Brevet FR2958534A1 — publié le 20111014

La présente invention se rapporte à une partie fémorale d'une prothèse totale de genou, ainsi qu'à une prothèse totale de genou comportant une partie fémorale 5 de ce genre. La partie fémorale est destinée à être fixée à l'extrémité distale d'un fémur. Elle comporte en général un, de préférence deux condyles, de forme, en section 10 dans le plan antéropostérieur, sensiblement circulaire, qui assure(nt) par rotation sur un plateau tibial d'une partie tibiale la flexion du genou. Outre un ou deux condyles, la partie fémorale comporte également une partie de trochlée dans laquelle est défini un chemin 15 trochléen, ce chemin ou gorge trochléenne étant un chemin tracé dans la surface extérieure de la partie trochlée et qui est suivi par une rotule, rotule qui centralise les forces développées par le quadriceps, augmente son bras de levier et transmet ses forces au tibia sans friction. 20 C'est par le déplacement de la rotule sur ce chemin trochléen que sont transmis les efforts fémoro-patellaire pendant la flexion. Ces efforts sont très importants, et on aimerait avoir à disposition une partie fémorale d'une prothèse de genou qui permette une transmission la 25 meilleure possible de ces efforts fémoro-patellaire, et notamment qui assure entre la rotule et la partie fémorale de la prothèse une congruence la plus grande possible pour ainsi éviter le plus possible tout risque de luxation pendant la flexion du genou. 30 On définit pour une partie fémorale une orientation de référence correspondant à un angle de flexion de 0° qui est la position ou orientation qu'a la prothèse, à l'état posé, lorsque le genou est tendu, c'est à dire non fléchi. La partie fémorale a une surface extérieure qui est définie dans chaque plan donné parallèle au plan antéropostérieur par une courbe constituée en général d'une succession d'arcs de cercle, cette courbe extérieure correspondant à l'ensemble des points les plus à l'extérieur de la prothèse dans le plan donné. Dans cette surface extérieure, dans la partie de trochlée, il est creusé un chemin trochléen qui forme une gorge ou une cuvette qui s'étend entre deux parois extérieure et intérieure, chacune des parois intérieure ou extérieure s'étendant jusqu'à un bord supérieur, ou ligne de crête, respectif intérieur ou extérieur et on définit la profondeur de la gorge en un point donné du trajet trochléen comme étant la différence de hauteur, en section transversale au niveau du point donné, entre celui des bords extérieur et intérieur le plus éloigné en terme de hauteur ou surplomb du fond de la gorge et le fond de la gorge. En particulier cette différence de hauteur se mesure le long de la droite qui est perpendiculaire à la tangente au chemin au point donné et qui est parallèle au plan antéropostérieur. Suivant l'invention, la partie fémorale, destinée à être fixée à l'extrémité distale d'un fémur, comportant un, de préférence deux condyles, et une partie de trochlée dans la surface extérieure de laquelle est défini un chemin trochléen qui forme une gorge qui s'étend entre deux parois extérieure et intérieure, chacune des parois intérieure ou extérieure s'étendant jusqu'à un bord supérieur, ou une ligne de crête, respectif intérieur ou extérieur, est caractérisée en ce que la profondeur de la gorge, mesurée le long de la droite qui est perpendiculaire à la tangente au chemin au point donné et qui est parallèle au plan antéropostérieur, est croissante depuis le bord antérieur d'extrémité de la partie fémorale, jusqu'à un point de profondeur maximale, puis décroît jusqu'à la fin de la partie de trochlée et le début du ou des condyles. Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, après le point de profondeur maximale, la profondeur décroît dans une zone de transition, puis est ensuite sensiblement constante jusqu'à la fin de la partie trochlée et le début du ou des condyles. Suivant un mode de réalisation préféré, le point de profondeur maximum se trouve en un point de la partie trochlée correspondant à un angle compris entre 30 et 50° par rapport à l'horizontale dans la position de référence. Suivant un mode de réalisation préféré, le chemin trochléen (le fond de la cuvette) est sensiblement en ligne droite depuis le bord antérieur jusqu'à un point correspondant sensiblement à l'intersection avec le plan horizontal dans la position de référence de la partie fémorale, puis s'étant suivant un cercle ayant un premier rayon R'1 depuis ce point correspondant à l'horizontale jusqu'au point correspondant à la profondeur maximale puis ensuite suivant un deuxième cercle de rayon R'2 jusqu'à la partie de condyle. Suivant un mode de réalisation préféré, la ligne de crête ou bord supérieur le plus haut par rapport