Brevet FR2691356A1 — publié le 19931126

I.a présente invention concerne les prothèses de genou, c'est-à-dire les éléments qui permettent de restaurer l'articulation du genou entre le fémur, le tibia et la rotule. Une prothèse de genou comporte essentiellement une pièce fémorale apte à être fixée sur le fémur et épousant sensiblement la forme d'un "U", le fond et l'un des côtés du "U" définissant deux surfaces condyliennes séparées par un espace vide pour le passage des ligaments, I'autre côté du "U" définissant une trochlée, un plateau tibial apte à être fixé sur le tibia, et des moyens pour coupler les deux surfaces condyliennes avec le plateau tibial. En fait, pour réaliser des prothèses de quelque articulation que ce soit, les techniciens essayent de copier les éléments de cette articulation quand elle est totalement saine. Il en est par exemple ainsi pour la prothèse de hanche sur le mode d'une rotule du type mâle-femelle dont la reconstitution est relativement facile à obtenir mécaniquement, parce que les mouvements de l'articulation de la hanche ne sont que des rotations autour d'un point. Il n'en est pas de même pour une prothèse de genou qui est beaucoup plus difficile à réaliser, en raison de la complexité des mouvements du tibia par rapport au fémur qui sont des combinaisons de rotations et de translations. Il est pourtant déjà connu différentes réalisations de prothèse de genou, notamment celle décrite dans le BE-A-O 021 421, dans laquelle les moyens pour coupler les deux surfaces condyliennes avec le plateau tibial sont constitués par deux patins disposés entre les deux surfaces condyliennes et le plateau tibial et montés coulissant en translation suivant, respectivement, deux chemins de guidage incurvés, chaque patin comportant une surface d e glissement par rotation pour la surface condylienne qui lui est associée, chaque surface condylienne étant constituée d'une pluralité de surfaces sphériques concaves-convexes formant un ensemble continu sans point anguleux visant à présenter des courbures les plus proches possibles de celles des surfa( es c olldslicnlles de l'extrémité d'un fémur originel. Cette prothèse est très compliquée à réaliser et ne donne pas entière satisîaction car elle ne restitue qu'approximativement les mouvements d'une articulation du genou et que, lorsque les patins coulissent dans leurs chemins dc guidage incurvés, les mouvements de rotation des surfaces condyliennes ne sont pas concentriques, créant de ce fait une gêne pour le patient sur lequel a été implantée une telle prothèse. Ia présente invention a ainsi pour but de réaliser une prothèse de genou qui permette de restituer les mouvements d'une articulation de genou originelle sans créer de gêne pour le patient sur lequel elle est destinée à être implantée, et qui soit d'une réalisation mécanique aisée, notamment en ne comportant que des surfaces dont la définition est relativement simple, et donc facilement usinables. Plus précisément, la présente invention a pour objet une prothèse de genou comportant: - une pièce fémorale apte à être fixée sur le fémur, la pièce fémorale épousant sensiblement la forme d'un "U", le fond et l'un des côtés dudit "U" définissant deux surfaces condyliennes, ces deux surfaces étant séparées par un espace vide pour le passage de ligaments, l'autre côté dudit "U" définissant deux surfaces de trochlée, - un plateau tibial apte à être fixée sur le tibia, et - des moyens pour coupler les deuxdites surfaces condyliennes avec ledit plateau tibial, caractérisée par le fait que: - ledit plateau tibial est constitué par deux plaques et par des moyens pour monter en rotation les deux dites plaques l'une sur l'autre autour d'un axe sensiblement parallèle à l'axe dudit tibia, une première plaque étant apte à être fixée sur ledit tibia, l'autre seconde plaque étant tournée vers le fémur, et que - les moyens pour coupler les deuxdites surfaces condyliennes avec ledit plateau tibial sont constitués par deux patins disposés entre respectivement les deux surfaces condyliennes et la seconde plaque dudit plateau tibial, les deux dits patins étant montés coulissant en translation suivant, respectivement, deux axes rectilignes et parallèles, chaque patin comportant une surface de glissement en rotation pour la surface condylienne qui lui est associée. