Brevet FR2697154A1 — publié le 19940429

PERFECTIONNEMENT AU COMPOSANT FEMORAL DES PROTHESES DU GENOU La présente invention concerne un perfectionnement au composant fémoral des prothèses du genou, s'appliquant aussi bien aux prothèses totales qu'aux prothèses unicompartimentales fémoro-tibiales. On sait que les propriétés d'un genou normal, sain, sont la mobilité et la stabilité. La mobilité est assurée par le mouvement relatif des surfaces de glissement fémorale et tibiale. Les surfaces de glissement tibiales, dites plateaux tibiaux, sont relativement plates et permettent une mobilité dans tous les secteurs roulement, glissement, rotation selon l'axe vertical du membre. La stabilité est assurée par un système ligamentaire complexe dont les principaux composants sont formés par les ligaments croisés antérieur et postérieur. C'est le jeu de ces ligaments qui permet, outre la stabilité, les mouvements harmonieux qui associent roulement, glissement et rotation. Si du fait de la disparition des ligaments croisés, les mouvements cessent d'être harmonieux, il se produit, comme dans toutes pièces mécaniques en contact, des frottements anormaux entraînant une usure rapide des surfaces précitées, cette usure s'accompagnant bien entendu d'une perte de la stabilité fonctionnelle du genou. On connaît le remplacement prothétique des surfaces articulaires du genou par des prothèses à glissement dites totales si elles reconstruisent la totalité des surfaces articulaires, ou unicompartimentales si elles ne s'adressent qu'à l'un des deux compartiments du genou -. Dans les deux cas, on distingue encore deux grands types de prothèses à glissement : les prothèses dites "non contraintes" et les prothèses dites "contraintes". a) Les prothèses "non contraintes" comportent des plateaux tibiaux prothétiques, généralement fabriqués en polyéthylène haute densité, qui reproduisent à peu près les plateaux tibiaux naturels et qui sont donc relativement plats. Ces prothèses ont le mérite de procurer une grande mobilité au genou dans tous les secteurs angulaires de son mouvement. Cependant, elles nécessitent idéalement la présence du système ligamentaire car, à défaut, le glissement anormal de la forme arrondie des condyles sur les plateaux tibiaux plats, ce glissement s'opérant sur une surface de contact forcément peu étendue, provoque une usure accélérée du polyéthylène ; on observe alors le plus souvent la formation d'une cupule d'usure dans laquelle le composant fémoral risque de se gripper, entraînant secondairement le descellement du composant tibial.Outre cela, les micro-particules formées par les débris d'usure entraînent des réactions intraarticulaires inflammatoires qui concourent également au descellement de la prothèse. b) Les prothèses "contraintes" comportent quant à elles des plateaux tibiaux dont la forme concave est assez exactement adaptée à la convexité du composant fémoral ; dans cette technique, les surfaces de contact sont donc congruentes et il ne peut en conséquence pas se produire de glissement du composant fémoral sur le composant tibial. De ce fait, le genou est stable mais il est peu mobile. En outre, comme le glissement antéro-postérieur des condyles sur Le plateau tibial est évidemment restreint, les flexions du genou engendrent des forces tangentielles sur le plateau tibial, concourant ainsi au descellement de ce dernier. Il apparait donc que la meilleure solution en matière de prothèse totale ou unicompartimentale du genou serait représentée par une prothèse non contrainte déterminée par des plateaux tibiaux plats et l'existence d'un système ligamentaire préservé ou reconstruit, cette association [ prothèse non contrainte - système ligamentaire efficace] étant la meilleure solution pour procurer au genou une fonction proche de la normale et garantir à la prothèse les meilleures conditions de longévité. D'un autre côté, on sait que les ligaments croisés naturels ne varient pratiquement pas de longueur quelle que soit la position du genou : c'est ce qu'on appelle l'isométrie. Si cette isométrie n'existait pas, la mobilité complète du genou depuis la flexion complète jusqu'à l'extension complète ne pourrait pas être obtenue ou bien, si elle l'était, ce serait au prix de