Brevet FR2667784A1 — publié le 19920417

PROTHESE OSSEUSE La présente invention est relative au domaine de la prothèse chirurgicale et, plus particulièrement, de la prothèse interne. L'invention vise, plus spécifiquement, Les prothèses de réduction, consolidation, reconstitution ou renforcement des os. Dans le domaine ci-dessus, l'art antérieur connaît un grand nombre de prothèses différentes, dont Les conceptions sont, généralement, orientées en fonction de leur implantation ou de leur application sur Les os à consolider. Il existe, ainsi, une gamme de prothèses spécifiques, telles que Les plaques, Les vis-plaques, Les broches, Les tiges fémorales, etc. Ces différentes prothèses sont principalement, pour ne pas dire uniquement, réalisées en métal et constituent des corps étrangers qui peuvent être considérés comme ne faisant pas naStre fondamentalement de phénomènes de rejet. Cependant, l'un des problèmes essentiels devant être résolu réside dans la difficulté de réaliser une liaison intime et durable entre Les surfaces en contact d'une prothèse et d'un os. Il a toujours été recherché de favoriser cette liaison intime interfacielle, de manière à consolider réellement l'insertion, l'application ou l'implantation de la prothèse, en vue de former, avec l'os sur lequel ou auquel elle est adaptée, un ensemble mécaniquement résistant aux différentes contraintes supportées en activité. Dans ce but, il a été proposé d'interposer des liants et/ou durcisseurs, à base de compositions diverses, qui peuvent être dénommés sous le vocable commun de "ciments". Tel est, principalement, le cas des prothèses internes à caractère partiel ou total impliquant l'existence d'au moins une queue devant être introduite dans un canal médullaire. Bien que La pratique en la matière permette de disposer d'un recul de plusieurs années, voire plusieurs dizaines d'années, il ne peut pas encore être affirmé que cette solution apporte une résolution optimale et maximale du problème de liaison, tel qu'évoqué ci-dessus. D'autres propositions ont été faites consistant à préparer, d'une façon appropriée, la surface de la prothèse, au moins localement, de manière à lui conférer, par traitement mécanique ou par apport de matière, un état de surface jugé comme favorable à l'établissement dans le temps d'une reconstitution osseuse comblant L'interface entre L'os et la prothèse pour assurer une solidarisation efficace. A titre d'exemple, il peut être citée l'existence d'un revêtement formant des reliefs constitués de billes, de stries, d'écailles, d'éponges, qui sont agglomérées en une ou plusieurs couches sur la prothèse ou, plus particulièrement, la partie de cette dernière devant coopérer avec l'os. L'expérience en la matière permet de considérer que Les revêtements du type à reliefs présentent, à moyen ou à Long terme, une mauvaise réhabilitation de l'os et de la liaison avec La prothèse. En tant que revêtement estimé favorable à une bonne liaison interfacielle, il convient de citer aussi Les revêtements à base d'hydroxy-apatite rapportés sur Les prothèses pour favoriser une liaison intime avec la repousse osseuse de l'os concerné. Il semblerait que de tels revêtements soient plus à même de donner, à court terme, des résultats acceptables. Il semblerait, toutefois, que de tels revêtements présentent un risque de résorption dans le temps induisant des probLèmes de solidité de L'ancrage. La présente invention vise à répondre au problème général posé en proposant une nouvelle prothèse osseuse et, plus particulièrement, un nouveau revêtement d'une telle prothèse susceptible d'être réalisée sous forme de plaques, de broches, de tiges ou, principalement, d'implants. L'invention part de la connaissance que l'os humain, lorsqu'il est sollicité en charge, a tendance à activer son ostéogénèse, alors que l'os sans sollicitation a tendance, au contraire, à se résorber. Il a été, par ailleurs, mis en évidence que l'os convenablement sollicité possède des faisceaux, dits d'ostéones, qui traduisent des lignes de force le long desquelles s'établissent Les contraintes appliquées à l'os. Il est à considérer que l'activation de l'ostéogenese sous charge est favorisée le long de ces faisceaux dont L'existence et la localisation sont maintenant parfaitement connues pour Les os du corps humain. L'invention part de cette connaissance et se rapporte à une prothèse osseuse conçue pour favoriser l'établissement d'une liaison intime d'ancrage avec l'os à réduire, consolider ou reconstituer, sans faire intervenir la présence obligatoire d'un "ciment". Pour atteindre L'objectif ci-dessus, la prothèse osseuse selon L'invention, réalisée en métal et comportant au moins une partie possédant au moins une zone de sa surface destinée à être placée et maintenue en contact avec le tissu compact ou spongieux d'un os à consolider, reconstituer ou renforcer, est caractérisée en ce que - ladite partie est réalisée en forme de façon compLémentaire à l'emplacement osseux auquel elle doit être adaptée, - et Ladite zone de surface possède un état poreux composé de trous borgnes organisés selon une implantation correspondant aux lignes de force traduisant le faisceau d'ostéone local dudit emplacement. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de L'invention. La fig. 1 est une vue schématique, partie en coupe, d'un os humain de type long illustrant certaines caractéristiques mises en oeuvre par l'objet de L'invention. La fig 2 est une éLévation latérale d'une prothèse complémentaire à l'os illustré par la fig 1. La fig. 3 est une vue en plan montrant, à plus grande échelle, une caractéristique de l'objet de L'invention. La fig 4 est une coupe, à plus grande échelle, prise sensiblement selon la ligne IV-IV de la fig 3. L'invention se base, principalement, sur une caractéristique physique des os du corps humain, telle qu'illustrée par la fig 1. Selon cette figure, l'os représenté est un os long, désigné dans son ensemble par la référence 1, comprenant une diaphyse 2 et une épiphyse 3. Dans l'illustration selon la fig. 1, l'os long est un fémur et L'épiphyse 3 représente L'épiphyse supérieure comprenant, à partir du grand trochanter 4 et du petit trochanter 5, un col 6 prolongé par une tête de fémur 7. L'épiphyse 3 se caractérise par l'existence localisée d'un certain nombre de faisceaux d'ostéones constitués par des traits continus à la fig. 1 et pouvant être définis par le système ogival intertrochantérien 8, Les systèmes ogivaux cervicotrochantériens 9 et 10 et le système éventail de sustentation de DeLbet 11. Les informations ci-dessus ne sont données qu'à titre indicatif et illustratif de l'objet de L'invention. En effet, L'invention s'appuie sur l'existence de faisceaux d'ostéone qui possèdent, bien évidemment, une localisation et une conformation de Lignes de force spécifique à chaque os. Une prothèse selon L'invention, destinée à être implantée dans L'os, et notamment dans le canal médullaire 16, par exemple après enlèvement de La tête de fémur 7, à partir du plan P-P', présente une forme complémentaire à l'emplacement osseux auquel elle doit être adaptée. Dans le cas présent, la prothèse comprend une tige 17 s'étendant de façon coudée à partir d'une embase 18 prolongée à L'opposé de la tige 17 par un col 19 formant ou supportant de façon rapportée, une tête sphérique 20 destinée à remplacer la tête de fémur 7. L'intervention, ainsi que cela est connu, consiste à ménager, à partir du plan d'appui P-P' correspondant à La section du col 6, une surface d'application pour L'embase 18, ainsi qu'un évidement dans le canal médullaire 16 apte à recevoir la tige 17. Pour favoriser la liaison intime entre La tige 17 et l'os, avec étabLissement d'une repousse osseuse à même d'établir un ancrage positif avec la surface de la tige 17, il est prévu, selon L'invention, de munir cette dernière d'au moins un revêtement poreux 21, au moins situé sur une zone ou partie de la surface de La tige 17 correspondant à La présence d'un ou plusieurs réseaux ou faisceaux d'ostéones. Dans le cas présent, la tige 17 comporte, sur sa surface périphérique, un premier revêtement poreux 21a destiné à correspondre au système ogival inter-trochantérien 8 et un second revêtement 21b destiné à correspondre à la partie de l'éventail de sustentation de Delbet 11 subsistant en deçà du plan P-P' de sectionnement de la tête de fémur 7. Les revêtements 21a et 21b sont réalisés de semblable façon et, pour cette raison, la description qui suit est faite de façon générale. Le revêtement poreux 21, qui peut être exécuté à partir de la surface extérieure de la prothèse, directement dans la matière constitutive de cette dernière ou, encore, dans une matière de revêtement, consiste, comme cela est illustré par Les fig. 3 et 4, à réaliser, à partir de la surface extérieure et selon une orientation correspondant aux lignes constitutives du faisceau d'ostéone concerné, ainsi qu'en une localisation sur la tige 17 choisie pour correspondre à l'emplacement dudit faisceau après adaptation ou implantation, des trous borgnes 22 implantés en lignes, paraLLèLement aux lignes de force L qui sont, à titre d'exemples, schématisées par Les traits mixtes de La fig. 3.Il doit être considéré que Les lignes L ne fournissent pas une exacte traduction des lignes constitutives des faisceaux d'ostéone, mais représentent simplement des définitions directionnelles leur correspondant. Ainsi, au sens de L'invention, il n'est pas absolu que Les trous 22 soient pratiqués sur des lignes L dont l'écartement relatif E correspond à celui des lignes constitutives des faisceaux d'ostéone, étant donne qu'en pratique une telle rigueur ne peut être assurée. L'essentiel est de considérer que l'implantation des trous 22 s'effectue sur la prothèse selon un schéma représentatif général de l'implantation des faisceaux d'ostéone auxquels Les revêtements doivent correspondre après adaptation de la prothèse. Il peut donc, à cet égard, s'agir d'une implantation de trous borgnes 22 effectuée rigoureusement à intervales constants ou non ou, encore, selon un appareil ordonné en alignement selon Les lignes L1 et L2 ou en quinconce selon Les lignes L3 et L4. IL peut être considéré que L'écartement E entre deux lignes L est, de préférence, de L'ordre de 0,5 à 5 