Brevet FR2776919A1 — publié le 19991008

PROTHESE TOTALE DE GENOU A CHARNIERE La présente invention concerne une prothèse totale de genou, dite à charnière, c'est-à-dire dotée d'une articulation mécanique reliant le composant fémoral à l'embase tibiale. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine des prothèses de genou plus spécifiquement destinées à être implantées lorsque l'appareil ligamentaire n'est pas en mesure de garantir une stabilité satisfaisante à l'articulation. Dans ces circonstances en effet, il est préférable de solidariser mécaniquement le composant fémoral et l'embase tibiale, au moyen d'une liaison mobile permettant à la fois les mouvements de flexion- extension et la cohésion permanente entre les différents composants de l'implant. On connaît de l'état de la technique un premier type de prothèse totale de genou à charnière, dans lesquelles le composant fémoral est simplement articulé sur l'embase tibiale par l'intermédiaire d'un axe transversal. Bien que tournant dans des paliers généralement en polyethylène, l'axe est extrêmement sollicité puisqu'il supporte les différentes contraintes transmises par le fémur au tibia, et notamment les contraintes de charge et de rotation. Il en résulte une usure rapide du système à charnière. Afin de réduire les sollicitations transitant par l'axe de l'articulation, un second type de prothèse totale de genou prévoit que le composant fémoral puisse pivoter longitudinalement de plus ou moins 15 contre un disque polyéthylène servant d'amortisseur. Pour cela, l'axe de la charnière se prolonge par un pivot rotatoire monté longitudinal pivotant dans l'embase tibiale. Si elle peut être limitée entre deux valeurs angulaires extrêmes, la rotation en question n'en demeure pas moins libre et donc incontrôlée. Il en résulte par conséquent un manque évident de stabilité. Aussi, le patient ne dispose pas de véritables points d'appui en extension, ce qui lui procure un équilibre insuffisant notamment au moment de la marche. Un troisième type de prothèse totale de genou a charnière consiste à faire reposer le composant fémoral sur un plateau rotatoire en polyethylène. La surface de frottement se voit ainsi avantageusement partagée en deux interfaces, la première entre le plateau tibial et l'embase tibiale, la seconde entre le composant fémoral et le plateau tibial. Il en résulte là encore une usure moindre mais l'instabilité en extension demeure du fait de la libre rotation. Il existe notamment un risque non négligeable de subluxation du pivot rotatoire, en dehors de son logement ménagé dans l'embase tibiale. Afin de contrôler progressivement la rotation longitudinale du composant fémoral, un quatrième type de prothèse totale de genou à charnière prévoit que les formes respectives des condyles du composant fémoral et des cuvettes du plateau tibial soient congruentes, lesdits condyles fémoraux étant parfaitement en appui sur ledit plateau tibial. Ce genre d'implant présente toutefois l'inconvénient de limiter la surface de frottement uniquement à l'interface entre le composant fémoral et le plateau tibial. Par conséquent, l'usure de ce dernier aboutit progressivement à une rotation de moins en moins contrôlée. Aussi, le problème technique à résoudre par l'objet de la présente invention est de proposer une prothèse totale de genou à charnière comportant un composant fémoral et une embase tibiale, le composant fémoral étant monté mobile en rotation transversale par rapport à un organe de pivotement lui-même monté mobile en rotation longitudinale par rapport à l'embase tibiale, le composant fémoral comportant deux condyles coopérant par contact congruent avec un plateau tibial disposé à l'extrémité supérieure de l'embase tibiale, prothèse totale de genou qui permettrait d'éviter les problèmes de l'état de la technique en offrant notamment une stabilité optimale en extension, tout en garantissant un contrôle précis de la rotation longitudinale et en limitant au maximum les risques d'usures des différents composants de l'articulation. La solution au problème technique posé consiste, selon la présente invention, en ce que la prothèse totale de genou à charnière comporte des moyens de butée aptes à bloquer le composant fémorale en rotation longitudinale lorsque l'articulation du genou est en extension. L'invention