Brevet FR2663839A1 — publié le 19920103

PROTHESE DE GENOU. L'invention concerne une prothèse de genoux. ll existe déjà un certain nombre de dispositifs de ce type mais aucun, jusqutà maintenant, n'a pu répondre à toutes les situations d'usure croissante. Tous les fabricants de prothèses ont cherché à reproduire aussi fidèlement que possible l'articulation concernée, tant dans son architecture que dans son fonctionnement: axe physiologique de mouvement, répartition des charges, etc. Ceci est vrai pour toutes les articulations et donc pour celle du genou, plus particulièrement concernée par la présente invention. La fonction du ou des ménisques est fondamentale. C'est ainsi que Particulation temporo-maxilaire possède un ménisque intraarticulaire qui établit une concordance entre la surface maxilaire éllipsolde convexe et la surface temporale convexe concave. L'articulation du genou pour sa part possède deux pièces intermédiaires mobiles: les ménisques. D'où l'idée pour les prothèses d'articulation de mettre en oeuvre des pièces intermédiaires de substitution mobile. Dès les années 1964, de telles pièces mobiles intermédiaires sont utilisées pour les arthroplasties. On peut citer par exemple les cupules convexes concaves concentriques utilisés dans les prothèses de hanche. Parmi les prothèses de genoux les plus récentes, on peut citer la prothèse décrite dans le brevet français 2.290.883 déposé le 18 novembre 1974, et la prothèse décrite dans le brevet européen 0.021.421 déposé le 25 juin 1980 sous priorité du 02 juillet 1979. Ces deux prothèses mettent en oeuvre des pièces intermédiaires mobiles. Dans le cas de la première citée, il faut noter qu'elle est unicompartimentale. Elle ne règle donc que certains cas de délabrement du genou et n'est pas un système qui s'adapte aux lésions de gravité croissante. Elle peut certes être posée en prothèse bicompartimentale, mais alors il n'existe pas de bouclier trochleen pour faire face à une prothèse rotulienne. ll faut également noter, et c'est important, qu'elle ne peut être posée qu'en présence du ligament croisé antérieur intact et de ligaments latéraux non distendus. Enfin, elle ne présente aucune possibilité de réglage, une fois les coupes faites, si ce n'est de modifier l'épaisseur de la pièce mobile. Elle doit, de plus, être obligatoirement ancrée à ltos par du ciment. La seconde prothèse citée présente également un certain nombre de difficultés dont les principales sont énoncées ci-après: a) lors d'une pose en prothèse unicompartimentale, le principe du rail sur l'implant tibial impose une position extrêmement précise de la pièce fémorale alors que celleci n'est pas déterminable, car elle est fonction de la forme de l'os mais surtout de l'équilibre ligamentaire; b) la présence du ligament croisé antérieur est aussi indispensable lors de la pose en mode unicompartimental; c) il n'y a aucune possibilité de réglage une fois les coupes faites, si ce n'est de modifier l'épaisseur de la pièce mobile; d) de plus, le curseur qui circule dans le rail curviligne et qui y maintient le patin, est une structure fragile, peu compatible avec la longévité attendue du produit; e) enfin, lors de la flexion, les pièces mobiles se déplacent en arrière mais aussi se rapprochent. Ceci amène une perte du contact étendu avec surcharge sur une surface linéaire condyles-pièces mobiles; f) lors du recul des pièces mobiles par la flexion, si le ligament croisé antérieur est absent, aucune force de rappel antérieur n'agit sur les pièces mobiles, si bien qu'en flexion, les condyles fémoraux vont de plus en plus prendre une position reculée, ce qui aggrave la situation décrite précédemment. Ce dispositif s'adapte donc mal aux lésions de gravité croissante. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients et concerne une prothèse utilisée dans le domaine de la chirurgie orthopédique pour remplacer les surfaces de glissement de l'articulation du genou, usées ou détruites lors d'arthrose, d'arthrite rhumatoïde, ou de fractures complexes fémoro-tibio-rotuliennes. Cette prothèse abandonne l'imitation des formes anatomiques et tend à reproduire la physiologie normale du genou à l'aide d'une pièce intermédiaire mobile qui permet un roulement et un glissement séparés et différemment dosés par l'appareil ligamentaire lui-même. L'insuffisance ou l'absence du ligament croisé ne s'oppose pas à la mise en place de la prothèse. Elle est compensée par la forme de