Brevet FR2692776A1 — publié le 19931231

PROTHESE TOTALE POUR ARTICULATIONS DES OS, NOTAMMENT DE LA MAIN ET DU PIED La présente invention concerne le domaine des prothèses pour articulations osseuses et elle vise, plus particulièrement, les prothèses totales pour les articulations entre des os de la main et du pied. A titre d'application préférée, l'invention est relative à une prothèse totale d'articulation entre les os métacarpiens et les os carpiens qui leur corespondent et, plus spécifiquement, l'objet de l'invention est dirigé vers une prothèse trapézo-métacarpienne. Les articulations carpo-métacarpiennes et tarso-métatarsiennes sont soumises à des efforts et des usages intensifs qui ont pour conséquence une tendance à l'usure ou à la dégradation ou à l'installation d'affections inflammatoires ou d'altérations chroniques. Ceci est, plus particulièrement, le cas de l'articulation trapézo-métacarpienne, en raison de la fonction qui lui est dévolue anatomiquement. Lorsque l'altération ou la dégradation atteint un degré incompatible avec la fonction ou avec la douleur articulaire qu'elle induit, il est généralement recherché d'intervenir entre les surfaces articulaires concernées pour tenter d'apporter, par l'intermédiaire d'une prothèse, une substitution artificielle à l'articulation naturelle. Une telle proposition se heurte, toutefois, à de sérieuses difficultés qui tiennent à deux raisons. La première découle de la présence, dans ce type d'articulation, de surfaces à faible imbrication ou congruence, par comparaison à celles faisant intervenir une imbrication de conformations complémentaires, telles que l'articulation coxo-fémorale. La seconde tient au fait que les os concernés sont de faibles dimensions et qu'il est difficile et délicat d'implanter une prothèse à caractère total en respectant la nécessité de tenir compte des variations dimensionnelles individuelles relativement importantes, eu égard aux dimensions propres des os, et à l'exigence naturelle de laisser subsister, par l'intermédiaire des ligaments, une tension suffisamment ferme pour maintenir le rapport de coopération naturelle entre les parties osseuses, afin d'éviter une luxation préjudiciable. Ce sont là les raisons vraisemblablement responsables d'un art antérieur peu riche en matière de propositions de prothèses totales des articulations osseuses des mains et des pieds, notamment. L'objet de l'invention est de combler la présente lacune en proposant une prothèse totale conçue pour permettre l'implantation d'une articulation artificielle en substitution de l'articulation naturelle, afin de rétablir le ou les degrés de liberté naturelle et l'amplitude d'articulations osseuses de la main ou du pied et, particulièrement, de l'articulation trapézo-métacarpienne. La prothèse selon l'invention est également conçue de manière à permettre un ajustement aisé en fonction des caractéristiques anatomiques et, plus particulièrement, de l'état de tension ou relâchement des ligaments de l'articulation, afin de constituer une articulation artificielle dont les risques de luxation se trouvent particulièrement réduits, voire complètement éliminés. Un autre objet de l'invention est de proposer une prothèse totale qui puisse être aisément implantée dans les os concernés, sans les fragiliser de façon fondamentale et sans présenter de risque de déplacement inopiné au cours des efforts ou des mouvements auxquels l'articulation concernée contribue. Un autre objet de l'invention est de proposer une prothèse totale qui puisse être implantée sans nécessiter de recours à un produit de scellement et qui, malgré cette caractéristique, présente une bonne stabilité dans le temps. Pour atteindre l'objectif ci-dessus, la prothèse totale conforme à l'invention est caractérisée en ce qu'elle comprend: - un cotyle offrant une cavité sensiblement hémisphérique et destiné à être ancré dans la face d'un premier os de l'articulation concernée, - une tige d'insertion dans le canal médullaire d'un second os et à partir de la face d'articulation en vis-à-vis du premier os, - et un embout de liaison articulaire entre la cavité et la tige. