Brevet FR2668361A1 — publié le 19920430

AGRAFE ET PLAOUE D'OSTEOSYNTHESE A COMPRESSION DYNAMI - OUE AUTO-RETENTIVE. L'invention concerne un nouveau type d'agrafe et de plaque d'ostéosynthèse présentant des caractéristiques de compression dynamique et d'auto-rétension. Par "compression dynamique", on entend la faculté que présentent ces agrafes ou plaques de générer une force de compression résultante entre les deux points au niveau desquels elles sont implantées et, plus particu- lièrement de part et d'autre d'un foyer de fracture osseux. Les agrafes chirurgicales utilisées pour la fixa- tion des os et des tissus mous doivent posséder plu- sieurs caractéristiques essentielles Tout d'abord, elles doivent développer une compression constante dans le temps En outre, elles doivent être ancrées parfaite-20 ment, de façon à éviter le décrochement après leur im- plantation, décrochement généralement dû à des mouve- ments de l'articulation ou simplement de l'os sur lequel elles sont implantées Enfin, le mode d'implantation ou d'enlèvement des agrafes et plaques doit être simple,25 facile à mettre en oeuvre, et générant un minimum de traumatismes osseux. A ce jour, on connait différents types d'agrafes ou de plaques visant à atteindre ces buts On a par exemple proposé, pour assurer leur rétention dans l'os mou, des agrafes dont les branches latérales sont munies de parties saillantes ou d'arêtes, destinées à empêcher le retrait de l'agrafe hors du tissu (FR-A-2 525 102). Néanmoins,si certes ce type d'agrafes annule tout risque35 de désancrage hors de l'os à maintenir, il ne génère aucune compression dynamique, et en outre, l'enlèvement de l'agrafe est générateur d'importants traumatismes osseux. î On a également proposé, notamment dans le document DE-A-2 703 529, de réaliser des agrafes en matériau martensitiques (en alliage de type Ni-Ti ou Ti-Nb), et de conférer aux branches des agrafes une mémoire de 5 forme, susceptible d'induire un rapprochement de leur extrémité au-dessus de la température austénitique dudit matériau martensitique qui la compose Ce phénomène de "mémoire de forme" est dû à la transformation martensi- tique thermoélastique réversible Ce phénomène, bien connu, consiste à donner à un matériau une forme définie que l'on traite à une température supérieure à la tempé- rature austénitique As du matériau, puis à lui donner une autre forme également définie, à une température inférieure à la température martensitique Ms dudit maté-15 riau, et enfin à répéter plusieurs fois cette opération en fonction de la nature de l'alliage utilisé, afin de donner à ce matériau sa mémoire de forme définitive. Cette température Ms est inférieure à la température As. Néanmoins, si certes avec ce type d'agrafes on ob- tient une compression dynamique au niveau de l'extrémité des agrafes, celle-ci s'avère généralement insuffisante pour la totalité de la fracture au niveau de laquelle est implantée l'agrafe, et même parfois rédhibitoire car25 cette compression est dissymétrique, en effet, elle rapproche les parties profondes de la zone de fracture et écarte la partie superficielle de cette même zone. L'invention vise à pallier ces différents inconvé- nients Elle vise une agrafe ou une plaque d'ostéosyn- thèse susceptibles de répondre aux différents impératifs énoncés ci-dessus, et aptes à générer une compression dynamique globale, au niveau de la fracture proprement dite sur laquelle est implantée l'agrafe ou la plaque,35 et présentant en outre des qualités d'auto-rétention. Cette plaque d'ostéosynthèse est réalisée en allia- ge martensitique thermo-élastique, dont les températures de transformation sont: température de transformation martensitique Ms inférieure à 10 * C; température de transformation austénitique A. supérieure à 15 ' C Elle se caractérise en ce que est éduquée pour se présenter sous forme rectiligne à une température infé- rieure à la température de transformation martensitique Ms, et sous forme ondulée, induisant un raccourcissement10 de sa longueur à une température supérieure à la tempé- rature de transformation austénitique As. L'invention concerne également une agrafe d'ostéo- synthèse présentant deux branches destinées à être insé- rées de part et d'autre du foyer de la fracture de l'os à réparer, lesdites branches