Brevet FR2682590A1 — publié le 19930423

MEDAILLON ROTULIEN POUR PROTHESE DE ROTULE FEMORO PATELLAIRE La présente invention concerne un médaillon rotulien pour prothèse de rotule fémoro-patellaire. L'invention concerne également une fraise coupante pour le perçage du logement dudit médaillon dans la rotule. On sait que les prothèses de rotule fémoropatellaires destinées à reconstituer les surfaces articulaires atteintes de la rotule et de la trochlée du fémur comportent généralement deux éléments, à savoir un élément trochléen, fixé sur la trochlée naturelle du fémur, et un médaillon rotulien, fixé sur la face interne de la rotule de manière à s'engager dans l'élément trochléen qui, normalement, lui oppose une surface de glissement torique reproduisant assez fidèlement le profil naturel de la trochlée. On connaît, notamment par le brevet FR-2 615 096 ou par le brevet FR-2 642 301, des exemples de réalisation de tels médaillons rotuliens. Dans le premier brevet, la totalité du médaillon rotulien est réalisé en polyuréthanne et repose sur une embase métallique circulaire plane qui est implantée dans le spongieux rotulien. Dans le second brevet, une couche de polyuréthanne est interposée entre le support métallique, également plan, et un médaillon anatomique en polyéthylène haute densité ; de cette manière, le médaillon repose sur une couche d'épaisseur suffisante pour procurer un effet amortisseur proche du cartilage humain. En outre, le polyéthylène haute densité est bien connu pour sa neutralité chimique en milieu organique (biocompatibilité), sa dureté élevée et son faible coefficient de frottement. Enfin, dans les deux cas, le médaillon peut être moulé par injection, ce qui permet d'obtenir des surfaces de glissement parfaitement lisses. Si les solutions préconisées plus haut sont parfois utilisées avec succès, il n'en est pas moins vrai que l'on remarque le plus souvent, après implantation, une usure excessive du médaillon rotulien qui frotte en permanence sur l'élément trochléen, généralement fabriqué dans un matériau biocompatible tel que cobalt, chrome, molybdène et leurs alliages. Cette usure est, il est vrai, surtout ressentie en périphérie, aux endroits où, pour des raisons anatomiques évidentes, le médaillon est le plus mince. On a pu également remarquer, sur des radiographies d'articulations fémoro-patellaires restaurées à l'aide de ces prothèses, que les médaillons en polyéthylène haute densité fabriqués par moulage avaient tendance à fluer à leur périphérie ; il semble donc que l'orientation des molécules de polyéthylène obtenue par moulage soit, le plus souvent, perpendiculaire aux efforts exercés sur lesdits médaillons, avec la conséquence d'un glissement des plans réticulaires les uns sur les autres. Enfin, il n'est pas rare de constater que certaines fractures de rotules lésées, réparées avec un médaillon rotulien prothétique du type précédent, sont occasionnées, à terme, par cette implantation ; en effet, la répartition des efforts exercées à l'intérieur de la rotule par les appuis du médaillon contre la trochlée n'est pas homogène et tend à faire éclater l'os. La présente invention vise à remédier à ces problémes d'usure en proposant un médaillon rotulien pour prothèse de rotule fémoro-patellaire, compose d'une pièce, homogène ou hétérogène, fabriquée préférentiellement en polyéthylène haute densité ou analogue, et dont la face articulaire presente une forme anatomique convexe correspondant à la forme anatomique concave en portion de tore de la trochlée fémorale, ou de l'élément trochléen fémoral prothétique destiné à remplacer la trochlée fémorale atteinte, ledit médaillon rotulien étant caractérisé en ce qu'il présente une face osseuse, implantée dans la rotule, bombée, tronconique, convexe ou analogue, destinée, d'une part, à répartir d'une manière homogène la pression partielle exercée par la trochlée ou l'élément trochléen sur ladite face articulaire du médaillon, d'autre part, à procurer un effet amortisseur proche du cartilage humain, et, en outre, à limiter les tensions mécaniques internes fragilisant la rotule après implantation. Préférentiellement, la face osseuse implantée du médaillon sera prise convexe, ce qui correspond au cas le plus favorable d'amortissement des chocs exercés sur la face articulaire dudit médaillon, et à la répartition la plus