Brevet FR2928533A1 — publié le 20090918

Elément coupant pour outil de conformation d'une surface osseuse, et outil ainsi équipé. L'invention concerne le domaine des instruments chirurgicaux, et plus particulièrement les outils destinés à donner une conformation précise à une sur- face osseuse, par exemple préalablement à la pose d'une prothèse. Il doit être entendu que, par le terme � surface osseuse �, dans la suite de la description on désignera aussi bien une surface externe naturelle (par exemple une cavité cotyloïde du bassin recevant une tête fémorale ou la cavité glénoïde d'une omoplate recevant la tête humérale) qu'une surface interne à la- quelle le chirurgien a accès à la suite de la section d'une partie osseuse (par exemple la cavité médullaire d'un os long tel qu'un fémur ou un humérus, qui de-vient accessible après la section de la tête fémorale ou humérale en vue de la pose de l'élément fémoral ou huméral d'une prothèse de hanche ou d'épaule). Lors de la pose d'une prothèse de hanche, un préalable à la pose de l'implant cotyloïdien est la préparation par le chirurgien de la surface du cotyle naturel, de façon à lui conférer la forme la plus adaptée au maintien de l'implant. Cette étape est particulièrement importante notamment lorsqu'on utilise des implants qui sont mis en place purement par impaction (technique dite � press fit �), sans utilisation d'un matériau de scellement, et pour lesquels la forme de la cavité cotyloïdienne rectifiée doit être rigoureusement adaptée à celle de la face postérieure de l'implant pour assurer un maintien optimal de celui- ci après sa mise en place. Cette conformation du cotyle est réalisée par le chirurgien à l'aide d'une � fraise à cotyle �, c'est-à-dire d'un instrument pouvant être mis en rotation et qui porte à son extrémité un élément coupant amovible de manière à pouvoir être remplacé quand cela est nécessaire. Cet élément coupant est de forme générale hémisphérique, et présente des aspérités formant lames qui découpent la paroi du cotyle et la rectifient en lui donnant la forme et les dimensions désirées. Cet élément coupant est réalisé habituellement en un matériau unique tel que l'acier inoxydable. Cet élément coupant présente l'inconvénient d'être coûteux à réaliser, du fait qu'il est en un matériau onéreux et nécessite un usinage complexe lors de sa dernière étape de fabrication. De plus, il s'use progressivement lors son utilisation et perd donc de son efficacité. Il doit donc être remplacé régulièrement, à moins qu'il ne soit possible de le réusiner pour restaurer ses capacités de coupe. Un tel réusinage est de toute façon difficile, ne peut être pratiqué sur le site chirurgical et rend l'instrument inutilisable pendant une certaine période si un élément de re- change n'est pas immédiatement disponible. Et à la longue, ces réusinages peu-vent finir par modifier ses dimensions d'une façon inacceptable. Surtout, entre chaque utilisation de l'élément, il est nécessaire de le nettoyer, de le décontaminer et de le stériliser soigneusement, et de conserver ce caractère stérile jusqu'au bloc opératoire. La gestion de ces éléments coupants par le site hospitalier, afin de s'assurer de leur constante disponibilité dans des conditions adéquates, est donc complexe. Si elle est défaillante, cela peut conduire à déprogrammer une opération au dernier moment. Ce qui vient d'être dit s'applique de façon comparable à d'autres éléments d'instruments de préparation de surfaces osseuses, par exemple aux râpes de forme générale cylindrique utilisées pour conformer la cavité médullaire d'un fémur ou d'un humérus avant la pose de l'élément fémoral ou huméral d'une prothèse de hanche ou d'épaule, ou à des râpes planes. Le but de l'invention est de proposer des éléments coupants d'outils de conformation de surfaces osseuses ayant un coût de fabrication plus réduit que les éléments coupants existants, ainsi qu'une efficacité toujours optimale. A cet effet, l'invention a pour objet un élément coupant pour outil de conformation d'une surface osseuse, caractérisé en ce qu'il comporte : -une pluralité d'éléments formant lames en un matériau métallique, pour-vus chacun d'au moins une arête coupante ; - et un support réalisé dans un matériau différent de celui des éléments formant lames ; lesdits éléments formant lames étant intégrés au support lors de la fabrication de l'élément coupant. Ledit support peut être réalisé en polymère, en matière plastique ou en élastomère. Ledit support peut alors être réalisé par surmoulage autour desdits éléments formant lames. Ledit support peut être réalisé par soufflage, et on peut y implanter mécaniquement