traumatismes répétés en raison de l'élongation anormale des ligaments. Cette notion est importante en ce qui concerne les ligaments naturels. Elle l'est encore plus en ce qui concerne les ligaments artificiels dont l'élasticité est nettement inférieure à celle des ligaments naturels et qui n'ont évidemment pas leurs facultés d'adaptation et de régénération. A cet effet, la présente invention vise à assurer, dans une prothèse totale ou unicompartimentale du genou, le meilleur fonctionnement du système ligamentaire formé par les ligaments croisés antérieur et postérieur en posant - comme premier principe, la conservation ou la restauration des ligaments croisés antérieur ou postérieur générateurs de la stabilité du genou et, - comme second principe, le choix d'une géométrie des condyles du composant fémoral prothétique conduisant à ce que les ligaments croisés, naturels ou prothéthiques, ainsi présents dans l'articulation fémoro-tibiale subissent le moins de contraintes possibles lors des mouvements de flexion-extension du genou. La prothèse du genou conforme à l'invention est ainsi caractérisée en ce que la partie condylienne du composant fémoral prothétique est constitué par un palier monocentrique dont la surface de roulement est cylindrique le long d'un secteur angulaire s'étendant sur 1300 depuis la partie postérieure desdits condyles, l'axe de ce palier cylindrique passant exactement par le point isométrique d'implantation des ligaments croisés naturels ou, en cas de restauration prothétique, des ligaments croisés artificiels. De cette façon, on sait que la longueur des ligaments ne variera pas lors des mouvements de flexion extension du genou. Cet avantage considérable de l'invention contribue de manière importante à la conservation des ligaments ou, dans le cas d'un ligament prothétique toujours plus fragile qu'un ligament naturel, à un travail sans sollicitation dudit ligament prothétique. En outre, le respect de l'isométrie du genou est assuré quelle que soit la forme que l'on donne à la face supérieure des plateaux tibiaux, la préservation des fonctions stabilisatrices du système ligamentaire rendant nettement moins importants les aspects mécaniques stabilisateurs liés à la congruence (prothèse contrainte) ou à la non-congruence (prothèse non-contrainte) desdits plateaux tibiaux avec la surface de glissement cylindrique des condyles du composant fémoral prothétique. Bien entendu, on disposera de diverses tailles de prothèse fémorale encadrant les dimensions anatomiques les plus courantes du genou naturel ; à cet effet, le rayon du cylindre de 1300 engendrant la surface de glissement des condyles du composant fémoral prothétique sera préférentiellement compris entre 16 et 24 mm, depuis la plus petite taille jusqu'à la plus grande taille de la prothèse. On observera que cette géométrie condylienne s'oppose complètement à toutes les réalisations antérieures jusqu'alors connues qui préconisaient un profil polycentrique des condyles, profil que l'on retrouve en particulier dans la demande internationale WO92.08424. L'inconvénient grave de ces techniques antérieures consiste en ce qu'en cas de conservation ou de restauration des ligaments croisés, l'ensemble du système ligamentaire est sollicité d'une manière anormale (c'està-dire sans respect de l'isométrie). On observera par ailleurs que, du fait de la constitution du composant fémoral en rapport à un axe fémoral parfaitement déterminé, passant par le point isométrique du condyle concerné, il est avantageusement possible de réaliser un matériel ancillaire de pose des ligaments qui soit beaucoup plus simple et beaucoup plus sûr à utiliser que tous les matériels ancillaires jusqu'alors disponibles pour la pose de ligaments prothétiques.On peut ainsi réaliser une restauration quasi-parfaite des ligaments croisés, le point d'insertion fémoral pouvant être déterminé avec une grande précision en effet, après avoir mis en place le composant fémoral définitif, ou la prothèse d'essai, il suffit de procéder à une visée de l'axe ou du centre de la surface cylindrique, de rayon connu par construction, qui engendre la face de glissement fémoral sur le plateau tibial ; le point isométrique d'insertion peut alors être repéré exactement par tout index de forme approprié pointant ledit axe. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation d'une prothèse fémorale totale donnée à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue en coupe sagittale de l'articulation fémoro-tibiale, montrant plus particulièrement les surfaces articulaires du condyle et du plateau tibial, le genou se trouvant en extension ; on a repéré par L1 la longueur du ligament croisé antérieur s'insérant au centre du cercle formé, sur 130 , par la partie postérieure du condyle, - la figure 2 est une vue identique à celle de la figure 1, le genou se trouvant en flexion ; on a ici repréré par L2 la longueur du ligament croisé antérieur, - la figure 3 est une vue en perspective montrant schématiquement un nouveau matériel ancillaire pour la pose d'un ligament croisé prothétique dans des conditions isométriques, utilisables avec un composant fémoral du type préconisé par la présente invention. La prothèse totale du genou, du type non contrainte, représentée sur les figures comporte : un composant tibial prothétique 1, avec un plateau tibial 2 pratiquement plat, fabriqué classiquement par recouvrement d'une embase métallique 3 avec une couche de polyéthylène haute densité, et un composant fémoral 4 dont on va maintenant préciser la structure en rapport avec la présente invention. La partie condylienne 5 du composant fémoral 4, qui repose en appui positif sur le plateau tibial 2 du composant tibial 1, est constitué par un palier cylindrique monocentrique et comporte donc une surface de glissement cylindrique dont l'axe 6 est situé sur l'axe isométrique du condyle fémoral concerné. Suivant la présente invention, cette surface de glissement cylindrique forme un ruban s'enroulant sur environ 130 le lo#ng du condyle du composant fémoral 4 de manière à couvrir l'ensemble des mouvements de flexion-extension du genou. Par conséquent, l'isométrie du genou étant respectée, le roulement du condyle fémoral 5 externe sur le tibia ne provoque - à l'inverse des prothèses antérieures - aucune variation de la longueur du ligament croisé antérieur (LCA), repérée par L1 sur la figure 1 (genou en extension) et par L2 sur la figure 2 (genou en flexion).Il en est de même pour le ligament croisé postérieur (LCP) qui s'insère sur le condyle opposé (condyle interne du composant fémoral 4). Suivant une caractéristique complémentaire de l'invention, le rayon de la surface de glissement cylindrique de la partie condylienne 5 du composant fémoral 4 ainsi constitué doit être compris entre 16 et 24 mm. Par exemple, il sera avantageux de réaliser des prothèses fémorales dont le rayon nominal de la partie condylienne 5 s'étagera de 16 mm à la valeur maximale de 24 mm par sauts de 2 mm. L'ancrage du composant fémoral 4 à l'extrémité du fémur opéré s'effectue de manière classique par une coupe polygonale 7 qui est préparée préalablement à la pose de ladite prothèse. En outre, on observera qu'étant donné que la position de l'axe isométrique est exactement déterminée par le centre 6 du cylindre représentatif de la surface de glissement condylienne du composant fémoral 4, il est tout fait aisé de concevoir un instrument ancillaire de visée 8 tel qu'il sera maintenant décrit plus en détail en référence à la figure 3. Les dimensions des différentes tailles des composants fémoraux 4 étant parfaitement connues, il est en effet aisé, à partir de deux points de la surface cylindrique de glissement de cette prothèse, de pointer le centre 6 du cercle formé par la partie condylienne 5 par lequel passe l'axe isométrique du condyle concerné. Cette visée exacte du point d'insertion idéal d'un LCA prothétique (cas représenté sur la figure 3), permet de poser ledit ligament dans les conditions anatomiques requises pour un travail isométrique dudit ligament croisé antérieur (LCA) naturel ou prothétique. L'instrument ancillaire de visée 8 donné sur la figure 3 comporte à cet effet un gabarit 9 dont la face distale concave vient exactement s'adapter sur la surface de glissement convexe de la partie condylienne 5 de l'un des condyles du composant fémoral 4 ; ce gabarit 9 est muni à sa partie proximale d'un manche de préhension 10 et d'un index 11 s'étendant dans l'échancrure