Brevet FR2764184A1 — publié le 19981211

l La présente invention est relative à un dispositif pour orthèse de genou, c'est-à-dire à un ensemble susceptible d'être placé autour du genou d'un patient pour permettre à celui-ci de pallier une défaillance fonctionnelle, suite à une opération chirurgicale, un traumatisme ou à une pathologie, en autorisant dans des conditions de support satisfaisantes la flexion et l'extension du genou, avec une cinématique qui s'apparente étroitement à celle d'un genou sain. On sait que le genou humain est une articulation particulièrement sophistiquée en raison du nombre d'éléments qui la composent, et des fonctions relatives de ces éléments qui permettent une cinématique complexe. Schématiquement résumé à la description de ses éléments essentiels, un genou comporte des condyles fémoraux, situés à l'extrémité distale du fémur, deux plateaux tibiaux situés sur la partie supérieure du tibia sur lesquels les condyles fémoraux peuvent se déplacer en translation et en rotation, en modifiant la position relative des axes du fémur et du tibia, des ligaments divers, croisés, postérieurs et antérieurs et latéraux, qui relient les diverses parties du genou pour assurer la transmission des efforts et les mouvements relatifs, et enfin des ménisques, sorte de lames cartilagineuses en forme de croissants, situees entre les parties osseuses sur les bords latéraux des plateaux tibiaux pour compenser leurs débattements relatifs. Sans entrer dans des détails inutiles pour la description et la compréhension de la présente invention, on peut seulement rappeler que l'agencement des diverses parties d'un genou, permet en quelque sorte, d'une part un déplacement limité en translation relative du fémur et des diverses parties qui lui sont liées par rapport au tibia sur la surface des plateaux tibiaux, et d'autre part une rotation relative en flexion ou en extension du fémur par rapport au tibia, autour de plusieurs axes instantanés de rotation transversaux passant par les condyles fémoraux. Le mouvement du tibia par rapport au fémur est reciproque, la translation et la rotation sont combinées lors des 20 premiers degrés de flexion du fémur. On connaît déjà dans la technique de nombreux dispositifs d'articulation adaptés pour être montés au droit du genou d'un patient afin d'autoriser les mouvements habituels de celui-ci. Parmi ces documents, on peut plus particulièrement citer les demandes de brevet PCT WO 88/04542 et WO 95/03761. Toutefois, ces réalisations sont d'une grande complexité mécanique, difficiles à mettre en oeuvre et ne permettent qu'imparfaitement de reproduire les mouvements naturels du genou. La présente invention a pour objet une orthèse de genou, de conception très simple et très facile à mettre en place, à utiliser et à fabriquer, comprenant une armature de support qui permet de maintenir la jambe du patient au droit du fémur et du tibia respectivement, tout en autorisant le débattement relatif de ces derniers selon les deux mouvements physiologiques précités, combinés et consécutifs en translation et en rotation, dans des conditions reproduisant de la façon la plus proche celles d'un genou sain. A cet effet, l'orthèse de genou considérée, comportant une armature de support en deux parties, munies de moyens permettant de les fixer respectivement sur la cuisse d'un patient pour suivre les mouvements de son fémur d'une part, sur la jambe sous le genou pour suivre les mouvements de son tibia d'autre part, ces deux parties de l'armature, comportant des agencements transversaux ainsi que des sangles permettant un maintien ferme de l'articulation, étant réunies de chaque côté du genou par une articulation propre à permettre un déplacement relatif en translation et rotation du fémur par rapport au tibia, pour autoriser une flexion ou une extension de ceux-ci, se caractérise en ce que l'articulation comprend deux plaques parallèles, aptes à glisser l'une sur l'autre, dont l'une est solidaire de la partie de l'armature liée au fémur et l'autre de la partie liée au tibia, la plaque liée au tibia présentant une encoche ouverte formée d'une portée d'appui plane, prolongée par une rampe inclinée, tandis que la plaque de la partie liée au femur comporte une extension latérale, comprenant d'une part une arête d'extrémité formant came, cette dernière se prolongeant au-delà de celle-ci par un profil plat incliné suivi d'un profil arrondi, propre à coopérer avec la portée d'appui de l'encoche ouverte de l'autre plaque pour provoquer un mouvement de déplacement sensiblement en