Brevet FR2794639A1 — publié le 20001215

EFFET DE SURFACE POUR TIGE FEMORALE CIMENTEE OU SANS CIMENT La présente invention concerne une tige fémorale pour prothèse totale de hanche, destinée à être implantée avec ou sans ciment dans un fût fémoral. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine des prothèses internes de l'articulation de la hanche. L'implantation d'une prothèse totale de hanche ne se justifie que dans les cas où la totalité de l'articulation est déficiente. Par contre, lorsque le cotyle naturel est encore sain, on préférera utiliser une prothèse dite intermédiaire, c'est-à-dire constituée par une simple tige fémorale. L'emploi de ce type d'implant est particulièrement indiqué dans le cas d'une fracture du col du fémur, problème survenant essentiellement chez les femmes âgées. Quoi qu'il en soit, l'implantation d'une tige fémorale à l'intérieur d'un canal médullaire de fémur peut être effectuée principalement suivant deux techniques différentes, selon que l'on utilise ou pas un ciment de liaison. Dans le cas d'une tige sans ciment, la fixation est réalisée en deux étapes : une fixation primaire par blocage mécanique de l'implant directement en contact partiel avec la surface interne du canal, et une fixation secondaire par repousse osseuse au niveau de l'interface. L'utilisation d'un matériau intrinsèquement réhabitable, tel qu'un alliage de titane par exemple, permet à la repousse osseuse de venir épouser de manière intime le relief de la tige, et ainsi de renforcer l'immobilisation de l'implant même si son état de surface est lisse. La combinaison des fixations primaire et secondaire garantit la pérennité du blocage. Un résultat équivalent peut être obtenu avec un implant recouvert d'un revêtement accroissant de manière notable la surface spécifique de la tige, et favorisant ainsi son ancrage par rapport à l'os lors de la repousse osseuse. Outre un matériau réhabitable, il est ici également possible d'utiliser comme revêtement une matière simplement biocompatible, tel qu'un alliage de chrome-cobalt ou d'acier inoxydable à haute teneur en azote. Dans le cas d'un revêtement d'hydroxy- apatite, la réhabitation est due aux propriétés de biocompatibilité intrinsèque du matériau. L'augmentation de la surface spécifique peut être réalisée de différentes façons suivant que le revêtement en question se présente sous la forme de billes, de fibermesh, de pores, etc. La seconde technique permettant d'immobiliser un implant fémoral dans un canal médullaire consiste à utiliser un ciment de liaison, par exemple un ciment acrylique PMMA à usage orthopédique. La fixation est dans ce cas réalisée dès le départ en per-opératoire. I1 est impératif cependant que la tige cimentée soit extractible dans l'hypothèse d'une éventuelle reprise. Dans le cas d'une prothèse intermédiaire, il est utile d'avoir un implant pouvant être posé à la fois cimenté et sans ciment. Or, si l'utilisation d'un matériau réhabitable tel qu'un alliage de titane constitue une solution satisfaisante dans le cadre d'une implantation sans ciment, elle n'est pas souhaitable dans le cas d'une implantation cimentée. En effet, la liaison entre le ciment et la surface de la tige est souvent imparfaite. I1 est ainsi courant que le manteau de ciment ne soit pas parfaitement homogène, occasionnant par conséquent des risques de fractures et/ou de micromoüvements. Or, comme l'alliage de titane est relativement sensible au phénomène de fretting corrosion, ces micromouvements vont entraîner rapidement une détérioration de la surface de la tige et donc une désolidarisation irréversible de l'implant à plus ou moins longue échéance. Quel que soit le matériau employé, l'utilisation d'un état de surface de type poreux ou constitué de billes n'est pas non plus souhaitable dans le cas d'une implantation cimentée, puisque ce genre de conformation particulièrement adhérente rend alors la tige fémorale inextractible. Enfin, l'absence de relief sur un implant en matériau biocompatible autre qu'un alliage de titane ne permet pas d'obtenir une bonne stabilité de la tige si celle-ci est implantée sans ciment. I1 se produit en effet fréquemment des micromouvements conduisant, outre à des douleurs, à une résorption osseuse pouvant provoquer un descellement de l'implant. Aussi, le problème technique à résoudre par l'objet de la présente invention est de proposer une tige fémorale destinée à être implantée dans la cavité médullaire d'un fémur, qui permettrait d'éviter les problèmes de l'état de la technique en offrant une stabilité et une longévité d'implantation accrues, tout en demeurant parfaitement extractible si besoin est, et ceci quelle que soit la technique d'implantation retenue, c'est-à-dire avec ou sans ciment de liaison. La solution au problème technique posé consiste, selon