la prothèse qui supplée sa fonction. Une des caractéristiques essentielles de l'invention est donc la forme de la pièce intermédiaire mobile et du plateau tibial qui permet de créer une force dirigée de l'arrière vers l'avant, appliquée sur le complexe pièce fémorale - pièce intermédiaire de telle sorte qu'elle compense de façon dynamique l'absence ou l'insuffisance du ligament croisé antérieur. Dans les différentes positions du genou, flexion-extension, rotation, appui unipodal même sur un seul compartiment, la transmission de la charge se fait par des surfaces étendues congruentes. La longévité des implants est ainsi accrue. L'invention concerne également la combinaison d'une autre pièce intermédiaire mobile assurant la liaison entre le fémur et la rotule. Elle concerne également un système comportant cinq types de pièces conformes à l'invention, à savoir une pièce fémorale (PF) munie d'un bouclier trochléen, une pièce intermédiaire (PI), une pièce tibiale (PT), une pièce rotulienne (PR), et une pièce intermédiaire rotulienne (PIr). Ces pièces sont toutes compatibles et peuvent remplacer aussi bien un seul compartiment fémoro-tibial interne, fémoro-tibial externe, fémoro-patellaire, que l'ensemble de l'articulation en fonction de l'étendue de la destruction. L'invention sera mieux comprise à l'aide des explications qui vont suivre et des figures jointes parmi lesquelles: - la figure 1 illustre schématiquement l'articulation tibiafémur, cette dernière étant représentée en position pliée à 900; - les figures 2, 3 et 4 illustrent schématiquement la pièce d'ancrage tibiale (PT) conforme à l'invention respectivement en vue frontale, en vue de dessus et en section selon la ligne (IV-IV) de la figure 3, laquelle est à plus petite échelle; - les figures 5, 6 et 7 illustrent schématiquement la pièce intermédiaire mobile fémoro-tibiale (PI) selon l'invention respectivement vue de derrière, de dessus et de côté; - les figures 8, 9 et 10 illustrent schématiquement la pièce fémorale (PF) selon l'invention, avec son bouclier trochleen, respectivement vue de face, de dessus et de côté; ; - la figure lla représente schématiquement l'association des pièces fémorale, tibiale et intermédiaire dans la prothèse conforme à l'invention; - la figure llb illustre schématiquement le rappel vers l'avant de la pièce intermédiaire après qu'elle se soit déplacée vers l'arrière sur la pièce tibiale; - la figure 12 est une vue en plan, de derrière, de la pièce d'ancrage rotulienne (PR); - la figure 13 est une vue frontale de la pièce intermédiaire (PIr) complémentaire de la pièce d'ancrage rotulienne, - les figures 14 et 15 sont respectivement une coupe axiale verticale et une coupe axiale horizontale des deux pièces (PR) et (PIr) associées, - la figure 16 illustre la configuration modulaire de la pièce fémorale. Pour plus de clarté, les mêmes éléments portent les mêmes références dans toutes les figures. La figure 1 illustre schématiquement l'articulation selon l'invention entre le fémur (8) et le tibia (1), en position pliée à 900. Le péroné porte la référence (10). Cette liaison est assurée au moyen d'une pièce d'ancrage fémoral (PF), d'une pièce d'ancrage tibiale (PT) et d'une pièce intermédiaire mobile (PI) s'intercalant entre les deux précédentes. Les flèches (f1, f2, f3) montrent respectivement les glissements possibles vers l'avant, vers l'arrière et en rotation de la pièce d'ancrage tibiale (PT). La pièce d'ancrage tibiale (PT) illustrée au moyen des figures 2, 3 et 4 comporte des moyens d'ancrage (23) destinés à être rendus solidaires du tibia, ainsi qu'un plateau (22). Ce dernier présente une face plane (2b) solidaire des moyens d'ancrage (23) et une face d'appui (2a) du côté opposé. Cette face d'appui (2a) est destinée à recevoir la pièce intermédiaire mobile (PI) sur laquelle celle-ci peut reposer et glisser librement. Selon une caractéristique importante de l'invention, cette face d'appui (2a) se présente sous la forme d'une cuvette ayant une partie concave. En fait, il s'agit d'un segment de sphère dont le rayon de courbure est (ra). Un téton (4) ayant par exemple sensiblement la forme d'un tronc de cône est saillant sur la surface d'appui (2a). n est destiné, comme cela sera expliqué plus loin, à glisser dans une tranchée antéropostérieure ménagée à cet effet dans la pièce mobile intermédiaire (PI). Selon une autre caractéristique de l'invention, le centre de la sphère est décalé vers