Brevet FR2684291A1 — publié le 19930604

PROTHESE DE CHEVILLE La présente invention a pour objet une prothèse destinée à remplacer l'articulation tibio-tarsienne lorsqu'elle est déficiente ou détruite. L'articulation de la cheville ou tibio-tarsienne réalise l'union du pied au squelette de la jambe et permet notamment la marche. C'est une articulation trochléenne qui encastre l'astragale dans la pince tibio-péronienne à la manière d'un tenon dans une mortaise. L'élément important de cette articulation est la poulie de l'astragale. Celle-ci est un peu plus large en avant qu'en arrière et elle se met en rapport avec la surface concave du pilon tibiaL. Cette articulation tibio-tarsienne exécute un seul mouvement qui est la flexion-extension du pied selon la direction sagittale avec une amplitude de L'ordre de 800. C'est une articulation très "serrée". très emboFtée, qui subit des contraintes extrêmement importantes, puisqu'en appui monopode, elle supporte la totalité du poids du coprs encore augmenté par l'énergie cinétique lorsque le pied prend contact avec Le sol avec une certaine vitesse lors de la marche, de la course ou de la réception d'un saut. IL est donc facile d'imaginer les problèmes à résoudre pour réaliser des prothèses totales tibio-tarsiennes de longévité garantie. En fait, et jusqu'à ce jour, Lorsque cette articulation se détériore par suite de phénomènes dégénératifs ou de chocs accidentels, il n'y a pas de réparation possible et la seule chirurgie envisageable consiste à l'immobiliser une fois pour toutes en fixant le tibia sur l'astragale par une liaison mécanique rigide et définitive. Il en résulte bien entendu une gêne considérable pour le patient ainsi traité, qui perd une partie importante de l'usage de son pied. La présente invention a précisément pour objet une prothèse simple et d'implantation facile par voie chirurgicale qui permet de restaurer L'usage de l'articulation de la cheville lorsque celle-ci est détériorée pour une cause quelconque. Cette prothèse de cheville destinée à remplacer l'articulation tibio-tarsienne (liaison astragale-tibia-péroné) déficiente ou détruite, se caractérise en ce qu'elle se compose de trois pièces distinctes dont l'assemblage permet une reconstitution artificielle des mouvements de l'articulation, à savoir - un plateau tibial ancré dans l'extrémité du tibia et terminée vers l'extérieur par une surface sphérique concave ; - un plateau astragalien fixé dans l'astragale et comportant selon l'axe sagittal du pied un profil externe composé d'une zone centrale plane allongée comportant un ergot perpendiculaire à ce plan et de deux bords latéraux également plans, mais formant un dièdre obtu avec le plan de la zone centrale ; - une pièce intermédiaire ou pièce sphérique dont la face inférieure comporte un profil complémentaire du profit externe du plateau astragal et au moins une rainure de forme allongée destinée à recevoir l'ergot du plateau astragalien et constituant ainsi avec lui une butéee avant-arrière de translation de cette pièce intermédiaire par rapport au plateau astragalien selon L'axe sagittal, et dont la face supérieure est une surface sphérique convexe de même rayon que la surface sphérique concave du plateau tibial, les deux surfaces sphériques précédentes étant prévues pour s'emboiter L'une dans l'autre. La prothèse de cheville objet de L'invention permet effectivement, grâce à la structure qui vient d'être décrite, un certain nombre de mouvements qui vont au delà du seul mouvement de flexion-extension d'une cheville naturelle normale Ceci est intéressant car non seulement le mouvement fondamental de poulie en flexion-extension est restitué mais également deux autres mouvements de faible amplitude qui sont une légère translation du tibia par rapport à l'astragale dans le sens sagital et une légère rotation des deux os précédents autour de l'axe vertical du tibia. Ces mouvements complémentaires de faible amplitude coopèrent de façon très importante à la mise en