Brevet FR2680674A1 — publié le 19930305

"Prothèse cotyloidienne à cupule expansible La présente invention concerne une prothèse cotyloidienne, notamment pour la reconstitution du cotyle naturel de l'os coxal, du type comprenant une cupule dont la paroi est découpée en pétales à épanouissement radial, délimitant l'entrée de la cavité intérieure, de forme générale hémisphérique, de la cupule, par laquelle celle-ci coiffe un noyau lui-même muni d'une cavité ouverte de réception de la tête d'un élément prothétique associé, tel qu'une prothèse fémorale, des moyens de verrouillage étant prévus pour retenir ledit noyau à l'intérieur de la cupule. Comme on le sait, les arthroplasties totales de la hanche nécessitent la mise en place, dans le cotyle naturel de l'os coxal, d'une prothèse cotyloidienne dont la cupule est tout d'abord ancrée dans la cavité du cotyle, avant de recevoir son noyau intérieur dans lequel vient ensuite se loger la tête ou rotule sphérique de la tige fémorale préalablement implantée dans le canal intramédullaire du fémur. Selon diverses méthodes connues à ce jour, la cupule est ancrée à la paroi osseuse du cotyle soit par scellement à l'aide d'un ciment chirurgical, soit par vissage, soit encore par auto-blocage sous l'effet d'une expansion produite par l'introduction du noyau. Il s'avère cependant qu'aucune de ces méthodes actuellement pratiquées ne donne entière satisfaction. La première, mise en oeuvre à l'aide de cupules à paroi pleine, peut être physiologiquement traumatisante pour le patient et conduit à la formation d'une fixation cimentée susceptible de se désceller sous l'effet des sollicitations mécaniques exercées durant la marche. La seconde, également pratiquée à l'aide de cupules à paroi pleine, mais filetées extérieurement, est longue à mettre en oeuvre, ce qui prolonge anormalement et non sans danger, le temps d'anesthésie du patient. La troisième méthode d'ancrage susmentionnée, qui fait appel à des cupules expansibles à pétales du type de celles décrites en introduction, nécessite quant à elle la réalisation, sur la paroi interne de la cupule, d'un filetage périphérique pour l'introduction par vissage d'un noyau de forme tronconique qui, d'une part, se verrouille ainsi automatiquement dans la cupule et, d'autre part, force l'épanouissement de ses pétales et amène ainsi la cupule à se bloquer dans le cotyle, avec ici pour inconvénient que ce forçage du noyau provoque quelquefois un éclatement du cotyle osseux. Il convient de préciser par ailleurs qu'aucune des prothèses cotyloîdiennes connues à ce jour n1 offre, après implantation, un confort de marche du même ordre que celui dont on dispose naturellement. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients et, pour ce faire, elle propose une prothèse cotyloidienne, du type spécifié en introduction, qui se caractérise en ce que les moyens de verrouillage de son noyau dans la cupule consistent uniquement en deux structures complémentaires d'encliquetage mutuel, la première étant formée sur les faces intérieures des pétales de la cupule et la seconde, sur une partie, en regard, de la surface extérieure du noyau, les pétales de la cupule portant en outre des picots d'ancrage sur leur surface extérieure. Comme on le comprendra, ces dispositions assurent un verrouillage automatique quasi-instantané du noyau dans la cupule, lors de son insertion axiale dans cette dernière préalablement immobilisée dans le cotyle par les picots ancrage. En effet, les deux structures d'encliquetage complémentaires viennent en prise mutuelle par rappel élastique des pétales de la cupule après un léger déploiement de ces derniers au contact du noyau. Ce déploiement des pétales de la cupule au-delà de leur position de repos est en outre suffisamment bref pour écarter tout risque d'un éclatement du cotyle osseux. On dispose en définitive d'une nouvelle méthode d'implantation d'une prothèse cotyloidienne, d' une mise en oeuvre simple, rapide et fiable, n'occasionnant aucun dommage anatomique ni traumatisme physiologique au patient. En pratique, la première structure d'encliquetage sera constituée par de minces nervures saillant sur les faces intérieures des pétales, en étant réparties de façon sensiblement uniforme sur le pourtour de cette dernière et orientées