Brevet FR2770769A1 — publié le 19990514

L'invention concerne un composant acétabulaire utilisé dans une prothèse totale de hanche. Une prothèse totale de hanche est constituée de deux éléments : une tige fémorale implantée dans le fémur et terminée par une tête sphérique métallique et un composant acétabulaire implanté dans la cavité cotyloidienne de l'os iliaque, préalablement agrandie par fraisage, ce composant acétabulaire comportant notamment une cupule en une seule pièce, ou en deux pièces. Lorsque la cupule est cn une seule pièce, clle est réalisée en une matière plastique biocompatible comme un polyéthylène à haute densité qui favorise le glissement. Cette cupule a tendance à flucr plus facilement là où le fond de cotyle est plus faible. Les composants acétabulaires réalisés cn deux pièces comportent une cupule externe métallique et un noyau inteme en matière plastique qui loge à l'intérieur de la cupule métallique. La tête fémorale loge dans ce cas dans la cavité interne ménagée dans Ic noyau interne. Le noyau interne est en général monté de manière fixe à l'intérieur de la cupule métallique, mais il est déjà connu de le monter mobile dans la cavité interne de la cupule métallique qui, dans ce cas, comporte une portée interne sphérique. FR 2 578 162, FR 2 689 000, FR 2 686 502 et FR 2 710 836 prévoient de fixer la cupule métallique au moyen de pattes radiales équipant la cupule et que l'on fixe sur l'os iliaque au moyen de vis. Dans FR 2 689 000, des vis traversent en outre des trous ménagés dans la paroi de la cupule et se fixent dans le fond de la cavité cotvloïdienne, ct FR 2 578 162 prévoit un plot de centrage sur la portée externe de la cupule qui loge dans l'alésage d'une bague préalablement positionnée dans Ic fond de la cavité cotyloldienne. Cette technique exige que les os dans lesquels sont ancrées les vis dc fixation des pattes soient de bonne qualité. FR 2 686 791 ct FR 2 700 945 dévoilcnt des cupules métalliques qui ne comportent pas de pattes de fixation. FR 2 700 945 prévoit que la cupule métallique comporte des gorges sur sa face externe et est fixée dans la cavité cotyloïdicnne au moyen d'un ciment durcissable. FR 2 686 791, qui représente l'état de la technique le plus proche de la présente invention, concerne un cotyle dc prothèse de hanche à impactcr ct dcstiné à être implanté sans ciment. La cupule métallique décrite dans ce document comporte des stries annulaires couvrant sensiblement le tiers de la surface externe dc la cupule à partir du bord annulaire de cclle-ci ct formant des gorges de section transversale triangulaire. En outre, des rainures s'étendent selon des plans méridiens uniformément répartis autour de l'axe de la cupule tous les quinze degrés sur toute la hauteur de la surface couverte par les Stries ainsi que quatre fentcs permettant de donner une certaine élasticité au pourtour de la cupule pour permettre l'introduction du noyau à l'intérieur de la cupule et son verrouillage. La paroi de la cupule comporte en outre une pluralité dc trous traversants pour permettre le passage de vis de fixation et un alésage pour permettre le positionnemcnt de la cupule dans la partie osseuse au moyen d'un ancillaire. Les stries et les rainures permettent normalement d'assurer l'immobilisation, tant en rotation qu'en translation, du cotyle une fois la réhabilitation osseusc effectivc. Toutefois, il est à craindre que l'élasticité donnée à la couronne autour de l'ouverture de la cupule métallique par la présencc des fentes ne provoque un descellement. Le but de la présente invention est de proposer une cupule métallique qui puisse être implantée et fixée sans l'aide de vis et qui puisse être utilisée indifféremment avec un noyau interne mobile ou un noyau interne fixe. L'invention conccrne donc un composant acétabulaire, destiné à être implanté sans ciment, ct comportant une cupule cxteme métallique et un noyau inteme en matière plastique logeant à