Brevet FR2844704A1 — publié le 20040326

PROTHESE DE GENOU A PLATEAU MOBILE La présente invention concerne une prothèse de genou du type à plateau mobile. Traditionnellement, une prothèse de genou comporte un élément tibial, également dénommé embase tibiale, destiné à être fixé à l'extrémité supérieure du tibia, un élément fémoral, destiné à être ancré au niveau de l'extrémité inférieur du fémur, et reproduisant traditionnellement la forme des condyles fémoraux, et en outre, un plateau intermédiaire de glissement, interposé entre ces deux éléments. 10 Le plateau intermédiaire comprend classiquement, au niveau de sa face dirigée en direction de l'élément fémoral des surfaces concaves, aptes à coopérer avec les parties convexes des condyles de l'élément fémoral, et au niveau de sa face dirigée en direction de l'élément tibial, une surface sensiblement plane et horizontale venant 15 prendre appui sur la surface correspondante de l'élément tibial. Lors du fonctionnement de l'articulation, l'élément fémoral et l'embase tibiale exercent des contraintes importantes en compression et en torsion au niveau du plateau intermédiaire, engendrant l'usure du matériau plastique constitutif dudit plateau, 20 traditionmellement réalisé en polyéthylène. De fait, on cherche la plus grande congruence possible entre l'élément fémoral et le plateau intermédiaire de friction, et ce, afin de réduire le plus possible les risques de fluage et d'usure du plateau intermédiaire en polyéthylène. C'est la raison pour 25 laquelle il a déjà été décrit des prothèses du type en question mettant en oeuvre un tel plateau de friction, mobile soit en translation, soit en rotation, tel que par exemple dans le document FR-A-2 735 017, voire même en combinant les deux mouvements. Si incontestablement, la mise en oeuvre d'un tel plateau intermédiaire de friction 30 mobile permet de limiter le fluage et l'usure de celui-ci, il n'en demeure pas moins que les mouvements relatifs de ce plateau intermédiaire de friction ne permettent pas d'aboutir à une congruence la plus grande possible de l'élément fémoral au niveau dudit plateau, de sorte que les risques de descellement soit dudit élément fémoral soit de l'embase tibiale demeurent. L'objet de la présente invention est donc de permettre de reproduire de façon dissociée, comme dans le genou naturel, les mouvements de glissement et de roulement des condyles, lors de la flexion, et ce, en favorisant le déplacement dudit plateau mobile de friction selon les différentes orientations du tibia par rapport au fémur, c'est à dire selon les différents mouvements anatomiques de flexion/extension. A cet effet, l'invention propose une prothèse de genou à plateau intermédiaire de friction mobile, comprenant - une embase tibiale, destinée à venir se fixer sur l'extrémité supérieure du tibia; 10 - un plateau intermédiaire de friction, destiné à être reçu sur l'embase tibiale, et susceptible de se déplacer quasi-librement sur celle-ci; - un élément fémoral, destiné à venir être ancré au niveau de l'extrémité inférieure du fémur, et pourvue de deux condyles symétriques ou non venant en appui de manière congruente sur ledit plateau intermédiaire de friction. 15 Cette prothèse se caractérise - en ce que l'embase tibiale est munie d'une saillie dirigée selon une direction sensiblement perpendiculaire au plan qui la contient, et orientée en direction de l'élément fémoral; - en ce que le plateau intermédiaire de friction est muni d'une lumière traversante, destinée à coopérer avec ladite saillie, de telle sorte à contrôler son déplacement sur l'embase tibiale; - et en ce que l'élément fémoral est muni d'une gorge inter-condylienne, de dimensions correspondantes ou légèrement supérieures à celles de ladite saillie, 25 de telle sorte à coopérer avec celle-ci lors du fonctionnement de l'articulation au niveau de laquelle est mise en place ladite prothèse. En d'autres termes, l'invention consiste à mettre en place au niveau de l'embase tibiale une saillie, destinée à coopérer d'une part, avec le plateau intermédiaire de friction, 30 afin d'en limiter le déplacement, et d'autre part, avec l'élément fémoral, de telle sorte à imposer une contrainte de déplacement audit plateau intermédiaire lors de la rotation de l'élément fémoral en phases de flexion ou d'extension, et non pas par la coopération dudit plateau intermédiaire avec l'embase tibiale, tel que décrit dans l'art antérieur, notamment dans le document FR-A-2 735 017 précité. 