au fond de la gorge, c'est à dire par rapport au chemin trochléen, est constituée d'un arc de cercle R1. Suivant le mode de réalisation préféré, dans la partie où le chemin trochléen est rectiligne, c'est-à-dire entre le bord antérieur et le point correspondant à l'intersection avec le plan horizontal dans la position de référence, l'une des crêtes de la partie de trochlée suit le rayon R1 tandis que de l'autre côté, notamment du côté externe, la crête est tronquée par un chanfrein pour ainsi diminuer le volume prothétique. Dans la zone à partir de laquelle le chemin de trochlée n'est plus rectiligne jusqu'au point où la profondeur de la trochlée est maximale, la trochlée et la crête la plus haute suivent des rayons respectifs R1 et R'1 qui ne sont pas concentriques, R1 étant inférieur à R'1. En outre, en section transversale, la crête extérieure a la forme d'un arc de cercle de rayon RS tandis que la gorge est constituée par un arc de cercle de rayon Rt et il est formé entre l'arc de cercle formant la partie de crête externe et l'arc de cercle de la cuvette Rt un point de rebroussement (les dérivées premières des deux courbes à gauche et à droite du point ne sont pas égales, c'est-à-dire qu'il n'y a pas tangence des deux courbes). Au niveau où la profondeur est maximale, la position du point d'inflexion correspond à une hauteur de 0,9P. Enfin, dans la zone de transition les rayons en coupe transversale des arcs de cercle formant les parties de crête et la gorge sont tangents au point où ils se rencontrent, formant un point d'inflexion. En outre, dans la zone de transition, les deux bords supérieurs extérieur et intérieur ont sensiblement la même hauteur. A titre d'exemple, on décrit maintenant un mode de 5 réalisation préféré de l'invention en se rapportant aux dessins dans lesquels : La figure 1 est une vue de côté d'une partie fémorale suivant l'invention, qui se trouve dans la 10 position de référence ; La figure 2 est une vue en coupe suivant le plan S1 de la figure 1 15 La figure 3 est une vue en coupe suivant le plan S2 de la figure 1 La figure 4 est une vue en coupe suivant le plan S3 de la figure 1 20 La figure 5 représente la courbe donnant la profondeur du chemin de trochlée en fonction de la position le long de la surface extérieure de la partie fémorale entre le bord antérieur et le bord postérieur ; 25 et La figure 6 représente une vue en perspective de la partie fémorale de la figure 1. 30 A la figure 1, il est représenté une partie fémorale suivant une vue de côté. La prothèse fémorale s'étend depuis un bord 1 antérieur jusqu'à un bord 2 postérieur. Elle est représentée telle qu'on la voit lorsqu'elle est posée entre un fémur et un tibia et que le porteur n'a pas le genou fléchi (flexion 0°). Il s'agit de la position de référence, ou verticale. La partie fémorale est constituée d'une partie de trochlée 3 et d'une partie 4 de condyle. Dans la partie 4 de condyle deux condyles 14 s'étendent parallèlement l'un à l'autre en étant séparés par un espace inter-condylien. Deux plots 5 font saillie d'une surface intérieure plane respective de chaque condyle (un seul est visible à la figure 1, l'autre étant caché par le plot visible) et sont destinés à aider à l'ancrage de la partie fémorale dans l'os du fémur. Les plots ont un axe vertical. Les condyles et l'espace inter-condylien s'étendent à partir du plan S3 jusqu'au bord 2 postérieur. Du côté antérieur du plan S3 jusqu'au bord 1 antérieur c'est la partie 3 de trochlée qui s'étend. La surface extérieure de chaque condyle est constituée de deux calottes sphériques en succession. Vue en coupe dans le plan de la figure 1, ces deux calottes 15 et 16 sphériques correspondent aux deux arcs de cercle de rayons R2 et R3 et de centres 02 et 03. La calotte 15 s'étend sur un angle compris entre 110 et 120° tandis que la calotte 16 s'étend sur un angle compris entre 80 et 90°. Le rayon R3 est plus petit que le rayon R2. Dans la surface extérieure de la partie 3 de trochlée, il est formé un chemin de trochlée sous la forme d'une gorge 6 qui s'étend du bord antérieur jusqu'au plan S3. Deux parties de crête 7 et 8 s'étendent de part et d'autre de la gorge 6 dont le fond forme un chemin de trochlée. A la figure 1, la vue de côté est la vue à partir du côté intérieur de sorte que les points les plus à l'extérieur à la figure par rapport à l'intérieur de la partie fémorale représentée à la figure 1 constituent la crête 7 externe qui s'étend, par rapport au fond de la gorge 6, à un niveau plus élevé que la crête 8 interne jusqu'au plan S2. La partie de trochlée peut être divisée en trois zones ou tronçons, à savoir une zone d'amorce, une zone de flexion et une zone de transition. La zone d'amorce s'étend depuis le bord 1 antérieur