Brevet FR2793674A1 — publié le 20001124

IMPLANT COTYLOIDIEN MEDIALISE ET A NOYAU MOBILE L'invention se rattache au secteur technique des implants orthopédiques pour l'articulation de la hanche. Plus particulièrement l'invention concerne un implant cotyloïdien comprenant, d'une manière connue, un insert ou noyau notamment en polyéthylène monté dans une cupule métallique. Cette cupule métallique, de forme générale hémisphérique, est impactée dans la cavité cotyloïdienne de l'os iliaque en y étant maintenue par différents moyens en combinaison ou non avec du ciment. L'insert en polyéthylène délimite une cavité interne hémisphérique destiné à recevoir, avec capacité d'articulation, la tête fémorale que présente généralement une tige destinée à être impactée dans le canal médullaire du fémur correspondant. De nombreuses formes de réalisation de ce type d'implant cotyloidien ont été proposées. Un des problèmes techniques majeurs que doivent résoudre ces différents types d'implants cotyloïdiens, est de supprimer, ou tout au moins de réduire, au maximum les risques de luxation. Une solution avantageuse ressort de l'enseignement du brevet FR 2.735. 355 qui se propose de corriger le décalage vers le bas du centre de rotation de l'élément prothétique dans le cas o les différentes faces, tant internes qu'externes, de l'insert polyéthylène et de la cupule métallique, sont concentriques. Une telle excentration est un facteur important d'instabilité. Le but recherché dans ce brevet est donc de corriger le phénomène d'excentration résultant de la préparation de la cavité cotyloïdienne, en remédialisant le centre de rotation et en implantant une cupule recentrée. Dans ce but, la surface extérieure de la cupule est délimitée par une enveloppe hémisphérique dont le centre est décalé vers l'extérieur par rapport au centre de sa surface interne, lui-même confondu avec le centre de courbure de la surface interne de la sphère et le centre de rotation de la tête fémorale. Il en résulte que l'épaisseur de la cupule métallique croit en direction de son bord annulaire externe. Cette médialisation résultant du décalage des deux centres de rotation dans l'axe de symétrie de l'implant, constitue donc une solution technique avantageuse au phénomène de luxation. Toutefois, une telle solution est susceptible de générer un effet de came, notamment dans des cas de mouvements d'abduction, compte tenu du décalage des deux centres de rotation. En effet, si l'on considère la solution technique divulguée par l'enseignement du brevet français précité 2.735.355, l'insert en polyéthylène déborde du bord annulaire externe de la cupule métallique, d'une manière correspondant sensiblement au décalage des deux centres de rotation. En outre, l'insert en polyéthylène présente des agencements de fixation sous forme par exemple d'un système d'encliquetage par rapport à la cupule métallique, de sorte que ledit insert est rendu solidaire de la cupule, sans aucune possibilité de débattement angulaire. En résumé, cette solution technique de médialisation offre l'avantage d'augmenter la stabilité, mais présente l'inconvénient de limiter la mobilité en générant un effet de came prématuré, par ailleurs facteur d'usure du polyéthylène, compte tenu du décalage des centres de rotation. L'invention s'est fixée pour but de remédier à ces inconvénients, de manière simple, sûre, efficace et rationnelle. Le problème que se propose de résoudre l'invention est de supprimer ou tout au moins de diminuer, d'une manière importante, tout effet de luxation, par une rétentivité de la tête fémorale dans un insert mobile à l'intérieur d'un implant cotyloidien du type de celui défini dans le brevet FR 2.735.355. Le mouvement conjugué de la tête dans l'insert et de l'insert dans la cupule augmente sensiblement la stabilité sans générer de contrainte 1 5 d'arrachement ni d'effet came prématuré. Pour résoudre un tel problème, il a été conçu et mis au point un implant cotyloïdien comprenant, d'une manière connue, un noyau en polyéthylène monté dans une cupule