telle qu'ainsi définie présente l'avantage de permettre un verrouillage en extension de la mobilité la plus contraignante du point de vue de la stabilité, c'est-à-dire la rotation longitudinale. Le patient dispose ainsi d'un point d'appui suffisamment stable pour garantir son équilibre et donc pour sécuriser sa marche. Selon une particularité de l'invention, les moyens de butée sont aptes à coopérer simultanément par contact avec les faces latérales internes respectives des deux condyles fémoraux, lorsque l'articulation du genou est en extension. Comme les deux surfaces en question sont par nature disposées en opposition et de manière sensiblement parallèles à l'axe de rotation longitudinal du composant fémoral, les moyens de butée sont à même de bloquer tout pivotement longitudinal dudit composant fémoral lorsque se produit le double contact, et ceci quel qu'en soit le sens de la giration envisagée. Selon une autre particularité de l'invention, les moyens de butée sont aptes à coopérer alternativement par contact avec la face latérale interne de l'un ou de l'autre des condyles fémoraux, lorsque l'articulation du genou est en flexion. Dans ce cas précis, l'absence de double contact simultané interdit toute immobilisation totale du composant fémoral. La rotation longitudinale de ce dernier est permise, mais elle est limitée angulairement entre deux valeurs extrêmes correspondant aux mises en appui respectives de chaque face latérale interne contre les moyens de butée. Contrairement à ce qui se passe en extension, le composant fémoral n'est aucunement immobilisé en rotation longitudinale puisqu'il est en mesure de pivoter dans un sens ou dans l'autre jusqu'à ce qu'un de ces condyles entre en contact avec les moyens de butée. De manière particulièrement avantageuse, l'intervalle séparant les faces latérales internes respectives des deux condyles fémoraux est croissant de la partie antérieure à la partie postérieure du composant fémoral. Il en résulte que, pour un angle de rotation longitudinale donné, l'écart entre les condyles et les moyens de butée n'est pas constant si l'on fait varier l'angle de flexion de l'articulation. La divergence des faces latérales internes engendre par conséquent une variation de l'amplitude du déplacement angulaire du composant fémoral en fonction de la position relative dudit composant fémoral par rapport à l'embase tibiale. Ainsi donc, la rotation longitudinale du composant fémoral est progressivement libérée au cours de la flexion de l'articulation. Cela permet un contrôle optimal de cette mobilité jusqu'à ce que les condyles ne puissent plus venir au contact des moyens de butée; la rotation devenant alors libre. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, le plateau tibial est monté fixe par rapport à l'embase tibiale. Les moyens de butée, destinés à contrôler la rotation longitudinale en flexion et à l'interdire en extension, peuvent dans cette configuration être fixés à deux types de supports différents. Selon une première variante du premier mode de réalisation, les moyens de butée sont directement solidaires du plateau tibial à la surface supérieure duquel ils font saillie. Ces deux éléments peuvent faire partie d'une seule et même pièce, ou bien être indépendants l'un de l'autre mais assemblés ensemble afin de former un tout. Selon une seconde variante du premier mode de réalisation, les moyens de butée sont solidaires de l'embase tibiale. Dans le cas o le point de fixation se situe sur la surface supérieure de ladite embase tibiale, le plateau tibial est avantageusement pourvu d'un logement permettant le passage des moyens de butée formant saillie. Ce logement peut présenter une forme et des dimensions sensiblement complémentaires à la section des moyens de butée, sans que cela soit une obligation absolue. Conformément à un second mode de réalisation actuellement préféré de l'invention, le plateau tibial est monté mobile en rotation longitudinale sur l'embase tibiale afin de permettre une meilleure répartition des forces de frottement inhérentes à la rotation longitudinale du composant fémoral en appui contre ledit plateau tibial; le contact entre ces deux éléments étant parfaitement congruent. Ces contraintes s'exercent en effet ici entre des surfaces de contact nettement plus étendues que dans le