Brevet FR2829376A1 — publié le 20030314

La présente invention concerne un matériel de repérage de coupes fémoro-tibiale. Une arthroplastie du genou réclame de réaliser des coupes osseuses au niveau du tibia et du fémur. Ces coupes cherchent à assurer : - une fixation durable des implants sur l'os, - une meilleure longévité du plateau méniscal en polyéthylène que comprend une prothèse du genou, et - une cinématique performante. Dans le plan frontal, le chirurgien cherche à maintenir ou restaurer un axe mécanique passant par le centre de la tête fémorale, le centre du genou et le centre de la cheville. La coupe fémorale distale et la coupe tibiale proximale sont réalisées, vues dans ce plan frontal, perpendiculairement audit axe mécanique. Dans le plan sagittal, la coupe fémorale distale est généralement perpendiculaire à l'axe mécanique. D'autres coupes permettent l'encastrement de l'extrémité du fémur dans l'élément fémoral de la prothèse. La coupe tibiale peut-être perpendiculaire audit axe mécanique ou, selon le modèle de prothèse à implanter, être inclinée vers l'arrière. Pour réussir ces coupes, les chirurgiens utilisent des instruments de positionnement et des instruments de coupe qui sont généralement spécifiques à la prothèse à implanter. On peut distinguer aujourd'hui deux types d'instruments, à savoir les instruments conventionnels et les instruments assistés par des systèmes de navigation. Les instruments conventionnels n'utilisent que des éléments mécaniques et se référent à certains repères sur le fémur et le tibia. Pour le fémur, les repères sont le canal médullaire, la face distale du fémur, la face antérieure et postérieure du fémur. Certains instruments prennent en compte la tension ligamentaire. Les coupes osseuses peuvent se faire sur le fémur en un seul temps ou plan par plan. Pour le tibia, les repères sont internes, externes ou couplés. La précision des coupes fémorales est satisfaisante grâce à des repères plus fiables. Pour le tibia, il est observé des erreurs de positionnement résultant de défauts de précision. Ces erreurs ont des conséquences sur la longévité de l'interface en polyéthylène comprise entre l'élément fémoral et l'élément tibial de la prothèse. Elles peuvent engendrer des problèmes de stabilité au point de devoir réopérer le patient. C'est notamment pour améliorer la précision de ces instruments conventionnels que les systèmes de navigation informatiques ont été mis au point. Comme les instruments conventionnels, les instruments assistés par navigation utilisent des repères fémoraux pour réaliser la coupe fémorale, des repères tibiaux pour réaliser la coupe tibiale. On peut reprocher à ces instruments de coûter cher. De plus, le risque de panne informatique oblige à disposer d'un système conventionnel, et ces instruments assistés par navigation ne prennent pas en compte la tension ligamentaire. Ainsi, qu'il s'agisse d'instruments conventionnels ou d'instruments à navigation, les coupes fémorales n'utilisent que des repères fémoraux, et les coupes tibiales que des repères tibiaux. La stabilité en extension par l'ajustement ligamentaire se fait indépendamment de la coupe fémorale distale et de la coupe tibiale proximale. L'invention a pour objectif de remédier aux inconvénients, limites et lacunes des instruments selon la technique antérieure. A cette fin, le matériel qu'elle concerne comprend au moins un instrument de repérage fémoral, un instrument de repérage tibial, des premiers et des seconds moyens d'assemblage et de positionnement de l'instrument de repérage tibial par rapport à l'instrument de repérage fémoral dans une position déterminée, et des guides de perçage fémoral et tibial permettant la mise en place dans le fémur et dans le tibia de broches de positionnement de blocs de coupe utilisés pour réaliser les coupes fémorales et tibiales ; chaque instrument de repérage fémoral présente une tige rectiligne, conformée pour être introduite dans le canal médullaire du fémur, et une partie distale comprenant lesdits premiers moyens d'assemblage et de positionnement ; l'instrument de repérage tibial présente une tige rectiligne, conformée pour s'étendre, lorsque cet instrument est assemblé à l'instrument de repérage fémoral et que le matériel est utilisé, sur une majeure partie du tibia traité, et une partie proximale comportant lesdits seconds moyens d'assemblage et de positionnement ; ladite position déterminée est celle dans laquelle l'axe de ladite tige de l'instrument de repérage tibial est aligné, dans le plan frontal, avec t'"axe mécanique"du fémur, c'est-à-dire l'axe passant par le centre de l'articulation de la hanche et le centre de l'articulation du genou ; les guides de