Brevet FR3008606A1 — publié le 20150123

La présente invention concerne le domaine des prothèses articulaires et elle concerne plus particulièrement le domaine des prothèses du genou. Par prothèse du genou, il convient de retenir les systèmes articulaires artificiels visant à remplacer l'articulation naturelle constituée par la conformation épiphysaire basse du fémur, par la conformation épiphysaire complémentaire haute du tibia, voire par l'élément fémoro-patellaire. La technique antérieure a formulé un grand nombre de solutions techniques se rapportant au domaine ci-dessus. Il a ainsi été proposé des prothèses totales dites liées en ce sens qu'elles font intervenir deux pièces complémentaires qui sont réunies par un système articulaire matériel tel qu'au moins un axe constituant le système de pivotement artificiel matérialisant l'articulation du genou selon une direction perpendiculaire au plan sagittal ou antéro-postérieur. Il a aussi été proposé des prothèses dites libres qui sont constituées, par opposition aux précédentes, à base de deux éléments respectivement adaptables sur les épiphyses basse du fémur et haute du tibia, pour coopérer par glissement relatif en étant maintenus en contact de surface par l'intermédiaire, notamment, des ligaments latéraux internes et externes naturels, sans faire intervenir la présence d'un lien d'articulation matériel entre ces deux éléments. En réalité les prothèses dites liées ou libres sont conçues pour répondre à une exigence des restauration articulaire spécifique correspondant aux problèmes articulaires devant être surmontés ou compensés. C'est la raison pour laquelle un très grand nombre de solutions techniques ont été proposées avec vocation pour chacune à résoudre un problème articulaire spécifique. De telles prothèses doivent certainement être considérées comme ayant apporté des solutions pratiques convenables et acceptables. Ainsi, le brevet EP 1 040 796 a proposé une prothèse de genou comprenant un élément prothétique fémoral en forme de « U » délimitant un logement d'emboîtement de la partie épiphysaire réséquée d'un fémur. Cet élément fémoral comprend une partie antérieure définissant une trochlée par sa face avant et une partie distalo-postérieure délimitant deux condyles entre lesquels s'étend un massif inter-condylien. Dans sa face extérieure en considération du logement, ce massif présente une portée convexe formant une came se développant à partir d'un alvéole jusqu'à la partie arrière du massif. Cette carne est définie par une courbure sagittale formée par une partie médiane prolongée d'un côté par une partie arrière et de Vautre côté par une partie avant se raccordant à l'alvéole. Cette prothèse comporte également un élément prothétique tibial comprenant une embase d'adaptation sur la partie épiphysaire réséquée d'un tibia. Cet élément présente en vis-à-vis de l'élément prothétique fémoral, deux glènes de coopération avec les condyles. Cet élément tibial comporte entre les glènes, une saillie de stabilisation antéro-postérieure engagée dans l'alvéole en position d'extension de la prothèse et qui est raccordée à une rampe de glissement concave se développant jusqu'au bord arrière de l'élément tibial. Cette prothèse permet de maintenir la stabilisation antéro-postérieure, ainsi que le glissement ou déplacement relatif arrière de l'épiphyse basse du fémur par rapport à l'épiphyse haute du tibia lors de la flexion, déplacement dénommé « roll-back » tout en offrant une possibilité de rotation partielle comme celle autorisée par l'articulation naturelle du genou. Une telle prothèse assure un bon guidage de l'élément fémoral par rapport à l'élément tibial lors de la flexion. Toutefois, il apparaît le besoin de pouvoir disposer d'une prothèse assurant une stabilisation antéro-postérieure contrôlée sur une plage angulaire de flexion qui s'étend au-delà des limites actuelles de flexion présentées par les prothèses connues. La présente invention vise à satisfaire ce besoin en proposant une nouvelle prothèse totale du genou assurant un guidage contrôlé entre l'élément fémoral et l'élément tibial, sur une large plage angulaire de flexion. Pour atteindre un tel