Brevet FR2644057A1 — publié le 19900914

264405? IMPLANT ORTHOPEDIQUE La présente invention a pour objet un implant orthopé- dique destiné à être utilisé dans la chirurgie réparatrice et/ou reconstitution chirurgicale d'articulations humaines. Notamment, l'invention a pour objet une construction unique d'une plaque d'appui pour tibia destinée à être utilisée dans l'arthroplastie totale du genou et, en variante, d'autres constituants d'appui pour implants orthopédiques. Il est courant, depuis de nombreuses années, dans l'arthroplastie du genou de reconstituer les articulations du genou par fixation d'un constituant fémoral à l'extrémité dista4e d'un fémur et fixation d'un constituant tibial à l'extrémité proximale d'un tibia. Le constituant tibial retient une plaque de support à l'aide d'une surface d'arti- culation formant un engagement glissant avec le constituant fémoral. Jusqu'à présent, la plaque d'appui était formée de paillettes ou de poudre de polymère qui étaient moulées par compression à la géométrie voulue pour la plaque d'appui. En outre, il a été possible de fabriquer sur machine un bloc de polymère extrudé ou moulé ayant la géométrie souhaitée. Lorsqu'on utilise des paillettes ou coquilles de polymère, les molécules de polymère sont orientées au hasard de sorte que certaines molécules soient dirigées selon la direction du mouvement de glissement entre le constituant fémoral et la plaque de support alors que d'autres coupent la surface d'articulation dans une direction normale à la direction de glissement. Il semble que l'orientation des molécules selon une direction normale à la direction de glissement provoque une résistance au mouvement du glissement et que cette résistance conduit à des débris dus à l'usure suite au mouvement de glissement du constituant fémoral par rapport à la plaque d'appui. La présente invention a pour objet une orientation prédéterminée des fibres de polymère d'une plaque de support tibiale telle que cette orientation soit sensiblement paral- lèle à la direction du mouvement de glissement dans une articulation de genou. L'orientation prédéterminée est commandée par emploi de fibres de polymère à direction longitudinale, qui sont tissées ou disposées en couches, chaque fibre étant formée de molécules ayant une direction longitudinale. Selon un mode de réalisation préféré, les multiplicités de couches sont superposées les unes sur les autres de façon à former un stratifié, les fibres de chaque couche tissée étant orientées selon une direction prédéter- minée. Ensuite, la consolidation fait adhérer étroitement les couches entre elles et une matrice utilisée durant ou après cette consolidation confère une surface externe ayant le profil de la structure finale. En particulier, une plaque de support tibiale est formée par superposition d'une pluralité de fibres de polyéthylène de poids moléculaire extrêmement élevé, mises en couches (UHMWPE). Dans un mode de réalisation préféré, chaque couche est formée d'une fine armature et le produit type UHMWPE est de préférence celui vendu sous la dénomination Spectra 900 par la firme "Allied Signal Corpo- ration". Le procédé de consolidation consiste de préférence en un moulage par compression quoiqu'il soit également possible d'utiliser la pultrusion, la compression isostatique ou l'extrusion pour consolider les fibres. Selon une variante du procédé selon la présente inven- tion, la plaque de support tibiale est formée d'une combinai- son de flocons ou paillettes de polymère et/ou de fibres de polymère hachées et de couches de fibres tissées ayant une direction longitudinale. Les couches sont moulées par compres- sion aux fragments de fibres et/ou aux flocons ou paillettes de polymère de sorte que la surface d'articulation de la plaque de support tibiale soit formée par les couches de fibres ayant une direction longitudinale et que les fibres hachées et/ou les flocons ou paillettes de polymère soient présents pour former un support aux fibres de direction longitudinale superposées et pour rester espacés de la surface d'articulation. Cela constitue un des avantages de la présente inven- tion que la plaque de support tibiale soit formée de fibres longitudinales qui conservent leur orientation moléculaire dans la direction longitudinale après moulage par compres- sion. Pour cela, les molécules de fibres sont orientées selon un plan substantiellement parallèle à celui de l'interface entre le constituant fémoral et la plaque de support et que la résistance au mouvement à l'interface se trouve réduite. En ayant une résistance plus faible, il semble que les débris dus à l'usure sont également réduits, ce qui rend minimum le passage de débris dans le tissu entourant l'articulation reconstituée du genou. D'autres buts, avantages et caractéristiques apparaî- tront à la lecture de la description d'un mode de réalisation de l'invention, faite à titre non limitatif et en regard du dessin annexé, o: - la figure 1 est montré une section frontale d'une articulation de genou dans laquelle on illustre de façon schématique la plaque de support tibiale selon la présente inven- tion; - la figure 2 est une vue d'en haut de la plaque de support tibiale et le plateau tibial