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante donnée en regard des dessins annexés à titre illustratif mais nullement limitatif, dans lesquels: la figure 1 représente, en vue de face, un mode de réalisation d'une prothèse selon I'invention pour genou droit, Ili figure 2 représente une coupe du mode réalisation selon la figure 1, cette coupe étant référencée Il-Il sur cette figure 1, I.a figure 3 représente une coupe du mode de réalisation selon les figures 1 et 2, cette coupe étant référencée III-III sur la figure 1, Iz figure 4 représente, sous forme schématique, deux positions de la prothèse selon l'invention en accord avec les figures 1 à 3 permettant d'expliciter son fonctionnement, et La figure 5 représente un mode de réalisation d'un détail de la prothèse selon l'invention. Les figures 1 à 5 représentent un même mode de réalisation d'une prothèse de genou. En conséquence, les mêmes références y désignent les mêmes éléments, quelles que soient la forme de représentation de ces éléments et la figure sur laquelle ils apparaissent. La prothèse de genou selon l'invention comporte une pièce fémorale 1 apte à être fixée sur le fémur 2, la pièce fémorale épousant sensiblement la forme d'un "U" dont le fond 3 et l'un des côtés 4 définissent deux surfaces condyliennes 5, 6 séparées par un espace vide 7 pour le passage des ligaments, l'autre côté 8 du "U" définissant deux surfaces de trochlée 9, 10. la prothèse de genou comporte aussi un plateau tibial 12 apte à être fixé sur le tibia 13 et des moyens 14 pour coupler les deux surfaces condyliennes 5, 6 avec le plateau tibial 12. Le plateau tibial 12 est constitué par deux plaques 16, 17 et par des moyens 18 pour monter en rotation ces deux plaques l'une sur l'autre autour d'un axe 19 sensiblement parallèle à l'axe 20 du tibia lors de la mise en place de la prothèse. Une première plaque 16 est apte à être fixée sur le tibia par tous moyens, par exemple une ou plusieurs pattes 21, la seconde plaque 17 étant tournée vers le fémur 2. quant aux moyens 14 pour coupler les deux surfaces condyliennes 5, 6 avec le plateau tibial 12, et plus particulièrement la seconde plaque 17, ils sont constitués par deux patins 30, 31 disposés entre respectivement les deux surfaces condyliennes 5, 6 et la seconde plaque 17 du plateau tibial 12. Ces deux patins 30, 3 1 sont montés coulissant en translation suivant, respectivement, deux axes rectilignes et parallèles 32, 33, et chacun comporte une surface de glissement en rotation 34, 35 pour la surface condylienne 5, 6 qui lui est associée. Dans un mode de réalisation avantageux, chaque surface cond\-liennc c 5, 6 est constituée, pour une partie, par une surface cylindrique de révolution 4(), 41, les deux surfaces cylindriques de révolution ayant le même axe de révolutioll 70, et, pour son autre partie, par une surface torique dc révolution ou analogue 42, 43, les surfaces cylindrique de révolution 40, 41 et torique 42, 43 de chaque surface condylienne étant juxtaposées l'une à l'autre en formant une continuité sans point anguleux au niveau de leur jonction 44, 45. Avantageusement, les deux surfaces toriques condyliennes 42, 43 sont disposées en regard l'une de l'autre en bordant de chaque côté l'espace vide ligamenteux 7. La surface de glissement en rotation 34, 35 de chaque patin est congruente d'une partie des deux surfaces cylindrique et torique de la surface condylienne associée au patin et comporte donc, elle aussi, des surfaces cylindrique de révolution 46, 47 et torique 48, 49, figure 3. En fait, les surfaces cylindriques de révolution des patins et les surfaces condyliennes permettent d'obtenir une rotation parfaite du plateau tibial 12 et de la pièce fémorale 1 l'un par rapport à l'autre, tandis que les surfaces toriques permettent de maintenir transversalement ces deux pièces et éviter qu'elles ne se translatent l'une par rapport à l'autre suivant une direction parallèle à l'axe 70 des deux surfaces cylindriques condyliennnes et des patins. Les surfaces condyliennes 5, 6 et de trochlée 9, 10 sont séparées par des moyens de butée 50. Les deux surfaces de trochlée 9, 10 sont séparées par une surface rotulienne en creux 51, et une partie de chacune d'elles comporte au moins une portion de surface cylindrique de révolution 52, 53 sensiblement en continuité d'une surface cylindrique de révolution condylienne 40, 41, les surfaces cylindriques de révolution de trochlée et condylienne se coupant en formant sensiblement un dièdre 55 d'arête 54, la surface cylindrique de trochlée 52, 53 formant, au niveau de l'arête 54 du dièdre 55, les moyens de butée 50. l a prothèse comporte en outre des moyens pour enclipser en translation chacun des patins 30, 3 1 sur la seconde plaque 17. Ces