Brevet FR2634642A1 — publié le 19900202

PROTHESE FEMORALE. PIECE FEMORALE POUR UNE TELLE PRO THESE ET INSTRUMENT POUR LA MISE EN PLACE DE LADITE PROTHESE L'invention est relative à une prothèse fémorale du genre de celles qui comprennent une pièce fémorale sur laquelle est destinée à être fixée une tête, constituée par une portion de sphère ou analogue, cette pièce fémorale comportant un profil convexe en dehors se raccordant par un point d'inflexion à une zone concave en dehors, ladite pièce fémorale étant destinée à être introduite dans la diaphyse fémorale pour y prendre appui. L'invention concerne plus particulièrement, mais non exclusivement, les prothèses fémorales qui sont mise en place à force ou 'impactées dans la cavité de la diaphyse fémorale sans qu'il soit fait obligatoirement appel à un ciment de liaison entre la prothèse et le fémur, mais l'utilisation d'un ciment reste possible. L'invention a pour but, surtout, de rendre les prothèses fémorales du genre en question telles qu'elles permettent d'assurer une meilleure répartition des charges transmises au fémur et d'éviter des concentrations d'effort sur les tissus osseux. Selon l'invention, une prothèse fémorale du genre défini précédemment dans laquelle la partie haute de la pièce fémorale présente un profil convexe vers l'extérieur se raccordant progressivement avec la partie inférieure de la pièce fémorale par un profil présentant un point d'inflexion suivi d'une zone concave vers l'extérieur, la région de la pièce fémorale située au voisinage du point d'inflexion et prolongée par la zone concave étant propre à prendre appui sur la partie sous-trochantérienne du tissu osseux compact. Le rapport de la distance entre le sommet de la pièce fémorale et le point d'inflexion est dans un rapport déterminé que l'on développera plus loin. La pièce fémorale est réalisée dans un métal approprié, notamment du titane forgé. La presque totalité de la pièce fémorale, y compris la région du point d'inflexion, peut présenter une surface poreuse et/ou rugueuse en vue de permettre la réhabitation de cette zone de la prothèse fémorale par le tissus osseux spongieux. Cette surface est notamment constituée par une couche de céramique poreuse déposée sur la pièce fémorale et ne laisse libre que l'extrémité inférieure de la pièce fémorale, qui n'a normalement pas de contact très intime avec l'intérieur du canal médullaire du fémur. La partie haute convexe de la pièce fémorale peut s'étendre vers l'extérieur au-delà du prolongement du bord externe de la partie inférieure. La section transversale de la pièce fémorale, notamment dans sa partie haute, est limitée par une courbe continue convexe vers l'extérieur, notamment d'allure elliptique, dépourvue d'angle vif. La partie inférieure de la pièce fémorale, en dessous du point d'inflexion, est de profil symétrique si on la regarde dans le plan frontal, correspondant aux mesures qui ont été préalablement faites sur des fémurs humains. La prothèse fémorale peut comporter une collerette plane d'appui contre la surface sectionnée du col du fémur, le plan de cette collerette étant incliné, sensiblement à 45 degrés par rapport à l'axe de la partie inférieure de la pièce fémorale. Cette collerette d'appui est essentiellement prévue du côté de la pièce fémorale opposée au dit point d'inflexion. L'invention est également relative à un instrument pour la mise en place d'une telle prothèse. Un tel instrument est caractérisé par le fait qu'il présente un profil sensiblement parallèle à celui de la prothèse, mais situé légèrement à l'intérieur du contour du profil de la prothèse fémorale. Cet instrument présente, à son extrémité opposée à celle correspondant à la partie implantée de la pièce fémorale, une tête de frappe. Il est ainsi possible, à l'aide de cet instrument faisant fonction de râpe, de préparer le logement destiné à recevoir cette prothèse dans la partie supérieure de la diaphyse fémorale. En particulier, le profil extérieur de cet instrument présente une partie supérieure convexe en dehors se raccordant par un profil avec un point d'inflexion à une zone inférieure concave. L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci-dessus, en certaines autres dispositions dont il sera plus expli citement question ci-après à propos d'un mode de réalisation particulier décrit en détail avec référence aux dessins ci-annexés, mais qui n'est nullement limitatif. La figure 1 de ces dessins représente schématiquement une prothèse fémorale conforme à l'invention, mise en place dans un