Brevet FR2934770A1 — publié le 20100212

La présente invention concerne un composant fémoral prothétique pour prothèse de genou, et notamment pour prothèse totale de genou tricompartimentaire. Une prothèse totale de genou comprend, de façon connue, une embase tibiale destinée à être fixée à l'extrémité supérieure d'un tibia après résection partielle de celui-ci, un plateau tibial en matière plastique, telle que du polyéthylène, destiné à prendre appui sur l'embase tibiale, et un composant fémoral prothétique destiné à prendre appui sur la plateau tibial et à être fixé à l'extrémité inférieure d'un fémur, après résection de celui-ci. La résection du fémur est effectuée à l'aide d'un ou plusieurs ancillaires agencés pour réaliser des coupes fémorales antérieure et postérieure, des chanfreins fémoraux antérieur et postérieur et une coupe fémorale distale. Ainsi, un composant fémoral prothétique comprend, de façon connue, une portion extérieure convexe comportant des condyles intérieur et extérieur destinés à glisser sur le plateau tibial, et une portion intérieure concave de forme générale en U et destinée à être fixée à l'extrémité inférieure du fémur, après résection de celui-ci. La portion intérieure concave est délimitée par une surface formée par cinq faces d'appui successives destinées à coopérer avec le fémur. Les cinq faces d'appui sont orientées selon les coupes fémorales antérieure et postérieure, les chanfreins fémoraux antérieur et postérieur, et la coupe fémorale distale réalisés sur le fémur. La fixation du composant fémoral prothétique peut être réalisée de différentes manières. Par exemple, la fixation du composant fémoral prothétique sur le fémur peut être réalisée au moyen de vis de fixation. Cependant, cette solution favorise la migration de particules d'usure du plateau tibial le long des filets des vis de fixation jusqu'au fémur qui peut générer des ostéolyses, ces ostéolyses pouvant entraîner des descellements du composant fémoral. La fixation du composant fémoral prothétique sur le fémur peut également être réalisée avec du ciment orthopédique. Cependant, cette solution allonge le temps opératoire et peut engendrer des réactions allergiques importantes causées par la polymérisation 35 du ciment. La fixation du composant fémoral prothétique sur le fémur peut en outre être réalisée par fixation biologique, c'est-à-dire en déposant un revêtement particulier sur le composant fémoral prothétique agencé pour solidariser ce dernier avec le fémur. Les revêtements utilisés sont par exemple des revêtements de phosphate de calcium, tel que l'hydroxyapatite et le phosphate tricalcique, ou des revêtements de titane pur ou d'alliage de titane présentant une rugosité de surface et une porosité particulières. Cette solution peut entraîner soit une importante adhérence non souhaitée de certaines faces d'appui du composant fémoral sur le fémur, qui pourrait rendre difficile un retrait du composant fémoral en cas de nécessité d'extraction de la prothèse de genou, soit un manque d'adhérence de certaines faces d'appui du composant fémoral sur le fémur, qui pourrait engendrer un déplacement non souhaité du composant fémoral. La présente invention vise à remédier ces inconvénients, et elle a de préférence pour but de fournir un composant fémoral prothétique permettant d'assurer une fixation optimale de chaque face d'appui du composant fémoral sur un fémur préalablement préparé pour recevoir ce dernier. A cet effet, la présente invention concerne un composant fémoral prothétique pour prothèse de genou à fixation biologique, comprenant une portion extérieure convexe destinée à prendre appui sur un plateau tibial d'une prothèse de genou, et une portion intérieure concave présentant une forme générale de U et destinée à être fixée à l'extrémité inférieure d'un fémur, après résection de celui-ci, la portion intérieure concave étant délimitée par une surface formée par au moins trois faces d'appui destinées à coopérer avec le fémur, à savoir une face centrale délimitant la base du U et deux faces postérieure et antérieure délimitant les branches du U, caractérisé en ce que les faces centrale et postérieure sont recouvertes d'un premier revêtement rugueux comprenant du titane et d'un second revêtement de phosphate