place de la prothèse et à la restauration du fonctionnement de L'articulation après la resection des os en présence nécessaire à la pose et les destructions éventuelles (notamment ligamentaires) que L'intervention chirurgicale peut avoir causée. Ces différents mouvements résultent des considérations suivantes : L'emboîtement sphérique réalisé entre le plateau tibial et la partie supérieure de la pièce intermédiaire sphérique permet effectivement le mouvement traditionnel de flexion extension avec en plus une rotation latérale légère autour d'un axe vertical dirigé selon Le tibia. Ensuite, la section en pans coupés à trois plans de la partie inférieure de la pièce intermédiaire sphérique et de la partie supérieure du plateau astragalien, garantissent l t emboîtement de l'un dans L'autre sans possibilité de désenclavage ; la ou les rainures creusées dans la face inférieure de la pièce intermédiaire sphérique et leur pénétration par L'ergot central du plateau astragalien autorise une très légère translation dans le sens sagital de L'astragale par rapport au tibia, cette translation étant toutefois à double butée et limitée par la longueur de la rainure. Dans un mode de réalisation préféré, cette rainure est dédoublée en deux rainures juxtaposées selon la même direction, ceci pour permettre au chirurgien lorsqu'il implante la pièce intermédiaire sphérique de ne pas se préoccuper du sens dans lequel il l'introduit puisque le double rainurage lui donne une symétrie parfaite avant-arrière. Selon une caractéristique secondaire mais importante de L'invention, le plateau tibial et le plateau astragalien sont engagés respectivement dans le tibia et dans l'astragale par un rail de guidage taillé dans leur face interne et dont le profil est complémentaire d'une saignée correspondante creusée dans l'os. Ce rail de guidage qui fonctionne comme un coulisseau pénétrant dans une saignée pratiquée dans l'os du tibia comme de l'astragale, et toujours selon la direction sagittale, permet la mise en place rapide et sOre du plateau tibial et du plateau astragalien, chacun dans l'os correspondant. Selon une autre caractéristique de L'invention, il est avantageux de fixer le plateau tibial sur le tibia à L'aide d'une colle ou d'un ciment et de fixer le plateau astragalien dans l'astragale par vissage au travers d'un orifice prévu à cet effet dans le plateau astragalien et débouchant sur la zone centrale plane allongée de celui-ci. Enfin, selon une autre caractéristique de L'invention, les composants de la prothèse, plateau tibial et astragalien ainsi que pièce intermédiaire sphérique, sont réalisés en un métal ayant subi un traitement de surface pour éviter le phénomène de grippage. Ce traitement de surface d'un genre en soi connu peut être par exemple un revêtement à l'aide de produits carbonés suivi d'un usinage approprié de la surface. Parmi les métaux choisis pour réaliser les pièces de la prothèse, lorsque celle-ci bien entendu est métallique, on peut citer le titane et ses alliages, le chrome-cobalt et l'acier inoxydable. D'une manière générale, tout matériau biocompatible peut être utilisé. De toute façon l'invention sera mieux comprise en se référant à la description qui suit d'un mode de mise en oeuvre de cette prothèse, description qui sera donnée à titre illustratif et non limitatif en se référant aux figures 1 à 6 ci-jointes, sur lesquelles : - la figure 1 est un schéma de principe expliquant la géométrie et le mouvement d'une prothèse tibio-tarsienne normale ; - la figure la montre en perspective éclatée une cheville normale et la figure lb une schématisation du mouvement ; - la figure 2 montre sous forme éclatée Les trois composants de la prothèse objet de L'invention à savoir le plateau tibial 2a, la pièce intermédiaire sphérique 2b et le plateau astragalien 2c vu de dessus et les mêmes pièces vu de dessous sur les figures référencées 2d, 2e et 2f ; - les figures 3 et 4 montrent en coupe longitudinale et en coupe latérale, les resections