perçage fémoral sont constitués par deux trous dont les axes sont disposés dans un plan perpendiculaire audit axe mécanique et les guides de perçage tibial sont constitués par deux trous dont les axes sont disposés dans un plan perpendiculaire à l'axe de la tige de l'instrument de repérage tibial, c'est-à-dire à !''axe mécanique"du tibia, passant par le centre de l'articulation du genou et centre de l'articulation de la cheville. L'instrument de repérage fémoral peut ainsi, par son engagement dans le canal médullaire du fémur, être positionné de manière précise par rapport au fémur, et permet donc de positionner de manière tout aussi précise lesdits premiers moyens d'assemblage et de positionnement. L'instrument de repérage tibial, lorsqu'il est assemblé et positionné par rapport à l'instrument de repérage fémoral, permet de repérer précisément l'orientation qu'il est nécessaire de donner au tibia pour placer l'axe mécanique du tibia en alignement avec l'axe mécanique du fémur dans le plan frontal. Grâce au matériel selon l'invention, le praticien peut orienter précisément le tibia en position adéquate par rapport au fémur, en opérant, si nécessaire, des allongements des ligaments latéraux. Une fois ce positionnement tibial réalisé, les guides de perçage sont utilisés pour percer le fémur et le tibia aux endroits adéquats en vue de la mise en place des blocs de coupe fémorale et tibiale. Le matériel selon l'invention utilise ainsi un repérage précis de l'angle existant entre l'axe anatomique et l'axe mécanique du fémur, et comprend des moyens permettant de positionner précisément le tibia par rapport au fémur de telle sorte que l'axe mécanique du tibia soit placé dans le prolongement de l'axe mécanique du fémur. Ce positionnement permet de mettre en place une prothèse de genou dans les meilleures conditions de longévité de la prothèse et de restitution du mouvement anatomique originel. Avantageusement, lesdits moyens d'assemblage et de positionnement sont tels que la tige de repérage tibial est, après assemblage à la tige de repérage fémoral, parallèle à cette tige de repérage fémoral dans le plan sagittal. Ce positionnement parallèle de ces deux tiges permet au praticien de se servir du repère formé par la tige de repérage tibial pour régler la pente de la coupe tibiale dans le plan sagittal. Selon une forme de réalisation de l'invention, le matériel comprend une pluralité d'instruments de repérage fémoral, et lesdits premiers moyens d'assemblage et de positionnement de chaque instrument de repérage fémoral comprennent une partie distale allongée et recourbée, conformée de manière à s'étendre, lorsque ladite tige est introduite dans le canal du fémur, dans la zone intercondylienne du fémur ; l'axe longitudinal de cette partie distale est orienté selon un angle déterminé par rapport à l'axe de ladite tige de cet instrument de repérage fémoral, les différents instruments de repérage fémoral présentant des angles différents d'un instrument à l'autre, correspondant aux différents angles susceptibles de se rencontrer dans une population de patients ; lesdits seconds moyens d'assemblage et de positionnement permettent alors un calage de l'instrument de repérage tibial par rapport à ladite partie allongée de l'instrument de repérage fémoral. En général, l'angle entre l'axe mécanique du fémur et l'axe mécanique du tibia peut varier de 3 à 7 degrés dans une population de patients, et le matériel selon l'invention peut comprendre deux séries d'instruments de repérage fémoral (pour articulation gauche et droite) dont les angulations varient dans cette plage, par exemple par incréments d'un degré. Selon une autre forme de réalisation de l'invention, lesdits premiers moyens d'assemblage et de positionnement comprennent un moyen de pivotement et un repère placé à l'aplomb de ladite tige de l'instrument de repérage fémoral ; lesdits seconds moyens d'assemblage et de positionnement comprennent un moyen de pivotement complémentaire de celui des premiers moyens d'assemblage et de positionnement, permettant le pivotement de l'instrument de repérage tibial par rapport à l'instrument de repérage fémoral, et un cadran sectoriel gradué venant en regard dudit repère. Les graduations du cadran sectoriel permettent de positionner angulairement l'instrument de repérage tibial par rapport à l'instrument de repérage fémoral, selon l'orientation désirée. Pour sa bonne compréhension, l'invention est à nouveau décrite ci-dessous en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs, deux formes de réalisation possibles du matériel concerné. La figure 1 est une vue des os d'une jambe sur laquelle une prothèse du genou doit être implantée afin de