premier mode de réalisation, ce qui a pour conséquences avantageuses d'en diminuer les effets de manière significative. L'utilisation d'un plateau rotatoire permet aux forces de frottement d'être partagées au niveau de deux interfaces, la première entre le plateau tibial et l'embase tibiale, la seconde entre le composant fémoral et le plateau tibial. Dans cette configuration, les moyens de butée ne peuvent être solidaires que le l'embase tibiale puisque c'est la seule partie de la prothèse qui est fixe par rapport au tibia, et qui est par conséquent susceptible de servir de point d'ancrage en vue de réaliser l'immobilisation en rotation longitudinale du composant fémoral lorsque l'articulation est en extension. Dans l'hypothèse o là encore les moyens de butée s'étendent à partir de la surface supérieure de l'embase tibiale, le plateau tibial est avantageusement doté d'un logement susceptible de recevoir lesdits moyens de butée dont l'extrémité fait saillie. La forme et/ou les dimensions du logement ne doivent cependant pas empêcher la rotation du plateau tibial. Aussi, ses caractéristiques sont fixées de manière à permettre une libre rotation au moins sur un secteur angulaire donné ; les extrémités opposées du logement formant alors butée pour bloquer le plateau tibial lorsque celui-ci atteint une position considérée comme limite. De manière particulièrement avantageuse, le plateau tibial est monté mobile en rotation longitudinale autour de l'organe de pivotement supportant le composant fémoral. Ainsi, la répartition des forces de frottement entre les deux interfaces plateau tibial - embase tibiale et composant fémoral - plateau tibial, peut s'effectuer de manière optimale puisque le plateau tibial et le composant fémoral disposent du même axe de rotation longitudinale. Comme ces deux éléments coopèrent de plus par contact congruent, toute rotation du composant fémoral va entraîner celle du plateau tibial dans les limites fixées par le système de blocage que forment ensemble les moyens de butée et les condyles dudit composant fémoral. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. La figure 1 est une vue éclatée d'une prothèse totale de genou conforme à l'invention. La figure 2 constitue une vue de dessus et en perspective d'une partie de la prothèse totale de genou illustrée à la figure 1, représentant notamment l'imbrication de l'embase tibiale, du plateau tibial, de l'organe de pivotement et des moyens de butée. La figure 3 est une vue en perspective et en coupe partielle de la prothèse totale de genou en extension. La figure 4 représente une coupe partielle de face de la prothèse totale de genou illustrée à la figure 3. La figure 5 est une vue en perspective de la prothèse totale de genou en flexion. La figure 6 constitue une coupe partielle frontale de la prothèse totale de genou représentée à la figure 5. Pour des raisons de clarté, les mêmes éléments ont été désignés par des références identiques. De même, seuls les éléments essentiels pour la compréhension de l'invention ont été représentés, et ceci sans respect de l'échelle et de manière schématique. Ainsi qu'on peut le voir sur la figure 1, la prothèse totale de genou 1 à charnière comporte notamment un composant fémoral 2, une embase tibiale 3, un plateau tibial 4, un organe de pivotement 5 et des moyens de butée 6. Le composant fémoral 2 est monté mobile en rotation transversale par rapport à l'organe de pivotement 5, par l'intermédiaire d'un axe 7 venant s'insérer respectivement dans un alésage traversant 8 ménagé transversalement à l'extrémité supérieure dudit organe de pivotement 5, et dans deux alésages traversants 9 ménagés à travers le carter 10 dudit composant fémoral 2. Ces derniers présentent un diamètre supérieur à celui de l'axe 7 afin que des paliers l1a, llb en polyéthylène ou en métal biocompatible puissent être intercalés. L'organe de pivotement 5 est quant à lui monté mobile en rotation longitudinale par rapport à l'embase tibiale 3. Il bénéficie pour cela d'une partie cylindrique 12 apte à coopérer par pivotement dans un logement 13 de forme complémentaire, ménagé longitudinalement à travers la partie supérieure 14 de l'embase tibiale 3. Dans ce mode particulier de réalisation, le plateau tibial 4 est de type rotatoire c'est-à-dire qu'il est monté mobile en rotation