Brevet FR2835738A1 — publié le 20030815

La présente invention concerne une prothèse totale du genou. Une telle prothèse comprend, comme cela est bien connu, un élément fémoral reproduisant les condyles fémoraux, une embase tibiale formant une plaque supérieure d'appui et un plateau intermédiaire en matériau favorisant le glissement, notamment en polyéthylène à haute densité. Ce plateau intermédiaire présente une face inférieure destinée à prendre appui contre la plaque supérieure d'appui de l'embase tibiale et des cavités glénoïdes recevant les condyles de l'élément fémoral. Dans une prothèse totale de genou, il est souhaitable que les condyles prothétiques reproduisent globalement la forme des condyles naturels d'une articulation du genou, pour l'obtention d'une bonne reproduction du mouvement de cette articulation et d'une tension ligamentaire adéquate. Ces condyles prothétiques doivent donc présenter, vus dans le plan sagittal, une forme spiroïdale correspondant sensiblement à celle des condyles naturels, c'est-à-dire avec une réduction progressive de leurs rayons en direction des secteurs postérieurs. Il résulte de cette réduction de rayons que la surface de contact entre les condyles et le plateau intermédiaire se modifie au cours du mouvement de flexion ou d'extension de l'articulation. Certaines prothèses privilégient la congruence en extension, soit entre 0 et 400 à 600 environ de flexion. Dans ce cas, le contact des condyles prothétiques avec le plateau intermédiaire, au-delà de ces angles de flexion, devient linéaire ou même ponctuel, et non surfacique, ce qui rend possible l'avancée du fémur par rapport au tibia, selon de mouvement dit"de tiroir postérieur". Ce mouvement est contraire au mouvement physiologique de recul du fémur par rapport au tibia pendant la flexion, dénommé "roll-back". Il est souhaitable de reproduire ce mouvement de"roll-back"sur une prothèse de genou. En effet, ce mouvement permet d'augmenter la force d'extension du quadriceps, en augmentant le bras de levier de celui-ci. De plus, ce mouvement permet de retarder la butée du fémur contre le plateau intermédiaire en fin de flexion et de réduire l'effet de came des parties molles dans cette même position, ce qui augmente l'amplitude de mouvement de l'articulation et limite les sollicitations sur les interfaces d'ancrage osseux de l'élément fémoral et de l'embase tibiale. Pour résoudre le problème de mouvement"de tiroir postérieur", il est connu d'adjoindre à une prothèse de genou un système de"postéro- stabilisation", qui consiste une butée entre une barre ou un bossage aménagé sur l'élément fémoral, entre les deux condyles, et une éminence médiane du plateau intermédiaire. Ce système limite le mouvement d'avancée du fémur par rapport au tibia mais la surface de contact entre le fémur et l'élément intermédiaire est nécessairement linéaire ou ponctuelle en flexion. Cette surface de contact limitée est une source d'usure du plateau intermédiaire et est donc préjudiciable à la pérennité de celui-ci. Certaines prothèses permettent une congruence surfacique en extension et flexion : le rayon condylien sagittal postérieur s'inscrit dans un cercle, et le plateau intermédiaire présente des surfaces glénoïdes à profil circulaire correspondant. Dans ce cas, le contact surfacique est maintenu tout au long de la flexion, mais, compte tenu de cette congruence, les mouvements de translation du fémur par rapport aux plateaux intermédiaires sont limités ou impossibles. Certaines prothèses permettent une mobilité antéro-postérieure entre le plateau intermédiaire de l'élément tibial. Dans ce cas, le mouvement du fémur par rapport au tibia résulte non pas de la forme des surfaces de contact mais de l'action des muscles et des ligaments. Le mouvement précité de "roll-back" étant essentiellement contrôlé par le ligament croisé postérieur, ces prothèses imposent la conservation de ce ligament croisé postérieur, ce qui n'est pas toujours possible, souhaité ou souhaitable. La présente invention vise à remédier aux inconvénients précités des prothèses totales du genou existantes, en fournissant une prothèse à "postéro-stabilisation"permettant de conserver une congruence élevée entre l'élément fémoral et le plateau intermédiaire sur l'ensemble du mouvement de l'articulation, tout en permettant un mouvement de "roll-back" parfaitement contrôlé, et sans imposer la conservation du ligament croisé postérieur. La prothèse concernée comprend, de manière connue en soi, un élément fémoral, une embase tibiale et un plateau intermédiaire tels que précités, les condyles fémoraux présentant, vus dans le plan sagittal, une forme spiroïdale correspondant sensiblement à celle des condyles naturels, c'est-à-dire avec une réduction progressive