35 Selon une caractéristique de l'invention, la saillie dont est munie l'embase tibiale, est située au voisinage de l'aplomb du plot d'ancrage de ladite embase au sein du tibia. En outre, la gorge inter-condylienne dont est muni l'élément fémoral, est configurée de telle sorte que lorsque l'articulation est en extension, la saillie de l'embase tibiale vient en butée contre l'extrémité de la gorge, pour ainsi limiter le débattement angulaire de l'articulation, et ainsi limiter tout risque d'hyper-extension. Selon une autre caractéristique de l'invention, la gorge intercondylienne dont est muni l'élément fémoral, est configurée de telle sorte que lorsqu'elle est susceptible de venir en butée contre ladite saillie en cours de flexion, pour induire la translation vers l'arrière du plateau intermédiaire de friction, et corollairement, maintenir la 1o congruence des condyles avec ledit plateau jusqu'à une flexion d'au moins 900 de l'articulation. Selon une autre caractéristique de l'invention, les deux condyles constituant partie fondamentale de l'élément fémoral, présentent chacun deux rayons de courbure 15 successifs dans le plan sagittal, la variation desdits rayons de courbure intervenant sensiblement à l'aplomb de la verticale passant par les plots d'ancrage dudit élément fémoral au niveau de l'extrémité inférieure du fémur. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'épaisseur des condyles postérieurs est 20 augmentée par rapport au reste de l'implant fémoral, et ce, dans l'objectif d'aboutir à une plus grande flexion, et par voie de conséquence, un plus grand débattement de l'articulation ainsi prothésée. La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent 25 ressortiront mieux de l'exemple de réalisation qui suit donné à titre indicatif et non limitatif, à l'appui des figures annexées. La figure 1 est une représentation schématique en perspective éclatée de la prothèse conforme à l'invention. Les figures 2, 3 et 4 sont des représentations schématiques en perspective de la 30 prothèse selon différents degrés de flexion, respectivement 00, 90 et 130 de flexion. Les figures 5 à 10 sont des représentations schématiques en section de la prothèse conforme à l'invention, selon différents degrés de flexion, respectivement 00, 20 , 400, 600, 900, 130 La figure 11 est une représentation schématique en section de l'implant fémoral 35 conforme à l'invention. 4 2844704 Les figures 12, 13, 14 et 15 sont des représentations schématiques en section transversale dudit inmplant fémoral, respectivement selon une ligne 12-12, 13-13, 1414, 15-15 de la figure 11. La prothèse de genou conforme à l'invention comprend donc fondamentalement trois éléments distincts, respectivement un élément fémoral (1), destiné à venir s'ancrer au niveau de l'extrémité inférieure du fémur, préparée à cet effet, une embase tibiale (2), destinée à venir s'ancrer au niveau de l'extrémité supérieure du tibia également préparée à cet effet (résection), et un plateau intermédiaire de friction (3). 10 L'élément fémoral (1) et l'embase tibiale (2) sont réalisés en métal, et notamment en alliage cobalt/chrome, bien connu pour cette application, ou en tout autre matériau, tel que de la céramique par exemple. L'élément fémoral vient s'insérer au niveau de l'extrémité inférieure du fémur, notamment au moyen de plots d'ancrage (6), plus précisément de deux plots d'ancrage, s'étendant sous les deux condyles (5), dont est pourvu ledit élément fémoral. Ces condyles sont symétriques au niveau de toutes leurs zones de coopération avec le plateau intermédiaire (3). En revanche, la trochlée (4) est asymétrique, la gorge trochléenne étant orientée à 1840 de l'intérieur vers l'extérieur. L'embase tibiale (2), également métallique, présente fondamentalement une embase 25 proprement dite (10), plane, dont la face inférieure se prolonge par une tige d'ancrage (11), destinée à venir s'insérer au niveau du tibia après résection de son extrémité supérieure au moyen d'un ancillaire approprié. Le plateau intermédiaire de friction (3) est réalisé en matière plastique, typiquement en 30 polyéthylène haute densité. Ce plateau est susceptible de se déplacer librement sur l'embase (10) et ce tant en translation d'avant en arrière qu'en rotation, et ce, de manière connue. Il présente sur sa face supérieure deux concavités (9), destinées chacune à coopérer de manière 35 congruente chacune avec un condyle (5) de l'élément fémoral (1). 