Brevet FR2986961A1 — publié le 20130823

La présente invention concerne un implant orthopédique, tel qu'un cotyle pour prothèse de hanche. Par ailleurs, la présente invention concerne un procédé, pour fabriquer un implant orthopédique, tel qu'un cotyle 5 pour une prothèse de hanche. La présente invention trouve notamment application dans le domaine de la chirurgie réparatrice et de l'orthopédie, en particulier pour la fabrication de prothèses de hanche. US5024670 décrit un implant orthopédique et son procédé de 10 fabrication. L'implant comporte un substrat polymère présentant une surface externe destinée à être solidarisée à un tissu osseux. La surface externe est couverte par des particules de titane de taille relativement grande, car leur granulométrie est comprise entre 177 pm et 250 pm. Cependant, comme cette grande taille des particules de titane 15 induit une distribution des particules qui n'est pas uniforme sur la surface externe. En effet, le dépôt de ces grandes particules génère des interstices de dimensions très variables. Par conséquent, la croissance osseuse inefficace sur une telle surface externe réalise un mauvais accrochage de l'os, ce qui réduit la durée de service de la prothèse. 20 La présente invention vise notamment à résoudre, en tout ou partie, les problèmes mentionnés ci-avant. A cet effet, l'invention a pour objet un implant orthopédique, tel qu'un cotyle pour prothèse de hanche, l'implant orthopédique comportant au moins un substrat qui comprend au moins un matériau plastique polymère et 25 qui présente une surface externe destinée à être solidarisée à un tissu osseux, ladite surface externe étant partiellement couverte par des particules d'au moins un matériau métallique comprenant du titane ; l'implant orthopédique étant caractérisé en ce que lesdites particules comprennent des particules primaires et des particules 30 secondaires, les particules primaires présentant une granulométrie s'étendant substantiellement entre 180 pm et 600 pm, de préférence entre 200 pm et 500 pm, les particules secondaires présentant une granulométrie s'étendant substantiellement entre 70 pm et 145 pm, de préférence entre 90 pm et 125 pm, les particules primaires et les particules secondaires étant 35 distribuées de manière relativement uniforme sur la surface externe. En d'autres termes, la surface externe est couverte de petites particules et de grandes particules. Ainsi, un tel recouvrement permet d'augmenter, voire de maximiser, le taux de recouvrement et la quantité d'interstices, donc de 5 favoriser la croissance osseuse et l'accrochage du tissu osseux, ce qui conduit à une longue durée de service de la prothèse. Dans la présente demande, le terme « granulométrie » fait référence à la taille des particules ou « grains ». La granulométrie est caractérisée de manière usuelle par un spectre granulométrique 10 caractéristique d'une distribution numérique des particules d'un ensemble en fonction de la dimension de chaque particule. Selon une variante de l'invention, la surface externe peut être partiellement couverte par d'autres particules, métalliques ou non, et présentant une granulométrie distincte, par exemple intermédiaire entre celles 15 des particules primaires et secondaires. Ainsi, ces autres particules permettent de s'adapter à des zones ayant des densités osseuses différentes. Selon un mode de réalisation de l'invention, ledit matériau plastique polymère est sélectionné dans le groupe constitué d'un 20 polyéthylène (PE), d'un d'un polyéthylène à très haut poids moléculaire (UHMW-PE), d'un polyéthylène hautement réticulé (XLPE), d'un polyéthylène vitaminé E, d'un polyuréthane et d'un polyétheréthercétone (PEEK). Ainsi, un tel matériau plastique polymère permet de réaliser un substrat biocompatible, léger et résistant mécaniquement et chimiquement. 