longitudinale sur l'embase tibiale 3, qui plus est autour de l'organe de pivotement 5 via un palier 15. Le plateau tibial 4 comporte à cet effet un premier logement interne 16 apte à recevoir le palier 15, ainsi qu'au moins une partie de l'épaulement 17 délimitant le logement 13 ménagé à travers l'embase tibiale 3. Il est également pourvu d'un second logement interne 18, non visible sur la figure 1 et plus particulièrement destiné à permettre le passage des moyens de butée 6. Ces derniers doivent en effet à la fois être solidaires de la partie supérieure 14 de l'embase tibiale 3 et faire saillie à la surface supérieure 19 du plateau tibial 4. Les moyens de butée 6 sont ici montés amovibles par rapport à leur support, c'est-à-dire par rapport à l'embase tibiale 3 dans cet exemple. Il est à noter que dans le cas o un plateau tibial solidaire de l'embase tibiale est utilisé, le support sur lequel sont montés amovibles les moyens de butée peut être constitué directement par ledit plateau tibial. Quoi qu'il en soit, cette spécificité permet de pouvoir faire varier avantageusement la section des moyens de butée 6, et ainsi de modifier l'amplitude de la rotation longitudinale du composant fémoral 2 pour une position en flexion donnée. Une augmentation de la largeur des moyens de butée 6 entraîne bien évidemment une diminution proportionnelle de l'amplitude de la rotation, puisque l'espace entre la face latérale interne 31a, 31b de chaque condyle 20a, 20b et lesdits moyens de butée 6 s'en trouve alors restreint. La figure 2 montre plus en détail l'agencement des différents composants de la partie inférieure de la prothèse totale de genou 1 illustrée à la figure 1. Le plateau tibial 4 s'étend parallèlement à la partie supérieure 14 de l'embase tibiale 3, qui présente à cet effet un profil plat tout autour des épaulements 17 et 22 destinés à recevoir respectivement l'organe de pivotement 5 et les moyens de butée 6. Il n'est maintenu dans cette position qu'en raison de l'emboîtement réalisé avec la partie cylindrique 12 dudit organe de pivotement 5 et de la congruence avec le composant fémoral 2. Les deux condyles 20a, 20b portés par ce dernier sont en effet aptes à rester en contact intime avec des cuvettes 21a, 21b ménagées à la surface supérieure 19 du plateau tibial 4, et ceci quel que soit l'angle de flexion envisagé. La rotation longitudinale du plateau tibial 4 n'est aucunement perturbée par la présence de l'épaulement 17. Il en est tout autrement en ce qui concerne l'épaulement 22, chargé de supporter les moyens de butée 6 montés amovibles sur l'embase tibiale 3 dans cet exemple de réalisation. L'épaulement 22 délimite en effet un logement 23 destiné à recevoir les moyens de butée 6 qui se trouvent ainsi orientés orthogonalement à la partie supérieure 14, et qui sont par conséquent en mesure de venir prendre appui contre la paroi interne du logement 18. Dans ce mode particulier de réalisation, les moyens de butée 6 sont constitués par un simple plot 24 dont la partie inférieure 25 et la partie supérieure 26 présentent des sections respectivement complémentaire du logement 23 et identique à l'épaulement 22. L'immobilisation du plot 24 dans le logement 23 s'effectue par l'intermédiaire d'une goupille 27 coopérant par blocage, d'une part, avec un alésage traversant 28 ménagé transversalement dans l'épaulement 22, et d'autre part, avec une douille 29 enchassée dans un alésage traversant 30 ménagé transversalement dans la partie inférieure 25 du plot 24. Ainsi qu'on peut le voir sur la figure 2, les moyens de butée 6 sont conformés de manière à faire saillie à la surface supérieure 19 du plateau tibial 4, après leur passage à travers l'épaisseur dudit plateau tibial 4 par l'intermédiaire du logement interne 18 également visible. Ce logement interne 18 présente en outre des caractéristiques formelles et dimensionnelles aptes à permettre la rotation longitudinale du plateau tibial 4, malgré la présence de l'épaulement 22 et du plot 24. Le pivotement en question est bien entendu limité angulairement par la mise en butée des parois latérales du logement 18 avec celles des moyens de butée 6. Les figures 3 et 4 représentent la prothèse totale de genou 1 en extension. Dans cette position extrême, les moyens de butée 6 coopèrent simultanément par contact avec les