Brevet FR2758976A1 — publié le 19980807

La présente invention concerne le domaine des prothèses de croissance et notamment celui des prothèses fémorales. Elle concerne plus particulièrement des perfectionnements aux moyens d'allongement de telles prothèses. On sait que les progrès effectués dans le domaine de la chimiothérapie postopératoire lourde ont permis d'assurer une survie prolongée au patient, et notamment aux enfants atteints de sarcomes osseux (Ewing et ostéosarcome). On sait également que si la résection monobloc suivie de reconstruction prothétique est maintenant couramment pratiquée chez le grand adolescent et l'adulte, cette technique se heurte encore, chez l'enfant jeune, au problème de l'inégalité future des membres inférieurs lorsque la résection supprime les cartilages de croissance de l'extrémité inférieure du fémur ou de l'extrémité supérieure du tibia. C'est pourquoi, on a proposé depuis quelques années, de faire appel à des prothèses dont la longueur peut être ajustée au fur et à mesure du développement normal du membre inférieur. Ces prothèses de croissance, dites prothèses actives, nécessitent la plupart du temps une intervention chirurgicale permettant d'allonger la prothèse, en fonction de la longueur du membre associé non opéré. Ces diverses interventions chirurgicales multiples et successives sont bien évidemment une cause de perturbation importante pour le sujet. Par ailleurs, outre la perturbation associée à ces interventions successives, il faut également mentionner les risques infectieux encourus par le sujet à chacune de ces interventions. Pour éviter cet inconvénient, on a proposé des prothèses actives de croissance dont la longueur peut être ajustée sans qu'il soit nécessaire pour ce faire, de réaliser une intervention chirurgicale. Ces appareils, qui fonctionnent par stimulation électromagnétique, nécessitent, pour être efficaces, de faire appel à des générateurs d'ondes électromagnétiques de grande puissance dont les coûts sont tels qu'ils limitent l'utilisation de telles techniques. La présente invention a pour but de proposer une prothèse active, notamment de type fémoral, dont la longueur est réglable sans intervention chirurgicale sur le sujet, et sans qu'il soit nécessaire de mettre en oeuvre des moyens sophistiqués onéreux. La présente invention a également pour but une prothèse active fémorale qui comporte, par rapport aux prothèses actives de l'état antérieur de la technique, l'avantage de posséder un degré de liberté supplémentaire, à savoir la possibilité d'une rotation relative du fémur et du tibia autour d'un axe qui leur est sensiblement longitudinal. La présente invention a ainsi pour objet une prothèse de croissance, et notamment une prothèse fémorale, du type comportant un fourreau terminé à l'une de ses extrémités par une tête solidarisable d'un premier élément osseux et comportant, à son autre extrémité, un élément monté coulissant dans le fourreau solidarisable d'un second élément osseux, qui est lié en rotation avec ce fourreau, pour régler la longueur de la prothèse, caractérisée en ce que: - la tête comporte des moyens de liaison avec le fourreau qui assurent une rotation angulaire de ces deux éléments ainsi que leur maintien axial, - l'élément coulissant est creusé d'un filetage interne longitudinal, dans lequel est vissée une extrémité d'une tige filetée, dont l'autre extrémité est montée à rotation dans la tête et qui comporte, à l'intérieur de celle-ci, une roue à rochet avec laquelle est en prise un rochet solidaire de la tête sollicité par des moyens élastiques, - la force de frottement créée par l'action du rochet sur la roue à rochet est supérieure à la force de frottement existant entre la tige filetée et le filetage interne de l'élément coulissant lorsqu'aucune force significative de traction ne s'exerce sur ces deux éléments, de façon que la rotation du rochet, dans le sens indirect, entraîne en rotation la roue à rochet, - la force de frottement créée par l'action du rochet sur la roue à rochet est inférieure à la force de frottement existant entre la tige filetée et le filetage interne de l'élément coulissant lorsqu'une force significative de traction s'exerce sur ces deux éléments, de façon que la rotation du rochet, dans le sens indirect, n'entraîne pas en rotation la roue à rochet. On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel La figure 1 est une vue en perspective schématique, montrant une prothèse de croissance suivant l'invention, mise en place entre un fémur et un tibia d'un patient. La figure 2 est une vue en coupe schématique longitudinale de la prothèse de croissance suivant l'invention. La figure 2a est une vue en coupe schématique longitudinale de la prothèse de croissance suivant 1 invention représentée sur la figure 2 dans laquelle la prothèse est soumise à une force de traction. La figure 3 est une vue en coupe longitudinale détaillée d'un mode de mise en oeuvre de la prothèse