25 Selon un mode de réalisation de l'invention, le ou chaque matériau métallique est sélectionné dans le groupe constitué du titane pur, d'un alliage de titane de chrome, de cobalt et d'acier inoxydable tel que l'acier 316LVM. Ainsi, un tel matériau métallique permet de favoriser 30 l'accrochage des tissus osseux croissant autour de la surface externe. Selon un mode de réalisation de l'invention, les particules primaires et les particules secondaires sont composées du même matériau métallique. Ainsi, de telles particules primaires et particules secondaires 35 peuvent être mises en oeuvre de la même manière, par exemple à la même température et/ou à la même pression. Selon un mode de réalisation de l'invention, la superficie de la partie de la surface externe qui n'est pas couverte par lesdites particules représente entre 15% et 30%, de préférence entre 20% et 25%, de la superficie totale de la surface externe. En d'autres termes, le taux de couverture de la surface externe par le matériau métallique est compris entre 60% et 80%, de préférence entre 65% et 75%. Ainsi, un tel taux de couverture permet l'accrochage et la croissance de nombreux tissus osseux, ce qui n'est pas le cas lorsque les particules métalliques sont trop petites et induisent un taux de couverture trop élevé. Selon une variante de l'invention, les interstices primaires entre particules primaires ont des superficies approximativement égales. Ainsi, de tels interstices permettent l'implantation des particules secondaires, plus petites, ce qui garantit des distributions uniformes des particules primaires et secondaires sur la surface externe. Dans la présente demande, le terme « approximativement égales » indique par exemple que le les superficies des interstices primaires varient de plus ou moins 20% par rapport à leur médiane. Selon un mode de réalisation de l'invention, le nombre de 20 particules primaires représente sensiblement entre 5% et 50%, de préférence entre 10% et 30%, de la somme du nombre de particules primaires et du nombre de particules secondaires. La somme du nombre de particules primaires et du nombre de particules secondaires correspond globalement au nombre total de particules. 25 Ainsi, de telles proportions de particules primaires et secondaires permettent de réaliser une croissance osseuse dense et uniforme. Corollairement, le nombre de particules secondaires représente sensiblement entre 95% et 50%, de préférence entre 70% et 30%, de la 30 somme du nombre de particules primaires et du nombre de particules secondaires. Selon un mode de réalisation de l'invention, la surface externe a globalement la forme d'une portion sphéroïdale, de préférence la forme d'une demi-sphère. Ainsi, une surface externe hémisphérique permet de réaliser un accrochage isotrope, c'est-à-dire un accrochage résistant à des efforts exercés suivant différentes directions. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'implant orthopédique comporte un seul substrat monobloc. Ainsi, un tel substrat monobloc est relativement aisé à réaliser. Par ailleurs, la présente invention a pour objet un procédé, pour fabriquer un implant orthopédique, tel qu'un cotyle pour une prothèse de hanche, l'implant orthopédique comprenant au moins un matériau plastique polymère présentant une surface externe destinée à être solidarisée à un tissu osseux, le procédé comprenant les étapes : - chauffer ladite surface externe à une température de ramollissement du matériau plastique polymère, le substrat étant de préférence placé dans un moule ; - couvrir partiellement ladite surface externe par des particules primaires d'au moins un matériau métallique comprenant du titane, les particules primaires présentant une granulométrie s'étendant substantiellement entre 180 pm et 600 pm, de préférence entre 200 pm et 500 pm, les particules primaires étant distribuées de manière relativement uniforme sur la surface externe ; - presser une matrice chauffée contre la surface externe, de façon à solidariser les particules primaires à la surface externe ; - couvrir partiellement ladite surface externe par des particules secondaires d'au moins un matériau métallique comprenant du titane, les particules secondaires présentant une granulométrie s'étendant substantiellement entre 70 pm et 145 pm, de préférence entre 90 pm et 125 pm, les particules secondaires étant distribuées de manière relativement uniforme sur la surface externe ; et - presser la matrice chauffée contre la surface externe, de façon à solidariser les particules secondaires à la surface externe. Ainsi, un tel procédé permet de fabriquer un implant orthopédique conforme à l'invention de manière fiable et rapide. En particulier, un tel procédé ne met pas en oeuvre de dépôt par plasma, particulièrement énergivore et aléatoire. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'étape de couverture de la surface externe par les particules primaires est réalisée avant l'étape de couverture de la surface externe par les particules secondaires. En d'autres termes, les particules secondaires (petites) 10 complètent les emplacements laissés vacants par les particules primaires (grandes). Ainsi, une telle succession de ces étapes permet de répartir de manière particulièrement uniforme les particules primaires et secondaires. Selon une variante de l'invention, les particules primaires et les 15 particules secondaires sont préalablement mélangées pour former une poudre homogène, et dans lequel l'étape de couverture de la surface externe par les particules primaires est réalisée simultanément à l'étape de couverture de la surface externe par les particules secondaires. Ainsi, une telle simultanéité de ces étapes permet de fabriquer 20 rapidement un implant orthopédique conforme à l'invention. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'étape de couverture de la surface externe par les particules primaires et l'étape de couverture de la surface externe par les particules secondaires sont réalisées par mise en contact dans un volume clos mis sous pression et chauffé à une 25 température inférieure à la température de fusion du matériau plastique polymère. Ainsi, un tel procédé de dépôt est rapide à effectuer. Les modes de réalisation et les variantes mentionnés ci-avant peuvent être pris isolément ou selon toute combinaison techniquement 30 admissible. La présente invention sera bien comprise et ses avantages ressortiront aussi à la lumière de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels : 35 la figure 1 est une vue en perspective d'un implant orthopédique conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue en perspective, tronquée suivant le plan II à la figure 1 et suivant un angle différent de la figure 1, de l'implant orthopédique de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue de dessus de l'implant orthopédique de la figure 1 ; - la figure 4 est une photographie microscopique d'une partie de l'implant orthopédique de la figure 1 ; - la figure 5 est une photographie microscopique, à la moitié de l'échelle de la figure 4, d'une partie de l'implant orthopédique de la figure 1 ; et - la figure 6 est une vue schématique illustrant une étape d'un procédé conforme à l'invention, pour fabriquer l'implant orthopédique des figures 1 à 5. La figure 1 illustre un implant orthopédique 1, qui forme un cotyle pour prothèse de hanche. En d'autres termes, l'implant orthopédique 1 est un implant acétabulaire. L'implant orthopédique 1 comporte un substrat 2 comprenant au moins un matériau plastique polymère. Dans l'exemple des figures, l'implant orthopédique 1 comporte seulement le substrat 2, qui est monobloc. Le matériau plastique polymère formant le substrat 2 est un polyéthylène à haute densité (PEHD). En pratique, ce matériau plastique polymère peut être sélectionné dans le groupe constitué d'un polyéthylène à haute densité (PEHD), d'un polyéthylène hautement réticulé (XLPE), d'un polyuréthane et d'un polyétheréthercétone (PEEK). Le substrat 2 présente une surface externe 3 qui est destinée à être solidarisée à un tissu osseux appartenant à l'os iliaque non représenté. Comme le montre la figure 2, la surface externe 3 a globalement la forme d'un demi-sphèroïde voire d'une demi-sphère, destinée à être incorporée à l'os iliaque. La surface externe 3 a un diamètre D3 d'environ 50 mm. Alternativement, le diamètre de la surface externe peut être sélectionné entre 40 mm et 70 mm. Le substrat 2 présente en outre une surface interne 4 située à l'opposé de la surface externe 3. La surface interne 4 forme une surface cotyloïdienne, pour l'articulation d'une tête fémorale non représentée. Comme le montre la figure 3, la surface externe 3 est en partie couverte par des particules 5 d'un matériau métallique composées ici de titane pur. En pratique, le ou chaque matériau métallique peut être un alliage de titane, donc un matériau comprenant du titane et un autre matériau métallique ou non, par exemple de chrome, de cobalt et d'acier inoxydable tel que l'acier 316LVM. Par exemple, de tels alliages sont définis dans la norme ISO 5832. Une partie de la surface externe 3 n'est pas couverte par les particules 5. La superficie de cette partie de la surface externe 3 non couverte par les particules 5 représente environ 25% de la superficie totale de la surface externe 3. En d'autres termes, les particules 5 couvrent environ 75% de la superficie totale de la surface externe 3. Dans l'exemple des figures, la superficie totale de la surface externe 3 est d'environ 3930 mm2, tandis que la superficie de cette partie de la surface externe 3 non couverte. Comme le montrent les figures 4 et 5, les particules 5 comprennent principalement des