objectif, la prothèse totale de genou, selon l'invention, comprend un élément prothétique fémoral en forme de « U » délimitant un logement d'emboîtement de la partie épiphysaire réséquée d'un fémur et comprenant une partie antérieure définissant une trochlée par sa face avant et une partie distalo-postérieure délimitant deux condyles entre lesquels s'étend un massif présentant, dans sa face extérieure en considération du logement, une portée convexe formant came se développant à partir d'un alvéole jusqu'à la partie arrière du massif, cette came étant définie par une courbure sagittale formée par : une partie médiane ayant un rayon de centre, couvrant un angle, - une partie avant reliant la partie médiane à l'alvéole, une partie arrière ayant un rayon de centre et prolongeant la 10 partie médiane, et un élément prothétique tibial d'adaptation sur la partie épiphysaire réséquée d'un tibia et présentant, en vis-à-vis de l'élément prothétique fémoral, deux glènes de coopération avec les condyles, ledit élément comportant entre les glènes une éminence d'orientation sagittale délimitant, 15 en considération du bord frontal dudit élément, une saillie de stabilisation antéro-postérieure, engagée dans l'alvéole en position d'extension de la prothèse et qui est raccordée à une rampe de glissement concave se développant jusqu'au bord arrière dudit élément. Selon l'invention, la partie médiane de la came couvre un angle de 20 l'ordre sensiblement de 90° correspondant à la flexion correspondante de la prothèse et en ce que la courbure sagittale de la partie arrière de la came s'étend au-delà de la courbure sagittale de la partie arrière correspondante des condyles pour délimiter une proéminence de section croissante depuis la partie médiane, de manière qu'en position de flexion de la prothèse pour 25 laquelle la proéminence coopère avec la rampe de glissement, uniquement un condyle est apte à coopérer avec la glène correspondante. La prothèse de genou selon l'invention comporte, en outre, en combinaison l'une et/ou l'autre des caractéristiques additionnelles suivantes : - la partie arrière de la came couvre une plage angulaire comprise 30 entre 80° et 90°, la rampe de glissement est raccordée de chaque côté à une glène, à l'aide d'une surface de jonction convexe présentant un rayon augmentant progressivement en direction du bord arrière, la came possède pour sa partie médiane et sa partie arrière, une section transversale augmentant progressivement en direction de la partie arrière du massif, la partie arrière de la came possède un centre situé en arrière par rapport au centre de la partie médiane de la came, le rayon de la partie arrière de la came est compris entre 8.2 mm et 14 mm alors que le rayon de la partie médiane de la came est compris entre 16.5 mm et 22.4 mm, - la rampe de glissement concave comporte une courbure sagittale formée par : - une partie avant se développant à partir de la saillie avec un rayon de centre et couvrant une plage, - une partie arrière prolongeant la partie avant jusqu'au bord arrière et possédant un rayon de centre situé en deçà et en dessus du centre de la partie avant et couvrant une plage, - la partie avant de la rampe de glissement possède un rayon compris entre 35 et 45 mm et couvrant un angle de 8 à 12° tandis que la partie arrière de la rampe de glissement possède un rayon compris entre 8 et 12 mm et couvrant un angle compris entre 55 et 65°. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite 25 ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La figure 1 est une vue en perspective de la prothèse conforme à l'invention avec l'élément fémoral en coopération avec l'élément tibial. La figure 2 est une coupe en élévation prise sensiblement selon un 30 plan sagittal de la prothèse considérée dans un état d'implantation entre le fémur et le tibia. Les figures 3 à 5 sont des vues respectivement selon le plan sagittal, la face arrière et le côté de l'élément fémoral. La figure 6 est une vue en coupe prise selon les lignes AA de la figure 4. La figure 7 est une vue arrière de l'élément tibial de la prothèse conforme à l'invention. La figure 8 est une vue en coupe de l'élément tibial