fémur. La figure 2 est une vue suivant la ligne Il-Il de la pièce fémorale. La figure 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la fig 1. La figure 4 est une coupe suivant la ligne IV-IV de la fig 1. La figure 5 est une coupe suivant la ligne V-V de la figure 1. La figure 6 montre, en élévation, une variante de la pièce fémorale. La figure 7 enfin, est une vue en élévation, à échelle réduite, d'un instrument pour la mise en place de la prothèse. En se reportant aux dessins, notamment à la figure 1, on peut voir une prothèse fémorale 1 comprenant une pièce fémorale 2 sur laquelle est destinée à être fixée une tête fémorale 3 constituée par une portion sphérique ou sensiblement sphérique, dans laquelle est creusée une cavité en principe conique (de 5,6" d'angle selon les normes internationales en vigueur) et dont la profondeur peut varier de façon à ce que l'on puisse obtenir une longueur équivalente à l'anatomie normale du fémur, ou un allongement ou un raccourcissement de la longueur du fémur considéré, en fonction des conditions de l'intervention pour laquelle est prévue cette prothèse fémorale. Cette tête 3 est destinée à se loger dans une cavité cotyloidienne prothétique située dans le bassin de façon à réaliser une prothèse totale de l'articulation de la hanche. Le diamètre de la tête peut être de plusieurs dimensions en fonction de la taille de l'élément co tyloidien ê laquelle elle devra correspondre au cours de l'intervention. Ces diamètres sont notamment de 32mm ou de 28mm. Cette pièce fémorale peut être décrite comme comprenant deux parties bien distinctes mais qui sont en totale continuité. Une partie supérieure, asymétrique par rapport à l'axe X-X désignée par 2a, et une partie inférieure se forme conique, symétrique selon l'axe X-X désignée par 2b. La partie supérieure 2a correspond à la partie de la pièce fémorale qui se loge dans le Grand Trochanter, tandis que la partie inférieure 2b correspond à la partie qui se loge dans la partie sous-trochantérienne de la diaphyse fémorale. Ces deux parties sont séparées par une ligne fictive horizontale T. La partie supérieure 2a de la pièce fémorale 2 présente du côté externe un profil 7 convexe vers l'extérieur destiné à remplir aussi complètement que possible la cavité osseuse de la zone trochantérienne de l'extrémité supérieure du fémur. Ce profil 7 se raccorde progressivement avec la partie inférieure 2b de la pièce fémorale 2 par un profil 8 présentant un point d'inflexion 9 suivi d'une zone 10 concave vers l'extérieur. La région A de la pièce fémorale 2, située au voisinage du point d'inflexion 9, de part et d'autre de ce point, et prolongée par la zone concave 10, est propre à prendre appui contre la partie sous-trochantérienne 11 de l'extrémité supérieure de la diaphyse fémorale 12. L'appui ainsi réalisé dans la zone 10, complétant les autres appuis de la prothèse fémorale sur l'extrémité supérieure de la diaphyse fémorale, permet une meilleure répartition des charges et des contraintes biomécaniques sur le tissu osseux compact 12. Ces contraintes biomécaniques et ces charges sont liées au poids du corps et aux diverses sollicitations de la prothèse fémorale dans la vie active. Les concentrations ponctuelles sur telle ou telle zone de l'extrémité supérieure de la diaphyse fémorale sont ainsi évitées, permettant par conséquent de retarder la résorption ou la décalcifi- cation du tissu osseux qui se produisent souvent aux endroits de contraintes biomécaniques excessives. La largeur de la région d'appui A, en projection horizontale, est déterminée par h sur la figure 1; on voit que les contraintes verticales, schématisées par une flèche F, sont transmises dans de bonnes conditions au tissu osseux compact 12, lequel est ainsi soumis à des pressions réduites. Le profil de la partie interne 13 de la portion supérieure de 2a de la pièce fémorale a une forme concave en dedans par rapport à l'axe du corps humain, comme visible sur la figure 1, et se raccorde, sans point d'inflexion, à la partie inférieure 2b de la pièce fémorale 2. Cette partie 2b constitue une sorte de fût dont la sec tion va en diminuant progressivement en direction du bas. L'axe X-X de la partie 2b, lorsque la pièce fémorale 2 a été mise en place dans le fémur, est confondu avec l'axe de la diaphyse fémorale 6. On désigne par P la distance entre le sommet S de la pièce fémorale (col exclu) et le point d'inflexion 9. On désigne par Q la distance entre le sommet S et la ligne T limitant en haut la partie inférieure 2b. Selon l'invention, pour