Brevet FR2830436A1 — publié le 20030411

Perfectionnements aux prothèses d'articulation de genou La présente invention concerne des perfectionnements aux articulations de genoux et notamment du type de la pièce prothétique décrite dans le document 2 711 512 dont l'articulation comporte un jeu de bielles délimitant un quadrilatère déformable dont le pivotement reproduit les mouvements de l'articulation d'un genou naturel. Les articulations du type décrit notamment dans ce document présentent les inconvénients suivants : 0 La flexion totale est limitée par la position de l'emboîture. * Les efforts et contraintes mécaniques engendrés par les organes en mouvement provoquent des efforts qui se traduisent par des frottements importants accroissant l'usure normale et nuisent au maintient de la finesse des réglages, à leur fiabilité et à leur longévité. r Les frottements engendrent des perturbations dans les circuits de régulation des mouvements par la présence de particules métalliques et autres et provoquent des fuites dans ces circuits, notamment pendant la phase pendulaire de flexion et d'extension. Ces fuites modifient les réglages de régulation des mouvements d'extension et de flexion du segment jambier. 0 l'encombrement extérieur du segment jambier et notamment celui du système de régulation est important et gêne l'habillage dudit segment jambier. Les problèmes posés pour pallier les inconvénients des articulations du type de celles analysées ci-dessus sont les suivants : 0 Réduction des efforts et contraintes internes engendrant : des frottements, une usure accélérée des organes en mouvement, une altération des réglages de la prothèse et une perturbation des circuits de régulation des mouvements. * Suppression du besoin de lubrification des pièces en mouvement pour éviter les fuites déréglant le système de régulation. * Gestion séparée de la flexion et de l'extension de la prothèse pendant la phase pendulaire. Tous ces problèmes sont résolus avec la prothèse d'articulation de genou selon l'invention, constituée d'un bloc articulaire doté d'un élément de transmission linéaire de mouvement d'un ensemble de modules de régulation de la vitesse des mouvements de flexion et d'extension en fonction de la dynamique du sujet et un moyen de liaison rigide entre le bloc articulaire et le module de régulation amovible ; l'articulation est montée sur une chape d'un levier de manoeuvre solidaire de la partie support d'emboîture de moignon avec lequel il bascule pendant les mouvements de flexion et d'extension ; ladite articulation est solidaire de deux tiges parallèles de transmission linéaire du mouvement de flexion et d'extension se prolongent vers le bas, guidées chacune dans une douille à billes encastrée chacune dans un alésage du corps dudit bloc, un ressort de compression centré sur les tiges de guidage rappelle le bloc articulaire en extension après une flexion ; en position d'extension, les deux tiges dépassent sous le corps articulaire pour s'assembler sur une des variantes de module de régulation de vitesse ; en variante, les deux tiges parallèles de transmission des mouvements coulissent dans des bagues de frottement. Selon une autre variante du bloc articulaire, les deux tiges parallèles sont remplacées par une unique tige guidée en partie basse dans une douille à billes. La liaison entre ladite tige unique et le module de régulation est réalisée au moyen d'un manchon de liaison rendu solidaire de l'extrémité de ladite tige et comportant en partie basse un moyen de fixation de l'axe dudit module de régulation. La première version la plus simple de module de régulation est à simple effet à rappel par le ressort en position d'extension (fig. l), le segment jambier étant fixé dans la base d'un manchon épaulé vissé sur un filetage de la base du bloc articulaire. Une seconde version du module de régulation à simple effet de la vitesse des mouvements est pneumatique, il est constitué d'un piston dans lequel est incorporée la régulation de vitesse, ledit piston est rendu solidaire de la ou des tiges de manoeuvre du bloc articulaire ; l'étanchéité du piston avec son manchon est obtenue au moyen d'une membrane à déroulement se déployant dans une chambre totalement étanche, disposée sous le piston, entre le fond du volume d'amortissement de l'extension et ledit piston. Une troisième variante du module de régulation à simple effet de la vitesse des mouvements est pneumatique, il est constitué d'un piston rendu solidaire de la ou des tiges de manoeuvre du bloc articulaire ; l'étanchéité du piston avec son manchon est obtenue au moyen d'une membrane à déroulement se déployant dans une chambre totalement étanche disposée sous le piston, entre le fond du volume d'amortissement de l'extension et ledit piston, les moyens de régulation se