Brevet FR2715556A1 — publié le 19950804

La présente invention a pour objet un implant cotyloïdien, constitué d'une cupule de révolution dont une zone équatoriale est adaptée pour être impactée sur les bords de la cavité cotyloïdienne (ou cotyle, ou acetabulum) de l'os iliaque. Pour réaliser la reconstruction totale d'une cavité acétabulaire à l'aide d'une prothèse, on fixe dans cette cavité un implant ayant une forme de révolution, dont l'intérieur creux et sphérique reçoit un insert dans lequel est reçue la tête d'une tige fémorale. Cette tête peut aisément pivoter en raison du faible coefficient de frottement de la paroi avec laquelle elle est en contact. Le problème posé précisément par l'implant concerne essentiellement sa tenue en relation avec les éléments vivants de l'os iliaque : de la qualité de la tenue de cet implant, quel que soit l'état de la matiere osseuse, dépendent la qualité et la fiabilité de la pose de la prothèse et donc de son fonctionnegent mécanique. Or, la paroi de la cavité acétabulaire de réception de l'implant se prête mal à une bonne fixation. Non seulement à cet endroit de l'os iliaque cette paroi est relativement fragile en raison d'une faible épaisseur, mais en outre, elle présente une fragilité complementaire propre au patient : il est en effet fréquent que les cavités acètabulaires présentent des symptômes d'effondrement ou sont effondrées notamment dans la région de l'arriere-fond. Il est alors souhaitable qu'en aucune manière l'implant ne prenne appui sur ces zones fragiles. Il est en revanche souhaitable que ces zones soient renforcées. La pose d'un implant cotyloïdien nécessite donc d'éviter à la paroi interne de la cavité cotyloïdienne de devoir supporter tout effort mécanique, d'une part lors de son impaction pendant l'opération chirurgicale, et d'autre part dans le cadre des mouvements du patient pendant sa vie active si la partie osseuse n'est pas renforcée. Pour répondre à ce besoin, l'implant est généralement dimensionné pour être mis en appui essentiellement sur les bords de la cavité acétabulaire, qui constitue la zone de plus grande résistance mécanique. La paroi osseuse interne du cotyle se trouve alors exposée au minimum de contraintes. Ainsi, est née une technique d'implantation acétabulaire connue sous le nom de "Press-Fit". Cette technique consiste à réaliser une cupule dont la zone équatoriale présente un diamètre égal et de préférence sensiblement supérieur au diamètre du bord cotyloïdien de façon à permettre par impaction une excellente immobilisation mécanique de la cupule dans le bord du cotyle. Cette immobilisation mécanique peut par ailleurs être complétée par l'insertion de vis liant la cupule à l'os iliaque. Pour mettre en oeuvre la technique du "Press Fit", les cupules connues et actuellement commercialisées ont une forme de révolution hémisphérique adaptée à la configuration correspondante de la cavité du cotyle de réception. Elles sont de plus munies, sur une hauteur relativement importante, de moyens périphériques continus d'ancrage dont le diamètre extérieur est légèrement supérieur au diamètre du cotyle dans sa zone sphérique d'entrée. Parfois, la surface extérieure de ces cupules fait l'objet d'un traitement de surface permettant de faciliter la fixation mécanique : il s'agit généralement d'un moletage réalisé sur la zone équatoriale d'ancrage. De telles cupules se développent Mais ne donnent pas entière satisfaction : d'une part lors de la pose, la forme sphérique de la cupule entre en contact avec l'ensemble de la paroi acétabulaire, qui risque alors de subir certains efforts d'impaction notamment en fin d'impaction, d'autre part, la fixation mécanique dans le bord acétabulaire doit être très solide et être maintenue ainsi pendant la vie active du patient. C'est pourquoi la sphéricité de la cupule est mise à profit en réalisant une hauteur d'ancrage importante, qui peut atteindre la moitié de la cupule. Comme on le constate, la qualité de l'ancrage de ces cupules repose sur un ancrage purement mécanique, lequel permet seulement une stabilisation "primaire". Il devient alors souhaitable que ces cupules présentent une forme sphérique du