Brevet FR2671717A1 — publié le 19920724

"Piton à expansion pour la fixation d'une prothèse ligamentaire sur la paroi corticale d'un os" L'invention a trait à un piton pour ancrer une extrémité de prothèse ligamentaire sur la paroi corticale d'un os, comprenant un fût généralement cylindrique propre à s'engager dans une perforation pratiquée dans la paroi corticale et une vis apte à s'enfoncer dans un alésage axial du fût pour expanser radialement celui-ci et le bloquer dans la perforation, la prothèse étant passée autour du fût et plaquée sur l'os par une virole coiffant en bout le fût. Il va de soi qu'une prothèse ligamentaire, généralement constituée par une mèche ou une tresse d'un textile physiologiquement compatible à haute ténacité, doit être fixée sur les os, naturellement reliés par un ligament que la prothèse doit remplacer, au voisinage des points d'insertion du ligament d'origine. Bien que les prothèses soient très généralement prévues pour être réhabitées par de l'os néoformé pour constituer, à long terme, un ancrage secondaire analogue à l'ancrage naturel du ligament, il convient d'assurer un ancrage primaire par des organes allogènes, ne serait-ce que pour permettre la constitution des tissus néoformés. On a utilisé, pour réaliser un ancrage primaire, des vis autotaraudeuses, classiques pour la fixation de prothèses osseuses. Une rondelle ou virole placée sous la tête de la vis venait plaquer la prothèse ligamentaire sur l'os, pour favoriser la réhabitation. Toutefois, la tension nécessaire de la prothèse venait solliciter la vis transversalement à son axe, qui avait tendance à se disposer de biais par rapport à la normale à la paroi corticale, d'autant que le peu d'épaisseur de la paroi corticale accentuait la tendance de la vis à se disposer de biais. De plus, la faible épaisseur de la paroi corticale, ne permettait de faire participer à la fixation qu'un petit nombre de filets de la vis autotaraudeuse, filets dont le pas, d'ailleurs, est relativement grand eu égard aux propriétés mécaniques du cortex. La fiabilité des ancrages était insuffisante. On s'est tourné, alors, vers des pitons d'ancrage calqués sur les dispositifs utilisés pour fixer des organes divers sur des parois de bâtiments. Ces dispositifs étaient de deux sortes - les uns, convenant de préférence pour des parois pleines, comportent une cheville légèrement tronconique en matériau élastique, avec un orifice axial dans lequel la pénétration d'une vis, à section croissant de la pointe à la tête provoque une expansion radiale de la cheville, qui se bloque dans la perforation, pratiquée dans la paroi pour le logement de la cheville - les autres, prévus particulièrement pour des parois alvéolées, avec des cloisons minces délimitant les alvéoles, comportent un fût métallique tubulaire à paroi mince, dont l'extrémité antérieure, enfoncée dans une perforation, présente des fentes longitudinales et une tranche antérieure taraudée ; l'extrémité postérieure, évasée en virole, présente un trou lisse dans lequel passe une vis qui s'engage dans l'extrémité antérieure taraudée. En serrant la vis, dont la tête porte sur la tranche postérieure, la traction de la vis sur l'extrémité antérieure du fût provoque un épanouissement en toupie des segments de fût entre les fentes, qui viennent ainsi serrer la paroi mince entre la toupie et la virole. Or, en fait, ni les uns, ni les autres de ces dispositifs ne conviennent réellement pour se fixer sur la paroi corticale d'un os. Les dispositifs à cheville élastique résistent mal aux efforts parallèles à la surface du cortex en raison de l'élasticité de la cheville et du manque de profondeur de la perforation dans la paroi corticale résistante. Les dispositifs à expansion en toupie présentent l'inconvénient d'occuper, lors du serrage notamment, une place importante dans la cavité médullaire en arrière du cortex, avec une atteinte à l'intégrité de la moelle sur un volume non négligeable ; de plus, l'interface entre cavité médullaire et cortex est constituée d'os spongieux, mécaniquement peu résistant, et sur lequel l'épanouissement en toupie ne trouve pas un appui sûr. Pour pallier ces inconvénients, l'invention offre un piton pour ancrer une extrémité de prothèse ligamentaire sur la paroi corticale d'un os, comportant un fût généralement cylindrique propre à s'engager dans une perforation pratiquée dans la paroi corticale, et une vis apte à s'enfoncer dans un alésage axial du fût pour expanser radialement celui-ci et le bloquer dans la perforation, la prothèse étant passée autour du fût et plaquée sur l'os par une virole coiffant en bout le fût, caractérisé en ce que vis, fût et virole étant exécutés en métal physiologiquement acceptable, avec la virole d'une pièce avec le fût, l'alésage est