Brevet FR2783702A1 — publié le 20000331

DISPOSITIF AUTOBLOQUANT POUR PROTHESES La présente invention concerne un dispositif autobloquant implantable dans des éléments osseux et utilisable plus particulièrement en orthopédie ou ostéosynthèse. On connaît un grand nombre de pièces destinées à être implantées dans des éléments osseux pour constituer des implants proprement dits ou encore des pièces de renforcement. Toutes ces pièces ont comme caractéristique commune de devoir conserver dans le temps une liaison mécanique rigide entre la pièce et l'os dans lequel elles sont implantées. Dans la suite du texte, on appellera simplement de telles pièces . Il est connu (FR 85 19365) de constituer une prothèse médicale autobloquante dont la tige est destinée à être insérée dans un os, réalisée en un matériau biologiquement compatible et fendue sur toute sa largeur et sur une partie de sa longueur de façon à former au moins deux branches distinctes (Figure I A), le matériau de la tige étant un matériau à mémoire de forme présentant une température de transformation martensitique inférieure à la température du corps humain. Une telle prothèse médicale autobloquante connue est utilisable de la façon suivante: (a) la pièce est amenée à une température inférieure à la température ambiante, par exemple à environ 0 C, tout en étant déformée pour être amenée dans une configuration dans laquelle les deux branches, 1 et 2, sont rapprochées l'une de l'autre, la pièce conservant ainsi cette configuration tant qu'elle est maintenue à cette température; (b) la pièce est implantée dans un os en étant enfilée dans un trou 2 2783702 ménagé dans l'os avec un certain jeu entre la pièce et l'os; (c) puis la température du corps humain amène alors la pièce définitivement jusqu'à environ 37 C, ce qui provoque automatiquement la déformation de la pièce qui tend à reprendre sa configuration initiale, c'est à dire une configuration dans laquelle les deux branches, 1 et 2, s'écartent (Figure IB), ce qui génère une force de serrage radiale, F, vers l'extérieur, définitive, qui provoque un blocage de la pièce dans l'os. Une telle prothèse autobloquante connue présente pour inconvénient, comme cela est indiqué sur les figures 1A et lB qui illustrent l'art antérieur, que les deux branches, 1 et 2, provoquent, lorsqu'elles s'ouvrent ou s'écartent l'une de l'autre, des forces radiales F dirigées vers l'extérieur qui ne sont pas réparties de façon uniforme sur toute la longueur des branches. Dans la figure 1 C, on a représenté un diagramme qui est destiné à illustrer la répartition de ces forces radiales sur la longueur des branches de la prothèse. On voit qu'une grande partie A de l'extrémité libre des branches ne peut pas être utilisée pour provoquer des forces radiales significatives. On voit aussi que les forces radiales F les plus importantes sont réparties au niveau de la base B des branches, ce qui présente pour inconvénient que l'os peut éclater ou être détérioré dans la zone B qui correspond à ces forces les plus importantes. Or c'est justement dans cette zone d'extrémité de l'os que l'os est le plus fragile. A partir cette structure connue d'une prothèse autobloquante telle que celle représentée sur les figures lA et lB, on pourrait envisager de constituer les branches de la prothèse de façon à ce que leurs formes, lorsqu'elles sont en position écartées l'une de l'autre correspondent à une forme incurvée vers l'extérieur, c'est à dire que les parties d'extrémité libre des deux branches s'écartent l'une de l'autre beaucoup alors que les parties intermédiaires ou les parties de base des deux branches ne s'écartent pas du tout ou s'écartent très peu. Même si l'on envisage ainsi de jouer sur la forme des branches en vue d'améliorer la répartition des forces 3 2783702 radiales, cette répartition reste relativement peu satisfaisante parce que toujours irrégulières sur la longueur des branches. D'autre part, la masse métallique qui constitue ces branches est relativement grande pour des forces radiales suffisantes. L'invention concerne donc spécifiquement un dispositif autobloquant implantable dans un élément osseux et caractérisé par le fait qu'il comprend sur sa surface externe des excroissances (ailettes ou o0 variantes) réalisées en alliage à mémoire de forme ou superélastique qui vont, de par la température du corps humain ou par un apport extérieur de chaleur, s'expandrent afin de bloquer une prothèse. Un objet de la présente invention consiste à proposer un tel dispositif ayant une (ou des) forme spécifique qui permet à la pièce de pouvoir créer des forces radiales vers l'extérieur sensiblement constantes sur toute la longueur de la pièce. Un autre objet de la présente invention consiste à proposer une tel dispositif dont la structure permet d'agencer facilement la pièce de façon à ce que le diagramme des forces radiales en fonction de la position le long de la pièce puisse être librement réparties. Un autre objet de la présente invention consiste à proposer une tel dispositif dans lequel la quantité de matériau à mémoire de forme peut être relativement faible tout en permettant de former des forces radiales importantes sur toute la longueur. Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres de la présente invention seront mieux compris lors de la description détaillée d'exemples de réalisations qui va suivre, illustrée par les figures annexées parmi lesquelles: les figures 1A et 1B sont une représentation schémati- que d'un dispositif de l'art antérieur qui ici est appli- qué à une prothèse de hanche. 4 2783702 La figure 1C est un diagramme, toujours à propos de l'art antérieur, représentant la localisation des forces radiales F. La figure 2 est la représentation globale de l'application de l'invention. La figure 3 montre le dispositif en position fermée, ailettes bloquées contre le corps central. La figure 4 représente le même dispositif mais cette fois avec l'illustration de l'ouverture des ailettes. La figure 5 est destinée à montrer la pièce et ses ailettes fabriquées de manière monobloc. La figure 6 représente la même pièce mais fabriquée non de manière monobloc mais par ajout de pièces à une partie centrale. La figure 7 montre une vue en coupe du dispositif. Les figures 8 et 9 sont des variantes, en coupe, du système découlant de cette invention. La figure 10 illustre la mise en place du dispositif dans un os. En référence à ces figures, le dispositif revendiqué selon l'invention est constitué d'un élément 3 (Figure 2) comportant sur sa surface extérieure des ailettes ou écailles 4 rattachées au corps central 5 par leur base 6. Toujours en référence à l'invention, les ailettes 4 sont réalisées en métal en mémoire de forme, c'est à dire avec un alliage tel, que les ailettes après avoir été contraintes le long du corps central (Figure 3) vont par le biais d'un changement de température, se déployer (Figure 4) pour reprendre leur forme initiale qui était ouverte. Ces mêmes ailettes 4, pour remplir les mêmes fonctions que décrites ci- 2783702 dessus, peuvent être en alliage superélastique ou tous matériaux biocompatibles susceptibles de leur donner, de par leur élasticité, la possibilité d'être contraintes dans un premier temps puis, dans un second, de se déployer en développant et conservant une force suffisante pour se bloquer dans un os. En référence à l'invention, ces ailettes 4 peuvent être taillées soit dans un bloc de métal qui constitue alors le corps central (Figure 5). Les ailettes 4 sont alors détachées par usinage en les conservant bien entendu rattachées au corps central 5 par leur base 6. Une variante (Figure 6) consiste à rapporter sur le corps central 5 des ailettes 4 toujours fabriquées en métal à mémoire de forme ou autre métal adéquat. Ces ailettes peuvent être, par exemple, une tôle dans laquelle ont été détachées les ailettes par poinçonnage, matricage.. .Dans ce cas de figure, la tôle repliée sur elle-même en un cylindre par exemple peut soit être fixée fortement sur le corps central (Figure 6) ou être laissé creuse pour, par exemple, faire coulisser une tige comme dans certains modèles de prothèses de doigt ou d'orteil ou toutes prothèses demandant un tel coulissement. Il est possible aussi de disposer sur le corps central 5 des inserts supportant les ailettes 4. En effet, vu le coût du métal à mémoire de forme, s'il paraît concevable de fabriquer une petite prothèse, par exemple pour un doigt, il est nécessaire de trouver des solutions moins onéreuses pour des prothèses plus importantes comme celle de la hanche ou du genou tout en conservant les bénéfices de l'invention. Une autre variante selon le dispositif de 1 'invention, peut être trouvée dans la forme des ailettes. Celles-ci, au lieu de se déplacer d'une manière radiale perpendiculaire (Figure 7) par rapport au corps central (5), vont s'expanser circulairement. Dans un premier temps ( Figure 8), les ailettes 7 sont maintenues comprimées autour de l'axe central 8. Puis, après mise en place (Figure 9), les ailettes 7 toujours par le biais de la chaleur vont s'expanser dans le tunnel creusé dans l'os et bloquer la prothèse. Bien 6 2783702 évidemment, il est revendiqué les mêmes possibilités que décrites plus haut en ce