Brevet FR2800269A1 — publié le 20010504

La présente invention concerne les tiges fémorales pour prothèses de hanche, et plus particulièrement les tiges fémorales comportant, en partie mâle de la rotule cotyloïdienne destinée à remplacer la tête de fémur endommagée suite par exemple à une maladie, un accident, etc., une tête hémisphérique en un matériau comme une céramique ou analogue. Il est tout d'abord rappelé que certaines têtes hémisphériques de rotules cotyloïdiennes pour prothèses de hanche sont réalisées en matériau métallique, d'autres en céramique ou analogue, alors que les pattes de prothèse aptes à être implantées dans le canal médullaire du fémur et sur lesquelles les têtes hémisphériques doivent être adaptées, sont réalisées en matériau métallique. En conséquence, si l'adaptation d'une tête hémisphérique de rotule cotyloïdienne en matériau métallique sur une patte fémorale ne pose pas de problèmes techniques majeurs, il n'en est pas de même pour les têtes hémisphériques en céramique ou analogue. Cependant, comme les têtes de prothèses en céramique présentent des avantages par rapport aux têtes métalliques, des solutions ont été recherchées pour résoudre les problèmes d'adaptation de ces têtes sur les pattes fémorales métalliques. Parmi les solutions qui ont donné de bons résultats, on peut par exemple citer la réalisation décrite dans le FR-A-2 580 170. Dans ce document, il est décrit une tige fémorale pour prothèse de hanche, comprenant une patte de prothèse comportant deux extrémités respectivement distale et proximale, cette patte étant apte à être implantée dans le canal médullaire d'un fémur par son extrémité distale, son extrémité proximale demeurant en dehors dudit canal étant conformée en tronc de cône, un manchon comportant, d'une part un logement en creux en forme de tronc de cône sensiblement complémentaire de l'extrémité proximale de la patte de prothèse de façon que ce manchon puisse être emmanché sur cette extrémité proximale par emboîtement conique mâle- femelle, et d'autre part une surface extérieure de forme cylindrique, la surface extérieure cylindrique étant bordée à une extrémité par un anneau d'épaulement défini dans un plan perpendiculaire à l'axe du logement en tronc de cône, et une calotte hémisphérique comportant une cavité cylindrique de forme sensiblement complémentaire de la surface extérieure cylindrique du manchon, la cavité débouchant par un méplat réalisé sur la calotte, ce méplat étant apte à reposer sur l'anneau d'épaulement du manchon. Dans la réalisation selon ce document, la liaison entre la calotte et le manchon était obtenue par une soudure ou analogue. Or, malgré toutes les précautions qui pouvaient être prises lors de la fabrication de ces prothèses, ce type de liaison ne permettait pas toujours de compenser, par exemple, les différences de tolérances d'usinage et, par sécurité, il fallait éliminer un nombre relativement important de prothèses ainsi réalisées afin de ne pas faire courir le moindre risque aux patients sur lesquels pouvaient être implantées ces prothèses. Aussi, la présente invention a-t-elle pour but de réaliser une tige fémorale pour prothèse de hanche, dans laquelle, notamment dans le cas où elle comporte une tête hémisphérique en céramique ou analogue, la nature de la liaison entre cette tête hémisphérique et la patte fémorale permet de pallier les inconvénients mentionnés ci-dessus des tiges de prothèses similaires de l'art antérieur. Plus précisément, la présente invention a pour objet une tige fémorale pour prothèse de hanche, comprenant une patte de prothèse comportant deux extrémités respectivement distale et proximale, ladite patte de prothèse étant apte à être implantée dans le canal médullaire d'un fémur par son extrémité distale, son extrémité proximale demeurant en dehors dudit canal étant conformée en tronc de cône, un insert comportant, d'une part un logement en creux en forme de tronc de cône sensiblement complémentaire de l'extrémité proximale de la patte de prothèse de façon que ledit insert puisse être emmanché sur cette extrémité proximale par emboîtement conique mâle-femelle congruent, et d'autre part une surface extérieure de forme cylindrique, ladite surface extérieure cylindrique étant bordée, à une extrémité, par un anneau d'épaulement défini dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe du logement en creux en tronc de cône, et une calotte hémisphérique comportant une cavité cylindrique sensiblement complémentaire de la surface extérieure cylindrique de l'insert, mais d'une section supérieure, la cavité débouchant sur un méplat réalisé sur la calotte hémisphérique, ce méplat étant apte à reposer sur l'anneau d'épaulement de l'insert, caractérisée par le fait qu'elle comporte en outre une butée réalisée sur l'extrémité proximale de la patte de prothèse pour limiter un enfoncement