homogène des forces au niveau de la rotule (répartition centripète dont le centre est sensiblement le centre du médaillon). En outre, le médaillon à face osseuse implantée convexe, par rapport au médaillon à face osseuse implantée plane du type décrit dans l'un des brevets cités plus haut, présente également l'avantage de mieux répartir les pressions partielles exercées sur la face articulaire convexe du médaillon ; la conséquence de cette répartition plus homogène est qu'il n'existe plus de points d'usure préférentiels sur ladite face articulaire. En particulier, on remarquera que la couronne périphérique d'un médaillon biconvexe est plus épaisse et s'use moins que la périphérie d'un médaillon plan-convexe. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux de la description qui va suivre de plusieurs modes de réalisation d'un médaillon rotulien donnés à titre d'exemple non limitatif en référence au dessin annexé sur lequel - la figure 1 est une vue en perspective d'une première variante d'exécution d'un médaillon rotulien, - la figure 2 est une vue en coupe sagittale paramédiane externe du genou, montrant en coupe le médaillon rotulien implanté coopérant avec la trochlée fémorale, - la figure 3 est une vue en coupe dudit médaillon, montrant la répartition des forces agissant sur sa face articulaire en rapport avec la trochlée, ainsi que la répartition des forces à l'intérieur de la rotule, - la figure 4 est une vue en coupe d'une seconde variante d'exécution d'un médaillon rotulien. Le médaillon rotulien 1 représentée sur les figures 1 à 4 présente classiquement une face articulaire 2 de forme anatomique convexe correspondant exactement au petit rayon du tore formé par la trochlée fémorale 3, ou par l'élément trochléen prothétique (non représenté sur les figures) remplaçant la trochlée lorsqu'elle est atteinte. Suivant la présente invention, le médaillon 1 présente, de manière originale, une face osseuse implantée 4 bombée, choisie convexe dans la variante représentée sur les figures. Cette face osseuse implantée 4 se prolonge, à l'opposé de la face articulaire 2, par une queue de fixation 5, par exemple cylindrique, que l'on vient fixer dans le spongieux de la rotule 6 pour remplacer la surface articulaire endommagée de cette dernière. La queue de fixation 5 est pourvue, à mi-longueur environ, d'une gorge 7 de section droite hémicylindrique destinée à être remplie d'un ciment de fixation à l'os, classiquement du métacrylate de méthyl. Cette disposition de l'invention n'est pas limitative, et on pourrait tout aussi bien prévoir d'aménager, sur la queue de fixation 5, des éléments en saillie venant s'engager dans un logement réalisé à cet effet dans le spongieux rotulien (fixation sans ciment). On notera que le rayon de courbure de la face osseuse implantée 4 n'est pas forcément identique à celui de la face articulaire 2, et qu'il lui est même généralement supérieur (par exemple, 55 mm ou 80 mm contre 24 mm pour la face articulaire 2) ce rayon de courbure sera normalement choisi en fonction du diamètre hors tout du médaillon 1 (30 mm ou 35 mm). Suivant une autre caractéristique de l'invention, le raccord périphérique entre la face articulaire 2 et la face osseuse implantée 4 du médaillon 1, qui devrait normalement être affiné en biseau (raccord de deux calottes convexes), est coupé de manière à ce que, entre la face articulaire 2 et la face osseuse implantée 4, une facette annulaire 8 facilite l'adaptation dudit médaillon 1 dans sa cavité osseuse (Cf. détail de la figure 1). Suivant une première variante de l'invention, le médaillon rotulien 1 est réalisé d'une seule pièce à partir d'un cylindre homogène de polyéthylène haute densité, préalablement obtenu par extrusion, que l'on retaille par tournage suivant son axe au moyen d'outils de forme spécifiques servant à réaliser - la face articulaire 2, en forme d'une calotte spérique de rayon normalement égal à 24 mm, - la face osseuse implantée 4 convexe, également en forme de calotte sphérique, - et la queue de fixation 5 cylindrique. Le choix d'une telle réalisation, inhabituelle pour l'homme du métier ordinaire plus habitué à réaliser par moulage les médaillons rotuliens ou les prothèses analogues, est dicté, tout d'abord, par l'impossibilité d'utiliser les techniques d'injection pour réaliser le présent médaillon rotulien 