Brevet FR2648703A1 — publié le 19901228

I La présente invention concerne le domaine des prothèses de hanche pour les êtres humains. Les prothèses totales de hanche connues comprennent un élément fémoral et un cotyle prothétique dans lesquels une tête sphérique solidaire de l'élément fémoral peut pivoter librement dans une cavité en forme de calotte sphérique du cotyle, pour remplacer artificiellement l'articulation normale de la hanche. Le cotyle prothétique de ces prothèses connues est généralement fixé dans l'os iliaque du patient soit directement par vissage, soit indirectement par l'intermédiaire d'un ciment généralement acrylique. Dans le premier cas, le cotyle qui comporte un pas de vis extérieur est métallique et son implantation nécessite un travail préparatoire préalable sur une surface importante d'une partie saine de l'os iliaque par taraudage; ce qui risque d'affaiblir cet os et de compromettre ainsi l'assise du cotyle prothétique. Dans le second cas, le cotyle qui est en polyoléfine, par exemple en polyéthylène et comporte un certain nombre de cavités ou de protubérances extérieures destinées à assurer sa fixation, doit être introduit aussitôt après la mise en place du ciment acrylique et maintenu fermement sous pression lors de la polymérisation sur place de ce ciment, ce qui constitue une manipulation délicate, un allongement de la durée de l'opération pratiquée sur le patient et une prise en masse d'une couche intermédiaire du ciment qui n'est jamais parfaitement compatible avec le tissu osseux. L'invention a pour objet un cotyle prothétique perfectionné pour prothèse totale de hanche permettant d'éviter ces inconvénients des cotyles précédemment utilisés Jusqu'à présent. Le cotyle prothétique de hanche selon la présente invention se présente sous forme d'une cuvette métallique comprenant des surfaces intérieure et extérieure en forme de calottes sphériques concentriques et il se caractérise par le fait que sa surface extérieure est lisse, qu'il est muni de perforations axiales et latérales et qu'il comporte à son extrémité circulaire ouverte des éléments de verrouillage. La surface extérieure lisse du cotyle selon l'invention peut être facilement revêtue d'une manière connue avec une couche d'hydroxy-apatite, par suite de sa nature métalllque et de l'absence de tous reliefs, ce qui facilite sa compatibilité avec le tissu osseux. La fixation du cotyle dans l'os iliaque est effectuée sans ciment par une ou plusieurs vis introduites dans les perforations latérales prévues dans les parois du cotyle, ce qui permet une inscription complète du cotyle et son maintien dans la cavité osseuse, particulièrement nécessaire lorsqu'il est revêtu d'hydroxy-apatite, tout en limitant au maximum le travail préalable de préparation de l'os iliaque recevant l'élément de prothèse. Chaque perforation latérale, de préférence circulaire, est munie d'un logement destiné à assurer l'effacement de la tête de la vis de fixation à l'intérieur du cotyle et d'un filetage destiné à coopérer avec le filet de la vis pour solidariser le cotyle avec cette dernière. La perforation axiale du cotyle a un double but: d'une part, elle facilite la mise en place du cotyle prothétique par le chirurgien en permettant sa fixation provisoire, par exemple par filetage, sur une tige axiale de manipulation, et, d'autre part, elle sert de logement à la tête d'un insert en matière plastique. Le cotyle selon l'invention comporte enfin à son extrémité circulaire ouverte des éléments internes de verrouillage; à cet effet, le cotyle peut comporter une nervure circulaire et être prolongé par un embout cylindrique de même axe que ses calottes sphériques, dans lequel sont pratiquées des alvéoles de verrouillage; dans un mode de mise en oeuvre particulier ces alvéoles de verrouillage sont réparties symétriquement par rapport à l'axe du cotyle et se présentent sous forme de canaux axiaux creusés dans la paroi de l'embout cylindrique. Etant donné que le cotyle doit coopérer avec la tête sphérique de l'élément fémoral de la prothèse et qu'il est extrêmement important que ces deux éléments puissent pivoter librement l'un par rapport à l'autre sans être endommagés, il est prévu d'introduire à l'intérieur de la cavité du cotyle prothétique selon l'invention un insert en matière plastique. Cet insert, en forme de cuvette analogue au cotyle, présente, comme ce dernier, des surfaces extérieure et intérieure en forme de calottes sphériques concentriques, la première de ces surfaces épousant la surface intérieure du cotyle et la seconde destinée à coopérer avec la tête sphérique de l'élément fémoral de la prothèse. L'insert comporte une protubérance axiale cylindrique qui coopère avec la perforation axiale du cotyle pour s'y embotter et il comporte également un bourrelet circulaire et des