chacune selon un parallèle pour coopérer avec une rainure, de section complémentaire, du noyau, qui constitue ladite seconde structure d'encliquetage. Selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, garantissant un verrouillage indéfectible pour des coûts minimum de fabrication, lesdites nervures sont respectivement formées le long des bords libres des pétales de la cupule, et coopèrent avec une rainure commune constituée par une gorge périphérique du noyau, située dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe de ce dernier. Dans une prothèse cotyloidienne selon la présente invention, dont la cupule est munie de pétales définis par des fentes pratiquées selon des méridiens, le noyau présente en outre avantageusement au moins un ergot s'engageant étroitement à travers une fente respective de la cupule, pour être immobilisé en rotation à l'intérieur de cette dernière, après insertion et verrouillage dans la cupule. De préférence, la base du noyau est bordée radialement par une collerette constituant un appui pour les pétales de la cupule, et le noyau s'inscrit dans une enveloppe sensiblement hémisphérique présentant un diamètre légèrement inférieur à celui de la cavité intérieure de la cupule. Grâce à ces dispositions, la cupule n'est en appui que sur la collerette du noyau, lequel, sous l'effet des efforts exercés au cours de la marche par la prothèse fémorale, pourra dès lors se déplacer légèrement, sans rupture du verrouillage, de par l'élasticité naturelle de la matière plastique qui le constitue. La prothèse cotyloidienne selon l'invention est ainsi avantageusement dotée d'une faculté d'amortissement des mouvements de la prothèse fémorale, pour une amélioration sensible du confort lors de la marche. Selon une caractéristique complémentaire de l'invention, une saignée est ménagée dans le noyau, de préférence depuis le fond de la gorge, ladite saignée s'étendant dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe du noyau. Cette saignée, qui réduit le couple de résistance à la flexion de la collerette contre la base de la cupule, lors des efforts exercés sur le noyau par la prothèse fémorale, amplifie l'effet d'amortissement susmentionné pour optimiser le confort au cours de la marche et l'amener au niveau de celui que procurent naturellement les surfaces cartilagineuses du cotyle et de la tête du fémur. Il est en outre à noter que le déplacement élastique du noyau engendrant cet effet d'amortissement ne provoque aucun forçage des pétales de la cupule, qui serait susceptible à la longue d'occasionner un éclatement du cotyle osseux. Il sera bon néanmoins de limiter au minimum nécessaire la surface de contact potentielle du noyau avec la paroi intérieure de la cupule et, à cette fin, la gorge périphérique du noyau est avantageusement ménagée à la base d'une partie sensiblement tronconique de ce dernier, que surplombe une partie en forme de calotte sphérique qui en constitue le sommet. Les picots d'ancrage de la cupule seront quant à eux formés, de préférence, à proximité du bord libre de chacun des pétales de la cupule, pour assurer un ancrage mécanique le plus efficace possible. En outre, des aspérités, dont est garnie la totalité de la surface extérieure de la cupule, à l'exception d'une mince bande longeant le bord libre de chaque pétale, sur laquelle pointent les picots, favoriseront une reconstitution osseuse pénétrant la paroi de la cupule, pour compléter et affermir cet ancrage mécanique par un ancrage biologique. Une prothèse cotyloidienne conforme au mode de réalisation préféré de la présente invention va maintenant être décrite plus en détails en référence au dessin annexé dans lequel - la figure l est une vue en coupe axiale de cette prothèse - la figure 2 est une vue en coupe axiale de la cupule seule - la figure 3 en est une vue de dessus - la figure 4 est une vue latérale du noyau intérieur de la prothèse - la figure 5 est une vue en coupe axiale à plus grande échelle de la partie encerclée C de la figure i ; et - la figure 6 représente en coupe, la prothèse cotyloidienne assemblée de la figure l en place dans l'os coxal où elle coopère avec une prothèse fémorale. La prothèse cotyloidienne de la hanche, dessinée en coupe axiale sur la figure 1, se compose d'une cupule métallique 1 