métallique, et recevant une tête fémorale, ledit implant étant remarquable par la combinaison des caractéristiques suivantes: - les centres de courbure de la surface interne et de la surface externe du noyau, correspondant au centre de rotation de la tête fémorale, sont confondus avec le centre de la surface interne de la cupule; - la surface externe de la cupule est délimitée par une enveloppe hémisphérique dont le centre est décalé vers l'extérieur par rapport au centre de la surface interne de ladite cupule; - le noyau est monté à l'intérieur de la cupule avec capacité de pivotement multidirectionnel et reçoit la tête fémorale avec capacité de rétention. Compte tenu du problème posé, les différents centres sont disposés en alignement selon l'axe de symétrie du noyau et de la cupule. Pour résoudre le problème posé d'éviter au noyau mobile d'échapper la cupule métallique, la face externe convexe de la cupule est sensiblement inférieure à une demi-sphère dont le bord circulaire ouvert présente des agencements de recouvrement partiel du noyau, quelle que soit sa position angulaire. Avantageusement, ces agencements de recouvrement sont constitués par un rebord cylindrique formé dans le prolongement de la surface interne hémisphérique de la cupule et en retrait de sa surface externe. Pour résoudre le problème posé d'assurer la fixation de la cupule dans la cavité cotyloidienne de l'os iliaque, par un effet connu sous le nom de "PRESS-FIT", la face externe de la cupule délimite un angle d'environ 1600, tandis que la face interne du rebord cylindrique est situé dans un plan horizontal parallèle à celui de ladite face externe, à sensiblement 200 . Le noyau mobile délimite une forme externe sphérique d'environ 225 et une cavité interne cylindro-sphérique compte tenu de l'effet de rétention recherché par rapport à la tête fémorale. Un autre problème que se propose de résoudre l'invention est d'assurer une fixation sûre et efficace de la cupule dans la cavité cotyloïdienne, en évitant l'emploi des organes rapportés du type vis, tout en ayant pour objectif d'obtenir une parfaite stabilité. Dans ce but, la face externe de la cupule présente, à partir de son bord supérieur o est formé en retrait le rebord cylindrique, des agencements de positionnement ou d'extraction et de stabilité dans la cavité cotyloïdienne de l'os iliaque recevant ladite cupule. Avantageusement, ces agencements sont constitués, d'une part, par une série de rainures circulaires parallèles fragmentées dont les bords externes constituent, en combinaison, une denture et, d'autre part, par des 1 0 entailles aptes à recevoir des griffes d'outil impacteur ou extracteur. Compte tenu de ces dispositions, selon une autre caractéristique, la cupule est pleine en délimitant une surface interne hémisphérique entièrement lisse et exempt de tout orifice, afin d'éviter toute usure 1 5 prématurée du polyéthylène en considérant les mouvements multidirectionnels auxquels il peut être soumis. Pour résoudre le problème posé d'améliorer l'ancrage de l'ensemble de l'implant, le rebord cylindrique présente des agencements externes aptes à permettre l'engagement de pions d'ancrage ou vis qui apparaissent à l'extérieur de la surface externe de la cupule. L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide des figures des dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective de la cupule métallique; - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale de la cupule; - la figure 3 est une vue en perspective du noyau ou insert en polyéthylène; - la figure 4 est une vue en coupe longitudinale du noyau; la figure 5 est une vue en perspective de la cupule recevant le noyau ; la figure 6 est une vue en coupe longitudinale correspondant à la figure 5; - les figures 7, 8 et 9 sont des vues de face montrant différentes orientations du noyau par rapport à la cupule; - la figure 10 montre le montage de l'implant cotyloïdien selon les caractéristiques de l'invention dans la cavité cotyloidienne de l'os iliaque. D'une manière connue, l'implant