Brevet FR2938180A1 — publié le 20100514

La présente invention concerne un système d'aide ou d'assistance à la pose d'une prothèse totale de genou (PTG). ARRIERE PLAN DE L'INVENTION La mise en place d'une prothèse totale du genou doit satisfaire un certain nombre d'exigences qui sont notamment la restauration de l'alignement en extension des trois points que sont le centre de la rotule de la hanche, le centre du genou et le centre de la cheville, la stabilité en flexion et en extension de l'articulation et un placement correct du système extenseur (glissement harmonieux de la rotule dans la gorge patellaire de la prothèse). Les défauts de positionnement en rotation du com- posant fémoral de la prothèse par rapport au composant tibial induisent des déséquilibres ligamentaires et des défauts cinématiques fémoro patellaires. Les PTG actuellement disponibles proposent une instrumentation qui n'empêche pas ces malpositions dont la fréquence varie entre 10 et 30 % des cas. La littérature spécialisée sur cette question considère de manière majoritaire que la ligne qui passe par les épicondyles (transépicondylienne) constitue une approximation acceptable de l'axe géométrique de l'articulation fémur / tibia. Cette ligne pourrait constituer une référence intéressante pour la reconstruction de l'articulation. Il est cependant très difficile de l'acquérir avec précision pendant la phase opératoire pour pouvoir en constituer une donnée exploitable par un système d'intervention chirurgicale assistée par ordinateur. Certains praticiens considèrent que cet axe forme un angle moyen de 3° avec la ligne intercondylienne et appliquent cette rotation systématique (vers l'extérieur) au composant fémoral de la prothèse. Il s'avère que cette approche n'est pas satisfaisante car la valeur de cet an- gle est très dispersée d'un sujet à l'autre pour qu'une valeur moyenne appliquée systématiquement soit un bon compromis. En outre, l'inventeur a constaté que l'articulation à restaurer est bien souvent le siège de contraintes et d'efforts qui ont conduit au fil du temps à des déformations ou des déplacements non négligeable relatifs des tibia et fémur, notamment en rotation, qui influencent la cinématique de l'articulation. Des acqui- sitions par imagerie de cette géométrie et cinématique ne rendent pas toujours compte de ces déformation ou dépla- cements dont on constate l'existence en cours d'intervention alors que le jeu du système ligamentaire sur la géométrie et la cinématique de l'articulation a été modifié. Il s'ensuit qu'une assistance informatique de l'acte chirurgical fondée sur ces acquisitions pré-opératoires n'est pas tout à fait à même de conduire à une bonne restauration. Il existe aujourd'hui un besoin mal satisfait d'aide au placement correct des deux éléments prothétiques d'une prothèse totale de genou, respectivement sur le fémur et le tibia pour que la cinématique fémoro patellaire soit la plus harmonieuse possible et pour que l'équilibre ligamentaire de l'articulation soit respecté tant en extension qu'en flexion. C'est un des buts de l'invention que d'offrir au chirurgien un système d'assistance à la pose de ces deux éléments conduisant à une reconstruction de l'articulation du genou dans laquelle les malpositions en rotation des composants de la prothèse sont évitées. OBJET DE L'INVENTION A cet effet, l'invention est partie de différents travaux pour pouvoir identifier un référentiel qui soit commun au tibia et au fémur et qu'il est aisé de définir pendant l'intervention à l'aide d'une procédure d'acquisition de la géométrie des extrémités fémorales et tibiales articulées. C'est alors dans ce référentiel commun qu'un programme de coupes osseuses est proposé pour obtenir un équilibre ligamentaire de l'articulation pro- thésée et un fonctionnement optimisé du système extenseur naturel en coopération avec les éléments de la prothèse. BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION La présente invention a donc pour objet un système d'aide ou d'assistance à la pose d'une prothèse to- tale de genou sur un patient, comportant un appareil de navigation pour chirurgie orthopédique comprenant: - une unité informatique de traitement d'informations, - des moyens d'observation d'une partie détermi- née de l'espace, - des moyens de marquage d'un ou plusieurs objets logés dans cet espace, reconnus et repérés par les moyens d'observation dans ledit espace pour constituer des moyens d'acquisition de données pour l'unité informati- que, - des moyens d'affichage de données ou d'informations acquises par l'unité informatique et/ou enregistrées dans