trouvant dans le fond de la chambre. Dans une quatrième variante du module de régulation, le piston assure une régulation à double effet, grâce à l'adjonction de joints d'étanchéité sur les tiges de transmission du mouvement du bloc articulaire ; l'amortissement de la flexion dans le volume supérieur s'effectue par un échappement à l'atmosphère par l'intermédiaire de la ou des douilles à billes coopérant éventuellement avec un réglage complémentaire du bloc de régulation et la retenue du ressort de compression ; le bloc de régulation de vitesse est monté sur le fond de la chambre. Une cinquième variante du module de régulation de la vitesse des mouvements de flexion et d'extension est pneumatique à double effet (fig. 4) au moyen de deux pistons d'amortissement avec leurs moyens d'étanchéité, accouplés entre eux par une tige centrale de fixation au travers d'une partie fixe du manchon incorporant la régulation de vitesse. L'étanchéité du déplacement de l'un ou des deux cylindres d'amortissement pneumatique ou hydraulique de la flexion et de l'extension du segment jambier est constitué par deux membranes à déroulement isolant totalement les chambres d'amortissement en formant une étanchéité statique totale au fluide d'amortissement. Une sixième version du module de régulation à double effet est à surpression pneumatique contrôlée réglée au moment de l'appareillage en fonction du dynamisme et des caractéristiques du sujet. La surpression contrôlée est rendue réglable par le sujet appareillé au moyen d'une micro-pompe pneumatique manuelle coopérant avec un clapet de décharge. Une septième version du module de régulation à double effet est à basse pression hydraulique dont la régulation est contrôlée et réglée en fonction du dynamisme et des caractéristiques du sujet appareillé. Le bloc de régulation de vitesse de la flexion et de l'extension du segment jambier est totalement incorporé dans la partie interne cylindrique du manchon et rendu solidaire de celui- ci. Le moyen de liaison entre le bloc articulaire et le module de régulation à assembler est constitué d'une pièce fixée rigidement sur ledit module à simple ou double effet (fig. 3,4 et 5) et sur la base de la tige ou des deux tiges de transmission du mouvement du bloc articulaire. Une microfuite calibrée est ménagée le long de la tige traversant le bloc de régulation entre les deux volumes d'amortissement au moyen d'un jeu ménagé au montage entre la tige et le bloc de régulation. La surpression pneumatique dans les chambres d'amortissement est calibrée de l'extérieur au travers d'un clapet anti-retour au moment de la mise en place de la prothèse. Les modules de régulation de vitesse sont inclus chacun dans un manchon comportant à son extrémité supérieure un épaulement dans lequel est usiné un filetage se vissant sur un filetage complémentaire usiné en partie basse du bloc articulaire et la partie basse du manchon inclut un logement pour recevoir un segment jambier. Le bloc articulaire est assemblée avec l'une des sept versions du module de régulation à simple ou double effet, pneumatique ou hydraulique. Les perfectionnements selon l'invention seront mieux compris à la lecture du texte qui suit en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs, dans lesquels on a montré : . figure 1 une vue en coupe élévation du bloc articulaire selon l'invention dans sa version la plus simple comportant seulement un ressort de rappel en position d'extension ; . figure 2 une coupe selon B de la figure 1 de l'articulation du bloc ; * figure 3 une version d'un module de régulation de la vitesse à simple ou double effet pneumatique dont le piston intègre le bloc de régulation ; . figure 4 une version d'un module de régulation de la vitesse à double effet pneumatique ou hydraulique ; * figures 5 et 6 une version du bloc articulaire à une seule tige de manoeuvre guidée dans une unique douille à bille. Tel qu'il est représenté en coupe en élévation sur les figures 1 et 2, le bloc articulaire 1 comporte une articulation 2 sur un axe 3 dans une chape 4 constituant un levier de manoeuvre solidaire de la partie support 5 de l'emboiture de moignon avec lequel il bascule pendant les mouvements de flexion et d'extension. Cette articulation est montée sur des roulements à billes tournant sur un axe 7 solidaire de la chape 4. L'articulation 2 reçoit deux tiges 8,9 encastrées et immobilisées par des goupilles 10. Ces deux tiges parallèles anti-torsion et de transmission linéaire du mouvement de flexion et d'extension se prolongent vers le bas, guidées chacune dans une douille à billes l l, 12 encastrée chacune dans un alésage du corps 13. Un ressort de compression 14 rappelle le bloc articulaire en extension après une flexion, il est en appui bas sur un épaulement du corps 13 et en appui haut sur le