supplémentaire de cette extrémité proximale dans le logement en creux de l'insert par déformation élastique radiale de cet insert, après que l'emboîtement congruent ait été réalisé, et une gaine en un matériau élastiquement compressible et extansible interposée au contact au moins partiellement entre la paroi de la cavité de la calotte hémisphérique et la surface extérieure cylindrique de l'insert, les valeurs respectives de la section de la cavité de la calotte hémisphérique et de la section de la surface extérieure cylindrique de l'insert étant déterminées de façon que, lorsque l'extrémité proximale de la patte de prothèse est enfoncée dans le logement en creux de l'insert et que ledit insert vient au contact de ladite butée, la compression de ladite gaine n'atteint pas la valeur au-delà de laquelle la gaine dépasse sa limite de compressibilité élastique. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante donnée en regard du dessin annexé à titre illustratif mais nullement limitatif, dans lequel la figure unique représente, dans une vue en coupe longitudinale et partiellement en écorché, un mode de réalisation d'une partie d'une tige fémorale pour prothèse de hanche selon l'invention. La tige fémorale pour prothèse de hanche illustrée sur la figure unique comprend une patte de prothèse l comportant deux extrémités respectivement distale 2 et proximale 3. Cette patte de prothèse est apte à être implantée dans le canal médullaire d'un fémur de façon connue par son extrémité distale 2, son extrémité proximale 3 demeurant en dehors du canal. En outre, cette extrémité proximale 3 est conformée en tronc de cône, comme visible sur la figure. Elle comporte aussi un insert 4 comportant, d'une part un logement en creux 5 en forme de tronc de cône sensiblement complémentaire de l'extrémité proximale 3 de la patte de prothèse de façon que cet insert 4 puisse être emmanché sur cette extrémité proximale par emboîtement conique mâle-femelle congruent, et d'autre part une surface extérieure 6 de forme cylindrique, cette surface extérieure cylindrique 6 étant bordée, à une extrémité 7, par un anneau d'épaulement 8 défini dans un plan 9 sensiblement perpendiculaire à l'axe 10 du logement en creux 5 en tronc de cône, Elle comporte aussi une calotte hémisphérique 11 comportant une cavité cylindrique 12 sensiblement complémentaire de la surface extérieure cylindrique 6 de l'insert 4, mais d'une section supérieure, la cavité 12 débouchant sur un méplat 13 réalisé sur la calotte hémisphérique, ce méplat étant apte à reposer sur l'anneau d'épaulement 8 de l'insert 4. Cette tige fémorale comporte en outre, selon des caractéristiques essentielles de l'invention, une butée 20 réalisée sur l'extrémité proximale 3 de la patte de prothèse 1 pour limiter l'enfoncement supplémentaire de cette extrémité proximale dans le logement en creux de l'insert par déformation élastique radiale de cet insert, après que l'emboîtement congruent ait été réalisé, et une gaine 30 en un matériau élastiquement compressible et extansible interposée au contact au moins partiellement entre la paroi de la cavité 12 de la calotte hémisphérique 11 et la surface extérieure cylindrique 6 de l'insert. De plus, les valeurs respectives de la section de la cavité 12 de la calotte hémisphérique 11 et de la section de la surface extérieure cylindrique 6 de l'insert 4 sont déterminées de façon que, lorsque l'extrémité proximale 3 de la patte de prothèse 1 est enfoncée dans le logement en creux 5 de l'insert 4 et que l'insert vient au contact de la butée 20, la compression de la gaine 30 n'atteint pas la valeur au-delà de laquelle la gaine dépasse sa limite de compressibilité élastique. Dans une réalisation préférentielle, la butée 20 est constituée, comme illustré sur la figure, par une couronne d'épaulement réalisée par usinage dans la même pièce que la patte fémorale 1 définie ci-dessus. II est tout d'abord précisé que les formes tronconiques, respectivement de la partie proximale 3 de la patte fémorale et du logement en creux 5 de l'insert, sont déterminées pour qu'il y ait emboîtement mâle-femelle conique congruent avant que l'insert 4 vienne au contact de la butée 20 et que, lorsque l'insert 4 est emmanché sur la patte fémorale 1, il ne vient normalement pas au contact de la butée 20. Il prend, par rapport à cette butée, une position comme celle qui est illustrée sur la figure unique. Si une surcharge de pression, par exemple accidentelle, s'applique sur la calotte hémisphérique 11, cette surcharge est transmise à l'insert 4 via le méplat 13 qui s'appuie sur l'anneau d'épaulement 8. L'insert a alors tendance à descendre le long de l'extrémité proximale 3 de la patte fémorale 1. De façon relative, cette extrémité proximale 3 va s'enfoncer dans le logement 5 de l'insert 4 qui subit en conséquence une déformation par dilatation radiale