l'avant. Le tronc de cône (4) se trouve alors en arrière du creux maximum (Cm). Les figures 5, 6 et 7 illustrent schématiquement la pièce intermédiaire mobile (PI) destinée à venir en appui sur la surface d'appui (2a) de la pièce tibiale (PT). Cette pièce (PI) comporte une face inférieure sphérique convexe (3a) de même rayon de courbure (ra) que celui de la face d'appui (2a), de manière à être congruente avec cette dernière. Seule la liberté interne-externe est supprimée par le tronc de cône (téton 4) glissant dans une tranchée antéro-postérieure (5) de la pièce mobile et permettant un recul de celle-ci. En revanche, cette dernière est tout à fait libre de pivoter autour de ce cône (4) dans chaque position de recul et ceci, durant tout son parcours antéro-postérieur.La pièce intermédiaire est réalisée dans des épaisseurs progressivement croissantes pour se terminer par un profil (36) en surépaisseur, assurant un renforcement sur le plan de la résistance aux contraintes. Elle comporte dans sa partie médiane, une échancrure arrière (37) pour permettre le passage du ligament croisé dans le cas où il est récupérable, échancrure que l'on retrouve également sur l'arrière du plateau tibial et qui est référencé (27) sur la figure 3. La face supérieure de cette pièce (PI) est creusée de deux calottes sphériques concaves, constituant deux dépressions décalées (dia) et (d2a) destinées à recevoir la pièce d'ancrage fémorale (PF) décrite ci-après. La pièce fémorale (PF) illustrée par les figures 8, 9 et 10 est composée de deux segments de sphères (dans d2b) jouant la fonction de condyles et d'un segment de poulie centrale antérieur (40), constituant un bouclier trochléen (BT). Ce dernier comporte une gorge trochléenne (41) destinée à recevoir la pièce intermédiaire (PIr) rotulienne. La pièce fémorale (PF) est définie: a) par l'écartement (D) des deux centres (C1, C2) de ses sphères et par leur rayon (rc), lequel est choisi pour qu'elles soient congruentes avec les dépressions (dia) et (d2a); b) par la position de l'axe (X) parallèle à la ligne (C1, C2) de la poulie antérieure et centrale, par le rayon (Rg) de sa gorge et par le rayon de son centre de gorge (rg) (figures 8 et 16); ces trois données sont également constantes dans tous les systèmes de pièces répertoriées ci-après qui rendent modulaire la prothèse conforme à Pinvention; l'axe (X) de la poulie, comme le montre la figure 16, est situé au dessus de la ligne (C) réunissant les centres (C1, C2) des deux sphères condyliennes à la même distance (H) dans tous les cas de figure du dit système; c) les différentes tailles de (PF) sont obtenues par écartement modulé entre ltensemble formé par la poulie antérieure et centrale et celui formé par les deux sphères condyliennes postérieures; trois écartements sont illustrés à la figure 16. L'ancrage dans le fémur (8) est assuré par tout moyen connu tel qu'un cône morse (42). La figure lia illustre l'empilage des trois pièces tibiale (PT), intermédiaire (PI) et fémorale (PF). En position d'équilibre, appui genou tendu, cette pièce mobile (PI) tend à se loger dans le creux maximum de la pièce tibiale (PT). Elle y est poussée par le poids du corps appliqué sur sa partie arrière. Elle porte le fémur (8) vers l'avant si le ligament croisé antérieur déficient ne l'a pas fait. Lors de la flexion du fémur (8), la pièce fémorale (PF) roule vers l'arrière et entraîne la pièce mobile (PI), le jeu ligamentaire normal du genou lors de la flexion associe au roulement vers l'arrière du fémur (8) un glissement vers l'avant (AV) de ce fémur (8). Comme le montre la figure 116, ce recul fait monter la pièce mobile (PI) sur le plan incliné concave de l'ancrage tibial (PT), écarte le fémur (8) du tibia (1) avec en réaction, augmentation de la tension de l'ensemble des ligaments. La force de compression (F) appliquée sur la partie arrière de la pièce mobile (PI) fait glisser sur la pente inclinée vers l'avant (AV) l'ensemble pièce mobile-pièce d'ancrage fémoral; ceci crée une suppléance (F1) dynamique permanente du ligament croisé antérieur, pour autant que les ligaments latéraux aient été remis en tension par une pièce mobile (PI) fémoro-tibiale d'épaisseur choisie (une compensation asymétrique interne externe a été prévue). Les mêmes caractéristiques sont appliquables lorsqu'un seul compartiment fémoro-tibial interne ou externe est à remplacer. Dans ce cas, conformément à l'invention, la congruence est respectée entre