l'intérieur dc la cupule externe. L'invention atteint son but par le fait que la cupule comporte une paroi hémisphérique d'axe X délimitée par un plan équatorial P1 et qui sc prolonge audelà dudit plan équatorial par un rebord cylindrique biseauté dc tellc manière que cc rebord présente une partie scmi-annulairc dc hauteur sensiblement constante, raccordée à deux parties en forme dc coin, ladite paroi hémisphérique définissant une portée externe sensiblement sphérique et une portée interne sphérique lisse exempte d'ouvertures sur laquelle Ic noyau interne est en appui et par le fait que ladite cupule comporte sur sa paroi cxtcrne au voisinage du plan équatorial une couronne ayant un diamètre extérieur supérieur au diamètre de la portée externe et équipée d'une pluralité de dents répartics cn rangées dans des plans parallèles au plan équatorial de part et d'autre de ce demier, lesdites dents ayant Icurs pointes dirigécs globalement dans des directions opposées au fond de la cupule, lesdites dents étant destinées à coopérer avec le rebord périphérique de la cavité cotyloïdienne. Grâce à cette structure, les dents assurcnt la fixation primaire de la cupule métallique par "press-fit", au nivcau cortical périphérique et non en fond de cotyle, le "press-fit" correspondant à la différencie des diamètres de la couronne et de la portée externe dc la cupule, et étant compris de préférence entre 1 et 3 mm. Le diamètre de la cavité cotyloïdienne préalablement fraisée est normalement égal au diamètre de la portée externe dc la cupule métallique. Le dessin des dents dc la couronne est choisi de manière à renforcer les stabilités de la cupule à la torsion, par effet des cannelures entre les dents de chaque rangée, et à l'arrachement, par effet hameçon résultant de la direction des pointes des dents. En outre, l'absence de trous traversants dans la paroi hémisphérique et l'absence de vis permet l'utilisation dc noyaux internes sphériques, fixes ou mobiles. Dans le cas de l'utilisation de noyaux internes fixes, le rebord de la cupule comporte évidemment des moyens d'immobilisation du noyau qui coopèrent avec des moyens associés du noyau. Les avantageuses dispositions suivantes sont en outre adoptées pour la cupule. - Les dents sont délimitées par dcs surfaces annulaires parallèles au plan équatorial P1 des surfaces coniqucs faisant un angle de 65" environ avec le plan équatorial et sont séparées par des rainures de section triangulaire sensiblement parallèles à l'axe X. - Les dents des différentes rangées sont disposées dans des plans méridicns passant par l'axe X. - Les extrémités des dents sont troncaturées. - La hautcur des dents des différcntes rangées croit lorsqu'on se rapproche de l'ouverture de la cupule. - Les extrémités des dents sont disposées sur un cône. - Il est prévu quatre rangées équidistantes de dents dont deux sont disposées à la périphérie du rebord et les deux autres sont disposées de l'autre côté du plan équatorial. - La paroi hémisphérique présente cn outre sur sa portée externe plusieurs alésages borgncs pour recevoir des tctes de pions d'ancrage, Icsdits alésages étant disposés dans la zone de la paroi hémisphérique située au droit de la partie semi-annulaire du rebord. - Le rebord présente sur sa face interne une gorge annulaire située dans un plan parallèle au plan équatorial et séparée de la face d'extrémité de la cupule par une nervure, cette nervure ayant un diamètre intérieur supérieur au diamètre intérieur de la paroi hémisphérique et présentant une pluralité d'encoches dans la partie semi-annulaire du rebord. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple et en référence au dessin annexé dans lequel la figure 1 est une vue en perspective d'une cupule métallique d'un composant acétabulaire conforme à l'invention; la figure 2 est une vue en perspective d'un premier noyau interne susceptible d'être introduit à l'intérieur dc la cupule montrée à la figure 1 et immobilisé par rapport à cette dernière; la figure 3 est une vue en perspective d'un deuxième noyau interne, du type mobile, susceptible d'être introduit à l'intérieur dc la cupule de la figure 1; la figure 4 est une vue de dessous de la cupule dc la figure 1, cette vue étant prise selon une direction parallèle à l'axe X de la paroi hémisphérique de cette cupule la figure 5 est une coupe selon la ligne V-V de la figure 4 la figure 6 est une coupe selon la ligne VI-VI de la figure 4 par un plan méridicn passant par le sommet des dents; la figure 7 est une vue latérale d'une portion de la couronne dentée prise selon la direction de la flèche F de la figure S la figure 8 est une vue de dessous du noyau interne fixe montré sur la figure 2; la figure 9 est une coupe selon la ligne IX-IX dc la figure 8 la figure 10 est une coupe selon la ligne X-X dc la figure 8 qui montre en détail les moyens d'encliquetage la figure 11 est une vue de dessous du noyau interne mobile montré sur lafigure3; la figure 12 est une coupe selon la ligne XII-XII de la figure 11. Les figures 1 à 3 montrent respectivemcnt une cupule métallique 1 conforme à l'invention, un noyau interne fixe 2 et un noyau interne mobile 3. Comme on le voit sur la figure 1, la cupule 1 de forme hémisphérique comporte une face d'extrémité 4 biseautée, définie globalement par deux plans P2, P3 et autour de son ouverture S une couronne 6 comportant plusieurs rangées dc dents 7. La cavité interne 8 de la cupule 1 est globalement sphérique et est susceptible de recevoir soit le noyau 2 montré sur la figure 2, soit le noyau 3 montré sur la figure 3. Le noyau 2 montré sur la figure 2 comporte des moyens d'immobilisation 9 susceptibles de coopérer avec des moyens associés prévus près de l'ouverture 5 de la cupule 1. Ainsi qu'on le voit sur la figure 2, la face d'extrémité du noyau 2 est également biseautée de la même manière que la face d'extrémité 4 de la cupule 1. La cupule métallique est réalisée en acier inoxydable ou en titane et le noyau 2 ou 3 est réalisé en une matière plastique biocompatible, du polyéthylène à haute densité par exemple. Ainsi que cela est montré sur les figures 4 à 7, la cupule 1 comporte une paroi hémisphérique 10 délimitée par un plan équatorial P1 d'axe X, cette paroi hémisphérique 10 présente une portée interne 11 lisse et sphérique et une portée externe 12 essentiellement sphérique et évasée légèrement dans la zone du plan équatorial Pi. La paroi hémisphérique est prolongée au-delà du plan équatorial P1 par un rebord cylindrique 13 biseauté dont la face d'extrémité 4 est définie par le plan P2 parallèle au plan équatorial P1 et une surface inclinée P3 contenant un grand diamètre 14 de l'ouverture de la cupule 5 et une tangente à la paroi hémisphérique 10 dans le plan équatorial. Cette surface inclinée P3 est légèrement concavc du côté extérieur à la cupule 1 et peut être confonduc, en première approximation, avec un plan incliné. Le rebord 13 se présente ainsi sous la forme d'un demi-anneau circulaire de hauteur constante dont les extrémités sont prolonges par deux parties cn forme de coin. La cupule 1 comporte ainsi une ouverture 5 dont la forme s'adapte parfaitement au pourtour dc l'ouverture de la cavité cotyloidienne. Le diamètre extérieur du rebord 13 est supérieur au diamètre extérieur de la portée externe 12. L'écart entre ces deux diamètres est compris entre 2 et 3 mm, ct la portée externe 12, évasée au voisinage du plan équatorial P1, se raccorde à la périphérie du rebord 13. La couronne dentée 6 s'étend en hauteur de part et d'autre du plan équatorial P1 et ellc comporte quatre rangées équidistantes de dents, réalisées par usinage de la cupule. Ces dents sont obtenues en réalisant trois gorges périphériques 15a, 15b, 15c dc section triangulaire délimitées chacune par un plan 16 parallèle au plan équatorial P1 ct une surface conique 16 qui fait un angle A voisin de 65" avec le plan 17. Ensuite, on usine sur