translation rectiligne de l'armature fémorale par rapport à l'armature tibiale, pendant les premiers degrés de flexion jusqu'à butée d'un doigt porté par la partie liée au fémur dans une rainure menagée dans la partie liée au tibia et traversée par ce doigt, et d'autre part un profil arrondi, propre à rouler sur la portée plane et sur la rampe inclinée pour autoriser un mouvement de rotation de l'armature fémorale par rapport à l'armature tibiale, le profil de la plaque liée au fémur ainsi défini permettant de reproduire le fonctionnement du genou, qui consiste en la combinaison de translation et rotation au début de la flexion du fémur suivi par une rotation simple. Avantageusement, chacune des deux parties comporte deux joues opposées, formant deux couples de plaques parallèles présentant des profils respectivement symétriques de part et d'autre d'un plan médian commun; les joues de chaque partie étant solidarisées mutuellement par des rivets ou analogues. Selon une autre caractéristique, l'amplitude du mouvement de flexion de la partie liée au fémur, vis-à-vis de la partie liée au tibia, est réglable au moyen d'un téton monté dans un quelconque parmi une pluralité de logements prévus dans la partie liée au tibia, la partie liee au fémur venant buter contre ce téton au cours de son déplacement. De préférence, les logements recevant le téton sont répartis non pas en arc de cercle mais selon une trajectoire découlant du déplacement de la partie fémorale dans la plaque de la partie liee au tibia et espaces avec un écartement angulaire donné. Dans un mode de réalisation préféré, cet écartement angulaire est sensiblement égal d'un logement au suivant et correspond à un angle de 10 , le nombre des logements étant choisi de manière à autoriser un mouvement en flexion d'amplitude maximale comprise entre environ 0 à 110 , et en extension de 0 à 90 environ. Avantageusement et selon encore une autre caractéristique, l'une des plaques de la partie liée au tibia, prévue vers l'extérieur de l'articulation, comporte un couvercle pivotant, délimitant avec cette plaque un espace fermé, formant boîtier, propre a contenir un ou plusieurs tétons de butée, de telle sorte que l'utilisateur puisse a son gré et sans aucun matériel, modifier le choix des logements recevant le téton pour adapter l'amplitude du mouvement de rotation, en flexion ou en extension. D'autres caractéristiques d'une orthèse de genou, établie conformément à l'invention, apparaîtront encore à travers la description qui suit d'un exemple de réalisation, donné à titre indicatif et non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels: - La Figure 1 est une vue schématique en perspective du dispositif considéré. - La Figure 2 est une vue de côté et en coupe longitudinale du dispositif de la Figure 1. - La Figure 3 est une vue éclatée des divers éléments de l'articulation du dispositif, montée entre les deux parties de celui-ci, respectivement liée au fémur et au tibia. - La Figure 4 est une vue en coupe, également éclatée, des éléments illustrés sur la Figure 3. - La Figure 5 est une vue en coupe et en détail de l'extrémité de la pièce 2. Sur les Figures 1 et 2, le dispositif considéré comporte une armature de support 1 en deux parties 2 et 3, respectivement prévues pour être solidarisées du fémur et du tibia d'un patient. La partie 2, associée au fémur, se présente de préférence sous la forme de deux attelles latérales rigides 4 et 5, réunies sur le devant de la cuisse au- dessus du genou par un arceau 6, l'ensemble étant immobilisé en position sur le patient de préférence au moyen de deux sangles 7, passant dans des oeillets 8 ménagés dans les attelles et se fermant derrière le membre. La partie 3, associee au tibia, présente sensiblement la même structure, avec deux attelles latérales 9 et 10, un arceau rigide de liaison 11 situé sous le genou, et une sangle de fixation 12. Les sangles 7 et 12 peuvent avantageusement comporter des moyens de réglage de leur longueur pour permettre leur serrage plus ou moins ajusté respectivement sur la cuisse et la jambe, et sont munies d'éléments d'accrochage de leurs extrémités qui peuvent être d'un type quelconque, du genre bande "Velcro" ou autre. Les arceaux 6 et 11, comme les joues 4 et , 9 et 10, sont de préférence revêtus à l'intérieur d'une couche de mousse élastique 13 ou analogue pour ameliorer le confort du patient lorsque le dispositif est mis en place. Les deux parties 2 et 3 du dispositif sont réunies au niveau du genou qu'elles entourent, par une articulation 14 dont le détail de