1, dont la forme se prête mal à une répartition homogène des gradients thermiques à l'intérieur d'un moule. En effet, le médaillon rotulien 1 présente une variation d'épaisseur trop importante entre son axe de révolution - plus épais et élargi au niveau de la queue de fixation 5 - et ses bords amincis ; les zones centrales les plus chaudes du médaillon 1 seraient ainsi fragilisées, voire fissurées (phénomène dit de "retassure"). En outre, une solution qui consisterait à former le médaillon 1 autour d'un noyau, par exemple métallique, afin d'homogénéiser les gradients de température, serait inacceptable pour des raisons liées à la différence des densités entre un tel noyau (environ 7) et le polyéthylène haute densité (de densité égale à 0,9). On verra plus loin que cette dernière solution peut, par contre, être retenue en vue de réaliser un médaillon 1 conforme à une seconde variante de l'invention. D'un autre côté, même s'il est vrai que la face articulaire 2 du médaillon 1 est moins lisse lorsqu'elle est obtenue par tournage que par moulage, la résistance à l'usure s'avère finalement meilleure, puisque, par fraisage ou tournage, la face articulaire 2 est écrouie, ce qui en durcit notablement la surface. Enfin, en partant d'un cylindre de polyéthylène extrudé dont l'orientation des molécules est axiale, la réalisation d'un médaillon 1 par tournage, de la manière décrite plus haut, permet d'orienter les plans réticulaires de polyéthylène parallèlement aux efforts normalement exercés sur ledit médaillon 1, efforts qui sont dirigés perpendiculairement à la face articulaire 2 (Cf. figure 3). On évite ainsi tout fluage du polyéthylène vers les bords du médaillon 1, ce qui serait très difficile voire impossible à obtenir par moulage. Cet effet surprenant pour l'homme du métier ordinaire serait également vérifié dans le cas du tournage d'un médaillon rotulien plan-convexe traditionnel. Dans une seconde variante d'exécution décrite en référence à la figure 4, le médaillon rotulien 1 est fabriqué de manière à présenter, en son milieu, une cavité interne 9 pouvant être laissée vide, ou bien remplie d'un matériau dont l'élasticité est supérieure à celle du polyéthylène haute densité. La réalisation d'un tel médaillon rotulien 1 creux est possible par tournage à partir d'un bloc de polyéthylène extrudé - de la manière décrite plus haut -, le médaillon 1 obtenu étant ensuite alésé pour exécuter la cavité interne 9, ou par moulage avec un noyau central dont la forme reprend avantageusement celle de la cavité 9 désirée. Dans ce second cas, le matériau du noyau peut directement être celui qui est nécessaire à l'élaboration du médaillon rotulien 1, être un noyau métallique dont la forme permette de la retirer après moulage de l'intérieur dudit médaillon 1, ou encore être un noyau à extension spécifiquement adapté à cet usage. Selon l'invention, l'agencement d'une cavité interne 9 à l'intérieur du médaillon rotulien 1 augmente l'élasticité et la résilience dudit médaillon rotulien 1 lui-même - qu'elle soit vide, le médaillon 1 formant alors une double coque en polyéthylène haute densité, - ou qu'elle soit pleine d'un matériau plus élastique que le polyéthylène haute densité, cette situation favorisant l'amortissement des forces exercées sur la face articulaire 2 du médaillon 1, et diminuant en conséquence les tensions transmises à la rotule 6 au niveau de la face osseuse 4 implantée. On notera que la forme de la cavité interne 9 n'est pas obligatoirement homothétique de la forme extérieure du médaillon rotulien 1, mais peut être par exemple sphérique, cylindrique, cylindro-conique, tronconique, ou autre. En particulier, il peut être avantageux que la queue de fixation 5 soit elle-même alésée, son alésage communiquant avec la cavité interne 9 ; dans ce cas, il est clair qu'après réalisation de cette dernière au milieu du médaillon rotulien 1 encore plein, l'alésage de la queue de fixation 5 peut faciliter l'introduction d'un matériau élastique amortisseur dans ladite cavité interne 9. On notera également qu'il est tout à fait envisageable d'introduire plusieurs matériaux de natures différentes dans la cavité interne 9, ce qui procure le moyen d'adapter très précisément les capacités d'amortissement du médaillon rotulien 1 hétérogène ainsi obtenu, tout en faisant bien entendu en sorte que l'ensemble