suivant l'invention. La figure 4 est une vue partielle à échelle agrandie, montrant la mise en prise d'un rochet sur une roue à rochet, utilisée dans les modes de mise en oeuvre réalisés sur les figures 1 à 3. Ainsi que représenté sur les figures 1 à 4, la prothèse de croissance suivant l'invention, se compose essentiellement d'un fourreau 1 qui est solidarisé en translation, (mais libre en rotation) d'une tête 3 qui, sur l'un de ses côtés, comporte une chape 5 qui lui permet d'être montée à rotation sur un élément de fixation 7, solidarisé du tibia 9 d'un patient. L'axe de rotation de la chape 5 est décalé latéralement par rapport à l'axe longitudinal de la prothèse. Le fourreau 1 reçoit une tige coulissante 11 qui est solidarisée en rotation du fourreau 1, par une clavette, non représentée sur le dessin, qui prend place dans une rainure appropriée 13 de la tige 11. La tige 11 est percée d'un filetage axial interne 15 qui reçoit une vis 17 qui traverse le fourreau 1, et prend place dans la tête 3 où elle est supportée à son extrémité par un palier 19. A proximité de celui-ci, la vis 17 comporte une roue à rochet 21 comportant dix huit dents, dans le présent mode de mise en oeuvre. La roue à rochet 21 est sollicitée par un rochet 23 qui est monté à coulissement dans un évidemment 25, perpendiculaire à l'axe longitudinal de la vis 17 et qui est prévu dans la tête 3. Le rochet 23 est sollicité par un ressort de compression 27 qui prend appui par l'une de ses extrémités sur sa face postérieure et par son autre extrémité sur un bouchon 29 qui est fileté sur sa périphérie et qui, par vissage, peut ainsi se déplacer dans une partie extrême filetée 26 de l'évidement 25, de façon à rendre réglable la force f avec laquelle on applique le rochet 23 sur la roue à rochet 21. Comme mentionné précédemment, le fourreau 1 et la tête 3 sont libres en rotation autour de l'axe longitudinal xx' du fourreau 1, et sont liés en translation suivant ce même axe. Pour ce faire, l'extrémité du fourreau 1 pénètre dans un évidemment cylindrique prévu dans la tête 3, cette extrémité comportant une rainure circulaire périphérique 22, dans laquelle vient prendre place un téton radial 24 vissé dans la tête 3. Dans ces conditions, le fourreau 1 et la tige 11 sont liés en rotation mais libres en translation, et le fourreau 1 et la tête 3 sont libres en rotation et liés en translation. La présente invention est particulièrement intéressante en raison de ce qu'elle permet au patient, contrairement aux dispositifs de l'état antérieur de la technique, d'effectuer une rotation relative de son tibia 9 par rapport à son fémur, autour de l'axe longitudinal xx' du fourreau 1 et de la tige 11. On remarquera qu'il existe entre le filetage interne de la tige 11 et celui de la vis 17 qui vient se visser dans celuici, un certain frottement f'. On comprend que lorsque l'on exerce une force de traction F sur la tige 11 et sur la vis 17, ce frottement devient plus important. Par ailleurs, en fonction de la raideur du ressort 27 et de l'état de compression de celui-ci, la force avec laquelle ce ressort applique le rochet 23 sur la roue à rochet 21, peut être ajustée à une valeur créant un frottement f' plus ou moins élevé. Dans ces conditions, lorsque l'on fait tourner la tête 3 dans le sens des aiguilles d'une montre (flèche D sur la figure 4, que nous désignerons sens direct dans la demande car le rochet attaque la roue à rochet 21 dans le sens où elle entraîne obligatoirement celui-ci) par rapport au fourreau 1, le rochet 23 se déplace également dans le sens direct D et entraîne en rotation la roue à rochet 21 pour lui faire effectuer une rotation d'un angle a. Lorsque, ensuite, on fait effectuer à la tête 3 une rotation en sens inverse, c'est-àdire dans le sens inverse des aiguilles d'une montre (flèche I sur la figure 4, que nous désignerons sens indirect dans la demande) le rochet 23 n'entraînera en rotation la roue à rochet 21, qu'à la condition que les frottements f (entre le rochet 23 et la roue à rochet 21) soient supérieurs aux frottements f' (entre la vis 17 et le filetage de la tige 11 dans laquelle elle est vissée). Dans ce cas (f > f'), le mouvement du rochet 23 dans le sens indirect I ramènera la roue à rochet 21 à sa position de départ et la rotation alternée de la tête 3 par rapport au fourreau 1 n'aura pour effet que de faire tourner dans un sens puis dans l'autre la roue à rochet 21. Un tel mouvement de rotation alternée n'a ainsi aucune action sur le déplacement de la tige ll.