la réalisation est plus particulièrement illustré sur les Figures 3 et 4, cette articulation permettant, conformément à l'invention, d'autoriser un double mouvement de déplacement en translation et de rotation en flexion ou extension, l'amplitude de ce dernier mouvement étant réglable en fonction des capacités du patient. Si l'on se réfère plus particulièrement à ces Figures 3 et 4, on retrouve sur ces dernières les attelles 4 et 9 des parties 2 et 3 du dispositif, situées d'un des côtés de celui-ci, les autres attelles 5 et 10, de l'autre côté, n'étant pas ici représentées pour ne pas surcharger inutilement le dessin. L'attelle 9 est en pratique formée de deux plaques parallèles, respectivement 15 et 16, propres à être solidarisées l'une avec l'autre dans le prolongement supérieur de la partie 3 par un rivet 17 ou analogue, traversant des orifices 18 et 19 prévus dans les plaques 15 et 16, ces dernières étant aménagées à leur partie supérieure de manière à délimiter entre elles une fente 20 ouverte vers le haut, dans laquelle vient s'engager la partie inférieure de l'attelle 4 comme précisé ci-après. Les plaques parallèles 15 et 16 de l'attelle 9, sont associées, au droit de la fente 20, à deux guides plats, respectivement 21 et 22, formant deux joues opposees, ces guides étant solidarisés des plaques par des rivets 23 engagés dans des perçages 23a correspondants, ces guides, exactement symétriques l'un de l'autre par rapport au plan médian de la fente, présentant chacun une encoche ouverte 24, seule celle illustrée sur le guide 22 solidaire de la plaque 16 apparaissant sur la Figure 3, les deux encoches étant en revanche visibles sur la vue en coupe de la Figure 4. L'encoche 24 comporte une face plane 25, sensiblement verticale, prolongée à son extrémité inférieure par une portée d'appui 26 qui s'étend dans une direction sensiblement perpendiculaire à la face plane 25, cette portée se terminant elle-même, à l'opposé de cette face plane, par une rampe inclinée 27. L'attelle 4 de la partie supérieure 2 comporte une extrémité 28 qui pénètre à l'intérieur de la fente 20 ménagée entre les plaques 15 et 16, et de part et d'autre, de façon analogue à l'attelle 9, deux joues parallèles formant des extensions latérales 29 et 30, identiques et symétriques l'une de l'autre par rapport à cette partie 28, ces extensions comprenant chacune une face frontale plane 31, sensiblement verticale et donc parallèle à la face 25 de l'encoche ouverte 24 prévue dans les guides 21 et 22. A son extrémité inférieure, la face frontale 31 de chacune des extensions 29 et 30 comporte une arête 32 et se prolonge au-delà de celle-ci, par un profil plat incliné 31' suivi d'un profil arrondi 33 tous deux propres à coopérer avec le plan 26 et la rampe inclinée 27 de l'encoche 24 correspondante. A l'intérieur de la fente 20, entre les plaques 15 - 16 prolongeant vers le haut la partie inférieure 3 du dispositif, s'insère ainsi l'extrémité inférieure 28 de la partie supérieure 2, avec les faces 25 de l'encoche 24 d'une part, et les faces 31 des extensions 29 et 30 d'autre part, en regard, les deux parties 2 et 3 étant reliées l'une à l'autre par l'intermédiaire d'un doigt 34, qui traverse une rainure 35 prévue dans les plaques 15 et 16 et un perçage 36 dans les extensions 29 et de l'extrémité 28. L'ensemble formé dans l'articulation 14 par les deux plaques 15 et 16 est par ailleurs associé à une de ces plaques, ici la plaque 15 situee vers le cote latéral du dispositif à l'extérieur de la jambe du patient, à un boîtier 37, muni d'un couvercle pivotant 38, permettant de fermer ou d'ouvrir à volonté ce boîtier. Celui-ci comporte une ouverture interne 39 en regard de la rainure 35 des plaques 15 et 16, le doigt 34 comportant avantageusement une tête épaulée 40 disposée de l'autre côté du fond 41 du boîtier 37, de manière à rendre ce doigt prisonnier du boîtier sans empêcher son débattement dans la rainure. Comme on le voit enfin sur la Figure 3, le fond 41 du boîtier comporte une pluralité de logements 42 ou 43, selon qu'ils sont situés vers l'avant ou vers l'arrière de l'articulation par rapport au plan médian de la fente 20, ces logements se prolongeant dans les joues parallèles constituant la partie supérieure des plaques 15 et 16, au droit des guides 21 et 22, ces logements étant prévus pour recevoir un téton tel que schématiquement représenté en 44, le rôle de ce téton étant de former butee d'arrêt pour limiter les mouvements de flexion et d'extension de l'articulation, comme précisé ci-après. Le fonctionnement du