de ces matériaux, une fois dans la cavité interne 9 et/ou dans l'alésage de la queue de fixation 5, présente une élasticité supérieure à celle du polyéthylène haute densité. La technique opératoire de mise en place d'un médaillon rotulien 1 réalisé suivant l'une des variantes précédentes est très simple : le genou ouvert étant positionné en flexion maximale, on dégage la rotule 6 en la retournant de manière à faire apparaître sa surface articulaire interne, dans laquelle, au moyen d'une fraise convexe dont la courbure est identique à celle de la face osseuse implantée 4 du médaillon rotulien 1, on prépare une cavité que l'on prolonge, sur son axe, par un trou destiné à recevoir la queue de fixation 5 cylindrique, dont la gorge 7 aura préalablement eté remplie d'un ciment de scellement. Cette cavité, en conséquence concave, procure une assise du médaillon 1 dans le spongieux rotulieux contribuant, d'une part au soutien de la face articulaire 2 et, d'autre part, à la répartition la plus homogène possible des tensions internes genérees par les efforts appliques au niveau de ladite face articulaire 2. La fraise employée est généralement monobloc et comporte une partie cylindrique à l'avant, et une partie en forme de calotte spérique à l'arrière, des dégagements de la matière osseuse fraisée étant aménagée à l'arrière de ladite calotte de manière à eviter tout encombrement des dents de la fraise. REVENDICATIONS 1 - Médaillon rotulien (1) pour prothèse de rotule fémoro-patellaire, composé d'une pièce, homogène ou hétérogène, fabriquée préférentiellement en polyéthylène haute densité ou analogue, et dont la face articulaire (2) présente une forme anatomique convexe correspondant à la forme anatomique concave en portion de tore de la trochlee femorale (3), ou de l'élément trochléen fémoral prothétique destiné à remplacer la trochlée fémorale atteinte, ledit médaillon rotulien (1) étant caractérisé en ce qu'il presente une face osseuse implantée (4) bombée, tronconique, convexe ou analogue, destinée, d'une part, à répartir d'une manière homogène la pression partielle exercée par la trochlée (3) ou l'élément trochleen sur ladite face articulaire (2) convexe du médaillon (1), d'autre part, à procurer un effet amortisseur proche du cartilage humain, et, en outre, à limiter les tensions mécaniques internes fragilisant la rotule (6) après implantation. 2 - Médaillon rotulien (1) selon la revendication 1, caractérisé en ec que la face osseuse implantée (4) dudit médaillon (1) est convexe. 3 - Médaillon rotulien (1) selon l'une quelconque des revendications precedentes, caractérisé en ce que la face osseuse implantée (4) se prolonge, à l'opposé de la face articulaire (2), par une queue de fixation (5), par exemple cylindrique. 4 - Médaillon rotulien (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la queue de fixation (5) est pourvue, à mi-longueur, d'une gorge (7) destinée à être remplie d'un ciment de fixation à l'os, classiquement du métacrylate de méthyl. 5 - Médaillon rotulien (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est réalisé d'une seule pièce à partir d'un cylindre de polyéthylène haute densité extrudé, que l'on retaille par tournage suivant son axe au moyen d'outils de forme specifiques. 6 - Médaillon rotulien (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérise en ce qu'il présente, en son milieu, une cavité interne (9) pouvant être laissée vide, ou pouvant être remplie d'au moins un matériau dont l'élasticité est superieure à celle du polyéthylène haute densité. 7 - Médaillon rotulien (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la cavité interne (9) est remplie de plusieurs matériaux dont l'ensemble présente une élasticité supérieure à celle du polyéthylène haute densité. 8 - Prothèse de rotule fémoro-patellaire comportant un médaillon rotulien (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 9 - Fraise coupante pour le perçage, dans la face articulaire interne de la rotule (6), du logement d'un médaillon rotulien (1) selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisée en ce qu'elle comporte une partie cylindrique à l'avant et une partie en forme de calotte spérique à l'arrière, des dégagements de la matière osseuse fraisée étant aménagée à l'arrière de ladite calotte de manière à éviter tout encombrement des dents de ladite fraise.