Brevet FR2802080A1 — publié le 20010615

La présente invention concerne un ensemble pour la mise en place d'une tige fémorale de prothèse de hanche sur un fémur cet ensemble comprenant cette tige fémorale d'une part et les instruments de mise en place de cette tige d'autre part. Une tige fémorale de prothèse de hanche subit des contraintes importantes et répétées transmises par le poids du patient. De ce fait elle doit être parfaitement stabilisée par rapport à l'os, tant en rotation que dans le sens de son enfoncement par rapport à cet os et en basculement. défaut de stabilité de la tige entraîne, outre des douleurs une fragilisation progressive de l'os voire même l'apparition de fractures secondaires dans ce dernier. Une intervention délicate doit alors être opérée pour implanter une prothèse "de reprise". fixation d'une tige fémorale au moyen d'un ciment polymérisable est une technique classique, mais qui n'est pas dénuée d'inconvénients tels que l'incertitude de la tenue à long terme du ciment et la nécrose osseuse que provoque la polymérisation de ce ciment. fixation d'une tige fémorale par croissance des cellules osseuses au travers d'un revêtement poreux permet d'obtenir une bonne stabilité de la tige mais à condition que cette dernière soit parfaitement stabilisée par rapport à l'os le temps que cette croissance s'opère. les tiges fémorales existantes, cette stabilité est recherchée par une étroite complémentarité de forme entre la partie métaphysaire la tige et la cavité aménagée dans la région métaphysaire de l'os. L'aménagement de cette cavité est toutefois effectué au moyen de râpes compactent ou liment l'os spongieux. La forme obtenue reste relativement imprécise et de telles râpes présentent le risque, lorsqu elles sont impactees au marteau dans le canal médullaire de l'os, de se bloquer dans la cavite, voire de provoquer une fracture de l'os en cas d'os fragilisé. imprécision de forme de la cavité conduit a une mauvaise complémentarité de forme entre la partie métaphysaire de la tige et la cavité. II en résulte des micro-mouvements de la tige qui compromettent la croissance cellules osseuses au travers du revêtement poreux et amène au risque de prise de jeu plus important entre cette tige et l'os. D'autres techniques d'aménagement de tiges "sur mesure" ou d'usinage mécanisé tridimensionnel ont été proposées. Ces techniques ont toutefois pour inconvénient d'être coûteuses et d'être relativement difficiles à mettre en oeuvre. La présente invention vise à remédier à l'ensemble des inconvénients exposés ci-dessus, en fournissant une solution au problème de la stabilité d'une tige fémorale le temps que s'opère la croissance osseuse assure l'ancrage définitif de cette tige à l'os, sur la base d'une technique relativement peu coûteuse et facile à mettre en oeuvre. cet effet, l'ensemble d'instruments selon l'invention comprend - un premier instrument d'usinage permettant d'usiner l'os cortical métaphysaire au niveau de la paroi interne du fémur, selon une forme courbe ; cet instrument comprend (i) une embase formant une tige diaphysaire conformée pour être engagée et bloquée dans le canal médullaire de l'os, (ii) une fraise adaptée pour usiner ledit os cortical métaphysaire selon ladite forme courbe, et (iii) des moyens de guidage cette fraise pour la réalisation dudit usinage ; un deuxième instrument d'usinage permettant d'usiner cortical metaphysaire au niveau des parois antérieure, postérieure et externe de la métaphyse du fémur ; cet instrument comprend (i) une embase formant une tige diaphysaire conformée pour être engagée et bloquée dans le canal médullaire de l'os, cette embase prenant étroitement appui sur la paroi interne de l'os telle qu'usinée au moyen dudit premier instrument, (ii) une fraise de diamètre adapté pour usiner simultanément les parois anterieure et postérieure de l'os, ainsi que la paroi externe de celui lorsqu'elle est placée dans une position externe, et (iii) des moyens guidage la fraise, permettant de placer celle-ci selon au moins deux directions d'alésage décalées dans le plan interne-externe, dont ladite position externe, de telle sorte que cette fraise permet d'aménager dans ledit os cortical une cavité définie par la forme de cette fraise et par ces positions ; et la tige fémorale présente, au niveau de sa partie métaphysaire, (i) un bord interne dont la courbure correspond précisément à la courbure de la paroi interne de l'os telle qu'usinée au moyen dudit premier instrument, et (ii) au moins un renflement de forme correspondant à celle de la cavité aménagée dans l'os au moyen dudit deuxième instrument. L'ensemble selon l'invention permet ainsi de