jusqu'au plan S1. La figure 2 représente la vue en coupe suivant le plan S1 de la figure 1. Le fond de la gorge 6 s'étend d'une crête 7 à l'autre 8 le long d'un arc de cercle (environ un quart de cercle) de rayon Rt (et de centre Ot). Sur le côté extérieur, la berge a été tronquée de manière à former un méplat 11 qui s'étend depuis le bord le plus à l'extérieur de la surface extérieure de la partie fémorale jusqu'à la crête extérieure 7. De l'autre côté la berge intérieure a la forme d'un arc de cercle de rayon R (et de centre O) dont le point le plus haut est la crête 8 intérieure. Le lieu des points centraux de la cuvette dans chaque plan de coupe entre le bord antérieur et le plan S1 s'étend suivant une droite rectiligne sensiblement verticale à la figure 1, à savoir faisant un angle de 7° avec la verticale. Cette droite rectiligne est orientée dans le sens de l'intérieur vers l'extérieur lorsque le chemin est parcouru du bas de la prothèse vers le haut. La profondeur de la gorge est de 2/3P dans le plan S1. Au bord antérieur, elle est sensiblement nulle. Le lieu des crêtes 7 lorsque l'on passe du bord antérieur jusqu'au plan S1 constitue un cercle de rayon R1 (et de centre 01). La partie fémorale comporte ensuite entre le plan S1 et le plan S2 une zone appelée zone de flexion dans laquelle le point central du fond de la gorge (le chemin de trochlée) suit dans le plan antéropostérieur un arc de cercle de rayon R'I. La profondeur de la gorge, c'est-à-dire la différence en hauteur entre le point central du fond de la gorge et la plus haute des crêtes 7 ou 8 mesurée dans la direction de la droite Dsi, Ds2 et Ds3 respective qui est perpendiculaire à la tangente au point central où s'effectue la mesure et qui est parallèle au plan antéropostérieur, va en croissant depuis le plan S1 jusqu'au plan S2. On passe ainsi en coupe dans le plan S2 d'une profondeur maximale de P à une profondeur en coupe dans le plan S1 qui n'est plus que de 2P/3. A la figure 3, la berge extérieure correspondant à la crête 7 n'est plus tronquée et est maintenant constituée d'un arc de cercle Rs (et de centre Os) de plus grand rayon que le rayon Rt du fond de la cuvette. Au point d'intersection entre le rayon Rt et le rayon Rs, le point désigné par la référence numérique 12 est un point de rebroussement, c'est-à-dire que la tangente en ce point au cercle Rs est orientée différemment par rapport à la tangente en ce point par rapport au cercle Rt. La position de ce point 12, dans le plan S2, correspond à une profondeur de 0,9P. Sur le côté intérieur, il y a continuité des tangentes des cercles de rayon Rt formant la cuvette et de rayon R formant la berge intérieure. Il existe ainsi un point de rebroussement comme le point 12 dans tous les plans en coupe équivalent au plan de la figure 3, entre le plan de coupe S1 (dans ce plan le point de rebroussement est la crête 7 elle même) jusqu'au plan de coupe S2. Ensuite, la partie de trochlée comporte une zone de transition entre le plan S2 et le plan S3. Dans cette zone de transition, la profondeur de nouveau diminue pour passer à 0,8 P au niveau du plan S3. Dans le même temps, il y a maintenant continuité entre les arcs de cercle formant respectivement la cuvette et les berges et en outre les berges extérieures (gauche à la figure) et intérieure (droite à la figure) ont maintenant des rayons sensiblement identiques et des hauteurs sensiblement identiques. Dans ce plan S3, la partie de trochlée se termine et les deux condyles s'étendent chacun mutuellement à distance en étant séparés par un espace inter-condylien. La zone d'amorce s'étend, entre le bord antérieur et le plan S1, sur une extension angulaire (le long de l'arc de cercle formé par la crête 7 de plus grande hauteur) comprise entre 5 et 15°, notamment sur 10°. La zone de flexion s'étend, entre les plans S1 et S2, sur une extension angulaire (le long de l'arc de cercle de rayon R'1 formé par le point central du fond de la gorge, c'est à dire le trajet trochléen, ou le long de l'arc de cercle de rayon R1 formé par la crête de plus grande hauteur) comprise entre 30 et 50°, notamment sur 39,5°. La zone de transition s'étend, entre les plans S2 et S3, sur une extension angulaire (le long de l'arc de cercle de rayon R1 formé par la crête 7 de plus grande hauteur) comprise entre 10 et 30°, notamment sur 20,5°. Le centre 01 de l'arc de cercle de rayon R1 correspondant à la crête 7 est plus bas et plus antérieur, dans la position de référence, que le centre 0'1 de l'arc de cercle du chemin trochléen dans la zone de flexion. A la figure 5 il est représenté la courbe donnant la valeur de la profondeur de la partie de trochlée mesurée suivant la droite D en chaque point du chemin depuis le bord antérieur jusqu'au