dessous de l'articulation 2, centré sur les tiges de guidage 8,9. En position d'extension, les deux tiges 8,9 dépassent sous le corps 13 pour s'assembler sur une des variantes de modules de régulation de la vitesse des mouvements de flexion et d'extension. Sur la figure 1 on a montré la première version la plus simple comportant seulement un rappel par ressort 14. Un manchon 15 épaulé en 16 et fileté se visse sur un filetage complémentaire 17 à la base du bloc articulaire. Ce manchon comporte un moyen de serrage 18 muni d'un trou 19 pour recevoir une vis de blocage d'un segment jambier. Chaque version de module de régulation comporte son propre manchon adapté. Dans une version simplifiée, les douilles à bille sont remplacées par des bagues de frottement recouvertes de matériau à très faible coefficient de frottement, il en est de même pour les articulations dans lesquelles les roulements à billes sont remplacé par de telles bagues. La figure 3 montre une seconde version de module de régulation de la vitesse à simple ou double effet pneumatique dont le piston 30 intègre le bloc de régulation de la vitesse de déplacement dans lequel sont disposés notamment les échappements et des clapets anti-retour ; le piston comporte deux trous 31 d'encastrement de l'extrémité des tiges 8,9 de transmission du mouvement du bloc articulaire. Ces tiges sont fixées sur le piston, par exemple au moyen de goupilles 33. L'étanchéité de la chambre inférieure 34 est obtenue au moyen d'une membrane à déroulement 35 dont le bourrelet annulaire d'extrémité 36 est serré contre le fond 37 d'un manchon 38 par une rondelle 39 comportant l'empreinte dudit bourrelet 36, immobilisée au moyen d'une vis 40. Cette configuration est dite à simple effet. Pour passer en double effet, on introduit un joint d'étanchéité dynamique sur chacune des tiges 8,9 dans la base du corps 13 du bloc articulaire. La régulation en extension s'effectue dans la chambre 34 à étanchéité statique par membrane à déroulement dans laquelle il n'y a pas de fuite possible, ce qui permet de bien gérer le réglage qui reste invariable. La flexion est retenue par le ressort 14 du bloc articulaire en coopération avec un échappement à l'atmosphère soit par une fuite engendrée par la douille à bille et par un échappement complémentaire, soit seulement par un clapet d'échappement dans le cas ou l'on utilise des joints d'étanchéité sur les tiges 8,9 de transmission des mouvements. La figure 4 montre trois versions de modules de régulation de la vitesse de flexion et d'extension à double effet pneumatique, en surpression, ou hydraulique. Ce module de base est disposé à l'intérieur d'un manchon épaulé 50, analogue aux autres manchons 15,38, mais plus long, vissé sur le bloc articulaire commun 13. Ce module de régulation est constitué de deux pistons creux 51 (piston supérieur), 52 (piston inférieur), solidarisés par une tige 53 coulissant dans l'axe longitudinal du manchon 50, en traversant l'intérieur d'un bloc de régulation 54 rendu solidaire du manchon 50. Une pièce de liaison 56 accouple les tiges 8,9 du bloc articulaire avec les différentes versions dérivées du module de base de régulation à simple ou double pistons par l'extrémité supérieure épaulée de la tige 53 par exemple vissée dans ladite pièce de liaison. Le piston supérieur 51 se déplace dans une chambre 58 et le piston inférieur 52 dans une chambre 59. L'étanchéité statique de ces deux chambres est assurée respectivement par des membranes à déroulement 60,61 serrées chacune par leur bourrelet torique sur le bloc de régulation au moyen de rondelles 63,64. Ce module de base de régulation de la vitesse des mouvements de flexion et d'extension peut être réalisé en trois versions : Une première version (non représentée) à simple effet avec un seul piston et sa membrane d'étanchéité pour la régulation à l'atmosphère du retour en extension, le ressort de rappel tarable en fonction du sujet retenant la flexion, le bloc de régulation pouvant être placé dans le fond du manchon. . Une seconde version à deux pistons, conforme à la figure 4, à double effet pouvant être mise en surpression en fonction du sujet, du fait de l'étanchéité statique totale sans la moindre fuite, assurée par les membranes permettant de conserver la qualité du réglage initial. Ce réglage de surpression peut être assuré de l'extérieur au moyen d'un petit compresseur et d'un manomètre avec un clapet de décharge, ou encore par le sujet lui-même au moyen d'une micro-pompe à commande manuelle incorporée, associée à un clapet de décharge pour régler et optimiser soit même la surpression en fonction de besoins spécifiques selon les activités, sportives par exemple. . Une troisième version à régulation hydraulique réglable à double effet de l'extension et de la flexion également conforme