élastique. Cependant, du fait de la présence de la butée 20, cette dilatation de l'insert sera automatiquement limitée à un certain seuil puisque, dès qu'il est au contact de cette butée, l'insert 4 ne peut plus se dilater radialement. Corrélativement, la gaine 30 va se comprimer sous l'effet de la dilatation radiale de l'insert, mais sans pour autant atteindre sa limite de compressibilité élastique. II n'y aura donc pas, suite à cette surcharge accidentelle, de transmission d'efforts de dilatation radiale sur la calotte hémisphérique 11, et tout risque de rupture de la calotte hémisphérique est donc presque totalement annihilé. En outre, pour que la calotte hémisphérique 11 puisse rester constamment solidaire de l'insert de façon fiable, la gaine 30 est avantageusement réalisée en un matériau apte à créer une liaison adhésive entre la surface extérieure de forme cylindrique 6 de l'insert 4 et la paroi de la cavité 12 de la calotte hémisphérique, par exemple une colle à base de silicone ou analogue. Pour améliorer l'adhérence entre la gaine 30 et au moins la surface extérieure de forme cylindrique 6 de l'insert 4, la surface extérieure cylindrique de l'insert comporte des parties en creux 22 constituées par au moins l'un des éléments suivants : filetage, stries, gorges, rainures, schématiquement illustrés sur la figure unique jointe à la présente description. La gaine 30 est avantageusement constituée par une épaisseur de colle appliquée sur la surface cylindrique 6 de l'insert 4 avant que celui-ci ne soit introduit dans la cavité 12 de la calotte hémisphérique et, pour être certain d'obtenir une bonne adhérence, il est préférable d'appliquer une quantité de colle en excès. Cependant, ce trop plein de colle ne doit pas gêner la mise en place de la calotte sur l'insert, ni le contact du méplat 13 sur l'anneau d'épaulement 8 comme représenté sur la figure. Dans ce but, la tige fémorale comporte en outre au moins une cuvette 24 apte à recevoir un trop plein de colle. Cette cuvette, de préférence de forme annulaire, est réalisée dans l'anneau d'épaulement 8 de façon à être en communication fluidique avec l'espace 26 compris entre la paroi de la cavité 12 de la calotte hémisphérique 11 et la surface extérieure cylindrique 6 de l'insert 4, cette mise en communication étant obtenue par le fait que, comme illustré sur la figure, un bord de la cuvette s'ouvre sur l'espace 26 défini ci-dessus. De façon connue, une telle tige de prothèse est destinée à être montée en coopération avec un cotyle ou analogue placé dans la cavité cotyloïdienne de la hanche, et cette tige doit pouvoir subir, par rapport au bassin, des rotations sensiblement identiques à celles d'une jambe valide. Il est donc nécessaire que la rotation de la tige fémorale par rapport au cotyle ne soit en aucune façon limitée à un angle de faible valeur. Aussi, selon une autre caractéristique de la présente invention, lorsque le méplat 13 de la calotte hémisphérique 11 repose sur l'anneau d'épaulement 8 de l'insert 4 comme illustré sur la figure jointe, l'anneau d'épaulement 8 est inscrit dans la sphère 28 définie par la calotte hémisphérique 11. Cette caractéristique permet à la tige fémorale d'effectuer, par rapport au cotyle, des rotations dans un angle solide d'une valeur (3 relativement grande. En effet, si les valeurs des angles solides d'ouverture du cotyle et de la partie basse 14 de l'insert sont respectivement égales à y et à a, la valeur P est égale à y - a. Dans le cas où l'anneau d'épaulement 8 est inscrit dans la sphère 28 définie par la calotte hémisphérique 11,a est plus faible que si l'anneau d'épaulement dépassait hors de cette sphère 28, et la valeur 5 est donc relativement grande. Sur la figure unique jointe à la présente description, la valeur y de l'angle d'ouverture du cotyle est évoquée schématiquement et, à titre d'exemple, est égale à 7E. Bien entendu, de préférence, les troncs de cônes formant respectivement l'extrémité proximale 3 de la patte de prothèse 1 et le logement en creux 5 de l'insert 4 sont des surfaces de révolution. En outre, pour obtenir, lors de l'emboîtement de l'extrémité proximale 3 dans le logement en creux 5, une très bonne congruence entre la paroi du logement en creux et la surface de l'extrémité proximale, il est très avantageux que l'angle au sommet du tronc de cône formant l'extrémité proximale 3 de la patte de prothèse 1 soit légèrement supérieur à l'angle au sommet du tronc de cône formant le logement en creux 5 de l'insert 4, par exemple de quelques dizaines de secondes d'angle pour une prothèse prévue pour une personne adulte. Enfin, il est à noter que la structure de tige fémorale selon l'invention telle qu'illustrée sur la figure unique jointe à la présente description, est particulièrement avantageuse dans le cas où la calotte hémisphérique 11 est réalisée dans au moins l'un des matériaux