plan de coupe S3 pour une partie fémorale suivant l'invention (en trait plein, intitulé "smooth tracking" ou "suivi ou flexion en douceur") et pour une partie fémorale de l'art antérieur (en pointillé, intitulé "chemin traditionnel"). L'angle indiqué correspond à l'angle formé par le rayon R1 lorsqu'il est mis en rotation par rapport au point central 01, en prenant comme référence de 0° la position du plan S1. La position du plan S2 correspond à environ 35 à 40° et la position du plan S3 correspond à un angle d'environ 60°. La profondeur reste ensuite constante, sachant qu'après S3 il n'y a plus de chemin de trochlée et que cette profondeur (environ 0,8 P soit dans l'exemple représenté environ 4,8 mm) correspond à l'épaisseur radiale des condyles. Dans la partie précédent la partie de transition, lors de la flexion, il y a congruence entre la partie de trochlée et la rotule, tandis que dans la partie qui suit la zone de transition, la liaison entre le fémur et le plateau tibial est assuré avec une congruence maximale. REVENDICATIONS1. Partie fémorale, destinée à être fixée à l'extrémité distale d'un fémur, comportant un, de préférence deux condyles (4), et une partie (3) de trochlée dans la surface extérieure de laquelle est défini un chemin trochléen qui forme une gorge qui s'étend entre deux parois extérieure et intérieure, chacune des parois intérieure ou extérieure s'étendant jusqu'à un bord supérieur (7, 8), ou une ligne de crête, respectif intérieur ou extérieur, caractérisée en ce que la profondeur de la gorge, mesurée le long de la droite (Dsi; Ds2 ; Ds3) qui est perpendiculaire à la tangente au chemin au point donné et qui est parallèle au plan antéropostérieur, est croissante depuis le bord (1) antérieur d'extrémité de la partie fémorale, jusqu'à un point de profondeur maximale, puis décroît jusqu'à la fin (S3) de la partie de trochlée et le début du ou des condyles. 2. Partie fémorale suivant la revendication 1, caractérisée en ce que, après le point(S2)de profondeur maximale, la profondeur décroît dans une zone de transition, puis est ensuite sensiblement constante jusqu'à la fin de la partie trochlée et le début du ou des condyles. 3. Partie fémorale suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le point de profondeur maximum se trouve en un point de la partie trochlée correspondant à un angle compris entre 30 et 50° par rapport à l'horizontale dans la position de référence. 4. Partie fémorale suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le chemin trochléen (le fond de la cuvette) est sensiblement en ligne droite depuis le bord antérieur jusqu'à un point correspondant sensiblement à l'intersection avec le plan horizontal dans la position de référence de la partie fémorale, puis s'étant suivant un cercle ayant un premier rayon R'1 depuis ce point correspondant à l'horizontale jusqu'au point correspondant à la profondeur maximale puis ensuite suivant un deuxième cercle de rayon R'2 jusqu'à la partie de condyle. 5. Partie fémorale suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la ligne de crête ou bord supérieur le plus haut par rapport au fond de la gorge, c'est à dire par rapport au chemin trochléen, est constituée d'un arc de cercle R1. 6. Partie fémorale suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que dans la partie où le chemin trochléen est rectiligne, c'est-à-dire entre le bord antérieur et le point correspondant à l'intersection avec le plan horizontal dans la position de référence, l'une des crêtes de la partie de trochlée suit le rayon R1 tandis que de l'autre côté, notamment du côté externe, la crête est tronquée par un chanfrein pour ainsi diminuer le volume prothétique. 7. Partie fémorale suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que dans la zone à partir de laquelle le chemin de trochlée n'est plus rectiligne jusqu'au point où la profondeur de la trochlée est maximale, la trochlée et la crête la plus haute suiventdes rayons respectifs R1 et R'1 qui ne sont pas concentriques, R1 étant inférieur à R'1. 8. Partie fémorale suivant la revendication 7, caractérisée en ce que, en section transversale, la crête extérieure a la forme d'un arc de cercle de rayon RS tandis que la gorge est constituée par un arc de cercle de rayon Rt et il est formé entre l'arc de cercle formant la partie de crête externe et l'arc de cercle de la cuvette Rt un point de rebroussement (les dérivées premières des deux courbes à gauche et à droite du point ne sont pas égales, c'est-à-dire qu'il n'y a pas tangence des deux courbes). Au niveau où la profondeur est maximale, la position du point d'inflexion correspond à une hauteur de 0,9P. 9. Prothèse du genou comportant une partie fémorale suivant l'une des revendications précédentes.