l'unique condyle de la pièce fémorale et l'unique dépression de la pièce intermédiaire d'une part, et entre la convexité de cette pièce intermédiaire et la concavité de la pièce d'ancrage tibial. Après avoir décrit les trois pièces tibiale (PT), intermédiaire (PI) et fémorale (PF), on décrit maintenant, en se référant aux figures 12 à 15, la combinaison d'une pièce d'ancrage rotulien (PR) avec une pièce intermédiaire (PIr). La pièce (PR) est un segment de sphère concave avec proche de son centre, un tronc de cône (100) à sommet rétentif (101). La pièce intermédiaire (PIr) se présente sous la forme d'un segment d'anneau (poulie convexe) possédant une surface (sf) destinée à venir s'appliquer sur la partie antérieure, c'est-à-dire dans la gorge (41) de la pièce fémorale (PF) en forme de poulie. La surface (sr) opposée à la surface (sf) est congruente avec la face interne de la pièce d'ancrage rotulien (PR) et comporte une tranchée horizontale (102) dans laquelle glisse le tronc de cône (100) à sommet rétentif (101). Dans ces conditions, la liberté de glissement haut-bas est supprimée mais, en revanche, la possibilité de rotation et de glissement interne-externe est conservée. Dans ces conditions, cette pièce mobile intermédiaire (par) peut, lors du glissement haut-bas de la rotule, pivoter et se déplacer latéralement pour suivre parfaitement la poulie fémorale.Pour chaque position des ancrages définie par l'action musculoligamentaire elle-même, la pièce mobile assure en permanence un contact étendu entre la rotule et la face antérieure du fémur avec des contraintes réduites. Dans chaque position de son déplacement interne-externe, la pièce intermédiaire rotulienne (par) pivote autour de l'axe de la pièce d'ancrage rotulien et prend une position en appui congruent dans la poulie du bouclier de la pièce fémorale (PF). Une position différente de la pièce intermédiaire rotulienne (par) est imposée par le jeu des stabilisateurs latéraux de la rotule pour chaque position de flexion-extension du genou. Ainsi les contraintes supportées par la pièce intermédiaire rotulienne (PIr) sont nettement réduites. L'architecture des différentes pièces constituant la prothèse de genou à contact permanent, selon l'invention, permet de prévoir un système de pièces répertoriées ci-après qui la rend modulaire et donc adaptable au plus grand nombre possible de cas: 4 Pièces fémorales (PF) référencées: (PFP) pièce fémorale petite. (PFM) : pièce fémorale moyenne. (PFG) : pièce fémorale grande. (PFu) : pièce fémorale unicondylienne. 26 Pièces intermédiaires référencées: (PI1): pièce intermédiaire pour conservation du seul croisé postérieur; - 5 d'épaisseur croissante de 2 en 2 mm, - 5 augmentées de 2 mm à droite, - 5 augmentées de 2 mm à gauche. (PIu): pièce intermédiaire unicompartimentale: - 6 d'épaisseur croissante de 2 en 2 mm (PI0): pièce intermédiaire zéro utilisée en l'absence des 2 ligaments croisés: - 5 pièces d'épaisseur croissante de 3 en 3 mm; elle peut seulement pivoter autour du tronc de cône (téton 4) de la pièce tibiale; la tranchée de la face inférieure est remplacée par un tronc de cône en creux. 15 Pièces tibiales (PT) référencées (pu1): pièce tibiale utilisée en l'absence du ligament croisé antérieur avec conservation du ligament croisé postérieur: - 5 tailles de surface progressivement croissante. (PTu) : pièce tibiale unicompartimentale: - 5 tailles de surface progressivement croissante. (PT2): pièce tibiale utilisée lors de la conservation des deux croisés: - 5 tailles de surface progressivement croissante. 9 Pièces rotuliennes (PR) référencées: (PRM) : pièce rotulienne à polyéthylène mobile. (P RD) : pièce rotulienne à dôme sur une assiette métallique. (PRP) : pièce rotulienne à dôme tout en polyéthylène. Ces différentes pièces existant en 3 tailles de chaque type (petite/moyenne/grande). Ancrages (6): Vis à spongieuse admettant un cône morse: largeur croissante. Pour éviter d'abaisser la rotule lors de resection fémorale importante, il est prévu des cales qui viennent se positionner sur les deux cônes morses de la pièce fémorale, cales prévues d'épaisseur croissante, par exemple de 2 mm en 2 mm. De même, un dispositif de réglage tibial est également prévu lors de varus ou de valgus important. Pour cela, on pallie la perte osseuse par un coin métallique d'angle adapté qui vient s'emboîter sur la face inférieure de l'ancrage tibial. Enfin, un troisième réglage est réalisé au niveau