ergots anti-rotation, situés à l'extérieur et à proximité de son extrémité circulaire ouverte et destinés à coopérer avec les éléments internes de verrouillage du cotyle. Cet insert en plastique, interposé entre le cotyle métallique et la tête sphérique métallique de l'élément fémoral de la prothèse, sert d'une part, de protection de cette tête qui n'est plus en contact direct avec les têtes des vis de fixation du cotyle et, d'autre part, de paliers assurant une rotation universelle sans frottement et évitant tout contact d'éléments métalliques entre eux. L'insert est de préférence en une matière plastique connue pour son bas coefficient de frottement, comme le polypropylène ou le polyéthylène. La présente invention va maintenant être décrite dans un mode de réalisation privilégiée, illustré dans les schémas ci-joints, dans lesquels: - la figure I représente une vue de dessus du cotyle selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne 2-2 de la figure 1, - la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne 3-3 de la figure 2, - la figure 4 est une vue de dessus de l'insert selon l'invention, - les figures 5 et 6 sont respectivement une vue latérale et une coupe selon la ligne 5-5 de la figure 4 de l'insert représenté sur la figure 4, et - la figure 7 représenté une vue en coupe d'une vis à double filet selon l'invention. Le cotyle selon l'invention, représenté sur les figures 1 et 2 o il porte la référence (1) se présence sous forme d'une cuvette dont les parois intérieure (2) et extérieure (3) sont des calottes sphériques concentriques, et qui se prolonge par un embout cylindrique (4), de même axe que les calottes et présentant une extrémité circulaire ouverte (5). Le cotyle (1) est muni d'une perforation axiale (6) filetée et ses parois sphériques (2, 3) comportent deux rangées de six perforations cylindriques chacune (7, 8), réparties symétriquement le long de deux cercles concentriques et disposées en quinconce les uns par rapport aux autres, comme le montre la figure 1. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 1 et 2, les angles formés par les axes de la première rangée de perforations (7) d'une part, et par les axes de la deuxième rangée de perforations (8) d'autre part, par rapport au plan des calottes sphériques (2, 3) définissant l'extrémité ouverte (5), sont respectivement de 60' environ pour les premiers et de 35' environ pour les seconds. De tels angles combinés à une répartition en quinconce des deux rangées de perforations facilitent l'implantation et la fixation de la prothèse sur le patient par le chirurgien. Chacune des perforations (7, 8) a de préférence la structure représentée en détail sur la coupe de la figure 3: elle comporte, en partant de la paroi intérieure (2) du cotyle en direction de la paroi extérieure (3), un logement (9) cylindrique destinée à recevoir la tête d'une vis de fixation, un chanfrein (10) servant au blocage de cette tête, un prolongement cylindrique (11) de diamètre plus étroit que celui du logement (9) et comportant un filetage (12) débouchant sur la paroi extérieure (3) du cotyle et qui coopère avec le filetage de la vis pour la verrouiller dans la perforation en question. Le cotyle présente sur sa surface interne (2) une nervure circulaire (25) de verrouillage située à proximité de son extrémité circulaire ouverte (5). L'embout cylindrique (4) comporte, comme représenté sur la figure 2, des alvéoles de verrouillage réparties symétyriquement par rapport à l'axe du cotyle et qui consistent en une série de canaux (13), parallèles à l'axe du cotyle et creusés à intervalles réguliers dans la paroi circulaire interne de l'embout de façon à former des rainures de guidage. Le cotyle est de préférence en matière métallique, notamment en alliage de titane et il est avantageusement revêtu, sur toute sa surface extérieure (3), d'une couche d'un revêtement connu pour être résorbé en milieu sanguin comme une couche d'hydroxy-apatite. L'insert selon l'invention est représenté sur les figures 4 à 6 o il porte la référence 14; il a la forme d'une cuvette dont les parois intérieures (15) et (16) sont des calottes sphériques concentriques, la paroi intérieure (15) coopérant avec la tête sphérique de l'élément fémoral de la prothèse, non représenté sur les dessins et la paroi extérieure (16) épousant exactement la paroi intérieure (2) du cotyle. Cet insert (14) comporte, à l'extérieur, une protubérance axiale cylindrique (17) destinée à se loger dans la perforation axiale (6) du cotyle, et, à proximité de l'extrémité circulaire ouverte (19) de l'insert, un bourrelet circulaire (26) délimité par deux gorges également circulaires et des ergots anti-rotation (18) faisant saillie, à intervalles réguliers. L'insert peut comporter une collerette (20) correspondant à l'extrémité ouverte (19) et