étant éduquées pour se déformer et notamment se rapprocher sous l'effet de la température, au-dessus de la température de transforma- tion austénitique As, lesdites branches étant reliées20 par une base de raccordement, constituée par une plaque du type de celle précédemment mentionnée. De la sorte, lorsque l'ensemble de l'agrafe est à une température supérieure ou égale à la température de transformation austénitique, non seulement l'extrémité des agrafes se rapproche mais en outre et surtout, la base de raccordement elle-même se raccourcit, induisant au niveau de la fracture sur laquelle elle est implan- tée, une compression dynamique tant au niveau de l'os30 spongieux qu'au niveau de l'os cortical, ou au niveau des deux parties haute et basse de l'os cortical lorsque l'agrafe traverse l'os de part en part. Avantageusement en pratique: l'agrafe est une agrafe monobloc; les branches sont rapportées sur la base de rac- cordement; seule une portion de la base de raccordement est éduquée; la portion de la base réduite et éduquée est de section inférieure à la section totale de la base; la plaque ou la base de raccordement présente au moins deux orifices traversants situés au voisinage de leur extrémité, et destinés à permettre la fixation de10 ladite plaque ou base par tout moyen approprié, et notamment par des vis; les extrémités libres des branches latérales de l'agrafe sont également éduquées pour augmenter leur surface dans le plan général les contenant à une tempé-15 rature supérieure à la température austénitique; l'une des branches latérales est constituée d'au moins trois sections, respectivement une première et une troisième sections, éduquées pour être globalement per- pendiculaires à la base de raccordement à une tempéra-20 ture inférieure à la température martensitique, la pre- mière section, contig e à ladite base étant éduquée pour s'écarter de l'autre branche latérale à une température supérieure à la température austénitique, et la troisiè- me section étant éduquée pour au contraire se rapprocher25 de l'autre branche latérale à une température supérieure à la température austénitique, lesdites première et troisième sections étant en outre raccordées par une deuxième section, globalement parallèle à la base de raccordement;30 l'extrémité libre de la troisième section est fendue longitudinalement, les deux zones ainsi définies étant éduquées pour rester parallèles et dans le prolon- gement de ladite troisième section à une température inférieure à la température martensitique, et pour35 s'écarter dans le plan de ladite section à une tempéra- ture supérieure à la température austénitique; l'alliage de l'agrafe est un alliage à base de titane-nickel ou alliage cuivre-aluminium-zinc. La manière dont l'invention peut être réalisée en les avantages qui en découlent ressortiront mieux des exemples de réalisation qui suivent, donnés à titre in- dicatif et non limitatif à l'appui des figures annexées 5 dans lesquelles: la figure 1 est une vue schématique de l'agrafe conformément à l'invention à une température inférieure à la température de transformation martensitique; la figure 2 est une vue similaire à celle de la figure 1 à une température supérieure à la température de transformation austénitique; la figure 3 est une vue d'une plaque d'ostéosyn- thèse conforme à l'invention à une température inférieu- re à la température de transformation martensitique;15 la figure 4 est une vue similaire à celle de la figure 3 à une température supérieure à la température de transformation austénitique; la figure 5 est une vue d'une autre forme de réalisation de l'agrafe, à une température inférieure à la température martensitique; la figure 6 est une vue similaire à celle de la figure 5, à une température supérieure à la température austénitique; la figure 7 est une représentation d'une autre forme de réalisation de l'agrafe, à une température inférieure à la température martensitique; la figure 8 est une vue similaire à celle de la figure 7, à une température supérieure à la température austénitique;30 la figure 9 est une représentation d'une autre forme de réalisation de l'agrafe, à une température inférieure à la température martensitique; la figure 10 est une vue similaire à celle de la figure 9, à une température supérieure