cotyloïdien comprend une cupule (1) destinée à être impactée dans la cavité cotyloidienne de l'os iliaque. i 5 Cette cupule (1) est réalisée dans un matériau biocompatible tel que du titane, du chrome-cobalt, de l'acier inoxydable,...., susceptible d'être revêtu ou non d'un revêtement du type hydroxyapatique de calcium, sans pour cela exclure d'autres matériaux métalliques parfaitement connus et utilisés dans ce domaine technique par l'homme du métier. La cupule (1) est destinée à recevoir un noyau ou insert (2) notamment en polyéthylène. Le noyau (2) est destiné à recevoir, avec capacité de rétention, une tête fémorale d'articulation (T). La cupule (1) a une forme générale hémisphérique. Le noyau (2) est largement plus qu'hémisphérique pour satisfaire la fonction de rétentivité. / La surface externe (la) de la cupule (1) est délimitée par une enveloppe hémisphérique dont le centre (02) est décalé vers l'extérieur par rapport au centre (01) de la surface interne (lb) de ladite cupule. Le centre de rotation (01) de la surface interne de la cupule est confondu avec les centres de courbure de la surface interne (2a) et la surface externe (2b) du noyau (2) correspondant au centre de rotation de la tête fémorale (T). Les différents centres (01) et (02) sont disposés en alignement selon l'axe de symétrie (X - X') du noyau et de la cupule. Ce décalage des centres (01) et (02) correspond à la médialisation. Compte tenu de ces dispositions et comme le montre notamment la figure 2, l'épaisseur de la cupule métallique (1) croit en direction de son bord annulaire (lc) situé dans un plan horizontal perpendiculaire à l'axe de symétrie (X - X'). Le noyau (2) est d'épaisseur constante, compte tenu de la concentricité des faces interne (2a) et externe (2b). Selon une caractéristique importante de l'invention, le noyau (2) est monté à l'intérieur de la cupule (1) telle que définie, avec capacité de pivotement multidirectionnel. On renvoie par exemple aux figures 7, 8 et 9 montrant différentes orientations du noyau (2) par rapport à la cupule (1). Compte tenu de la mobilité du noyau (2), la face externe convexe de la cupule (1) constitue très sensiblement une demi-sphère dont le bord circulaire ouvert (lc) présente des agencements de recouvrement partiel du noyau (2) quelle que soit sa position angulaire. Par exemple, ces agencements sont constitués par un rebord cylindrique (Id) formé dans le prolongement de la surface interne hémisphérique (lb) de la cupule et en retrait de sa surface externe (la). La face externe hémisphérique (la) de la cupule (1) délimite un angle au centre (a) d'environ 160 , tandis que la face externe du rebord cylindrique (ld) est située dans un plan horizontal parallèle à celui de la face annulaire (lc) de la cupule, en délimitant un angle au centre (P) d'environ 200 . Le noyau mobile (2) délimite une forme externe sphérique d'angle au centre (y) d'environ 225 . La cavité interne du noyau (2) est cylindro-sphérique. Selon une autre caractéristique, la face externe de la cupule (1) présente, à partir de son bord annulaire (lc), une série de rainures circulaires (le), dont les bords externes constituent, en combinaison, une denture fractionnée. Le système de denture, en combinaison avec les 160 degrés de la cupule, assure grâce à l'effet de rétention constitué par le bourrelet cotyloïdien légèrement inférieur au diamètre de l'acetabulum, une parfaite stabilité dans l'acetabulum tant en basculement qu'en rotation. Il en résulte que la cupule (1) est impactée dans le fond de la cavité cotyloïdienne, sans aucune vis, de sorte que sa surface interne cylindro- sphérique est entièrement lisse et exempte de tout orifice, afin de préserver au maximum le polyéthylène, en évitant le phénomène d'usure et de fluage, compte tenu de sa mobilité multidirectionnelle. A noter que le rebord cylindrique (1 d) peut présenter des agencements externes, par exemple sous forme d'un bossage, pour permettre l'engagement de pions, plots ou vis (R) qui apparaissent à l'extérieur de la surface