des rotules. ll consiste à prévoir des pièces en polyéthylène dont l'épaisseur est adaptée à l'amplitude de flexion souhaitée. La prothèse du genou selon ltinvention présente de nombreux avantages: notamment une mise en place possible avec ou sans ligament antérieur, ltabsence de ce dernier étant compensé par la forme de la prothèse, ainsi qu'une adaptation facilitée par un système modulaire des différents éléments constituant la dite prothèse. REVENDICATIONS 1. Prothèse de genou du type comportant une pièce d'ancrage tibial (PT), une pièce d'ancrage fémoral (PF) et une pièce intermédiaire (PI) s'intercalant entre les deux; caractérisée en ce que d'une part la pièce tibiale (PT) comporte un plateau présentant une face plane (2b) du côté du tibia et une face d'appui (2a) concave se présentant sous la forme d'un segment de sphère de rayon de courbure (ra), le centre de la sphère étant décalé vers l'avant; d'autre part la pièce (PI) comporte une face inférieure sphèrique convexe (3a) de même rayon de courbure (ra) que celui de la face d'appui (2a) et une face supérieure contenant au moins une calotte sphérique concave destinée à recevoir la pièce d'ancrage fémorale (PF) composée d'au moins un segment de sphère jouant la fonction de condyle. 2. Prothèse selon la revendication i; caractérisée en ce que la face supérieure de la pièce intermédiaire (PI) comporte deux calottes sphériques formant deux dépressions (dia, d2a) et la pièce d'ancrage fémoral (PF) deux condyles (dix, d2b). 3. Prothèse selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'un téton (4) est saillant sur la surface d'appui (2a) de la pièce d'ancrage tibial (PT) et coulisse librement dans une tranchée antéro-postérieure (5) réalisée dans la pièce mobile (PI). 4. Prothèse selon une des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que les deux segments de sphère (d1 b' d2b) de centre (C1, C2) de la pièce fémorale (PF) sont reliés par un segment de poulie centrale antérieur constituant un bouclier trochléen (40). 5. Prothèse selon la revendication 4, caractérisée en ce que ce bouclier trochléen (40) comporte une gorge trochléenne (41). 6. Prothèse selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que la pièce d'ancrage fémorale (PF) est caractérisée par ltécartement (D) des deux centres (C1, C2), par leur rayon (rc); par la position de l'axe (X) parallèle à la ligne (Ci, C2); le rayon (Rg) de la gorge, le rayon de son cercle (rg), l'axe (X) étant situés au dessus de la ligne (C) réunissant les centres (Ci, C2). 7. Prothèse selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que, lors de la flexion du fémur (8), la pièce fémorale (PF) roule vers l'arrière et entraîne la pièce mobile (PI) de telle sorte que la force de compression (F) se trouvant appliquée sur la partie arrière de la pièce mobile (PI) fait glisser sur la pente inclinée vers l'avant (AV) l'ensemble (PI-PF), ce qui crée une suppléance (Fi) dynamique du ligament croisé antérieur. 8. Prothèse selon rune des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend la combinaison d'une pièce intermédiaire rotulienne (PIr) avec une pièce d'ancrage rotulien (PR). 9. Prothèse selon la revendication 8, caractérisée en ce que la pièce d'ancrage rotulien (PR) est un segment de sphère concave avec, proche de son centre, un tronc de cône (100) à sommet retentif (101). 10. Prothèse selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisée en ce que la pièce intermédiaire (PIr) se présente sous la forme d'un segment d'anneau formant une poulie convexe congruente sur sa surface (sol) avec la gorge trochléenne (41), et possédant sur sa surface (s2) opposée une tranchée horizontale (102) dans laquelle glisse le tronc de cône (100). 11. Système d'éléments constitutifs d'une prothèse selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour chacune des pièces (PT, PI, PF, PIr, PR), il est constitué d'une pluralité d'éléments de dimensions différentes et complémentaires par rapport aux autres éléments de telle sorte qu'il soit possible de trouver une combinaison adaptée à chaque morphologie d'une part, et à l'état de délabrement des ligaments croisés antérieur et postérieur d'autre part. 12. Système selon la revendication 11, caractérisé en ce que différentes tailles de la pièce fémorale (PF) sont obtenues par écartement modulé entre l'ensemble formé par la poulie antérieure et centrale et celui formé par les deux sphères condyliennes postérieures.