Brevet FR2662930A1 — publié le 19911213

Rotule pour prothèse La présente invention concerne les rotules pour prothèses, telles que celles qui sont implantées dans le corps humain quand une articulation est détérioriée, par exemple suite à une maladie ou à un accident, notamment celle de la hanche, du genou, etc. Les chirurgiens sont très souvent amenés à pratiquer des opérations qui consistent à implanter des prothèses, dont les plus courantes sont celles de la hanche et du genou En effet, suite à des accidents ou des maladies, beaucoup de personnes âgées, notamment, souffrent d'une détérioration de la tête du fémur qu'il est alors nécessaire de remplacer par des moyens comme une prothèse à rotule. Cette rotule comporte une partie mâle généralement constituée par une portion de sphère montée par tous moyens sur une patte de fixation destinée à être implantée dans un os long, en l'occurrence le fémur, et une partie femelle en forme de cupule complémentaire de la portion de sphère et de même rayon, apte à être implantée dans l'os du bassin, la partie mâle étant maintenue dans la partie femelle par tous moyens, notamment les tendons et les muscles du patient sur lequel est implantée la prothèse. Dans le cas plus particulier de la hanche, la prothèse doit être conçue pour permettre les mêmes mouvements de la jambe par rapport au bassin que ceux qui sont normalement possibles pour une articulation saine C'est ainsi qu'une personne qui porte une telle prothèse doit pouvoir aussi bien effectuer les mouvements de la marche dite "normale", par des oscillations de la jambe d'une amplitude ne dépassant généralement pas trente à quarante degrés par rapport à la verticale, que des mouvements plus forcés d'amplitudes pouvant atteindre cent vingt degrés, et même un peu plus. Pour répondre à toutes ces possiblités d'utilisation, les prothèses de hanche conçues jusqu'à ce jour permettent bien le débattement maximal mentionné ci-dessus, mais leur structure ne leur permet pas d'avoir une durée de vie aussi longue que si elle avait été conçue pour, uniquement, les débattements de faibles amplitudes qui sont les plus courants. La présente invention a pour but de réaliser une rotule de prothèse trouvant une application particulièrement avantageuse, notamment, dans la prothèse de hanche, qui ait une durée de vie plus grande que les prothèses actuelles, tout en permettant des amplitudes de rotation aussi importantes. Plus précisément, la présente invention a pour objet une rotule de prothèse comportant une partie mâle comprenant au moins une tête de forme sphérique apte à coopérer avec une partie femelle constituant une cavité de forme hémisphérique complémentaire de la forme sphérique de la tête, caractérisée par le fait que ladite partie femelle comporte au moins: une coque, ladite coque comportant une première cavité de forme sensiblement hémisphérique ayant une première valeur de rayon de courbure, ladite première cavité étant en outre réalisée dans un premier matériau, des moyens pour fixer solidairement ladite coque a un os support, une cupule délimitée par deux surfaces sensiblement hémisphériques respectivement extérieure et intérieure, la surface hémisphérique extérieure étant complémentaire de ladite surface hémisphérique de ladite première cavité, la surface hémisphérique intérieure définissant une seconde cavité, cette dite seconde cavité ayant une seconde valeur de rayon de courbure nettement inférieure à ladite première valeur de rayon de courbure, ladite cupule étant disposée dans ladite première cavité de façon à pouvoir pivoter dans celle-ci, ladite surface hémisphérique extérieure étant réalisée dans un deuxième matériau et la surface hémisphérique intérieure étant réalisée dans un troisième matériau, ladite seconde cavité étant apte à recevoir en rotation ladite tête de forme sphérique réalisée dans un quatrième matériau. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront 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 et partiellement écorché, un mode de réalisation d'une rotule selon l'invention dans le cas d'une prothèse de hanche, et La figure 2 représente une vue de face du mode de réalisation d'une rotule selon la figure 1 mettant en relief ses avantages. Les deux figures représentant un même mode de réalisation d'une rotule de prothèse selon l'invention, les mêmes références y désignent les mêmes éléments, quelle que soit la figure sur laquelle ils apparaissent. La rotule de prothèse illustrée comporte, comme toute rotule, une partie mâle 1 comprenant au moins une tête 2 de forme sphérique et une partie femelle 3 constituant une cavité de forme hémisphérique complémentaire de la forme sphérique de la tête, la tête 2 étant apte à être insérée dans cette partie femelle 3 et à coopérer avec elle par rotation. Il est précisé que, dans cette description, le terme "hémisphérique" ne doit pas être uniquement compris dans sa signification stricte, c'est-à-dire qualifiant une forme ou une surface sphérique d'angle au centre strictement égal à cent quatre vingts degrés, mais également dans le sens "sensiblement hémisphérique" pour qualifier une forme sphérique d'angle au centre voisin, en plus ou en moins, de cette valeur. La partie femelle 3 comporte au moins une coque 4 comprenant une première cavité 5 de forme hémisphérique ayant une première valeur de rayon de courbure, cette première cavité 5 étant réalisée dans un premier matériau dont la nature sera définie ci-après A la coque 4 sont avantageusement associés des moyens 6 pour la fixer solidairement à un os support tel que, par exemple, l'os du bassin 7. La partie femelle 3 comporte en outre une cupule 8 délimitée par deux surfaces hémisphériques, respectivement extérieure 9 et intérieure 10, la surface hémisphérique extérieure 9 étant complémentaire de la surface hémisphérique 11 de la première cavité 5, la surface hémisphérique intérieure 10 définissant une seconde cavité 12, cette seconde cavité ayant une seconde valeur de rayon de courbure nettement inférieure à la première valeur de rayon de courbure, la cupule 8 étant disposée dans la première cavité de façon à pouvoir y pivoter. La surface hémisphérique extérieure 9 de la cupule 8 et la surface hémisphérique intérieure 10 sont respectivement réalisées dans un deuxième et un troisième matériaux La nature de chacun de ces matériaux sera, elle aussi, définie ci-après. Il est bien entendu que la seconde cavité 12 est apte à recevoir en rotation la tête 3 de forme sphérique réalisée dans un quatrième matériau. Selon une caractéristique importante de la rotule, le deuxième matériau 14 a un coefficient de dureté supérieur à celui du premier matériau 13 et le quatrième matériau 16 a un coefficient de dureté supérieur à celui du troisième matériau 15. Cette caractéristique de la structure de la rotule est l'une des caractéristiques lui conférant une durée de vie importante, en limitant l'usure de ses surfaces de frottement pendant son fonctionnement dans l'articulation qu'elle a permis de restaurer, par le fait que ce sont ainsi les surfaces les plus dures qui se déplacent sur les surfaces les moins dures. Dans un mode de réalisation avantageux, les premier 13 et troisième 15 matériaux sont une matière plastique, par exemple du polyéthylène, le deuxième matériau 14 est un matériau métallique, par exemple de l'acier inoxydable, et le quatrième matériau 16 peut être un métal ou, comme cela est bien connu en lui-même, de la céramique. Comme mentionné ci-avant la -rotule comporte avantageusement des moyens 6 pour fixer solidairement la coque 4 à un os support Dans le mode de réalisation illustré, ces moyens 6 comprennent notamment une enveloppe 20 définissant un logement 21 dans lequel la coque peut être enfichée et retenue par des moyens de rétention constitués, par exemple, par un clip 23 solidaire de la coque 4 et coopérant avec une percée 24 réalisée dans l'enveloppe 20. Les moyens 6 comprennent en outre des moyens d'accrochage de l'enveloppe 20 avec l'os support 7, par exemple des lamages, comme illustré en 25 sur les deux figures, ou des ergots, des pattes, etc. Le lamage est une solution intéressante car il permet l'utilisation de vis 26 dont les têtes, en se logeant dans le creux des lamages, ne peuvent pas gêner l'enfichage de la coque 4 dans le logement 21 de l'enveloppe 20 De plus, de façon connue, la surface externe de cette enveloppe peut être avantageusement enduite d'un produit facilitant son accrochage avec l'os support par ostéogénèse, par exemple de l'hydroxyapatite ou analogue. Une