particules primaires 51 et des particules secondaires 52. Dans l'exemple des figures, les particules primaires 51 et les particules secondaires 52 sont composées du même matériau métallique, du titane pur. Le nombre de particules primaires 51 représente sensiblement entre 5% et 50%, de préférence entre 10% et 30%, de la somme du nombre de particules primaires 51 et du nombre de particules secondaires 52, c'est-à-dire environ au nombre total de particules 5. Corollairement, le nombre de particules secondaires 52 représente sensiblement entre 95% et 50%, de préférence entre 70% et 30%, de la somme du nombre de particules primaires 51 et du nombre de particules secondaires 52. Dans l'exemple des figures, la masse totale de particules primaires 51 et secondaires 52 peut être par exemple comprise entre 4 g et 20 g. Les particules primaires 51 présentent une granulométrie s'étendant substantiellement entre 200 pm et 500 pm. Les particules 30 secondaires 52 présentent une granulométrie s'étendant substantiellement entre 90 pm et 125 pm. En pratique, les particules primaires 51 présentent une granulométrie s'étendant substantiellement entre 180 pm et 600 pm. En pratique, les particules secondaires 52 présentent une granulométrie 35 s'étendant substantiellement entre 70 pm et 145 pm. Les particules primaires 51 et les particules secondaires 52 sont distribuées de manière relativement uniforme sur la surface externe 3. Ainsi, les interstices primaires entre particules primaires 51 ont des superficies approximativement égales. Ces interstices primaires logent les particules secondaires 52. Comme l'illustre la figure 6, un procédé conforme à l'invention, pour fabriquer l'implant orthopédique 1, comprend les étapes : - placer le substrat 2 dans un moule 101, ce qui permet notamment de réaliser le procédé de fabrication sous atmosphère contrôlée ; - chauffer la surface externe 3 à une température de ramollissement du polyéthylène haute densité (PEND) ; - couvrir partiellement la surface externe 3 par des particules primaires 51, de sorte que les particules primaires 51 sont distribuées de manière relativement uniforme sur la surface externe 3 ; - presser une matrice 102 chauffée contre la surface externe 3, de façon à solidariser les particules primaires 51 à la surface externe. En outre, comme le montre la figure 6, un tel procédé de fabrication comprend les étapes : - couvrir partiellement la surface externe 3 par des particules secondaires 51, de sorte que les particules secondaires 52 sont distribuées de manière relativement uniforme sur la surface externe 3 ; et - presser la matrice 102 chauffée contre la surface externe 3, de façon à solidariser les particules secondaires 52 à la surface externe 3. Dans le procédé conforme à l'invention, l'étape de couverture de 30 la surface externe 3 par les particules primaires 51 est réalisée avant l'étape de couverture de la surface externe 3 par les particules secondaires 52. Alternativement, les particules primaires et les particules secondaires peuvent être préalablement mélangées pour former une poudre homogène. Ainsi, l'étape de couverture de la surface externe par les 2 986 96 1 9 particules primaires peut être réalisée simultanément à l'étape de couverture de la surface externe par les particules secondaires. L'étape de couverture de la surface externe par les particules primaires et l'étape de couverture de la surface externe par les particules 5 secondaires sont réalisées par mise en contact dans le volume clos du moule 101 qui est mis sous pression et chauffé à une température inférieure à la température de fusion du matériau plastique polymère. À cet effet, des matrices 102 et 103 peuvent exercer des pressions P102 et P103 sur le moule 101. Une entretoise 104 distribue les pressions P102 et P103. 10 En service, l'implant orthopédique 1 forme un cotyle pour prothèse de hanche ou implant acétabulaire. L'implant orthopédique 1 est solidarisé à un tissu osseux appartenant à l'os iliaque non représenté. L'articulation de la tête fémorale se fait sur la surface interne 4. REVENDICATIONS1. Implant orthopédique (1), tel qu'un cotyle pour prothèse de hanche, l'implant orthopédique (1) comportant au moins un substrat (2) qui comprend au moins un matériau plastique polymère et qui présente une surface externe (3) destinée à être solidarisée à un tissu osseux, ladite surface externe (3) étant partiellement couverte par des particules (5) d'au moins un matériau métallique comprenant du titane ; l'implant orthopédique (1) étant caractérisé en ce que lesdites particules (5) comprennent des particules primaires (51) et des particules secondaires (52), les particules primaires (51) présentant une granulométrie s'étendant substantiellement entre 180 pm et 600 pm, de préférence entre 200 pm et 500 pm, les particules secondaires (52) présentant une granulométrie s'étendant substantiellement entre 70 pm et 145 pm, de préférence entre 90 pm et 125 pm, les particules primaires (51) et les particules secondaires (52) étant distribuées de manière relativement uniforme sur la surface externe (3). 