Brevet FR2791553A1 — publié le 20001006

La présente invention a pour objet les prothèses articulaires et elle concerne, plus particulièrement, le domaine des prothèses de genou. Par prothèses du genou, il convient de retenir les systèmes articulaires artificiels visant à remplacer l'articulation naturelle constituée par la conformation épiphysaire basse du fémur, par la conformation épiphysaire complémentaire haute du tibia, voire par l'élément fémoro-patellaire. La technique antérieure a formulé un grand nombre de propositions se rapportant au domaine technique ci-dessus. Il a ainsi été proposé des prothèses totales dites liées en ce sens qu'elles font intervenir deux pièces complémentaires qui sont réunies par un système articulaire matériel, tel qu'au moins un axe, constituant le système de pivotement artificiel matérialisant l'articulation du genou selon une direction perpendiculaire au plan sagittal ou antéro-postérieur. il a aussi été proposé des prothèses dites libres qui sont constituées, par opposition aux précédentes, à base de deux éléments respectivement adaptables sur les épiphyses basse du fémur et haute du tibia, pour coopérer par glissement relatif en étant maintenus en contact de surface par l'intermédiaire, notamment, des ligaments latéraux interne et externe naturels, sans faire intervenir la présence d'un lien d'articulation matériel entre ces deux éléments. En réalité, les prothèses dites liées ou libres sont conçues pour répondre à une exigence de restauration articulaire spécifique correspondant au problème articulaire devant être surmonté ou compensé. C'est la raison pour laquelle un très grand nombre de solutions techniques ont été proposées avec vocation pour chacune à résoudre un problème articulaire spécifique. De telles prothèses doivent certainement être considérées comme ayant apporté des solutions pratiques, convenables et acceptables. Cependant, le recul dont peuvent maintenant se prévaloir les praticiens permet de considérer que les prothèses, plus particulièrement du type libre, telles qu'actuellement proposées, ne permettent pas de maintenir la stabilisation antéropostérieure, ainsi que le glissement ou déplacement relatif arrière de l'épiphyse basse du fémur par rapport à l'épiphyse haute du tibia lors de la flexion, déplacement dénommé "roll back", tout en offrant une possibilité de rotation partielle, comme celle autorisée par l'articulation naturelle du genou. Or, il apparaît, de plus en plus clairement, que ces exigences correspondent à des besoins anatomiques qu'il importe de maintenir dans le cas de restauration prothétique articulaire, au moins dans le but de réduire la fatigue ligamentaire que de telles prothèses peuvent induire. L'objet de l'invention est de répondre à cette demande en proposant une nouvelle prothèse totale de genou à caractère monobloc, qui se caractérise par la mise en oeuvre de moyens techniques, complémentaires entre l'élément prothétique fémoral et l'élément prothétique tibial, moyens techniques complémentaires qui sont prévus pour assumer leurs fonctions propres sans interférer sur la relation fonctionnelle de base entre les condyles de l'élément fémoral et les glènes de l'élément tibial. Une prothèse totale de genou selon l'invention est du type comprenant: * un élément prothétique fémoral en forme de "U" délimitant un logement d'emboîtement de la partie épiphysaire réséquée d'un fémur et comprenant une partie antérieure définissant une trochlée par sa face avant et une partie distalo- postérieure délimitant deux condyles, * et un élément prothétique tibial comprenant une embase d'adaptation sur la partie épiphysaire réséquée d'un tibia et un insert monté sur l'embase et présentant, en vis- à-vis de l'élément prothétique fémoral, deux glènes de coopération avec les condyles, caractérisée en ce que: * l'élément prothétique fémoral comporte, entre les condyles, un massif présentant, dans sa face extérieure, en considération du logement, un mentonnet se raccordant à la trochlée et bordant un alvéole à partir duquel une portée convexe se développe jusqu'à la partie extrême du massif, * et l'insert de l'élément prothétique tibial comporte, entre les glènes, une éminence d'orientation sagittale délimitant, en considération du bord frontal dudit insert, une saillie de stabilisation antéro- postérieure, engagée dans l'alvéole en position d'extension de la prothèse et qui est raccordée à une rampe de glissement concave se développant jusqu'au bord arrière du patin et définissant, avec la portée convexe en vis-à-vis, dans la position d'extension de la prothèse, un intervalle de section croissant depuis la zone de coopération entre la saillie et l'alvéole jusqu'audit bord arrière. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci- dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La fig. 1 est une coupe-élévation prise sensiblement selon un plan sagittal de la prothèse considérée dans un état d'implantation entre le fémur et le tibia d'un sujet. La fig. 2 est une perspective illustrant un élément constitutif de la prothèse. La fig. 3 est une coupe, à plus grande échelle, dans le plan sagittal, montrant une caractéristique constructive d'un exemple de réalisation de l'élément prothétique fémoral. La fig. 4 est une coupe transversale prise selon la ligne IV-IV de la fig. 3. La fig. 5 est une coupe, analogue à la fig. 3, mais concernant l'élément prothétique tibial complémentaire à l'élément fémoral de la fig. 3. La fig. 6 est une coupe, transversale prise selon la ligne VI-VI de la fig. 5. La fig. 7 est une coupe, analogue à la fig. 1, montrant la prothèse dans une autre position fonctionnelle. La fig. 8 est une perspective illustrant une variante de réalisation. La fig. 9 est une coupe montrant, à plus grande échelle, l'élément prothétique fémoral selon cette variante. La fig. 10 est une coupe prise selon la ligne X-X de la fig. 9. La fig. 1l est une élévation de l'élément prothétique tibial correspondant à l'élément fémoral selon la fig. 9. La fig. 12 est une coupe prise selon la ligne XII-XII de la fig. 11. La fig. 1 montre la prothèse selon l'invention constituée par un élément prothétique fémoral 1 et par un élément prothétique tibial 2, destinés à être adaptés respectivement, après résection osseuse, sur l'épiphyse basse fémorale 3 et sur l'épiphyse haute tibiale 4. L'élément fémoral 1, qui peut être réalisé en tout matériau adapté connu de l'homme du métier, présente, selon un plan sagittal, une forme sensiblement en "U" comprenant une partie ou branche 5 dite avant ou antérieure, une partie ou branche 6 dite arrière ou postérieure, généralement de plus faible longueur que la branche 5, et une âme 7 de liaison entre ces branches. La surface interne délimitée par l'élément fémoral définit en quelque sorte un logement polygonal 8 destiné à emboîter l'épiphyse 3 soumise préalablement à une résection complémentaire. L'élément fémoral est conformé pour présenter, par la surface extérieure de sa grande branche 5, une surface rotulienne 13 délimitant, de façon connue, une trochlée apte à coopérer avec la protubérance naturelle ou avec un bouton artificiel présenté ou porté par la rotule non représentée. L'élément fémoral 1 forme, par sa surface extérieure correspondant à l'âme 7 et à la branche 6, deux condyles 14 qui définissent une partie distale et une partie postérieure. En tant que tels, les condyles 14 doivent être considérés comme relevant de la technique connue largement possédée par l'homme du métier. Les condyles 14 sont destinés à coopérer par leurs parties distale et postérieure avec l'élément prothétique tibial 2 qui, selon l'invention, comprend une embase 16 dont la face inférieure est pourvue d'au moins une queue 17 éventuellement renforcée par des goussets 18. La queue 17 est destinée à être implantée dans l'épiphyse tibiale 4 avec ou sans présence d'un ciment de liaison. Comme cela est connu, la fixation de l'embase 16 peut aussi faire intervenir la présence de vis 19 (fig. 2). L'embase tibiale assure le support d'un insert 20 de préférence réalisé en une matière plastique appropriée telle qu'en polyéthylène. L'insert 20 est conformé pour offrir, sur son dessus, deux glènes 21 destinées à coopérer avec les