moyens pour enclipser en translation chacun des patins sur la seconde plaque peuvent être constitués de plusieurs façons, par exemple, comme représenté sur la figure 4, par une rainure G0, 61 réalisée dans l'un des deux éléments, plaque et patin, et par une glissière 62, 63 réalisée dans l'autre élément. Ces rainures et glissières sont par exemple du type à emboîtement en queue d'aronde contenue et contenante, comme illustré sur cette figure 4. Dans un mode de réalisation avantageux et pour obtenir un bon fonctionnement de la prothèse, lorsqu'elle est mise en place sur un patient, l'axe de rotation 19 des deux plaques 1G, 17 l'une sur l'autre et l'axe 20 du tibia 13 sont parallèles et distants l'un de l'autre d'une valeur sensiblement égale au sixième de la largeur des plaques prise suivant une direction parallèle à l'axe 70 des deux surfaces cylindriques de révolution condyliennes 40, 41. Les moyens 18 pour monter en rotation les deux plaques l'une sur l'autre autour de l'axe 19 sensiblement parallèle à l'axe du tibia sont par exemple constitués par une partie en saillie 71 de forme cylindrique de révolution solidaire de l'une 17 des deux plaques 16, 17 et un lamage cylindriquc dc révolution 72 réalisé dans l'autre plaque i 6, complémentaire dc la partie en saillie de façon que, lorsque les deux plaques 16, 17 sont superposées, la partie en saillie 71 soit contenue dans le lamage 72. Quand la prothèse décrite ci-dessus est implantée sur un patient elle fonctionne alors de la façon suivante Il est tout d'abord précisé que la technique de pose de la prothèse selon l'invention est en tout point identique à celle des prothèses de genou déjà connue des praticiens, et qu'elle ne sera donc pas décrite ici. Il est ainsi supposé que la prothèse a été parfaitement mise en place sur le patient, la pièce fémorale implantée sur le fémur et le plateau tibial sur le tibia. Quand la jambe est tendue sous l'action des muscles, ligaments et tendons, les moyens de butée 50, constitués par les surfaces cylindriques de trochlée du dièdre 55 au niveau de l'arête 54 de ce dièdre entre les surfaces cylindriques de trochlée et condyliennes, viennent au contact du bord avant 3G, 37 des patins 30, 31, comme représenté sur la figure 4 par la position P1, et les patins 30, 31 sont repoussés vers les extrémités de fond 73, 74 des rainures 60, 61. I'ar contre, quand le tibia 13 subit une flexion par rapport au fémur 2, les surfaces condyliennes 5, 6 de la pièce fémorale 1 se déplacent par glissement en rotation sur les surfaces 34, 35 des patins qui leur sont congruentes et, simultanément, les patins avancent dans les rainures pour s'éloigner des extrémités de fond 73, 74 et venir vers l'avant de ces rainures, la pièce fémorale prenant par rapport à la pièce tibiale la position représentée en P2 sur la figure 4. De plus, en même temps que le tibia 13 fléchit par rapport au fémur, il doit pouvoir subir normalement une rotation R autour de l'axe 19. Les moyens de rotation 18 tels que décrits ci-avant permettent aux deux plaques 16, 17 constituant le plateau tibial 13 d'entrer en rotation l'une sur l'autre autour de cet axe 19, et donc au tibia d'effectuer sa rotation R sans gêner la translation des patins dans la plaque 17. Iwans le mouvement inverse par lequel la jambe reprend sa position allongée, les surfaces condyliennes glissent en rotation sur les patins 30, 31 en sens contraire que précédemment et les patins sont repoussés vers le fond 73, 74 des rainures 60, 61 par les moyens de butée 50 qui viennent au contact des bords avant 36, 37 de ces patins. La structure de la prothèse de genou selon l'invention est avantageuse car elle permet de reconstituer tous les mouvements naturels du genou en respectant leur complexité, notamment en permettant aux mouvements de rotation de ne pas gêner les mouvements de translation qui leur sont simultanés. Elle est de plus d'une structure relativement simple puisque les surfaces fonctionnelles qu'elle comporte sont constituées d'un ensemble de surfaces de révolution qui peuvent être très facilement obtenues par la technique de l'usinage au moyen de machines outils dont la programmation, pour la définition de telles surfaces, ne présente pas de difficultés. REVENDICATIONS 1. Prothèse de genou comportant: - une pièce fémorale (1) apte à être fixée sur le fémur (2), la pièce fémorale épousant sensiblement la forme d'un "U", le fond (3) et l'un (4) des côtés dudit "U" définissant deux surfaces condyliennes (5, 6), ces deux surfaces condyliennes étant séparées