prise sensiblement dans le plan sagittal. La figure 9 est une vue de dessus de l'élément tibial conforme à 10 l'invention. Les figures 10A à 10D sont des vues montrant la coopération entre le condyle latéral pour un genou droit et la glène correspondante pour différentes valeurs de flexion respectivement 90°, 105°, 120° et 135°. Les figures 11A à 11D sont des vues montrant la coopération entre 15 la came et la rampe pour différentes valeurs de flexion respectivement 90°, 105°, 120° et 135°. Les figures 12A à 12D sont des vues montrant la coopération entre le condyle médial pour un genou droit et la glène correspondante pour différentes valeurs de flexion respectivement 90°, 105°, 120° et 135°. 20 Les figures 1 et 2 montrent la prothèse selon l'invention constituée par un élément prothétique fémoral 1 et par un élément prothétique tibial 2 destinés à être adaptés respectivement, après résection osseuse, sur l'épiphyse basse fémorale 3 et sur l'épiphyse haute tibiale 4. L'élément fémoral 1 qui peut être réalisé en tous matériaux adaptés et 25 connus de l'homme du métier, présente selon un plan sagittal, une forme sensiblement en « U » comprenant une partie ou branche 5 dite avant ou antérieure, une partie ou branche 6 dite arrière ou postérieure, généralement de plus faible longueur que la branche 5, et une âme 7 de liaison entre ces branches. 30 La surface interne délimitée par l'élément fémoral 1 définit en quelque sorte un logement polygonal 8 destiné à emboîter l'épiphyse 3 soumise préalablement à une résection complémentaire. L'élément fémoral 1 est conformé pour présenter, par la surface extérieure de sa grande branche 5, une surface rotulienne 13 délimitant de façon connue une trochlée apte à coopérer avec la protubérance naturelle ou avec un bouton artificiel présenté ou porté par la rotule non représentée. L'élément fémoral 1 forme par sa 5 surface extérieure correspondant à l'âme 7 et à la branche 6, deux condyles 14 qui définissent une partie discale et une partie postérieure. En tant que tels, les condyles 14 doivent être considérés comme relevant de la technique largement possédée par l'homme du métier. Les condyles 14 sont destinés à coopérer avec leurs parties distales et 10 postérieures avec l'élément prothétique tibial 2 qui, selon l'invention, comprend une embase 15 dont la face inférieure est pourvue d'au moins une queue 16 destinée à être implantée dans l'épiphyse tibiale 4 avec ou sans présence d'un matériau de liaison ou de fixation. L'embase tibiale 1.5 assure le support d'un insert 17 conformé pour 15 offrir sur son dessus ou en vis-à-vis de l'élément fémoral 11 deux glènes 21 de forme concave destinées à coopérer avec les surfaces extérieures des condyles 1.4 et une épine 23 formée dans la partie sagittale entre les glènes 21. Dans l'exemple illustré, l'insert 17 est monté sur l'embase 15 à l'aide d'un pion 171 emboîté dans un logement présenté par l'embase 15. 20 Une conformation de l'élément prothétique tibial 2 telle qu'elle vient d'être décrite doit être considérée comme relevant au sens général de la technique connue de l'homme du métier. L'élément prothétique fémoral 1 est réalisé pour comporter dans sa partie intercondylienne, un massif 30 qui est conformé pour que sa surface 25 extérieure, en considération du logement 8 présente dans la partie de liaison avec la branche 5, un mentonnet 31 qui délimite une sorte d'alvéole 32 à la suite duquel se développe une portée 33 aboutissant à la partie extrême arrière de la branche 6. Comme cela sera compris dans la suite de la description, cette portée convexe 33 forme une came présentant une 30 conformation pseudo-sphérique. Cette came 33 est définie par une courbure dans le plan sagittal formée par une partie avant 34 prenant naissance à partir du fond de l'alvéole 32 et se prolonge par une partie médiane 35 qui se prolonge à l'opposé de la partie avant, par une partie arrière 36. Tel que cela ressort plus précisément de la figure 6, la partie médiane 35 est considérée comme prenant naissance à partir de l'intersection de la verticale alors que la flexion de l'élément fémoral 1 est égale à 0°. Cette partie médiane 35 qui fait suite à la