suivants céramique, matériau monocristallin, matériau polycristallin, l'insert 4 étant réalisé dans un matériau métallique, par exemple un alliage de titane ou analogue. REVENDICATIONS I. Tige fémorale pour prothèse de hanche, comprenant une patte de prothèse (1) comportant deux extrémités respectivement distale (2) et proximale (3), ladite patte de prothèse étant apte à être implantée dans le canal médullaire d'un fémur par son extrémité distale (2), son extrémité proximale (3) demeurant en dehors dudit canal étant conformée en tronc de cône, un insert (4) comportant, d'une part un logement en creux (5) en forme de tronc de cône sensiblement complémentaire de l'extrémité proximale (3) de la patte de prothèse de façon que ledit insert (4) puisse être emmanché sur cette extrémité proximale par emboîtement conique mâle-femelle congruent, et d'autre part une surface extérieure (6) de forme cylindrique, ladite surface extérieure cylindrique (6) étant bordée, à une extrémité (7), par un anneau d'épaulement (8) défini dans un plan (9) sensiblement perpendiculaire à l'axe (10) du logement en creux (5) en tronc de cône, une calotte hémisphérique (11) comportant une cavité cylindrique (12) sensiblement complémentaire de la surface extérieure cylindrique (6) de l'insert (4), mais d'une section supérieure, la cavité (12) débouchant sur un méplat (13) réalisé sur la calotte hémisphérique, ce méplat étant apte à reposer sur l'anneau d'épaulement (8) de l'insert (4), caractérisée par le fait qu'elle comporte en outre une butée (20) réalisée sur l'extrémité proximale (3) de la patte de prothèse (1) pour limiter un enfoncement supplémentaire de cette extrémité proximale (3) dans le logement en creux (5) de l'insert (4) par déformation élastique radiale de cet insert (4), après que l'emboîtement congruent ait été réalisé, et une gaine (30) en un matériau élastiquement compressible et extansible interposée au contact au moins partiellement entre la paroi de la cavité (12) de la calotte hémisphérique (11) et la surface extérieure cylindrique (6) de l'insert, les valeurs respectives de la section de la cavité (12) de la calotte hémisphérique (I1) et de la section de la surface extérieure cylindrique (6) de l'insert (4) étant déterminées de façon que, lorsque l'extrémité proximale (3) de la patte de prothèse (1) est enfoncée dans le logement en creux (5) de l'insert (4) et que ledit insert vient au contact de ladite butée (20), la compression de ladite gaine (30) n'atteint pas la valeur au-delà de laquelle la gaine dépasse sa limite de compressibilité élastique. 2. Tige fémorale selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ladite gaine (30) est réalisée en un matériau apte à créer une liaison adhésive entre la surface extérieure de forme cylindrique (6) de l'insert (4) et la paroi de la cavité (12) de la calotte hémisphérique. 3. Tige fémorale selon la revendication 2, caractérisée par le fait que ledit matériau est une colle à base de silicone. 4. Tige fémorale selon les revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que la surface extérieure cylindrique (6) de l'insert (4) comporte des parties en creux (22) constituées par au moins l'un des éléments suivants : filetage, stries, gorges, rainures. 5. Tige fémorale selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisée par le fait qu'elle comporte au moins une cuvette (24) apte à recevoir un trop plein de colle. 6. Tige fémorale selon la revendication 5, caractérisée par le fait que ladite cuvette (24) est réalisée dans l'anneau d'épaulement (8) et qu'elle est en communication fluidique avec l'espace (26) compris entre la paroi de la cavité (12) de la calotte hémisphérique (11) et la surface extérieure cylindrique (6) de l'insert (4). 7. Tige fémorale selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait que, le méplat (13) de la calotte hémisphérique (11) reposant sur l'anneau d'épaulement (8) de l'insert (4), ledit anneau d'épaulement est inscrit dans la sphère (28) définie par la calotte hémisphérique (11). 8. Tige fémorale selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait que les troncs de cônes formant respectivement l'extrémité proximale (3) de la patte de prothèse (1) et le logement en creux (5) de l'insert (4) sont de révolution. 9. Tige fémorale selon la revendication 8, caractérisée par le fait que la valeur de l'angle au sommet du tronc de cône formant l'extrémité proximale (3) de la patte de prothèse (1) est légèrement supérieure à la valeur de l'angle au sommet du tronc de cône formant le logement en creux (5) de l'insert (4). 10. Tige fémorale selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée par le fait que la calotte hémisphérique (11) est réalisée dans au moins l'un des matériaux suivants : céramique, matériau monocristallin, matériau polycristallin, et que l'insert (4) est en matériau métallique.