corriger la position du tibia par rapport au fémur ; la figure 2 est une vue de cette même jambe après correction de la position du tibia par rapport au fémur ; la figure 3 est une vue de dessus d'un instrument de repérage fémoral que comprend ce matériel, selon une première forme de réalisation ; la figure 4 est une vue de profil de cet instrument ; la figure 5 est une vue de dessus d'un instrument de repérage tibial que comprend le matériel, selon une première forme de réalisation ; les figures 6 à 9 sont des vues d'une articulation du genou à traiter, au cours de quatre étapes successives d'utilisation du matériel, et la figure 10 est une vue en perspective du matériel selon une deuxième forme de réalisation. Les figures 1 et 2 représentent le fémur 1, le tibia 2 et le péroné 3 d'une jambe, ainsi que les ligaments latéraux 4 et 5 de l'articulation du genou. L'articulation du genou selon la figure 1 doit être opérée pour la mise en place d'une prothèse totale du genou et la jambe montrée présente en outre un défaut d'axe entre le tibia et le fémur qui peut être à l'origine d'une arthrose. L'axe mécanique T du tibia, c'est-à-dire l'axe passant par le centre CG de l'articulation du genou et le centre CC de l'articulation de la cheville, n'est pas aligné avec l'axe mécanique F du fémur, c'est-à-dire l'axe passant par le centre CH de l'articulation de la hanche et le centre CG de l'articulation du genou. Ce défaut d'axe peut être à l'origine d'une distension du ligament latéral 5 et d'un fonctionnement anormal de l'articulation du genou, elle-même à l'origine d'une usure des surfaces articulaires. Cette usure peut rendre nécessaire l'implantation d'une prothèse de genou. La figure 2 montre la correction à obtenir en ce qui concerne la position du tibia 2 par rapport au fémur 1, c'est-à-dire l'alignement de l'axe mécanique T avec l'axe mécanique F. Dans le cas présent, cette correction engendre une remise en tension adéquate des ligaments 4 et 5. Les figures 3 et 4 montrent l'un des instruments 10 de repérage fémoral que comprend le matériel selon la première forme de réalisation. Cet instrument 10 présente une tige rectiligne 11 et une partie distale recourbée 12. La tige 11 a un diamètre tel qu'elle peut être engagée dans le canai médullaire du fémur 1, au travers d'un trou aménagé dans l'extrémité distale de ce fémur, cet engagement étant possible jusqu'à venue de la partie distale 12 à l'aplomb de la zone intercondylienne du fémur 1, ainsi que le montre la figure 6. La longueur de la tige 11 permet un positionnement précis de l'instrument 10 par rapport au fémur dans cette même position d'engagement. Il est possible de faire pivoter l'instrument 10 selon l'axe de la tige 11 selon l'orientation des coupes fémorales désirées, c'est-à-dire pour mettre les condyles fémoraux en rotation neutre ou en rotation externe. La partie distale 12 présente une forme parallélépipédique allongée, dont l'axe longitudinal forme un angle déterminé avec l'axe de la tige 11. Il apparaît sur la figure 6 que cet angle correspond à l'angle que forme l'axe mécanique F avec l'axe anatomique du fémur 2 pour l'articulation à traiter. Cet angle est variable d'un instrument 10 à un autre, et les différents angles que présentent les différents instruments 10 du matériel correspondent aux différents angles formés par l'axe F et l'axe anatomique susceptibles de se rencontrer dans une population de patients. L'instrument 10 adapté à l'articulation à traiter est ainsi choisi avant l'opération en fonction dudit angle, ce dernier ayant été préalablement repéré par radiographie. La figure 5 représente l'instrument de repérage tibial 20 que comprend le matériel selon la première forme de réalisation de l'invention. Cet instrument 20 présente une tige rectiligne 21 et une partie proximale 22. La tige 21 a une longueur sensiblement égale à la distance séparant l'articulation du genou et l'articulation de la cheville. La partie proximale 22 comprend un bloc creux 23 de forme parallélépipédique allongée, à une extrémité longitudinale duquel est reliée la tige 21, l'axe de cette tige 21 étant aligné avec l'axe longitudinal du bloc 23. Le bloc 23 présente une cavité parallélépipédique 24 aménagée au travers de lui, qui est dimensionnée de telle sorte qu'elle permet l'engagement étroit de ce bloc 23 sur la partie 12, ainsi que le montrent les figures 7 à 9. Cet engagement étroit permet de positionner précisément la tige 21 par rapport à la partie 12 de telle sorte que l'axe de la tige 21 soit parallèle à l'axe F. Le bloc 23 présente également deux ailes 25 faisant saillie latéralement, au travers desquelles sont aménagés deux trous 26 formant des guides de perçage