millimètres. Les trous 22 sont pratiqués, par tout moyen convenable, pour posséder, en section droite transversale, des diamètres compris entre 30 micromètres à 2 millimètres et pour posséder une longueur L comprise entre 0,05 mm et 5 mm. Les trous 22 sont pratiqués de manière que leur axe longitudinal 23 fasse, par rapport au plan local p de la surface à partir de laquelle ils sont pratiqués, un angle a pouvant être compris entre 20 et 400. L'orientation de l'axe 23 est choisie pour que l'angle a se présente de façon fermée par rapport à la paroi de L'os 1 lorsque la prothèse doit être implantée par introduction dans un sens d'engagement figuré par la flèche fl Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'objet de L'invention est donc de réaliser, sur une partie au moins d'une prothèse et sur au moins une zone de la surface de cette partie, un revêtement poreux à base de trous borgnes qui sont implantés relativement, selon une organisation en ligne correspondant à la disposition des travées ou faisceaux osseux de contraintes présentés localement par la partie de l'os devant être appareillée. De tels revêtements peuvent donc être réalisés de toute manière appropriée, à partir du moment où ils répondent aux conditions ci-dessus, en étant exécutés directement dans la matière constitutive de la prothèse ou, encore, dans tout revêtement à caractère métallique ou non mais, dans tous Les cas, biocompatible, qu'il peut être envisagé d'adapter sur une prothèse. La réalisation d'un tel revêtement poreux peut être assurée en faisant intervenir un traitement de surface à base d'un laser YAG cinq axes, à même d'exécuter successivement chacun des trous 22. La présence des trous 22, leur concentration qui est, de préférence, voisine de 1 à 30 trous/cm2, ainsi que leur orientation et leur section particulière, permettent une repousse osseuse par réhabitation et occupation progressive, au fur et à mesure de l'ostéogénèse stétablissant, préférentiellement, sous charge le long des travées osseuses constitutives des faisceaux d'ostéone localisés. Une liaison intime interfacielle, avec ancrage réel, peut donc intervenir rapidement dans le temps pour fournir une implantation ou une adaptation parfaitement solides et résistantes mécaniquement. La présence des trous 22 ntest, toutefois, pas exclusive d'une utilisation des prothèses de manière traditionnelle. En effet, la faible section droite transversale ouverte des trous n'interdit pas L'usage ou la mise en place ou l'implantation de la prothèse selon des conditions traditionnelles faisant intervenir la présence d'un liant ou d'un ciment, étant donné que Les composants de ce dernier sont, la plupart du temps, à base de produits pulvérulents dont la granulométrie moyenne interdit l'occupation complète des volumes délimités par Les trous 22. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS : 1 - Prothèse osseuse réalisée en métal et comportant au moins une partie (17) possédant au moins une zone de sa surface destinée à être placée et maintenue en contact avec Le tissus compact ou spongieux d'un os à consolider, reconstituer ou renforcer, caractérisée en ce que - ladite partie est réalisée en forme de façon complémentaire à L'empLacement osseux auquel elle doit être adaptée, - et ladite zone de surface possède un état poreux (21) composé de trous borgnes (22) organisés selon une implantation correspondant aux lignes de force (L) traduisant le faisceau d'ostéone local dudit emplacement. 2 - Prothèse osseuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que Les trous borgnes (22) sont ménagés pour que l'axe longitudinal (23) de chacun fasse, avec le plan local (p) de la surface à partir de laquelle il est ménagé, un ange (a) compris entre 20 et 400. 3 - Prothèse osseuse selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'axe longitudinal (23) des trous borgnes est orienté pour que l'angle (a) soit fermé, en considération du sens d'insertion (f1) de la partie de prothèse dans une cavité ou un canal de l'os. 4 - Prothèse osseuse selon L'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que Les trous (22) possèdent une section droite transversale comprise entre 30 micromètres et 2 millimètres. 5 - Prothèse osseuse selon L'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que Les trous (22) possèdent une profondeur axiale comprise enre 0,05 et 5 mm. 6 - Prothèse osseuse selon L'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que Les trous (22) sont ménagés selon des lignes (L). 7 - Prothèse osseuse selon la revendication 6, caractérisée en ce que Les lignes (L) présentent un écartement compris entre 0,5 et 5 millimètres. 8 - Prothèse osseuse selon L'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que Les trous (22) sont pratiqués selon un appareil ordonné. 9 - Prothèse osseuse selon L'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que Les trous (22) sont pratiqués dans un revêtement de surface habillant la partie de prothèse. 10 - Prothèse osseuse selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que Les trous sont pratiqués dans la matière constitutive de la partie de la prothèse.