de calcium, tel que de l'hydroxyapatite, disposé sur le premier revêtement. Les faces centrale et postérieure sont destinées à prendre appui contre le fémur sur lequel sont préalablement ménagées les coupes fémorales distale et postérieure qui laissent apparaître de l'os spongieux apte à assurer une repousse osseuse. Les revêtements de phosphate de calcium prévus sur les faces centrale et postérieure permettent d'améliorer cette repousse osseuse du fait des propriétés ostéoconductrices du phosphate de calcium. La présence des revêtements comprenant du titane sur les faces centrale et postérieure permet de maintenir une adhérence de l'os sur ces faces d'appui même après la résorption complète des revêtements de phosphate de calcium. De plus, le fait que les revêtements comprenant du titane soient rugueux génère une surface également rugueuse des revêtements de phosphate de calcium qui recouvrent les revêtements comprenant du titane. Cette rugosité permet d'assurer dans un premier temps une fixation primaire satisfaisante du fémur sur les faces centrale et postérieure du composant fémoral par frottement et une augmentation de la surface de contact avec l'organisme, favorisant ainsi l'émission des ions calcium et phosphate qui assureront l'ostéoconduction, et dans un second temps l'adhérence de l'os néoformé sur ces faces. Ainsi, la superposition d'un revêtement rugueux comprenant du titane et d'un revêtement de phosphate de calcium au niveau des faces centrale et postérieure permet d'obtenir une fixation optimale de ces faces d'appui sur le fémur. Avantageusement, le premier revêtement de la face centrale présente une rugosité de surface de l'ordre de 20 microns. Cette disposition permet d'améliorer la fixation primaire de la face centrale sur le fémur. De préférence, le premier revêtement de la face centrale présente une porosité dont la taille des pores est supérieure à 100 microns. Cette disposition permet d'assurer une pénétration de la repousse osseuse dans les pores du premier revêtement de la face centrale et donc d'assurer une adhérence maximale de la face centrale du composant fémoral contre le fémur. Cette pénétration osseuse dans les pores du premier revêtement est acceptable du fait, qu'en cas de nécessité d'extraction du composant fémoral, il est possible de couper celle-ci avec un ostéotome. Selon une autre caractéristique de l'invention, le second revêtement de phosphate de calcium de la face centrale présente une épaisseur comprise entre environ 50 et 90 microns. Cette épaisseur de revêtement de phosphate de calcium permet d'obtenir un volume maximal d'ions phosphate et calcium, favorables à la repousse osseuse, sans réduire les propriétés d'adhérence de ce revêtement uniquement soumis à des forces de compression. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le premier revêtement de la face postérieure présente une porosité inférieure à 20% et 5 dont la taille des pores est inférieure à 50 microns. Ces dispositions permettent d'éviter une pénétration de la repousse osseuse dans les pores du premier revêtement de la face postérieure qui rendrait difficile l'extraction du composant fémoral en cas de nécessité. En effet, contrairement à la pénétration osseuse au niveau de la face centrale, la 10 présence des ligaments latéraux rend difficile la coupe d'une pénétration osseuse au niveau de la face postérieure. Selon un autre aspect de l'invention, le second revêtement de phosphate de calcium de la face postérieure présente une épaisseur comprise entre environ 40 et 60 microns. Cette épaisseur de revêtement de phosphate 15 de calcium permet d'obtenir un volume maximal d'ions phosphate et calcium, favorables à la repousse osseuse, sans réduire les propriétés d'adhérence de ce revêtement uniquement soumis à des forces de cisaillement lors de l'impaction du composant fémoral. Selon encore un autre aspect de l'invention, la face centrale 20 s'étend sensiblement perpendiculairement à l'axe fémoral mécanique du fémur lorsque le composant fémoral est positionné sur le fémur, c'est-à-dire perpendiculairement à un axe passant par le centre de la tête fémorale et le milieu du genou. Cette orientation de la face centrale assure une application des contraintes maximales lors de la marche ou de