fait d'une nécessaire répartition des efforts sur toute la surface, en cas de défaillance éventuelle de l'ancrage périphérique. On a bien pensé à limiter les inconvénients précités en tronquant légèrement la calotte polaire, de façon à réduire quelque peu le report des effets mécaniques dans cette zone cotyloidienne. Cela n'a pas pour autant supprimé tous ces efforts néfastes. L'invention a donc pour but de réaliser un implant cotyloïdien agencé de manière à éliminer ces inconvénients. Conformément à l'invention, la face extérieure de l'implant cotyloïdien, destinée à être en regard de la paroi cotyloïdienne, a une forme voisine d'un demi-ellipsoïde dont la zone équatoriale présente des diamètres sensiblement supérieurs au diamètre de la cavité cotyloidienne, et cette face extérieure est revêtue d'hydroxyapatite de calcium. Ainsi, la forme de révolution sphérique des cupules antérieures est avantageusement remplacée par une forme semi-ellipsoïdale qui permet d'éviter le contact avec la paroi osseuse, le pôle de la cupule étant alors la partie la plus éloignée de cette paroi. Un autre avantage de la forme sensiblement ellipsoïdale réside dans un accroissement progressif de l'épaisseur de reconstitution osseuse, donc sans zone de rupture. L'apparition récente des biomatériaux osseux, notamment de l'hydroxyapatite de calcium, permet d'envisager une nouvelle génération de cupules qui présentent une double stabilisation. En effet, grâce à un revetement de ce biomatériau sur la surface externe de la cupule, il devient possible, après avoir réalisé une fixation primaire par l'effet mécanique des moyens dits "Press-Fit" sur le bord osseux du cotyle, éventuellement complétés par une ou plusieurs vis, de réaliser une fixation "secondaire" de nature physicochimique, qui vient renforcer la fixation première dans les premiers mois consécutifs à l'opération. Cette fixation est obtenue par adsorption des différents constituants du tissu osseux sur le dépôt d'hydroxyapatite de calcium couvrant la face externe de la cupule. Toute la surface externe de la cupule étant ainsi recouverte, on réalise dans la partie périphérique une double fixation en deux temps, d'abord mécanique lors de la pose de la cupule, puis mécanique et physico-chimique quelques mois plus tard par adsorption des constitutants osseux sur lthydro- xyapatite. Pour la partie restante de la surface de la cupule, si celle-ci est réalisée de telle sorte que sa surface soit tenue à une certaine distance de la paroi osseuse du cotyle (de l'ordre de quelques millimètres), il se produit une reconstitution osseuse de comblement qui constitue un renforcement de la paroi osseuse, en même temps qu'une fixation secondaire de la cupule dans l'acetabulum. La zone d'appui ou zone de "Press-Fit" de la cupule peut être réalisée de faible hauteur et ne porter que sur l'extrême bord, l'essentiel étant d'obtenir une fixation priMaire dont la qualité conditionne la qualité de la prise osseuse sur 1 'hydroxyapatite. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés qui en illustrent une forme de réalisation à titre d'exemple non limitatif. La figure 1 est une vue en perspective à échelle réduite d'un implant cotyloïdien de type connu, en cours d'impaction dans la cavité cotyloïdienne d'un os iliaque, ainsi que d'un ancillaire impacteur de cet implant. La figure 2 est une vue en élévation latérale à échelle agrandie d'une forme de réalisation de l'implant cotyloïdien selon l'invention. La figure 3 est une vue en plan dans la direction de la flèche K de la figure 2. La figure 4 est une vue en coupe diamétrale de l'implant des figures 2 et 3, impacté dans la cavité cotyloïdienne correspondante au moyen d'un ancillaire impacteur partiellement représenté. La figure 5 est une vue en plan analogue à la figure 3 de l'implant cotyloïdien dans lequel a été placé un insert de faible coefficient de frotterent, destiné à coopérer avec une prothèse de hanche. La figure 6 est une vue en coupe diamètrale suivant 6.6 de la figure 5. On a représenté à la figure 1 un os iliaque 1 dans la cavité cotyloïdienne 2 duquel un implant cotyloïdien 3 en forme de cupule est en cours d'impaction au moyen