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La fig. 1 est une vue en plan schématique du squelette partiel de la main montrant l'implantation de la prothèse selon l'invention. La fig. 2 est une vue en plan de l'un des éléments constitutifs de la prothèse. Les fig. 3 et 4 sont des vues prises selon les lignes 111-111 et n-n de la fig. 2. La fig. 5 est une élévation d'un autre élément constitutif de la prothèse. La fig. 6 est une élévation d'un troisième élément constitutif de l'invention. La fig. 7 est une vue en plan prise selon la ligne VII-VII de la fig. 6. La fig. 8 est une coupe diamétrale prise selon la ligne VIII-VIII de la fig. 7. La fig. 9 est une élévation partielle montrant une première variante de réalisation de certains des éléments de la prothèse. La fig. 10 est une vue, analogue à la fig. 9, mais illustrant une autre variante de réalisation. La fig. t montre, partiellement, le squelette de la main comprenant le carpe I, le métacarpe 2 et les phalanges 3. L'objet de l'invention, tel qu'illustré, est plus particulièrement destiné à une implantation en substitution de l'articulation trapézo-métacarpienne du pouce. Une telle articulation intervient entre le trapèze 4 et l'os métacarpien du pouce 5. La caractéristique anatomique d'une telle articulation, réside dans le fait que le trapèze offre, en extrémité distale, une surface d'articulation 6 à faible caractéristique d'imbrication articulaire, coopérant avec une surface complémentaire 7 qui est présentée par l'épiphyse proximale 8 de l'os métacarpien 5 dont l'épiphyse distale 9 est en rapport d'articulation naturelle avec la phalange correspondante. L'objet de l'invention est destiné à remplacer les surfaces articulaires 6 et 7 dans le cas de dégradation ou altération de ces dernières. A cette fin, l'objet de l'invention est, principalement, constitué par trois éléments comprenant une tige 10 destinée à être implantée dans l'os métacarpien 5, un embout de liaison articulaire i1 adaptable sur la tige 10 et un cotyle 12 implantable dans le trapèze 4. Par cotyle, il convient de retenir l'acception générale, c'est-à-dire celle correspondant à une pièce offrant une cavité d'emboîtement pour une contrepartie conjuguée présentée par la partie articulaire correspondante. La tige 10, représentée aux fig. 2 à 4, est constituée par un corps allongé, de préférence, de forme générale arquée selon une courbure voisine de celle naturelle de l'os métacarpien 5. Le corps allongé comporte une extrémité distale 13 fermée, arrondie et une extrémité proximale 14 offrant une face transversale plane 15. Le corps allongé 10 présente, en section droite transversale, une forme évoluant en correspondance du canal médullaire de l'os 5, mais qui est définie par une forme géométrique, telle qu'illustrée par la fig. 4, répondant à une exigence de sensible homothétie vis-à-vis de la conformation en section droite transversale de l'os métacarpien 5. De façon préférée, la section droite transversale évolutive du corps allongé 10 peut être considérée comme faisant intervenir, à partir du centre géométrique O correspondant à l'axe longitudinal courbe du corps, une partie 16 sensiblement en forme d'anse de panier, une partie 17 circulaire couvrant une plage angulaire de l'ordre de 60 à 80 et deux flancs 18 raccordant les segments 16 et 17. Une telle forme en section droite transversale ne répond pas à une forme généralement dite de révolution et délimite ainsi trois épaulements 19 qui ont pour fonction d'assurer une immobilisation angulaire du corps 10 à l'intérieur de l'os métacarpien 5 pour éviter toute rotation sur l'axe O. Cette première stabilisation est complétée par un effet second établi par la forme incurvée du corps 10. De cette manière, il devient possible d'implanter le corps 10 dans le canal médullaire de l'os 5 en établissant un appui métaphysaire certain et solide par l'intermédiaire de l'extrémité proximale 14 qui offre une surface d'appui importante permettant de placer la face transversale 15 dans le plan 20 de l'épiphyse proximale 8 