taraudé au pas de la vis depuis la virole jusqu'à une section droite médiane au-delà de laquelle il se rétrécit à un diamètre inférieur au diamètre à fond de filet de la vis, tandis que celle-ci possède une pointe en cône effilé, le fût présentant des fentes qui s'étendent dans des plans passant par l'axe depuis une tranche d'extrémité du fût à l'opposé de la virole, jusqu'à une section droite intermédiaire entre la section droite médiane et la virole. Avec cette structure, le fût peut être enfoncé sans jeu notable dans la perforation pratiquée dans le cortex jusqu'à appui intime de la prothèse par la virole contre l'os, après quoi l'enfoncement de la vis par rotation dans le taraudage de l'alésage engage la pointe conique de vis dans la partie rétrécie de l'alésage au-delà de la section médiane; les segments de fût entre les fentes sont sollicités en écartement, depuis l'extrémité des fentes dans la section intermédiaire jusqu'à la tranche d'extrémité du fût. L'expansion du fût va donc croissant de la section intermédiaire vers la tranche d'extrémité.Le maintien du piton dans la perforation résulte simultanément d'une poussée radiale en expansion sur la partie profonde de la perforation dans le cortex, débouchant dans la cavité médullaire, et d'un appui longitudinal des segments écartés sur le débouché de la perforation dans la cavité médullaire. On peut ainsi obtenir une fixation sûre, résistante et sans jeu, avec le minimum de dégradation de l'os, et de contraintes anormales du cortex. De préférence, le piton sera de dimensions telles que, enfoncé dans la perforation de la paroi corticale jusqu'à appui de la prothèse sur l'os par la virole, les sections droites dites médiane et intermédiaire sont respectivement au-delà et en deçà de la surface interne de la paroi corticale. En raison de cette disposition, le blocage par expansion radiale, qui commence avec l'origine des fentes, se produit dans la partie profonde de la perforation. Par ailleurs, la sollicitation en écartement produite par la pénétration de la vis dans la partie rétrécie de l'alésage s'exerce dans la section droite médiane, avec une amplitude d'écartement dans cette section liée positivement à la différence des diamètres de la vis et de l'alésage rétréci, tandis que l'amplitude d'écartement peut être compensée partiellement par une déformation des segments de fût, à l'écart de la section médiane. Les contraintes de la paroi corticale suivant la perforation sont ainsi partiellement limitées puisque l'écartement à amplitude imposée se produit dans la cavité médullaire. De préférence le fût, entre la virole et la section droite médiane, présente sur sa surface extérieure des saillies annulaires propres à s'opposer à une extraction du fût hors de la perforation. On comprendra que ces saillies s'incrusteront à force dans la surface de la perforation avantageusement ces saillies seront tronconiques, avec le sommet du cône dirigé dans le même sens que la tranche d'extrémité du fût. Cette disposition facilite l'enfoncement du fût dans la perforation, et retient efficacement ce fût contre des efforts d'extraction. En disposition préférée, la virole comporte une surface d'appui plane du côté du fût, et, du côté opposé, un bord arrondi autour d'une cuvette centrale. Cette dernière permet d'amener la tête de vis au contact de la virole, sans que l'amorce du filetage sous la tête ne se coince dans le taraudage. Des caractéristiques secondaires et les avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 représente en coupe un piton selon l'invention la figure 2 représente le piton selon l'invention, en première phase de l'ancrage d'une prothèse ligamentaire la figure 3 représente le piton de la figure 2, en phase définitive d'ancrage, après expansion. Selon la forme de réalisation choisie et représentée sur les figures, le piton 1 est exécuté en acier inoxydable implantable 316 L et comporte, d'une pièce, un fût 10 généralement cylindrique, et une virole 11 formant tête. La virole 11 présente, du côté du fût 10, une face plane lla, et, du côté opposé au fût, une cuvette centrale 18, entourée d'un bord arrondi llb. Au centre de la cuvette 18 débouche un perçage taraudé 17, dirigé suivant l'axe du fût 10. Ce fût 10 est percé axialement de part en part, avec le taraudage 17 de la virole 11 jusqu'à une section droite médiane 13, et, de la section droite 13 jusqu'à une tranche d'extrémité 12a, du côté opposé à la virole, un alésage lisse 12 rétréci, par rapport au taraudage 17, à un diamètre inférieur au diamètre en fond de filet d'une vis 2, qui s'engage dans le taraudage 17. Le fût 10 comporte, sur la surface extérieure entre la virole 11 et la section médiane 13, des saillies annulaires étagées 14, conformées en troncs de cône dont le sommet