osseuses nécessaires opérées par le chirurgien avant la pose de la prothèse ; - la figure 5 montre schématiquement en vue éclatée la prothèse de ta cheville dont les deux plateaux tibial et astragalien sont fixés sur Leur os correspondant ; - la figure 6 montre la prothèse assemblée. La figure la montre la forme exacte du tibia 2 de l'astragale 4 et du péroné 10. Elle permet de comprendre comment la "poulie" 12 de l'astragale est encastrée entre la base du tibia 2 et celle du péroné 10. La figure lb est un schéma qui permet de comprendre le mouvement de flexion-extension du pied dans une articulation de cheville saine. Sur cette figure sont représentés schématiquement le tibia 2 et l'astragale 4 d'un pied humain et le système de poulie encastrée, caractéristique de cette articulation est schématisée par le cylindre 6 apte à se mouvoir dans la cavité 8 du tibia 2. L'axe du cylindre XX' représente l'axe de rotation de la cheville et les flèches F et E, les directions de flexion et d'extension du pied. C'est une articulation de ce genre que la prothèse, objet de la présente invention, se propose de restituer. La figure 2 représente sous forme éclatée et vue de dessus pour les figures 2a, 2b et 2c et de dessous pour les figures 2d, 2e et 2f, les trois composants de la prothèse objet de L'invention. Sur la figure 2a on voit un plateau tibial 14 comprenant son rail de guidage supérieur 16 et sa surface sphérique concave 18 qui le termine vers le bas. Sur la figure 2b, on voit la pièce intermédiaire sphérique 19 comportant deux rainures 20 et 22 situées sur sa face inférieure et l'un des bords latéraux 24 destinés à s'emboîter dans la surface supérieure du plateau astragalien 25. Ce plateau astragalien 25 représenté sur la figure 2c comporte selon la direction sagittale du corps humain un plateau supérieur à trois surfaces planes à savoir une surface centrale 26 et deux surfaces latérales 28 et 30 qui sont destinées à coopérer avec les surfaces correspondantes de la pièce intermédiaire sphérique 19 qui seront décrites en rapport avec la figure 2e représentant la surface inférieure de cette pièce intermédiaire. La surface externe du plateau astragalien 25 comporte encore sur sa zone centrale plane 26, un orifice 32 pour le passage d'une vis du plateau astragalien dans l'astragale et un ergot 34 destiné à s'emboîter dans l'une des rainures 20 ou 22 constituant ainsi une butée de translation avant-arrière du pied par rapport à la jambe selon la direction sagitale. A cet effet, les rainures 20 et 22 ont une longueur maximale voisine de 3 à S mm. Le plateau astragalien 25 de la figure 2c comporte encore à sa base un rail de guidage 38 destiné, comme le rail de guidage 16 du plateau tibial 14, à l'introduction de ce plateau dans une saignée préparée dans l'os par le chirurgien lors de la pose comme il sera décrit plus en détail dans la suite en référence aux figures 3 et 4. Les figures 2d, 2e et 2f représentent les mêmes éléments que les figures 2a, 2b et 2c, mais vues par leur face inférieure, ce qui permet d'en mieux comprendre l'emboStage réciproque. Sur ces figures, les éléments correspondants des figures 2a, 2b et 2c portent les mêmes nombres de référence. A propos des rainures 20 et 22, bien visibles sur la figure 2e, on précisera que L'une d'entre elles seule est effectivement utilisée lors de la pose de la prothèse, mais qu'elles sont doubles pour éviter au chirurgien d'avoir à chercher le sens de montage de la pièce intermédiaire sphérique, qu'il peut par conséquent introduire aussi bien dans un sens que dans L'autre dès lors que les plateaux et surfaces planes qu'elle porte sont introduits depuis le talon dans la direction sagittale. La figure 2f permet de voir plus précisément le rail de guidage 38 et surtout le logement 40 de la vis de fixation non représenté laquelle pénétrant par L'orifice 32 ressort après avoir traversé le plateau astragalien 25 par l'orifice 42 à partir duquel elle est vissée dans l'astragale elle-même. Si, de