à la figure 4. La qualité du matériau des membranes est définie en fonction de types d'huiles préconisés. Les systèmes d'amortissement pneumatiques et hydrauliques étant bien connus de l'homme de l'art n'ont pas été représentés. La figure 5 montre la partie basse taraudée 70 d'une variante de version du bloc articulaire à une seule tige 73 de manoeuvre linéaire guidée dans une seule douille à bille 75, dérivée de la figure 1 pour pouvoir recevoir les différentes versions des modules de régulation de vitesse. La pièce de liaison 72 est un manchon de liaison dans lequel l'extrémité 73 de la tige de mouvement est encastrée et goupillée. Cette pièce 72 comporte également un taraudage dans lequel est bloquée une vis de fixation du piston 51 dans la version à simple effet ou bien est vissée l'extrémité supérieure épaulée de la tige 53 solidarisant les deux pistons 51, 52 (figure 4) jusqu'au blocage du piston sur la pièce de liaison dans les versions à double effet pneumatique ou hydraulique. Dans la version de la figure 6, l'extrémité de la tige 73 est encastrée et immobilisée dans l'axe central du piston 33 comportant la régulation de vitesse intégrée. L'extrémité 70 du corps 13 du bloc articulaire est identique à celui de la figure 5, adapté pour recevoir une seule douille à billes 75. Le bloc articulaire de la figure 1 ou de la figure 5 est commun aux sept versions de module de régulation, la figure 1 en montrant la version la plus simple. REVENDICATIONS : 1) Prothèse d'articulation de genou comportant un jeu de bielles délimitant un quadrilatère déformable dont le pivotement reproduit les mouvements de l'articulation d'un genou naturel entre un bloc relié à un manchon d'emboîtement d'un moignon de cuisse et un corps formant le segment jambier et comprenant des moyens d'amortissement des mouvements de flexion et d'extension du segment jambier, caractérisée en ce qu'elle est constituée d'un bloc articulaire (1) doté d'un élément de transmission linéaire de mouvement (8,9 ; 73) ; d'un ensemble de modules de régulation de la vitesse des mouvements de flexion et d'extension en fonction de la dynamique du sujet et un moyen de liaison rigide (56,72) entre le bloc articulaire et le module de régulation amovible. 2) Prothèse d'articulation selon la revendication l, caractérisée en ce que le bloc articulaire (1) est constitué d'une articulation (2) montée sur une chape (4) d'un levier de manoeuvre solidaire de la partie support (5) d'emboiture de moignon avec lequel il bascule pendant les mouvements de flexion et d'extension, ladite articulation (2) est solidaire de deux tiges parallèles (8,9) de transmission linéaire du mouvement de flexion et d'extension se prolongeant vers le bas, guidées chacune dans une douille à billes (11, 12) encastrée chacune dans un alésage du corps 13 dudit bloc, en ce qu'un ressort de compression (14) centré sur les tiges de guidage (8,9) rappelle le bloc articulaire en extension après une flexion, En ce que en position d'extension, les deux tiges (8,9) dépassent sous le corps (13) pour s'assembler sur une des variantes de module de régulation de vitesse. 3) Prothèse d'articulation selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le bloc articulaire (2) déplaçant le module de régulation dans son manchon (38,50,) pendant les mouvements de flexion et d'extension du segment jambier, comporte deux tiges parallèles (8,9) coulissant dans des bagues de frottement. 4) Prothèse d'articulation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le mouvement de manoeuvre du module de régulation par le bloc articulaire est réalisé par une unique tige (73) guidée en partie basse dans une douille à billes (75), en ce que la liaison entre ladite tige et le module de régulation est réalisée au moyen d'un manchon de liaison (72), rendu solidaire de l'extrémité de ladite tige (73) et comportant en partie basse un moyen de fixation de l'axe (53) dudit module de régulation. 5) Prothèse d'articulation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le module de régulation est à simple effet à rappel par le ressort (14) en position d'extension (fig. l), le segment jambier étant fixé dans la base d'un manchon épaulé (15) vissé sur un filetage (17) de la base du bloc articulaire (1). 6) Prothèse d'articulation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le module de régulation à simple effet de la vitesse des mouvements est pneumatique, il est constitué d'un piston (33) dans lequel est incorporée la régulation de vitesse, ledit piston est rendu solidaire de la ou des tiges de manoeuvre (73 ; 8,9) du bloc articulaire, en ce que l'étanchéité du piston avec son manchon (38) est obtenue au moyen d'une membrane à déroulement (35) se déployant dans une chambre totalement étanche (34), disposée sous le piston, entre le fond du volume d'amortissement de l'extension et ledit piston. 