partie avant 34 est caractérisée par un rayon R2 de centre 02 couvrant une plage angulaire a2. La partie arrière 36 qui prolonge la partie médiane 35 est définie par un rayon R1 de centre O. et couvrant une plage angulaire al. Tel que cela ressort plus précisément de la figure 6, la partie médiane 35 de la came 33 couvre un angle a2 de l'ordre sensiblement de 90° correspondant à la flexion correspondante de la prothèse tandis que la partie arrière 36 de la came 33 couvre une plage angulaire al comprise entre 80 et 90°. La partie arrière 36 de la came 33 possède un centre 01 situé en arrière par rapport au centre 02 de la partie médiane 35 de la came 33. Selon un exemple de réalisation, le rayon R1 de la partie arrière 36 de la came 33 est compris entre 8,2 mm et 14 mm alors que le rayon R2 de la partie médiane 35 de la came 33 est compris entre 16,5 mm et 22,4 mm. 20 De même, la distance A entre le centre 02 de la partie médiane 35 et le point d'intersection entre la partie médiane 35 et la partie arrière 36 est comprise entre 16 mm et 23 mm alors que la distance B entre le centre 02 de la partie médiane 35 et la face interne délimitant la partie arrière 36 est comprise entre 7 et 12 mm. 25 Tel que cela ressort plus précisément de la figure 4, la came 33 possède pour sa partie médiane 35 et sa partie arrière 36, une section transversale augmentant progressivement en direction de la partie arrière du massif alors que la partie avant 34 de la came 33 possède une section constante. 30 Conformément à l'invention, la courbure sagittale d'au moins la partie arrière 36 de la came 33 s'étend au-delà de la courbure sagittale de la partie arrière correspondante des condyles 14 pour délimiter une proéminence 38 de section croissante depuis la partie médiane 35. Ainsi tel que cela ressort plus précisément des figures 3 et 5, la partie arrière 36 de la came 33 présente une proéminence 38 faisant saillie par rapport aux condyles 14. Cette proéminence 38 prend naissance au niveau de la partie médiane 35. De façon complémentaire, l'élément prothétique tibial 2 tel qu'illustré aux figures 7 à 9 comprend le long de l'épine 23, une saillie 40 de forme complémentaire à l'alvéole 32, formée en retrait du bord antérieur 16a de l'élément tibial 2 et raccordé à une rampe 41 qui se développe sur l'axe sagittal en direction du bord postérieur 16b de l'élément tibial 2. La rampe 41 dite de glissement affecte une forme générale concave et se trouve caractérisée par une courbure sagittale formée par une partie avant 43 se développant à partir de la saillie 40 avec un rayon R3 de centre 03 et couvrant une plage a3. La partie avant 43 de cette rampe de glissement se prolonge par une partie arrière 44 jusqu'au bord arrière 16b. Cette partie arrière 44 possède un rayon R4 de centre 04 situé en-deçà et en-dessous du centre 03 de la partie avant 43 et couvrant une plage a4. Selon un exemple de réalisation, la partie 43 de la rampe de glissement 41 possède dans le plan sagittal un rayon R3 compris entre 35 et 45 mm et par exemple de l'ordre de 40 mm et couvrant un angle a3 compris entre 8 et 12° et par exemple de l'ordre de 11°, tandis que la partie arrière 44 de la rampe de glissement 41 possède dans le plan sagittal un rayon R4 compris entre 8 et 12 mm, par exemple égal à 10 mm, et couvrant un angle u4 compris entre 55 et 65°, et par exemple de l'ordre de 62°. Par exemple, la distance C entre l'axe 03 de la partie avant 43 et la face interne de l'embase 15 est de l'ordre de 30 mm tandis que la distance B' entre cet axe 03 et l'axe central de l'élément tibial 2 est comprise entre 36 et 41 mm. La distance D entre l'axe 04 de la partie arrière 44 et la face interne de l'embase 15 est de l'ordre de 16 mm tandis que la distance A' entre cet axe 04 et l'axe central de l'élément tibial 2 est comprise entre 9 et 14 mm. Selon une caractéristique avantageuse de réalisation, la rampe 41 possède dans le plan frontal, un profil concave selon un rayon constant (figure 7). Tel que cela ressort plus précisément de la figure 9, la rampe 41 de 5 forme concave se trouve raccordée de part et d'autre de sa partie arrière 44, avec une glène concave 21, par l'intermédiaire d'une surface de jonction 50 de forme convexe. Avantageusement, chaque surface de jonction 50 entre une glène 21 et la partie arrière 44 de la rampe possède un rayon augmentant progressivement en direction du bord arrière 16b. 10 Avantageusement, le bord arrière 16b de l'élément tibial 2 possède au niveau de la rampe 41, un profil en retrait par rapport au profil des glènes 21. Ainsi, tel que cela ressort de la figure 9, le bord arrière 16b possède au niveau de la rampe 41 une forme concave venant se raccorder aux profils convexes des bords des glènes 21. 