faces latérales internes 31a, 3lb respectives des deux condyles fémoraux 20a, 20b. Les zones de contact en question étant disposées de manière sensiblement radiale par rapport à l'axe de rotation longitudinal, elles sont en mesure de s'opposer tangentiellement à toute giration du composant fémoral 2 par rapport à l'axe de l'organe de pivotement 5. L'absence de jeux entre les différentes surfaces concernées permet avantageusement un blocage omnidirectionnel de la rotation longitudinale. Par contre, lorsque l'articulation du genou est en flexion comme c'est le cas aux figures 5 et 6, les moyens de butée 6 ne sont plus aptes à coopérer par contact, qu'alternativement avec l'une ou l'autre des faces latérales internes 31a, 3lb. Cela signifie, en d'autres termes, que les moyens de butée 6 ne sont susceptibles de servir d'appui qu'à un seul condyle a, 20b à la fois, et qu'entre ces deux cas extrêmes, il existe une pluralité de positions pour lesquelles il n'y a aucun contact et donc aucun blocage même partiel. Quand la prothèse 1 n'est pas en extension, il existe en effet des espaces relativement importants entre les surfaces de contact concernées, c'est-à-dire les faces latérales internes 31a, 3lb et les parois latérales 32a, 32b des moyens de butée 6. Ainsi que le montre précisément la figure 6, cette particularité fondamentale provient ici du fait que les condyles 20a, b sont divergents depuis la partie antérieure, jusqu'à la partie postérieure du composant fémoral 2. L'intervalle séparant les deux faces latérales internes 31a, 3lb étant croissant au fur et à mesure que l'on passe de la position d'extension à une quelconque position de flexion, le jeux entre chacune desdites faces latérales internes 31a, 31b, et la paroi latérale 32a, 32b correspondante, des moyens de butée 6 va lui aussi avoir tendance à augmenter progressivement au cours d'un mouvement de flexion. Il en résulte que le composant fémoral 2 dispose de plus en plus d'espace pour pivoter longitudinalement. L'amplitude de ce mouvement demeure cependant limité de part et d'autre de la position centrale illustrée à la figure 6, par la mise en contact de chacune des faces latérales internes 31a, 31b avec la paroi latérale 32a, 32b correspondante des moyens de butée 6. Dans la pratique, la prothèse totale de genou 1 ne présente aucune mobilité longitudinale lorsqu'elle est en extension. Le composant fémoral 2 est en effet immobilisé en rotation longitudinale par rapport à l'embase tibiale 3, par l'intermédiaire des moyens de butée 6 et dans une position moyenne vis à vis des futures possibilités de déplacement qui vont apparaître une fois la prothèse totale de genou 1 en flexion. Comme les deux condyles 20a, 20b coopèrent par congruence avec les deux cuvettes 21a, 21b, le composant fémoral 2 va à son tour immobiliser le plateau tibial 4 en rotation longitudinale, bloquant ainsi totalement la prothèse totale de genou 1 suivant ce même axe. Le genou du patient est alors parfaitement stabilisé. Dès qu'une flexion va s'amorcer, les moyens de butée 6 ne vont plus être en mesure de rester en contact simultané avec les deux condyles 20a, 20b dont les faces latérales internes 31a, 31b sont divergentes. Le composant fémoral 2 va ainsi pouvoir pivoter longitudinalement avec une amplitude croissante au fur et à mesure que la flexion augmente. Comme au voisinage de la position d'extension, la partie médiane postérieure 33 du plateau tibial 4 est de section sensiblement complémentaire au carter 10, toute rotation longitudinale du composant fémoral 2 va être transmise audit plateau tibial 4 qui va ainsi être entraîné en pivotement. Quand la flexion de la prothèse totale de genou 1 se poursuit, c'est essentiellement la congruence entre les condyles 20a, 20b et les cuvettes 21a, 21b qui va être à l'origine de la transmission du mouvement de rotation. Ainsi que cela a été expliqué auparavant, le but est ici de répartir au mieux les forces de frottement inhérentes aux mouvements de rotation longitudinale entre les deux parties de la charnière. Il est à noter que la congruence entre le composant fémoral 2 et le plateau tibial 4 va permettre avantageusement de contrôler la progressivité de la rotation longitudinale à tout moment. Par contre, ce sont les moyens de butée 6 qui vont avoir la responsabilité de limiter