d'un ancillaire impacteur 4. Cet impacteur 4, d'un type connu en soi, comporte une tige 5 munie d'une poignée manuelle 6 de préhension et d'un levier 7. L'implant 8 qui fait l'objet de l'invention est représenté aux figures 2 à 6 et constitué par une cupule dont la forme est voisine d'un demi-ellipsoïde. La zone équatoriale 9 de celui-ci présente des diamètres D et d sensiblement supérieurs au diamètre de la cavité cotyloïdienne 2, et la face extérieure 11, y compris la surface de la zone équatoriale 9, est revêtue d'hydroxyapatite de calcium. Avantageusement des nervures méridiennes 12 sont réalisées sur le pourtour de la zone équatoriale 9 à des espacements e appropriées les unes des autres. Les sommets formés par leurs arêtes 12a et les extrémités 12b situés du côté du pôle 13 de la cupule 8 sont arrondis. Des nervures 14 sont ménagées dans la zone équatoriale 9 perpendiculairement aux nervures méridiennes 12, et de manière alternée entre celles-ci. Toutes ces nervures 12 et 14 sont régulièrement réparties sur la totalité de la zone équatoriale 9. Le rapport entre le petit diamètre d et le grand diamètre D du bord 9a de l'implant 8, voisin d'une ellipse, est compris entre 0,90 et 0,95 environ, et de préférence de 0,92. Il convient de préciser que les diamètres D et d sont mesurés à partir de la base des nervures méridiennes 12, comme cela apparaît sur les figures 2 et 3. Le pôle 13 est percé d'une ouverture 15 de passage d'une extrémité tubulaire 16 de l'ancillaire impacteur 17 (figure 4). L'extrémité 16 est pourvue d'une bague 18 formant butée d'appui sur le rebord intérieur 19 de l'ouverture 15, au cours de l'impaction de l'insert 8 par l'ancillaire 17 dans le cotyle 2 (position représentée à la figure 4). Le rebord 19 est constitué d'un méplat annulaire entourant l'ouverture 15. La partie terminale 16a de l'extrémité 16 s'étend au-delà de la butée 18 sur une distance e au maximum égale à l'épaisseur de l'implant 8. De ce fait, lorsque la butée 18 est en appui sur le siège formé par le méplat 19, la partie terminale 16a ne peut faire saillie de la face extérieure du pôle 13, ce qui évite lors de l'impaction de l'implant 8, de placer cette partie terminale 16a en contact avec l'arriere-fond cotyloïdien. Une série de trous 21 sont percés dans la paroi de l'implant cotyloïdien 8, entre l'ouverture polaire 15 et les nervures méridiennes 12, par exemple cinq trous 21 dans l'exemple de réalisation représenté. Un ou plusieurs de ces trous 21 peuvent le cas échéant recevoir des vis non représentées, qui accroissent la solidité de l'ancrage de l'implant 8 dans le cotyle 2. Des dégagements 22 sont réalisés dans la face interne de la zone équatoriale 9 et répartis sur tout le pourtour de celle-ci. Ces dégagements ou encoches 22 servent de logements à un épaulement annulaire 23 formé sur le bord extérieur d'un insert souple 24. Cet insert réalisé en une matière synthétique à faible coefficient de frottement comporte une collerette 10 contiguë à l'épaulement 23 et qui vient s'appliquer sur le bord équatorial 9a de l'implant 8 (figures 5 et 6) après impaction de ce dernier dans le cotyle 2. L'insert 24 est adapté pour recevoir la tete d'une tige fémorale non représentée. En plus des avantages déjà mentionnés cidessus, la cupule cotyloïdienne 8 selon l'invention présente les suivants - Après impaction de l'implant 8 dans l'acetabulum 2 (figure 4), la forme approxiMativement ellipsoïdale de la face extérieure 11 délimite avec le fond du cotyle 2 un espacement en forme de calotte, dont la largeur 1 croît légèrement et progressivement à partir de la face extérieure de la zone équatoriale 9 jusqu'au pôle 13. L'accroissement progressif de cet espacement est dû à la forme sensiblement ellipsoïdale de la face 11 et présente l'avantage de permettre un accroissement correspondant progressif de l'épaisseur de reconstitution osseuse entre le fond de la cavité 2 et la surface 11, donc sans zone de rupture, avantage qui n'est pas obtenu avec des cupules sphériques. - l'agencement des nervures méridiennes 12 et parallèles 14 dans la zone équatoriale 9, conjointement au revêtement de ces nervures et de toute la face extérieure 11 par