de leurs rayons en direction des secteurs postérieurs, et le plateau intermédiaire présentant une éminence médiane qui forme une surface postérieure d'appui, tandis que l'élément fémoral présente un bossage médian à surface courbe, apte à prendre appui contre cette surface postérieure d'appui au cours du mouvement de l'articulation. Selon l'invention, - les cavités glénoïdes du plateau intermédiaire et les condyles de l'élément fémoral sont conformés pour être congruents lorsque la prothèse est en extension et sur une première partie du mouvement de flexion de l'articulation s'étendant entre cette position d'extension et l'angle de flexion partir duquel la congruence des condyles avec les surfaces glénoïdes est perdue du fait de la forme spiroïdale des condyles ; - les secteurs postérieurs des condyles et du bossage médian s'inscrivent dans des cercles de mêmes centres ; - le bossage médian est conformé de manière à ne pas être en contact avec ladite surface postérieure d'appui au cours de ladite première partie mouvement, à entrer en contact avec cette surface postérieure d'appui lorsque ledit angle de flexion est atteint et à porter ensuite contre cette surface postérieure d'appui sur le reste de la course de flexion de l'articulation, en réalisant un"roll-back", c'est-à-dire un mouvement de roulement des condyles fémoraux par rapport à l'embase tibiale dans la direction postérieure, et - ladite surface postérieure d'appui présente une forme courbe correspondant à celle dudit bossage médian, de sorte que ce bossage prend appui contre cette surface postérieure d'appui sur une large surface durant l'ensemble de la deuxième partie de mouvement, consécutive à ladite première partie de mouvement. La prothèse selon l'invention comprend ainsi des condyles fémoraux de forme spiroïdale ayant une congruence avec le plateau intermédiaire sur ladite première partie de mouvement de flexion. Cette forme et cette congruence permettent une bonne reproduction du mouvement de l'articulation naturelle et un bon contrôle du mouvement du fémur par rapport au tibia et inversement. Au niveau dudit angle de flexion, le bossage médian vient au contact de ladite surface postérieure d'appui, selon un mouvement doux et progressif résultant des formes courbes complémentaires de ce bossage et de cette surface. Ce contact doux et progressif élimine tout choc de nature à solliciter les ancrages osseux. A partir de cet angle de flexion, l'appui du bossage contre ladite surface postérieure d'appui supplée la perte de congruence des condyles fémoraux avec le plateau intermédiaire, ce qui permet de conserver le contrôle du mouvement de l'élément fémoral par rapport à l'embase tibiale et inversement ; le fait que les secteurs postérieurs des condyles et du bossage médian s'inscrivent dans des cercles de mêmes centres permet de réaliser le mouvement de"roll-back", qui permet non seulement de reproduire le mouvement anatomique mais également d'augmenter l'amplitude du mouvement de flexion de l'articulation et de ne pas générer de sollicitations néfastes sur les ancrages osseux en fin de ce mouvement de flexion. Le plateau intermédiaire est avantageusement mobile par rapport à l'embase tibiale afin de limiter les sollicitations exercées sur ce plateau sur les ancrages osseux. Notamment, ce plateau peut être monté pivotant sur l'embase tibiale au moyen d'un pion que comprend le plateau intermédiaire ou l'embase, engagé dans une cavité correspondante aménagée respectivement dans l'embase ou le plateau intermédiaire. Un exemple de réalisation de la prothèse selon l'invention est décrit ci-après en référence au dessin schématique annexé, dans lequel : la figure 1 en est une vue sagittale, en coupe médiane antéropostérieure ; les figures 2,3, 5,7 et 9 sont des vues sagittales, en coupe médiane antéro-postérieure, de l'élément fémoral et du plateau intermédiaire de cette prothèse, respectivement en position d'extension de la prothèse et selon des angles de flexion de 300, 600, 900 et 1250 ; et les figures 4,6, 8,10 sont des vues du plateau intermédiaire en plan, montrant en hachures les zones de contact de l'élément fémoral avec ce plateau intermédiaire, respectivement dans les positions de cet élément fémoral et de plateau intermédiaire montrées sur les figures 2 et 3,5, 7 et 9. La figure 1 représente un élément fémoral 1, un plateau intermédiaire 2 et une embase tibiale 10 d'une prothèse totale du genou. L'embase tibiale 10 présente une quille médullaire 11 permettant son ancrage dans le tibia, une plaque supérieure 12, destinée à recevoir le plateau intermédiaire 2, et une cavité cylindro-conique aménagée dans la quille 11. L'élément fémoral 1 présente une forme recourbée propre à envelopper l'extrémité distale du