surfaces extérieures des condyles 14 et une épine 23 formée dans la partie sagittale à partir du bord antérieur 24 et entre les glènes 21. Dans l'exemple selon la fig. 2, l'insert 20 est monté sur l'embase 16 par centrage sur un pion 25 et par emboîtement à l'intérieur d'un rebord 26. Une conformation d'élément prothétique tibial, telle qu'elle vient d'être décrite, doit être considérée comme relevant, au sens général, de la technique connue de l'homme du métier. Conformément à l'invention, l'élément prothétique fémoral 1 est réalisé pour comporter, dans sa partie inter-condylienne, un massif 30 qui est conformé pour que sa surface extérieure, en considération du logement 8, soit située en retrait par rapport à celle des condyles 14. Cette surface en retrait est aménagée pour former, dans la partie de liaison avec la branche 5, un mentonnet 31 qui délimite une sorte d'alvéole 32 à la suite duquel se développe une portée 33 aboutissant à la partie extrême arrière de la branche 6. Dans un exemple de réalisation selon les fig. 3 et 4, la portée 33 présente une conformation pseudo-sphérique qui est définie par une portion de surface antérieure 34 prenant naissance à partir du fond de l'alvéole 32. Cette portion de surface est définie par un rayon R34, de centre Os situé en deçà et en dessous d'un centre de référence O en considération de la branche antérieure 5. Le rayon R34 couvre une plage angulaire 34. La rampe 33 est aussi définie par une portion de surface 35 faisant suite à la portion 34 et caractérisée par un rayon R3s de centre O couvrant une plage angulaire 35. La portée tronconique 33 est aussi définie par une troisième portion de surface 36, de rayon R6, de centre 02 situé au-delà et en dessous du centre de référence O par rapport à la partie antérieure 5. Le rayon R36 couvre une plage angulaire 36. La surface 33 est, en outre, caractérisée par un rayon de courbure transversal R", de centre O, couvrant une plage angulaire ct. Ce rayon de courbure transversal R. est constant pour toute la rampe 33, depuis la naissance de la portion de surface 34 à partir du fond de l'alvéole 32. De façon complémentaire, dans cet exemple de réalisation, l'élément prothétique tibial, tel qu'illustré par les fig. 5 et 6, comprend, à partir de l'insert 20 et le long de l'épine 23, une saillie 40, de forme complémentaire à l'alvéole 32, formée en retrait du bord antérieur 24 et raccordée à une rampe 41 qui se développe sur l'axe sagittal en direction du bord postérieur 42 de l'insert 20. La rampe 41, dite de glissement, affecte une forme générale concave et se trouve caractérisée par une première portion de surface sphérique 43, de rayon R1, de centre O et couvrant une plage angulaire a43. La rampe 41 est composée aussi d'une deuxième portion de surface sphérique 44, de rayon Ran, de centre 03 situé en dessous et à l'aplomb du centre O et couvrant une plage angulaire a.c. La caractérisation de la surface 41 dans le plan sagittal est complétée par un rayon de courbure R. de centre O et couvrant une plage angulaire ci de l'ordre de 57,50 , tel que cela ressort de la fig. 6. La coopération des surfaces en vis-à-vis des éléments prothétiques 1 et 2, savoir l'alvéole 32, la rampe 33, la saillie 40 et la rampe 41, conduit à une situation relationnelle dans un état d'extension, tel qu'illustré dans la fig. 1, dans laquelle la saillie 40 est totalement engagée dans l'alvéole 32 et se trouve en coopération de surface avec le mentonnet 31 et la portion de surface 34, alors que, simultanément, les condyles 14 coopèrent avec les glènes 21 Dans cet état, la portée 33 et la rampe 41 définissent entre elles et à partir de l'alvéole 32, un intervalle I dont la section croît depuis cet alvéole en direction de la partie ou branche postérieure 6. Cornmme cela ressort de la fig. 1, dans une telle situation relationnelle, la coopération entre la saillie 40 et l'alvéole 32 produit une stabilisation antéro- postérieure efficace, sans risque de glissement dans le plan sagittal. La fig. 7 illustre un état de fléchissement partiel dans lequel une coopération des surfaces en vis-à-vis se produit