est dirigé dans le même sens que la tranche d'extrémité 12a, et dont l'angle au sommet n'est que de quelques 10 degrés. Cette surface annelée est conçue pour pouvoir s'enfoncer relativement aisément dans une perforation calibrée dans une substance solide relativement tendre, comme le cortex d'un os, et offrir une résistance nettement plus élevée à l'arrachement. Le fût 10 comporte en outre quatre fentes longitudinales 15, situées par deux dans deux plans passant par l'axe du fût et orthogonaux entre eux ; ces fentes 15 débouchent dans la tranche d'extrémité 12a, et s'étendent vers la virole 11 jusqu'à une section droite 16 intermédiaire entre la section médiane 13 et la virole 11, de sorte qu'elles entament le taraudage 17 sur une certaine longueur vers sa partie inférieure qui s'achève à la section médiane 13. Le piton 1 est complété par une vis 2 également en acier inoxydable implantable 316 L, avec une tige 20 filetée au même pas que le taraudage 17 dans lequel elle s'engage. Cette tige 20 se termine en cône 21, de demiangle au sommet de l'ordre de 200. En fait ce cône 21 est tronqué à son extrémité à une section dont le diamètre est nettement inférieur à celui de l'alésage 12, car son rôle sera d'écarter les segments de fût entre les fentes 15, ce pourquoi la présence d'une pointe aiguë est inutile. La vis 2 présente une tête bombée 22, dont le diamètre est au moins égal à celui de la cuvette 18. Dans cette tête 22 sont ménagés deux trous cylindriques 23, d'axes parallèles à l'axe de la tige 20, et symétriques par rapport à cet axe de tige. Dans ces trous s'engageront deux pions cylindriques en saillie de l'extrémité d'un tournevis adaptée à la tête bombée 22, de façon que la vis puisse être enfoncée à force dans le taraudage 17 ou retirée de celui-ci sans que la tête de vis 22 échappe au tournevis. La tige 20 de la vis 2 est de longueur telle que, engagée dans le taraudage 17 jusqu'au contact du cône 21 avec l'entrée de l'alésage rétréci 12, la tête 22 reste écartée de la virole 11 d'une distance qui correspond au moins à la longueur du cône 21 (voir figure 2). Pour la fixation d'une prothèse ligamentaire 3 sur le cortex 4 d'un os, on se référera aux figures 2 et 3. La vis 2 étant engagée dans le taraudage 17 jusqu'à butée du cône 21 sur l'entrée de l'alésage rétréci 12, on écarte les fils de trame et chaîne de la prothèse 3, à l'aide d'un outil analogue à un épissoir, pour ménager une ouverture où pénètrera le fût 10 du piton 2, à un emplacement approprié. On a pratiqué, au foret, une perforation 40 dans la paroi corticale 4 de laos, à un diamètre correspondant au diamètre du fût 10 du piton 1, dans sa partie cylindrique comprise entre la tranche d'extrémité 12a et la section médiane 13. On engage l'extrémité du fût 10 dans la perforation 40, puis en frappant axialement sur la virole 11 en portant suivant la périphérie de la cuvette 18, on engage la partie annelée 14 du fût dans le cortex jusqu'à serrer à fond la prothèse 3 entre la face externe 4a du cortex 4, et la partie plate lla de la virole, dans la position représentée figure 2.On voit sur cette figure que le piton 2 a des dimensions telles que la section médiane 13 est en saillie de la face interne 4b du cortex 4 dans la cavité médullaire, tandis que la section intermédiaire 16 n'émerge pas du cortex audelà de la paroi interne 4b. A ce moment, on engage les pions du tournevis dans les trous 23 de la tête, et on fait progresser à force la tige 20 de la vis 2 dans l'alésage 17, pour forcer le cône 21 dans l'alésage 12, ce qui a pour résultat d'écarter vers l'extérieur les segments de fût 10 entre les fentes 15. On remarquera que les couples de flexion des segments agissent entre la section médiane 13, où se produit l'effort d'écartement, et la section intermédiaire 16, où se terminent les fentes 15, et où se produit en conséquence l'effort résistant. On notera également que les parois du fût à hauteur du taraudage 17 sont relativement minces et se prêtent à la flexion. La progression de la vis est poursuivie jusqu'à butée de la tête 22 sur la virole 11. Ainsi, comme représenté figure 3, les segments de fût 10 entre la section médiane 13 et la tranche d'extrémité 12a sont droits et divergents, tandis qu'ils commencent à s'écarter depuis la section intermédiaire 16, en forçant sur la paroi de la perforation 40 dans le cortex 4, dans sa partie profonde voisine de la paroi interne 4b. On comprend ainsi que la fixation du piton est résistante et sans jeu, sans toutefois que les efforts d'expansion du piton risquent de faire éclater le cortex, d'autant que l'expansion se produit là où le cortex est le plus tendre, et sans que les déformations du piton dans la cavité médullaire provoquent des dommages sérieux dans cette région. On notera