pLus, la vis de fixation dépasse une certaine longueur, elle peut servir a solidariser l'astragale et la sous-astragaLe, ce qui peut être avantageux dans certains cas. Dans la pièce intermédiaire sphérique de la figure 2e, les parties planes externes 24 et 44 et centrale 46 formant entre elles des dièdres obtus sont destinées à s'emboîter sur les faces planes correspondantes 26, 28 et 30 du plateau astragalien 25. Les figures 3 et 4 montrent les saignées que le chirurgien doit pratiquer dans le tibia 2 et dans l'astragale 4 pour préparer l'insertion dans ces deux os du plateau tibial et du plateau astragal. Sur la figure 3, qui est une vue d'arrière vers L'avant, on voit la saignée 50 dans le tibia et ta saignée 52 dans L'astragale. La figure 4 est une vue de caté où l'on voit les resections planes 54 et 56 effectuées dans le tibia 2 et dans l'astragale 4 et, en pointillés, 58 et 60, la trace des saignées 50 et 52. La figure 5 représente, une vue schématique en perspective, la prothèse sous forme éclatée avec son plateau tibial 14 cimenté dans le tibia 2 et son plateau astragal 25 vissé sur l'astragale 4. La figure 6 représente vue de profil (fig. 6a) et vue en bout (fig. 6b) les trois éléments de la prothèse, objet de L'invention après leur assemblage. Dans L'exemple représenté sur la figure 6, les éléments de la prothèse sont en alliage de titane avec des surfaces carbonées pour éviter les phénomènes de grippage. L'épaisseur totale des pièces de la prothèse assemblée entre le plateau 62 et le plateau 64 est de 9 mm. REVENDICATIONS 1. Prothèse de cheville destinée à remplacer l'articulation tibio-tarsienne (liaison astragaletibia-péroné) déficiente ou détruite, caractérisée en ce qu'elle se compose de trois pièces distinctes dont l'assemblage permet une reconstitution artificielle des mouvements de L'articulation, à savoir - un plateau tibial (14) ancré dans l'extrémité du tibia (2) et terminée vers l'extérieur par une surface sphérique concave (18) ; - un plateau astragalien (25) fixé dans l'astragale (4) et comportant selon L'axe sagittal du pied un profil externe composé d'une zone centrale plane allongée (26) comportant un ergot (34) perpendiculaire à ce plan et de deux bords latéraux (28, 30) également plans, mais formant un dièdre obtu avec le plan de la zone centrale ; - une pièce internédiaire ou pièce sphérique (19) dont la face inférieure comporte un profit complémentaire du profil externe du plateau astragal (25) et au moins une rainure (20, 22) de forme allongée destinée à recevoir L'ergot (34) du plateau astragalien (25) et constituant ainsi avec lui une butéee avant-arrière de translation de cette pièce intermédiaire (19) par rapport au plateau astragalien (25) selon l'axe sagittal, et dont la face supérieure est une surface sphérique convexe de même rayon que la surface sphérique concave du plateau tibial (14), les deux surfaces sphériques précédentes étant prévues pour s'emboîter L'une dans l'autre. 2. Prothèse de cheville selon la revendication 1, caractérisée en ce que le plateau tibiaL (14) et le plateau astragalien (25) sont engagés respectivement dans le tibia (2) et dans L'astragale (4) par un rail de guidage (16, 38) taillé dans leur face interne et dont le profil est complémentaire d'une saignée correspondante creusée dans l'os. 3. Prothèse de cheville selon la revendication 2. caractérisée en ce que le plateau tibial (14) est fixé sur le tibia par un ciment et en ce que le plateau astragalien (25) est vissé dans l'astragale. 4. Prothèse de cheville selon L'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les plateaux tibial (14) et astragalien (25) ainsi que la pièce intermédiaire sphérique (19) sont réalisés en un métal traité en surface pour éviter les grippages. 5. Prothèse de cheville selon la revendication 4, caractérisé en ce que le métal est choisi dans le groupe comprenant le titane et ses alliages, le chrome-cobalt, L'acier inoxydable et d'une manière générale les matériaux biocompatibles.