s'étendant vers l'extérieur et qui a pour but de recouvrir l'épaisseur de la paroi du cotyle lorsque l'insert est introduit dans ce dernier. L'insert (14), lorsqu'il est introduit à l'intérieur du cotyle (1) selon l'invention, vient s'encliqueter sur ce dernier par coopération du bourrelet (26) avec la nervure (25) et il ne peut entrer en rotation car les ergots (18) sont bloqués dans les canaux (13). Les vis de fixation du cotyle (1) dans la cavité de l'os iliaque du patient sont de préférence du type représenté sur la figure 7. Ces vis (21) comportent deux filets successifs à pas différents, à savoir, en partant de la tête (22) de la vis, un premier filet (23) dont le pas, plus petit, coopère avec les parois métalliques du cotyle et plus particulièrement le filetage 12 de la figure 3, et un second filet (24) dont le pas est plus grand et est destiné à assurer la fixation dans l'os du patient. Le cotyle selon l'invention, de structure particulièrement simple, a le grand intérêt de pouvoir être revêtu extérieurement d'un revêtement résorbable en milieu sanguin, ce qui facilite sa compatibilité avec le milieu osseux; il évite l'emploi de tout ciment, dont la mise en place et la polymérisation sont toujours longues et délicates et donnent souvent lieu à des problèmes post-opératoires. REVENDICATIONS 1. Cotyle prothétique de hanche (1) se présentant sous forme d'une cuvette métallique dont les surfaces intérieure (2) et extérieure (3) forment des calottes sphériques concentriques, caractérisé en ce que la surface extérieure (3) du cotyle est lisse, il est muni de perforations axiales (6) et latérales (7, 8) et il comporte à son extrémité circulaire ouverte (5) des éléments de verrouillage (25 et 13). 2. Cotyle selon la revendication 1, caractérisé en ce que le cotyle est en un alliage de titane. 3. Cotyle selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la surface extérieure lisse (3) est revêtue d'une couche d'hydroxy-apatite. 4. Cotyle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une perforation axiale circulaire (6), de préférence filetée, et plusieurs perforations circulaires latérales (7, 8), de préférence situées à des emplacements répartis symétriquement par rapport à l'axe du cotyle et dont les axes forment avec le plan des calottes des angles différents. 5. Cotyle selon la revendication 4, caractérisé en ce que les perforations circulaires latérales forment deux séries de plusieurs perforations chacune, réparties symétriquement en quinconce les unes par rapport aux autres, les axes de la première série (7) formant avec le plan des calottes sphériques du cotyle un angle différent de ceux de la deuxième série (8). 6. Cotyle selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte deux séries de six perforations latérales circulaires chacune, les axes de la première série (7) formant avec le plan des calottes sphériques concentriques du cotyle un angle de 60- environ et ceux de la deuxième série (8) un angle de 35' environ. 7. Cotyle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte à son extrémité circulaire (5) une nervure circulaire (25) et un embout cylindrique (4) comportant des alvéoles de verrouillage (13), réparties de préférence symétriquement par rapport à l'axe du cotyle. 8. Cotyle selon la revendication 7, caractérisé en ce que les alvéoles de verrouillage se présentent sous forme de canaux axiaux (13) creusés dans la paroi de l'embout cylindrique (4) de façon à définir des rainures de guidage longitudinales. ff5 9. Cotyle selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que les perforations circulaires latérales (7, 8) comportent à proximité de la surface extérieure (3) du cotyle un filetage (12) destiné à coopérer avec le pas de vis d'une vis de fixation (21) du cotyle. 10. Vis (21) destinée à coopérer avec le cotyle de la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle comporte deux filets successifs de pas différents, l'un (23) à proximité de la tête de la vis destiné à coopérer avec le filetage (12) de la perforation (7, 8) dans laquelle elle est insérée et l'autre (24), dont le pas est de préférence supérieur au premier, destiné à assurer la fixation du cotyle (1) sur l'os iliaque du patient. 11. Insert (14) en matière plastique destiné à coopérer avec le cotyle de l'une quelconque des revendications 1 à 9 et comportant des surfaces intérieure (15) et extérieure (16) formant des calottes sphériques concentriques, caractérisé en ce qu'il comporte d'une part, une protubérance axiale cylindrique (17) coopérant avec la perforation axiale (6) du cotyle (1) et, d'autre part, un bourrelet circulaire (26) et des ergots anti-rotation (18), situés à l'extérieur et à proximité de l'extrémité ouverte (19) de l'insert et destinés à coopérer avec les éléments de verrouillage (25 etl3) du cotyle.