montré sur la figure 1; - la figure 3 est une section transversale selon la ligne 3-3 de la figure 2; - la figure 4 est une illustration schématique du procédé utilisé pour réaliser la plaque tibiale de support selon la présente invention; - la figure 5 est une vue analogue à la figure 3 mon- trant un mode de réalisation en variante de la présente invention. Une prothèse d'articulation de genou 10 représentée sur la figure 1 inclut un constituant fémoral 12 formé d'un matériau métallique et un constituant tibial 14 comprenant un plateau métallique 16 et une plaque tibiale 18 de support. Le constituant fémoral 12 est fixé à l'extrémité distale du fémur d'un patient, recevant une prothèse de l'articulation du genou, par n'importe quel moyen, tel qu'un ciment osseux ou un agent de croissance dans la profondeur osseuse à l'aide d'une surface poreuse sur le côté du composant se trouvant en contact intime avec l'os. De façon similaire, le constituant tibial 14 est fixé à la partie proximale du tibia par tout moyen convenable de sorte que le plateau tibial 16 soit fixé au tibia. Des broches 20 peuvent être éventuellement prévues pour améliorer la fixation au tibia. Le plateau tibial 16 comprend une bordure circonféren- tielle 22 coopérant avec une partie inférieure 24 pour former une cavité 26. La plaque de support tibiale 18 s'apparie avec la cavité 26 et est fixée au plateau tibial par tout moyen convenable pour empêcher leur séparation. Si l'on souhaite utiliser un composant tibial modulaire, il est également possible de modifier le plateau tibial 16 de façon que différentes dimensions de plaques de support tibiales puis- sent être adaptées au plateau tibial selon les différentes dimensions des constituants fémoraux 12. Le contour supérieur de la plaque de support tibiale comporte des dépressions arquées 28 et 30 qui coopèrent à glissement dans chaque partie condylaire arquée correspondante 32 et 34 du consti- tuant fémoral 12. Afin de former la plaque de support tibiale 18, on tisse une pluralité de fibres à direction longitudinale en un tis- su 40 (figure 4) dont l'orientation des fibres est maintenue par le dessin d'armure et dont chaque fibre individuelle 36 s'étend sur toute la largeur ou longueur de couche 40. Ainsi que le montre la figure 2, les fibres 36 sont disposées selon une direction latérale médiane et une direction antérieure- postérieure. La longueur et largeur de chaque couche sont approximativement égales à la longueur et à la largeur maximum de la dimension de la plaque de support tibiale 18. Un grand nombre de couches 40 sont superposées les unes sur 2644057 les autres ainsi que le montre la figure 4 entre une matri- ce 42 et un gabarit 44. La matrice 42 inclut une surface externe 46 identique en ce qui concerne son contour au contour des dépressions arquées 28 et 30 de sorte que lorsque la matrice 42 est forcée contre la pluralité 40 des couches, les dépressions arquées 28 et 30 viennent se conformer sur la pièce retirée du gabarit. Lorsque la matrice 42 est appliquée contre des couches 40 dans une opération de moulage par compression, le gabarit 44 et la matrice 42 sont adéquatement munis d'éléments chauffants pour chauffer les fibres à une température qui permette leur fusion et la consolidation de l'ensemble des fibres sans endommager la plupart de ces fi- bres discrètes. Après que la matrice aura conféré un contour à la pluralité 40 de couches chauffées, la plaque tibiale 18 est obtenue et se présente en une structure rigide à partir de la pluralité de couches 40. La plaque de support tibia- le 18 est alors retirée du gabarit 44 pour subir des coupes et un traitement supplémentaire destiné à éliminer les bavures. On confère ainsi la géométrie finale à la plaque tibiale 18 de support avant de pouvoir l'utiliser avec le plateau tibial 14. Une plaque tibiale 18 de support construite selon le procédé précité montre la présence d'un nombre substantiel de fibres individuelles dans la structure rigide. On peut ainsi identifier une armure ou un schéma d'orientation de la plaque tibiale 18 de support. On envisage de pouvoir identifier l'ar- mure par un examen visuel, par des techniques de diffusion de la lumière, de microscopie en lumière polarisée et de diffrac- tion aux rayons X. Une fibre convenable pour construire la plaque tibiale 18 de support est le polyethylène Spectra 900 (de la firme Allied Signal Corporation). Il présente une masse spécifique de 0,97 g/cm3 et un diamètre de fibres égal à 38 microns. En variante, il est possible de fabriquer la plaque tibiale 18 de support à partir du polyéthylène Spectra 1000 (Allied Signal Corporation) présentant une masse spécifique de 0,87 g/cm3 et un diamètre de fibres de 20 à microns. Chaque couche de tissu de fibres 40 est également disponible chez All'ied Signal Corporation sous forme de tissu 6 2644057 vendu sous la dénomination de tissu Spectra 900 Plain Weave S902 Scoured. Dans le mode en variante de la figure 5, la plaque de support tibiale 118 inclut une pluralité de couches tis- sées 140 formées de fibres ayant une direction longitudinale au niveau de la surface 128 d'articulation. Une première zone 102 est formée de fibres dirigées selon une direction