Brevet FR2719761A1 — publié le 19951117

Cupule métallique cotyloïdienne anatomique non cimentée. L'invention concerne les prothèses totales de la hanche. Ces implants comportent une partie fémorale à fixer dans le fémur et une partie cotyloïdienne à fixer dans la cavité cotyloïdienne du bassin. L'invention ne porte que sur la partie cotyloidienne. La conception de la pièce cotyloidienne hémisphèrique destinée à recevoir la tête prothétique a évolué au fil des années. A l'origine, elle était presque toujours en polyéthylène haute densité et était scellée dans la cavité osseuse du cotyle par du ciment acrylique (J. CHARNLEY). Mais nombre de bons résultats s'altérent par descellement entre os et ciment. La fixation sans ciment de la pièce cotyloïdienne fût ensuite proposée, en utilisant une cupule métallique, mince, hémisphèrique. A l'intérieur, un insert en polyéthylène est enfoncé et bloqué mécaniquement. Ainsi est réalisé un cotyle dit "métal-back". La fixation à l'os est variée : vissage, ou ancrange par pointe enfoncée dans la paroi osseuse du cotyle, impaction en force. Les modèles en sont nombreux, prenant plus ou moins en compte l'anatomie et la physiologie particulière de la cavité cotyloïdienne osseuse. Le cotyle humain, en effet, n'est pas exactement hémisphérique, sa partie périphèrique est évasée de sorte que la partie périphérique d'une cupule hémisphérique classique n'entre pas au contact de l'os. Elle en reste séparée par un espace bien visible au niveau de la paroi supérieure de la cavité osseuse ou "toit". Le cotyle humain n'est pas rigide. I1 a été démontré que ses parois possèdent une certaine élasticité entrainant de minimes déformations aux changements de pression, telles que celles produites par la marche. La cupule métallique classique, lors de son insertion dans la cavité osseuse va donc s'enfoncer et ne trouver le contact osseux que vers le fond. Cette position en médialisation a plusieurs inconvénients a) - l'os de la partie profonde du cotyle n'est pas fait pour l'appui. La pression risque de le fragiliser surtout si le fraisage nécessaire à l'adaptation détruit le solide os sous-chondral. b) - la médialisation altère la physiologie de la mécanique articulaire en déplaçant l'articulation vers l'axe du corps modifiant la longueur du bras de levier des forces musculaires. c) - l'élasticité osseuse du cotyle n'est pas utilisée. Elle est en effet maxima dans la zone périphèrique du cotyle osseux, zone où os et métal n'entrent pas en contact. La fixation idéale de la cupule par le mécanisme de "press-fit" ne peut s'effectuer, cette propriété n'est pas utilisée. Au contraire, les différences de pression, surtout au passage du pas, contribuent plutôt à ébranler, à déstabiliser la cupule métallique. La fixation uniquement par vis, ou l'ancrange par pointe ne peuvent assurer qu'une solidité passagère en l'absence de press-fit associé. L'invention a cherché à mettre au point une cupule métallique cotyloïdienne, pour cotyle prothètique métalback, adaptée à la fois à la morphologie du cotyle humain et à l'élasticité de ces parois osseuses. Dans ce but le pourtour de la cupule métallique d'une épaisseur de 2,5 mm est renforcé par un épaississement de 1 mm à son rebord, sur tout le pourtour. L'épaisseur est dégressive sur une étendue de 1 cm en s'éloignant du rebord, selon le dessin d'un rayon de courbure plus ample que celui de l'équateur de la cupule. Sur l'étendue de sa surface, cet épaississement dégressif est creusé de dépressions coniques lui donnant une forme en dents de scie. Le reste de la surface de la cupule comporte deux rangées de 5 trous chacune pour recevoir un éventuel vissage complémentaire. La zone polaire de la cupule comporte un trou fileté pour recevoir l'impacteur de mise en place. Enfin, la périphérie interne de la cupule présente des rainures en forme d'hémicylindres espacés, l'espace entre les rainures comporte un sillon horizontal assurant une meilleure impaction de l'insert en polyéthylène. La présente invention sera mieux comprise par la description détaillée qui va suivre en référence au dessin annexé dans lesquels - la figure 1 représente la cupule en coupe dans son principe de l'épaississement. - la figure 2 représente une vue d'en haut de la cupule posée sur sa périphérie. - la figure 3 représente une vue de face de la cupule posée sur sa périphérie. - la figure 4 représente le détail d'un trou de vissage éventuel. - la figure 5 représente la périphérie interne de la cupule en coupe. - la figure 6 représente un plan de coupe de la cupule passant entre les dents de scie de l'épaississement et passant par les 5 rainures internes. - la figure 7 représente un plan de coupe de la cupule passant au milieu de la dent de scie et en dehors des rainures internes. - la figure 8 représente un détail du bord interne et externe de la zone d'épaississement passant en dehors des rainures. - la figure 9 représente un ensemble de 4 dessins correspondant à l'insert en polyéthylène. A partir de la figure 1, la cupule 1 représentée en coupe sous forme d'un demi-cercle d'une épaisseur de 2,5 mm est renforcée par un épaississement 2 de 1 mm à son rebord sur tout le pourtour. L'épaisseur est dégressive sur une étendue de 1 cm en s'éloignant