le pourtour de la cupule 1 une pluralité de rainures 18 de section triangulaire, parallèlement à l'axe X, ces rainures 18 étant régulièrement espacées autour de l'axe X et s'étendant jusqu'au fond des gorges 15a, 15b et 15c. Les fonds des gorges 15a, 15b et 15c sont équidistants de l'axe X, mais les sommets des dents 7 sont disposés sur une surface conique 19, de telle manière que la hauteur des dents croit depuis la rangée de dents la plus proche du fond de la cupule 1 jusqu'à la rangée de dents disposées sur le pourtour de la face d'extrémité 4 de la cupule 1. Chaque dent 7 est ainsi délimitée par quatre facettes planes et comporte une extrémité troncaturée, et les pointes dc dents 7 sont dirigées globalement dans une direction opposée au fond de la cupule 1. Le nombre de dents de chaque rangée peut être élevé et atteindre, voire dépasser, le chiffrc de 60 ainsi que cela est montré sur la figure 4. La partie de la paroi hémisphérique 10, située au droit de la portion semi-annulaire du rebord 13, comporte en outre trois alésages borgnes 20 ouverts vers l'extérieur et destinés, le cas échéant, à rccevoir des pions d'ancrage 21, visibles sur la figure 1. Sur la face inteme du rebord 13 est ménagée une gorge annulaire 22 de section carrée qui s'étend dans un plan parallèle au plan équatorial P1, et la nervure 23 qui sépare la gorge annulaire 22 de la face d'extrémité 4 a un diamètre intérieur supérieur au diamètre de la portée inteme 11. Dans cette nervure 23 Sont ménagées en outre trois encoches 24. La gorge annulaire 22 et les encoches 24 sont destinées à coopérer avec les moyens d'immobilisation 9 du noyau fixe 2. La paroi interne dc la cupule 1 est totalement lisse et recouverte d'un polybrillant. La paroi externe de la cupule 1, hors partie dentée et trous d'ancrage 20, est rccouverte de manière connuc d'une couche rugueuse par corindonnage (alumine) ou d'un revetement cn hydroxyapatite. Les figures 2, 8 à 10 montrent un noyau 2, du type fixe, adapté à la cupule 1 décrite ci-dessus. La face d'extrémité 30 de cc noyau 2 est également biseautée de la même manière que la cupule 1. Le noyau 2 comporte une cavité interne 31 sphérique destinée à loger la tête sphérique de la tige fémorale non représentée sur le dessin, cette tête sphérique étant introduite dc force dans la cavité 31. Sur le pourtour du noyau 2 qui vient en regard du rebord 13 de la cupule sont formées en altemance des protubérances 33 qui viennent sc placcr dans les encoches 24 de la cupule 1 pour empêcher la rotation du noyau 2 autour de l'axe X, et des bourrelets d'encliquetage 34 qui viennent se loger dans la gorge annulaire 22 par déformation élastique lors de Icur passage devant la nervure 23 afin d'empêcher la sortie du noyau fixe 2 dc l'intérieur dc la cupule 1. La position et la taille des protubérances 33 et des bourrelets d'encliquetage 34 sont évidemment adaptées cn fonction des taillcs ct positions de la gorge 22, des encoches 24 et dc la nervure interne 23. Les figures 11 et 12 montrent un noyau 3 présentant une portée externe 40 sphérique adaptée à la cavité interne 8 de la cupule 1 ct une portée interne 41 également sphérique dans laquelle s'adapte la tête sphérique dc la tige fémorale. La face d'extrémité du noyau 4 est ici délimitée par un plan transversal 42 ct une portée conique 43 permettant le débattement dc la tige fémorale. Ainsi que cela est montré sur les figures 8 et 11, les noyaux 2 et 3 sont en outre équipés sur leurs faces externes de trois alésages 44 permettant le positionnement. REVENDICATIONS 1. Composant acétabulaire, destiné à être implanté sans ciment, et comportant une cupule externe (1) métallique et un noyau interne (2, 3) en matière plastique logeant à l'intérieur de la cupule externe, caractérisé par le fait que la cupule (1) comporte une paroi hémisphérique (10) d'axe X délimitée par un plan équatorial P1 et qui se prolonge au-delà dudit plan équatorial par un rebord (13) cylindrique