oblongue et relativement épaisse, en matière à faible coefficient de frottement, telle que le polyéthylène haute densité. En son centre cette pla- quette comporte un bossage 9 venu de fabrication avec la plaquette, et portant un trou cylindrique borgne dans lequel vient s'engager, lors de l'assemblage, un téton cylindrique 10 prévu sur la face supérieure de la plaque tibiale b. Le bossage 9 com-.orte deux méplats opposés 9a séparés par une distance qui est égale, au jeu près, à l'intervalle entre les joues 2 de la rainure 1 exis- tant sur la pièce fémorale a. Pour la fixation de la plaquette c sur la pièce tibiale b, celle-ci est évidée sur sa face supé- rieure de manière à laisser en relief, à ses extrémités, deux demicouronnes 11 et 12, séparées par un intervalle 13 très légèrement plus grand que la largeur de la plaquette c. De plus, les demi-couronnes en relief 11, 12 présentent à leur base une rainure semi-circulaire 14, à laquelle correspond sur la face inférieure de la plaquette c une collerette semi-circulaire en saillie 15 (figure 7). Enfin la pièce tibiale b comporte en son centre, sur sa face supérieure, un téton cylindrique 10 qui peut s'engager à frottement doux dans le trou borgne du bossage 10 de la plaquette c. Pour fixer celle-ci sur la pièce tibiale b, on engage le téton 10 dans le trou du bossage 9, en présentant la plaquette c perpendiculairement à la position qu'elle occupe sur la figure 2 de manière qu'elle repose sur la partie centrale de la pièce b en s'emboîtant dans les intervalles 13 entre les demi- couronnes 11 et 12, puis on fait tourner la plaquette de 90 de manière que les collerettes 15 s'engagent dans les rainures 14, en solidarisant ainsi les pièces b et c dans les positions angulaires relatives que montre la figure 2. On remarque la facilité de ce montage qui offre des possibilités de remplacement rapide de la plaquette c ou pour mettre une plaquette plus ou moins épaisse afin d'ajuster la prothèse à la morphologie du porteur. On remarque aussi que le montage laisse une faculté de rotation d'un petit angle, sans désassem- blage, autour de l'axe du tibia (axe du téton 10) comme dans l'articulation naturelle. La pièce fémorale en métal a coopère avec la plaquette c en matière à faible coefficient de frottement, liée à la pièce tibiale b. pour permettre le glissement c sur a en même temps que la rotation qui accompagnent la flexion du genou, et ce sans axe matériel d'articulation. Près de ses petits bords et de part et d'autre du bossage 9, la plaquette cohporte deux paires symétriques de chemins de glissement ou rampes concaves ', 6'; 5'a, 6'a qui coopèrent avec deux paires symé- triques de chemins de glissement ou rampes convexes 5, 6; 5a, 6a prévues sur la pièce fémorale a, de part et d'autre de la rainure 1. Les rampes 5 et 5' ainsi que les rampes coopérantes 5a, 5'a ont le rayon de courbure le plus grand égal au rayon de la face antérieure des condyles du fémur. C'est le rayon qui a été appelé R dans le certificat d'utilité susmentionné et qui sert à la marche. Quand la jambe est en extension (figure 4), les rampes 5 et 5a s'appuient sur les rampes 5' et 5'a respectivement et, comme les rayons de courbure sont les mêmes, l'appui se fait sur pratiquement toute la surface des rampes 5' et 5'a de la plaquette, surface qui peut être rendue importante par construction. On peut donc supprimer complètement l'inconvénient des charges ponctuelles. Quand on fléchit la jambe, le début de la flexion se fait encore par appui des rampes 5 et 5a sur les rampes 5' et 5ta de même rayon, ceci jusqu'à un angle de flexion d'environ 35 à 40 , les rampes 5 et 5a étant suffisamment prolongées sur la pièce fémorale a. A ce moment, les rampes 6 et 6a de la pièce fémorale a qui ont un rayon de courbure plus petit r et qui ont commencé à être au con- tact des rampes convexes correspondantes 6', 6'a de même rayon, prévues sur la plaquette, viennent en coin- cidence avec ces rampes (figure 5), tandis que les rampes 5 et 5a sont hors d'action. Dans ce cas encore, l'apui des pièces se fait sur une surface importante. Il est important que le calage angulaire des rampes d'appui de grand et de petit rayon soit tel que les rampes de petit rayon 6 et 6a viennent épouser les rampes correspondantes 6' et 6'a de la plaquette c, avant que les rampes 5 et 5a de grand rayon cessent leur action. On peut