améliorer l'adaptation de la prothèse fémorale à l'anatomie interne de l'extrémité supérieure de la diaphyse fémorale, et donc pour améliorer la répartition des charges et la stabilité dans le temps, on choisit le rapport de distances Q/P tel qu'il soit compris entre 1,8 et 2,1. Généralement, on prévoit plusieurs tailles pour les pièces fémorales 2, par exemple quatre tailles, sans que cela soit limitatif. Il y aura alors autant de tailles d'instrument 31, chaque taille de cet instrument 31 étant associé à la taille correspondante de la pièce fémorale 2. A ce moment, il a été défini quatre tailles de prothèse fémorale, mais cela n'est nullement limitatif. Ces quatre tailles se distinguent entre autres par leurs mesures respectives et leur nom. Leur nom est résumé dans le tableau suivant: Petit Modèle PM Modèle Intermédiaire INT Modèle Standard STD Grand Modèle GM A titre d'exemple, non limitatif, on peut indiquer les mesures des quatre tailles prévues dans le tableau suivant (les mesures sont en millimètres, mesurées depuis le sommet S de la pièce fémorale 2 et parallèle à la direction de l'axe X-X): voir tableau page suivante: TAILLE DE LA PIECE FEMORALE PM INT STD GM Valeur de P 40 40 41 42 Valeur de Q 76 76 78 80 Valeur de P 40 40 41 42 Valeur de Q 76 76 78 80 Hauteur totale (sans le col) 155 160 162 170 D'après ce tableau, on voit que le rapport des distances Q/P est, et ce pour toutes les tailles de pièce fémorale 2, de 1,9. Le profil 7 de la partie supérieure 2a s'étend, vers l'extérieur au-delà du prolongement Y-Y du bord interne de la partie inférieure 2b. Le rayon de courbure moyen du profil convexe 7 est situé au-dessus du centre de courbure C13 du profil 13 lorsque la pièce fémorale 2 est disposée verticalement, la partie 2b étant située vers le bas. Le centre de courbure C7 du profil 7 est situé au-dessus du centre de courbure C13 du profil 13 lorsque la pièce fémorale est disposée verticalement, la partie 2b étant située vers le bas. La partie supérieure 2a peut présenter une surface rugueuse et/ou poreuse qui se prolonge sur la partie inférieure 2b audelà de la zone du point d'inflexion, mais sans atteindre l'extrémité inférieure de la prothèse fémorale qui reste lisse. Cette surface rugueuse et/ou poreuse est destinée à assurer un meilleur contact avec le tissu osseux spongieux de l'extrémité supérieure de la diaphyse fémorale, et à induire une réhabitation de cette partie de la pièce fémorale par le tissu osseux de cette extrémité supérieure trochantérienne de la diaphyse fémorale. Cette propriété est destinée à éviter l'emploi d'un ciment métacrylique, mais n'exclut pas une utilisation éventuelle de ce ciment si les conditions locales l'exigent durant l'intervention de mise en place de cette prothèse fémorale. Avantageusement, selon l'invention, la surface rugueuse est constituée d'une couche de céramique déposée sur la pièce fémorale 2 sur sa partie supérieure et sur la presque totalité de sa partie inférieure. Cette couche de céramique est constituée de grains d'hydroxyde d'alumine ou dérivé, grains d'environ 25 à 45 microns de diamètre. La couche de céramique peut être déposée par projection à la torche à plasma sur une épaisseur d'environ 1/10 de mm. La section transversale de la pièce fémorale 2, notamment dans sa partie supérieure 2a, est limitée par une courbe 14 (voir figure 4) continue, convexe vers l'extérieur, notamment d'allure elliptique, dépourvue d'angle vif. Le grand axe 15 d'une telle section transversale est situé sensiblement dans le plan de profil du fémur. Les sections transversales de la partie inférieure 2b ont également une forme d'allure elliptique, comme visible d'après la figure 6 montrant une section limitée par une courbe 16 sensiblement elliptique. La pièce 2 comporte une collerette plane 21 d'appui contre la sec#tion 22 du col du fémur. Le plan de cette collerette d'appui est sensiblement de 400 par rapport à l'axe X-X. La collerette d'appui est essentiellement prévue du côté de la pièce fémorale 2 opposé au point d'inflexion 9, c'est-à-dire vers l'intérieur. Comme visible sur la figure 3, la collerette d'appui 21 part tangentiellement au bord externe 23 de la partie 2a pour s'écarter progressivement du contour de cette partie 2#a; la collerette d'appui 21 déborde transversalement par rapport au bord interne 24 de la partie 2a. La pièce fémorale 2 est munie, au-dessus de sa partie 2a d'un prolongement 25 allant en se rétrécissant sur lequel est prévu une sorte d'embout troncônique 26 pour la fixation de la tête 