entre les éléments prothétiques 1 et 2, d'une part, par le glissement entre les condyles 14 et les glènes 21 et, d'autre part, par le glissement relatif entre la portée 33 et la rampe 41. Dans une telle situation, les éléments prothétiques 1 et 2 sont convenablement guidés en coopération et reproduisent, par l'action de la portée 33, jouant un rôle de came coopérant avec la rampe 41, le mouvement ou déplacement naturel relatif arrière, encore appelé "Roll back", du fémur par rapport au tibia selon la flèche fl. I doit être noté que, dans la coopération entre les éléments prothétiques telle qu'elle vient d'être exposée, une possibilité de rotation partielle est maintenue en raison de la coopération de surfaces à caractère pseudo-sphérique composant la portée convexe 33 et la rampe concave 41. A titre indicatif, le tableau I ci-dessous donne les plages de valeurs chiffrées accordées aux longueurs et plages angulaires des différents rayons de la portée 33 pour une gamme de six tailles de prothèses. TABLEAU I: R34 R35 R36 g t ( 33 C34 0x35 o[t enmm enmm enmm enmm en0 en en 0 en 0 mini 12,4 17,7 14,6 14 20,81 70 89,05 70,64 maxi 17 24,4 20,1 18 22,75 70 91,67 80,87 A titre indicatif, le tableau II ci-dessous donne les plages des valeurs chiffrées accordées aux longueurs et plages angulaires des différents rayons de la rampe 41 pour une même gamme de six tailles de prothèses. TABLEAU II: R4, 44R. R43 CEU 044 OECâ4 en mm en mm en mm en o en o en o mini 17,77 16,5 16 75,51 35,54 57,42 maxi 24,4 20,5 20 76,31 40,02 64,72 Une variante de réalisation est illustrée par la fig. 8 montrant que l'insert peut être monté sur l'embase 16 par l'intermédiaire d'un pivot de rotation 50 s'élevant à partir du plateau selon un axe vertical z-z'. Dans un tel cas, l'embase 16 est dépourvue du rebord 26, de manière que l'insert 20 puisse être animé d'une rotation partielle dans un sens ou dans l'autre autour de l'axe z-z'. Un tel montage peut être prévu pour favoriser la rotation partielle, telle qu'elle vient d'être évoquée et, dans un tel cas, les éléments prothétiques 1 et 2 peuvent alors comporter des surfaces de coopération qui, au lieu d'être pseudo- sphériques, peuvent être assimilées à des surfaces pseudo-cylindriques. La fig. 9 montre que, dans un tel exemple, la portée 33a est alors composée à partir de l'alvéole 32 d'une portion de surface cylindrique 51, de rayon R51s, de centre O couvrant une plage angulaire asl5. La portée 33a est aussi définie par une seconde portion de paroi cylindrique 52 faisant suite à la portion 51 et définie par un rayon Rs2 de centre 04, situé en dessous et au-delà du centre de référence O par rapport à la branche antérieure de l'élément prothétique 1. Le rayon R52 couvre une plage angulaire as2. Comme le montre la fig. 10, la portée 33a est alors dépourvue du rayon de courbure transversal R décrit en relation avec l'exemple de réalisation précédent, selon les fig. 3 et 4. Dans une telle variante de réalisation, l'insert 20 de l'élément prothétique 2 présente, à partir de la saillie 40 une portée 41a qui est formée par une surface cylindrique concave 53 définie par un rayon R3 de centre O, couvrant une plage angulaire ao3. La portion de surface cylindrique 53 est illustrée par la fig. 12 montrant que, dans cette variante, aucune courbure transversale n'affecte la rampe 41a. A titre indicatif, le tableau m ci-dessous donne les plages de valeurs chiffrées accordées aux longueurs et aux plages angulaires des différents rayons de la portée 33a pour une gamme de six tailles de prothèses. TABLEAU I!I: Rs| R52 esl E2 en mm en mm en 0 en o mini' 150,05 13,3 87,28 90,76 maxi 20, 75 18,3 89,67 98,47 A titre indicatif, le tableau IV ci-dessous donne les plages de valeurs chiffrées accordées au rayon de la rampe 41a pour une même gamme de six tailles de prothèses. Tableau IV: | R53OL enmm en 0 mini 15,05 98,46 maxi 20,75 102,6 Une coopération, telle que celle décrite en référence aux fig. 1 et 7, intervient entre les faces en vis-à-vis 33a et 41a pour contribuer au glissement et déplacement dans le plan antéro-postérieur, la rotation éventuelle étant alors acquise par celle de l'insert 20 par rapport à l'embase 16. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS: 1 - Prothèse de genou comprenant: * un élément prothétique fémoral (1) en forme de "U" délimitant un logement (8) d'emboîtement de la partie épiphysaire réséquée (3) d'un fémur et comprenant une partie antérieure (5) définissant une trochlée par sa face avant et une partie (6) distalo-postérieure délimitant deux condyles (14), * et un élément prothétique tibial (2) comprenant une embase (16) d'adaptation sur la partie épiphysaire réséquée (4) d'un tibia et un insert (20) monté sur le plateau et présentant, en vis-à-vis de l'élément prothétique fémoral, deux glènes (21) de coopération avec les condyles, caractérisée en ce que: * l'élément prothétique fémoral comporte, entre les condyles, un massif (30) présentant, dans sa face extérieure, en considération du logement, un mentonnet (31) se raccordant à la trochlée et bordant un alvéole (32) à partir duquel une portée convexe (33) se développe jusqu'à la partie extrême du massif, * et l'insert de l'élément prothétique tibial comporte, entre les glènes, une éminence (23) d'orientation sagittale délimitant, en considération du bord frontal dudit insert, une saillie (40) de stabilisation antéro-postérieure, engagée dans l'alvéole en position d'extension de la prothèse et qui est raccordée à une rampe de glissement concave (41) se développant jusqu'au bord arrière de l'insert et définissant, avec la portée convexe en vis-à-vis, dans la position d'extension de la prothèse, un intervalle (I) de section croissant depuis la zone de coopération entre la saillie et l'alvéole jusqu'audit bord arrière. 2 - Prothèse de genou selon la revendication 1, caractérisée en ce que la portée convexe (33) et la rampe de glissement concave (41) sont formées par des portions de surface à caractère pseudo-sphérique. 3 - Prothèse de genou selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'insert est fixé sur l'embase. il 4 - Prothèse de genou selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que la portée convexe (33) est définie par: * un rayon de courbure transversal (Rt) de centre (O) couvrant une plage angulaire (oa), * une courbure sagittale formée par: 0 une partie sensiblement médiane (35) ayant un rayon (R3s) de centre (O), couvrant un angle (a35), 0 une partie avant (34) reliant la partie médiane à l'alvéole, ayant un rayon (R34), de centre (O,) situé en deçà et en dessous du centre (O) par rapport à la partie antérieure de l'élément prothétique et couvrant une plage angulaire (at34), 0 une partie arrière (36) ayant un rayon (R36), de centre (02) situé au-delà et en dessous du centre (O) par rapport audit bord antérieur et couvrant une plage angulaire (ao36). 5 - Prothèse de genou selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que la rampe de glissement concave (41) est caractérisée par: * un rayon de courbure transversal (R en dessous du centre (O) et couvrant une plage (a44). 6 - Prothèse de genou selon la revendication 1, caractérisée en ce que la portée convexe (33a) et la rampe concave (41a) sont formées par des portions de surface pseudo-cylindriques. 7 - Prothèse de genou selon la revendication 1 ou 6, caractérisée en ce que la rampe de glissement (41a) est offerte par un insert qui est monté sur le plateau par un pivot de rotation partielle (50). 8 - Prothèse de genou selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisée en ce que la portée pseudo-cylindrique (33a) est définie: * par une partie avant (51) ayant un rayon de courbure sagittale (R51) de centre (O) et couvrant une plage angulaire (Its), * et par une partie arrière (52) faisant suite à la partie avant, ayant un rayon de courbure sagittale (R52), de centre (04) situé au-delà et en dessous du centre (O) par rapport à la partie antérieure et couvrant une plage angulaire (as). 9 - Prothèse de genou selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisée en ce que la rampe de glissement (41a) est définie par une surface cylindrique (50) de centre (O), de rayon (Rs3) couvrant une plage angulaire (cts3).