dispositif décrit ci- dessus est le suivant. Le patient dont la cuisse et la jambe sont équipées avec les deux parties 2 et 3 convenablement immobilisées par leurs sangles 7 et 12, peut, grâce à l'articulation proposée, faire subir a son genou des mouvements aussi bien de flexion que d'extension, ces déplacements étant exactement contrôlés et en particulier limités autant que nécessaire par le dispositif qui reproduit fidèlement les fonctions et la cinématique de ce genou. En extension complète, la face 31 des extensions latérales 29 et 30 de chaque côté de l'extrémité inférieure 28 à la base des attelles 4 et 5 de la partie supérieure 2, s'appuie sur la face plane 25 en regard des guides 21 et 22 des attelles 9 et 10 de la partie inférieure 3. Cet appui, de même que la presence du doigt 34, empêche un basculement vers l'avant du fémur par rapport au tibia et reproduit ainsi le blocage des ligaments croises du genou, empêchant dans cette position une hyperextension. Lorsque le patient fait fléchir l'articulation, en modifiant la position angulaire relative du fémur par rapport au tibia se produit une rotation relative de la partie supérieure 2 vis-a-vis de la partie inférieure 3, cette rotation étant combinée avec une translation vers l'arrière et vers le bas lors des 20 premiers degrés environ de la flexion du fémur. En effet, lors du début de la rotation du fémur, la face 31 quitte l'appui avec la face 25, le centre de pivotement étant sur une ligne commune a l'arête 32 et la jonction 25-26. Ce centre de pivotement se déplace pendant la flexion du fémur pour se situer sur la face 26 et la face inclinée d'angle a 31'. Cette inclinaison a provoque la descente de la partie 2 pendant que l'arête 32 s'appuie sur la face 25 et pousse ainsi vers l'arrière la partie 2. Le mouvement de translation arrière et vers le bas combiné avec la rotation est donc bien obtenu, la cinématique du genou physiologique des 20 premiers degrés de flexion est fidèlement reproduite. Les amplitudes de rotation et de translation sont obtenues par le dimensionnement correct des plaques 29 et 30 et de l'encoche 24 et en particulier par le profil, la largeur et le rayon des parties 31, 32, 31', 33, 25, 26, 27. Lorsque le centre de pivotement arrive à la jonction entre 31' et 33, du fait de l'usinage adéquat, l'arête 32 ne pousse plus sur la face 25 et ce centre de pivotement se déplace alors sur l'arc de cercle 33. Une rotation pure est donc obtenue, fidèlement à la physiologie, la rampe inclinée 27 permettant une flexion au-delà de 90 . Au cours de ce premier mouvement, la rainure 35 contenant le doigt 34 empêche tout déplacement vertical vers le haut de la partie supérieure et tout effort d'extension qui en résulterait sur les ligaments du genou. Lorsque l'arête 32 des extensions 29 et 30, s'approche de la partie centrale de l'encoche 24, le déplacement vers l'arrière de la partie supérieure 2 diminue et s'annule, lorsque le doigt 34 atteint la partie d'extrémité la plus basse de la rainure 35. A partir de cette position, l'articulation permet une rotation pure, en flexion ou en extension, autour de l'axe constitué par le doigt 34, traversant le passage 36 de l'attelle 4 ou 5 de la partie supérieure 2, le déplacement du doigt étant alors interdit, puisque comme précisé cidessus, ce doigt est en butée dans le fond de la rainure. L'articulation proposée permet par ailleurs de limiter autant que nécessaire l'angle de flexion ou d'extension du fémur par rapport au tibia, grace a la combinaison des logements 41 ou 42 prevus dans les joues formant la partie supérieure des plaques 15 et 16 et du pion d'arrêt 44, lequel, engagé dans un quelconque des logements précédents, sert de butée à l'extrémité 28 qui prolonge vers le bas l'attelle 4. Avantageusement, les logements 42 et 43, respectivement concernes par l'extension pour les premiers, à la flexion pour les seconds, ceux-ci pouvant être inversés dans une variante, selon la disposition des pièces représentées sur la Figure 3, sont espacés angulairement d'environ 10 de l'un à l'autre, leur nombre étant déterminé de telle sorte que la flexion puisse atteindre au plus 110 et que l'extension ne pouvant atteindre l'hyperextension du fait de la construction et non pas du fait de la présence d'un pion, puisse être limitée au minimum à 90 . Le boîtier 37 avec son couvercle 38 qui empêche les pions 44 de sortir de leurs logements et permet de constituer une reserve pour le ou les pions 44, que l'usager peut à son gré utiliser et placer dans le logement 42 ou 43 approprié pour limiter