du rebord (flèche 3). Selon le dessin d'un rayon de courbure 4 plus ample que celui de l'équateur 5 de la cupule Ce renforcement permet d'assurer l'appui osseux à l'entrée du cotyle. Ainsi la couche souschondrale résistante n'a pas besoin d'être fraisée et adaptée. Elle est préservée. De même la médialisation est évitée, le rebord de la cupule métallique coincide avec l'entrée du cotyle osseux. Le mécanisque de press-fit peuts'exercer sur toute l'étendue de l'interface et particulièrement la périphérie où il est le plus efficace. Grâce à sa pente dégressive 6 ce renforcement s'adapte bien au versant osseux lui même légèrement en pente. En outre, cette épaisseur dégressive évite de fissurer le rebord osseux lors de l'impaction en force. Celà risque en effet de se produire si l'épaisseur du renforcement est annulaire et uniforme. La figure 2 représente le mécanisme de press-fit assuré en "ceinture" 3 autour de la cupule . I1 peut être équilibré et complété si besoin par un vissage dans la paroi osseuse, grâce à une double distribution circulaire de trous 7 dont le diamètre interne est supérieur au diamètre externe, permettant un débattement des vis de 10 à 20O assurant une distribution harmonieuse des pressions, soutenant la cupule, comme des "bretelles associées à la ceinture ", en vissage pouvant être polaire ou en triangulation. La figure 3 est une coupe selon le plan AA de la figure 2, elle montre la surface externe de l'épaississement périphérique étendu sur 1 cm, celle-ci présente des dépressions creusées à la surface du renforcement (grâce à un fraisage conique d'une hauteur de 9 mm et de diamètre de 5,22 mm 9 modifiable en proportionnel selon la taille du cotyle avec un espace 10 entre les zones creusées de 0,3 mm) chargées de procurer une meilleure adaptation du contact osseux aux changements de pression. La figure 4 est un détail aggrandi du cercle F de la figure 3, le diamètre interne a est de 8,25 mm l'externe b est de 5,4 mm. La forme et l'orientation des orifices permettent de recevoir lOdes vis spongieuses à tête plate (non représentées) tolérant un abattement de 10 à 20 . La jonction des deux orifices à travers l'épaisseur de la cupule 1 s'effectue en pente douce c épousant la forme de la tête des vis. La figure 5 est une vue de la périphérie interne de la cupule, montre une distribution circulaire de rainures hémicylindriques 12 intercalées par un sillon 13 assurant un double système d'orientation et d'impaction de l'insert en polyéthylène. L'épaississement de 1 mm à la périphérie 2 ayant une pente dégressive 6 étalée sur 1 cm 3 se termine par une épaisseur 11 de 0,877 mm . Le dessin de ce pourtour libre 11 trouve l'architecture de sa coupe variable selon qu'on se trouve au niveau d'une dépression 8 ou au niveau de l'espace 10 qui sépare les dépressions. La figure 6 est une coupe dans le plan CC de la figure 2, là, la terminaison 11 de l'épaississement est visible et passe dans l'espace 10 entre les dépressions, correspondant à une épaisseur de 0,877 mm. Cette épaisseur sera adoucie secondairement en pente douce de 30 (non 30 représentée) afin d'éviter le phénomène d'ancrage et rester en press-fit. Le bord périphérique interne de la coupe passe par le fond d'une rainure hémi-cylindrique 12. Au centre polaire de la cupule, on trouve un trou fileté 14 pour recevoir l'impacteur de mise en place. La figure 7 correspond à une coupe dans le plan BB de la figure 2 passant par les dépressions 8. Là, la terminaison 11 de la pente 6 se trouve effacée. Un 40 aggrandissement du cercle E de la figure 7 selon la figure 8 permet de retrouver sur le bord interne de la cupule le sillon 15 qui termine l'impaction de l'insert en polyéthylène. La figure 9 correspond au complément de la cupule métallique l'insert en polyéthylène représenté dans la figure 9 a en en coupe, la figure 9 b est une vue interne de l'insert en polyéthylène en place avec deux débords hémi-cylindriques 16 et un cran circulaire 17 représenté sur la figure 9 c. Le détail de l'impaction de l'insert en poly-éthylène et l'adaptation de celui-ci à la cupule métallique est représenté dans la figure 9 d correspondant à un aggrandissement du cercle P avec le débord 16 et le cran 17. Une fois la cupule métallique 1 mise en place, l'adaptation du polyéthylène s'effectue par l'emplacement des deux débords opposés de l'insert 16 dans les rainures de la cupule 12 et finit par une impaction du cran circulaire 17 dans le sillon 15. Le polyéthylène peut avoir un rebord anti-luxation (non représenté) étalé sur la moitié de son étendue libre. REVENDICATIONS 1) cupule (1) métallique cotyloïdienne anatomique non cimentée caractérisée par le fait qu'elle présente un épaississement (2) à son rebord, cet épaississement est dégressif (6) et compris dans un segment de deux cercles de rayon différent mais ayant un diamètre commun et un centre commun. 2) cupule selon la revendication 1 caractérisée par le fait que l'épaississement s'étend sur 1 cm (3) à partir du rebord avec 1 mm d'épaisseur (2) et finit à 0,877 mm d'épaisseur (11). 3) cupule selon la revendication 1 ou 2 caractérisée par le fait qu'elle présente sur sa surface des dépressions allongées (8) selon sa pente donnant à la coupe un profil en dents de scie.