résultant de la résection cartilagineuse de la surface 7. Pour favoriser la liaison intime entre le corps 10 et la matière osseuse, il est avantageux de réaliser ledit corps en titane et de ménager, dans la partie métaphysaire au moins, des accidents de surface 21, d'orientation générale de préférence axiale, favorables au processus d'ostéogénèse interne. Les accidents 21 peuvent, dans ce sens, être constitués par des rainures continues ou discontinues ménagées dans la surface extérieure du corps 10. La tige d'implantation métacarpienne est conformée à partir de la surface transversale 15, pour présenter un logement 25 d'adaptation de l'embout 11. Selon une disposition préférée, le logement 25 est de type tronconique, dont la petite base est dirigée vers l'extrémité distale 13 et dont l'angle de conicité est choisi pour permettre, par simple emboîtement, une liaison axiale et angulaire ferme et résistante, du type de celle établie par les cônes morse. Le second élément constitutif de la prothèse selon l'invention est constitué par la pièce de liaison 11, plus particulièrement représentée à la fig. 5. Cette pièce Il peut être apparentée à un embout de liaison et comprend une queue 30 de conformation complémentaire au logement 25 dans lequel elle peut être emboîtée. La queue 30 est prolongée, à partir d'une embase 31, par un col 32 de type tronconique inversé par rapport à la queue 30 et comportant en bout une tête 33 en forme de rotule sphérique. L'embout d'articulation 11 est, de préférence, réalisé en un alliage ou en une matière à même d'offrir un bon coefficient de frottement. En raison de la constitution sous la forme d'une pièce séparée, il devient possible de choisir un matériau répondant spécifiquement et uniquement à cette fonction, sans interférence sur le choix de celui constitutif de la tige 10 devant principalement respecter, outre les caractéristiques de résistance mécanique, une compatibilité biologique favorable à une repousse osseuse. Ainsi la tige 10 peut être réalisée par exemple en titane, alors que l'embout de liaison Il est constitué à partir d'un alliage de chrome- cobalt. Le troisième élément constitutif de la prothèse totale est formé par le cotyle 12 comprenant, tel que cela ressort des fig. 6 à 8, une cupule 40 en forme de calotte semi-sphérique creuse. La surface extérieure de la cupule est pourvue de pieds 41 d'ancrage dans un logement ou fraisage qui est pratiqué dans l'os trapèze 4 à partir de la face transversale 42 résultant de la résection cartilagineuse de la surface articulaire 6. Les pieds 41 peuvent être réalisés de différentes façons possibles et présenter des formes variables parmi lesquelles l'une, donnant satisfaction, correspond à des saillies sensiblement triangulaires réparties de façon équidistante angulairement. La surface extérieure de la cupule 40 est aussi pourvue d'accidents 43, du type rainures ou analogues, dont la fonction est de favoriser l'ostéogénèse nécessaire à une liaison intime du cotyle dans le logement ou fraisage. La cupule 40 est, de préférence, réalisée en titane et se trouve garnie, en surface extérieure, d'un revêtement d'hydroxyapatite favorable à une liaison intime avec la matière osseuse. Le cotyle 12 comprend, également, une garniture interne 45 qui est montée à l'intérieur de la cupule pour y être immobilisée, notamment par l'intermédiaire d'un jonc 46 emboîté à force à l'intérieur d'une gorge 47 présentée par la cupule 40. De préférence, le garnissage 45 possède une collerette 48 d'appui et de protection placée en contact avec le bord transversal de la cupule 40 dans laquelle le garnissage peut aussi être centré par l'intermédiaire d'un pilote 49 pénétrant dans une ouverture circulaire 50 ménagée dans le fond de la cupule. Le garnissage 45 est réalisé en un matériau à faible coefficient de frottement, tel qu'en polyéthylène haute densité, et se trouve aussi, de préférence, emboîté à l'intérieur de la cupule en étant soumis, préalablement, à un refroidissement forcé. Un résultat analogue pourrait être atteint en soumettant, au contraire, la cupule 40 à une