celle-ci et/ou calculées par celle-ci et - des moyens de commande de l'unité informatique, caractérisé en ce que les moyens d'acquisition transmettent à l'unité informatique trois relevés correspondant respectivement au bord interne de la tubérosité tibiale antérieure, au centre des épines tibiales et au pied du ligament croisé postérieur (définissant la ligne dite d'Akagi) et en ce que cette unité informatique dé-termine à partir de ces relevés et de celui du centre de l'articulation de la cheville un plan de référence dont toute perpendiculaire est parallèle à la ligne transépicondylienne. Le chirurgien dispose alors d'un référentiel uni- que pour le tibia et pour le fémur puisqu'à partir de relevés reproductibles, fiables et précis effectués sur le tibia, il connaît la direction de l'axe théorique de rotation du tibia par rapport au fémur. La technique chirurgicale reste par ailleurs pratiquement identique à celle aujourd'hui couramment pratiquée à l'ide d'un système de navigation (chirurgie naviguée). En effet, le chirurgien procède à la résection tibiale à la hauteur qu'il choisit en tenant compte notam- :LO ment des propositions du système élaborées à partir des relevés effectués pendant l'intervention. Il met en place en suite un fantôme du plateau de l'embase tibiale qui doit recevoir le plateau mobile de sorte que, quand le chirurgien estime que ce plateau est dans sa position op- 15 timale - par exemple lorsqu'il estime que la couverture osseuse par cette embase est satisfaisante, il (ou l'appareil de navigation) peut apprécier l'angle que forme avec le plan de référence, la ligne transversale médiane qui partage l'embase en deux demi embases égales 20 et qui correspond à la projection sur cette embase de la ligne qui représenterait la ligne d'Akagi du plateau de polyéthylène. Cet angle lui donnera la valeur de l'angle de rotation qu'il doit donner au composant fémoral de la prothèse. Ainsi, l'axe transépicondylien de 25 l'articulation prothésée sera-t-il perpendiculaire au plan de référence fourni par le système d'assistance selon l'invention. Il pourra alors procéder aux coupes osseuses du fémur qui seront toutes perpendiculaires à ce plan de ré- 30 férence donc parallèles à l'axe transépicondylien. Le chirurgien procédera ensuite aux ajustements médio-latéraux du composant fémoral nécessaires au respect de la trajectoire anatomique de la rotule dans la gorge trochléerine de la partie patellaire de la prothèse. 35 Il s'ensuit que l'équilibre ligamentaire de l'articulation prothésée est respecté et que la position de la partie çatellaire de l'implant fémoral peut être adaptée simplement à la trajectoire naturelle de la rotule. Le chirurgien pourra simuler toutes ces coupes avec le système d'assistance de l'invention et simuler la mise en place d'implants connus. Il constatera que, tant pour l'implant tibial dont le centre sera contenu dans le plan de référence que pour l'=implant fémoral, parfois, 1.0 pour satisfaire le système d'assistance selon :L'invention, il peut être amené à placer ces composants dans des positions telles que la couverture osseuse obtenue sera différente de celle à laquelle il est habitué et peut--être inacceptable. 15 C'est pourquoi l'invention conduira vraisemblablement à la conception d'une nouvelle génération d'implants qui présenteront une dissymétrie beaucoup plus accentuée que celle qu'ils présentent actuellement. D'autre3 caractéristiques et avantages de 20 :L'invention ressortiront de la description donnée ci- après d'un exemple de réalisation de l'invention. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Il sera fait référence aux dessins annexés parmi lesquels . 25 - la figure 1 est une vue schématique du système mis en oeuvre selon l'invention - la figure 2 est une vue de dessus schématique d'un genou en extension sur laquelle on a représenté la trace du plan de référence déterminé par le système 30 d'assistance de l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En se reportant à la figure 1, la station de navigation représentée comporte une unité informatique 1 en façade de laquelle est disposé un écran d'affichage 2. 