à la valeur choisie l'angle de flexion ou d'extension autorise. Bien entendu, il va de soi que l'invention ne se limite pas à l'exemple de réalisation plus specialement décrit ci-dessus en référence aux dessins annexes; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 - Dispositif d'orthèse de genou, comportant une armature de support (1) en deux parties (2, 3), munies de moyens (7, 12) permettant de les fixer respectivement sur la cuisse d'un patient pour suivre les mouvements de son fémur d'une part, sur la jambe sous le genou pour suivre les mouvements de son tibia d'autre part, ces deux parties de l'armature comportant des agencements transversaux (6, 11), ainsi que des sangles permettant un maintien ferme de l'articulation, étant réunies de chaque côté du genou par une articulation (14) propre à permettre un déplacement relatif en translation et rotation du fémur par rapport au tibia, pour autoriser une flexion ou une extension de ceux-ci, caractérisé en ce que l'articulation comprend deux plaques parallèles (15, 16 - 29, 30), aptes à glisser l'une sur l'autre, dont l'une (29, 30) est solidaire de la partie (2) de l'armature liée au fémur et l'autre de la partie (3) liée au tibia, la plaque liée au tibia présentant une encoche ouverte (24) formée d'une ou deux portées d'appui planes (25, 26), (26) étant prolongée par une rampe inclinée (27), tandis que la plaque de la partie liée au fémur comporte une extension latérale, comprenant d'une part une arête d'extrémité (32) formant came, cette dernière se prolongeant au-delà de celle-ci par un profil plat incliné (31') suivi d'un profil arrondi (33), propre à coopérer avec les portées d'appui (25, 26) de l'encoche ouverte de l'autre plaque pour provoquer un mouvement de déplacement sensiblement en translation rectiligne de l'armature fémorale par rapport à l'armature tibiale, pendant les premiers degrés de flexion, jusqu'a butée d'un doigt (34) porté par la partie liée au fémur dans une rainure (35) ménagée dans la partie liée au tibia et traversée par ce doigt, et d'autre part un profil arrondi (33), propre à rouler sur la portée plane (26) et sur la rampe inclinée (27), pour autoriser un mouvement de rotation de l'armature fémorale par rapport à l'armature tibiale, le profil de la plaque liée au fémur ainsi défini permettant de reproduire le fonctionnement du genou, qui consiste en la combinaison de translation et de rotation au début de la flexion du fémur suivie par une rotation simple. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacune des deux parties (2, 3) comporte deux joues opposées, formant deux couples de plaques parallèles (15, 16, 29, 30) présentant des profils respectivement symétriques de part et d'autre d'un plan médian commun, les joues de chaque partie étant solidarisées mutuellement par des rivets ou analogues. 3 - Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'amplitude du mouvement de flexion de la partie (2) liée au fémur, vis-à- vis de la partie (3) liee au tibia, est réglable au moyen d'un téton (44) monté dans un quelconque parmi une pluralité de logements (42, 43) prévus dans la partie liée au tibia, la partie liée au fémur venant buter contre ce téton au cours de son déplacement. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les logements (42, 43) recevant le téton sont répartis, non pas en arc de cercle, mais selon une trajectoire découlant de la partie fémorale dans la plaque (15, 16) de la partie (3) liée au tibia et espaces avec un écartement angulaire donne. 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'écartement angulaire est sensiblement égal d'un logement au suivant et correspond à un angle de 10 , le nombre des logements étant choisi de maniere a plus ou moins autoriser un mouvement en flexion d'amplitude maximale comprise entre environ 0 à 110 , et en extension de 0 à 90 environ. 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caracterise en ce que l'une des plaques (15, 16) de la partie (3) liée au tibia, prévue vers l'extérieur de l'articulation, comporte un couvercle pivotant (38), délimitant avec cette plaque un espace fermé, formant boîtier (37), propre a contenir un ou plusieurs tétons de butée (44). 7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le boîtier (37) comporte une ouverture interne (39) en regard de la rainure (35) des plaques (15, 16), le doigt (34) comportant une tête épaulée5 (40) disposée de l'autre côté du fond (41) du boîtier (37), de manière à rendre ce doigt prisonnier du boîtier sans empêcher son débattement dans la rainure.