réaliser un usinage non seulement de l'os spongieux mais également de l'os cortical. La prise d'appui de tige sur l'os cortical assure une parfaite assise de cette tige contre l'os. usinage est réalisé selon des formes qui correspondent précisément à celle de la partie métaphysaire de la tige fémorale, et qui sont précisement positionnées les unes par rapport aux autres grâce ' la prise d'appui de l'tige diaphysaire dudit deuxième instrument sur la paroi interne courbe usinée au moyen dudit premier instrument. II en résulte seulement une parfaite complémentarité de forme entre ladite partie métaphysaire de la tige et l'os cortical métaphysaire, mais en outre répartition homogène des contraintes exercées par le poids du patient, une large surface de contact. forme de la partie métaphysaire de la tige, grâce à courbure interne et à son renflement, assure un parfait maintien de cette tige non seulement en rotation mais également dans le sens de l'enfoncement et du basculement de cette tige par rapport à l'os. préférence, ledit deuxième instrument ainsi que la fraise que comprend cet instrument sont conformés de telle sorte que l'alésage aménagé par la fraise lorsque celle-ci est dans ladite position externe délimite, après usinage, une paroi externe inclinée par rapport à l'axe longitudinal du fémur, cette inclinaison étant telle que cette paroi externe se rapproche de l'axe du fémur dans la direction distale ; la tige présente, au niveau de sa partie métaphysaire, une paroi externe de forme correspondante. Cette paroi inclinée permet, conjointement à ladite zone interne d'appui, de renforcer encore l'assise de la tige sur l'os par effet de cone, prévenant tout risque d'enfoncement de celle-ci. De préférence, la fraise dudit deuxième instrument présente au moins une portion de forme tronconique, dont la section se réduit dans la direction distale ; la tige présente, au niveau de sa partie métaphysaire, parois de forme correspondante. Cette fraise aménage ainsi au moins une portée de forme tronconique correspondante, qui accroît encore l'assise de la tige dans l'os. Avantageusement, dans ce cas, ladite fraise présente deux portions tronconiques, dont celle située au niveau distal présente une plus forte pente que celle située au niveau proximal ; la tige présente alors, au niveau de sa partie métaphysaire, des parois de forme correspondante, dont celles situees au niveau distal constituent des épaulements de forme tronconique. Cette portion tronconique distale aménage, à l'extremité distale de chaque alésage que cette fraise permet d'aménager, un épaulement tronconique à base de la partie métaphysaire de l'os, contre lequel prend appui une paroi de forme complémentaire que comprend la tige. Cet appui augmente encore l'assise longitudinale de la tige par rapport à L'ensemble selon l'invention peut inclure au moins un instrument d'alesage de la diaphyse fémorale, permettant calibrer le canal diaphysaire. II peut s'agir d'au moins un instrument d'alésage à structure rigide et rectiligne, adapté à la mise en place d'une tige à partie diaphysaire droite, et/ou d'au moins un instrument d'alésage à structure souple, guidé non par une tige centrale, adapté à la mise en place d'une tige à partie diaphysaire courbe. Avantageusement, la tige présente une partie d'extrémité distale qui est fendue de telle sorte que cette partie d'extrémité distale puisse s'adapter à la courbure anatomique du fémur et puisse avoir l'élasticité suffisante pour s'adapter aux déformations du fémur resultant de mouvements de l'articulation. Cette fente fait de préférence un angle de 45 avec le plan interne-externe. Pour sa bonne compréhension, l'invention est à nouveau décrite ci-dessous en 'férence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation préférée l'ensemble qu'elle concerne. La figure 1 est une vue de côté d'un premier instrument qu'il comprend, mis place sur l'extrémité supérieure réséquée d'un fémur ; la figure 2 est une vue de côté d'un deuxième instrument qu'il comprend, mis place sur cette même extrémité du fémur ; la figure 3 est une vue, dans le plan antéro-postérieur, d'une tige fémorale de prothèse de hanche qu'il comprend ; la figure 4 est une vue de cette tige dans le plan interne- externe ; figures 5 et 6 sont des vues de cette tige coupe respectivement selon les lignes V-V et VI-VI de la figure 4, et figure 7 est une vue d'une autre forme de réalisation dudit premier instrument. figures représentent un ensemble pour la mise place d'une tige fémorale 2 de prothèse de hanche sur un fémur 1. ensemble comprend lesdits premier et deuxième instruments 3, 4 d'une part et cette tige fémorale 2 d'autre