3. Une rainure 27 peut être prévue entre la grande base de l'embout tronconique 26 et la partie 28 évasée assurant la liaison entre ledit embout 26 et la partie 2a. Ce prolongement 25 est généralement monobloc avec la pièce fémorale 2. Comme visible sur la figure 2, l'épaisseur e de la pièce fémorale 2, qui correspond en quelque sorte à la dimension du petit axe des sections transversales successives, diminue progressivement du haut de la pièce fémorale 2 vers le bas. La pièce fémorale 2 est de préférence monobloc. Elle peut être réalisée en métal approprié, notamment en titane, mais aussi en substance dérivée des technologies de polymères à haute résistance. Avantageusement, dans le cas où la pièce fémorale 2 est une pièce métallique, on prévoit, dans sa partie inférieure 2b, comme représenté dans la variante illustrée sur la figure 5 une fente longitudinale 29 lui conférant une certaine élasticité destinée à suivre aussi fidèlement que possible les déformations élastiques biomécaniques du fémur lors de l'activité physique de la hanche, servant ainsi en quelque sorte d'amortisseur. Cette fente s'ouvre à l'extrémité inférieure de la partie 2b. Une lame 30 de matière plus souple peut être logée dans la fente 29. La figure 7 représente un instrument 31 destiné à la préparation de la mise en place de la pièce fémorale. L'instrument 31 est avantageusement réalisé en deux parties ou éléments. L'élément inférieur 31a, constituant une râpe, a des dimensions calquées sur celle de la pièce définitive de taille correspondante. Le profil ou contour 32 de cet élément inférieur est de dimensions situées légèrement en-dessous du de la pièce fémorale 2 correspondante. L'élément supérieur 33 correspond au manche de cet élément faisant râpe, L'extrémité supérieure de ce manche est surmontée d'une tête de frappe qui permet, par percussion, d'introduire et de guider la partie inférieure 31a dans le fémur pour préparer le lit de la pièce fémorale 2. Pour ce faire, les trois quarts supérieurs de la partie 31a est hérissée d'éléments pointus constituant la zone rapeuse proprement dite, agissant sur le tissu spongieux de l'extrémité supérieure du fémur, tandis que le quart inférieur de cet élément 31a reste lisse de façon à diminuer le risque de fausse route dans la diaphyse fémorale lors de l'impaction de la râpe. Le profil général de cette râpe comporte ainsi le même point d'inflexion que la pièce fémorale 2 correspondante. REVENDICATIONS 1. Prothèse fémorale comportant une pièce fémorale sur laquelle est destinée à être fixée une tête. Cette pièce fémorale comporte un profil convexe vers l'extérieur se raccordant par un point d'inflexion à une zone concave vers l'extérieur, ladite pièce fémorale étant destinée à être introduite dans la diaphyse fémorale humaine pour y prendre appui, caractérisée par le fait que le rapport de la distance entre le sommet (S) de la pièce fémorale (2) et le point d'inflexion (9) d'une part et la distance entre le sommet (S) et la partie inférieure (2b) limitée par la ligne (T) d'autre part, est compris entre 1,8 et 2,1. 2. Prothèse selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la partie supérieure (2fui) et la presque totalité de la partie inférieure (2job sont recouvertes d'une couche de céramique poreuse faite de granulations d'hydroxyde d'alumine de 22 à 45 de diamètre déposée par torche à plasma sur une épaisseur d'un dixième de millimètre environ permettant un contact très étroit avec les structures osseuses profondes de l'extrémité supérieure de la diaphyse fémorale. 3. Prothèse selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant une collerette plane d'appui contre la face sectionnée du col du fémur, le plan de cette collerette étant incliné par rapport à l'axe (X-X) de la partie inférieure de la pièce fémorale, caractérisée par le fait que la collerette d'appui (21) est essentiellement prévue du coté de la pièce fémorale (2) opposé au point d'inflexion (9). 4. Instrument pour la mise en place d'une prothèse ou d'une pièce fémorale selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il forme râpe et qu'il présente un profil (32) sensiblement parallèle à celui (E) de la prothèse, mais situé légèrement en deça ou à l'intérieur du contour du profil de la prothèse, cet instrument (31) présentant, à son extrémité opposée à celle correspondant à la partie inférieure de la prothèse, une tête de frappe (34) Cet instrument présente donc le même rapport entre les distances P et Q décrites à la revendication 1, et qui se situe entre 1,8 et 2,1.