élévation temporaire de température. Le garnissage 45 offre une cavité hémisphérique 51 qui constitue le siège de réception de la tête 33. Les éléments constitutifs ci-dessus, au nombre de trois, réalisés de façon indépendante, permettent de constituer une prothèse totale, d'implantation facile et aisée, quoique les os concernés, notamment de la main ou du pied, présentent des dimensions faibles. I1 est, en effet, possible d'implanter le cotyle 12 dans la cavité fraisée et de disposer la tige 10 à l'intérieur du canal médullaire de l'os métacarpien 5 en prévoyant, préalablement, d'adapter dans le logement 25 l'embout d'articulation 11. Compte tenu des caractéristiques anatomiques des os devant être appareillés et de l'état ligamentaire de l'articulation à reconstituer, il est possible de choisir un embout 11 présentant, entre l'embase 31 et l'extrémité de la tête 33, une longueur adaptée pour que l'implantation de la prothèse totale dans son ensemble laisse subsister une mise sous contrainte des ligaments, favorable à un maintien en rapport de coopération naturelle entre la tête 33 et la cavité cotyloide 51, dans des conditions telles qu'une luxation ne soit pas à craindre ultérieurement. La conformation des pièces d'ancrage formées par le corps 10 et par le cotyle 12 permet une mise en place, sans intermédiaire de ciment ou analogue et sans crainte de déstabilisation ultérieure. En effet, la forme du corps 10 assure une stabilisation axiale et angulaire à l'intérieur de l'os métacarpien 5, ainsi que le rétablissement du processus d'ostéogénèse d'ancrage, notamment par l'intermédiaire des accidents de surface 21. De même, la présence des pieds 41 permet une implantation et un ancrage stabilisé du cotyle 12 dans la cavité fraisée, avec rétablissement d'un processus d'ostéogénèse et de liaison intime par le revêtement d'hydroxyapatite et par la présence des rainures 42. Malgré les faibles caractéristiques dimensionnelles des éléments constitutifs de l'invention, la liaison articulaire, par l'intermédiaire de l'embout 11 permet un ancrage et une liaison angulaire et axiale particulièrement résistante, par la coopération de la queue 30 et du logement 25, et offre une articulation particulièrement fiable et de grande amplitude angulaire, par la coopération de la tête 33 et de la cavité 51. il convient de noter, à cet égard, que l'immobilisation du garnissage 45 s'oppose, notamment par l'intermédiaire du jonc 48 et du pilote 49, à tout basculement ou déplacement interne qui serait susceptible d'induire des désordres fonctionnels de la prothèse constituée. Le trou central 50 peut aussi être mis à profit, comme cela est illustré par la fig. 1, pour l'implantation d'une fixation transosseuse 60, telle qu'une vis, mise en place pour lier, par exemple, le trapèze 4 et le scaphoide 61. Dans l'exemple décrit précédemment, et notamment en relation avec la fig. 5, la queue 30 est définie par un axe de symétrie longitudinal qui est coaxial avec celui définissant le col 32 et la tête 33. il peut être avantageux, dans certains cas, de conférer, aux axes de la queue 30 et du col 32, des directions convergentes, de sorte qu'ils fassent entre eux une inclinaison déterminée. Dans un tel cas, il devient possible, en emboîtant la queue 30 dans le logement 25, de conférer une orientation angulaire privilégiée au col 32. Ceci peut être avantageux pour adapter l'articulation artificielle constituée aux caractéristiques anatomiques de l'articulation naturelle. Si une telle orientation angulaire devient possible, il apparaît utile, sinon nécessaire, de pouvoir disposer de moyens destinés à la fixer de façon définitive. Compte tenu des moyens de liaison entre le cors 10 et l'embout 11, il est alors prévu, selon l'invention, de faire intervenir, entre ces deux éléments, des moyens d'immobilisation ou d'orientation angulaire. Dans l'exemple selon la fig. 9, de tels moyens comprennent, par exemple entre la queue 30 et l'embase 31, un bourrelet 62 comprenant, soit des facettes polygonales 63, soit des dents ou analogues 64. L'entrée du logement 25 comporte alors un