biseauté de telle manière que ce rebord (13) présente une partie semiannulaire de hauteur sensiblement constante, raccordée à deux parties en forme de coin, ladite paroi (10) hémisphérique définissant une portée externe (12) sensiblement sphérique et une portée interne (11) sphérique lisse, exempte d'ouvertures et sur laquelle le noyau interne (3, 4) est cn appui, et par le fait que ladite cupule (1) comporte sur sa paroi externe au voisinage du plan équatorial P1 une couronne (6) ayant un diamètre extérieur supérieur au diamètre de la portée externe et équipée d'une pluralité de dents (7) réparties en rangées dans des plans parallèles au plan équatorial P1 de part et d'autrc de ce dernier, lesdites dents (7) ayant leurs pointes dirigées globalement dans des directions opposées au fond de la cupule (1), lesdites dents (7) étant destinées à coopérer avec le rebord périphérique de la cavité cotyloïdienne. 2. Composant acétabulaire selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les dents (7) sont délimitées par des surfaces annulaires (16) parallèles au plan équatorial P1, des surfaces coniques (17) faisant un angle de 65" environ avec le plan équatorial et sont séparées par des rainures (18) de section triangulaire sensiblement parallèles à l'axe X. 3. Composant acétabulaire selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les dents (7) des différentes rangées sont disposées dans des plans méridiens passant par l'axe X. 4. Composant acétabulaire selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait que les extrémités des dents sont troncaturées. 5. Composant acétabulaire selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la hauteur des dents (7) des différentes rangées croît lorsqu'on se rapproche de l'ouverture (5) de la cupule (1). 6. Composant acétabulaire selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les extrémités des dents sont disposées sur un cône (19). 7. Composant acétabulaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'il est prévu quatre rangées équidistantes de dents, dont deux sont disposées à la périphérie du rebord (13) et les deux autres sont disposées de l'autre côté du plan équatorial P1. 8. Composant acétabulaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que la paroi hémisphérique (10) présente en outre sur sa portée externe (12) plusieurs alésages borgnes (20) pour recevoir des têtes de pions d'ancrage (21), lesdits alésages étant disposés dans la zone de la paroi hémisphérique située au droit de la partie scmi-annulaire du rebord (13). 9. Composant acétabulaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que le rebord (13) présente sur sa face interne une gorge annulaire (22) située dans un plan parallèle au plan équatorial ct séparée de la face d'extrémité (4) de la cupule (1) par une nervure interne (23), cette nervure ayant un diamètre intérieur supérieur au diamètre intérieur de la paroi hémisphérique et présentant une pluralité d'encoches (24) dans la partie semi-annulaire du rebord (13). 10. Composant acétabulaire selon la revendication 9, caractérisé en ce que le noyau interne (2) est monté fixe à l'intérieur de la cupule (1) et comporte une face d'extrémité (30) biseautée qui, à l'état monté du noyau, est confondue avec la face d'ouverturc (4) dc la cupule (1), Icdit noyau comportant des bourrelets d'encliquetage (34) altemant avec des protubérances (33), lesdites protubérances (33) étant destinées à coopérer avec les encoches (24) du rebord pour immobiliser en rotation le noyau par rapport à la cupule, ct lesdits bourrelets d'encliquetage (34) étant susceptibles de se loger dans la gorge (22) par déformation élastique. 11. Composant acétabulaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que le noyau interne (4) est monté libre en rotation à l'intérieur de la cupule (1) ct comporte des portées cxterne (40) et interne (41) sphériques s'étendant sur une étendue supérieure à une dcmi-sphère.