longitudinale et une seconde zone 104 est formée de fibres de polymère hachées et/ou de flocons ou paillettes 106 de matiè- re polymère. La profondeur de la première zone 102 est infé- rieure à la profondeur de la deuxième de sorte que seule la zone de la plaque tibiale de support, immédiatement adjacente à la surface de l'articulation 128, est pourvue des couches tissées de fibres dirigées selon une direction longitudinale. Quoique la description qui précède se réfère au plaque tibiale de support, il entre dans le cadre de la présente invention de réaliser d'autres constituants de support en matière polymère conformément à la présente invention. Par exemple, une prothèse de coupe acétabulaire comporte une coquille métallique destinée à être liée à l'acétabule et un support en polymère retenu à l'intérieur de la coquille métallique pour une prise d'engagement d'articulation avec la tête d'une prothèse de hanche. Ce support en matière polymère peut être formé d'une pluralité de fibres de direction longi- tudinale d'un polymère mis sous forme d'une couche tissée, associée à un gabarit qui lui correspond et à une matrice pour générer le contour convenable permettant la coopération avec la coquille métallique et la prothèse de hanche. De plus, d'autres polymères peuvent être utilisés au lieu du polyéthylene, à condition que ce matériau polymère soit disponible sous forme de fibres. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Un implant orthopédique définissant une surface rigide de support comprenant une matière polymère ayant des fibres individuelles disposées selon la direction longitu- dinale de façon à former la surface articulaire de support. 2.- Le composant selon la revendication 1, dans lequel une majorité des fibres sont orientées pratiquement parallè- lement à la direction d'articulation. 3.- Le composant selon la revendication 1, dans lequel les fibres incluent une pluralité de couches superposées les unes sur les autres pour former la surface de support. 4.- Le composant selon la revendication 1, dans lequel la matière polymère est formé de fibres de polyéthylène. 5.- Le composant selon la revendication 1, dans lequel les fibres discrètes individuelles sont disposées de façon à former un constituant tibial pour une arthroplastie de genou et une majorité des fibres sont orientées de façon substan- tiellement parallèle à la surface de support de façon que le nombre de fibres coupant la surface de support soit prati- quement éliminé. 6.- Le composant selon le revendication 1, dans lequel la disposition des fibres est un dessin d'armure. 7.- Le composant selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 6, caractérisé en ce qu'il consiste en une plaque tibiale de support. 8.- Une plaque tibiale de support selon la revendica- tion 7, formée d'un polymère ayant une surface supérieure susceptible de s'engager à glissement avec un composant fémoral, cette plaque tibiale de support formée de matière polymère comprenant une structure stratifiée ayant une multiplicité de couches de fibres reliées entre elles. 9.- La plaque tibiale de support formée de matière polymère selon la revendication 8, dans laquelle les couches de fibres sont disposées selon une orientation prédéterminée. 10.- La plaque tibiale de support formée de matière polymère selon la revendication 9, dans laquelle l'orienta- tion prédéterminée définit en outre des fibres disposées de façon pratiquement parallèles à la surface supérieure. 11.- Un procédé de construction d'un composant tibial selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, comprenant les étapes de: a) disposition d'une pluralité de fibres de matière polymère pour former une multiplicité de couches de fibres; et b) consolidation de la multiplicité des couches de fibres en un ensemble pour fondre les fibres entre elles tout en leur conservant cependant leur orientation. 12.- Le procédé selon la revendication 11, dans lequel la multiplicité de couches de fibres est au moins égale à couches ou davantage avant ladite opération de moulage par compression. 13.- Un constituant d'implant orthopédique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, définissant une surface de support comprenant une pluralité de fibres de matière polymère s'étendant selon une direction longitudinale, adjacente à la surface rigide de support, et d'autres formes du polymère-distinctes de la surface rigide de support, ces autres formes du polymnère étant assemblées par fusion avec la pluralité de fibres disposées longitudinalement de façon à former la structure rigide du composant. 14.- L'implant orthopédique selon la revendication 13, dans lequel la pluralité de fibres disposées longitudinale- ment Occupent moins de volume du composant que les autres formes. 15.L'implant orthopédique selon la revendication 13, dans lequel la pluralité de fibres disposées longitudinale- ment sont disposées entre elles de façon à former des couches individuelles de fibres s'étendant longitudinalement et dans lequel les couches sont liées entre elles par fusion. 16.- L'implant orthopédique selon la revendication 13, dans lequel une des autres formes de matière polymère est formée de flocons de matière polymère.