Brevet FR2698536A1 — publié le 19940603

PROTHESE DE GENOU DESCRIPTION L'invention concerne une prothèse de genou. De telles prothèses sont utilisées après une opération chirurgicale å la place de cartilages usés et sont composés d'au moins un élément de tibia, un élément de fémur et un ménisque. Dans l'articulation naturelle, le roulement et le glissement des surfaces des condyles du fémur sur les glènes du tibia pendant la flexion du genou s'accompagnent d'un mouvement de pivotement autour d'un axe sensiblement parallèle au tibia et situé un peu à l'écart de l'articulation en direction latérale, car une des glènes est concave alors que l'autre est plutôt plate, voire convexe. Ce mouvement de pivotement semble dépourvu de fonction organique et certaines prothèses particulièrement simples de l'art antérieur sont effectivement conçues pour que le genou artificiel effectue un pur mouvement de charnière, mais la modification du mouvement exige des efforts supplémentaires des ligaments. On est donc tenté de reconstituer le mouvement naturel de pivotement. Dans le brevet WO-A-79/û0739, le ménisque est pourvu d'un axe tournant dans un tube conique de l'élément de tibia. Il est nécessaire de creuser assez profondément les parties spongieuses du tibia pour y loger le tube ; l'axe de rotation correspond à l'axe du tibia et n'est donc pas celui de l'articulation naturelle, si bien que l'inconvénient du manque de naturel du mouvement ne disparaSt pas entièrement ; et on doit admettre que la surface de frottement du ménisque et de l'élément de tibia est importante. Une autre réalisation de prothèse de genou est proposée avec l'invention. Elle permet de mieux reproduire le mouvement naturel de flexion ou d'extensian du genou et se caractérise en ce que l'élément de tibia est pourvu de deux cavités dans lesquelles pénètrent deux saillies du ménisque, les rainures étant conformées pour autoriser des mouvements du ménisque sur l'élément de tibia autour d'un axe sensiblement parallèle au tibia et excentré latéralement du tibia. On peut envisager plusieurs réalisations différentes. Dans L'une d'entre elles, les cavités sont refermées par un rebord continu et on déforme sensiblement deux cuvettes à fond plat dans lesquelles les saillies jouent : une certaine liberté de mouvement est donc autorisée dans des limites qui sont parfaitement définies. Dans une autre , les cavités sont des rainures de largeur uniforme qui peuvent être incurvées en portions de cercle de centre commun. Les rainures ont alors des largeurs guère supérieures aux largeurs des saillies, qui coulissent à l'intérieur des rainures en imposant au ménisque une rotation forcée autour du centre des cercles. Alors que ces réalisations témoignent du souci d'attribuer aux cavités ou aux rainures des limites qui contrarient certains mouvements excessifs du ménisque et l'obligent à effectuer des pivotements analogues à ceux de l'articulation naturelle, les nécessités pratiques de l'économie peuvent conduire à concevoir des prothèses symétriques, c'est-à-dire utilisables indifféremment pour le genou drcit ou le genou gauche. Les rainures ou les cavités doivent alors d'une façon générale être plus larges pour autoriser des mouvements du ménisque dans des directions différentes que les ligaments imposent. Si on utilise des rainures, on les choisira alors droites et avec une largeur sensiblement plus grande que la largeur des saillies. On va maintenant décrire plus en détail certaines réalisations de l'invention, qui sont données à titre illustratif et non limitatif et représentées sur les figures suivantes - la figure 1 représente l'articulation du genou équipée d'une prothèse d'aspect général, - la figure 2 représente une première réalisation de l'invention, - les figures 3A et 3B représentent les mouvements du ménisque et de l'élément de tibia, - la figure 4 représente une deuxième réalisation de L'invention, variante de la figure 2, - les figures SA et 5B représentent les mouvements de l'articulation de la figure 4, - la figure 6 représente une troisième réalisation de l'invention, - les figures 7A et 7B représentent les mouvements de l'articulation de la figure 6, et - la figure 8 représente une quatrième réalisation de l'invention. On représente à la figure 1 l'aspect général d'une prothèse de genou installée dans l'articulation. Le fémur porte la