coiffant un noyau intérieur 2 muni d'une cavité hémisphérique ouverte 3, destinée à recevoir la tête d'une prothèse fémorale. La cupule 1, représentée seule sur les figures 2 et 3, est réalisée en un métal inoxydable, léger et biocompatible, qui sera généralement du titane ou un alliage à forte proportion de titane. La paroi mince 5 de la cupule 1, d'enveloppe hémisphérique, aussi bien intérieurement qu'extérieurement, est découpée en pétales 6. Ces pétales 6 ici au nombre de six, identiques en forme et dimensions, sont plus précisément définis par des fentes 7 pratiquées à travers la paroi 5 de la cupule 1. Ces fentes, qui présentent une même largeur constante, s'étendent le long de méridiens respectifs de la cupule depuis un parallèle proche de son sommet 8 jusqu'a son bord libre 9 sur lequel elles s'ouvrent. I1 est par ailleurs à noter que les fentes 7 présentent des fonds en forme d'élargissements circulaires, tels que 10. La figure 3 montre par ailleurs que la cupule 1 est garnie d'aspérités i1 sur la totalité de sa surface extérieure à l'exception d'une mince bande 12 longeant le bord libre 9 de chaque pétale 6. Dans l'exemple représenté, les aspérités 11 consistent en des microbilles adhérant par frittage à la paroi de la cupule 1. On observera en outre, sur la figure 3, que deux longs picots acérés 13,14 pointent radialement vers l'extérieur sur la bande d'extrémité 12, dépourvue d'aspérités, de chaque pétale 6, chacun de ces picots 13 ou 14 étant placé au voisinage d'un bord latéral respectif de ce dernier. I1 convient également de noter que l'ensemble des picots 13,14 est situé sur un même parallèle de la cupule, sensiblement à mi-hauteur des bandes lisses 12 de ses pétales 6. En revenant à la figure 2, on peut encore voir que chaque pétale 6 porte, tout le long et en dedans de son bord libre 9, une nervure ou jonc 15 saillant légèrement à l'intérieur de la cavité hémisphérique que délimite la cupule 1, l'ensemble des nervures 15 étant positionnées au ras du plan équatorial P de la cupule 1. Le noyau intérieur 2 de la prothèse cotyloîdienne selon l'invention, représenté seul sur la figure 4, est réalisé quant à lui en une matière plastique auto-lubrifiante et biocompatible, qui sera généralement du polytétrafluoréthylène, et s'inscrit également dans une enveloppe hémisphérique E. Comme on le voit, le noyau 2 comporte une partie supérieure 16, en forme de calotte sphérique légèrement tronquée à son sommet, qui surmonte une partie tronconique 17 s'élargissant vers sa base formée par un court prolongement cylindrique 18, qui porte un ergot 19 saillant vers l'extérieur, cet ergot en forme de téton cylindrique ayant un diamètre à peine inférieur à la largeur d'une fente 7 de la cupule 1. Cet ergot 19 surplombe une gorge torique circonférentielle 20 ménagée dans le noyau 2, au ras et en dedans du plan équatorial P' du volume hémisphérique défini par son enveloppe, avec une section transversale complémentaire de celle des nervures intérieures 15 des pétales de la cupule 1. Au-delà de son plan équatorial P', le noyau 2 présente une base de courte hauteur, qui se prolonge radialement par une collerette circulaire 21 bordant la gorge 20, du côté extérieur de celle-ci. On notera ici que la configuration extérieure, qui vient d'être décrite, du noyau 2 présente une symétrie de révolution par rapport à l'axe X de l'enveloppe hémisphérique de ce dernier, axe sur lequel est également centrée la cavité 3 débouchant sur la face inférieure 22 du noyau 2. En revenant à la figure 1, on observera que l'enveloppe hémisphérique E du noyau 2, tangentant uniquement sa calotte sommitale 16 et la base 18 de sa partie tronconique 17, présente un diamètre légèrement inférieur à celui de la cavité intérieure de la cupule 1, de sorte qu'à l'état de repos, un jeu 23 est présent entre les parties 16,18 susmentionnées du noyau et la surface intérieure de la cupule 1 de la prothèse. La figure 5 montre en outre qu'une mince saignée 24 est pratiquée dans le noyau 2 depuis le fond de sa gorge 20, cette saignée s'étendant dans le plan médian de cette dernière, perpendiculaire à l'axe X du noyau. La saignée 24, qui court sur toute la circonférence du noyau 2, est ménagée sur une profondeur appréciable, de l'ordre du triple de celle de la gorge 20. On