la course 25 perpendiculairement à la face centrale, donc sans composante de glissement du composant fémoral vers l'arrière, ni vers l'avant. Avantageusement, la face postérieure s'étend sensiblement parallèlement à l'axe diaphysaire fémoral lorsque le composant fémoral est positionné sur le fémur. Cette orientation de la face postérieure permet une 30 mesure aisée de l'espace prothétique constitué après réalisation de la coupe fémorale postérieure et de la coupe tibiale proximale, lorsque le genou est en position de flexion à 90°. Selon une autre caractéristique de l'invention, la face antérieure est recouverte, sur environ 40 à 60% de sa longueur à partir de son bord tourné 35 vers la face centrale, d'un revêtement de phosphate de calcium, tel que de l'hydroxyapatite. La face antérieure du composant fémoral est recouverte uniquement sur environ 40 à 60% de sa longueur d'un revêtement de phosphate de calcium compte tenu du fait que la coupe fémorale antérieure réalisée sur le fémur conserve une zone d'os corticale peu propice à une fixation biologique. De préférence, la face antérieure s'étend dans un plan incliné à environ 3° par rapport à la face postérieure. Cette orientation de la face antérieure permet de réaliser une forme de coin qui contribue à une fixation post opératoire satisfaisante nécessaire à l'obtention d'une repousse osseuse qui assure la fixation biologique du composant fémoral. Cette géométrie permet également une mise en place aisée du composant fémoral prothétique sur le fémur préalablement préparé, du fait que les frottements des faces antérieure et postérieure du composant fémorale sur le fémur n'interviennent que dans la fin de course d'impaction du composant fémoral sur le fémur. Selon une autre caractéristique de l'invention, la portion intérieure concave est délimitée par une surface formée par cinq faces d'appui successives comprenant la face centrale, les deux faces antérieure et postérieure, et deux faces intermédiaires antérieure et postérieure reliant respectivement la face centrale et les deux faces antérieure et postérieure. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, les deux faces intermédiaires antérieure et postérieure sont respectivement recouvertes d'un premier revêtement comprenant du titane et d'un second revêtement de phosphate de calcium, tel que de l'hydroxyapatite, disposé sur le premier revêtement. Selon un autre aspect de l'invention, la face centrale comprend deux plots d'ancrage interne et externe d'axes parallèles et s'étendant perpendiculairement à la face centrale. La présence de ces plots permet de faciliter la mise en place du composant fémoral prothétique en positionnant les plots dans deux alésages ménagés perpendiculairement à la coupe fémorale distale, les deux alésages étant ménagés avec un composant fémoral d'essai constituant une partie d'un ancillaire. Les plots d'ancrage permettent donc de positionner facilement le composant fémoral prothétique dans la position déterminée par le chirurgien lors des essais per opératoires. De préférence, les deux plots sont tronconiques. Cette forme des plots permet de faciliter la mise en place du composant fémoral en positionnant les plots dans deux alésages de préférence cylindriques pratiqués dans le fémur perpendiculairement à la coupe fémorale distale. Avantageusement, le plot interne présente une longueur inférieure à celle du plot externe. Cette disposition permet d'éviter des conflits avec la corticale latérale interne du fémur. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, les différents revêtements comprenant du titane sont des revêtements de titane pur, de 10 préférence de type T40. De toute façon l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, dont la figure unique représente, en perspective de côté, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce composant fémoral prothétique. 