15 La coopération des surfaces en vis-à-vis des éléments prothétiques 1. et 2, à savoir l'alvéole 32, la came 33, la saillie 40 et la rampe 41, conduit à une situation relationnelle dans un état d'extension, tel qu'illustré à la figure 2, dans laquelle la saillie 40 est totalement engagée dans l'alvéole 32 et se trouve en coopération de surface avec le mentonnet 31 et la portion de 20 surface 34 alors que simultanément les condyles 14 coopèrent avec les glènes 21.. Dans cet état, la came 33 et la rampe 41. définissent entre elles à partir de l'alvéole 32, un intervalle dans la mesure où la partie avant 34 est située en retrait par rapport aux condyles 14. Comme cela ressort de la 25 figure 2, dans une telle situation relationnelle, la coopération entre la saillie 40 et l'alvéole 32 produit une stabilisation antéro-postérieure efficace sans risque de glissement dans le plan sagittal. Les figures 10A, 11A et 12A illustrent un état de fléchissement partiel à 90° dans lequel une coopération des surfaces en vis-à-vis s'est 30 produit entre les éléments prothétiques 1 et 2 d'une part, par le glissement entre les condyles 14 et les glènes 21, et d'autre part par le glissement relatif entre la came 33 et la rampe 41. Dans une telle situation, les éléments 1 et 2 sont convenablement guidés en coopération et reproduisent par l'action de la portée 33 jouant un rôle de came coopérant avec la rampe 41, le mouvement de déplacement naturel relatif arrière encore appelé « roll-back », du fémur par rapport au tibia. Il doit être noté que dans la coopération entre les éléments prothétiques telle qu'elle vient d'être exposée, une possibilité de rotation partielle est maintenue en raison de la coopération de surface à caractère pseudo-sphérique composant la came 33 et la rampe concave 41. Dans cette position de flexion de l'ordre de 90°, la came 33 et la rampe 41 ne sont pas en contact l'une avec l'autre de manière que les condyles 14 coopèrent avec leurs glènes 21 correspondantes. La poursuite de la flexion (par exemple jusqu'à 135° dans l'exemple illustré) entre l'élément fémoral 1 et l'élément tibial 2 conduit à la coopération de la proéminence 38 avec la rampe 41 entraînant un soulèvement progressif de l'élément fémoral 1 par rapport à l'élément tibial 2 et à un transfert d'appui progressif sur l'un des deux condyles et la glène en coopération, comme cela ressort clairement des figures 10B-10D, 11B-11D, 12B-12D. En d'autres termes, à partir de la position illustrée aux figures 10B, 11B et 12B, la coopération de la came 33 par sa proéminence 38 avec la rampe 41 conduit à la création d'un nouveau point d'appui entre l'élément fémoral 1 et l'élément tibial 2 ayant tendance à supprimer les deux autres points d'appui constitués préalablement entre le condyle latéral 14 et la glène 21 correspondante et le condyle médial 14 et la glène 21 correspondante. Compte tenu des efforts appliqués à la prothèse et de la possibilité de rotation partielle entre l'élément fémoral et l'élément tibial, naturellement, l'un des points d'appui entre un condyle et sa glène est conservé tandis que l'autre point d'appui disparaît. Il se produit ainsi un transfert d'appui dans lequel les deux appuis sont réalisés par l'un des condyles 14 et sa glène 21 (à savoir le condyle médial et sa glène pour un genou droit dans l'exemple illustré) et par la came 33 et la rampe 41. Il peut ainsi être obtenu une flexion avec un angle de flexion important (jusqu'à 135°) pendant laquelle est contrôlée la décoaptation entre l'élément fémoral 1 et l'élément tibial 2. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS1. - Prothèse de genou comprenant : - un élément prothétique fémoral (1) en forme de « U » délimitant un logement (8) d'emboîtement de la partie épiphysaire réséquée d'un fémur (3) et comprenant une partie antérieure (5) définissant une trochlée par sa face avant et une partie distalo-postérieure délimitant deux condyles (14) entre lesquels s'étend un massif (30) présentant, dans sa face extérieure en considération du logement, une portée convexe formant came (33) se développant à partir d'un alvéole (32) jusqu'à la partie arrière du massif, cette came (33) étant définie par une courbure sagittale formée par : - une partie médiane (35) ayant un rayon (R2) de centre (02), couvrant un angle (cc2), - une partie avant (34) reliant la partie médiane (35) à l'alvéole (32), - une partie arrière (36) ayant un rayon (R1) de centre (Or) et prolongeant la partie médiane (35), - et un élément prothétique tibial (2) d'adaptation sur la partie épiphysaire réséquée d'un tibia (4) et présentant, en vis-à-vis de l'élément prothétique fémoral, deux glènes (21) de coopération avec les condyles (1.4), ledit élément comportant entre les glènes une éminence d'orientation sagittale délimitant, en considération du bord frontal dudit élément, une saillie (40) de stabilisation antéropostérieure, engagée dans l'alvéole en position d'extension de la prothèse et qui est raccordée à une rampe de glissement (41) concave se développant jusqu'au bord arrière dudit élément, caractérisé en ce que : la partie médiane de la came (33) couvre un angle (/2) de l'ordre sensiblement de 90° correspondant à la flexion correspondante de la prothèse et en ce que la courbure sagittale de la partie arrière (36) de la came (33) s'étend au-delà de la courbure sagittale de la partie arrière correspondante des condyles (14) pour délimiter une proéminence (38) desection croissante depuis la partie médiane, de manière qu'en position de flexion de la prothèse pour laquelle la proéminence coopère avec la rampe de glissement (41), uniquement un condyle (14) est apte à coopérer avec la glène (21) correspondante. 2 - Prothèse de genou selon la revendication 1 caractérisée en ce que la partie arrière (36) de la came (33) couvre une plage angulaire (ai) comprise entre 80° et 90°. 3 - Prothèse de genou selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce que la rampe de glissement (41) est raccordée de chaque côté à une glène (21), à l'aide d'une surface de jonction convexe (50) présentant un rayon augmentant progressivement en direction du bord arrière (16a). 4 - Prothèse de genou selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que la came (33) possède pour sa partie médiane (35) et sa partie arrière (36), une section transversale augmentant progressivement en direction de la partie arrière du massif. 5 - Prothèse de genou selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que la partie arrière (36) de la came (33) possède un centre (01) situé en arrière par rapport au centre (02) de la partie médiane (35) de la came (33). 6 - Prothèse de genou selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisée en ce que le rayon de la partie arrière (36) de la came (33) est compris entre 8.2 mm et 14 mm alors que le rayon de la partie médiane (35) de la came (33) est compris entre 16.5 mm et 22.4 mm. 7 - Prothèse de genou selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisée en ce que la rampe de glissement concave (41) comporte une courbure sagittale formée par : une partie avant (43) se développant à partir de la saillie (40) avec un rayon (R3) de centre (03) et couvrant une plage (a3), une partie arrière (44) prolongeant la partie avant (43) jusqu'au bord arrière (16b) et possédant un rayon (R4) de centre (04) situé en deçàet en dessus du centre (03) de la partie avant (43) et couvrant une plage (a4). 8 - Prothèse de genou selon la revendication 7 caractérisée en ce que la partie avant (43) de la rampe de glissement (41) possède un rayon compris entre 35 et 45 mm et couvrant un angle de 8 à 12° tandis que la partie arrière (44) de la rampe de glissement possède un rayon compris entre 8 et 12 mm et couvrant un angle compris entre 55 et 65°.