part. L'instrument 3 comprend une embase 5 et une fraise L'embase 5 présente une tige diaphysaire 10 de forme similaire à celle de partie diaphysaire 2b de la tige 2, une tige proximale 1 fixée à la tige 10, un coulisseau distal 12 et un coulisseau proximal 13. tiges 10 et 11 sont propres à être engagées etroitement dans le canal médullaire de l'os 1 et à prendre appui contre l'os spongieux de manière a être immobilisées par rapport à cet os. Dans cette position d'immobilisation, représenté sur la figure 1, la tige 11 fait saillie au delà de l'extrémité proximale de l'os. coulisseaux 12 et 13 sont montés coulissants le long de la tige 1 1 et sont guidés sur celle-ci sans jeu latéral ni jeu en basculement. coulisseau distal 12 présente un alésage borgne oblique 15 dont l'axe forme un angle de l'ordre de 20 avec l'axe de la tige 11. Cet alésage constitue le palier d'un tourillon distal que comprend la fraise 6. Le coulisseau proximal 13 comprend, du côté interne l'os, un alésage oblique dont l'axe fait le même angle avec l'axe de la tige 11 que celui formé par l'axe de l'alésage 15 avec cette même tige 11. La fraise 6 présente une forme conique qui s'évase depuis son extrémité distale vers son extrémité proximale, la génératrice de cette fraise 6 correspondant à une forme courbe que l'on désire donner à la corticale interne de l'os. A son extrémité proximale, cette fraise 6 est solidaire arbre 16 qui est engagé et peut tourner dans l'alésage oblique du coulisseau 13. Cet arbre 16 est relié à un moyen de type connu (non representé) pour son entraînement en rotation. L'instrument 4 comprend également une embase 20 et une fraise 21. L'embase 20 forme une tige diaphysaire 22 identique a la tige 10 et un châssis proximal 23. II apparaît à la figure 2 que la tige 22, tout comme la tige 10, présente fente 25 dans sa partie distale, qui permet à ces tiges 22 de s'adapter à la courbure anatomique du fémur à traiter ou de pouvoir s'effacer cas d'éventuelle excroissance osseuse à l'intérieur canal médullaire. Cette fente 25 permet également un coincement des tiges 10, 22 par déformation élastique de cette partie distale. Cette fente est aménagée selon une direction telle qu'elle forme un angle de 45 avec le plan interne externe de l'os. châssis 23 présente une extrémité distale 30 raccordée à l'extrémité proximale de la tige 22. Cette extrémité distale 30 présente un alésage d'axe antéro-postérieur dans lequel est engagé et peut pivoter un cylindre qui est percé d'un trou radial, et une lumière est aménagée dans la face proximale de cette extrémité distale 30 pour découvrir ce trou radial. dernier reçoit l'extrémité distale d'une tige-guide 32, sur laquelle la fraise est montée axialement coulissante et autour de laquelle elle peut tourner. partir de cette extrémité distale, le châssis 23 s'incurve du côté interne de l'os, selon une courbure qui correspond précisément à celle de la génératrice de la fraise 6, puis prend une forme rectiligne au niveau de sa partie proximale qui dépasse de l'os lorsque l'embase 20 est dans sa position représentée, d'immobilisation par rapport à l'os. Cette partie proximale du châssis 23 comporte une platine 35 sur laquelle sont fixées deux tiges courbes 36 dont la courbure est centrée sur l'axe cylindre 31. A leur extrémité libre, ces tiges 36 comportent des embouts 37 formant des butées, et un coulisseau 38 est engage et peut coulisser sur ces tiges 36. Ce coulisseau est percé d'un alésage qui forme un palier pour l'arbre proximal 39 auquel la fraise 21 est reliée. Cette fraise 21 ainsi que son arbre 39 sont percés d'un alésage axial qui permet leur engagement sur ladite tige-guide 32. Le coulissement de cette fraise 21 sur cette tige-guide 32 se fait entre une position reculée de non-usinage et une position avancée dans laquelle cette fraise 21 peut usiner La fraise 21 présente un diamètre tel que, dans sa position avancée, elle peut usiner simultanément l'os cortical des parois antérieure et postérieure de l'os. Elle présente deux portées tronconiques 21 a, 21 b, dont section se réduit dans la direction distale. La portée 21b située au niveau distal présente une plus forte pente que la portée 21a située au niveau proximal. L'arbre 39 est relié à un moyen de type connu (non représente) pour son entraînement en rotation. Il apparaît à la figure 2 que les positions de butée du coulisseau 38 contre les embouts 37 d'une part et contre la platine 35 d'autre part définissent deux positions d'usinage au moyen de la fraise 21, qui sont décalées dans le plan interne-externe, à savoir une position interne, représentée en traits interrompus sur cette figure, dans laquelle la fraise usine