2844704 En revanche, selon une caractéristique fondamentale de l'invention, ce plateau intenTédiaire de friction est limité dans son déplacement par la coopération avec une saillie (12), s'étendant à partir de l'embase tibiale, et orientée sensiblement perpendiculairement par rapport à l'embase (10). Cette saillie est égalemnent réalisée en 5 polyéthylène, mais est armée d'une tige métallique ou en tout autre matériau, afin de lui conférer une certaine rigidité, compte-tenu de sa coopération avec l'élément fémoral, ainsi que décrit ci-après. Afin de coopérer entre autre avec le plateau intermédiaire de friction (3), ce dernier présente une lumière traversante de forme oblongue ou ellipsoidale, dont le grand axe est orienté selon l'axe de symétrie dudit 10 plateau. Corollairement, l'élément fémoral (1) présente une gorge intercondylienne (7), dont la profondeur et la largeur sont complémentaires de celles de la saillie (12) au jeu près, pour permettre la coopération avec celle-ci. Dans l'exemple décrit, cette saillie 15 présente une partie supérieure sensiblement hémisphérique. De fait, la gorge intercondyliemne (7) présente une forme complémentaire, sensiblement semi-cylindrique. Cette gorge inter-condylienne s'étend sensiblement de l'extrémité inférieure de la trochlée jusqu'au voisinage du départ des condyles postérieurs, ainsi qu'on peut bien 20 l'observer sur la figure 4. Ce faisant, l'élément fémoral coopère avec le plateau intenrmédiaire de friction quel que soit le degré de flexion de l'articulation considérée, ainsi qu'on peut bien l'observer notamment sur les figures 5 à 10. Plus précisément, en extension maximum, c'est à dire pour un débattement angulaire de 00, la saillie (12) vient prendre appui contre l'extrémité (8) de la gorge intercondyliennlme (7), interdisant un débattement supplémentaire de l'articulation et partant limitant toute hyper-extension. Au fuir et à mesure de la flexion, la coopération de la saillie (12) de l'embase tibiale avec la gorge inter-condylienne (7) induit tout d'abord un mouvement de glissement des condyles sur ledit plateau, puis lorsque la saillie vient en butée contre l'autre extrémité (13) de la gorge intercondylienne, un déplacement dudit plateau 35 intermédiaire en zone postérieure de l'articulation, tel qu'on peut l'observer sur les figures 6 à 10. 6 2844704 La course du plateau sur l'embase est de fait limitée par la coopération de la lumière traversante (14) dont il est muni, avec la saillie (12) de l'embase tibiale. Typiquement, cette course est comprise entre huit et douze millimètres. Elle est choisie de façon telle qu'il y ait toujours congruence entre les condyles (5) de l'élément fémoral et les 5 cavités concaves du plateau intermédiaire de friction jusqu'à une flexion de l'ordre de 900. On observe donc dans le fonctionnement de l'articulation munie d'une telle prothèse, une dissociation du mouvement entre roulement des condyles sur le plateau, puis 10 glissement du plateau pour les flexions les plus importantes. Ce faisant, on aboutit à une meilleure reproduction de la cinématique naturelle de l'articulation considérée, avec un recul du centre de rotation lors de la flexion, pernettant ainsi d'augmenter de manière significative l'amplitude de la flexion. En outre, ce dispositif mécanique permet de substituer le jeu anatomique et fonctionnel des ligaments croisés. 15 En flexion maximum, typiquement à 130 , il y a dé coaptation partielle des condyles (5) avec le plateau intermédiaire de friction, ce qui ne présente pas un inconvénient au sens de l'invention dans la mesure o, dans cette position, les contraintes exercées au niveau du plateau intermédiaire sont relativement faibles. 20 En revanche, on observe que pendant les premières étapes de la flexion, et lors de l'extension, la congruence entre les condyles et le plateau est maximum. En outre, et afin de favoriser cette congruence, les condyles présentent deux rayons de 25 courbure successifs de valeur différente, fonction de la taille de l'implant fémoral. La variation du rayon de courbure intervient sensiblement à l'aplomb du plot d'ancrage (6). S'agissant de la zone postérieure des condyles, le rayon de courbure varie typiquement en fonction des tailles entre 25 et 33 millimètres. Alors que 30 s'agissant de la zone antérieure des condyles, cette variation est comprise typiquement entre 25 et 38 millimètres. La forme particulière ainsi conférée, tant à l'élément fémoral, qu'à l'embase tibiale, qu'au plateau interrnédiaire de friction permet de reproduire de façon dissociée les 35 mouvements de roulement et de glissement des condyles lors de la flexion. Parallèlement, afin de conférer à la prothèse un plus grand degré de flexion, les condyles postérieurs présentent une surépaisseur, par rapport au reste de l'implant, ainsi qu'on peut mieux l'observer sur les différentes vues en section de l'invention. Cette surépaisseur permet en effet d'augmenter le rayon de courbure du condyle à ce niveau, favorisant la flexion. Par ailleurs, de par le débattement possible du