que les pions du tournevis peuvent dépasser la face inférieure de la tête 22, car ils trouvent leur dégagement dans la cuvette 18. De préférence, comme représenté figure 3, la vis 2 est maintenue en place, pour être sûr que le filetage intérieur du fût reste en bon état, et à l'abri d'un envahissement par des tissus, pour le cas où l'extraction du piton s'avérerait nécessaire. Pour fixer les idées, un piton typique comporte un fût 10 de diamètre 4 mm et une longueur de 14,5 mm, tandis que la virole 11 présente un diamètre de 13 mm et une épaisseur de 2,5 mm, et la cuvette centrale 18 un diamètre de 10 mm et une profondeur de 1 mm. Le taraudage axial 17 est au pas M3, et la section droite médiane 13, où se termine ce taraudage, est à 7,5 mm de la force plane de la virole lla. Le diamètre de l'alésage cylindrique 12 est de 1,7 mm. Les saillies annulaires tronconiques 14 ont un diamètre de grande base de 4,3 mm, un diamètre de petite base de 4 mm, et une étendue axiale de 1,5 mm. La longueur des fentes 15, de la tranche d'extrémité 12a à la section droite intermédiaire 16 est de 10,5 mm. La vis correspondante 2 possède une tige 20 au pas de M3 qui s'étend sur 10 mm et la pointe conique 21 a une longueur de 2,5 mm, et est tronquée au diamètre de 1 mm. La tête bombée 22 présente un diamètre extérieur de 10 mm et une épaisseur au sommet de 2,5 mm, et comporte deux trous 23 d'axe parallèle à celui de la tige et symétriques par rapport à celui-ci, avec un diamètre de 1,2 mm et un entraxe de 6 mm. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits mais en embrasse toutes les variantes d'exécution, dans le cadre des revendications. REVENDICATIONS 1. Piton pour ancrer une extrémité de prothèse ligamentaire sur la paroi corticale d'un os, comportant un fût généralement cylindrique propre à s'engager dans une perforation pratiquée dans la paroi corticale, et une vis apte à s'enfoncer dans un alésage axial du fût pour expanser radialement celui-ci et le bloquer dans la perforation, la prothèse étant passée autour du fût et plaquée sur l'os par une virole coiffant en bout le fût, caractérisé en ce que vis (2), fût (10) et virole (11) étant exécutés en métal physiologiquement acceptable, avec la virole (11) d'une pièce avec le fût (10), l'alésage (17) est taraudé au pas de la vis (2) depuis la virole (11) jusqu'à une section droite médiane (13) au-delà de laquelle il se rétrécit (12) à un diamètre inférieur au diamètre à fond de filet de la vis (2), tandis que celle-ci possède une pointe (21) en cône effilé, le fût (10) présentant des fentes (15) qui s'étendent dans des plans passant par l'axe depuis une tranche d'extrémité (12a) du fût (10) à l'opposé de la virole (11), jusqu'à une section droite (17) intermédiaire entre la section droite médiane (13) et la virole (11). 2. Piton selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il possède des dimensions telles que, enfoncées dans la perforation (40) de la paroi corticale (4) jusqu'à appui de la prothèse (3) par la virole (11) sur l'os, lesdites sections droites médiane (13) et intermédiaire (16) sont respectivement au-delà et en deçà de la surface interne (4#b) de la paroi corticale (4). 3. Piton selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fût (10) entre la virole (11) et la section droite médiane (13) présente, sur sa surface extérieure, des saillies annulaires (14) propres à s'opposer à une extraction du fût (10) hors de la perforation (40) de la paroi corticale (4). 4. Piton selon la revendication 3, caractérisé en ce que les saillies annulaires (14) sont tronconiques, avec leur sommet dirigé dans le même sens que la tranche d'extrémité (12#a). 5. Piton selon la revendication 1, caractérisé en ce que la virole (11), avec une surface d'appui plane (lla) du côté du fût (10), comporte, du côté opposé, un bord arrondi (lek) autour d'une cuvette centrale (18). 6. Piton selon la revendication 5, caractérisé en ce que la vis (2) possède une tête bombée (22) propre à couvrir la cuvette centrale (18) de la virole (11), avec deux trous (23) d'axes parallèles à l'axe de tige (20) et symétriques par rapport à celui-ci. 7. Piton selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fût (10) présente un diamètre de 4 mm et une longueur de 14,5 mm environ, la virole (11) présente un diamètre de 13 mm et une épaisseur de 2,5 mm environ, la vis, au pas M3 possède une tige (20) de 12,5 mm environ, pointe conique (21) comprise, la section droite médiane (13) est à 7,5 mm environ de la virole (11), tandis que la section droite intermédiaire (16) est à 10,5 mm environ de la tranche d'extrémité (12a). 8. Piton selon les revendications 2 et 7 prises conjointement, caractérisé en ce que les saillies annulaires (14) atteignent un diamètre de 4,3 mm environ.