les parois corticales antérieure et postérieure de l'os, et une position externe, montrée en traits pleins par cette figure, dans laquelle la fraise usine non seulement les parois antérieure et postérieure de l'os mais également la paroi externe de celui-ci. Dans cette position externe, l'axe la fraise 21 est incliné par rapport à l'axe longitudinal du fémur, cette inclinaison étant telle que cet axe se rapproche de l'axe du fémur dans direction distale. En référence aux figures 3 à 6, il apparaît que la partie diaphysaire 2b de la tige fémorale 2 a une forme identique à celle des tiges 10 et 22, et qu'elle présente également une fente 45 identique à la fente de ces mêmes tiges 10, 22. La partie métaphysaire 2a de cette tige 2 présente, sur son côte interne, un bord 46 de forme courbe dans le plan interne-externe, qui correspond précisément à la forme de la génératrice de la fraise 6. Ce meme bord 46 présente également une forme arrondie qui, dans le plan antéro-postérieur (cf. figure 3), s'évase dans la direction proximale, cet évasement correspondant également à la forme conique évasée de la fraise 6. La partie métaphysaire 2a présente de plus deux renflements arrondis 47, dont chacun a une forme correspondant à celle de la fraise c' -à-dire présente une partie proximale tronconique 47a et une partie distale tronconique 47b ayant une plus forte pente que la partie 47a. parties 47b forment ainsi des épaulements 48 de forme tronconique à base de la partie métaphysaire 2a. La disposition de ces renflements 47 l'un par rapport 'l'autre correspond aux deux positions d'usinage de la fraise 21 représentées sur la figure 2, et positionnement de ces renflements 47 par rapport bord 46 correspond précisément à la disposition desdites deux positions d'usinage rapport à la face concave de la partie incurvée du châssis 23. La partie métaphysaire 2a présente ainsi un bord externe 49 incliné, qui se rapproche de l'axe de la tige 2 dans la direction distale. En outre, la tige 2 comprend un col 50 dont l'extrémité est conformée en cône morse, ce col 50 étant destiné à recevoir tête sphérique d'articulation 51. pratique, le col du fémur est réséqué au niveau de base de manière à ouvrir le canal médullaire de l'os 1. L'embase 5 est engagée dans l'os jusqu'à immobilisation, puis les coulisseaux 12, 13 et la fraise 6 entraînée en rotation sont avancés, de telle sorte cette fraise 6 usine la corticale interne de l'os selon la forme qui correspond à sa génératrice. fois cet usinage réalisé, c'est-à-dire lorsque le coulisseau 12 est venu en butée contre la tige 10, l'instrument 3 est retiré. L'instrument 4 est alors mis en place jusqu'à immobilisation de son embase 20 dans le canal médullaire et venue de la paroi concave distale du châssis 23 en appui contre la paroi interne de l'os 1. Le coulisseau 38 est alors placé dans l'une de ses deux positions de butée précitées, et la fraise 21 est avancée pour réaliser l'un des deux usinages précités. La fraise 21 est ensuite reculée, puis le coulisseau 38 est déplacé dans son autre position de butée, et la fraise 21 est ensuite à nouveau avancée pour réaliser le deuxième usinage. Cet instrument 4 est alors retiré puis la tige fémorale 2 mise en place. La parfaite correspondance de forme de la partie métaphysaire 2a avec la cavité osseuse telle qu'usinée assure une parfaite assise cette tige 2, tant en rotation par rapport à l'os 1 que dans le sens de son enfoncement dans cet os et en basculement. La figure 7 montre une variante de réalisation de l'instrument 3, dans laquelle la fraise 6 est sous forme de boule. Cette fraise 6 est entraînée par un moteur 60 et une tige de transmission 61 ; elle est guidée selon un mouvement courbe par coulissement de pions cylindriques 62 dans deux rainures courbes 63, dont la courbure correspond à celle recherchée pour la paroi interne de l'os. Dans le cas de cet instrument 3, le bord interne 46 de la tige 2 ne s'évase pas, bien qu'il soit possible de prévoir également un guidage latéral de la fraise 6 pour réaliser un usinage s'évasant en direction proximale, à l'instar de celui permis par la fraise de l'instrument montré à la figure 1. L'invention fournit ainsi ensemble pour la mise en place d'une tige fémorale de prothèse de hanche sur un fémur qui permet de remédier à de nombreux inconvénients des ensembles homologues de la technique antérieure. En effet, ensemble fournit une solution au problème de la stabilité d'une tige fémorale le temps que s'opère la croissance osseuse qui assure l'ancrage définitif de cette tige à l'os, sur la base d'une technique relativement coûteuse et facile à mettre en oeuvre. II va de soi que