la présente invention, en ce que la tige fémorale comporte au moins une cannelure dotée d'un profil longitudinal discontinu. L'invention telle qu'ainsi définie présente l'avantage d'offrir un relief auto-bloquant apte à immobiliser la tige en rotation et en translation axiales à l'intérieur de la cavité médullaire du fémur, que ce soit directement par rapport à la surface interne de ladite cavité dans le cas d'une prothèse sans ciment, ou par l'intermédiaire d'un manteau de ciment de liaison dans le cas d'une tige cimentée. Selon une particularité de l'invention, chaque cannelure est ménagée sur la partie proximale de la tige fémorale puisque c'est à cet endroit précis que se réalise l'essentiel du maintien. Par contre les cannelures peuvent être positionnées indifféremment sur la face antérieure et/ou la face postérieure et/ou les faces latérales de la partie proximale. Selon une autre particularité de l'invention, chaque cannelure est ménagée de manière sensiblement parallèle à l'axe de la tige fémorale, c'est-à-dire à l'axe traversant longitudinalement la partie distale. Ainsi, chacune des cannelures est dirigée sensiblement suivant la direction d'insertion de la prothèse dans le canal médullaire. Elle est par conséquent en mesure de bloquer efficacement toute rotation de la tige suivant l'axe centromédullaire de l'os. Les discontinuités présentes le long de chaque cannelure sont quant à elles orientées de manière sensiblement perpendiculaire par rapport à la direction d'insertion. Cette disposition permet d'immobiliser la tige fémorale en translation suivant l'axe centromédullaire de l'os, notamment dans le sens d'un enfoncement de ladite tige dans la cavité médullaire. Le blocage en rotation et en translation axiales, qui est assuré par les cannelures de profils discontinus, confère à la tige fémorale une stabilité supérieure à celles de ces homologues de l'état technique, et ceci que ladite tige soit cimentée ou implantée sans ciment. I1 en résulte conséquemment une longévité d'utilisation accrue, particulièrement avantageuse si l'on considère que les patients susceptibles de recevoir ce type de prothèse sont des personnes âgées, par définition peu enclins à supporter de longues et fréquentes interventions chirurgicales. Selon une autre particularité de l'invention, chaque cannelure est composée d'au moins deux portions élémentaires décalées en hauteur. Le passage d'une portion élémentaire à une autre constitue une discontinuité dont l'existence confère à la cannelure un profil longitudinal en ligne brisée. De manière particulièrement avantageuse, l'extrémité distale de chaque portion élémentaire est en surplomb par rapport à l'extrémité proximale de la portion élémentaire directement adjacente. Toutes les discontinuités sont ainsi orientées suivant une direction commune, qui correspond par ailleurs à la direction d'insertion de la tige fémorale dans la cavité médullaire de l'os. Chaque cannelure présente par conséquent un profil en ligne brisée strictement décroissant à mesure que l'on s'éloigne de son extrémité proximale pour aller vers son extrémité distale. Cette spécificité formelle confère avantageusement à la tige fémorale la capacité de résister à son enfoncement sous l'effet de contraintes de compression trop importantes, sans pour autant interdire son extraction, que ce soit dans le cas d'un implant cimenté ou non. Selon une autre particularité de l'invention, le décalage en hauteur entre les différentes portions élémentaires est sensiblement constant. Ainsi, les discontinuités présentent des caractéristiques dimensionnelles relativement similaires. Elles bénéficient par conséquent d'une capacité de blocage en translation sensiblement identique lorsque lesdites discontinuités viennent au contact de la paroi interne de la cavité médullaire. De préférence, la longueur des différentes portions élémentaires est sensiblement constante de sorte que chaque cannelure présente une pente régulière. I1 en résulte que toutes les discontinuités sont alignées suivant une même direction, ce qui leur permet à toutes de coopérer par contact avec le canal intramédullaire du fémur, dans l'hypothèse bien entendu où celui-ci est linéaire. Il est à noter que le fait que la hauteur des décalages soit constant, ou que les longueurs soient identiques, concerne aussi bien les portions élémentaires d'une même cannelure que celles appartenant à différentes cannelures. Selon une autre particularité de l'invention, chaque portion élémentaire comporte un profil longitudinal linéaire de sorte que le profil longitudinal de la cannelure se présente sous la forme d'une succession de segments de droites reliés par des portions formant discontinuités. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, l'extrémité distale de chaque portion élémentaire s'étend de manière sensiblement perpendiculaire à l'axe de la tige fémorale. Lorsque cette dernière est implantée, chaque discontinuité vient donc se positionner orthogonalement à la direction d'insertion, permettant ainsi au relief de coopérer plus efficacement par blocage avec la paroi interne de la cavité médullaire afin d'éviter tous risques d'enfoncement. De manière particulièrement avantageuse, l'extrémité distale de chaque portion élémentaire présente un profil longitudinal arrondi qui confère une forme émoussée à l'arête en surplomb. Cette conformation est destinée à éviter qu'une grande partie des contraintes mécaniques ne se focalise précisément à cet endroit et ne fragmente alors le ciment de liaison, dans l'hypothèse bien entendu où la tige est cimentée. 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 de face d'une tige fémorale conforme à l'invention. La figure 2 représente en détail la partie proximale de la tige fémorale illustrée à la figure 1. La figure 3 est une vue en perspective de la partie proximale représentée à la figure 2. 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 tige fémorale 1 en matériau biocompatible comporte au niveau de la face antérieure de sa partie proximale 2, une série de cinq cannelures 3 parallèles les unes aux autres. Ces dernières sont par ailleurs ménagées suivant l'axe D de la tige 1 de sorte qu'elles s'étendent parallèlement à la direction d'insertion de la prothèse dans la cavité médullaire du fémur. L'axe D est bien évidemment celui qui matérialise la direction dans laquelle s'étend la partie distale 4 de la tige fémorale 1. De plus, il est à noter que la face postérieure non visible de la tige 1 est également dotée de cinq cannelures 3, ménagées de manière sensiblement symétrique par rapport à leurs homologues de la face antérieure. Dans cet exemple de réalisation, le profil longitudinal discontinu de chaque cannelure 3 correspond à une succession régulière de portions élémentaires 5 de dimensions sensiblement identiques. Ces portions élémentaires 5 sont décalées longitudinalement les unes par rapport aux autres d'une hauteur constante. Elles présentent par ailleurs un profil longitudinal linéaire leur conférant une section transversale elle aussi sensiblement constante. Les figure 2 et 3 montrent de manière plus précise la conformation générale du relief autobloquant, et notamment la combinaison des cannelures longitudinales 3 avec les discontinuités transversales 6 qui sont matérialisées par les extrémités distales 7 des différentes portions élémentaires 5. En particulier, on distingue ici nettement le parallélisme des cinq cannelures 3, ainsi que l'alignement transversal régulier des portions élémentaires 5 les composant. Mis à part quelques différences formelles mineures au niveau de son pourtour, le relief autobloquant dispose d'une structure homogène. Seules les portions élémentaires 5 périphériques présentent des caractéristiques dimensionnelles différentes en raison avant tout de la forme particulière de la partie proximale 2 les supportant, forme qui est définie pour épouser au mieux la cavité médullaire du fémur et qui n'est par conséquent pas régulière. Comme on peut le voir sur les figures 2 et 3, les portions élémentaires 5 sont disposées en quelque sorte en escalier à l'intérieur d'une même cannelure 3 ; les différentes marches de longueur identique présentant une hauteur constante. Ainsi toutes les extrémités distales 7 formant discontinuités 6 sont parfaitement alignées, de sorte qu'elles sont aptes à coopérer ensemble par contact avec la paroi du canal intramédullaire, dans l'hypothèse où ce dernier est linéaire comme c'est théoriquement le cas après la préparation du fémur. Les extrémités proximales 8 des portions élémentaires 5 sont quant à elles situées en retrait par rapport aux extrémités distales 7, mais elles sont également alignées puisque la hauteur des décalages est constante. Dans le mode de réalisation particulier illustré aux figures 1 à 3, les portions élémentaires 5 des différentes cannelures 3 sont parfaitement alignées transversalement et sont solidaires les unes des autres de manière continue. Ainsi, les portions élémentaires 5 d'une même rangée forment une surface de section sensiblement sinusoïdale. Ce profil caractéristique se retrouve ici tout au long des portions élémentaires 5, jusqu'à leurs extrémités distales 7 respectives. I1 en résulte que les arêtes 9 séparant deux cannelures 3 contiguës ne sont pas linéaires dans cet exemple de réalisation, mais qu'elles présentent également un profil longitudinal discontinu, qui plus est en ligne brisée. En conséquence, les différentes discontinuités 6 d'une même rangée de portion élémentaire 5 forme une surface continue apte à coopérer toute entière par contact avec la paroi interne de la