précisera ici que le noyau 2 présentant la forme extérieure représentée sur la figure 4 est réalisé par décolletage, l'ergot 19 étant dans ce cas rapporté sur le noyau. I1 est cependant tout à fait possible en variante de produire ce noyau selon une technique de moulage par injection, sous la forme d'une calotte hémisphérique homogène ayant un diamètre légèrement inférieur à celui de la cavité intérieure de la cupule, l'ergot pouvant alors être venu de moulage avec le noyau. En se référant à la figure 6, on va maintenant décrire l'opération d'implantation de la prothèse cotyloidienne selon l'invention, dans le cotyle naturel A de l'os coxal B du bassin d'un patient. Après avoir convenablement dégagé, par voie chirurgicale, la cavité du cotyle A, le praticien y introduit la cupule 1, à l'aide d'un instrument ancillaire connu qui place ses pétales 6 en compression, en les rétractant simultanément à l'intérieur de l'enveloppe extérieure hémisphérique de la cupule 1 au repos. La cupule 1 ayant été emboîtée à fond dans le cotyle A jusqu'au contact de sa paroi osseuse, on supprime la compression exercée sur les pétales 6 de sorte que ceux-ci s 'épanouissent radialement pour revenir dans leur position de repos et s'ancrer ainsi, grâce à leurs picots 13,14, dans la paroi osseuse du cotyle A, suffisamment pour y immobiliser la cupule 1. Ensuite, à l'aide d'un second instrument connu, on introduit le noyau 2 dans la cupule 1, en l'orientant de telle façon que son ergot 19 s'engage dans une fente de cette dernière. Au cours de la dernière phase de l'introduction du noyau 2, les pétales 6 de la cupule 1 se déploient légèrement au-delà de leur position de repos, par contact avec la base 18 de la partie tronconique 17 du noyau, jusqu'à ce que, échappant par leur bord libre 9 à cette dernière, ils s'encliquètent fermement par leur nervure 15 dans la gorge circulaire du noyau 2, comme représenté partiellement sur la figure 5. Le noyau 2 est ainsi automatiquement verrouillé à l'intérieur de la cupule 1, l'encliquetage sus-décrit le retenant axialement et l'ergot 9, inséré entre deux pétales 6 de la cupule, le bloquant en rotation, comme illustré par la figure 1, qui montre en outre qu' après implantation et assemblage, les pétales 6 de la cupule 1 sont en appui sur la collerette radiale 21 du noyau 2. La prothèse cotyloidienne selon l'invention, ainsi implantée et assemblée dans le cotyle naturel A de l'os coxal B, peut ensuite recevoir, dans la cavité 3 de son noyau 2, la tête ou rotule sphérique R de la tige fémorale associée T cimentée dans le canal intramédullaire de l'os du fémur F, pour constituer avec cette dernière une prothèse totale de la hanche. Au titre des avantages de l'invention, ou soulignera en premier lieu le fait que le verrouillage par encliquetage du noyau 2 dans la cupule 1 se fait de façon quasi-instantanée et ne nécessite qu'un très bref déploiement des pétales 6 de la cupule au-delà de leur position de repos, de sorte que l'opération d'implantation de la prothèse cotyloidienne, d'une part, est d'une exécution rapide, limitant dans une mesure appréciable la durée de l'anesthésie et, d'autre part, n'impose aucun forçage véritable de la cupule par le noyau, ce qui élimine les risques d'éclatement du cotyle osseux. En l'absence de ce forçage, une fixation fiable de la cupule à la paroi du cotyle est néanmoins assurée par les picots 13,14 incrustés dans l'os puis, au cours de la convalescence du patient, par la colonisation osseuse progressive de la surface, garnie d'aspérités, de la cupule 1 et par la fusion des petits greffons spongieux intercalés entre ses pétales. Un autre avantage essentiel de la prothèse cotyloidienne selon l'invention est à voir dans le fait qu'elle assure d'elle même un amortissement des mouvements de la tête fémorale R dans la cavité 3 de son noyau 2, améliorant dès lors considérablement le confort du patient au cours de la marche. Cette propriété d'amortissement résulte de l'élasticité naturelle de la matière constitutive du noyau 2 augmentée par la présence dans celui-ci de la saignée 23, qui permettent au noyau, retenu avec le jeu 23 dans la cupule, de se mouvoir très légèrement vers le fond de celle-ci lorsque sa collerette 21, sous l'effet de la poussée de la tête fémorale R, vient appuyer