fémoral. Les axes de ces trous 26 sont disposés dans un plan perpendiculaire à l'axe de la tige 21. La tige 21 comporte en outre une plaquette 27 montée sur elle, dans laquelle sont aménagés, latéralement par rapport à la tige 21, deux trous 28 de perçage tibial. Les axes de ces trous 28 sont disposées dans un plan perpendiculaire à l'axe de la tige 21. En pratique, avant l'opération, l'angle existant entre l'axe mécanique F et l'axe anatomique du fémur est déterminé à l'aide d'une radiographie et l'instrument 10 dont l'angle correspond à cet angle est sélectionné. En cours d'opération, la tige 11 de cet instrument 10 est introduit dans le fémur 1, ainsi que le montre la figure 6, jusqu'à venue de la partie 12 à proximité de la face trochléenne antérieure du fémur. L'instrument 20 est alors mis en place par insertion du bloc 23 sur la partie 12, comme le montre la figure 7. L'angle de l'instrument 10 et cet engagement étroit permettent de positionner précisément la tige 21 dans le prolongement de l'axe F. Il est ainsi formé un repère qui permet de matérialiser la position adéquate qu'il convient de donner au tibia 2 par rapport au fémur 1. Le praticien peut alors amener précisément le tibia 2 dans cette position adéquate, ainsi que le montre la figure 8, en opérant si nécessaire des allongements au niveau des ligaments latéraux 4,5. Ces ligaments 4,5 sont ensuite mis en tension adéquate, et les trous 26,28 sont utilisés pour le perçage du fémur 1 et du tibia 2 (cf. figure 9) en vue de la mise en place des broches qui permettront de positionner les blocs de coupe fémorale et tibiale. La plaquette 27 peut ne pas être fixe sur la tige 21 mais être déplaçable par rapport à celle-ci tout en pouvant être immobilisée dans une pluralité de positions déterminées. La hauteur de coupe tibiale peut ainsi être modulée en fonction des besoins. La figure 10 montre une deuxième forme de réalisation du matériel selon l'invention. Les pièces ou parties de pièces déjà décrites, qui se retrouvent de manière identique ou similaire dans cette deuxième forme de réalisation, sont désignées par les mêmes références. Dans ce cas, la partie 12 de l'instrument 10 présente un puits cylindrique 30 et un repère 31 situé à l'aplomb de la tige 11 ; l'instrument 20 présente un pion 32 propre à être reçu à pivotement dans le puits 30 et un cadran sectoriel 33 pourvu de graduations 34, ces graduations 34 venant en regard du repère 31 lorsque l'instrument 20 est assemblé à l'instrument 10. Des moyens de blocage de l'instrument 20 dans une position angulaire déterminée, tel qu'une ou plusieurs vis venant serrer radialement le pion 32 à l'intérieur du puits 30, peuvent également être prévus. Les ailes 25 font saillie latéralement du cadran 33 et la plaquette 27 est montée sur la tige 21, de la même manière que décrit plus haut. Ainsi qu'il apparaît de ce qui précède, l'invention apporte une amélioration déterminante à la technique antérieure, en fournissant un matériel de repérage de coupes fémoro-tibiale remédiant aux inconvénients, limites et lacunes des instruments selon la technique antérieure. Il 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 entrant dans le champ de protection défini par les revendications ci-annexées. REVENDICATIONS 1-Matériel de repérage de coupes fémoro-tibiale, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un instrument de repérage fémoral (10), un instrument de repérage tibial (20), des premiers et des seconds moyens (12,23, 24 ; 12,30 à 34) d'assemblage et de positionnement de l'instrument de repérage tibial (20) par rapport à l'instrument de repérage fémoral (10) dans une position déterminée, et des guides (26,28) de perçage fémoral et tibial permettant la mise en place dans le fémur (1) et dans le tibia (2) de broches de positionnement de blocs de coupe utilisés pour réaliser les coupes fémorales et tibiales ; chaque instrument de repérage fémoral (10) présente une tige rectiligne (11), conformée pour être introduite dans le canai médullaire du fémur (1), et une partie distale (12) comprenant lesdits premiers moyens d'assemblage et de positionnement (12 ; 12,30, 31) ; l'instrument de repérage tibial (20) présente une tige rectiligne (21), conformée pour s'étendre, lorsque cet instrument (20) est assemblé à l'instrument de repérage fémoral (10) et que le matériel est utilisé, sur une majeure partie du tibia (2) traité, et une partie proximale (22) comportant lesdits seconds moyens d'assemblage et de positionnement (23,24 ; 32 à 34) ; ladite position déterminée est celle dans laquelle l'axe de ladite tige (21) de l'instrument de repérage tibial (20) est aligné, dans le plan frontal, avec 1"'axe mécanique" (F) du fémur (1), c'est-à-dire l'axe passant par le centre (CH) de l'articulation de la hanche et le centre (CG) de l'articulation du genou ; les guides de perçage fémoral sont constitués par deux trous (26) dont les axes sont disposés dans un plan perpendiculaire audit axe mécanique (F) et les guides de perçage tibial sont constitués par deux trous (28) dont les axes sont disposés dans un plan perpendiculaire à l'axe de la tige (21) de l'instrument de repérage tibial (20), c'est-à-dire à 1"'axe mécanique" (T) du tibia (2), passant par le centre (CG) de l'articulation du genou et centre (CC) de l'articulation de la cheville. 