à la température austénitique. Une agrafe d'ostéosynthèse est fondamentalement constituée d'une base ( 1) sur laquelle sont rapportées les deux branches latérales ( 2,3) Ces branches latéra- les ( 2,3) sont lisses, ou granuleuses, et peuvent être 5 légèrement éffilées à leur extrémité libre ( 7,8), afin de faciliter leur insertion lors de l'implantation de l'agrafe à la température martensitique, au niveau des tissus osseux de la fracture De manière connue, et selon les applications thérapeutiques particulières, la10 longueur des branches ( 2,3) peut être identique voire différente. Selon une caractéristique fondamentale de l'inven- tion, l'agrafe est réalisée en un matériau martensitique thermo-élastique, répondant aux critères de biocompati- bilité requis Typiquement, ce matériau martensitique est constitué par un alliage nickel-titane ou un alliage à base de cuivre d'aluminium et de zinc. La température martensitique Ms du matériau est typiquement voisine de 10 C A cette température, les branches latérales ( 2,3) d'une part et la base de rac- cordement ( 1) d'autre part subissent des déformations répétées afin d'induire un effet de mémoire de forme,25 qui sera restitué lors du franchissement du seuil de température austénitique à savoir typiquement 25 C. Cette mémoire de forme peut être acquise par les diffé- rents éléments, à savoir branches latérales et base de raccordement en leur donnant une forme particulière à30 une température supérieure à la température de transfor- mation austénitique As, puis en leur donnant une autre forme et notamment une forme droite à une température inférieure à la température de transformation martensi- tique En répétant un certain nombre de fois ces trans- formations mécaniques, une mémoire de forme rectiligne, respectivement pour la base de raccordement et les bran- ches latérales à une température inférieure à la tempér- ature martensitique, et une mémoire de forme ondulée, telle que représentée sur la figure 2 pour la base de 5 raccordement avec les branches latérales se rapprochant pour une température supérieure au seuil austénitique, sont obtenues. Dans une forme de réalisation particulière, l'agrafe est monobloc Néanmoins, dans une autre forme de réalisation on peut concevoir que les branches laté- rales ( 2,3) soient rapportées, et ce par tout moyen connu, sur la base de raccordement ( 1). Dans une autre forme de réalisation, représentée sur les figures 5 et 6, la base de raccordement est constituée de trois parties, à savoir deux parties ex- trêmes ( 4,5) de profil donné, et une partie intermédiai- re ( 6) de section inférieure, joignant ces deux parties. 20 De la sorte, on peut ainsi donner une mémoire de forme uniquement à cette partie intermédiaire, mémoire de forme ondulée, telle que représentée à la figure 6. Cette ondulation de la section intermédiaire ( 6) peut s'effectuer dans le plan général de la base de raccorde-25 ment ( 1), tel que représenté dans la figure 6, ou dans un autre plan, et notamment dans un plan perpendiculaire au plan général de la dite base ( 1) Cette ondulation de la section intermédiaire ( 6) induit un raccourcissement de la base de raccordement ( 1) de l'agrafe, et par voie30 de conséquence une compression dynamique de la fracture à ce niveau On peut observer sur les figures 3, 4, 5 et 6, que la longueur 1 de la section de jonction ( 6) lors- qu'elle est rectiligne, c'est à dire, à une température inférieure à la température de transformation martensi-35 tique Ms, se réduit à la longueur 1 ' ture supérieure à la température de transformation aus- ténitique Cette réduction entraine la réduction de la longueur totale L de la base de raccordement à une va- leur L' Lorsque la base de raccordement ( 1) atteint une certaine longueur, il peut être nécessaire de solidari- ser celle-ci à l'os à réparer On réalise cette solida-10 risation au moyen de vis,que l'on insère dans l'os au travers d'orifices traversants ( 9,10) ménagés dans celle-ci au voisinage de ses extrémités (voire figure 3 6). En d'autres termes, l'agrafe conforme à l'invention permet d'obtenir un double effet de compression et ce tant au niveau intramédulaire, par l'intermédiaire des branches latérales ( 2,3) dont les extrémités ( 7, 8) se rapprochent, qu'au niveau externe à la surface