qui concerne les ailettes à partir d'un corps central plein ou découpées en tôle par exemple et rapportées sur la dite pièce centrale. Par ailleurs, en se référant à l'invention, et à son adaptation, il est bien évident, que la disposition,, la forme, la longueur ou la largeur des ailettes peuvent être différentes voire même sur la même pièce, afin de s'adapter aux exigences de celle-ci en ce qui concerne les forces radiales à appliquer en tel ou tel point de la prothèse afin d'apporter au chirurgien, et au patient, tous les bénéfices qu'il peut attendre de ce nouveau dispositif. Car si l'on reprend le fondement même de ladite invention, il est nécessaire de rappeler qu'elle est basée sur la nécessité de pallier aux inconvénients décrits plus haut par rapport à la tige connue par exemple, qui n'exerce pas les bonnes pressions d'autoblocage aux bons emplacements. Par ailleurs, il est indispensable de rappeler que l'inconvénient majeur d'une prothèse fixée dans un os à été de tous temps le descellement de celle-ci. Dans le but d'éviter ce problème, de multiples solutions ont été proposées telles que l'ajout d'un " ciment " ou la mise en force de la prothèse ou encore des prothèses avec pas de vis. A ce jour, toutes ces solutions ont encore cours ce qui laisse à penser, et c'est l'opinion des chirurgiens orthopédistes, qu'aucune n'a donné de meilleurs résultats que les autres. Il faut savoir en effet, et cela a une importance capitale dans la mise au point de l'invention, que lorsque l'on introduit un corps étranger dans le canal médullaire d'un os, celui-ci au fil du temps réagit en " fuyant " littéralement devant ce corps étranger d'o le phénomène de descellement. Sur le vu de la figure lB, on peut aisément imaginer les inconvénients pour le patient porteur d'une telle prothèse qui sent celle-ci " omettre les douleurs et l'impotence ainsi engendrées. 7 2783702 Aussi, d'une manière avantageuse, l'objet de l'invention (figure 2) est destiné à pallier à ces inconvénients sans omettre qu'elle ne peut que faciliter la tâche du chirurgien qui, comme dans le cas actuel de mise en place en force d'une prothèse sans ciment, doit travailler très précisément. En effet, les ailettes autobloqueront d'elles-mêmes la prothèse, quand bien même le forage du tunnel dans la partie médullaire de l'os n'aurait pas été réalisé très précisément. Sans oublier, qu'étant donné qu'au fil du temps, toutes les prothèses,qu'elles aient été mises en force ou avec ciment, ont tendance à se desceller. Ici, grâce aux ailettes qui, de par la température du corps humain, conserveront toujours toutes leurs propriétés d'expansion, les ailettes donc vont constamment rattraper le "jeu " qui pourrait s'installer entre la prothèse et canal médullaire de l'os. ' Ce dispositif implantable, qui peut s'appliquer à toutes prothèses ( hanche, genou, articulaires en tous genres(Figure ), voire implant dentaire), n'est pas limité aux modes de réalisations qui ont été décrits ici uniquement à titre d'exemples non limitatifs, mais l'invention s'étend à toutes les variantes imaginables qui restent dans l'esprit et dans le cadre général de l'invention. 8 2783702 REVENDICATIONS 1) Dispositif autobloquant pour prothèse implantable caractérisé par le fait qu'il comprend des ailettes 4 réalisées en titane-nickel (alliage à mémoire de forme ou superélastique) disposées sur le corps central 5, qui, une fois mises dans le canal médullaire vont, de par la température du corps humain ou par apport de chaleur, s'expandre afin de bloquer la dite prothèse dans un os (Figure 10). 2) Dispositif autobloquant pour prothèse implantable selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend des ailettes sur tout ou partie de la longueur de la pièce. 3) Dispositif autobloquant selon les revendications 1 et 2 comportant des ailettes 4 soit de différentes longueurs ou largeurs, soit de différentes formes, soit de différentes forces ou le tout combiné. 4! Dispositif autobloquant selon l'une quelconque des revendications 1,2 et 3 comportant des ailettes 4 soit taillées dans la masse (figure 3, 4 et 5) soit rapportées (figure 6) par tous moyens sur le corps central 5, ce dernier étant ou non en alliage titane-nickel plein ou creux. ) Dispositif autobloquant selon l'une quelconque des revendications 1,2, 3, 4, caractérisée en ce que les ailettes 4 ont une forme telle qu'elle s'expanse circulairement (7,8) mais toujours dans le but de bloquer une prothèse dans un os (figure 1 0). 6) Dispositif autobloquant selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'alliage titane fonctionne à différentes températures.