les éléments formant lames préalablement usinés. Lesdits éléments formant lames peuvent avoir une forme tubulaire et présenter un rebord coupant à au moins l'une de leurs extrémités. Le support peut présenter une cavité interne. Lesdits éléments formant lames peuvent être constitués par des billes abrasives. Lesdits éléments formant lames peuvent présenter sur leur surface ex-terne des aspérités et/ou des creux favorisant leur accrochage au support. La forme générale de l'élément coupant peut être hémisphérique et il est destiné à la conformation de cavités. La forme générale de l'élément coupant peut être cylindrique, conique, cylindro-conique ou de forme progressivement évasée. La forme générale de l'élément coupant peut être plane. L'invention a également pour objet un outil de conformation d'une surface osseuse, caractérisé en ce qu'il comporte à son extrémité un élément coupant amovible du type précédent. Comme on l'aura compris, l'invention consiste à réaliser l'élément coupant d'un outil de conformation d'une surface osseuse non plus sous forme d'une pièce monobloc, usinée de façon à lui procurer les aspérités formant lames assurant la découpe de la surface osseuse, mais sous forme d'une pièce multi-matériaux. La découpe de l'os est assurée par une série de pièces formant des aspérités sur la surface externe de l'élément, et présentant chacune à cet effet une arête coupante formant lame. Ces pièces sont réalisées en un matériau normalement métallique, identique ou comparable à ceux utilisés pour réaliser les éléments coupants monoblocs classiques, et sont intégrées, par exemple par surmoulage, à un matériau de base formant le restant de l'élément. Ce matériau de base doit être suffisamment rigide pour assurer le maintien des pièces coupantes, mais peut être d'un type moins coûteux que celui des pièces coupantes, par exemple un polymère tel que PMMA ou une matière plastique, voire en élastomère. Les éléments coupants peuvent être réalisés en grande série, par décolletage, avec des géométries relativement simples, et en utilisant une quantité de matière relativement faible, ce qui réduit le coût global des matières premières utilisées pour la fabrication de l'élément et les coûts liés à la fabrication des parties métalliques de l'élément. Quant au matériau de base constituant le support de ces éléments coupants, son coût matière est faible, et le surmoulage ou le soufflage qui permet optimalement de lui intégrer les éléments coupants est une opération simple et rapide à réaliser, ne nécessitant que des moules et une machine d'injection ne posant pas de problèmes particuliers de conception et de mise en oeuvre. De plus, le coût réduit de la fabrication de ces éléments rend envisageable de les concevoir comme des outils stériles à usage unique, ce qui présente comme avantages : - de garantir à chaque utilisation une qualité d'outil optimale et constante, sans nécessiter de réusinage périodique pour maintenir cette qualité ; -de supprimer les nettoyages, décontaminations et stérilisations pratiqués entre deux utilisations des éléments coupants habituels ; il suffit simplement, après la fabrication de l'élément selon l'invention, de le stériliser et de l'emballer, l'emballage pouvant n'être ouvert qu'au dernier moment sur le site opératoire ; après usage, l'élément est simplement mis au rebut ; cela facilite grandement la gestion du matériel du site opératoire car il est ainsi aisé de se rendre compte avant une opération si le matériel adéquat est disponible et en bon état de fonc-tionnement, et d'être assuré qu'il est parfaitement stérile. Afin de limiter encore les coûts de fabrication et d'améliorer le bilan écologique global de cette fabrication et de l'utilisation du dispositif selon l'invention, il est tout à fait possible de recycler partiellement les éléments usagés en détruisant leur matériau support, par exemple par chauffage ou passage dans un solvant, et en récupérant les éléments coupants. Ceux-ci sont ensuite renvoyés à un métallurgiste, et ils peuvent être refondus, notamment pour la fabrication du matériau constitutif d'éléments coupants neufs. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, donnée en référence aux figures annexées suivantes : - la figure 1 qui montre vu de face un exemple de dispositif selon l'invention, en l'occurrence une tête de forme générale hémisphérique destinée à être montée sur un outil de conformation d'un cotyle ; - la figure 2 qui montre un détail de la tête de la figure 1 en coupe selon Il- - la figure 3 qui montre cette même tête vue par en dessous en perspective de manière plongeante ; - la figure 4 qui montre vu par en dessous en perspective de manière plongeante un autre exemple de dispositif selon l'invention, constitué par une râpe cylindro-conique destinée à un dispositif de conformation de la cavité médullaire d'un os long ; - la figure 5 qui montre vue de profil une variante du dispositif de la figure 4, dont des détails sont représentés sur les figures 6 et 7, la figure 7 étant une coupe selon VII-VII d'un détail de la figure 6, qui est elle-même un détail grossi de la figure 5 ; - la figure 8 qui montre vu de dessus en perspective un autre exemple de dispositif selon l'invention, constitué par une râpe plane pour la conformation de la surface d'un os. Le premier exemple de dispositif selon l'invention représenté sur les figures 1 à 3 est un élément coupant 1 destiné à être monté à l'extrémité d'un organe d'entraînement, pour la conformation d'une cavité cotyloïde de bassin ou d'une cavité glénoïde d'omoplate. Il comporte, selon l'invention : - une série d'éléments formant lames 2 en un matériau métallique, en acier inoxydable par exemple, qui, dans l'exemple représenté, ont une forme générale cylindrique tubulaire, c'est-à-dire qu'ils présentent une cavité longitudinale 3 qui les traverse de part en part ; - et un support 4 rigide en polymère ou en une matière plastique par exemple le PMMA ou le PET, de forme générale hémisphérique, dans lequel les-dits éléments formant lames sont intégrés et solidement ancrés. Ce support 4 présente des moyens (non représentés) qui, de façon classique, lui permettent d'être fixé de manière amovible à l'extrémité d'un outil grâce auquel le chirurgien peut imprimer un mouvement de rotation au dispositif. Ces moyens sont adaptés à l'outil précis auquel l'élément coupant 1 est destiné. Notamment, la partie hémisphérique du support 4 peut être prolongée par une courte portion cylindrique qui dans certains cas facilitera la préhension du support 4 par l'outil. Cet outil, qui peut être mis en mouvement soit de manière uniquement ma- nuelle, soit également de manière motorisée, est d'un type connu en lui-même et ne nécessite pas d'être davantage décrit et d'être représenté. Si le support 4 est réalisé en une matière plastique transparente, le chirurgien a la possibilité de voir l'aspect de la surface découpée en cours d'opération, sans avoir à interrompre celle-ci et retirer l'outil de conformation, ce qui est un avantage supplémentaire par rapport à un élément coupant entièrement métallique. Comme on le voit notamment sur la figure 2, les éléments formant lames 2 sont conformés sur la périphérie de l'une de leurs extrémités de manière à pré- senter un rebord 5 coupant, constituant la partie fonctionnelle de l'élément formant lame 2 et apte à découper la paroi osseuse de la cavité cotyloïde du patient lors-que l'élément coupant 1 est placé dans la cavité et mis en rotation. Les éléments formant lames 2 sont disposés dans le support 4 de façon à ce que : - leurs rebords coupants 5 émergent de la surface externe 6 du support 4 sur au moins une portion de leur périmètre, et en définissant une enveloppe sensiblement en forme de calotte hémisphérique dont la courbure correspond à la courbure que le chirurgien souhaite conférer à la cavité cotyloïde du patient traité ; - leurs axes longitudinaux X-X sont orientés pour que les rebords cou- pants 5 puissent attaquer la paroi osseuse selon un angle de coupe leur conférant une bonne efficacité dans leur fonction ; - les axes longitudinaux X-X des divers éléments formant lames 2 intersectent la surface externe 6 du support selon une ligne générale hélicoïdale 7, et sont en nombre suffisant pour que lors de l'opération de découpe, l'ensemble de la surface de la cavité cotyloïde puisse être attaqué par les rebords coupants 5 et présenter, en fin d'opération, une surface sphérique aussi régulière que possible, permettant dans de bonnes conditions l'insertion de l'implant cotyloïdien de la pro-thèse de hanche ou d'épaule et son maintien. Ces diverses caractéristiques géométriques se retrouvent sur les élé- ments coupants classiques monoblocs et ne sont pas en elles-mêmes originales. Il n'est donc pas nécessaire de les décrire davantage. Comme on l'a dit, l'originalité de l'invention réside dans le fait de réaliser les seules parties fonctionnelles de l'élément coupant 1 dans un matériau métalli- que onéreux à préparer et à usiner, la partie 4 les supportant étant réalisée dans un matériau à faible coût. La forme des éléments formant lames 2 pourrait être autre que cylindrique tubulaire, l'essentiel étant que chacun d'entre eux présente au moins une arête coupante Mais un avantage important de cette configuration tubulaire (qui n'est d'ailleurs pas forcément cylindrique mais pourrait être tronconique ou autre) est que si, comme dans l'exemple représenté, elle est couplée à un support 4 présentant lui-même après le surmoulage une cavité interne 8 laissée libre, au moins en partie, après la fixation de l'élément 1 sur l'outil de conformation de la cavité coty- loïde, les copeaux d'os résultant de la conformation ont la possibilité d'être évacués à travers les cavités 3 des éléments formant lames 2. Ils se retrouvent donc emprisonnés dans la cavité 8 du support 4 et ne gênent pas le déroulement de la suite de la conformation. On peut prévoir également qu'en cours même de l'opération ils puissent être extraits de la cavité 8 du support 4 par un dispositif d'aspiration connecté à l'outil de conformation. Pour fabriquer l'élément coupant 1 selon l'invention, une méthode simple et efficace consiste à usiner par décolletage les éléments formant lames 2 et à les disposer sur un support leurs conférant les emplacements et orientations désirés. Puis on réalise sur eux un surmoulage de la matière plastique constituant le sup- port 4, de manière à les y intégrer. Cela peut être réalisé d'une manière parfaite-ment classique pour l'homme du métier, au moyen d'une machine d'injection comportant un moule de forme adéquate. Il faut simplement éviter que lors du surmoulage, de la matière plastique ne pénètre dans les cavités 3 des éléments formant lames 2 et ne les bouche, à moins qu'après la solidification complète du support 4 on ne procède à un débouchage des cavités 3. Une autre méthode pour fabriquer l'élément coupant 1 consiste à réaliser par soufflage d'un matériau polymère (tel que le PET) le support 4, puis à y implanter mécaniquement les éléments formant lame 2 préalablement usinés. Pour assurer un bon ancrage des éléments formant lames 2 dans le sup- port 4, il est conseillé de leur conférer sur leur surface externe des aspérités et/ou des creux, autour de ou dans lesquels la matière plastique constituant le support 4 se solidifie. Dans l'exemple représenté, on a ainsi ménagé (voir la figure 2) sur la surface externe de chaque élément formant lame 2 une protubérance annulaire 9 de section triangulaire. Celle-ci empêche les éléments formant lames 2 de glisser dans le support 4 selon leur axe longitudinal X-X. On pourrait prévoir, en plus, d'autres éléments, par exemple des aspérités ou des cannelures longitudinales, qui empêcheraient un glissement en rotation des lames. Avantageusement, lors de la fabrication des éléments formant lames 2, on peut conférer à ceux-ci une forme complètement symétrique, notamment en ménageant un rebord coupant 5 à chacune de leurs extrémités. Cela permet de simplifier le processus de fabrication de l'élément 1, en ce que l'opérateur ou la machine assurant la mise en place des éléments formant lames 2 sur leur support avant le surmoulage ou le soufflage du support 4 n'a pas à se préoccuper du sens dans lequel il faut disposer les éléments formant lames 2. L'invention peut également s'appliquer à d'autres types d'outils de conformation de surfaces osseuses. Ainsi, la figure 4 montre un râpe 10 de forme générale tronconique dans sa partie supérieure 11 et de forme générale cylindrique dans sa partie inférieure 12. Elle est destinée à conformer la cavité médullaire d'un os long et est utilisable préalablement à la pose de l'élément fémoral ou huméral d'une prothèse de hanche ou d'épaule. Là encore, elle est destinée à être montée à l'extrémité d'un outil manuel ou motorisé qui va lui conférer un mouvement de rotation. Les moyens d'accrochage de la râpe 10 à cet outil n'ont pas été représentés ; ils sont, là encore, d'un type parfaitement classique, dépendant de la conformation exacte de l'outil auquel la râpe est destinée. Les principes de fonctionnement et de fabrication de cette râpe 10 sont identiques à ceux de l'élément coupant 1 des figures 1 à 3. En particulier le support 4 en matière plastique présente dans l'exemple repré- senté une cavité interne 8 recevant les copeaux découpés par les éléments for- mant lames 2 de forme tubulaire. Bien entendu, si on ne désire pas conférer à la cavité osseuse une forme tronconique dans sa partie supérieure, on peut utiliser une râpe similaire comportant uniquement une portion cylindrique 12. Inversement, si on désire conférer à la cavité osseuse une forme tronconique sur toute sa longueur, on peut utiliser une râpe similaire comportant uniquement une portion tronconique 11. La figure 5 montre une variante 13 de la râpe 10 de la figure 4, qui en diffère sur les points suivants : - sa forme générale est plus complexe et ne présente pas de