par un espace vide (7) pour le passage de ligaments, l'autre côté (8) dudit "U" définissant deux surfaces de trochlée (9, 10), - un plateau tibial (12) apte à être fixé sur le tibia (13), et - des moyens (14) pour coupler les deuxdites surfaces condyliennes (5, G) avec ledit plateau tibial, caractérisée par le fait que: - ledit plateau tibial (12) est constitué par deux plaques (16, 17) et par des moyens (18) pour monter en rotation les deux dites plaques l'une sur l'autre autour d'un axe (19) sensiblement parallèle à ltaxe (20) dudit tibia, une première plaque (16) étant apte à être fixée sur ledit tibia, la seconde plaque (17) étant tournée vers le fémur (2), et que - les moyens (14) pour coupler les deux dites surfaces condyliennes (5, 6) avec ledit plateau tibial (12) sont constitués par deux patins (30, 31) disposés entre respectivement les deux surfaces condyliennes (5,6) et la seconde plaque (17) dudit plateau tibial (12), les deux dits patins (30, 31) étant montés coulissant en translation suivant, respectivement, deux axes rectilignes et parallèles (33, 32), chaque patin comportant une surface de glissement en rotation (34, 35) pour la surface condylienne qui lui est associée. 2. Prothèse selon la revendication 1, caractérisée par le fait que chaque surface condylienne (5, 6) est constituée, pour une partie, par une surface cylindrique de révolution (40, 41) et, pour son autre partie, par une surface torique de révolution (42, 43), les surfaces cylindrique de révolution et torique de chaque surface condylienne étant juxtaposées l'une à l'autre en formant une continuité sans point anguleux, la surface de glissement en rotation (34, 35) de chaque patin étant congruente d'une partie des deux dites surfaces cylindrique et torique de la surface condylienne associée audit patin. 3. Prothèse selon la revendication 2, caractérisée par le fait que les deux surfaces toriques condyliennes (42, 43) sont disposées en regard l'une de l'autre en bordant de chaque côté ledit espace vide ligamenteux (7). 4. Prothèse selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que les surfaces condyliennes et de trochlée sont séparées par des moyens de butée (50). 5. Prothèse selon la revendication 4, caractérisée par le fait que les deux dites surfaces de trochlée (9, 10) sont séparées par une surface rotulienne en creux (51), et qu'une partie de chacune d'elles comporte au moins une portion de surface cylindrique de révolution (52, 53) sensiblement en continuité d'une surface cylindrique de révolution condylienne, les surfaces cylindriques de révolution de trochlée et condyliennes se coupant en formant sensiblement un dièdre (55) d'arête (54), la surface cylindrique de trochlée (52, 53) formant, au niveau de l'arête du dièdre, lesdits moyens de butée (50). 6. I > rothèsc selon l'une des revendications t à 5, caracténsée par le Fait qu'elle comporte des moyens pour enclipser en translation chacun desdits patins (30, 3 i) sur ladite seconde plaque (1 7). 7. Prothèse selon la revendication 6, caractérisée par le fait que les moyens pour enclipser en translation chacun desdits patins sur ladite seconde plaque sont constitués, pour chacun desdits patins, par une rainure (60, 61) réalisée dans l'un des deux éléments, plaque et patin, et par une glissière (62, 63) réalisée dans l'autre élément. 8. Prothèse selon la revendication 7, caractérisée par le fait que lesdites rainures et glissières sont du type à emboîtement en queue d'aronde contenue et contenante. 9. Prothèse selon l'une des revendications I à 8, caractérisée par le fait que l'axe de rotation (19) des deux dites plaques (1G, 17) l'une sur l'autre et l'axe (20) dudit tibia (13) sont parallèles et distants l'un de l'autre d'une valeur sensiblement égale au sixième de la largeur des plaques (16, 17) prise suivant une direction parallèle à l'axe de révolution (7()) des surfaces cylindriques de révolution condyliennes (40, 41). 10. Prothèse selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée par le fait que les moyens (1 8) pour monter en rotation les deux dites plaques (1 6, 17) l'une sur l'autre autour d'un axe (19) sensiblement parallèle à l'axe (2()) dudit tibia (13) sont constitués par une partie en saillie (71) de forme cuIindrique de révolution solidaire de l'une des deux plaques et par un lamage (72) cylindrique de révolution réalisé dans l'autre plaque, complémentaire de la partie en saillie de façon que, lorsque les deux dites plaques sont superposées, la partie en saillie soit contenue dans ledit lamage.