dégagement complémentaire 65 dans lequel sont formés des moyens conjugués soit aux facettes 63, soit aux dents 64. Par de tels moyens, il devient possible de choisir une orientation privilégiée de l'axe du col 32 et d'assurer l'immobilisation angulaire dans le choix retenu. La fig. 10 montre une variante de réalisation dans laquelle les moyens d'immobilisation angulaire sont constitués par un prolongement 66 axial et de section droite transversale inférieure à la petite base de la queue 30. Le prolongement 66 comporte, soit des facettes 63, soit des dents 64 qui assument une même fonction que dans l'exemple décrit précédemment, en coopérant avec des moyens complémentaires qui sont alors formés dans un prolongement ou un alésage axial 67 qui est présenté par le fond du logement 25. n doit être considéré que l'alésage 67 peut aussi comporter, au moins en partie, un taraudage destiné à la mise en place du corps 10 sur un outil de pose facilitant l'insertion du corps 10 à l'intérieur du canal médullaire. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS: 1 - Prothèse totale pour articulation osseuse, caractérisée en ce qu'elle comprend: - un cotyle (12) offrant une cavité (51) sensiblement hémisphérique et destiné à être ancré dans la face d'un premier os de l'articulation concernée, - une tige (10) d'insertion dans le canal médullaire d'un second os et à partir de la face d'articulation en vis-à-vis du premier os, - et un embout (11) de liaison articulaire entre la cavité et la tige. 2 - Prothèse selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'embout est du type amovible. 3 - Prothèse selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'embout comporte: - une queue conique (30) d'emboîtement dans un logement complémentaire (25) présenté axialement par la tige, - un col (32) prolongeant la queue, - et une tête (33) à caractère sphérique formée en bout du col pour coopérer avec la cavité du cotyle. 4 - Prothèse selon la revendication 3, caractérisée en ce que la queue et le col sont définis par des axes formant un angle entre eux. 5 - Prothèse selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'embout (11) comporte des moyens (63,64) d'orientation angulaire compatibles avec des moyens d'immobilisation complémentaires (65) présentés par le logement de la tige. 6 - Prothèse selon la revendication 5, caractérisée en ce que les moyens d'orientation sont formés dans la partie de l'embout comprise entre la queue et le col, alors que les moyens d'immobilisation sont prévus à l'entrée du logement. 7 - Prothèse selon la revendication 5, caractérisée en ce que les moyens d'orientation (66) sont formés en bout de la queue, alors que les moyens d'immobilisation sont ménagés dans un alésage (67) prolongeant le logement. 8 - Prothèse selon la revendication 1, caractérisée en ce que la tige comporte, sur sa surface extérieure, des accidents de surface (21) d'orientation générale axiale, aptes à favoriser l'ancrage par ostéogénèse. 9 - Prothèse selon la revendication 1 ou 8, caractérisée en ce que la tige est arquée et présente une section droite transversale variant depuis l'extrémité proximale à l'extrémité distale de façon congruente à la section interne du canal médullaire. 10 - Prothèse selon la revendication 1, 8 ou 9, caractérisée en ce que la tige présente des moyens (19) d'immobilisation angulaire à l'intérieur du canal médullaire. 11 - Prothèse selon la revendication 10, caractérisée en ce que les moyens d'immobilisation angulaire sont constitués par la forme en section droite transversale de la tige. 12 - Prothèse selon la revendication 1, caractérisée en ce que le cotyle (12) comprend une cupule (40) d'ancrage et de support et une garniture interne (45) délimitant la cavité. 13 - Prothèse selon la revendication 1 ou 12, caractérisée en ce que le cotyle (12) comprend une cupule (40) dont la surface extérieure est pourvue de pieds (41) d'ancrage dans le tissu osseux et dont le fond est percé d'un trou (50), soit de réception d'un pilote de centrage de la garniture, soit de passage d'un organe de transfixation osseuse.