(Figure 2) C'est pourquoi on fait en sorte de régler les frottements f et f' de façon qu'en cours d'utilisation normale de la prothèse, la valeur de f soit supérieure à la valeur de f'. Par contre, lorsque l'on souhaite allonger la prothèse, et pour ce faire déplacer la tige 11 dans le fourreau 1, on fait en sorte d'augmenter les frottements qui existent entre la vis 17 et le filetage de la tige 11 dans laquelle elle est vissée, de façon qu'ils atteignent une valeur f" supérieure aux frottements f (entre le rochet 23 et la roue à rochet 21). Pour ce faire, (Figure 2a) on exerce sur le tibia 9 et le fémur du patient une force de traction F, qui a pour effet d'appliquer fortement les flancs des filets de la vis 17 contre les flancs du filetage interne de la tige 11. Dans ces conditions les forces de frottement f" (entre le filetage de la tige 11 et celui de la vis 17) qui maintiennent la roue à rochet 21 étant plus fortes que les forces de frottement f qui s'exercent sur le rochet pour l'entraîner dans le sens indirect, on comprend que, lorsque le rochet 23 effectue sa rotation, la roue à rochet 21 se trouve immobilisée, et le rochet 23 est repoussé par les dents de la roue à rochet 21, à l'encontre du ressort de compression 27, et vient se mettre en prise avec la ou les dents suivantes de la roue à rochet 21. Il y a donc eu, au cours d'un cycle aller et retour de la tête 3, rotation de la roue à rochet 21 d'un angle cx, correspondant suivant la valeur de celui-ci à une ou plusieurs dents. La vis 17 a ainsi effectué une rotation d'angle a dans le filetage de la tige 11 et cette dernière étant immobilisée en rotation par rapport au fourreau 1, la tige 11 avance dans la direction de la flèche rr, ce qui a pour effet d'augmenter la longueur de la prothèse d'une valeur Al égale au pas de la vis 17 multiplié par le rapport du nombre n' des dents entraînées sur le nombre total n de dents. Al= n'/n x pas Dans le présent mode de mise en oeuvre de l'invention, le pas du filetage interne de la tige 11 et de celui de la tige 17 est de 1 mm et le nombre de dents n de la roue à rochet est de 18. Si l'on limite la rotation relative de la tête 3 par rapport au fourreau 1 à un angle a permettant d'entraîner trois dents à chaque mouvement alterné de la tête 3 par rapport au fourreau 1, l'avance A 1 de la tige 1 1 est de 3/18 X1 = 0,15 mm. On constate ainsi que les moyens de réglage de la prothèse suivant l'invention permettent de régler de façon extrêmement précise l'allongement de celle-ci. Bien que le mode de mise en oeuvre précédemment décrit se rapporte à une prothèse de croissance fémorale, la présente invention peut également être appliquée à d'autres types de prothèse et notamment à des prothèses tibiales. REVENDICATIONS 1.- Prothèse de croissance, et notamment prothèse fémorale, du type comportant un fourreau (1) terminé à l'une de ses extrémités par une tête (3) solidarisable d'un premier élément osseux (9) et comportant, à son autre extrémité, un élément (11) monté coulissant dans le fourreau (1) solidarisable d'un second élément osseux, qui est lié en rotation avec le fourreau (1), pour régler la longueur de la prothèse, caractérisée en ce que - la tête (3) comporte des moyens de liaison avec le fourreau (1) qui assurent une rotation angulaire de ces deux éléments (1,3) ainsi que leur maintien axial, - l'élément coulissant (11) est creusé d'un filetage interne longitudinal, dans lequel est vissée une extrémité d'une tige filetée (17), dont l'autre extrémité est montée à rotation dans la tête (3) et qui comporte, à l'intérieur de celle-ci, une roue à rochet (21) avec laquelle est en prise un rochet (23) solidaire de la tête (3) sollicité par des moyens élastiques (27), - la force de frottement (f) créée par l'action du rochet (23) sur la roue à rochet (21) est supérieure à la force de frottement (f') existant entre la tige filetée (17) et le filetage interne de l'élément coulissant (11) lorsqu'aucune force significative de traction ne s'exerce sur ces deux éléments, de façon que la rotation du rochet (21), dans le sens indirect (I), entraîne en rotation la roue à rochet (21), - la force de frottement (f) créée par l'action du rochet (23) sur la roue à rochet (21) est inférieure à la force de frottement (f") existant entre la tige filetée (17) et le filetage interne de l'élément coulissant (11) lorsqu'une force significative de traction s'exerce sur ces deux éléments, de façon que la rotation du rochet (21), dans le sens indirect (I), n'entraîne pas en rotation la roue à rochet (23). 2.- Prothèse suivant la revendication 1 caractérisée en ce que la tête (3) forme une chape (5) qui permet son articulation sur un élément de fixation (7) solidarisé d'une partie osseuse d'un patient. 3.- Prothèse suivant la revendication 2 caractérisée en ce que l'articulation de la chape (3) est décalée latéralement par rapport à l'axe longitudinal (xx') de la prothèse. 4.- Prothèse suivant l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que l'extrémité de la vis (17) portant la roue à rochet (21) est montée à rotation dans un palier (19) solidaire de la tête (3). 5.- Prothèse suivant l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que la liaison de la tête (3) avec le fourreau (1) est assurée par une rainure circulaire (22) creusée dans ce dernier, dans laquelle prend place un téton (24) solidaire de la tête (3).