stricte symétrie de révolution ; elle est sensiblement rectiligne sur l'un 14 de ses bords verticaux, et tend à s'évaser progressivement lorsqu'on se rapproche de sa partie supérieure ; elle tend ainsi à mieux épouser la forme naturelle initiale de la cavité médullaire, ce qui facilite sa conformation en vue de la pose de l'implant fémoral ou huméral ; avec cette râpe, la cavité médullaire est conformée non par une rotation de la râpe, mais par des mouvements rectilignes rapides d'amplitude limitée ; - comme on le voit mieux sur les figures 6 et 7, les éléments coupants 15 ne sont plus cylindriques perforés mais pleins, et dans l'exemple représenté, pré- sentent un rebord coupant 16 saillant, de forme concave. Dans une autre variante, ces éléments coupants sont constitués par des billes abrasives émergeant de la surface du support. Ces billes abrasives agissent donc chacune comme un élément formant lame pourvu d'une multiplicité d'arêtes coupantes. De même, la figure 8 montre une râpe 17 dont le support 4 a une forme générale plane, et que le chirurgien peut déplacer selon la flèche 18 sur la surface externe d'un os pour conférer à une portion de celle-ci une forme plane, par exemple pour la préparer à la pose d'une plaque. Une autre variante de l'invention consiste à conférer au matriau du sup- port 4 une certaine souplesse, par exemple en le réalisant en élastomère. De cette façon, on peut faciliter la conformation de la surface osseuse en la rendant plus progressive, le support 4 tendant davantage à épouser la forme initiale de la sur-face que s'il était en un matériau très rigide. Pour un outil de conformation d'une cavité cotyloïde, un outil souple peut être utilisé dans une première étape de la conformation pour assurer un dégrossissage de celle-ci. Pour un outil de conformation d'un canal médullaire ou d'une surface externe, elle permet de faciliter les premières étapes de la conformation en ce que l'outil épouse mieux les irrégularités initiales de ladite surface. Les éléments coupants 2 peuvent par exemple avoir un diamètre de 0,5 à 5mm. Le support 4 peut avoir un diamètre de 18mm (pour la médecine vétérinaire) à 65mm. REVENDICATIONS 1.- Elément coupant (1, 10, 13) pour outil de conformation d'une surface osseuse, caractérisé en ce qu'il comporte : - une pluralité d'éléments formant lames (2) en un matériau métallique, pourvus chacun d'au moins une arête coupante (5, 16) ; - et un support (4) réalisé dans un matériau différent de celui des éléments formant lames (2) ; lesdits éléments formant lames (2) étant intégrés au support (4) lors de la fabrication de l'élément coupant. 2. Elément coupant (1, 10, 13) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit support (4) est réalisé en polymère, en matière plastique ou en élastomère. 3. Elément coupant (1, 10, 13) selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit support (4) a été réalisé par surmoulage autour desdits éléments formant lames (2). 4. Elément coupant (1, 10, 13) selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit support (4) a été réalisé par soufflage, et en ce qu'on y a implanté mécaniquement les éléments formant lames (2) préalablement usinés. 5. Elément coupant (1, 10, 13) selon l'une des revendications 1 à 4, ca-ractérisé en ce que lesdits éléments formant lames (4) ont une forme tubulaire et présentent un rebord coupant (5) à au moins l'une de leurs extrémités. 6. Elément coupant (1, 10) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le support (4) présente une cavité interne (8). 7. Elément coupant (1, 10, 13) selon l'une des revendications 1 à 4, ca-ractérisé en ce que lesdits éléments formant lames sont constitués par des billes abrasives. 8. Elément coupant (1, 10, 13) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lesdits éléments formant lames (2) présentent sur leur surface externe des aspérités et/ou des creux favorisant leur accrochage au support (4). 9. Elément coupant (1) selon l'une des revendication 1 à 8, caractérisé en ce que sa forme générale est hémisphérique et est destiné à la conformationde cavités cotyloïdes. 10. Elément coupant (10) selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que sa forme générale est cylindrique, conique, cylindro-conique ou de forme progressivement évasée, et est destiné à la conformation de cavités médul- laires d'os longs. 11. Elément coupant (13) selon l'une des revendications 1 à 5 et 7 ou 8, caractérisé en ce que sa forme générale est plane. 12. Outil de conformation d'une surface osseuse, caractérisé en ce qu'il comporte à son extrémité un élément coupant amovible (1, 10, 13) selon l'une des revendications 1 à 11.