référence 1 et le tibia la référence 2 ; ils sont vus de l'avant. L'élément de fémur 3 appartenant à la prothèse est une plaque incurvée en arc de cercle reposant sur la face supérieure d'un ménisque 4 qui repose lui-même sur la face supérieure d'un élément de tibia 5. Les éléments de fémur et de tibia 3 et 5 sont fixés aux os du même nom par des chevilles, des vis ou d'autres moyens de fixation 6 enfoncés partiellement dans le tissu spongieux, ou par un ciment spécial dont on badigeonne les surfaces de jonction des os et des éléments de la prothèse. On a représenté des éléments unitaires, mais il est admis dans l'art qu'il est possible de décomposer notamment le ménisque 4, mais aussi les éléments de fémur et de tibia 3 et 5 en deux éléments indépendants associés chacun à un des condyles ou une des glènes.L'invention englobe toutes ces possibilités, même si certaines ne sont pas illustrées ici. La flexion du genou s'effectue, dans cette vue de l'avant, sensiblement autour d'un axe X horizontal, transversal et passant par le bas du fémur #, axe de l'élément de fémur 3, et les ligaments de l'articulation sont formés pour subir un pivotement autour d'un axe Y vertical et latéral. Ce pivotement est restitué dans l'invention par une rotation entre le ménisque 4 et l'élément de tibia 5. La figure 2 montre une réalisation appropriée dans laquelle l'élément de tibia 15 est une plaque plane munie sur sa surface supérieure de deux cavités oblongues 16 et 17 de profondeur faible et constante ; l'élément de ménisque 14 est ici dédoublé et formé de deux éléments 18 et 19 dotit chacun possède une surface supérieure 20 concave pour recevoir une portion de glissement de l'élément de fémur 3, une surface inférieure plane 21 posée sur la surface supérieure 23 de l'élément de tibia 15 et un tenon 22 saillant sous le milieu de la surface inférieure 21 et engagé dans la cavité 16 ou 17 associée. Comme on le voit bien sur les figures 3A et 3B, les cavités 16 et 17 ont des surfaces inégales et sont placées de sorte que les tenons 22 des éléments de ménisque 18 et 19 butent tous deux contre les extrémités arrière des cavités 16 et 17 dans la position d'extension de la jambe de la figure 3A et contre les extrémités avant de ces deux cavités dans la position de flexion maximale illustrée à la figure 3e Les droites issues des centres des tenons 22 dans ces deux positions se coupent en un point 0 qui constitue un centre de pivotement de l'articulation et qui est immobile ou presque au cours du déplaceme-nt des tenons 22. Les cavités 16 et 17 sont cependant plus larges que les tenons 22 pour que des mouvements légèrement différents soient autorisés et qu'une plus grande souplesse de l'articulation soit obtenue. Les cavités 16 et 17 sont entourées par des rebords continus présentant une partie principale 24 ou 25 qui est de largeur constante et s'étend sur un peu plus de la moitié de la circonférence des cavités 16 et 17 en bordant l'élément de tibia 15. L'épaisseur des rebords et plus exactement de ces parties 24 et 25 est choisie pour la pression des éléments de ménisque 18 et 19 ne devienne jamais excessive. Elle est de trois millimètres dans une réalisation où les pièces sont en polyéthylène de haute densité pour les parties portantes, subissant le frottement et la pression de contact, et en acier inoxydable, en alliage à base de cobalt ou alliage de titane pour le reste. La figure 4 représente une autre réalisation légèrement différente : l'élément de tibia 35 est semblable au précédent si ce n'est que ses deux cavités 36 et 37 sont semblables et symétriques avec une largeur qui peut être de 26 mm et une longueur de 39 mm pour des tenons 22 purement circulaires de 23 mm de diamètre. Les autres éléments de la prothèse ne sont pas modifiés.Selon que la prothèse sera placée sur un genou droit ou gauche, on obtiendra, à partir d'un état d'extension illustré à la figure 4 et semblable à celui de la figure 3A puisque les tenons 22 butent à l'arrière des cavités 36 et 37, un -état de flexion représenté soit à la figure SA soit à la figure 5B : un des tenons 22 parvient à l'autre extrémité de la cavité dans laquelle il pénètre (37 ou 36 respectivement), alors que l'autre tenon 22 s'arrête à peu près au centre de l'autre cavité 36 ou 37. Il est nécessaire dans cette réalisation que les cavités 36 et 37 soient sensiblement