l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite ci-dessus à titre d'exemple mais qu'elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation. Ainsi, la fraise 21 peut être déplacée, alors qu'elle est entraînée rotation, entre les positions interne et externe montrées à la figure 2, formant ainsi une cavité définie par la forme de cette fraise 21 et par le déplacement de cette fraise entre ces positions; la tige 2 présente alors un seul renflement 47, dont la forme correspond à cette cavité. REVENDICATIONS 1 - Ensemble pour la mise en place d'une tige fémorale (2) de prothèse de hanche sur un fémur (1), comprenant cette tige fémorale (2) d'une part et les instruments (3, 4) de mise en place de cette tige (2) d'autre part ; ensemble caractérisé en ce qu'il comprend - un premier instrument d'usinage (3) permettant d'usiner l'os cortical métaphysaire au niveau de la paroi interne du fémur (1), selon une forme courbe ; cet instrument (3) comprend (i) une embase (5) formant une tige diaphysaire (10) conformée pour être engagee et bloquée dans le canal médullaire de l'os, (ii) une fraise (6) adaptée pour usiner ledit os cortical métaphysaire selon ladite forme courbe, et (iii) moyens de guidage (11 à 16 ; 61 à 63) de cette fraise (6) pour la réalisation dudit usinage ; - un deuxième instrument d'usinage permettant d'usiner l'os cortical métaphysaire au niveau des parois antérieure, postérieure et externe de la métaphyse du fémur (1) ; cet instrument (4) comprend (i) une embase (20) formant une tige diaphysaire (22) conformée pour être engagée et bloquée dans le canal médullaire l'os, cette embase (20) prenant étroitement appui sur la paroi interne de l'os telle qu'usinée au moyen dudit premier instrument (3), (ii) une fraise (21) de diamètre adapté pour usiner simultanément les parois antérieure postérieure de l'os, ainsi que la paroi externe de celui-ci lorsqu'elle est placée dans une position externe, et (iii) des moyens (22 à 39) de guidage de la fraise (21), permettant de placer celle-ci selon au moins deux directions d'alésage décalées dans le plan interne-externe, dont ladite position externe, de telle sorte que cette fraise (21) permet d'aménager dans ledit os cortical une cavité définie par la forme de cette fraise et par positions ; et en ce que la tige fémorale (2) présente, au niveau de sa partie métaphysaire (2a), (i) un bord interne (46) dont la courbure correspond précisément à la courbure de la paroi interne l'os telle qu'usinée au moyen dudit premier instrument (3), et (ii) au moins un renflement (47) de forme correspondant à celle de la cavité aménagée dans l'os au moyen dudit deuxième instrument (4). 2 - Ensemble selon la revendication , caractérisé en ce que ledit deuxième instrument (4) ainsi que la fraise (21) que comprend cet instrument sont conformés de telle sorte que ledit alésage aménagé lorsque celle-ci est dans ladite position externe délimite, après usinage, une paroi externe inclinée par rapport à l'axe longitudinal du fémur (1), cette inclinaison étant telle que cette paroi externe se rapproche de l'axe du fémur (1) dans la direction distale ; la tige (2) présente, au niveau de sa partie metaphysaire (2a), une paroi externe (49) de forme correspondante. 3 - Ensemble selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la fraise (21) dudit deuxième instrument (4) présente au moins une portion (21a, 21b) de forme tronconique, dont la section se réduit dans la direction distale ; la tige (2) présente, au niveau de sa partie métaphysaire (2a), des parois (47a, 47b) de forme correspondante.. 4 - Ensemble selon la revendication 3, caractérisé en ce ladite fraise (21) présente deux portions tronconiques (21a, 21b), dont celle située au niveau distal présente une plus forte pente que celle située au niveau proximal ; la tige (2) présente, au niveau de sa partie métaphysaire (2a), des parois (47a, 47b) de forme correspondante, dont celles situées au niveau distal constituent des épaulements (48) de forme tronconique. 5 - Ensemble selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce il inclut au moins un instrument d'alésage de la diaphyse fémorale, permettant de calibrer le canal diaphysaire. 6 - Ensemble selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la tige (2) présente une partie d'extrémité distale qui est fendue de telle sorte que cette partie d'extrémité distale puisse s'adapter à courbure anatomique du fémur (1) et puisse avoir l'élasticité suffisante pour s'adapter aux déformations du fémur résultant de mouvements l'articulation. 7 - Ensemble selon la revendication 6, caractérisé en ce que fente (45) fait un angle de 450 avec le plan interne-externe.