le déplacement angulaire du composant fémoral 2 et du plateau tibial 4, par mise en contact de leurs parois latérales 32a, 32b avec respectivement les faces latérales internes 31a, 3lb et les extrémités du logement 18. Il est cependant possible de prévoir que les moyens de butée 6 ne puissent coopérer par contact avec les condyles 20a, b du composant fémoral 2, depuis la position d'extension, que jusqu'à une position de flexion donnée, correspondant par exemple à 45 . Naturellement, l'invention n'est en rien limitée par les caractéristiques qui ont été spécifiées dans ce qui précède, ni par les détails des modes de réalisation particuliers choisis pour l'illustrer. Toutes sortes de variantes peuvent être apportées, notamment au niveau de la structure et de la disposition des moyens de butée 6. REVENDICATIONS 1. Prothèse totale de genou (1) à charnière comportant un composant fémoral (2) et une embase tibiale (3), le composant fémoral (2) étant monté mobile en rotation transversale par rapport à un organe de pivotement (5) lui-même monté mobile en rotation longitudinale par rapport à l'embase tibiale (3), le composant fémoral (2) comportant deux condyles (20a, b) coopérant par contact congruent avec un plateau tibial (4) disposé à l'extrémité supérieure (14) de l'embase tibiale (3), caractérisée en ce que ladite prothèse totale de genou (1) comporte des moyens de butée (6) aptes à bloquer le composant fémoral (2) en rotation longitudinale, lorsque l'articulation du genou est en extension. 2. Prothèse totale de genou (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'en extension, les moyens de butée (6) sont aptes à coopérer simultanément par contact avec les faces latérales internes (31a, 3lb) respectives des deux condyles fémoraux (20a, 20b). 3. Prothèse totale de genou (1) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'en flexion, les moyens de butée (6) sont aptes à coopérer alternativement par contact avec la face latérale interne (31a, 31b) de l'un ou de l'autre des condyles fémoraux (20a, 20b). 4. Prothèse totale de genou (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'intervalle entre les faces latérales internes (31a, 31b) respectives des deux condyles fémoraux (20a, b) est croissant de la partie antérieure à la partie postérieure du composant fémoral (2). 5. Prothèse totale de genou (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les moyens de butée (6) sont aptes à coopérer par contact avec les condyles (20a, 20b) du composant fémoral (2), depuis la position d'extension jusqu'à une position de flexion donnée. 6. Prothèse totale de genou (1) selon la revendication , caractérisée en ce que la position de flexion correspond à sensiblement 450. 7. Prothèse totale de genou selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le plateau tibial est monté fixe par rapport à l'embase tibiale et en ce que les moyens de butée sont solidaires du plateau tibial. 8. Prothèse totale de genou selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le plateau tibial est monté fixe par rapport à l'embase tibiale et en ce que les moyens de butée sont solidaires de ladite embase tibiale. 9. Prothèse totale de genou selon la revendication 8, caractérisée en ce que le plateau tibial comporte un logement destiné à recevoir les moyens de butée formant saillie par rapport à sa surface supérieure. 10. Prothèse totale de genou (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le plateau tibial (4) est monté mobile en rotation longitudinale sur l'embase tibiale (3) et en ce que les moyens de butée (6) sont solidaires de ladite embase tibiale (3). 11. Prothèse totale de genou (1) selon la revendication 10, caractérisée en ce que le plateau tibial (4) comporte un logement (18) destiné à recevoir les moyens de butée (6) formant saillie par rapport à sa surface supérieure (19), le logement (18) étant apte à permettre la rotation dudit plateau tibial (4) au moins sur un secteur angulaire donné. 12. Prothèse totale de genou (1) selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisée en ce que le plateau tibial (4) est monté mobile en rotation longitudinale autour de l'organe de pivotement (5). 13. Prothèse totale de genou (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que les moyens de butée (6) sont montés amovibles sur leur support.