autre caractéristique importante de la rotule concerne la structure de la cupule 8 En effet, dans un mode avantageux de réalisation, la cupule 8 comprend une coupelle 30 réalisée dans le deuxième matériau 14 défini ci-avant, une chemise 31 enfichée dans la coupelle 30 et réalisée dans le troisième matériau 15, et des moyens de maintien 32 de la chemise 31 dans la coupelle 30 Ces moyens 32 sont par exemple constitués par un petit bourrelet 33 solidaire de la chemise 31 et enfiché dans une rainure 34 correspondante réalisée dans la paroi intérieure 35 de la coupelle 30. Dans le but de pouvoir positionner, comme illustré sur la figure 2, la cupule 8 dans la première cavité 5 et la tête sphérique 2 dans la cupule, les centres de courbure 40 et 41, respectivement des surfaces hémisphériques intérieure 10 et extérieure 9 de ladite cupule ne sont pas confondus Ils sont même avantageusement définis de telle façon que la distance séparant le centre de courbure 40 de la surface hémisphérique intérieure, du pâle 42 de la surface hémisphérique extérieure, est inférieure à la première valeur de rayon de courbure défini par la distance référencée 43 sur la figure 1. De plus, pour permettre les débattements angulaires du fémur suffisants, comme mentionné ci-avant, pour assurer les mouvements d'une marche normale, c'est-à-dire les débattements d'une amplitude relativement faible, les deux surfaces hémisphériques extérieure 9 et intérieure 10 de la cupule 8 sont reliées par une surface sensiblement tronconique 44 dont le sommet est situé vers le fond de la seconde cavité 12, cette surface sensiblement tronconique constituant l'ouverture d'entrée de cette seconde cavité, par laquelle la tête sphérique 2 est mise en place dans la partie femelle 3 de la rotule. La rotule de prothèse décrite ci-dessus trouve une application particulièrement avantageuse dans la réalisation d'une prothèse de hanche, comme illustré sur la figure 2 Dans ces conditions, la coque 4 est implantée dans l'os du bassin 7 par l'intermédiaire des moyens 6 et la tête 2 est solidarisée au fémur au moyen d'une patte de fixation 50 enfichée dans le fémur de façon connue en elle-même, l'implantation de la coque étant effectuée de façon que, lorsque le patient est dans la position debout, la face d'entrée 51 de la coque soit inclinée sur la verticale d'un angle de l'ordre de quarante cinq degrés. Dans cette position, les efforts transmis à la tête ont une composante verticale très importante et, du fait que les deux centres de courbure 40 et 41 ne sont pas confondus et qu'ils sont situés l'un par rapport à l'autre comme défini ci-dessus, la cupule 8 qui enferme la tête 2 a alors tendance à se positionner dans la première cavité 5 de façon que les deux centres de courbures 40 et 41 soient sur une même verticale 52, c'est-àdire avec son ouverture 53 située sensiblement dans un plan horizontal. Lorsque le patient se déplace avec des mouvements de marche normale, son fémur 70 subit des oscillations qui ne dépassent généralement pas une valeur angulaire d'environ trente degrés de part et d'autre de la verticale Dans ces conditions, seule la tête 2 de la prothèse subit des rotations par rapport à la cupule 8, cette dernière restant sensiblement immobile par rapport à la coque 4. Par contre, lorsque le patient portant une telle prothèse est obligé d'effectuer des mouvements de plus grande amplitude, le col 54 de la patte 50 vient butter contre la surface tronconique 44 définie ci-avant et entrafne la rotation de la cupule 8 dans la cavité 5 de la coque Cependant, ces mouvements forcés de grande amplitude sont relativement rares, surtout pour les personnes sur lesquelles sont implantées de telles prothèses Il s'en suit que les deux surfaces de frottement de la rotule les plus grandes, c'est-à-dire la surface de la première cavité 5 et la surface hémisphérique extérieure 9 de la cupule 8, n'entrent en friction que rarement, ce qui permet, en pratique, de limiter l'usure de la rotule à celle des deux autres surfaces de frottement plus petites, la surface hémisphérique intérieure 10 et celle de la tête 2. La structure de la rotule selon l'invention lui confère une durée de vie plus importante que celle des rotules de l'art antérieur par réduction de l'usure des surfaces de