même de20 l'os, au niveau de l'os cortical En outre, compte-tenu de la déformation des extrémités des branches latérales de l'agrafe, celle-ci est auto-rétentive. Pour sa mise en place, on porte l'ensemble de l'agrafe à une température inférieure à la température de transformation martensitique A cette température, la base de raccordement ( 1) et les deux branches latérales ( 2,3) sont rendues rectilignes, lesdites branches étant globalement perpendiculaires à la base de raccordement ( 1) On implante alors l'agrafe en position rectiligne de part et d'autre du foyer de la fracture, et ce par compaction, des pré-trous ayant été préalablement réali- sés par le chirurgien La température du corps humain étant supérieure à la température austénitique, l'agrafe se déforme et adopte une forme définie par la mémoire de forme déjà acquise On observe d'une part un raccourcis- sement de sa base de raccordement, et d'autre part un rapprochement des extrémités libres ( 7,8) de ses bran- ches latérales ( 2,3), conduisant outre à un double effet 5 de compression déjà mentionné, à un résultat d'auto- rétention de l'agrafe. Ainsi, aussi longtemps que la température de l'agrafe reste supérieure à la température austénitique, l'agrafe reste solidement implantée au niveau de l'os. Pour ôter l'agrafe, il suffit de refroidir l'agrafe à une température inférieure à la température de transfor- mation martensitique, et ce par tout moyen quelconque. On peut ainsi retirer l'agrafe en douceur, sans risque15 de générer des traumatismes osseux. On a représenté dans les figures 3 et 4, une plaque d'ostéosynthèse, d'un type tout à fait similaire à la base de raccordement ci-dessus décrite Cette plaque,20 comporte nottament des orifices traversants ( 9, 10), destinés à permettre sa fixation au moyen de vis sur l'os à réparer Comme dans le cas précédent, à une tem- pérature supérieure à la température austénitique, la section intermédiaire se réduit d'une longueur 1 à une25 longueur 1 ' Dans une autre forme de réalisation plus particu- lièrement décrite dans les figures 7 et 8, l'extrémité libre ( 7,8) de chacune des branches latérales de l'agra- fe est éduquée pour augmenter sa surface dans le plan contenant chacune des dites branches (figure 8), à une température supérieure à la température austénitique. Cet élargissement ( 11,12) permet ainsi d'augmenter la35 surface d'appui desdites extrémités au niveau de l'os spongieux, et ainsi d'améliorer la compression dynamique "interne" à l'os à réparer. Dans une autre forme de réalisation décrite en liaison avec les figures 9 et 10, plus particulièrement adaptée au genou, l'une des branches latérales ( 3) est constituée de trois sections ( 13,14,15), chacune d'entre 5 elles étant rectiligne à une température inférieure à la température de transformation martensitique A une telle température, la première section ( 13) est légèrement écartée par éducation, de la verticale, et ce d'une valeur voisine de 15 degrés En revanche, la direction de la troisième section ( 15) est globalement perpendicu- laire à la base de raccordement ( 1) de l'agrafe Elles sont reliées entre elles par une deuxième section ( 14), sensiblement parallèle à la dite base ( 1) En outre, la troisième section ( 15) présente à son extrémité une15 fente longitudinale ( 16), s'étendant sur quelques milli- mètres, typiquement dix millimètres. La première section ( 13) reçoit une éducation de mémoire de forme telle, qu'à une température supérieure à la température austénitique, elle se rapproche de l'autre branche latérale ( 2), et devient globalement perpemdiculaire à la base de raccordement ( 1), induisant par voir de conséquence, un rapprochement des autres sections ( 14,15) de la dite branche ( 2).25 La troisième section ( 15) reçoit également une éducation de mémoire de forme, et ce à deux niveaux. Tout d'abord, à une température supérieure à la tempéra- ture austénitique, ladite troisième section ( 15) se30 rapproche de la branche latérale ( 2), et ce afin d'in- duire un effet de compression dynamique, similaire à celui décrit dans les exemples précédents Ensuite, à une telle température, les deux zones ( 17,18) définies par la fente ( 16) au niveau de l'extrémité ( 8) de cette35 section s'écartent l'une de l'autre dans le plan de ladite section ( 15), afin d'induire un effet de réten- tion à ce niveau. On peut également prévoir, pour cette forme de réalisation, de ménager des orifices traversants (non représentés) d'une part sur la base de raccordement ( 1), et d'autre part sur la deuxième section ( 14) de la bran- che latérale, afin de permettre une fixation plus impor- tante de l'agrafe sur son lieu d'implantation. Les plaques et agrafes d'ostéosynthèse conformes à l'invention, se révèlent parfaitement adaptées aux rôles qui leur sont assignés, et notamment, à générer un dou- ble effet de compression dynamique au niveau des fractu- res osseuses. REVENDICATIONS 1/ Plaque d'ostéosynthèse réalisée en un alliage martensitique thermoélastique, dont les températures de transformation sont: température de transformation martensitique Ms inférieure à 100 C; température de transformation austénitique As supérieure à 15 ' C; caractérisée en ce qu'elle est éduquée pour se présenter sous forme rectiligne à une température inférieure à la température de transformation martensitique Ms du maté- riau qui la compose, et sous forme ondulée, induisant un raccourcissement de sa longueur, à une température15 supérieure à la température de transformation austéniti- que As dudit matériau. 2/ Plaque d'ostéosynthèse selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte au voisinage de chacune de ses extrémités un orifice traversant ( 9,10), destiné à permettre la solidarisation de la plaque au moyen de vis dans l'os à réparer. 3/ Plaque d'ostéosynthèse selon l'une des revendi- cations 1 et 2, caractérisée en ce que seule une portion ( 6) de ladite plaque est éduquée. 4/ Plaque d'ostéosynthèse selon la revendication 3, caractérisée en ce que la portion éduquée ( 6) de la plaque est de section inférieure à la section totale de ladite plaque. / Agrafe d'ostéosynthèse comportant deux branches ( 2,3), destinées à être insérées de part et d'autre du foyer de la fracture de l'os à réparer, lesdites bran- ches ( 2,3) étant éduquées pour se déformer et notamment se rapprocher sous l'effet de la température, au-dessus de la température de transformation austénitique As, lesdites branches étant reliées par une base de 5 raccordement ( 1), caractérisée en ce que ladite base est constituée par une plaque selon l'une des revendications 1 à 4. 6/ Agrafe d'ostéosynthèse selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle est monobloc 7/ Agrafe d'ostéosynthèse selon la revendication 5, caractérisée en ce que les branches ( 2,3) sont rappor- tées sur la base de raccordement ( 1).15 8/ Agrafe d'ostéosynthèse selon l'une des revendi- cations 5 à 7, caractérisée en ce que les extrémités libres ( 7,8) des branches latérales ( 2,3) de l'agrafe sont également éduquées pour augmenter leur surface dans20 le plan général les contenant à une température supé- rieure à la température austénitique 9/ Agrafe d'ostéosynthèse selon l'une des revendi- cations 5 à 7, caractérisée en ce que l'une des branches latérales ( 3) est constituée d'au moins trois sections, respectivement: une première section ( 13), contig e à la base de raccordement ( 1), éduquée pour s'écarter de l'autre branche latérale ( 2) à une température inférieure à la30 température martensitique, et pour se rapprocher de cette dite branche latérale ( 2) à une température supér- ieure à la température austénitique, une troisième section ( 15), éduquée pour que sa direction soit globalement perpendiculaire à la base de raccordement ( 1) à une température inférieure à la tem- pérature martensitique, et pour s'écarter de l'autre branche latérale ( 2) à une température supérieure à la température austénitique, lesdites première ( 13) et troisième section ( 15) étant en outre raccordées par une deuxième section ( 14), glo- balement parallèle à la base de raccordement ( 1). 10/ Agrafe d'ostéosynthèse selon la revendication ( 9), caractérisée en ce que l'extrémité libre ( 8) de la troisième section ( 15) est fendue ( 16) longitudinale- ment, les deux zones ( 17,18) ainsi définies étant édu- quées pour rester parallèles et dans le prolongement de10 ladite troisième section ( 15) à une température infé- rieure à la température martensitique, et pour s'écarter dans le plan de ladite section à une température supé- rieure à la température austénitique.