7) Prothèse d'articulation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le module de régulation à simple effet de la vitesse des mouvements est pneumatique, il est constitué d'un piston (51) rendu solidaire de la ou des tiges de manoeuvre (73 ; 8,9) du bloc articulaire, en ce que l'étanchéité du piston avec son manchon (50) est obtenue au moyen d'une membrane à déroulement (60) se déployant dans une chambre totalement étanche (58), disposée sous le piston, entre le fond du volume d'amortissement de l'extension et ledit piston, les moyens de régulation se trouvant dans le fond de la chambre (58). 8) Prothèse d'articulation selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisée en ce que le piston (33, 51)) assure une régulation à double effet, grâce à l'adjonction de joints d'étanchéité sur les tiges de transmission du mouvement (8,9, 73) du bloc articulaire, en ce que l'amortissement de la flexion dans le volume supérieur s'effectue par un échappement à l'atmosphère par l'intermédiaire de la ou des douilles à billes (75 ; 11, 12) coopérant éventuellement avec un réglage complémentaire du bloc de régulation et la retenue du ressort de compression (14), en ce que le bloc de régulation de vitesse est monté sur le fond de la chambre (58). 9) Prothèse d'articulation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le module de régulation des mouvements de flexion et d'extension est pneumatique à double effet (fig. 4) au moyen de deux pistons d'amortissement (51, 52) avec leurs moyens d'étanchéité, accouplés entre eux par une tige centrale de fixation (53) au travers d'une partie fixe (54) du manchon (50) incorporant la régulation de vitesse. 10) Prothèse d'articulation selon les revendications 5,6 et 7, caractérisée en ce que l'étanchéité du déplacement de run ou des deux cylindres d'amortissement pneumatique ou hydraulique (51,52) de la flexion et de l'extension du segment jambier est constitué par deux membranes (60,61) à déroulement isolant totalement les chambres d'amortissement (58,59) en formant une étanchéité statique totale au fluide d'amortissement. 11) Prothèse d'articulation selon l'une des revendications 7 à 10, caractérisée en ce que le module de régulation à double effet est à surpression pneumatique contrôlée réglée au moment de l'appareillage en fonction du dynamisme et des caractéristiques du sujet. 12) Prothèse d'articulation selon la revendication l l, caractérisée en ce que la surpression contrôlée est rendue réglable par le sujet appareillé au moyen d'une micro-pompe pneumatique manuelle coopérant avec un clapet de décharge. 13) Prothèse d'articulation selon l'une des revendications 7 à 11, caractérisée en ce que le module de régulation à double effet est à basse pression hydraulique dont la régulation est contrôlée et réglée en fonction du dynamisme et des caractéristiques du sujet appareillé. 14) Prothèse d'articulation selon les revendications 7 à 11 et 13, caractérisée en ce que le bloc de régulation de vitesse (54) de la flexion et de l'extension du segment jambier est totalement incorporé dans la partie interne cylindrique du manchon (50) et rendu solidaire de celui-ci. 15) Prothèse d'articulation selon l'une des revendications 1 à 11 et 13, caractérisée en ce que le moyen de liaison entre le bloc articulaire (1) et le module de régulation à assembler est constitué d'une pièce (56,72) fixée rigidement sur ledit module à simple ou double effet (fig. 3,4 et 5) et sur la base de la tige (72) ou des deux tiges (8,9) de transmission du mouvement du bloc articulaire. 16) Prothèse d'articulation selon les revendications 7 et 9 à 14, caractérisée en ce qu'une microfuite calibrée est ménagée le long de la tige (53) traversant le bloc de régulation (54) entre les deux volumes d'amortissement (58, 59) au moyen d'un jeu ménagé au montage entre la tige (53) et le bloc de régulation (54). 17) Prothèse d'articulation selon l'une des revendications 9 à l l, 14, 16, caractérisée en ce que la surpression pneumatique dans les chambres d'amortissement est calibrée de l'extérieur au travers d'un clapet anti-retour au moment de la mise en place de la prothèse. 18) Prothèse d'articulation selon l'une des revendications l, 3 à 11, 13,14, 16, caractérisée en ce que le module de régulation de vitesse est inclus dans un manchon (38,50,) comportant à son extrémité supérieure un épaulement (16) dans lequel est usiné un filetage se vissant sur un filetage complémentaire (17) usiné en partie basse du bloc articulaire. 19) Prothèse d'articulation de genou selon l'une des revendications 1 à 18, caractérisée en ce que le bloc articulaire est assemblée avec l'une des versions des modules de régulation à simple ou double effet, pneumatique ou hydraulique.