friction, tout en permettant les mêmes amplitudes d'oscillations. sep Cquamagol Ipal suep aaqo Tgue juvi? anbo D ai Tp Tl '(IZ) lueme 8 ol un quess Tu Tgap (Oz) addolaoua aun luelaodmo D laoddns so un v enbo D ai TpT auuemeatlp Tos iax Tj mnod ( 9) sua Xom si Tpsal anb i Teg el avd Ves Ia Io IDVD 'z la I SU Ot ID Dopueo Al sep eun,I uoles olnioà* O ú netiaoem omais Toia np tn Io D e inantadns aoaanp op luao TD Iaoo un e ( 9 I) nv Iaasm amatainb a Ipal anb la (ú 1) nv Taem aatmoad np tnie D o ana Iagdns oajanp op quet Pt Feo D un B (I) nutiaolm ametxnop itpel anb l J Be el o I d aostioioease'I uoaol Puo Aoa e I U Olesalnjo U 'Z gz ( 91) nv Taalem ama Tiannb un su Bp aos T Ivea enb Iaeqds amioj op (Z) alpl alip IP uotivioa ua al OA Oa Da B aide juvj? 01 t AVD apuo Das aotpel '( I) nrtiaosm amotstoal un suep aost Isa zuei? aanaglu I enblagqdstmoq azogans el la (I) nu Tiairm ama Txnep un su Bp aosti Ba juvi? aan Taaixe enblaeqds Tmoil aoolans atpv I 'to-e II S u Bp aolo Ad ato Anod r uo 5 ng op CZ (ç) ai,&Ano oaa Tmad ai Tp BI su Bp aosodslp jupi? elndnv alipl loanqanoo ap uo,&vaop (g nl Aalaamaad ai Tpvl e ana Fliagu Tquemalleu ainqinoo op uo X B ap analn A epuooas aun juv Xv 9 it ABD apuo Dzs ajtp allez '(ZI) 91 I Ae O apuozes aun juvsstutj 9 p eanola Tgu I anb Iaaqds Tmoq ezejins el gga IT As Daaatmaad altp LI op enblaaqds Tmaqa Deoans Oa Ip VI op oa Isuemoaldmo D qulsm eaneaiolxa nbtlaqds Tmoq aousans el '( 01) aina Tiaou I la ( 6) anma Tiaixe queme Alizadsai sonbleaoqds Imaq luemoiq Tsuos seoogans xnap ard eaim T Iap ( 8) e Indno aun (i) iaoddns so un v atnboo aipv Pl luemeatvp I Ios aexg inod ( 9) sua Xom sep (I) nutalvm ja Tmaad un su Bp aast Iva afno ua qus? 91 t As D ezImaid oq Ipv I lainqanoo op uo Xea op inaln A oalpmaid aun quv Xv onbtaoqds Tmoq luamaoq Tsuos amioj op (g),I Aez agtmaid aun juvlaodmo D onboo oq Tpv I '() enboo aun : su Tom nu aoaodmoo llamej Tiaed oltpgl anb i Teg go al sad asi'aolo o op enbtaeqds amiog s T op ailtuemtaldmoo enbtaeqds Imaq emaoj op ai TAPD sun juvmaoj () allamaog elavd aun za OA aaodooo v alde onb Tlaqds amio$ op (z) aoe aun sutom ns jueueadmoz ( 1) oalm e Tiavdaun jueaiodmoo asaqjoad op lniou 'T S N O I N v D I a m 9 A a x Oú 6 Z 99 Z moyens de rétention de ladite coque dans ladite enveloppe, et des moyens d'accrochage de ladite enveloppe avec ledit os support ( 7). 4 Rotule selon la revendication 3, caractérisée par le fait que les moyens de rétention de ladite coque ( 4) dans ladite enveloppe ( 20) sont constitués par un clip ( 23) solidaire de ladite coque et coopérant avec une percée ( 24) réalisée dans ladite enveloppe. Rotule selon la revendication 3, caractérisée par le fait que les moyens d'accrochage de ladite enveloppe avec ledit os support comportent au moins l'un des éléments suivants: un lamage ( 25), un ergot, une patte. 6 Rotule selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que ladite cupule ( 8) comporte une coupelle ( 30) réalisée dans ledit deuxième matériau, une chemise ( 31) enfichée dans ladite coupelle et réalisée dans ledit troisième matériau ( 15), et des moyens de maintien ( 32) de ladite chemise dans ladite coupelle. 7 Rotule selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait que les centres de courbure ( 40,41), respectivement des surfaces hémisphériques intérieure ( 9) et extérieure ( 10) de ladite cupule ne sont pas confondus. 8 Rotule selon la revendication 7, caractérisée par le fait que la distance séparant le centre de courbure ( 40) de ladite surface hémisphérique intérieure ( 10), du pôle ( 42) de la surface hémisphérique extérieure, est inférieure à la première valeur ( 43) de rayon de courbure. 9 Rotule selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée par le fait que lesdits premier ( 13) et troisième ( 15) matériaux sont une matière plastique et que le deuxième ( 14) est un matériau métallique. Rotule selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée par le fait que les deux dites surfaces hémisphériques extérieure ( 9) et intérieure ( 10) de ladite cupule ( 8) sont reliées par une surface sensiblement tronconique ( 44) dont le sommet est situé vers le fond de ladite seconde cavité ( 12), ladite surface sensiblement tronconique constituant l'ouverture d'entrée ( 53) de ladite seconde cavité.