plateau intermédiaire de friction, tant en translation qu'en rotation, le praticien dispose d'une plus grande marge de manoeuvre lors du positionnement de l'embase tibiale, puisque le plateau devient en quelque sorte 10 auto-adaptatif en relation avec sa coopération avec l'élément fémoral. De plus, de par cette auto-adaptation, l'interface condyles - plateau subit moins de sollicitations, car ledit plateau s'oriente automatiquement selon la configuration voulue, sous l'action desdits condyles. En outre, de par l'optimisation de la congruence de l'élément fémoral au niveau du plateau intermédiaire de friction, on limite l'usure dudit plateau intermédiaire, et pal-tant on prolonge la durée de vie de la prothèse. Cette congruence est conservée compte-tenu du fait que le plateau intermédiaire de fiiction se meut en translation et notamment recule simultanément avec la flexion, et qu'en outre, compte tenu de sa relative liberté de mobilité sur l'embase (10), il est à même d'opérer un mouvement de rotation. REVENDICATIONS 1. Prothèse de genou à plateau intermédiaire de friction mobile, comprenant: - une embase tibiale (2), destinée à venir se fixer sur l'extrémité supérieure du tibia; - un plateau intermédiaire de friction (3), destiné à être reçu sur l'embase tibiale (10), et susceptible de se déplacer quasi-librement sur celle-ci; - un élément fémoral (1), destiné à venir être ancré au niveau de l'extrémité inférieure du fémur, et pourvue de deux condyles symétriques ou non (5) 10 venant en appui de manière congruente sur ledit plateau intermédiaire de friction (3), caractérisée: - en ce que l'embase tibiale (2) est munie d'une saillie (12) dirigée selon une direction sensiblement perpendiculaire au plan qui la contient, et orientée en 15 direction de l'élément fémoral (1); - en ce que le plateau intermédiaire de friction (3) est muni d'une lumière traversante (14), destinée à coopérer avec ladite saillie (12), de telle sorte à limiter son déplacement sur l'embase tibiale; - et en ce que l'élément fémoral (1) est muni d'une gorge inter-condylienne (7), 20 de dimensions correspondantes à celles de ladite saillie (12) ou légèrement supérieures, de telle sorte à coopérer avec celle-ci lors du fonctionnement de l'articulation au niveau de laquelle est mise en place ladite prothèse. 2. Prothèse de genou à plateau intermédiaire de friction mobile selon la 25 revendication 1, caractérisée en ce que la saillie (12), dont est muni le plateau internmédiaire de friction, est située au voisinage de l'aplomb de la tige d'ancrage (11) de l'embase tibiale (10). 3. Prothèse de genou à plateau intennédiaire de friction mobile selon l'une des 30 revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la gorge intercondylienne (7), dont est muni l'élément fémoral (1), est configurée de telle que lorsque l'articulation au niveau de laquelle ladite prothèse est mise en place est en extension, la saillie (12) du plateau intermédiaire de friction (3) vient en butée contre l'extrémité (8) de la gorge, pour ainsi limiter le débattement angulaire de l'articulation. 35 4. Prothèse de genou à plateau intermédiaire de fiiction mobile selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la gorge inter-condylienne (7), condylienne dont est muni l'élément fémoral, est configurée de telle que lorsqu'elle vient en butée (13) contre ladite saillie en cours de flexion, elle induit 5 la translation vers l'arrière du plateau intermédiaire de friction et corollairement le recul du centre de rotation de l'articulation. 5. Prothèse de genou à plateau intermédiaire de friction mobile selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'extrémité supérieure de la saillie 10 (12) est sensiblement hémisphérique, et en ce que la gorge inter-condylienne (7) est de forme sensiblement hémi-cylindrique. 6. Prothèse de genou à plateau intermédiaire de friction mobile selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les deux condyles (5) constituant 15 partie fondamentale de l'élément fémoral (1), présentent chacun deux rayons de courbure successifs dans le plan sagittal, la variation desdits rayons de courbure intervenant sensiblement à l'aplomb de la verticale passant par les plots d'ancrage (6) dudit élément fémoral au niveau de l'extrémité inférieure du fémur. 7. Prothèse de genou à plateau intermédiaire de friction mobile selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l'épaisseur des condyles postérieures est augmentée par rapport au reste de l'implant fémoral, et ce, dans l'objectif d'aboutir à une plus grande flexion, et par voie de conséquence, un plus grand 25 débattement de l'articulation ainsi prothésée.