2. Implant orthopédique (1) selon la revendication 1, dans lequel ledit matériau plastique polymère est sélectionné dans le groupe constitué d'un polyéthylène (PE), d'un d'un polyéthylène à très haut poids moléculaire (UHMW-PE), d'un polyéthylène hautement réticulé (XLPE), d'un polyéthylène vitaminé E, d'un polyuréthane et d'un polyétheréthercétone (PEEK). 3. Implant orthopédique (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le ou chaque matériau métallique est sélectionné dans le groupe constitué du titane pur, d'un alliage de titane, de chrome, de cobalt et d'acier inoxydable tel que l'acier 316LVM. 4. Implant orthopédique (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les particules primaires (51) et les particules secondaires (52) sont composées du même matériau métallique. 5. Implant orthopédique (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la superficie de la partie de la surface externe (3) qui n'est pas couverte par lesdites particules (5) représente entre 15% et 30%, de préférence entre 20% et 25%, de la superficie totale de la surface externe (3). 6. Implant orthopédique (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le nombre de particules primaires (51) représente sensiblement entre 5% et 50%, de préférence entre 10% et 30%, de la somme du nombre de particules primaires (51) et du nombre de particules secondaires (52). 7. Implant orthopédique (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la surface externe (3) a globalement la forme d'une 15 portion sphéroïdale, de préférence la forme d'une demi-sphère. 8. Implant orthopédique (1) selon l'une des revendications précédentes, comportant un seul substrat (2) monobloc. 20 9. Procédé, pour fabriquer un implant orthopédique (1), tel qu'un cotyle pour une prothèse de hanche, l'implant orthopédique (1) comprenant au moins un matériau plastique polymère présentant une surface externe (3) destinée à être solidarisée à un tissu osseux, le procédé comprenant les étapes : 25 - chauffer ladite surface externe (3) à une température de ramollissement du matériau plastique polymère, le substrat (2) étant de préférence placé dans un moule (101) ; - couvrir partiellement ladite surface externe (3) par des 30 particules primaires (51) d'au moins un matériau métallique comprenant du titane, les particules primaires (51) présentant une granulométrie s'étendant substantiellement entre 180 pm et 600 pm, de préférence entre 200 pm et 500 pm, les particules primaires (51) étant distribuées de 35 manière relativement uniforme sur la surface externe (3) ;- presser une matrice (102) chauffée contre la surface externe (3), de façon à solidariser les particules primaires (51) à la surface externe (3) ; - couvrir partiellement ladite surface externe (3) par des particules secondaires (52) d'au moins un matériau métallique comprenant du titane, les particules secondaires (52) présentant une granulométrie s'étendant substantiellement entre 70 pm et 145 pm, de préférence entre 90 pm et 125 pm, les particules secondaires (52) étant distribuées de manière relativement uniforme sur la surface externe (3) ; et - presser la matrice (102) chauffée contre la surface externe (3), de façon à solidariser les particules secondaires (52) à la surface externe (3). 10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel l'étape de couverture de la surface externe (3) par les particules primaires (51) est réalisée avant l'étape de couverture de la surface externe (3) par les particules secondaires (52). 11. Procédé selon l'une des revendications 9 à 10, dans lequel l'étape de couverture de la surface externe (3) par les particules primaires (51) et l'étape de couverture de la surface externe (3) par les particules secondaires (52) sont réalisées par mise en contact dans un volume clos mis sous pression et chauffé à une température inférieure à la température de fusion du matériau plastique polymère.