fémur. Il présente des faces extérieures arrondies et des facettes internes destinées à prendre appui contre l'os, après résection adéquate de ce dernier. Pour son ancrage au fémur, il peut comprendre une tige médullaire et/ou des plots, non représentés. L'élément fémoral 1 forme de condyles latéraux 3 ayant, vus dans le plan sagittal, une forme spiroïdale correspondant sensiblement à celle des condyles naturels, c'est-à-dire avec une réduction progressive de leurs rayons en direction des secteurs postérieurs. Ainsi, la zone 3a médiane ou antéromédiane de ces condyles 3, qui est portante entre 0 et environ 500 de flexion (cf. figures 2 et 3) présente, vue dans le plan sagittal, une forme substantiellement courbe d'un premier rayon tandis que le secteur postérieur 3b des condyles 3 s'inscrit substantiellement dans un cercle d'un deuxième rayon nettement inférieur audit premier rayon. Dans le plan frontal, ces condyles 3 présentent une forme courbe convexe. Sur la partie antérieure de l'élément fémoral 1, les condyles 3 délimitent entre eux une cavité allongée reproduisant substantiellement la trochlée anatomique. Au niveau de sa zone médiane, l'élément fémoral 1 comprend une cage médiane 4, allongée dans la direction antéro-postérieure, qui délimite une cavité ouverte vers le bas. Cette cavité est propre à recevoir une éminence 5 du plateau intermédiaire 2, décrite plus loin. Comme cela apparaît en référence aux figures 1 et 2, l'élément fémoral 1 présente une face antérieure arrondie 1 a qui, en position d'hyperextension de l'articulation, prend appui contre la face antérieure arrondie de l'éminence 5. Sur sa partie postérieure, l'élément fémoral 1 comprend un bossage médian arrondi 6. Comme le montrent les figures, le secteur postérieur de ce bossage 6 s'inscrit dans un cercle de mêmes centre que le cercle dans lequel s'inscrivent les secteurs postérieurs 3b des condyles 3. Le bossage 6 est disposé de manière à être à distance de ladite éminence 5 du plateau 2 en position d'extension de la prothèse (cf. figure 2) et en deça d'un angle de flexion de 600 (cf. figure 3). A partir de cet angle de flexion de 60 (cf. figure 5), ce bossage 6 vient en appui contre cette éminence 5 jusqu'à la position de totale flexion (cf. figures 7 et 9). Dans le plan frontal, le bossage 6 présente une forme courbe et convexe. Le plateau intermédiaire 2 est en matériau favorisant le glissement, notamment en polyéthylène à haute densité. Il présente une face inférieure 2a destinée à prendre appui contre la plaque supérieure 12 de l'embase tibiale 10 et des cavités glénoïdes 2b recevant les condyles 3 de l'élément fémoral 1. Ces cavités glénoïdes 2b ont une courbure au correspond à celle des zones 3a des condyles 3, avec lesquels elles sont par conséquent congruentes en deça d'un angle de flexion de 60 . Dans le plan frontal, elles ont une courbure qui correspond à celle des condyles 3 dans ce même plan. Le plateau 2 comprend un pion cylindroconique 7 faisant saillie de dans sa face 2a, ayant un diamètre légèrement inférieur à celui de la cavité de la quille 11, qui peut recevoir ce pion 7 à pivotement. Comme cela est visible sur les figures 2 et 3, les surfaces glénoïdes 2b et les condyles 3 sont conformés de manière à être congruents lorsque la prothèse est en extension ainsi que sur la partie du mouvement de flexion s'étendant en deça d'un angle de flexion de 60 . Le contact des condyles 3 avec les surfaces glénoïdes 2b s'étend sur des zones de sensiblement même surperficie que celle de ces surfaces glénoïdes 2b, comme le montre la figure 4. A partir de l'angle de flexion de 600 et au-delà de cet angle, il apparaît progressivement un espace entre les condyles 3 et les surfaces 2b (cf. figure 5), résultant de la réduction de rayons précitée des condyles 3. La surface de contact entre les condyles 3 et les surfaces 2b se réduit ainsi progressivement, pour passer d'une étendue maximale en deça de 600 à un contact purement linéaire, comme le montre la figure 6. L'éminence médiane 5 forme alors une surface postérieure d'appui 5a ayant globalement la même courbure que celle du bossage 6, prenant naissance environ au quart de la largeur du plateau 2 à partir du bord postérieur de ce plateau et ayant son sommet environ au tiers de la largeur du plateau 2 à partir du bord antérieur de ce plateau. Cette surface 5a présente une forme concave dans le plan frontal, dont la courbure correspond à celle du bossage 6 dans ce plan. Comme cela apparaît sur les figures 5 à 10, au niveau d'un angle de 600 de flexion, le bossage 6 vient au contact de la surface 5a selon un mouvement doux et progressif résultant des formes courbes complémentaires de ce bossage 6 et de cette surface 5a. Ce contact doux et progressif élimine