cavité médullaire. Le blocage peut alors se réaliser aussi bien au sommet qu'au creux des cannelures 3. Ainsi conformées et disposées, les cannelures 3 sont susceptibles de lutter efficacement contre les mouvements de rotation axiale pouvant animer la tige fémorale, sous l'effet des importantes contraintes de cisaillement inhérentes au fonctionnement de ce type d'implant. Les multiples discontinuités 6 transversales sont quant à elles en mesure de limiter significativement l'enfoncement de la tige 1 à l'intérieur du canal médullaire du fémur, mouvement de translation consécutif aux contraintes en compression quasi permanentes subies par ladite tige 1. La stabilité en rotation et en translation axiales ainsi obtenue contribue avantageusement à accroître la longévité de ce type d'implant. Les cannelures 3 sont peu profondes afin d'éviter avantageusement toute segmentation ou fragmentation excessive du manteau de ciment, dans le cas d'une prothèse cimentée bien entendu. Dans l'exemple représenté aux figures 1 à 3, la profondeur de chaque cannelure 3 est de 0,5mm, mais elle peut bien entendu varier entre des valeurs appropriées, déterminables par l'homme du métier. De préférence, la profondeur est comprise entre 0,1 et lmm. De même, la hauteur du décalage entre deux portions élémentaires 5 consécutives d'une même cannelure 3 est de l'ordre de 0,3mm, sachant qu'elle peut varier de préférence de 0,1 à 0,5mm. Enfin, une portion élémentaire 5 typique présente une longueur et une largeur d'environ, respectivement, 5 et 4mm. Naturellement, l'invention n'est en rien limitée par les caractéristiques qui ont été spécifiées dans ce qui précède, ni par les détails du mode de réalisation particulier choisi pour illustrer ladite invention. Toutes sortes de variantes à la portée de l'homme du métier peuvent être apportées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. La structure particulière du relief autobloquant peut ainsi être adaptée aussi bien à une tige intermédiaire, qu'à une tige de prothèse totale de hanche. Ce relief peut être ménagé sur différents types de matériaux tel un alliage de chrome-cobalt ou un alliage d'acier à haute teneur en azote. Les différentes cannelures peuvent également présenter des dimensions dissemblables, être espacées de manière irrégulière, ou encore s'étendre jusqu'en partie distale. REVENDICATIONS 1. Tige fémorale (1) destinée à être implantée dans la cavité médullaire d'un fémur, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une cannelure (3) dotée d'un profil longitudinal discontinu. 2. Tige fémorale (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque cannelure (3) est ménagée sur la partie proximale (2) de ladite tige fémorale M. 3. Tige fémorale (1) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que chaque cannelure (3) est ménagée de manière sensiblement parallèle à l'axe (D) de ladite tige fémorale (1). 4. Tige fémorale (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que chaque cannelure (3) est composée d'au moins deux portions élémentaires (5) décalées en hauteur. 5. Tige fémorale (1) selon la revendication 4, caractérisée en ce que -l'extrémité distale (7) de chaque portion élémentaire (5) est en surplomb par rapport à l'extrémité proximale (8) de la portion élémentaire (5) directement adjacente. 6. Tige fémorale (1) selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisée en ce que le décalage en hauteur entre les différentes portions élémentaires (5) est sensiblement constant. 7. Tige fémorale (1) selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que la longueur des différentes portions élémentaires (5) est sensiblement constante. 8. Tige fémorale (1) selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisée en ce que chaque portion élémentaire (5) présente un profil longitudinal linéaire. 9. Tige fémorale (1) selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisée en ce que l'extrémité distale (7) de chaque portion élémentaire (5) s'étend de manière sensiblement perpendiculaire à l'axe (D) de ladite tige fémorale (1). 10. Tige fémorale (1) selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisée en ce que l'extrémité distale (7) de chaque portion élémentaire (5) présente un profil longitudinal arrondi. 11. Tige fémorale (1) selon l'une quelconque des revendications 4 à 10, caractérisée en ce que les portions élémentaires (5) des différentes cannelures (3) sont alignées transversalement. 12. Tige fémorale (1) selon l'une quelconque des revendications 4 à 11, caractérisée en ce que la hauteur du décalage, entre deux portions élémentaires (5) consécutives d'une même cannelure (3), est comprise entre 0,1 et 0,5mm. 13. Tige fémorale (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que la profondeur de chaque cannelure (3) est comprise entre 0,1 et lmm.