axialement contre la base de la cupule. Lorsqu'il n'est plus sollicité par la tête R de la tige fémorale T, le noyau 2 revient automatiquement par élasticité dans sa position de repos représentée sur la figure 1. I1 fait ainsi l'objet de débattements répétés dont l'amplitude, limitée par le contact de la collerette 21 du noyau 2 avec le bord libre 9 des pétales 6 de la cupule 1, est neanmoins suffisant pour procurer un excellent effet d'amortissement sans rompre le verrouillage par encliquetage entre la cupule et le noyau. REVENDICATIONS 1. Prothèse cotyloidienne, notamment pour la reconstitution du cotyle naturel (A) de l'os coxal (B), du type comprenant une cupule (1) dont la paroi (5) est découpée en pétales (6) à épanouissement radial, délimitant l'entrée de la cavité intérieure, de forme générale hémisphérique, de la cupule, par laquelle celle-ci coiffe un noyau (2) lui-même muni d'une cavité ouverte (3) de réception de la tête (R) d'un élément prothétique associé (T), tel qu'une prothèse fémorale, des moyens de verrouillage étant prévus pour retenir ledit noyau (2) à l'intérieur de la cupule (1), caractérisée en ce que ces moyens de verrouillage consistent uniquement en deux structures complémentaires d'encliquetage mutuel (15,20), la première (15) étant formée sur les faces intérieures des pétales (16) de la cupule et la seconde (20), sur une partie (18), en regard, de la surface extérieure du noyau (2), les pétales de la cupule portant en outre des picots d'ancrage (13,14) sur leur surface extérieure. 2. Prothèse cotyloîdienne selon la revendication 1, caractérisée en ce que, les pétales (6) de la cupule (1) étant définis par des fentes (7) pratiquées, selon des méridiens, à travers la paroi (5) de cette dernière, le noyau (2) présente en outre au moins un ergot (19) s'engageant étroitement à travers une fente respective (7) de la cupule (1). 3. Prothèse cotyloidienne selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la première structure d'encliquetage est constituée par de minces nervures (15) saillant sur les faces intérieures des pétales (6) de la cupule (1), en étant réparties de façon sensiblement uniforme sur le pourtour de cette dernière et orientées chacune selon un parallèle pour coopérer avec une rainure (20), de section complémentaire, du noyau (2), constituant ladite seconde structure d'encliquetage. 4. Prothèse cotyloidienne selon la revendication 3, caractérisée en ce que lesdites nervures (15) sont respectivement formées le long des bords libres des pétales (6) de la cupule (1) et coopèrent avec une rainure commune constituée par une gorge périphérique (20) du noyau (2), située dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe (X) de ce dernier. 5. Prothèse cotyloidienne selon la revendication 4, caractérisée en ce que ladite gorge (20) est ménagée à la base (18) d'une partie sensiblement tronconique (17) du noyau (2), que surplombe une partie en forme de calotte sphérique (16) qui en constitue le sommet. 6. Prothèse cotyloidienne selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la base (22) du noyau (2) se prolonge radialement par une collerette (21) constituant un appui pour les pétales de la cupule, et le noyau (2) s'inscrit dans une enveloppe sensiblement hémisphérique (E) présentant un diamètre légèrement inférieur à celui de la cavité intérieure de la cupule (1). 7. Prothèse cotyloidienne selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'une saignée (24) est ménagée dans le noyau (2), de manière à s'étendre dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe (X) du noyau (2). 8. Prothèse cotyloîdienne selon la revendication 7, caractérisée en ce que dans le cas où le noyau (2) présente une gorge périphérique (20), la saignée (24) est pratiquée dans le fond de cette dernière. 9. Prothèse cotyloidienne selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les picots d'ancrage (13,14) sont formés à proximité du bord libre (9) de chacun des pétales (6) de la cupule (1). 10. Prothèse cotyloîdienne selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que la cupule (1) est garnie d'aspérités (11) sur la totalité de sa surface extérieure, à l'exception d'une mince bande (12) longeant le bord libre (9) de chaque pétale (6), sur laquelle pointent les picots (13,14).