tout choc de nature à solliciter les ancrages osseux. A partir de cet angle de 600 de flexion, la surface d'appui du bossage 6 contre la surface 5a supplée la perte de congruence des condyles 3 avec le plateau 2, comme le montrent les figures 6,8 et 10, ce qui permet de conserver le contrôle du mouvement de l'élément fémoral 1 par rapport à l'embase tibiale 10 et inversement ; l'identité de forme du bossage 6 et des condyles 3 au niveau des secteurs postérieurs de ce bossage 6 et de ces condyles 3 permet de réaliser un mouvement de"roll-back", c'est-à-dire un mouvement de roulement des condyles 3 par rapport à l'embase tibiale dans la direction postérieure. Ce mouvement de roulement permet un recul des surfaces de contact linéaires des condyles 3 par rapport au plateau 2, sur une dizaine de milimètres dans l'exemple représenté, comme le montrent les figures 6,8 et 10. Ce mouvement permet non seulement de reproduire le mouvement anatomique de l'articulation mais également d'augmenter l'amplitude du mouvement de flexion de l'articulation et de ne pas générer de sollicitations néfastes sur les ancrages osseux en fin de ce mouvement de flexion. Ainsi qu'il apparaît de ce précède l'invention fournit une prothèse totale de genou à"postéro-stabilisation", présentant les avantages déterminants de conserver une congruence élevée entre l'élément fémoral et le plateau intermédiaire sur l'ensemble du mouvement de l'articulation, tout en permettant un mouvement de "roll-back" parfaitement contrôlé et sans imposer la conservation du ligament croisé postérieur. 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 couvertes par les revendications ciannexées. Notamment, les condyles 3 et le plateau 2 peuvent être conformés de telle sorte que le contact du bossage 6 avec l'éminence 4 intervienne à des angles de flexion autres que 600, par exemple 300, 400 ou même 80 ; le mouvement de"roll-back"peut aller, selon la conformation du bossage 6 et de l'éminence 5, de 2 à 20 mm. REVENDICATIONS 1 - Prothèse totale du genou, comprenant : - un élément fémoral (1) dont les condyles (3) présentent, vus dans le plan sagittal, une forme spiroïdale correspondant sensiblement à celle des condyles naturels, c'est-à-dire avec une réduction progressive de leurs rayons en direction des secteurs postérieurs, et qui comprend un bossage médian (6) à surface courbe ; - une embase tibiale formant une plaque supérieure d'appui, et - un plateau intermédiaire (2) destiné à prendre appui contre ladite plaque de l'embase tibiale et comprenant des cavités glénoïdes (2b) recevant les condyles (3) de l'élément fémoral (1), ce plateau intermédiaire (2) présentant une éminence médiane (5) qui forme une surface postérieure d'appui (5a) contre laquelle ledit bossage (6) est apte à prendre appui au cours du mouvement de l'articulation ; prothèse caractérisée en ce que : - les cavités glénoïdes (2b) du plateau intermédiaire (2) et les condyles (3) de l'élément fémoral (1) sont conformés pour être congruents lorsque la prothèse est en extension et sur une première partie du mouvement de flexion de l'articulation s'étendant entre cette position d'extension et l'angle de flexion partir duquel la congruence des condyles (3) avec les surfaces glénoïdes est perdue du fait de la forme spiroïdale des condyles (3) ; - les secteurs postérieurs des condyles (3) et du bossage médian (6) s'inscrivent dans des cercles de mêmes centres ; - le bossage médian (6) est conformé de manière à ne pas être en contact avec ladite surface postérieure d'appui (5a) au cours de ladite première partie mouvement, à entrer en contact avec cette surface postérieure d'appui (5a) lorsque ledit angle de flexion est atteint et à porter ensuite contre cette surface postérieure d'appui (5a) sur le reste de la course de flexion de l'articulation, en réalisant un"roll-back", c'est-à-dire un mouvement de roulement des condyles (3) fémoraux par rapport à l'embase tibiale dans la direction postérieure, et - ladite surface postérieure d'appui (5a) présente une forme courbe correspondant à celle dudit bossage (6) médian, de sorte que ce bossage (6) prend appui contre cette surface postérieure d'appui (5a) sur une large surface durant l'ensemble de la deuxième partie de mouvement, consécutive à ladite première partie de mouvement. 2 - Prothèse selon la revendication 1, caractérisée en ce que le plateau intermédiaire (2) est mobile par rapport à l'embase tibiale. 3 - Prothèse selon la revendication 2, caractérisée en ce que le plateau intermédiaire (2) est monté pivotant sur l'embase tibiale au moyen d'un pion que comprend le plateau intermédiaire ou l'embase tibiale, engagé dans une cavité correspondante (7) aménagée respectivement dans l'embase ou le plateau intermédiaire (2).