plus larges que les tenons 22 pour que les rotations dans les deux sens soient possibles. Une autre réalisation est représentée à la figure 6. Le ménisque 44 est ici unitaire, et sa surface inférieure 46, plane, porte deux glissières circulaires 47 et 48 qui coulissent dans deux rainures 49 et 50 ménagées sur la surface supérieure 51 d'un élément de tibia 45. Les rainures 49 et 50 en arc de cercle ne sont que légèrement plus larges que Les glissières 47 et 48 qui y coulissent, de sorte que la rotation du ménisque 44 et de l'élément de tibia 45 autour d'un point Ouest imposée. Les deux états extrêmes sont représentés aux figures 7A et 7B. On ne cherche cependant pas toujours à obtenir un mouvement parfaitement réaliste, car une rotation de pivotement importante, de l'ordre de 200 comme pour celle de l'articulation naturelle, entre les positions d'extension et de flexion produirait un défaut de recouvrement important entre le ménisque 44 et l'élément de tibia 45. C'est pourquoi la position du point O sera généralement choisie pour que la course de pivotement s'étende sur un angle plus petit, de l'ordre de 100 environ.La même constatation vaut pour d'autres réalisations : c'est ainsi que les cavités 16, 17, 36 et 37 peuvent avoir des longueurs limitées en conséquence, pour que les tenons butent à leurs extrémités bien avant la fin des mouvements. La figure 8 représente une conception un peu modifiée dont la finalité est analogue à celle de la figure 4, c'est-à-dire que l'élément de tibia 55 est conçu pour être utilisé indifféremment pour des genoux droits et gauches. Les rainures 49 et 50 en arc de cercle sont alors remplacées par deux rainures 56 semblables, rectilignes et parallèles. Le ménisque 54 -formé ici de deux éléments 58 et 59 associés chacun à une rainure 56- associé peut alors être muni soit de glissières droites, soit de tenons circulaires 57. Dans les deux cas un jeu latéral suffisant doit être prévu pour autoriser les rotations de l'articulation dans les deux sens, ce implique que les rainures 56 sont sensiblement plus larges que les rainures 49 et 50. D'autres réalisations de l'invention doivent être envisagées sass sortir du cadre de l'invention, notamment en combinant les éléments des diverses réalisations d'autres manières ou en modifiant légèrement les formes des pièces. Les éléments sur lesquels on ne s'est pas attardé dans la description précédente, notamment l'élément de fémur 3 et les moyens de fixation 6, ne présentent pas de caractère original et sont abondamment décrits ailleurs, ainsi dans le brevet cité au début. REVENDICATIONS 1. Prothèse de genou composée d'au moins un élément de tibia (5, 15, 35, 45, 55), un éLément de fémur (3) et un ménisque (4, 14, 44, 54) logé entre les deux éléments, caractérisée en ce que l'élément de tibia est pourvu de deux cavités (16, 17, 36, 37, 49, 50, 56) dans lesquelles pénètrent deux saillies (22, 47, 48, 57) du ménisque, les rainures étant conformées pour autoriser des mouvements latéraux des saillies et des rotations de pivotement du ménisque sur l'élément de tibia autour d'un axe (Y) sensiblement parallèle au tibia et excentré latéralement du tibia 2. Prothèse de genou selon la revendication 1, caractérisée en ce que Les cavités sont fermées par un rebord continu (24, 25). 3. Prothèse de genou selon la revendication 2, caractérisée en ce que les rebords ont 'une épaisseur constante sur uhe extension d'une demi-circonférence des cavités où ils bordent l'élément de tibia. 4. Prothèse de genou selon la revendication 2, caractérisée en ce que le rebord est situé pour limiter les rotations de pivotement du ménisque dans des courses angulaires au plus égales aux courses naturelles. 5. Prothèse de genou selon la revendication 1, caractérisée en ce que les cavités (49, 50, 56) sont des rainures de largeur uniforme. 6. Prothèse de genou selon la revendication 5, caractérisée en ce que les rainures (49, 50) ont des largeurs guère supérieures aux largeurs des saillies (47, 48) et sont incurvées en portions de cercles de centre commun. 7. Prothèse de genou selon la revendication 6, caractérisée en ce que les saillies (47, 48) sont incurvées en portions de cercles. 8. Prothèse de genou selon la revendication 5, caractérisée en ce que les rainures sont droites (56) et ont une largeur sensiblement plus grande que la largeur des saillies (22).