15 La figure unique représente un composant fémoral prothétique 2 pour prothèse de genou à fixation biologique. Le composant fémoral 2 est réalisé de préférence en un alliage de chrome cobalt ou en céramique d'alumine ou de zirconium. Le composant fémoral 2 comprend une portion extérieure convexe 20 3 comprenant un condyle interne 4 et un condyle externe 5 destinés à prendre appui sur un plateau tibial d'une prothèse de genou. Le composant fémoral 2 comprend également une portion intérieure concave 4 présentant une forme générale de U et destinée à être fixée à l'extrémité inférieure d'un fémur, après résection de celui-ci. 25 La portion intérieure concave 4 est délimitée par une surface formée par cinq faces d'appui destinées à coopérer avec le fémur, à savoir une face centrale 6 délimitant la base du U, deux faces postérieure 7 et antérieure 8 délimitant les branches du U, et deux faces intermédiaires antérieure 9 et postérieure 11 reliant respectivement la face centrale 6 et les deux faces 30 postérieure 7 et antérieure 8. La face centrale 6 s'étend sensiblement perpendiculairement à l'axe fémoral mécanique du fémur lorsque le composant fémoral est positionné sur le fémur. La face centrale 6 est entièrement recouverte d'un premier 35 revêtement de titane pur rugueux et d'un second revêtement de phosphate de calcium, tel que de l'hydroxyapatite, disposé sur le premier revêtement. Le premier revêtement de titane pur de la face centrale présente une rugosité de surface de l'ordre de 20 microns et une porosité dont la taille des pores est supérieure à 100 microns. Le second revêtement de phosphate de calcium de la face centrale 5 présente une épaisseur comprise entre environ 50 et 90 microns. La face centrale 6 comprend deux plots d'ancrage tronconiques interne 12 et externe 13 s'étendant perpendiculairement à la face centrale 6. Les deux plots sont destinés à être reçus dans deux alésages ménagés dans le fémur perpendiculairement à la coupe fémorale distale. 10 Le plot d'ancrage 12 présente une hauteur d'environ 10 mm. Le plot externe 13 présente une hauteur d'environ 15 mm. Ces hauteurs des plots permettent d'assurer un guidage satisfaisant du composant fémoral durant son impaction sur le fémur. Chaque plot d'ancrage 12, 13 présente en outre une conicité 15 comprise entre environ 3° et 6° de manière à permettre la compression de l'os lors de la pénétration des plots dans les alésages correspondant. II doit être noté que le diamètre à la base de chaque plot est identique. II doit également être noté que les plots d'ancrage 12, 13 sont 20 lisses et ne sont pas recouverts d'un revêtement de titane pur, ni d'un revêtement de phosphate de calcium. La face postérieure 7 s'étend sensiblement parallèlement à l'axe diaphysaire fémoral lorsque le composant fémoral 2 est positionné sur le fémur. 25 La face postérieure 7 est entièrement recouverte d'un premier revêtement de titane pur rugueux et d'un second revêtement de phosphate de calcium, tel que de l'hydroxyapatite, disposé sur le premier revêtement. Le premier revêtement de titane pur de la face postérieure 7 présente une porosité inférieure à 20% et dont la taille des pores est inférieure 30 à 50 microns. Le second revêtement de phosphate de calcium de la face postérieure 7 présente une épaisseur comprise entre environ 40 et 60 microns. La face antérieure 8 s'étend dans un plan incliné à environ 3° par rapport à la face postérieure 7, et est recouverte, sur environ 50% de sa longueur à partir de son bord tourné vers la face centrale 6, d'un revêtement de 35 phosphate de calcium, tel que de l'hydroxyapatite. Les deux faces intermédiaires antérieure 9 et postérieure 11 s'étendent respectivement dans deux plans inclinés à environ 45° et 135° par rapport à la face centrale 6, et sont respectivement entièrement recouvertes d'un premier revêtement de titane pur rugueux et d'un second revêtement de phosphate de calcium, tel que de l'hydroxyapatite, disposé sur le premier revêtement. II doit être noté que les différents revêtements de titane pur sont des revêtements de titane pur de type T40 et sont déposés sur le composant fémoral à la torche plasma. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la forme d'exécution de ce système de commande, décrite ci-dessus à titre d'exemple, elle en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation. C'est ainsi notamment que les différents revêtements de titane pur pourraient être remplacés par des revêtements d'alliage de titane.15 REVENDICATIONS1. Composant fémoral prothétique (2) pour prothèse de genou à fixation biologique, comprenant une portion extérieure convexe (4) destinée à prendre appui sur un plateau tibial d'une prothèse de genou, et une portion intérieure concave (4) présentant une forme générale de U et destinée à être fixée à l'extrémité inférieure d'un fémur, après résection de celui-ci, la portion intérieure concave (4) étant délimitée par une surface formée par au moins trois faces d'appui destinées à coopérer avec le fémur, à savoir une face centrale (6) délimitant la base du U et deux faces postérieure (7) et antérieure (8) délimitant les branches du U, caractérisé en ce que les faces centrale (6) et postérieure (7) sont recouvertes d'un premier revêtement rugueux comprenant du titane et d'un second revêtement de phosphate de calcium, tel que de l'hydroxyapatite, disposé sur le premier revêtement. 2. Composant fémoral prothétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier revêtement de la face centrale (6) présente une rugosité de surface de l'ordre de 20 microns. 3. Composant fémoral prothétique selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le premier revêtement de la face centrale (6) présente une porosité dont la taille des pores est supérieure à 100 microns. 4. Composant fémoral prothétique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le second revêtement de phosphate de calcium de la face centrale (6) présente une épaisseur comprise entre environ 50 et 90 microns. 5. Composant fémoral prothétique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le premier revêtement de la face postérieure (7) présente une porosité inférieure à 20% et dont la taille des pores est inférieure à 50 microns. 6. Composant fémoral prothétique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le second revêtement de phosphate de calcium de la face postérieure (7) présente une épaisseur comprise entre environ 40 et 60 microns. 7. Composant fémoral prothétique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la face centrale (6) s'étend sensiblement perpendiculairement à l'axe fémoral mécanique du fémur lorsque le composant fémoral est positionné sur le fémur. 8. Composant fémoral prothétique selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la face postérieure (7) s'étend sensiblement parallèlement à l'axe diaphysaire fémoral lorsque le composant fémoral est positionné sur le fémur. 9. Composant fémoral prothétique selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la face antérieure (8) est recouverte, sur environ 40 à 60% de sa longueur à partir de son bord tourné vers la face centrale, d'un revêtement de phosphate de calcium, tel que de l'hydroxyapatite. 10. Composant fémoral prothétique selon l'une des revendications 10 1 à 9, caractérisé en ce que la face antérieure (8) s'étend dans un plan incliné à environ 3° par rapport à la face postérieure (7). 11. Composant fémoral prothétique selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la portion intérieure concave est délimitée par une surface formée par cinq faces d'appui successives comprenant la face 15 centrale (6), les deux faces antérieure (8) et postérieure (7), et deux faces intermédiaires antérieure (9) et postérieure (11) reliant respectivement la face centrale et les deux faces antérieure et postérieure. 12. Composant fémoral prothétique selon la revendication 11, caractérisé en ce que les deux faces intermédiaires antérieure (9) et 20 postérieure (11) sont respectivement recouvertes d'un premier revêtement comprenant du titane et d'un second revêtement de phosphate de calcium, tel que de l'hydroxyapatite, disposé sur le premier revêtement. 13. Composant fémoral prothétique selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la face centrale (6) comprend deux plots 25 d'ancrage interne (12) et externe (13) d'axes parallèles et s'étendant perpendiculairement à la face centrale. 14. Composant fémoral prothétique selon la revendication 13, caractérisé en ce que les deux plots sont tronconiques. 15. Composant fémoral prothétique selon l'une des revendications 30 13 et 14, caractérisé en ce que le plot interne (12) présente une longueur inférieure à celle du plot externe (13). 16. Composant fémoral prothétique selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que les différents revêtements comprenant du titane sont des revêtements de titane pur, de préférence de type T40.