intercondylienne du fémur opéré. L'index 11 supporte latéralement un guide de perçage angulaire 12 pointant le centre 6 du palier monocentrique formé par la partie condylienne 5 du composant fémoral 4, correspondant exactement à l'axe isométrique dudit compartiment condylien postérieur 5.Un trait de marquage 13 ou son analogue est enfin prévu sur la partie condylienne 5 ellemême pour servir de repère angulaire au positionnement du gabarit 9, ce qui permet de bien orienter l'axe passant par le guide de perçage 12 par rapport au fémur. De cette façon, le praticien peut introduire avec une grande sûreté une broche 15 de forage d'un tunnel osseux 14 d'implantation ligamentaire au travers du condyle fémoral opéré, ledit tunnel 14 émergeant sur la face postérieure du fémur d'une manière classique. On observera qu'il n'est malgré tout pas obligatoire de munir l'index 11 ou la prothèse d'essai lui correspondant d'un guide de perçage 12 destiné à fixer la direction de l'axe de perçage du tunnel osseux 14 ; le praticien aura alors toute liberté pour choisir cette direction, en étant néanmoins certain que le tunnel osseux 14 coupera le centre 6 du compartiment condylien postérieur 5. Le présente invention n'est bien entendu pas limitée par l'exemple préférentiel qui vient d'en être donné relatif à une prothèse fémorale tricompartimentale, mais s'étend bien entendu å toutes les réalisations de prothèses fémorales pour prothèses totales du genou qu'elle soit tri-, bi- ou unicompartimentale. REVENDICATIONS 1 - Prothèse pour l'articulation du genou, comportant un composant tibial (1) sur lequel repose un composant fémoral (4), caractérisée d'une part, en ce qu'elle comporte des moyens pour assurer la conservation ou la restauration des ligaments croisés antérieur et postérieur, générateurs de stabilité dudit genou et, d'autre part, en ce que la géométrie de la ou des parties condyliennes (5) dudit composant fémoral (4) est telle que les ligaments croisés antérieur et postérieur, naturels ou prothétiques, ainsi présents dans l'articulation fémorotibiale subissent le moins de contraintes possible lors des mouvements de flexion-extension du genou. 2 - Prothèse pour l'articulation du genou selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la partie condylienne postérieure (5) du composant fémoral (4) destiné à la restauration de l'un ou des deux compartiments du fémur est constituée par un palier monocentrique dont la surface de roulement est cylindrique le long d'un secteur angulaire s'étendant sur 1300 depuis la partie postérieure desdits condyles, le centre (6) de ce palier cylindrique passant exactement par les zones isométriques respectives d'implantation des ligaments croisés antérieur et postérieur naturels ou, en cas de restauration prothétique, des ligaments croisés artificiels. 3 - Prothèse fémorale selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le rayon du cylindre de 1300 engendrant la surface de roulement de la ou des parties condyliennes (5) dudit composant fémoral (4) est compris entre 16 et 24 millimètres, ce rayon croissant avec la taille de la prothèse. 4 - Instrument ancillaire (8) pour la pose d'un ligament croisé, antérieur ou postérieur, en association avec une prothèse pour l'articulation du genou conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (11, 12) pour pointer le centre (6) du palier cylindrique formé par la partie condylienne (5) de l'un des condyles du composant fémoral (4) de la prothèse, de sorte à repérer, au niveau de l'échancrure intercondylienne, la zone ou l'axe isométrique d'implantation des ligaments croisés naturels ou artificiels du condyle concerné. 5 - Intrument ancillaire selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte un gabarit (9) dont la face distale concave vient exactement s'adapter sur la surface de roulement convexe de la partie condylienne (5) de l'un des condyles du composant fémoral (4), ledit gabarit (9) étant muni d'un manche de préhension (10) et d'un index (11) s'étendant latéralement sur le bord interne dudit gabarit (9) dans l'échancrure intercondylienne du fémur opéré, ledit index (11) supportant un guide de perçage (12) dont la direction vient pointer le centre (6) de ladite partie condylienne (5).