2 - Matériel selon la revendication 1, caractérisé en ce lesdits moyens d'assemblage et de positionnement (12,23, 24 ; 12,30 à 34) sont tels que la tige de repérage tibial (20) est, après assemblage à la tige de repérage fémoral (10), parallèle à cette tige de repérage fémoral (10) dans le plan sagittal. 3 - Matériel selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité d'instruments de repérage fémoral (10), et en ce que lesdits premiers moyens d'assemblage et de positionnement (12) de chaque instrument de repérage fémoral (10) comprennent une partie distale (12) allongée et recourbée, conformée de manière à s'étendre, lorsque ladite tige (11) est introduite dans le canal du fémur (1), dans la zone intercondylienne du fémur (1) ; l'axe longitudinal de cette partie distale (12) est orienté selon un angle () déterminé par rapport à l'axe de ladite tige (11) de cet instrument de repérage fémoral (10), les différents instruments de repérage fémoral (10) présentant des angles () différents d'un instrument (10) à l'autre, correspondant aux différents angles susceptibles de se rencontrer dans une population de patients ; lesdits seconds moyens d'assemblage et de positionnement (23,24) permettent un calage de l'instrument de repérage tibial (20) par rapport à ladite partie allongée de l'instrument de repérage fémoral (10). 4 - Matériel selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite partie allongée (12) présente une forme parallélépipédique et en ce que l'instrument de repérage tibial (20) comprend un bloc creux (23) de forme parallélépipédique allongée, à une extrémité longitudinale duquel est reliée la tige (21) de l'instrument de repérage tibial (20), l'axe de cette tige (21) étant aligné avec l'axe longitudinal du bloc (23), ce bloc (23) présentant une cavité parallélépipédique (24) aménagée au travers de lui, dimensionnée de telle sorte qu'elle permet l'engagement étroit de ce bloc (23) sur ladite partie distale allongée (12). 5 - Matériel selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens d'assemblage et de positionnement comprennent un moyen de pivotement (30) et un repère (31) placé à l'aplomb de ladite tige (11) de l'instrument de repérage fémoral (10) ; lesdits seconds moyens d'assemblage et de positionnement comprennent un moyen de pivotement (32) complémentaire de celui des premiers moyens d'assemblage et de positionnement, permettant le pivotement de l'instrument de repérage tibial (20) par rapport à l'instrument de repérage fémoral (10), et un cadran sectoriel (33) pourvu d'une graduation (34) venant en regard dudit repère (31). 6 - Matériel selon la revendication 5, caractérisé en ce que la partie (12) de l'instrument (10) présente un puits cylindrique (30) et un repère (31) situé à l'aplomb de la tige (11) de cet instrument (10) ; l'instrument (20) présente un pion (32) propre à être reçu à pivotement dans le puits (30). 7 - Matériel selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de blocage de l'instrument de repérage tibial (20) dans une position angulaire déterminée par rapport à l'instrument de repérage fémoral (10), tels qu'une ou plusieurs vis venant serrer radialement le pion (32) à l'intérieur du puits (30). 8 - Matériel selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le bloc (23) ou le cadran (33) présente deux ailes (25) faisant saillie latéralement, au travers desquelles sont aménagés deux trous (26) formant des guides de perçage fémoral, les axes de ces trous (26) étant disposés dans un plan perpendiculaire à l'axe de la tige (21). 9 - Matériel selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la tige (21) comporte une plaquette (27) montée sur elle, dans laquelle sont aménagés latéralement deux trous (28) de perçage tibial, les axes de ces trous (28) étant disposés dans un plan perpendiculaire à l'axe de la tige (21). 10-Matériel selon la revendication 9, caractérisé en ce que la plaquette (27) est déplaçable par rapport à la tige (21) de l'instrument de repérage tibial (20) tout en pouvant être immobilisée dans une pluralité de positions déterminées.