l'hydroxyapatite de calcium, accroît la solidité de l'ancrage sur le bord de la cavité cotyloïdienne 2. - l'aménagement préférentiel d'arrondis 12a et 12b sur les nervures 13, les arrondis 12b ayant par exemple un rayon de 5 mm environ, permet d'éviter une trop forte agression mécanique dans l'os. Lors de la fixation mécanique de la cupule 8, la rugosité de l'hydroxyapatite déposée au moyen d'une torche à plasma, se conjugue avec les nervures 12 et 14 pour s'opposer à tout mouvement de la cupule 8 dans l'acetabulum 2. Il est impossible, avec les moyens technologiques actuels des machines à commande numérique habituellement utilisées en production industrielle, de réaliser une forme ellipsoïdale. De ce fait, pour obtenir cette forme ellipsoïdale de la face extérieure de l'implant 8, on programme une succession de calottes sphériques dont les intersections sont tangentes entre elles. Avantageusement on programme ainsi préférentiellement trois calottes sphériques successives constituant la forme exterieure de la cupule. L'invention est susceptible de diverses variantes d'exécution. Il est ainsi évident que le nombre et l'agencement des nervures 12 et 14 peuvent varier, de même que leurs dimensions. Le rapport entre le petit diamètre d et le grand diamètre D peut varier dans les limites approximatives indiquées, et qui sont dictées par l'anatomie du bord de l'acetabulum 2. La hauteur de la zone d'appui de la cupule 8 sur le bord du cotyle 2, constituée par la zone équatoriale 9 peut être réduite pour ne s'étendre qu'au voisinage immédiat du bord 9a, et les nervures 12 et 14 ou certaines d'entre elles peuvent éventuellement être supprimées, ou encore remplacées par des moyens équivalents. REVENDICATIONS 1. Implant cotyloïdien (8), constitué d'une cupule de révolution, dont une zone équatoriale (9) est adaptée pour être impactée sur les bords de la cavité cotyloïdienne (2), caractérisé en ce que la face extérieure (11) de cet implant, destinée à être en regard de la paroi cotyloïdienne, a une forme voisine d'un demi-ellipsoïde dont la zone équatoriale présente des diamètres (D, d) sensiblement supérieurs au diamètre de la cavité cotyloîdienne, et cette face extérieure est revêtue d'hydroxyapatite de calcium. 2. Implant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport entre le petit et le grand diamètre (d, D) de l'implant (8) est compris entre 0,90 et 0,95 environ, et de préférence de 0,92. 3. Implant selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que des nervures méridiennes (12) sont réalisées sur le pourtour de la zone équatoriale (9) à des intervalles (e) appropriés les unes des autres, les sommets (12a) et les extrémités (12b) de ces nervures étant de préférence arrondis. 4. Implant selon la revendication 3, caractérisé en ce que des nervures parallèles (14) sont ménagées dans la zone équatoriale (9) entre les nervures méridiennes (12). 5. Ensemble comprenant un implant cotyloïdien (8) selon l'une des revendications 1 à 4 et un ancillaire impacteur (17) pour la pose de cet implant dans la cavité cotyloïdienne (2), caractérisé en ce que le pôle (13) de l'implant étant percé d'une ouverture (15) de passage d'une extrémité tubulaire (16) de l'ancillaire, cette extrémité est pourvue d'une butée (18) d'appui sur la paroi intérieure (19) de l'implant au cours de l'impaction, et la partie terminale (16a) de l'extrémité tubulaire s'étend au-dela de ladite butée sur une distance (e) au maximum égale à l'épaisseur de l'implant. 6. Ensemble selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'ouverture (15) du pôle (13) est entourée d'un méplat annulaire (19) formant siège d'appui de la butée (18) durant l'impaction de l'implant (8). 7. Procédé de fabrication d'un implant cotyloïdien (8) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'on utilise une machine à commande numérique qu'on programme afin d'obtenir une succession de calottes sphériques dont les intersections sont tangentes entre elles. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'on programme la succession de trois calottes spheriques pour constituer la forme de révolution ellipsoïdale de la face extérieure de l'implant (8).