externe de la cupule (1) et des crans (F) aptes à permettre l'engagement de griffes d'ancrage pour un outil préhenseur ou extracteur. y Les avantages ressortent bien de la description, en particulier on souligne et on rappelle: - augmentation de la stabilité par l'utilisation d'une tête fémorale retenue dans un insert à grand diamètre et par une couverture de l'insert élargie par le fait de la médialisation du centre articulaire; - augmentation de la mobilité en supprimant tout effet de came compte tenu de la capacité de déplacement multidirectionnel du noyau dans la cavité interne de la cupule; - diminution de l'usure du fait de l'absence d'orifice dans son réceptacle; - suppression de contraintes d'arrachement du fait de la mobilité de l'insert. REVENDICATIONS -l - Implant cotyloïdien comprenant un noyau (2) notamment en polyéthylène monté dans une cupule métallique (1), ledit noyau (2) recevant une tête fémorale, caractérisé par la combinaison des caractéristiques suivantes: les centres de courbure (01) de la surface interne et de la surface externe du noyau (2), correspondant au centre de rotation de la tête fémorale, sont confondus avec le centre de la surface interne de la cupule; - la surface externe (la) de la cupule (1) est délimitée par une enveloppe hémisphérique dont le centre (02) est décalé vers l'extérieur par rapport au centre (01) de la surface interne de ladite cupule; - le noyau (2) est monté à l'intérieur de la cupule (1) avec capacité de 1 5 pivotement multidirectionnel et reçoit la tête fémorale avec capacité de rétention. -2- Implant cotyloidien selon la revendication 1, caractérisé en ce que les différents centres (01) et (02) sont disposés en alignement selon l'axe de symétrie du noyau (2) et de la cupule (1). -3- Implant cotyloïdien selon la revendication 1, caractérisé en ce que la face externe convexe (la) de la cupule (1) constitue très sensiblement une demi-sphère dont le bord circulaire ouvert présente des agencements de recouvrement partiel du noyau (2), quelle que soit sa position angulaire. 1l -4- Implant cotyloïdien selon la revendication 3, caractérisé en ce que les agencements de recouvrement partiel sont constitués par un rebord cylindrique (ld) formé dans le prolongement de la surface interne hémisphérique de la cupule (1) et en retrait de sa surface externe. -5- Implant cotyloïdien selon l'une quelconque des revendications 1 et 4, caractérisé en ce que la face externe de la cupule (1) délimite un angle au centre (a) d'environ 160 , tandis que la face interne du rebord cylindrique (ld) est située dans un plan horizontal parallèle à celui de ladite face externe et délimitant un angle au centre (3) de 200 environ. -6- Implant cotyloïdien selon la revendication 1, caractérisé en ce que le noyau mobile (2) délimite une forme externe sphérique d'angle au centre (y) d'environ 225 et une cavité interne cylindro-sphérique. -7- Implant cotyloidien l'une quelconque des revendications 1 et 4, caractérisé en ce que la face externe de la cupule (1) présente, à partir de son bord supérieur o est formé en retrait le rebord cylindrique (ld), des agencements de positionnement et de stabilité dans la cavité cotyloïdienne de l'os iliaque recevant ladite cupule, tels picots, pions ou vis (R). -8- Implant cotyloïdien selon la revendication 7, caractérisé en ce que les agencements sont constitués par une série de rainures circulaires parallèles et fractionnées (le) dont les bords externes constituent, en combinaison, une denture anti-expulsion, anti-rotation, anti-basculement. -9- Implant cotyloidien selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cupule (1) est pleine en délimitant une surface interne cylindrosphérique entièrement lisse et exempt de tout orifice. -10- Implant cotyloïdien selon la revendication 4, caractérisé en ce que le rebord cylindrique (ld) présente des agencements externes (F) aptes à permettre l'engagement de griffes d'ancrage, d'un outil préhenseur ou extracteur, qui apparaissent à l'extérieur de la surface externe de la cupule.