ainsi obtenir une continuité dans le mouvement tout en évitant les charges ponctuelles. De plus, les chemins de glissement 6' et 6'ta sont complétés chacun par une saillie s qui s'oppose à une luxation postérieure du genou en se substituant à la fonction du ligament croisé postérieur. Comme on le comprend, le maintien en appui des pièces de la prothèse, quand le pied n'est pas en appui sur le sol, résulte de l'action des ligaments latéraux de l'articulation naturelle. Les métaux utilisés, côté tibia, comme 26318 14 coté fémur, sont du type acier inoxydable, alliages chrome-cobalt ou titane, tous compatibles avec les tissus. Mais on pourrait sans sortir du cadre de l'inven- tion remplacer tout ou partie des métaux par un matériau dur compatible avec les tissus. Il va d'ailleurs de soi que le mode de réalisation décrit pourrait être modifié, notamment par substitution d'équivalent technique, sans que l'on sorte pour cela du cadre de l'invention. REVEIDI CA.TIONS 1. Endoprothèse du genou dans laquelle deux parties, liées respectivement au fémur et au tibia, et qui sont en contact glissant par des surfaces paral- lèles conformées avec deux rayons de courbure différents, correspondant aux deux centres de rotation de l'arti- culation naturelle,comme les condyles du fémur, carac- térisée en ce que lesdites parties (a et c)sont sim- plement appliquées l'une contre l!autre par les surfaces d'appui successives (5-5', 5a-5'a, 6-6', 6a-6'a) sans axe matériel d'articulation. 2. Endoprothèse selon laE revendication 1, dans laquelle l'une des parties glissantes (C) est en matière à faible coefficient de frottement, telle que du polyéthylène haute densité, caractérisée en ce que ladi:e partie est en forme de plaquette épaisse qui porte, symétriquement et parallèlement disposées, les paires de surfaces concaves d'ap ui conformées (5', 6', 'a, 6'a) homologues des paires de surfaces convexes (5, 6, 5a, 6a) prévues sur la pièce fémorale (a), les rayons des surfaces d'une même paire étant différents, l'un correspondant à la marche et l'autre au repliement des jambes. 3. Endoprothèse selon la revendication 2, caractérisée en ce que la plaquette (c) est munie d'un bossage central à méplats (9) de petite hauteur, intro- duit et guidé dans une rainure (1) à bords parallèles de la partie en métal (a) solidaire du fémur. 4. Endoprothèse selon l'une des reven- dications 1 à 3, caractérisée en ce que la partie fémo- rale (a) est monobloc. 5. Endoprothèse selon l'une des revendica- tions 2 à 4, caractérisée en ce que la plaquette (c) est fixée de façon amovible sur son support métallique (b) destiné à être solidarisé du tibia. 6. Endoprothèse selon la revendication 5, caractérisée en ce que le dispositif de fixation de la plaquette est du genre à liaison par rotation autour d'un pivot porté par la pièce tibiale (b) et se logeant dans un trou du bossage () de ladite plaquette. 5. 7. Endoprothèse selon la revendication 6, caractérisée en ce que la pièce tibiale (b) se compose d'un support métallique en forme de plaque, assez large pour s'appuyer sur la partie corticale de l'os et munie vers ses extrémités de deux demi-couronnes en saillie (11, 12) comportant une rainure semi-circulaire (14) dans laquelle vient s'engager par rotation une colle- rette (15) de la plaquette (c) en matière à faible coefficient de frottement. 8. Endoprothèse selon l'une des revendi- cations précédentes, caractérisée en ce que la pièce fémorale (a) de forme analogue à celle d'une selle comporte sur sa face tournée vers le fémur deux logements (3a, 3b) séparés par une saillie axiale (3) destinés à recevoir les condyles du fémur préalablement conformés et ajustés. 9. Endoprothèse selon la revendication 8, caractérisée en ce que la saillie axiale (3) séparant les logements des condyles, est formée par la paroi extérieure de la rainure (1) dans laquelle est guidé le bossa:ge (9) de la plaquette à faible coefficient de frottement. 10. Endoprothèse selon l'une des reven- dications précédentes, caractérisée par un calage angu- laire des surfaces d'appui de grand et de petit rayon respectivement, tel que dans la flexion du genou les rampes de petit rayon (6, 6') de la pièce fémorale viennent épouser les rampes correspondantes (6a, 6'a) de la pièce intermédiaire à faible coefficient de frottement, avant que les rampes de grand rayon (5, 5', 5a, 5'a) se séparent.