35 Cette unité est solidaire d'un bâti 3 qui, dans le cas de la figure, comporte deux cadres latéraux 3a et 3b formant en partie inférieure, les pieds de la station et en partie supérieure, des poignées pour son transport. Ces cadres latéraux sont reliés entre eux et à une colonne 4 télescopique située à l'arrière de l'unité informatique 1, représentée dans son état de service. Au sommet de cette colonne, la station de navigation comporte une uni-té 5 d'observation d'un champ opératoire sous la forme d'un boîtier 6 relié à la colonne 4 par une articulation du genre rotule. L'orientation du boîtier 6 par rapport à la colonne 4 est effectuée au moyen de poignées 7 de réglage qui permettent au chirurgien d'orienter le boîtier 6 dans la direction qui l'intéresse et, au moyen d'organes appropriés 8, qui actionnés permettent de déverrouil- ler l'articulation et qui, au repos, la verrouille l'orientation du boîtier une fois réglée. Pour aider à cette orientation, le boîtier 6 comporte un émetteur 9 de faisceau laser formant pointeur. Aux extrémités latérales du boîtier 6, les moyens d'observation du champ opératoire possèdent des émetteurs récepteurs de télémétrie infrarouge 10 grâce auxquels tout objet placé dans le champ d'observation est reconnu et repéré. Cette reconnaissance et ce repérage sont obtenus de manière connue grâce à des marqueurs qui sont solidaires de l'objet, ces marqueurs étant constitués par exemple par des réflecteurs sphériques des signaux infrarouges émis par les moyens d'observation 5. Un palpeur 20 avec une poignée de manipulation 21 et une pointe active 22 est équipé de trois réflecteurs infrarouges fixes 23, 24 et 25. Lorsque ces réflecteurs 23, 24 et 25 sont dans le champ d'observation de la station de navigation, l'unité informatique connaît les coordonnées de la pointe 22 dans le repère de ce champ. S'il s'agit, dans le programme de navigation, d'une rou- 7 fine d'acquisition des coordonnées d'un certain nombre de points pour par exemple définir la forme et la position d'un os ou d'un membre dans le champ observé, il convient Lorsque chacun de ces points sont contactés par le pointe 22, d'en relever les coordonnées au moyen d'une commande particulière de la station de navigation. Grâce à cette station, le système de l'invention peut relever toues les données dont il a besoin pour dé-terminer un plan de référence unique, celui représenté à la figure 2. Comme dans toute pose de prothèse assistée par un système de navigation, Le centre de la hanche est calculé par des mouvements de circumduction du membre. La détermination du centre de la cheville est faite par l'acquisition d'un point sur la malléole interne et d'un point sur la malléole externe. Le centre CG du genou est au début déterminé par le centre des épines tibiales. On procède également au relevé de la géométrie du plateau supérieur du tibia T et de trois points spécifi- ques pour le système de l'invention : - le bord interne 30 de la tubérosité antérieure de ce dernier TTA, - le centre CG du genou qui est le centre des épines tibiales et - le pied P du ligament croisé postérieur. On dispose ainsi de l'orientation antéropostérieure du plan de référence unique PR qui passe par ces trois points e: coupe la partie supérieure du tibia T selon une trace L, appelée ligne d'Akagi. Ce plan passera, également, par l'articulation de la cheville. L'anatomie veut. que ce plan passe également par l'articulation de la hanche, aux ajustements près qui sont de l'initiative du chirurgien et sur lesquels il intervient en choisissant l'épaisseur du plateau de polyéthylène interposé entre chaque condyle de la pièce fémorale et la pièce tibiale. On constate que ce plan PR est perpendiculaire à la ligne L' (transépicondylienne) qui passe par les épi-condyles EP1 et EP2 du fémur F. REVENDICATIONS1. Système d'assistance à la pose d'une prothèse totale de genou sur un patient, comportant un appareil de navigation pour chirurgie orthopédique comprenant: - une unité informatique (1) de traitement d'informations, - des moyens d'observation (5) d'une partie dé-terminée de l'espace, - des moyens de marquage (23,24,25) d'un ou plu-sieurs objets logés dans cet espace, reconnus et repérés par les moyens d'observation (5) dans ledit espace pour constituer des moyens d'acquisition de données pour l'unité informatique, - des moyens d'affichage (2) de données ou d'in-formations acqu:_ses par l'unité informatique et/ou enregistrées dans celle-ci et/ou calculées par celle-ci et -des moyens de commande de l'unité informatique, caractérisé en ce que l'unité informatique (1) comporte des moyens de traitement de trois relevés réalisés par les moyens d'acquisition, correspondant respectivement au bord Interne (30) de la tubérosité tibiale antérieure (TTA), au centre (CG) des épines tibiales et au pied (P) du ligament croisé postérieur (définissant la ligne (L) dite d'Akagi) et du relevé du centre de l'articulation de la cheville, pour déterminer un plan (PR) de référence dont toute perpendiculaire est parallèle a la ligne transépicondylier_ne (L').